DE60033135T2

DE60033135T2 - Verfahren zur herstellung eines gesamtthermoplastischen, perfluorierten harz hohlfasernmembran moduls

Info

Publication number: DE60033135T2
Application number: DE60033135T
Authority: DE
Inventors: Y. Larry Andover YEN; P. Cha Sudbury DOH; Dean T. Bedford GATES
Original assignee: Entegris Inc
Current assignee: Entegris Inc
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: ES2280199T3; AU3217400A; WO2000044483A2; TWI292335B; DE60033135D1; EP1148933B1; WO2000044483A3; EP1148933A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Hohlfasermembranmoduls. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermoduls, wobei die Fasern und die Einbettungsverbindung beide aus einem oder mehreren thermoplastischen, perfluorierten Harzen gebildet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Hohlfasermembran ist ein röhrenförmiges Filament mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser mit einer Wanddicke dazwischen. Typischerweise ist diese Wanddicke porös. Der innere Durchmesser definiert den Hohlraum der Faser und wird zum Tragen von Flüssigkeit verwendet, entweder der Zufuhrflüssigkeit, die filtriert werden soll, oder der Permeationsflüssigkeit, wenn die Flüssigkeit, die filtriert werden soll, die äußere Oberfläche kontaktiert. Der innere Hohlraum wird typischerweise als Lumen bezeichnet.
Hohlfasermembranvorrichtungen wurden in vielen Anwendungen in der pharmazeutischen, Lebensmittel-, Getränke- und Halbleiter-Industrie verwendet, einschließlich Gastrennung, Umkehrosmose, Ultrafiltration und Teilchen- und Bakterienentfernung mit mikroporösen Membranen. In diesen Anwendungen wirkt die Membran als durchlässige Barriere, welche den Durchlass der Trägerflüssigkeit und einiger gelöster oder dispergierter Spezies zulässt und andere ausgewählte Spezies aufgrund von Unterschieden in der Größe der Spezies, Permeationsgeschwindigkeiten oder anderen physikalischen oder chemischen Merkmalen zurückhält. Diese Vorrichtungen haben das einzigartige Merkmal, dass als ein Ergebnis ihrer röhrenförmigen Geometrie, welche die Membran selbsttragend macht, keine Trägerstrukturen für die Membranen erforderlich sind.
In praktischen Anwendungen wird die Faser geschnitten oder auf andere Art und Weise auf eine spezifische Länge gebracht und eine Anzahl von Fasern wird zu einem Bündel gesammelt. Ein Teil von einem oder beiden Enden des Faserbündels wird in ein Material eingeschlossen, welches das Zwischenraumvolumen zwischen den Fasern füllt und ein Röhrenblatt bildet. Dieses Verfahren wird manchmal Einbetten der Fasern genannt und das Material, das verwendet wird, um die Fasern einzubetten, wird Einbettungsmaterial genannt. Das Röhrenblatt wirkt in Zusammenhang mit einer Filtrationsvorrichtung, wie z.B. in einem Gehäuse oder Kartusche, als eine Abdichtung. Wenn der Einschlussprozess die Faserenden verschließt und abdichtet, werden eines oder beide Enden des Faserbündels quer zum Durchmesser geschnitten oder auf andere Art und Weise geöffnet. In manchen Fällen werden die offenen Enden des Faserbündels absichtlich verschlossen oder abgedichtet, bevor sie eingebettet werden, um zu verhindern, dass Einbettungsmaterial in die offenen Enden der Fasern eintritt. Wenn nur ein Ende geöffnet werden muss, um Fluidfluß zu ermöglichen, verbleibt das andere Ende verschlossen oder wird abgedichtet. Die Filtrationsvorrichtung trägt das Röhrenblatt und stellt ein Volumen für die Flüssigkeit, die filtriert werden soll, und ihr Konzentrat, getrennt von der hindurchdringenden Flüssigkeit, zur Verfügung. Bei der Verwendung kontaktiert ein Flüssigkeitsstrom eine Oberfläche und an der Oberfläche oder in der Tiefe der Faserwand tritt Abtrennung auf. Wenn die äußere Faseroberfläche in Kontakt gebracht wird, passieren das hindurchgehende Fluid und Spezies durch die Faserwand und werden in dem Lumen gesammelt, wo sie in Richtung zu dem offenen Ende oder Enden der Faser geleitet werden. Wenn die innere Faseroberfläche kontaktiert wird, wird der zu filtrierende Fluidstrom dem offenen Ende oder Enden zugeführt und die hindurchdringende Flüssigkeit und Spezies passieren durch die Faserwand und werden von der äußeren Oberfläche abgesammelt.
Die meisten Hohlfasermembranvorrichtungen werden gebildet durch Einbetten der Enden des Bündels von Fasern in einem Klebstoff, wie z.B. einem Epoxyd oder Urethanharzen. Es wurde gefunden, dass diese Membranen nachteilig in der Reinheit sind, sowie in ihrer Fähigkeit, aggressiven oder korrosiven Chemikalien und Lösungsmitteln zu widerstehen. Zum Beispiel werden die Lösungen auf organischer Lösungsmittelbasis, die bei Wafer-Beschichtungsverfahren in der Mikroelektronikindustrie verwendet werden, Epoxy- oder Urethan-Einbettungsmaterialien auflösen oder quellen und schwächen. Zusätzlich bestehen die Hochtemperatur-Strippingbäder in dieser Industrie aus hoch sauren und oxidativen Materialien, welche die Einbettungsverbindungen zerstören.
