DE3049246C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlfaserbündels aus in Abständen von­ einander angeordneten im wesentlichen geradlinig verlaufen­ den Hohlfasern aus endlosen Hohlfasern.

Derartige Hohlfaserbündel werden zur Herstellung von Einrichtungen, bei denen die Wärme- oder Stoff­ übertragung durch die gegebenenfalls als Membran wirkende Wand von Hohlfasern erfolgt, benötigt, wobei das die Über­ tragung bewirkende Hohlfaserbündel auch in Form eines Hohl­ fasermoduls vorliegen kann. Die Anordnung der Hohlfasern in Form von Moduln hat den Vorteil, daß diese - ähnlich den bekannten Filterpatronen - nach Erschöpfung, Verunrei­ nigung, Beschädigung und dergleichen auf schnelle und einfache Weise gegen neue oder regenerierte Hohlfaser­ moduln ausgetauscht werden können. Die obengenannten Ein­ richtungen finden sowohl in technischen als auch in medizi­ nischen und anderen Bereichen eine immer breiter werdende Anwendung, wobei je nach Beschaffenheit der Hohlfasern reine Wärmeübertragung, reiner Stoffaustausch, reine Stoff­ trennung oder eine Kombination von diesen stattfindet.

Zum Herstellen der besagten Übertragungseinrichtungen bzw. der Moduln werden die Hohlfaserbündel an ihren beiden En­ den in eine aushärtbare Vergußmasse eingebettet, von welcher nach deren Erhärten wieder ein Teil entfernt wird, und zwar soviel, bis die Öffnungen der Hohlfasern wieder freigelegt werden, so daß ein freier Durchfluß durch die Hohlfasern erreicht wird.

Derartige Hohlfaserbündel und die daraus hergestellten Über­ tragungseinrichtungen sind an sich bekannt, so beispiels­ weise aus der US-PS 32 28 456. In dieser Druckschrift wird das Herstellungsverfahren des dort offenbarten Hohlfaser­ bündels jedoch nicht beschrieben.

Verfahren zum Herstellen von Hohlfaserbündeln sind dagegen aus der US-PS 33 91 041 und der US-PS 37 55 034 bekannt. Bei dem aus der US-PS 33 91 041 bekannten Verfahren werden end­ lose Hohlfasern schraubenlinienförmig um einen Kern gewickelt, werden die einzelnen Hohlfaserwindungen anschließend durch Klebebänder gegen Verrutschen fixiert, wird der Hohlfaser­ wickel anschließend entlang einer seiner Mantellinie auf­ geschnitten, wird das Hohlfaserbündel danach flach ausge­ breitet und wird dieses Flächengebilde anschließend zu einem Hohlfaserbündel bestehend aus in unregelmäßigen Ab­ ständen voneinander angeordneten gleichlangen im wesent­ lichen geradlinig und parallel zueinander verlaufenden Hohlfasern aufgerollt. Das dort beschriebene Hohlfaserbündel besitzt einen runden Querschnitt. Bei dem in der genannten US-PS 37 55 034 beschriebenen Verfahren werden endlose Hohlfasern zunächst schraubenlinienförmig um zwei in einem Abstand voneinander gespannte Fäden gewickelt, wird dieses bandförmige Gebilde anschließend aufgerollt, werden die Hohl­ fasern mindestens an einer Kante des Bandes mit einem erhär­ tenden Kunstharz verklebt und werden die Hohlfaseröffnungen danach durch teilweises Entfernen des erhärteten Kunstharzes freigelegt. Das dort abgebildete Hohlfaserbündel hat einen runden Querschnitt, wobei die einzelnen Hohlfasern in gleich­ mäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.

Die Herstellung von Hohlfaserbündeln nach diesen bekannten Verfahren ist, wie leicht einzusehen ist, aufwendig und lang­ wierig und besitzt noch weitere Nachteile, die aufgrund der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ins Auge springen.

