DE2622814A1

DE2622814A1 - Membranfilter mit faserstoff-verstaerkung und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2622814A1
Application number: DE19762622814
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Seitz Filter Werke GmbH and Co
Current assignee: Pall Filtersystems GmbH
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1976-05-21
Publication date: 1977-12-01

Description

Membranfilter mit Faserstoffverstärkung und Verfahren zu seiner Herstellung ============================================================= Die Erfindung bezieht sich auf Membranfilter mit Faserstoffverstärkung, die in die Membranfilter-Nasse auf Harz-Basis, wie Zellulosenitrat-Basis oder Zellulose-Azetat-Basis eingebettet ist, sowie auf die Herstellung solcher Membranfilter, Es ist bereits bekannt, Membranfilterschichten mit einer porösen Verstärkung zu versehen. Dazu ist es bekannt, einen porösen Träger, beispielsweise eine Gewebebahn, durch ein Bad von Membranfilter-Lösung zu ziehen und vertikal nach oben abzuführen, um die mitgenommene Membranfilter-Lösung antrocknen zu lassen. Anschliessend wird die Bahn durch Koagulierungsbad geführt und nochmals an feuchter Luft getrockneto (DT-PS 462 038). Bei diesen bekannten Membranfiltern ist der poröse Träger im wesentlichen mittig in die Membran eingebettet und hat dadurch nur die Funktion ner Verstärkung und keinerlei Einfluss auf die Oberflächenstruktur der Membran, Es ist auch bekannt, eine Trägerschicht aus Papier, Karton, Porzellan, porösem Glas oder dergleichen an einer oder beiden Seiten mit einer fertigen Membranfilterschicht zu belegen (DT-PS 805 039). Bei diesen bekannten Membranfiltern hat die poröse Trägerschicht ebenfalls nur eine reine: Trägerfunktion Versuche haben im übrigen gezeigt, dass eine solche Trägerschicht eine merkliche Verminderung der Durchlässigkeit des Membranfilters hervorruft0 Schliesslich ist es bekannt, eine poröse Trägerschicht durch Tauchen, Überziehen, Bestreichen oder Spritzen einseitig oder zweiseitig mit Membranfilterlösung zu belegen, Auch in solchem Fall wird nur die Trägerfunktion erreicht,aber kein Einfluss auf die Oberflächeneigenschaften des Membranfilters genommen0 Für alle diese bekannten Membranfilter ist es notwendig, spezielle, teure und komplizierte Filtergeräte zu benutzen, Die Handhabung der bekannten verstärkten Membranfilter ist zwar gegenüber derjenigen unverstärkter Membranfilter wesentlich erleichtert, jedoch im Hinblick auf die erforderlichen komplizierten Filtergeräte noch immer schwierig, Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, verstärkte Membranfilter zu schaffen, die sich direkt in bestehende Filterpressen einlegen lassen, also nicht mehr spezielle Filtergeräte für Membranfilter voraussetzt.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Faserstoffverstärkung in eine Oberfläche der an der zweiten Oberfläche glatten Filtermembran eingelegt ist, derart, dass die Faserstoffverstärkung vollständig vom Membranfilter-Material benetzt ist, aber mit ihrer Oberiächen-Rauhigkeit im wesentlichen die Oberflächenbeschaffenheit auf der einen Seite der Filtermembran bestimmt. Durch Versuche wurde festgestellt, dass die erfindungsgemässe Filtermembran bei Benutzung in herkömmlichen Filterpressen praktisch die volle Durchsatzleistung des Filters bietet, wenn sich die Filtermembran mit derjenigen Seite, deren Oberflächenbeschaffenheit durch die Faserstoffverstärkung bestimmt ist, gegen eine herkömmliche Lochplatte anlegt, Dies ist überraschend, da zunächst angenommen werden musste, dass die dünne Filtermembran so fest gegen die Lochplatte gedrückt wird, dass praktisch nur im Bereich der Löcher ein Durchströmen der Filtermembran möglich sein wurde, wie dies sich bei Vergleichsversuchen mit unverstärkten Filtermembranen und verstärkten Filtermembranen herkömmlicher Art ergab. Durch die Erfindung wird somit in sehr einfacher Weise eine verstärkte Filtermembran geschaffen, die sich einerseits einfach und sicher handhaben und in herkömmliche Filterpressen einlegen lässt, und andererseits in herkömmlichen Filterpressen auch die volle Durchsatzleistung entwickelt.