In letzter Zeit wurde vorgeschlagen, diese Membranen in ein thermoplastisches Harz einzubetten, insbesondere Thermoplasten wie z.B. Polyethylen oder Polypropylen zu verwenden, und in einigen Fällen ultrahochmolekulargewichtiges Polyethylen. Siehe US 5 695 702 . Während dies besser akzeptabel ist als das vorgenannte Epoxyd- oder Urethan-Verfahren ist es auf die Membranen und Harze eingeschränkt, die man zur Verwendung in diesem Verfahren auswählen kann. Im Gegensatz zu Epoxyd oder Urethan, das relativ niedrige Viskosität hat und daher leicht um und zwischen die einzubettenden Fasern fließt, haben thermoplastische Materialien oftmals hohes Molekulargewicht und höhere Viskosität und sind schwierig dazu zu bringen, um und zwischen solche Fasern zu fließen. Darüber hinaus ist, auch wenn man einen gewissen Fluss erreichen kann, der Fluss nicht gleichförmig, was zu Unregelmäßigkeiten, Lücken und Löchern in der Einbettung führt. Zusätzlich haben diese geschmolzenen thermoplastischen Materialien oftmals nachteilige Effekte auf die Fasern selbst, da sie Fasern kollabieren, schrumpfen oder schmelzen lassen. Dies hat Praktiker dazu geführt, verschiedene komplizierte Schemata anzuwenden, um diese Probleme zu überwinden.
Es gibt eine Klasse von thermoplastischen Materialien, die als perfluorierte thermoplastische Polymere bekannt sind. Diese Materialien sind unter verschiedenen chemischen Bezeichnungen bekannt, wie z.B. als Poly(TFE-co-PFAVE)-Harze („PFAVE"). Diese Materialien werden allgemein auch als PFA-, MFA- oder FEP-Harze bezeichnet. Diese Materialien haben eine chemische Inertheit ähnlich zu jener von PTFE-Harz, aber im Gegensatz zu PTFE-Harz sind sie thermoplastisch und können daher gegossen und leicht und ökonomisch in verschiedene Formen geformt werden. Hohlfasern, die aus solchen perfluorierten Harzen bestehen, wurden hergestellt. Solche Fasern und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in US 4 990 294 und 4 902 456 offenbart.
Keines der Verfahren bisher hat eine Möglichkeit zum Einbetten von perfluorierten Hohlfasern mit einem perfluorierten Polymereinbettungsharz gezeigt. Wie für solche Polymeren typisch ist es inhärent schwierig, sie mit sich selbst oder anderen Materialien zu verbinden.
Eine Hohlfasermembranvorrichtung, gebildet vollständig aus perfluorierten thermoplastischen Harzen, einschließlich den Fasern, Einbettungsharz und Modulbestandteilen, wie z.B. den Endkappen und Kartuschengehäuse, wären hoch erwünscht, da sie ein vollständig inertes System zur Verfügung stellen würden, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, das dazu fähig wäre, aggressiven oder korrosiven Chemikalien und organischen Lösungsmitteln zu widerstehen, das den höchsten Grand an Reinheit zur Verfügung stellt, der erreichbar ist, da solche Materialien inhärent sauber sind und nicht dazu tendieren, hohe Gehalte an Extrahierbarem zu haben, und das, da aus thermoplastischen Materialien gebildet, relativ leicht und effizient geformt werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt ein solches Verfahren und ein durch dieses Verfahren hergestelltes Produkt zur Verfügung.
IN DEN ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Apparatur, die geeignet ist für die Herstellung einer Anordnung von Hohlfasermembranen in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht einer fertigen Anordnung von Hohlfasermembranen, hergestellt in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß 1.
3 ist eine schematische Ansicht einer Apparatur, die bei der Herstellung des Hohlfasermembranröhrenblattes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 zeigt eine perspektivische Detailansicht, welche die spiralig gewundene Abdichtung eines Röhrenblatts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung, um den Wärmebehandlungsschritt nach der Bildung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen.
6 zeigt eine Schnittansicht eines Hohlfasermembranmoduls in einem Kartuschengehäuse, das in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die wesentlichen und optionalen Merkmale der Erfindung werden in den begleitenden Haupt- bzw. Unteransprüchen aufgeführt.
Es wurde gefunden, dass durch Verwendung eines perfluorierten Harzes, insbesondere eines thermoplastischen perfluorierten Einbettungsharzes, das eine niedrigere Spitzenschmelztemperatur hat als die Membran und eine akzeptabel niedrige Schmelzviskosität, integrales Einbetten der Hohlfasermembranen erreicht werden kann. Die Kombination dieser beiden Charakteristika des Einbettungsharzes erlaubt längere Kontaktzeit zwischen dem geschmolzenen Harz und den Fasern, um vollständigere Umhüllung und Abdichtung der Fasern ohne Zerstörung der Fasern oder Kollaps ihres Lumens zu erhalten. Ein zusammengebautes Bündel aus Fasern und Einbettungsharz wird auf eine Temperatur oberhalb des Spitzenschmelzpunkts des Einbettungsharzes und auf oder unterhalb der Spitzenschmelztemperatur der Fasern erwärmt, um das Einbettungsharz zum Fliessen zu bringen und jegliche Lücken oder Hohlräume zwischen den Fasern, die vorhanden sein können, auszufüllen. Lange Verarbeitungszeiten können, falls notwendig, während dieses Heizschrittes verwendet werden, um angemessene Abdichtung ohne Risiko von Faserzerstörung oder Lumenkollaps sicher zu stellen. Das erhaltene eingebettete Faserbündel kann dann in ein Kartuschengehäuse eingebaut werden, das aus einem oder mehreren thermoplastischen perfluorierten Harzen hergestellt wurde und mit einem oder mehreren Endkappen abgedichtet werden, die ebenfalls aus einem oder mehreren thermoplastischen perfluorierten Harzen gebildet wurden, um ein integrales Modul vollständig auf Basis von perfluoriertem thermoplastischem Harz zu bilden. Alternativ können andere inerte fluorierte Harze als die Gehäuse oder Endkappen verwendet werden, wie z.B. PTFE-Harz, um ein Modul vollständig aus Fluorpolymer zu erzeugen.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform stellt ein Verfahren zur Bildung eines vollständig perfluorierten thermoplastischen Harzhohlfasermoduls zur Verfügung, einschließlich den Schritten des in Kontakt bringens einer Vielzahl von Hohlfasermembranen, hergestellt aus einem oder mehreren thermoplastischen perfluorierten Harzen, mit einem geschmolzenen Einbettungsharz, hergestellt aus einem oder mehreren thermoplastischen perfluorierten Harzen. Um ein Bündel zu bilden, wird das Einbettungsharz, das einen Spitzenschmelzpunkt unterhalb von jenem der Hohlfasern hat, auf die Hohlfasern bei einer Temperatur unterhalb des Spitzenschmelzpunkts der Hohlfasern aufgebracht, das Bündel abgekühlt und das Bündel auf eine Temperatur von oder oberhalb des Erweichungspunkts des Einbettungsharzes, aber unterhalb des Spitzenschmelzpunkts der Hohlfasern, für einen Zeitraum der ausreicht, um eine fluiddichte Abdichtung zwischen den Fasern und dem Einbettungsharz zu erzeugen, erwärmt.