Aus der DE-OS 28 24 898 ist ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Hohlfaser-Kunstniere bekannt, bei welchem die Anzahl der verwendeten endlosen Hohlfasern zwar gleich der Anzahl der Hohlfasern ist, die das fertige Hohlfaser­ bündel aufweist, die Hohlfasern sind dort aber nicht in Ab­ ständen voneinander, sondern ungeordnet und sich gegenseitig berührend im Hohlfaserbündel angeordnet. Ein gleichmäßiges Durchströmen des Hohlfaserbündels ist bei einer solchen Anordnung der Hohlfasern nicht gewährleistet. Zudem wird durch die gegenseitige Berührung ein großer Teil der für die Dialyse wirksamen Oberfläche der Hohlfasern abgedeckt und damit unwirksam.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei welchem unter Verwendung endloser Hohlfasern ein Hohlfaserbündel aus in Abständen voneinander angeordneten im wesentlichen gerad­ linig verlaufenden Hohlfasern auf schnelle und einfache Weise in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden kann und welches es gestattet, hieraus Hohlfasermodule herzu­ stellen, die die erforderlichen konstruktiven Voraus­ setzungen für reinen Gegen- bzw. Gleichstrom, reinen Kreuzstrom oder für Kreuz-Gegen- bzw. Kreuz-Gleichstrom besitzen, welches es weiterhin gestattet, Hohlfaserbündel mit beliebiger Querschnittsform herzustellen, welches es weiterhin ermöglicht, jede beliebige Anordnung und Ver­ teilung der Hohlfasern innerhalb des Bündels zu erreichen, welches es weiterhin gestattet, auch Hohlfasern unter­ schiedlicher Größe oder Beschaffenheit in beliebiger Ver­ teilung und beliebigen Mengenanteilen in einem Hohlfaser­ bündel anzuordnen und welches es schließlich erlaubt, die Herstellung großer Stückzahlen von Hohlfaserbündeln voll­ automatisch durchzuführen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Lösung dieser vielschichtigen Aufgabe wird ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlfaserbündels aus in Abständen voneinander angeordneten im wesentlichen geradlinig ver­ laufenden Hohlfasern unter Verwendung endloser Hohlfasern vorgeschlagen, bei welchem erfindungsgemäß die Anzahl der verwendeten endlosen Hohlfasern gleich der Anzahl der Hohl­ fasern ist, die das fertige Hohlfaserbündel aufweist, bei dem erfindungsgemäß ein Ende jeder der endlosen Hohlfasern gesondert, jedoch gleichzeitig mit den anderen Hohlfasern durch eine ihr zugeordnete erste Klemmeinrichtung in eine nach dieser angeordnete Fadenführungseinrichtung geführt wird, bei dem erfindungsgemäß es anschließend durch die Fadenführungsein­ richtung hindurch und gesondert, jedoch gleichzeitig mit den anderen Hohlfaserenden durch nach der Fadenführungs­ einrichtung angeordnete Öffnungen mindestens zweier Loch­ platten in eine nach den Öffnungen der Lochplatten ange­ ordnete zweite Klemmeinrichtung geführt wird, während die Hohlfasern gleichzeitig mit Hilfe der ersten Klemmeinrichtungen festgehalten werden, bei dem er­ findungsgemäß, nachdem die ersten Klemmeinrichtungen die Hohlfasern freigegeben haben, die Hohlfaserenden gemein­ sam mit Hilfe der zweiten Klemmeinrichtungen eine vorgege­ bene Strecke in Längsrichtung der Hohlfasern von den Loch­ platten fortbewegt werden, bei dem erfindungsgemäß die Loch­ platten eine geringere Strecke unterschiedlich weit von den Fadenführungseinrichtungen fortbewegt werden, bei dem er­ findungsgemäß die Hohlfasern hinter den sich wieder in Ausgangsstellung befindenden Fadenführungseinrichtungen abgeschnitten werden, bei dem erfindungsgemäß die zweiten Klemmeinrichtungen die Hohlfaserenden anschließend wieder freigeben, bei dem erfindungsgemäß das Hohlfaserbündel aus dem Wirkungsbereich der genannten Einrichtungen ent­ fernt wird und bei dem erfindungsgemäß die ersten bzw. die zweiten Klemmeinrichtungen wieder in ihre Ausgangsstellung gebracht werden.

Das Bewegen der zweiten Klemmeinrichtung und der Loch­ platten in Längsrichtung der Hohlfasern kann nach­ einander oder gleichzeitig erfolgen.

Das Hindurchführen der Hohlfaserenden durch die Faden­ führungseinrichtungen und durch die nach diesen angeordne­ ten Öffnungen der Lochplatten in die nach den Öffnungen der­ selben angeordneten zweiten Klemmeinrichtungen kann in der Weise erfolgen, daß die Fadenführungseinrichtungen, die Lochplatten und die zweiten Klemmeinrichtungen gleichzeitig auf die ersten Klemmeinrichtungen zubewegt werden, während diese die Hohlfasern festhalten. Es ist jedoch auch möglich, die Fadenführungseinrichtungen, die Lochplatten und die zweiten Klemmeinrichtungen feststehen zu lassen und die er­ sten Klemmeinrichtungen auf die Fadenführungseinrichtungen zuzubewegen, während sie gleichzeitig die Hohlfasern fest­ halten. Schließlich ist es auch möglich, die obengenannten Einrichtungen zum genannten Zweck sich gleichzeitig oder nacheinander aufeinander zubewegen zu lassen. Wird von den beiden zuletzt genannten Möglichkeiten Gebrauch gemacht, so empfiehlt es sich, vor den ersten Klemmeinrichtungen für jede Hohlfaser mindestens eine vorgeschaltete Hilfsfaden­ führungseinrichtungen vorzusehen.