Die Faserstoffverstärkung kann ein dünnes Gewebe sein, das beispielsweise aus Polyesterfasern besteht, 0,1 mm bis 0, 3 mm dick ist, und 15 bis 40 Schuss- und Kettenfäden pro cm aufweist. Die Faserstoffverstärkung kann jedoch auch ein dünnes Faserstoffvlies sein, vorzugsweise ein Polyestervlies von 0,1 mm bis 0,3 mm Dicke und einem Flächengewicht zwischen 2 etwa 20 gr. und 80gr. pro m Als Material für die Faserstoffverstärkung kommt bevorzugt Kunst stoff in Betracht, wie Polyester, Nylon, Polyäthylen, Polypropylen u.aO.
Membranfilter gemäss der Erfindung lassen sich auch in einfacher Weise herstellen. Hierzu eignet sich insbesondere ein Verfahren, bei dem ein Gemisch aus Zellulosenitrat bzw, Zelluloseazetat und bzw. oder andere Harzsorten mit Lösungsmittel und Fällungsmittel in dünner Schicht auf eineglatte Aufgiessfläche ausgegossen und auf dieser getrocknet und zu einer folienförmigen Filtermembran verfestigt wird. Gemäss der Erfindung soll nach dem Ausgiessen, jedoch vor Einsetzen des Geliervorganges, eine die gesamte Oberfläche überdeckende dünne Faserstoffmatte in die freie Oberfläche des Gemisches eingetaucht und bis zum Trocknen und Verfestigen im Bereich der freien Oberfläche des Gemisches gehalten werden. Dies lässt sich ohne weiteres leicht ausführen, da infolge der hohen Oberflächenspannung und der hohen Viskosität der Gemische zur Herstellung von Membranfiltern in die Oberfläche eingetauchte Faserstoffmatten trotz höherer spezifischer Gewichte im wesentlichen auf dem Gemisch schwimmen. Die fertige Filtermembran erhält dadurch eine von den Verstärkungsmaterialien geprägte Oberfläche.
In bevorzugter Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung wird bei fortlaufendem Ausgiessen des Gemisches und fortlaufendem Abziehen der ausgegossenen Schicht bzw. der sich daraus bildenden Filtermembran fortlaufend ein Faserstoffband gleicher Breite wie die Ausgiessbreite über der soeben ausgegossenen Schicht zugeführt, in deren freie Oberfläche eingetaucht und zusammen und gleichmässig mit der Schicht abgezogen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Filtermembran gemäss der Erfindung, stark vergrössert, und Fig. 2 ein Schema für den Herstellungsgang einer Filtermembran gemäss der Erfindung.
Im Beispiel der Figur 1 ist eine Filtermembran 1 mit einer Faserstoffverstärkung 2 in Form eines dünnen Gewebes aus Polyesterfasern versehen. Die Faserstoff-Verstärkung 2 ist auf ~eine Seite der Filtermembran 1 eingelegt, derart, dass die Faserstoff-Verstärkung 2 vollständig von dem Material des Membranfilters benetzt ist, aber an einer Seite des Membranfilters 1 die Beschaffenheit der Oberfläche 3 bestimmt, An der anderen Seite der Filtermembran 1 ist in herkömmlicher Weise eine glatte Oberfläche 4 gebildet. Die Gesamtdicke der Filtermembran 1 liegt im dargestellten Beispiel bei etwa 0,4 mm, während die Dicke des in diesem Fall benutzten Gewebes aus Polyesterfasern bei etwa 0,2 mm liegt0 Die Dichte dieses Gewebes beträgt etwa 25 Schuss- und Kettenfäden pro cm.