Eine erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsform beinhaltet das Entfernen eines Teils der Einbettungsverbindung, um das Innere der Fasern für die äußere Umwelt zu öffnen, Einsetzen des Bündels in ein Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten Ende und Abdichten des genannten Bündels in dem genannten Gehäuse und Aufbringen einer Endkappe auf die ersten und zweiten Enden des Gehäuses, um ein integrales vollständig perfluoriertes thermoplastisches Hohlfasermodul zu bilden.
Diese und andere erfindungsgemäße Gesichtspunkte werden aus der folgenden Beschreibung und Beispielen klar.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren zur Herstellung eines vollständig perfluorierten thermoplastischen Hohlfasermoduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Übereinkunft kann durch die Verwendung von einem oder mehreren thermoplastischen perfluorierten Harzen ermöglicht werden, sowohl als die Hohlfasermembran als auch die Einbettungsverbindung, sowie die Modulbestandteile selbst.
Ein erfindungsgemäßer Gesichtspunkt ist, Hohlräume und Lücken in dem Einbettungsmaterial durch die Verwendung einer Wärmebehandlung nach der Einbettung zu eliminieren. Diese Behandlung erlaubt, dass das Einbettungsharz geschmolzen wird, so dass es zwischen die Fasern fließt und jegliche Lücken oder Hohlräume eliminiert, die vorhanden sein können, und angemessene Bindung der Fasern in die Einbettungsmaterialien ermöglicht.
Das Verfahren zur Herstellung einer Hohlfasermembranvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform beginnt mit der Bildung der Hohlfasermembranen auf der Basis von thermoplastischem perfluoriertem Harz, wie z.B. in US 4 990 294 und US 4 902 456 , sowie der mitanhängigen US-Patentanmeldung 60/117 852 und 60/117 854, angemeldet 29. Januar 1999 gelehrt, deren Lehren hiermit in ihrer Vollständigkeit eingeschlossen werden.
Die Fasern werden dann angeordnet und dann zu einem Bündel geformt, indem ein oder mehrere Ströme an geschmolzener Einbettungsverbindung, die aus einem perfluorierten thermoplastischem Harz oder einem Blend aus solchen Harzen besteht, auf ein oder mehrere Enden der einzelnen Fasern aufgebracht werden, während solche Fasern, nachdem der Strom oder Ströme aufgebracht wurden, um sich selbst oder um einen Dorn gewickelt werden, um ein Bündel zu bilden.
Die Einbettungsverbindung, die Fasern und, zu dem Ausmaß in dem er verwendet werden kann, der Dorn, können aus einem oder mehreren thermoplastischen perfluorierten Harzen, wie z.B. Poly(TFE-co-PFAVE)-Harzen, hergestellt sein. Diese Harze beinhalten Poly(tetrafluorethylen-co-perfluor(alkylvinylether))-Harze, oftmals mit der Bezeichnung PFA und MFA benannt, oder Poly(tetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen)-Harz, oftmals FEP genannt, oder Blends davon. Wenn ein Poly(tetrafluorethylen-co-perfluor(alkylvinylether))-Harz verwendet wird, ist die Alkylgruppe vorzugsweise eine Methyl- oder Propylgruppe oder Blends davon.
Solche Harze sind kommerziell erhältlich. Z.B. kann man TEFLON^® PFA-Harz verwenden, erhältlich von E.I. duPont de Nemours aus Wilmington, Delaware, oder HYFLON^® MFA-Harz, erhältlich von Ausimont USA aus Thorofare, New Jersey, oder NEOFLON^® PFA, erhältlich von Daikin Industries aus Japan.
Das für die Fasern ausgewählte perfluorierte thermoplastische Harz sollte einen Spitzenschmelzpunkt haben, der größer ist als der Spitzenschmelzpunkt des perfluorierten thermoplastischen Harzes, das für die Einbettungsverbindung ausgewählt wird. Dies lässt eine angemessene Bindung der Fasern in das Einbettungsmaterial ohne nachteilige Effekte auf die Faser zu, die durch die Temperatur des Einbettungsmaterials verursacht werden.
Fasern können aus einem Poly(tetrafluorethylen-co-perfluor(alkylvinylether)) hergestellt werden, wobei die Alkylgruppe hauptsächlich Methyl ist, wie z.B. HYFLON^®620-Harz, erhältlich von Ausimont USA aus Thorofare, New Jersey, das einen Spitzenschmelzpunkt von etwa 285°C hat, oder aus einem Poly(tetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen)-Harz, wie z.B. TEFLON^®FEP 100-Harz, erhältlich von E.I. duPont de Nemours aus Wilmington, Delaware, das einen Spitzenschmelzpunkt von etwa 270°C hat.
Typischerweise hat die Einbettungsverbindung einen Spitzenschmelzpunkt von zumindest 5°C unterhalb dem der Fasern. Vorzugsweise ist der Spitzenschmelzpunkt der Einbettungsverbindung zumindest etwa 10°C unterhalb dem der Fasern. Bevorzugt hat sie einen Spitzenschmelzpunkt von zumindest etwa 25°C unterhalb dem der Fasern. Z.B. haben sie für Fasern, die aus einem perfluorierten thermoplastischen Harz, wie z.B. HYFLON^® 620-Harz gebildet wurden, einen Spitzenschmelzpunkt von etwa 285°C. Die Einbettungsverbindung wird ein perfluoriertes thermoplastisches Harz oder Blend von solchen Harzen mit einem Spitzenschmelzpunkt von weniger als etwa 275°C, vorzugsweise mit einem Spitzenschmelzpunkt von etwa 230°C bis etwa 275°C sein. Bevorzugt hat das Einbettungsharz einen Spitzenschmelzpunkt von weniger als etwa 260°C.