Die Verwendung von Lochplatten bewirkt, daß die Hohlfasern in Abständen voneinander gehalten werden, wobei durch die Form der Lochplatten bzw. durch die Anordnung der Öffnungen in diesen die Querschnittsform des Hohlfaserbündels bzw. die Anordnung und Verteilung der Hohlfasern im Hohlfaser­ bündel bestimmt werden. Auf diese Weise ist es also mög­ lich, ein Hohlfaserbündel herzustellen, das beispielsweise einen runden, einen drei- oder rechteckigen oder einen beliebig anders geformten, beispielsweise auch ringförmigen Querschnitt aufweist. Unter ringförmigem Querschnitt wird hierbei nicht nur ein kreisringförmiger verstanden, son­ dern beispielsweise auch ein ovaler oder elliptischer ringförmiger Querschnitt, aber auch ein solcher, wie er entsteht, wenn bei einem drei-, vier- oder vieleckigem Ring die Ecken abgerundet werden. Zur Herstellung einer Austauscheinrichtung, bei welcher die Hohlfasern in Quer­ richtung umströmt werden, kann es zweckmäßig sein, ein Hohlfaserbündel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erzeugen, bei welchem sich die Dichte der Hohlfasern in Strömungsrichtung verändert. Einem solchen Hohlfaserbündel kann erfindungsgemäß mit Hilfe entsprechend ausgebildeter Lochplatten beispielsweise ein trapezförmiger Querschnitt verliehen werden, wobei in jeder Hohlfaserebene die gleiche Anzahl Hohlfasern angeordnet wird, so daß das Hohlfaser­ bündel an seiner breiten Grundseite den größten und an seiner schmalen Grundseite den kleinsten Hohlfaserabstand aufweist und damit an dieser zuletzt genannten Seite die größte Hohlfaserdichte besitzt. Schließlich ist es auch möglich, solche Lochplatten zu verwenden, bei denen die Öffnungen nur in einer einzigen Reihe angeordnet sind, um auf diese Weise einlagige Hohlfaserbündel herzustellen, die zum Erstellen einer Austauscheinrichtung in beliebiger Anzahl übereinander gestapelt werden können, wobei es hier­ bei auch möglich ist, die einzelnen Hohlfaserlagen so anzu­ ordnen, daß sich die Hohlfasern benachbarter Lagen unter einem beliebig wählbaren Winkel kreuzen, ohne sich dabei jedoch zu berühren. Die Lochplatten verbleiben daher im allgemeinen auch im fertigen Hohlfaserbündel. Vor der Her­ stellung eines weiteren Hohlfaserbündels sind diese daher stets wieder zu ersetzen.

Die Anzahl der verwendeten Lochplatten richtet sich nach der Länge des Hohlfaserbündels, nach der Steifigkeit der Hohlfasern oder aber nach der späteren Art der Verwendung derselben. Um gegebenenfalls auch einen Fluidstrom in Längsrichtung der Hohlfasern durch das Hohlfaserbündel zu ermöglichen, ist es ohne weiteres möglich, solche Lochplatten zu verwenden, bei denen die Öffnungen größer sind als der Querschnitt der Hohlfasern. Auch ist es möglich, zu diesem Zweck nicht alle Öffnungen der Lochplatten mit Hohlfasern zu belegen. Weiterhin können auch Lochplatten mit unter­ schiedlichen Lochabständen verwendet werden, um auf diese Weise ein Hohlfaserbündel herzustellen, bei welchem die Hohlfasern nicht parallel zueinander verlaufen. Ein solches Hohlfaserbündel hat beispielsweise die Form eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes.

Es versteht sich von selbst, daß das erste Einfädeln jeder Hohlfaser zumindest bis in die nach der ersten Klemmeinrichtung angeordnete Fadenführungseinrichtung zu­ nächst von Hand durchgeführt werden muß und daß dieser Einfädelvorgang nach Verbrauch einer Einheit der endlosen Hohlfasern, beispielsweise einer Spule, wiederholt werden muß, sofern ein Aneinanderknoten des Endes der verbrauchten Einheit an den Anfang der nachfolgenden Einheit nicht mög­ lich ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können endlose Hohlfasern in beliebiger Aufmachung verwendet wer­ den, also beispielsweise in Spulenform aufgewickelte Hohl­ fasern ebensogut wie solche, die in Schlaufenform zu einem Paket abgelegt wurden.

Zur Herstellung eines Hohlfaserbündels nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren können alle bekannten zur Wärmeübertragung, zur Stoffübertragung zur Stofftrennung und zum Stoffaus­ tausch, also beispielsweise zur Osmose, umgekehrter Osmose, Dialyse, Blutwäsche und dergleichen, geeigneten Hohlfasern verwendet werden, wobei diese nach einem Trocken- oder Naß­ spinn- oder einem Extrusionsverfahren hergestellt sein können. Die Querschnittsform der verwendeten Hohlfasern kann beliebig sein, wobei auch die Größe des Querschnitts der Hohlfasern sowie deren Wandstärke nach oben und unten keinerlei Beschränkungen unterliegt. Hohlfasern mit einem kreisförmigen Querschnitt können beispielsweise einen Außendurchmesser von einigen µm, aber auch von 5 mm und darüber aufweisen. Die Wandstärke der Hohlfasern kann bei­ spielsweise 5 µm betragen. Zur Herstellung eines Hohlfaser­ bündels, das zur Wärmeübertragung vorgesehen ist, haben sich insbesondere solche Hohlfasern als besonders vorteil­ haft erwiesen, die einen Wärmedurchgangskoeffizienten auf­ weisen, der im Bereich von 1500 bis 4500 W/m²K und darüber liegt. Zur Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung eines solchen Hohlfaserbündels kann es hierbei vorteilhaft sein, solche Hohlfasern zu verwenden, die gut wärmeleitende Stoffe wie Metalle, Graphit u. dgl. in Staub- oder Pulverform ent­ halten. Auch können die Hohlfasern alternativ oder zusätzlich Füllmittel, Additive, Stabilisatoren, Ruß, Farbstoffe und dergleichen enthalten. Durch die Verwendung poröser Hohlfa­ sen kann das Anwendungsspektrum des daraus hergestellten Hohlfaserbündels in vorteilhafter Weise noch erheblich er­ weitert werden.

