DE2655014A1

DE2655014A1 - Traegerschicht aus vliesstoff

Info

Publication number: DE2655014A1
Application number: DE19762655014
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Chem Dr Groitzsch; Wolfram Schultheiss
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1976-12-04
Filing date: 1976-12-04
Publication date: 1978-06-08
Also published as: JPS5370986A; AU516289B2; FR2372922B1; DE2655014B2; SE433505B; IL53455A0; NL185163C; CA1107580A; ATA865777A; SE7713646L; GB1595299A; DK539877A; ZA776021B; NL7712123A; FR2372922A1; AU3117377A; AT367312B; DK148786C; NL185163B; DK148786B

Description

Anmelderin: Firma Garl Freudenberg, Weinheim

Trägerschicht aus Vliesstoff

Die Erfindung betrifft eine Trägerschicht aus Vliesstoff, insbesondere zur Abstützung einer semipermeablen Membran.

Es ist bekannt, daß semipermeable Membranen technologisch schwach sind und deshalb einer technologischen Unterstützung durch ein Stützelement bedürfen. Sie werden beispielsweise in Anlagen, die nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose und Ultrafiltration arbeiten in Form von Schlauch- und Flachmembranen eingesetzt. Die Unterstützung erfolgt unter anderem durch Verwendung perforierter Rohre oder gelochter Platten, also poröser und relativ druckfester Unterstützungsmaterialien, beispielsweise in Form von PVC- oder Edelstahl-Rohre oder Platten aus Kunststoff. Da der Lochabstand bzw. Kanalabstand derartiger Unterstützungsmaterialien wegen der oft verfahrensbedingten hohen Drücke (z.B. 1- 1^o bar) aus Gründen technologischer Festigkeit relativ groß gehalten werden muß, verwendet man als Drainageschicht zwischen

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semipermeabler Membran und Stützelement eine poröse, im Einsatz nicht komprimierbare Masse als Stützschicht.

Am gebräuchlichsten sind semipermeable Membranen aus Celluloseacetat. Diese werden in einer Schichtstärke von ca. 1oo - 2oo yum auf die poröse Stützschicht aufextrudiert. Nach der anschließenden Koagulation bildet sich an der Oberfläche dieser Schicht die eigentliche aktive Membran in einer Stärke von 5oo bis 5ooo Angström aus, wobei es für die später erzielten Permeationseigenschaften von ganz besonderer Bedeutung ist, eine ausgeglichene Schichtstärke zu erhalten. Der Ausbildung der Stützschicht als einem der diesbezüglich wesentlichen Faktoren ist deshalb eine ganz besondere Bedeutung beizumessen.

Es ist bereits bekannt, Stützschichten aus einem textlien Flächengebilde, beispielsweise aus einem Gewebe, Papier oder aus Vliesstoff zu verwenden. Die damit erzielten Ergebnisse waren bisher nicht befriedigend. Insbesondere ergaben sich große Schwierigkeiten aus den bei den genannten Flächengebilden im Mikrobereich unvermeidbaren Unregelmäßigkeiten. Bei Gewebe bildete sich deren Struktur häufig auf der Oberfläche der hochempfindlichen Membran ab, was in der Folge Haarrisse und damit eine Zerstörung der Membran zur Folge haben konnte.

Cellulosische Papiere besitzen geringe technologische Festigkeiten und werden im Einsatz in relativ kurzer Zeit bakteriell.zerstört. Papiere mit "loojf synthetischer Zusammensetzung und der erforderlichen hohen technologischen Festigkeit sind nach dem Stand der Technik nicht herstellbar.

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Aus diesem Grunde wurde auf die Verwendung von Vliesstoff übergegangen. Als bisher am besten geeignet erwiesen sich Vliesstoffe aus 1οο# synthetischen, thermoplastischen Fasern, vorzugsweise aus Polyester- oder Polypropylen-Fasern, die, auf trockenem Wege, z.B. durch Krempeln oder Kardieren hergestellt, durch einen an sich bekannten Vorgang unter Anwendung von Hitze und Druck verfestigt werden. Derartige Vliesstoffe besitzen enorm hohe Naßfestigkeiten·

Ein wesentlicher Nachteil dieser trockengelegten Vliese ist jedoch ihr ungleichmäßiges Vliesbild, d.h. eine ungenügende üinzelfaserverteilung, sowie eine rauhe Vliesstoffoberfläche. Bei quergelegten Vliesen ergibt sich zusätzlich eine ungleichmäßige Gewichts- und Dickenverteilung über die Produktionsbreite.