Ebenso sollte die Einbettungsverbindung eine relativ niedrige Schmelzviskosität haben. Typischerweise sollte der Schmelzflussindex (MFI) (MFI wie in A.S.T.M. D2116 definiert, bei 372°C und 5 kg Belastung) des perfluorierten thermoplastischen Harzes oder der Harze, die in der Einbettungsverbindung verwendet werden, größer als 100 g/10 Min. sein. Vorzugsweise ist der Schmelzflussindex größer als 150 g/10 Min. Bevorzugt ist der Schmelzflussindex größer als 200 g/10 Min. Es wurde gefunden, dass je höher der Schmelzflussindex ist, desto besser das resultierende Produkt ist. Ein Harz oder Harze können verwendet werden, die einen niedrigeren Schmelzflussindex haben als die oben beschriebenen Werte, jedoch wird man finden, dass das Verfahren schwieriger wird und die Abdichtung zwischen den Fasern und der Einbettungsverbindung unvollständig werden kann.
Ein Beispiel für einen Poly(tetrafluorethylen-co-perfluor(alkylvinylether)), der als Einbettungsmaterial geeignet ist, wird als HYFLON^®940 AX-Harz von Ausimont USA Inc. aus Thorofare, New Jersey, verkauft. Er hat einen Spitzenschmelzpunkt von etwa 250°C bis 260°C und einen Schmelzflussindex von etwa 130 g/10 Min. Ein Beispiel für ein geeignetes niedrig viskoses Poly(tetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen)-Harz, das als Einbettungsverbindung geeignet ist, ist in US-Patent 5 266 639 gelehrt, insbesondere jene am unteren Ende der Schmelztemperaturen.
Das Folgende ist eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung und Verwendung der vorliegenden Erfindung.
Eine flache, im Wesentlichen parallele Anordnung dieser Fasern wird hergestellt. Man kann dies tun, indem man ein Gewebe aus Fasern bildet, wobei die Fasern entweder der Schuss oder die Kette sind und die andere Komponente eine oder mehrere Fasern oder Garne sind, oder durch Bilden eines Bandes aus Fasern, einer Matte aus Fasern oder durch jede andere bekannte Vorrichtung zum Bilden einer solchen Anordnung.
Vorzugsweise wird die Anordnung gemäß den Lehren aus US 5 695 702 gebildet, deren Lehren hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Gemäß dieser Referenz werden die Fasern zunächst zu einer Anordnung geformt, indem individuelle Fasern im Wesentlichen parallel zu einander angeordnet werden. Die Fasern können voneinander getrennt sein oder, falls erwünscht, einander berühren. Welche Anordnung ausgewählt wird hängt von der Packungsdichte ab, die in dem Endmodul erwünscht ist. Typischerweise wünscht man, eine Packungsdichte von zwischen 40 und 70% zu haben, vorzugsweise zwischen 45 und 65%. Packungsdichte ist definiert als das Verhältnis, ausgedrückt als ein Prozentanteil, der gesamten Querschnittsfläche aller Fasern in einem Bündel zu der Querschnittsfläche des fertig eingebetteten Faserbündels. Wenn die Packungsdichte zu niedrig ist, dann wird die Filtrationseffizienz beeinträchtigt. Wenn die Dichte zu hoch ist besteht die Gefahr, dass unvollständiges Einbetten auftritt oder dass die Filtrationseffizienz beeinträchtigt wird, da das Fluid Schwierigkeit haben wird, die inneren Fasern des Bündels zu erreichen.
Um Verunreinigung der Fasern oder des fertigen Moduls zu reduzieren, sollten alle Maßnahmen die verwendet werden, um die Anordnung herzustellen, auf Bereiche eingeschränkt werden, die normalerweise von dem fertigen Hohlfasermodul abgeschnitten werden.
Die Anordnung kann entweder durch Wickeln der Anordnung der Länge nach um sich selbst oder um einen Dorn hergestellt werden. Der Dorn, falls ausgewählt, ist vorzugsweise kreisförmig im Querschnitt, jedoch können auch andere Querschnitte, wie z.B. oval, quadratisch, rechteckig oder polygonal, verwendet werden. Der Umfang des Dorns wird so ausgewählt, dass er ein ganzzahliges Vielfaches der gewünschten Länge des Hohlfaserbauteilelements ist, welches die fertige Anordnung bildet. Wenn der Dorn verwendet wird, wird er bevorzugt durch eine mechanische Vorrichtung angetrieben, wie z.B. einen Kontroller, der dazu fähig ist, sowohl die Rotationsgeschwindigkeit als auch den Zug, der auf die Anordnung ausgeübt wird, zu kontrollieren. Die gewundene Hohlfasermembrananordnung ist so angeordnet, dass sie als eine einzelne Schicht aus Fasern zugeführt wird, wobei die Windungen im Wesentlichen parallel zu einander in engem Kontakt miteinander oder gleichförmig voneinander getrennt sind.
Die Anordnung wird hergestellt durch Wickeln einer durchgehenden Länge von Hohlfasermembran 11 auf einen rotierenden Dorn 12 mit einem kreisförmigen Querschnitt, wie in 1 gezeigt. Der Umfang des Dorns wird so ausgewählt, dass er ein ganzzahliges Vielfaches der gewünschten Länge des Hohlfasermembranelements ist, das sich in der fertigen Anordnung befindet. Der Dorn wird durch einen Kontroller 13 angetrieben, der dazu fähig ist, sowohl die Rotationsgeschwindigkeit des Dorns als auch den Zug, der auf die Hohlfasermembran ausgeübt wird, zu kontrollieren. Der Kontroller beinhaltet einen Faserzufuhrmechanismus 14, der eine Rolle (pulley) 15 parallel zu der Zentralachse des Dorns bewegt und die Hohlfasermembran, so wie sie aufgewickelt wird, führt, um den Abstand zwischen benachbarten Fasersegmenten zu kontrollieren. Die gewundene Hohlfasermembran wird in einer einzelnen Schicht angeordnet, wobei die Windungen im Wesentlichen parallel zu einander entweder in engem Kontakt mit oder mit gleichförmigem Abstand voneinander sind.