Bei der Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellen Hohl­ faserbündels zur Blutwäsche oder Alkoholabtrennung aus Ge­ tränken haben sich beispielsweise solche Hohlfasern hervor­ ragend bewährt, die für Moleküle mit einem Molekulargewicht von mehr als 100 eine geringere Permeabilität aufweisen, wo­ bei hierbei solche Hohlfasern zu bevorzugen sind, die eine möglichst hohe Selektivität, also eine möglichst scharfe Trenngrenze aufweisen. Derartige Hohlfasern lassen sich beispielsweise durch Regeneration von Cellulose aus Kupfer­ ammoniumcellulose-Lösungen herstellen.

Die Größe des erfindungsgemäß hergestellten Hohlfaserbündels unterliegt im Rahmen der hierfür üblichen Abmessungen keiner­ lei Beschränkungen, das gilt sowohl hinsichtlich seiner Länge als auch seines Querschnitts.

Zum Einbetten der Hohlfaserenden können übliche Kleber, aus­ härtbare Vergußmassen, Gießharze, Spezialzement u. dgl. ver­ wendet werden.

Je nach Beschaffenheit der für das erfindungsgemäß herge­ stellte Hohlfaserbündel verwendeten Hohlfasern kann dieses sowohl für flüssige als auch für gasförmige Fluide zur Wärme- bzw. Stoffübertragung verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens besitzt für jede zu verarbeiten­ de Hohlfaser mindestens eine erste Klemmeinrichtung, mindestens eine Fadenführungseinrichtung, eine nach der Fadenführungseinrichtung angeordnete Schneideeinrichtung, mindestens 2 Aufnahmeeinrichtungen für mindestens 2 Loch­ platten sowie mindestens eine zweite Klemmeinrichtung, wobei die erste Klemmeinrichtung und/oder die Fadenführungs­ einrichtung, die Halterungen für die Lochplatten sowie die zweite Klemmeinrichtung in Längsrichtung der Hohlfasern hin- und herbewegbar angeordnet sind.

Zur Herstellung von Hohlfaserbündeln mit im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Hohlfasern werden die ge­ nannten Einrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise fluchtend angeordnet, daß heißt so angeordnet, daß jede Hohlfaser bei nicht betätigten Klemmeinrichtungen in gerader, also nicht abgewinkelter oder umgekehrter, Form durch alle Einrichtungen verläuft. Die Klemm- bzw. Fadenführungseinrichtungen sind zweckmäßigerweise auf gemeinsamen in die genannte Richtung hin- und herbeweg­ bar angeordneten Grundplatten, Halterungen od. dgl. Vor­ richtungsteilen angeordnet, sie können jedoch auch in ein­ zelnen Gruppen auf mehreren solchen hintereinander ange­ ordneten Vorrichtungsteilen angeordnet sein, wobei der An­ ordnung der jeweiligen Einrichtungen wie auch der Loch­ platten in senkrecht zu den Hohlfaserlängsachsen verlau­ fenden Ebenen aus Platzgründen im allgemeinen der Vorzug gegeben wird. Einer erforderlichenfalls hiervon abweichen­ den Anordnung der genannten Einrichtungen steht jedoch im allgemeinen auch nichts entgegen. Das Bewegen der Klemm- und Fadenführungseinrichtungen sowie der Halteeinrichtungen für dieLochplatten kann über elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebe erfolgen.

Die Taktfolge der Funktion und Bewegungsabläufe der ein­ zelnen Einrichtungen, die Begrenzung der Weglänge für jede der genannten Einrichtungen usw. kann zwar manuell durchfahren werden, es bietet sich jedoch an, insbeson­ dere zur Herstellung großer Stückzahlen von Hohlfaserbündeln alle Verfahrensschritte maschinell und vollautomatisch durch­ zuführen. Die hierfür erforderlichen mechanischen, elektri­ schen sowie meß- und regeltechnischen Einrichtungen sowie die mechanische und elektrische Kopplung derselben sind bei Kenntnis des hier beschriebenen erfindungsgemäßen Ver­ fahrens dem Durchschnittsfachmann geläufig und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden.

Als Fadenführungseinrichtungen können beispielsweise ge­ lochte Platten, rechtwinklig zueinander angeordnete soge­ nannte Fadenkämme oder Riete, auf Stäben angeordnete Fa­ denführungsösen u. dgl. verwendet werden.

Unter den als Lochplatten bezeichneten, den gegenseitigen Abstand der Hohlfasern bewirkenden Mitteln wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise auch eine Viel­ zahl sich kreuzender Stäbe, ein Drahtgewebe, Kunststoff­ gitter u. dgl. verstanden, durch deren freie Öffnungen die Hohlfasern geführt sind bzw. werden.