Eine gewisse Verbesserung der Gewichts- und Dickenverteilung konnte durch Kombination von quer- und längsgelegten Vliesen sowie durch Bombierung der Kalanderwalzen erreicht werden. Trotz dieser Maßnahmen bleibt jedoch, über die Produktionsbreite gesehen, eine gewisse Ungleichmäßigkeit erhalten, insbesondere höhere Gewichte und geringere Dicken der Randzonen im Vergleich zur Mittelzone des Vliesstoffes. Diese ungleichmäßige Dicke des Vliesstoffes bewirkt beim anschließenden Beschichten desselben mit der Membranlösung eine ungleichmäßige Membrandicke, woraus sich ungleichmäßige Membraneigenschaften ergeben. Da diese ungleichmäßigen Membraneigenschaften nicht akzeptiert werden können, müasen bis jetzt relativ breite Randzonen vor oder nach dem Beschichten mit der Membran verworfen werden. Dies führt naturgemäß zu einer wesentlichen Verteuerung der gesamten Membranherstellung.

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Aerodynamisch gelegte Vliese oder Spinnvliese weisen zwar eine höhere Gleichmäßigkeit hinsichtlich Gewichtsund Dickenverteilung über die Produktionsbreite auf, ihr verhältnismäßig ungleichmäßiges Vliesbild als Folge einer ungleichmäßigen Einzelfaserauflösung bzw. Einzelfaserverteilung, führen aber auch hier bei der anschließenden Beschichtung mit der Membranlösung zu relativ ungleichmäßigen Membrandicken und damit zu relativ ungleichmäßigen Membraneigenschaften.

Schwierigkeiten der beschriebenen Art waren wegen der spezifischen Eigenschaften der bekannten Textilien nahezu niemals zu vermeiden. Schwierig durchzuführende Kontrollmaßnahmen sowie ein außerordentlich hochliegender Ausschußprozentsatz mußten deshalb in Kauf genommen werden und haben zu einer außerordentlichen Verteuerung dieser Membranen geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine physiologisch unbedenkliche und in chemischer, physikalischer und thermischer Hinsicht weitgehend widerstandsfähige Trägerschicht zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile vermeidet, und die bei einem relativ einfachen Herstellvorgang die Ausbildung einer semipermeablen Membran mit ausgezeichneter Gleichmäßigkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Trägerschicht aus Vliesstoff, deren Fasern bei einer Orientierung entsprechend derjenigen eines Naßvlieses thermoplastisch gebunden und ohne Beeinträchtigung der Porosität im Bereich der Oberfläche progressiv verdichtet sind.

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Trägerschicht durch Verwendung eines thermoplastischen Bindemittels oder durch thermoplastische Bindefasern zu

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verfestigen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Trägerschicht aus Bindefasern, gegebenenfalls in Abmischung mit Nicht-Bindefasern besteht, wobei die Bindefasern eine Schnittlänge zwischen 6 mm und 36 mm vorzugsweise 12 mm und die Nicht-Bindefasern eine Schnittlänge zwischen 3 mm und 18 mm, vorzugsweise 6 mm aufweisen. Der Titer der verwendeten Bindefasern liegt zweckmäßigerweise im Bereich zwischen k-3o dtex, vorzugsweise bei 6,8 dtex, derjenige der verwendeten Nichtbindefasern zwischen 1 - 7 dtex, vorzugsweise zwischen 1,3 und 3,3 dtex. Die Trägerschicht besteht vorzugsweise zu 1o bis 1oo Gew.% aus Bindefasern und zu 9o bis o% aus Nicht-Bindefasern. Als Bindefasern sind besonders gut geeignet unverstreckte Polyesterfasern und/oder Polypropylenfasern. Die speziellen Gebrauchseigenschaften lassen sich in ganz besonderer Weise durch die speziellen Eigenschaften der zusätzlich verwendeten Nicht-Bindefasern modifizieren. Als besonders geeignet haben sich diesbezüglich verstreckte Polyesterfasern und/oder Polyamidimidfaeern und/oder Fasern aus aromatischen Polyamiden bewährt.