Wenn sich die geeignete Länge der Hohlfasermembran 11 auf dem Dorn 12 angesammelt hat, stoppt der Kontroller 13 den Aufwickelbetrieb und ein oder mehrere Streifen eines Klebebandes 22 (2) werden auf die äußere Oberfläche der Hohlfasermembransegmente aufgebracht, die sich parallel entlang der Länge des Dorns in einer Orientierung parallel zu seiner Rotationsachse und senkrecht zu den Zentralachsen der einzelnen Hohlfasersegmente befinden. Mehr als ein Streifen Band kann verwendet werden, wobei der umlaufende Abstand zwischen Streifen gleich der gewünschten Axiallänge der Membranfasern in der Anordnung 21 sein kann. Das Band erstreckt sich von dem ersten Hohlfasermembransegment, das auf den Dorn aufgewickelt ist, bis zum letzten und erstreckt sich vorzugsweise etwa 1 cm über jedes Ende der Faseranordnung hinaus.
Eine Schnittführung (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um die Hohlfasermembransegmente entlang der Mitte der vollständigen Länge des Bandes 22 aufzuschlitzen, so dass die Hohlfasermembranen 11 durch den nun halbierten Streifen Klebeband miteinander verbunden bleiben. Auf diese Art werden ein oder mehrere Hohlfasermembrananordnungen 21 hergestellt, wobei die Faserelemente an ihren Enden miteinander durch das Band verbunden sind, was es leicht macht, sie von dem Dorn 12 zu entfernen. Es soll bemerkt werden, dass in dieser Diskussion die Kanten 23 der rechtwinkligen Hohlfasermembrananordnung 21 als die zwei Oberflächen definiert sind, die durch die Endabschnitte der jeweiligen Hohlfasermembranelemente aus der Anordnung gebildet werden. Die Enden 24 der Anordnung sind durch die äußeren Oberflächen der ersten und letzten Hohlfasermembranelemente in der Anordnung definiert. 2 zeigt in der ebenen Aufsicht eine Anordnung, gebildet in Übereinstimmung mit den oben angegebenen Verfahren. In Fällen, wo eine Faseranordnung keine ausreichende Anzahl an Hohlfasern enthält, um ein Hohlfasermembranmodul mit der gewünschten Membranfläche herzustellen, können die Anordnungen am Ende mit einem Klebstoff oder anderen Verbindungsmechanismen miteinander verbunden werden, um eine größere Anordnung zu bilden. Jede Anzahl von Anordnungen kann so in der oben beschriebenen Art und Weise miteinander verbunden werden, um eine größere Anordnung zu bilden, die Bandverlängerungen an den Kanten von beiden Enden der Anordnung hat.
Die nächste Arbeit bei der Herstellung eines Hohlfasermembranmoduls ist das Aufwickeln der Faseranordnung zu einem Bündel und der korrespondierenden Bildung eines Paars von Röhrenblättern 43 an einer oder mehreren Kanten 23 der Anordnung 21. Dieses Verfahren ist schematisch in 3 und 4 gezeigt. Ein Extruder, vorzugsweise ein Einschraubenextruder 31, wird verwendet, um ein thermoplastisches Abdichtpolymer durch eine Doppelschlitzextrusionsdüse 32 zu zu führen, die zwei Polymerextrusionen 35 in der Form eines Stroms erzeugt. Eine geeignete Länge der thermoplastischen Röhre 41 wird auf einen entfernbaren Aufwickeldorn 42 montiert, der sich unterhalb der Extrusionsdüse befindet, wobei die Rotationsachse des Dorns parallel zu einer Linie ist, welche die beiden Auslässe der Extrusionsdüse verbindet. Schrittmotoren (nicht gezeigt) werden verwendet, um die Geschwindigkeit der Rotation und Abstand zwischen dem Dorn und der Düse einzustellen. Ein Satz Gasöfen 33 wird auf einem fahrbaren Schlitten (nicht gezeigt) montiert, der für das Vorheizen von Rohr 41 vor der Herstellung des Rohrblattes verwendet wird. Die Funktionen der verschiedenen oben beschriebenen Elemente werden durch einen programmierbaren Kontroller 34 auf Mikroprozessor-Basis reguliert.
Um die geschmolzene thermoplastische Polymerextrusion 35 aus der Düse auf einer gleichförmigen Temperatur zu halten ist es bevorzugt, den Extruder 31 bei einer konstanten Geschwindigkeit zu betreiben. Aufrechterhalten eines gleichförmigen Faserabstandes und Röhrenblattbreite erfordert, dass die Faserzufuhrgeschwindigkeit konstant bleibt und dass der Abstand zwischen der Extrusionsdüse und dem Kontaktpunkt von Polymerextrusion und Röhrenblatt 43 konstant bleibt. Der zuvor beschriebene Kontroller 34 im Zusammenhang mit der oben diskutierten Apparatur ermöglicht dieses Ergebnis mit Feed-back-Kontrollmechanismen, die dem Fachmann bekannt sind.
Vor dem Aufwickeln der Anordnung 21 und der Bildung des Röhrenblattes 43 muss die Röhre 41 unter Verwendung der Heizung 33 vorgeheizt werden. Dieser Schritt ist notwendig, um eine gute Bindung zwischen dem Röhrenblatt und der Röhre zu erreichen. Rotation des Wickeldorns 42 und der Röhre wird begonnen und die Gasöfen werden aktiviert, so dass ein heißer Gasstrom auf die Abschnitte des Rohrs auftrifft, wo die Röhrenblätter gebildet werden. Nach einer geeigneten Zeit wird die Heizung entfernt und die Polymerextrusion 35 auf das Rohr aufgebracht.