Unter Klemmeinrichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine solche Einrichtung verstanden, die der Be­ wegung der Hohlfasern bei Zugbeanspruchung einen ausreichen­ den Widerstand entgegensetzt. Hierunter fallen somit also beispielsweise auch sogenannte Fadengitterbremsen oder andere Fadenumlenkorgane, durch welche eine ausreichend hohe Bewegungshemmung erzielbar ist, wie auch solche, die mit Saugkraft arbeiten, die die Hohlfasern zwischen zwei Flächen einklemmen und damit festhalten können u. dgl. Als ausreichend bemessen kann eine solche Einrichtung dann be­ trachtet werden, wenn die mit ihr einstellbare Bremskraft im Bereich der Zugfestigkeit der Hohlfasern liegt. Eine solche Klemmeinrichtung kann somit beispielsweise aus drei hinterein­ ander angeordneten Lochplatten bestehen, deren Öffnungen während des Ein- und Hindurchführens der Hohlfasern fluchten. Zum "Einklemmen" der Hohlfasern, d. h. also zum Erzeugen einer ausreichenden das Weitergleichen der Hohlfasern durch die Öffnungen hindurch hemmenden Bremskraft, kann bei einer solchen Einrichtung beispielsweise jede zweite Lochplatte eine beliebige Strecke parallel zu den stehenbleibenden Lochplatten, also senkrecht zu den Hohlfaserlängsachsen ver­ schoben werden, wodurch die Hohlfasern umgelenkt werden und somit der weiteren Fortbewegung der Hohlfasern ein Wider­ stand entgegengesetzt wird. Das Betätigen der Klemmein­ richtung kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen.

Die Anzahl der genannten Klemm- und Fadenführungseinrich­ tungen sowie die der Öffnungen in den Lochplatten richtet sich verständlicherweise nach der Anzahl der Hohlfasern, die das fertige Hohlfaserbündel aufweisen soll. Diese An­ zahl unterliegt keinen Beschränkungen, da das erfindungs­ gemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung vorge­ schlagene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung von einigen wenigen Hohlfasern genausogut geeignet ist wie zur gleichzeitigen Verarbeitung tausender von Hohl­ fasern zu einem Hohlfaserbündel.

Zur Vermeidung des Einknickens der Hohlfasern während des Ein- bzw. Hindurchführens durch die genannten Einrichtungen empfiehlt es sich, zwischen den ersten Klemmeinrichtungen und den Fadenführungseinrichtungen für jede Hohlfaser wei­ tere Fadenführungseinrichtungen vorzusehen, die zusammen mit der jeweils bewegten Einrichtung in untereinander gleichen, sich jedoch ändernden Abständen zueinander mitbe­ wegt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a bis 1c in vereinfachter schematischer Darstellungs­ weise drei Verfahrensschritte des Verfahrens, zum Herstellen eines Hohlfaser­ bündels,

Fig. 2 bis 5 verschiedene Lochplatten zur Herstellung von Hohlfaserbündeln mit einem entsprechend geformten Querschnitt,

Fig. 6 zwei unter einem Winkel von 90° angeordnete Fadenkämme,

Fig. 7 ein Hohlfaserbündel bestehend aus zwei Hohl­ fasergruppen mit unterschiedlichen Eigen­ schaften,

Fig. 8 ein Hohlfaserbündel mit nicht parallelen Hohlfasern in Draufsicht,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel einer Klemmeinrichtung.

Zur Vereinfachung wird in den Fig. 1a bis 1c das Verfahren mit nur einer einzigen Hohlfaser er­ läutert. Es versteht sich dabei von selbst, daß bei Ver­ wendung einer Vielzahl von Hohlfasern die Anzahl der nachfolgend beschriebenen Teile der Anzahl der zur verar­ beitenden Hohlfasern entsprechen muß und daß alle diese Teile dieselben Funktionen und Bewegungen gleichzeitig oder nacheinander ausführen wie hier am Beispiel für eine einzige Hohlfaser beschrieben. Fig. 1a zeigt die Ausgangsstellung für das Verfahren. In der Ausgangsstellung ist die auf einer Lieferspule 8 aufgewickelte endlose Hohl­ faser 1 durch die erste Klemmeinrichtung 2 hindurch in die nach dieser angeordneten Fadenführungseinrichtung 3 geführt. Nach der Fadenführungseinrichtung 3 befinden sich die Loch­ platte 4 a und 4 b sowie die zweite Klemmeinrichtung 5 eben­ falls in Ausgangsstellung. Wie die Fig. 1a weiterhin zeigt, ist die erste Klemmeinrichtung 2 noch nicht betätigt. Der Pfeil 6 a deutet an, in welcher Richtung die Fadenführungs­ einrichtung 3, die Lochplatte 4 a, 4 b und die zweite Klemm­ einrichtung 5 im weiteren Verlauf des Verfahrens bewegt werden. Im nächsten, nicht dargestellten Verfahrensschritt, wird die erste Klemmeinrichtung 2 be­ tätigt, so daß sie die Hohlfaser 1 gegen Verschiebung sichernd festhält. Anschließend werden die Fadenführungs­ einrichtung 3, die Lochplatte 4 a, 4 b und die zweite Klemm­ einrichtung 5 in Pfeilrichtung 6 a, also auf die erste Klemm­ einrichtung 2 zu bewegt, wodurch die Hohlfaser 1 durch die Fadenführungseinrichtung 3 hindurch, durch die Öffnungen 7 a; 7 b der Lochplatte 4 a; 4 b und danach in die zweite Klemmein­ richtung 5 geführt wird. Nach Durchführung dieser Verfahrens­ schritte ergibt sich eine Zwischenposition, wie sie in Fig. 1b dargestellt ist.