Anstelle des in Figur 1 gezeigten Gewebes könnte die Faserstoffverstärkung auch ein dünnes Vlies aus Polyesterfasern sein. Auch in solchem Fall würden die Fasern des Vlieses vollständig mit dem Material des Membranfilters benetzt und die Beschaffenheit an der einen Oberfläche 3 der Filtermembran 1 bestimmfen, während die zweite Oberfläche 4 der Filtermembran 1 auch in diesem Falle glatt ausgebildet ist.
Die Herstellungsweise eines solchen Membranfilters ist aus Figur 2 ersichtlich, Hiernach ist ein Trägertisch 11 vorgesehen, über den ein glattes un#endliches Aufgiessband 12 kontinuierlich in Richtung des Pfeiles 13 gezogen wird. An dem in Figur 2 linken Ende des Trägertisches 1 ist eine herkömmliche Aufgiessvorrichtung 14 angebracht, mit der ein vorbereitetes Gemisch aus Nitrozellulose bzw, Azetatzellulose, evtl. Harz, Lösungsmittel und Ausfällmittel in gewünschter Dicke auf das Aufgiessband 12 ausgegossen wird. In der Station A des Trägertisches 11 wird eine Temperatur von beispielsweise 23° an dem ausgegossenen Gemisch aufrecht erhalten, bei der noch kein Gelieren in dem ausgegossenen Gemisch eintritt. In dieser Station A wird von oben her ein Band 15 von Faserstoffverstärkungsmaterial von einer Vorratsrolle 16 über eine Umlenkrolle 17 auf die ausgegossene Schicht von Membranfiltergemisch auf jedes Fall vor dem Zeitpunkt der Gelierung der Membran gelegt, derart, dass das Faserstoffband 15 in das Gemisch eingetaucht und von diesem benetzt wird. Aufgrund der hohen Oberflächenspannung und hoher Viskosität des ausgegossenen Gemisches schwimmt das Faserstoffband 15 auch dann an der Oberfläche der Schicht von ausgegossenem Gemisch, wenn das spezifische Gewicht des Verstärkungsmaterials grösser als dasjenige des Gemisches ist, In der Station B des Trägertisches 11 wird dann die für die Herstellung der Membran gewählte Geliertemperatur eingestellt, bei der auch das Abdampfen des Lösungsmittels eintritt, Diese Temperatur ist je nach der gewünschten Porengrösse der Filtermembran im Bereich zwischen 250 und 320 C einzustellen. Dieselbe Temperatur kann auch noch in der Station C aufrecht erhalten werden, In den Stationen B und C wird oberhalb des ausgegossenen Gemisches bzw. der entstehenden Membran Umluft erzeugt, um die austretenden Lösungsmitteldämpfe schneller abziehen zu können. In der Station D wird dann eine Temperatur eingestellt, die etwa #0 oberhalb der Gelier- und Abdampftemperatur liegt, wobei das Abziehen der austretenden Dämpfe wie in den Stationen B, C vorgenommen wird.
In den Statonen E bis H werden die restlichen Fällungsmittel und Lösungsmittel aus der Membran abgezogen, wobei ebenfalls Umluft oberhalb der Membran erzeugt wird, In den Stationen B und C wird das Verstärkungsmaterial an der Oberfläche der Schicht aus ausgegossenem Gemisch stabilisiert und an der oberen Oberfläche der entstehenden Filtermembran 1 festgelegt, Die fertige Membran erhält dadurch eine von den Verstärkungsmaterialien geprägte Oberfläche, Infolge dieser rauhen Oberfläche, die dann bei der Benutzung der Filtermembran auf die Filterplatten aufzulegen ist, wird die gesamte Membranfläche vollständig zum Filtrieren ausgenutzt, Legt man demgegenüber die glatte Rückseite 4 gegen die Lochplatte, so stellt man einen Rückgang der Filtrationsmengen auf 50 fest, Diese Erkenntnis deckt sich genau mit der Tatsache, dass die Löcher einer Filterlochplatte 50% der Plattenfläche einnehmen. Man kann also deutlich sehen, dass die Membran mit ihrer glatten Oberfläche 4 beim Anliegen an einer Lochplatte so angepresst und abgedichtet wird, dass 50% als effektive Filtrationsfläche verlorengehen.