Nach der Ansammlung von etwa einer halben Umdrehung der Polymerextrusionen 35 auf das Rohr 41 wird die Führkante der Hohlfasermembrananordnung 21 unter und parallel zu dem Rohr mit der Klebeseite des sich darüber erstreckenden Streifens an Band 22 gegenüber dem Rohr befestigt. Das Band wird dann in Kontakt mit dem Rohr außerhalb des Rohrblatts 43 gebracht und auf dem Rohr aufwickeln lassen, so wie die Rotationsgeschwindigkeit und Position von Wickeldorn 42 und Rohr durch den Verfahrenskontroller 34 eingestellt werden. Eine leichter Zug wird auf der Hohlfaseranordnung aufrecht erhalten, um die Faser in Kontakt mit den Polymerextrusionen zu halten. Wenn die Austrittskante der Anordnung aufgewickelt wird, werden die Bandüberstände auf der vorhergehende Faserschicht befestigt, um ein Faserbündel 44 zu bilden. Anwendung der Polymerextrusion kann beendet werden, nachdem die vollständige Anordnung um den Dorn gewickelt ist. Alternativ können die Röhrenblätter bis zu einem größeren Durchmesser aufgebaut werden, abhängig von den Erfordernissen des Rests des Modulzusammenbauprozesses. In diesem Fall setzt sich die Rotation des Aufwickeldorns fort, da man die Röhrenblätter abkühlen lässt.
Nach Bildung und Abkühlen des Hohlfaserbündels wird ein Erwärmungsschritt nach der Bildung ausgeführt. In diesem Schritt werden die eingebetteten Enden auf eine Temperatur unterhalb des Spitzenschmelzpunkts der Hohlfasermembranen erwärmt. Die ausgewählte Temperatur ist oberhalb des Spitzenschmelzpunktes des Einbettungsharzes, aber unterhalb des Spitzenschmelzpunktes der Hohlfasermembranen. Z.B. kann die Heiztemperatur von 250°C bis 300°C rangieren. Eine alternative Möglichkeit zum Beschreiben dieser Temperatur ist, dass sie zumindest 10°C unterhalb des Spitzenschmelzpunktes der Fasern sein soll, vorzugsweise zumindest 15°C und stärker bevorzugt zumindest 25°C unterhalb des Spitzenschmelzpunktes der Fasern. Dieser Schritt bringt das Einbettungsmaterial dazu, dass es schmilzt und zwischen die Fasern fließt, um jegliche Hohlräume oder Lücken, die existieren können, zu eliminieren. Ein Vorteil der Verwendung des Heizschrittes nach der Bildung ist, dass der kritische Zustand des anfänglichen Extrusionsschrittes nicht so wichtig ist, da der Heizschritt nach der Bildung die Eliminierung von jeglichen Hohlräumen erlaubt, die sich während des Extrusionsschrittes gebildet haben. Dies ist von besonderem Interesse und Wichtigkeit, da der Extrusionsschritt oftmals sehr langsam und arbeitsintensiv ist.
Die für den Heizschritt nach der Bildung erforderliche Zeit wird weit variieren, abhängig von solchen Faktoren wie dem Spitzenschmelzpunkt der Einbettungsverbindung und der Fasern, der Viskosität/Schmelzflussindex der Einbettungsverbindung, der erkannten Menge an Hohlräumen oder Lücken, die eliminiert werden müssen, etc. Typischerweise erfordert der Prozess von etwa 1 Stunde bis etwa 24 Stunden. Es wurde gefunden, dass je länger man in der Lage ist, den Heizschritt auszuführen, ohne die Fasern zu zerstören, um so besser das Ergebnis ist. Vorzugsweise tritt der Heizschritt von etwa 3 bis etwa 12 Stunden auf, bevorzugt von etwa 3 bis etwa 8 Stunden.
Vorzugsweise tritt der Heizschritt mit dem Rohrblatt in einer vertikalen Ausrichtung auf, wobei jeweils ein Ende behandelt wird. Weiterhin kann das Ende oder die Enden in einer horizontalen Orientierung behandelt werden, vorausgesetzt, dass wenig oder kein Rutschen auftritt. Dies ist insbesondere möglich mit Einbettungsverbindungen mit höherer Viskosität oder niedrigerem Schmelzflussindex. Vorzugsweise tritt die Wärmebehandlung vor der Bildung der Filtrationskartusche auf. Alternativ kann die Wärmebehandlung auftreten, nachdem das Rohrblatt in das Gehäuse oder die Endkappen eingesetzt wurde. In dieser Ausführungsform wirkt die Wärmebehandlung sowohl als ein Mechanismus zum Entfernen jeglicher Lücken oder Hohlräume, als auch als Abdichtungsmechanismus zum Befestigen des Bündels an das Gehäuse oder die Endkappen. Zusätzlich kann man, da es bevorzugt ist, dass der Heizschritt auftritt, bevor die Lumen der Fasern geöffnet werden, den Schritt ausführen, nachdem die Lumen geöffnet wurden, vorausgesetzt, dass einige Vorrichtungen verwendet werden, um die offenen Enden der Lumen aufrecht zu erhalten.
5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Wärmebehandlung nach der Bildung. Wie gezeigt wird ein Ende 43A des Röhrenblatts 43 in einen tassenähnlichen Halter platziert, der eine Tiefe und einen Durchmesser hat, der etwa gleich ist mit dem eingebetteten Ende 43A. Der Halter 50 wird in einen Vorsprung montiert, der in einem Metallheizblock 52 gebildet ist. Der Block 52 wird mit einem oder mehreren elektrischen Heizbändern 53 erwärmt. Der Halter 50 wird vorzugsweise aus einem thermisch leitfähigen Material, wie z. B Metall, hergestellt oder auch Keramik kann verwendet werden.