Wie Fig. 1b zeigt, ist die erste Klemmeinrichtung 2 noch betätigt und sind die Fadenführungseinrichtung 3, die Loch­ platten 4 a, 4 b und die zweite Klemmeinrichtung 5 soweit auf die erste Klemmeinrichtung 2 zu bewegt worden, daß das Ende der Hohlfaser 1 sich nun im Wirkungsbereich der zweiten Klemmeinrichtung 5 befindet.

Als nächste nicht dargestellte Verfahrensschritte wird nun die zweite Klemmeinrichtung 5 betätigt, die erste Klemmein­ richtung 2 gelöst, wodurch diese die Hohlfaser 1 freigibt, und werden die zweite Klemmeinrichtung 5, die Lochplatten 4 a; 4 b und die Fadenführungseinrichtung 3 eine vorgegebene Strecke in Längsrichtung der Hohlfaser in Pfeilrichtung 6 b, also von der ersten Klemmeinrichtung 2 fortbewegt, so daß sich nach Durchführung dieser Verfahrensschritte der in Fig. 1c dargestellte Verfahrensschritt ergibt.

Wie Fig. 1c zeigt, hat die Fadenführungseinrichtung 3 wieder ihre Ausgangsposition erreicht, während die zweite Klemmein­ richtung 5 und die Lochplatten 4 a; 4 b ihre vorgegebenen End­ positionen erreicht haben. Die Strecke, die die zweite Klemm­ einrichtung 5 zwischen dem in Fig. 1b und dem in Fig. 1c dargestellten Verfahrensschritt zurückgelegt hat, entspricht somit der Länge des Hohlfaserbündels, da alle Hohlfasern unmittelbar nach den Fadenführungseinrichtungen 3 mittels einer Schneideinrichtung 13 abgeschnitten werden. Nachdem die zweite Klemmeinrichtung 5 die Hohlfaserenden wieder freigegeben hat, wird das Hohlfaserbündel zusammen mit den Lochplatten 4 a; 4 b entfernt und kehren alle Einrichtungen wieder in ihre Ausgangslage zurück. Bevor die Herstellung des nächsten Hohlfaserbündels beginnt, müssen lediglich noch zwei neue Lochplatten 4 a; 4 b eingelegt werden.

Wie sich aus der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe der Fig. 1a bis 1c unschwer ergibt, gelangt man zu demselben Resultat, wenn man ausgehend von der Ausgangsstellung, wie sie in Fig. 1a dargestellt ist, anstatt die Fadenführungseinrich­ tung 5 nur die erste Klemmeinrichtung 2, nachdem sie in Eingriff gebracht worden ist, auf die Fadenführungseinrich­ tung 3 zu bewegt, und zwar soweit, bis das Hohlfaserende in den Wirkungsbereich der zweiten Klemmeinrichtung 5 gelangt ist, und man die nachfolgenden Verfahrensschritte dann ent­ sprechend durchführt. Schließlich erreicht man dasselbe auch noch, wenn man die genannten Einrichtungen gleichzeitig oder nacheinander die erforderliche Strecke aufeinander zu bewegt und danach die weiteren notwendigen Verfahrensschritte sinngemäß durchführt.

In Fig. 2 ist eine rechteckige Lochplatte 4 dargestellt, bei welcher die Öffnungen 7 für die Hohlfasern (nicht dar­ gestellt) in senkrechten und waagerechten parallel zueinan­ der verlaufenden Reihen angeordnet sind, wobei die waage­ rechten und senkrechten gegenseitigen Abstände der Öffnungen 7 gleich sind.

In Fig. 3 ist eine Lochplatte 4 dargestellt, die nur eine Reihe von Öffnungen 7 für die Hohlfasern (nicht dargestellt) aufweist, wobei die gegenseitigen Abstände der Öffnungen 7 gleich sind.

In Fig. 4 ist eine trapezförmige Lochplatte 4 dargestellt, bei welcher die Öffnungen 7 in waagerechten parallel zuein­ ander verlaufenden Reihen angeordnet sind, wobei die gegen­ seitigen Abstände der Lochreihen gleich sind und in jeder Reihe die gleiche Anzahl Öffnungen 7 angeordnet ist. Hierdurch ist der Lochabstand in der oberen Reihe größer als derjenige in den darunterliegenden Lochreihen, wobei der Lochabstand in der unteren Reihe am geringsten ist. Ein Hohlfaserbündel, deren Hohlfasern durch derartige Lochplatten geführt sind, weist somit bei vertikaler Strömungsrichtung eine in Strö­ mungsrichtung sich ändernde Hohlfaserdichte auf.

In Fig. 5 ist eine Lochplatte 4 dargestellt, bei welcher die Öffnungen 7 auf unterschiedlich großen Lochkreisen gleich­ mäßig verteilt angeordnet sind. Der gegenseitige Abstand der Lochkreise ist gleich, wodurch auf jedem Lochkreis ein unter­ schiedlicher gegenseitiger Lochabstand erreicht wird.