Dies deckt sich auch mit der Tatsache, dass herkömmliche Membranfilter ohne Verstärkung und mit Verstärkung bei Benutzung an Filterlochplatten etwa 50g ihrer Durchlässigkeit einbüßen0 Bemgegenüber ist es überraschend, dass die durch das Verstärkungsmaterial bestimmte Aufrauhung an der einen Oberfläche 3 der Filtermembran 1 ausreicht, um die volle Durchsatzleistung des Membranfilters an einer Lochplatte zu erreichen, obwohl sich die dünne Filtermembran 1 äusserlich gesehen, ebenso mit dieser Oberfläche 3 an die Lochplatte anzulegen scheint, wie eine andere Filtermembran auch, Wie durch weitere Versuche festgestellt, Kann man auch dann nur die halbe Durchsatzleistung erreichen, wenn mit poröser Trägerschicht, beispielsweise Papier oder Karton unterlegte Membran -filter mit diesem Papier oder Karton gegen eine Filterlochplatte gelegt werden, Würde man die bekannten, mit poröser Trägerschicht unterlegten Membranfilter mit dieser Trägerschicht, beispielsweise Papier oder Karton, nach der Trübeseite anordnen, dann würde die Durchsatzleistung noch sWhr viel geringer, -Patentansprüche- L e e r s e i t e

Claims

Patent ansprüche 9 Membranfilter mit Faserstoffverstärkung, die in die Membranfilter-Masse auf Harz-Basis wie Zellulosenitrat-Basis oder Zelluloseazetat-Basis eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffverstärkung (2) in eine Oberfläche (3) der an der zweiten Oberfläche (4) glatten Filtermembran (1) eingelegt ist, derart, dass die Faserstoffverstärkung (2) vollständig vom Membranfilter-Material benetzt ist, aber mit ihrer Oberflächen-Rauhigkeit im wesentlichen die Oberflächenbeschaffenheit auf der einen Seite (3) der Filtermembran (1) bestimmt.
2) Membranfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffverstärkung aus Kunststoff, wie Polyester, Nylon, Polyäthylen, Polypropylen u.aO besteht.
3) Membranfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffverstärkung (2) ein dünnes Gewebe ist.
4) Membranfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe 0,1 mm bis 0,3 mm dick ist und 15 bis 40 Schuss- und Kettenfäden pro cm aufweist.
5) Membranfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffverstärkung ein dünnes Faserstoff-Vlies ist.
6) Membranfilter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Faserstoff-Vlies von 0,1 mm bis 0,3 mm Dicke und einem Flächengewicht zwischen etwa 20gr. und 80gr. pro m2.
7) Verfahren zum Herstellen eines Membranfilters nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein Gemisch aus Allulosenitrat oder Zelluloseazetat und bzw. oder anderen Harzsorten mit Lösungsmittel und Fällungsmittel in dünner Schicht auf eine glatte Ausgiessfläche ausgegossen, und auf dieser getrocknet und zu einer folienförmigen Filtermembran verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausgiessen, jedoch vor Einsetzen des Geliervorganges, eine die gesamte Oberfläche überdeckende dünne Faserstoffmatte in die freie Oberfläche des Gemisches eingetaucht und bis zum Trocknen und Verfestigen im Bereich der freien Oberfläche des Gemisches gehalten wird.
8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei fortlaufendem Ausgiessen des Gemisches und forlaufendem Abziehen der ausgegossenen Schicht bzw. der sich daraus bildenden Filtermembran fortlaufend ein Faserstoffband gleicher Breite wie die Ausgiessbreite über der soeben ausgegossenen Schicht zugeführt, in deren freie Oberfläche eingetaucht und zusammen und gleichmässig mit der Schicht abgezogen wird,