Alternativ kann man andere Vorrichtungen verwenden, um die Wärmebehandlung zur Verfügung zu stellen. Z.B. kann man einen Ofen verwenden, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf Strahlungs-, Konvektions- oder Mikrowellenöfen anstelle der Halter/Block-Anordnung oben. Die Verwendung eines Halters oder von Haltern in einem Ofen oder anderen Heizvorrichtungen kann erwünscht sein. Die Halter enthalten den Bereich, in den das Einbettungsmaterial fließen kann. Dies konzentriert den Fluss auf die Bereiche zwischen den Fasern. Zusätzlich kann man zwei Halter gleichzeitig verwenden, um beide Enden des Röhrenblatts gleichzeitig zu behandeln, ob die Erwärmung über eine Heizblockanordnung, einen Ofen oder andere wohlbekannte Vorrichtungen gemäß Stand der Technik erfolgt.
Entweder eine oder beide Endabschnitte des abgedichteten Faserbündels können beschnitten werden, um die Faserlumen frei zu legen und weitere Maschinenbearbeitung kann ausgeführt werden, um eine Vorrichtung zum Abdichten des Faserbündels in einem geeigneten Gehäuse zur Verfügung zu stellen, oder das Faserbündel kann konturiert werden, um Details zur Verfügung zu stellen, die für das thermoplastische Binden desselben an die Komponenten eines Druckgehäuses aus dem gleichen oder ähnlichen Harzmaterial geeignet sind, um ein Hohlfasermodul herzustellen.
6 zeigt die Details des Faserbündels 44 und korrespondierenden Röhrenblatts 43 (in diesen Figuren mit 43b und 43t bezeichnet, um die untere und obere Orientierung darzustellen, die in der Zeichnung gezeigt sind) nach dem Nachheizschritt, die zu einem Hohlfasermodul zusammen gebaut wurden. Vorzugsweise wird dieses Modul aus dem gleichen Harz wie entweder die Hohlfasern oder das Einbettungsmaterial gebildet, um eine vollständig perfluorierte Harzvorrichtung zu erzeugen. Vorzugsweise kann dies durchgeführt werden, indem herkömmliche Verfahren der Fusionsbindung von Kunststoffkomponenten eingesetzt werden. Alternativ kann das Gehäuse aus einem ähnlichen und kompatiblen Harz, wie z.B. PTFE, hergestellt werden. Wenn jedoch ein solches Harz verwendet wird, insbesondere PTFE, wobei das Harz nicht thermoplastisch ist, müssen andere Vorrichtungen zum Abdichten des Röhrenblatts zum Gehäuse, wie z.B. O-Ringe oder mechanische Dichtungen, verwendet werden. Nachdem die Herstellung des Bündels 44 vollständig ist, wird das untere Röhrenblatt 43b auf eine Innenseite einer Kappe 71 gebunden. Während der Verwendung wird das Filtrat, das sich am Röhrenblatt sammelt durch das Rohr 41 zu einer oberen Endkappe 72 geleitet. Die Gehäuseschale und das obere Röhrenblatt 43t des Bündels sind gleichzeitig in die obere Endkappe gebunden. Letztendlich wird eine äußere Endkappe 73 an den Boden einer Gehäuseschale 74 gebunden. Geeignete Verbinder werden ebenfalls zugefügt, um Vorrichtungen zum Anschluss des Moduls an eine Zufuhr- und eine Ausflusslinie zur Verfügung zu stellen. Durch diese Vorrichtungen kann ein integrales Modul, frei von O-Ringdichtungen, hergestellt werden.
Obwohl die hier zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Bildung einer Anordnung von Hohlfasermembranelementen vor dem Abdichten mit einem geschmolzenen Thermoplasten beinhalten, sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung gleichfalls anwendbar auf die Bildung einer Anordnung von jeweils einer Faser. In diesem Fall wird ein mechanischer „Aufnehm- und Ablege"-Mechanismus verwendet, um eine Einzelfaser auf eine Stelle unterhalb eines Extruders zu bringen, so dass die Polymerextrusion gleichzeitig eine Abdichtung erzeugt und die Anordnung bildet, indem dieser Prozess wiederholt wird, bis eine Anordnung der gewünschten Größe erzeugt ist.
Verschiedene andere Konfigurationen von vorkonstruierten Faseranordnungen sind ebenfalls möglich. Z.B. müssen die Fasern nicht senkrecht zu der Längsachse der Anordnung positioniert sein. Faseranordnungsbündelanordnungen können auch derart variieren, dass einzeln endende Röhrenblätter für Membranmodule mit kurzer Länge hergestellt werden können, sowie mehrfache Röhrenblätter. Im ersten Fall müssen die Hohlfaserelemente an dem Röhrenblatt gegenüberliegenden Ende abgedichtet werden. Im letzteren Fall können zwischenliegende Röhrenblätter, die hauptsächlich als Trageteile verwendet werden, verwendet werden oder auch nicht, um integrierte Dichtungen um die Hohlfasermembran herum für besonders lange Module zu bilden. Weiterhin können mehrfache Bündel gleichzeitig unter Verwendung von integral abgedichteten, mehrfachen Röhrenblättern hergestellt werden, die anschließend geschnitten werden, um individuelle Faserbündel zu bilden. Noch weiter werden planare laminierte Anordnungen ebenfalls als innerhalb des Bereichs dieser Erfindung betrachtet, in welchem Fall rechtwinklige Faseranordnungen oben aufeinander montiert werden können. Die Verwendung einer gewebten Anordnung ist ebenfalls möglich.
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Produkts ist, eine Matte oder flache Anordnung von Fasern unter Verwendung des thermoplastischen perfluorierten Harzes als Bandbindemittel für die Anordnung zu bilden und dann die Anordnung zu einer zylindrischen oder anderen gewünschten Form aufzurollen und die Enden dem Heizschritt nach der Bildung zu unterziehen, um ein integrales abgedichtetes Röhrenblatt zu bilden. Z.B. wird eine Matte aus Fasern in der Form einer Anordnung einen Strom von Einbettungsmaterial haben, der entlang von zweien ihrer Abschnitte ihrer Länge extrudiert wird, vorzugsweise parallel und mit Abstand in einer gewünschten Distanz voneinander, die dem des fertigen Röhrenblattes entspricht. Weiterhin kann man einzelne Fasern an zwei parallele Streifen aus thermoplastischem perfluoriertem Harz anheften oder daran befestigen.