In Fig. 6 sind zwei in einem rechten Winkel zueinander ange­ ordnete Fadenkämme 9, 10 dargestellt. Mit einer solchen An­ ordnung können die Hohlfasern (nicht dargestellt) eines Hohl­ faserbündels in der gleichen Weise auf Abstand gehalten werden, wie mit einer Lochplatte, wie sie in Fig. 2 darge­ stellt ist. Auch bei dieser Anordnung ist es möglich, die Abstände der Kammstäbe 11 dem Durchmesser der Hohlfasern 1 anzugleichen oder aber durch Wahl eines größeren Abstandes ein weniger dichtes Hohlfaserbündel zu erzeugen, wie es auch durch eine entsprechend enge oder weite Anordnung der Öffnungen 7 bei den obenbeschriebenen Lochplatten 4 er­ reicht wird.

Es ist einleuchtend, daß die Hohlfaserbündel eine ihren Lochplatten entsprechende Querschnittsform annehmen. Das bedeutet, daß durch die in den Fig. 2 bis 4 und 6 dargestell­ ten Lochplatten bzw. Kämme erhaltenen Hohlfaserbündel nicht nur eine geometrisch ähnliche Querschnittsform erhalten, sondern daß derartige Hohlfaserbündel einen Querschnitt auf­ weisen, der mit gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt an­ geordneten Hohlfasern gefüllt ist, während ein Hohlfaserbündel mit Lochplatten gemäß Fig. 5 einen ringförmigen Querschnitt mit einem innenliegenden in Hohlfaserlängsrichtung verlau­ fenden Strömungskanal 12 aufweist.

Fig. 7 zeigt eine rechteckige Lochplatte 4 mit in waagerechten und senkrechten Reihen gleichmäßig verteilt angeordneten Öffnungen 7, durch welche in der oberen Hälfte eine erste Gruppe Hohlfasern 1 a und in der unteren Hälfte eine zweite Gruppe Hohlfasern 1 b angeordnet sind, wobei sich beide Gruppen durch die Beschaffenheit ihrer Hohlfasern unterscheiden. Eine solche Hohlfaseranordnung kann beispielsweise zum gleichzei­ tigen aber gesonderten Abtrennen zweier unterschiedlicher auf unterschiedliche Membranen ansprechender Fluide in vor­ teilhafter Weise zur Anwendung gebracht werden. Zu diesem Zweck wird das in Fig. 7 dargestellte Hohlfaserbündel in vertikaler Richtung durchströmt. Die unterschiedlichen Hohl­ fasern können aber auch nicht in zwei voneinander getrennten Gruppen, sondern gleichmäßig verteilt über den gesamten Quer­ schnitt angeordnet werden, so daß in jeder senkrechten und waagerechten Reihe nur jede zweite Hohlfaser von derselben Beschaffenheit ist. Ein solches Hohlfaserbündel kann aufgrund einer solchen als homogen zu bezeichnenden Verteilung der unterschiedlichen Hohlfasern sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durchströmt werden.

In Fig. 8 ist in Draufsicht ein Hohlfaserbündel 1 dargestellt, das beispielsweise einen rechteckigen, quadratischen, runden oder ringförmigen Querschnitt aufweisen kann, bei welchem die gegenseitigen Abstände der Hohlfasern an der einen Seite jedoch geringer sind als an der anderen Seite. Ein solches Hohlfaserbündel hat also beispielsweise die Form eines Kegel- oder Pyrmaidenstumpfes und unterschiedlich lange Hohl­ fasern, die nicht parallel zueinander angeordnet sind. Eine solche Konfiguration läßt sich durch entsprechend ausgestal­ tete Lochplatten mit unterschiedlichen Lochabständen oder aber, wie in Fig. 8 dargestellt, durch je 2 in einem rechten Winkel zueinander angeordnete Fadenkämme 9 a; 10 a bzw. 9 b; 10 b erreichen, bei welchen der Abstand der Stäbchen 11 a der Fadenkämme 9 a und 10 a kleiner ist als derjenige der Stäbchen 11 b der Fadenkämme 9 b und 10 b. Zur Erleichterung des Ein­ fädelns der Hohlfasern durch diese Kämme kann es vorteilhaft sein, solche Fadenkämme zu verwenden, deren Stäbchenabstand (= Teilung) sich auf einfache Weise verändern läßt, so daß während des Einfädelns die Kämme 9 b und 10 b auf dieselbe Teilung eingestellt werden, wie die Kämme 9 a und 10 a und daß erst zu einem späteren Zeitpunkt die gewünschte größere Teilung eingestellt wird.

Die Verwendung von Fadenkämmen oder Rieten bietet gegenüber der Verwendung von Lochplatten weiterhin den Vorteil, daß diese nach dem Einbetten der Hohlfaserenden, falls gewünscht, entfernt und wiederverwendet werden können. Dies ist beispiels­ weise in all den Fällen möglich, in denen die Hohlfasern eine Steifigkeit besitzen, die ausreicht, das Knicken der Hohlfasern insbesondere bei quer angeströmten Hohlfaserbün­ deln zu verhindern. Sollen die Fadenkämme dagegen in dem Hohlfaserbündel verbleiben, so ist dafür Sorge zu tragen, daß ein ungewolltes Herausgleiten der Fadenkämme aus dem Hohlfaserbündel nicht erfolgen kann. Es ist weiterhin leicht einzusehen, daß ein Hohlfaserbündelquerschnitt, wie er beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, auch durch ent­ sprechend ausgebildete Fadenkämme bzw. Riete erreicht werden kann.