Ein Muster der erfindungsgemäßen Trägerschicht ist den Anmeldungsunterlagen beigefügt. Es wird nachfolgend näher erläutert:

Die Herstellung der erfindungsgem&ßen Tragerschicht erfolgt vorzugsweise auf nassem Wege beispielsweise in einer Schichtstärke von 15ο χ 1o m. Der bei diesem Fertigungsvorgang ablaufende Sedimentationsvorgang führt zu einem unsymmetrischen Aufbau des gebildeten Vlieses wobei insbesondere im Bereich der Kontaktfläche zu der später gebildeten Membran eine außerordentliche feinstrukturierte und ebene Oberfläche entsteht, die stark mit thermoplastischen Sindefasern bzw. «it dem thermoplastischen Bindemitteljdurchsetzt ist.

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Die Gleichmäßigkeit der Gewichtsverteilung und Dickenverteilung über die Froduktionsbreite ist aufgrund der Produktionsinethode nach dem Naßvlies-Verfahren wesentlich lesser als die eines nach oben beschriebenen Verfahren hergestellten Vlieses. Nach diesem Verfahren können Gewichts- und Dickenschwankungen über die Produktionsbreite von - 1/5 erreicht werden. Vliesbild, d.h. Einzelfaserauflösung und Einzelfaserverteilung sind nach dieser Methode wesentlich besser als bei einem trockengelegten Vlies. Die mit dem der Erfindung zugrunde liegenden Produktionsverfahren zu erzielende Vliesstoffoberfläche ist wesentlich glatter als die Vliesoberfläche eines trockengelegten Vlieses.

Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften läßt sich eine weitgehend isotrope hohe Festigkeit erreichen, was für die meisten Anwendungsfälle von großer Bedeutung ist.

Die Gleichmäßigkeit und Glätte des erfindungsgemäßen Trägers ist für die Gleichmäßigkeit der später aufzubringenden Membran von außerordentlich großer Bedeutung. Ks ergibt sich hieraus eine wesentliche Vereinfachung des notwendigen Kontrollvorganges und damit eine Verminderung der Fertigungskosten in überraschendem Maße.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Trägerschicht besteht insbesondere darin, daß diese hinsichtlich ihrer spezifischen Eigenschaften außerordentlich variabel ausgebildet werden kann.

Aufgrund der mit dem erfindungsgemäßen Vliesstoff zu erzielenden, äußerst gleichmäßigen Membrandicke kann eine Membran mit sehr gleichmäßigen Eigenschaften über die Produktionsbreite hergestellt werden, mit der Folge,

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der Ausnutzung der vollen Produktionsbreite. Dies erlaubt eine wesentliche wirtschaftlichere Herstellung, qualitativ hochwertiger semipermeabler Membranen.

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Claims

sr ■ Patentansprüche:

1. Trägerschicht aus Vliesstoff, insbesondere zur Abstützung einer semipermeablen Membran, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Fasern bei einer Orientierung entsprechend derjenigen eines Naßvlieses thermoplastisch gebunden und ohne Beeinträchtigung der Porosität im Bereich der Oberfläche progressiv verdichtet sind.

2. Trägerscnicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch verwendung eines thermoplastischen Bindemittels oder durch thermoplastische Bindefasern verfest i gt ist.

3. Trägerschicht nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Bindefasern, gegebenenfalls in Abmischung mit Nicht-Bindefasern, besteht, wobei die Bindefasern eine Schnittlänge zwischen 6 mm und 36 mm vorzugsweise 12 mm und die Nicht-Bindefasern eine Schnittlänge zwischen 3 und 18 mm aufweisen, vorzugsweise 6 mm.

k. Trägerschicht nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, sie aus Bindefasern mit einem Titer zwischen k und 3o dtex, vorzugsweise von 6,8 dtex besteht und gegebenenfalls aus Nicht-Bindefasern mit einem Titer von 1 bis T dtex, vorzugsweise einem Titer von 1,3 bis 3,3 dtex.

5. Trägerschicht nach Anspruch 1 bis U, dadurch gekenn zeichnet, daß sie zu 1o bis 1oo Gew.% aus Bindefasern und zu °o bis ojS aus Nicht-Bindefasern besteht.

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6. Trägerscnicht nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Bindefasern unverstreckte Poly esterfasern und/oder Polypropylenfasern enthält.

T. Trägerschicht nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Nicht-Bindefasern verstreckte Polyesterfasern und/oder Polyamidimidfasern und/oder Fasern aus aromatischen Polyamiden enthält.

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