Fig. 9 zeigt eine Klemmeinrichtung, die aus drei Lochplatten 4 a; 4 b; 4 c besteht. Die mittlere Lochplatte 4 b ist gegenüber den Lochplatten 4 a und 4 c verschoben, wodurch die Hohlfasern 1 (nur eine Hohlfaser ist dargestellt) eine Auslenkung erfah­ ren. Hierdurch wird eine ausreichende Bremswirkung gegen einen Weitertransport der Hohlfasern bei Zugbeanspruchung derselben erreicht.

Bei den in den Fig. 2 bis 5 und 7 dargestellten Lochplatten 4 blieb der um die Hohlfasern zu wählende Strömungsverlauf aus Vereinfachungsgründen unberücksichtigt. Es versteht sich jedoch von selbst, daß beispielsweise für Kreuz-Gegen- oder Kreuz-Gleich-Strom eine weitere Ausgestaltung und Anordnung der dargestellten Lochplatten 4 gewählt werden kann, wie sie beispielsweise in der eingangs genannten US-PS 32 28 456 gezeigt ist. Auch bei anders gewähltem Strömungsverlauf können die Lochplatten als Stützplatten, Trennwände u. dgl. ausgebildet sein.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen eines Hohlfaserbündels aus in Abständen voneinander angeordneten im wesentlichen geradlinig verlaufenden Hohlfasern unter Verwendung endloser Hohlfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der verwendeten endlosen Hohlfasern (1) gleich der Anzahl der Hohlfasern (1) ist, die das fertige Hohl­ faserbündel aufweist, daß ein Ende jeder der endlosen Hohlfasern (1) gesondert, jedoch gleichzeitig mit den anderen Hohlfasern (1) durch eine ihr zugeordnete erste Klemmeinrichtung (2) in eine nach dieser angeordnete Fadenführungseinrichtung (3) geführt wird, daß es an­ schließend durch die Fadenführungseinrichtung (3) hin­ durch und gesondert, jedoch gleichzeitig mit den anderen Hohlfaserenden durch nach der Fadenführungseinrichtung (3) angeordnete Öffnungen (7) mindestens zweier Loch­ platten (4) in eine nach den Öffnungen (7) der Loch­ platten (4) angeordnete zweite Klemmeinrichtung (5) ge­ führt wird, während die Hohlfasern (1) gleichzeitig mit Hilfe der ersten Klemmeinrichtungen (2) festgehalten werden, daß, nachdem die ersten Klemmeinrichtngen (2) die Hohlfasern (1) freigegeben haben, die Hohlfaserenden gemeinsam mit Hilfe der zweiten Klemmeinrichtungen (5) eine vorgegebene Strecke in Längsrichtung der Hohlfasern (1) von den Lochplatten (4) fortbewegt werden, daß die Lochplatten (4) eine geringere Strecke unterschiedlich weit von den Fadenführungseinrichtungen (3) fortbewegt werden, daß die Hohlfasern (1) hinter den sich wieder in Ausgangsstellung befindenden Fadenführungseinrichtungen (3) abgeschnitten werden, daß die zweiten Klemmein­ richtungen (5) die Hohlfaserenden anschließend wieder freigegeben, daß das Hohlfaserbündel aus dem Wirkungsbereich der ge­ nannten Einrichtungen entfernt wird und daß die ersten bzw. die zweiten Klemmeinrichtungen (2 bzw. 5) wieder in ihre Ausgangsstellung gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hohlfaser (1), bevor sie durch die erste Klemm­ einrichtung (2) geführt wird, durch eine Hilfsfaden­ führungseinrichtung geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführen der Hohlfaserenden in die zweiten Klemmeinrichtungen (5) in der Weise erfolgt, daß die ersten Klemmeinrichtungen (2), während sie die Hohl­ fasern (1) festhalten, eine vorgegebene Strecke auf die Fadenführungseinrichtungen (3) zubewegt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung für jede zu verarbeitende Hohlfaser (1) mindestens eine erste Klemmeinrichtung (2), mindestens eine Fadenführungseinrichtung (3), eine nach der Faden­ führungseinrichtung (3) angeordnete Schneideinrichtung (13), mindestens zwei Aufnahmeeinrichtungen für minde­ stens zwei Lochplatten (4) sowie mindestens eine zweite Klemmeinrichtung (5) aufweist, wobei die ersten Klemm­ einrichtungen (2) und/oder die Fadenführungseinrich­ tungen (3), die Halterungen für die Lochplatten (4) sowie die zweiten Klemmeinrichtungen (5) in Längs­ richtung der Hohlfasern (1) hin- und herbewegbar ange­ ordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor den ersten Klemmeinrichtungen (2) für jede Hohlfaser (1) eine ortsfeste Hilfsfadenführungseinrichtung ange­ ordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den ersten Klemmeinrichtungen (2) und den Fadenführungseinrichtungen (3) weitere Faden­ führungseinrichtungen in gleichmäßigen Abständen von­ einander hin- und herbewegbar angeordnet sind.