In Bezug auf die Herstellung eines fertigen Moduls können andere Mittel zur Abdichtung des Bündels gegenüber dem Modul eingesetzt werden, wie z.B. die Verwendung von O-Ringen (vorzugsweise gebildet aus einem perfluorierten Harz, wie z.B. thermoplastischem perfluoriertem Harz oder PTFE-Harz).
Zusätzliche Modifikationen werden für den Fachmann ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, so wie in den begleitenden Ansprüchen definiert, abzuweichen offensichtlich.
Beispiel 1
Mikroporöse thermoplastische perfluorierte Hohlfasermembranen, die aus Ausimonts MFA 620-Harz gemäß den Lehren der US-Patente 4 990 294 und 4 902 456 hergestellt wurden, werden in diesem Beispiel zum Einbetten verwendet. Die Spitzenschmelztemperatur der Fasern, gemessen mit Differentialabtastkalometrie (DSC) ist 289°C. Der Außendurchmesser jeder Faser ist 1000 Mikron und der Innendurchmesser ist 600 Mikron. Porosität ist etwa 65%. Das Einbettungsharz, das verwendet wird, ist ein thermoplastisches perfluoriertes Harz, erhältlich von Ausimont als MFA 19405/13-Harz. Die Spitzenschmelztemperatur dieses Harzes ist 258°C und seine Schmelzflussrate (MFI bei 5 kg, 372°C, wie in ASTM D2116 beschrieben) ist 124 g/10 Minuten.
Etwa 90 Stränge der oben angegebenen Fasern, die jede etwa 15 cm lang ist, werden in einer parallelen Anordnung angeordnet und in der Nähe von beiden Enden der Faser zusammen geklebt, um eine Fasermatte zu bilden. Ein Verfahren, ähnlich zu jenem wie es in US 5 695 702 beschrieben ist, wird verwendet, um zwei geschmolzene Ströme des Einbettungsharzes wie oben beschrieben in einer senkrechten Richtung auf die Matte zu extrudieren. Die Ströme sind etwa 9 cm voneinander getrennt und sind jeweils etwa 2,5 cm in der Breite mit einer Dicke von etwa 0,075 cm. Die Temperatur des Stroms wird auf 335°C gesetzt. Die Kombination aus Matte/geschmolzenen Harzströmen wird spiralig auf ein Poly(tetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen)-Rohr zu einem zylindrisch geformten Bündel mit einem Paar eingebetteter Enden aufgewickelt. Es wird beobachtet, dass das geschmolzene Einbettungsharz auch an das FEP-Rohr bindet.
Nachdem die eingebetteten Enden abgekühlt sind, wird das Bündel entfernt und untersucht. Man kann optisch eine Anzahl von Hohlräumen und Blasen in der Einbettung, welche die Fasern umgibt, beobachten. Die Klebefestigkeit ist ausgezeichnet. Die Fasern können nicht aus der Einbettungsverbindung herausgezogen werden.
Nachfolgend auf die Untersuchung werden überschüssige Fasern und Röhren, die über die eingebetteten Enden hinausreichen, abgeschnitten, um für die Nachextrusions-Wärmebehandlung fertig gemacht zu werden. Eines der Enden wird dann in einen zylindrischen tassenförmigen Metallhalter mit einer Tiefe und Durchmesser, der etwa der gleiche ist und die gleichen Abmessungen hat wie das eingebettete Ende, platziert. Der Halter mit dem eingebetteten Ende wird dann in einen Ausschnitt in einen Metallheizblock eingepasst. Der Block wird mit elektrischen Heizbändern erhitzt und seine Temperatur wird auf 280°C eingestellt. Die Probe wird für etwa eine Stunde auf diese Temperatur erwärmt. Die Prozedur wird für das gegenüberliegende Ende des Bündels wiederholt. Nach Vervollständigung der Nachextrusions-Wärmebehandlung werden die Enden maschinell bearbeitet, bis die Lumen der Fasern freigelegt sind. Es wird beobachtet, dass die Fasern auf ihrer Schalenseite durch das Einbettungsharz miteinander verbunden sind und es werden keine sichtbaren Hohlräume beobachtet. Haftungsfestigkeit ist die gleiche wie vor der Wärmebehandlung.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines gesamtthermoplastischen, perfluorierten Harzhohlfasermembranmoduls, welches die Schritte umfasst, dass man: eine Mehrzahl von Hohlfasermembranen, die aus einem oder mehreren thermoplastischen, perfluorierten Harzen gefertigt sind, mit einem oder mehreren geschmolzenen thermoplastischen, perfluorierten Einbettharzen zur Formung einer parallelen Anordnung der Membranen in Berührung bringt; das eine oder mehrere Einbettharze auf eine Temperatur erhitzt, die ausreichend oberhalb deren höchster Schmelztemperatur ist, aber bei oder unterhalb der höchsten Schmelztemperatur der Membranen, so dass diese auf die Membranen bei einer Kontakttemperatur angewendet werden, welche das eine oder die mehreren Einbettharze dazu bringt, um die Hohlfasermembranen zur Formung eines Bündels von Hohlfasermembranen herum zu fließen; das Bündel kühlt; und das Bündel auf eine Temperatur unterhalb der höchsten Schmelztemperatur der Hohlfasermembranen und bei oder oberhalb der höchsten Schmelztemperatur des einen oder der mehreren Einbettharze erhitzt, für eine Zeitspanne, die ausreicht, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem einen oder den mehreren Einbettharzen und den Hohlfasermembranen auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der höchste Schmelzpunkt des einen oder der mehreren Einbettharze wenigstens 5°C unterhalb desjenigen der Hohlfasermembranen liegt wie beispielsweise wenigstens 10°C unterhalb des höchsten Schmelzpunktes der Hohlfasermembranen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren thermoplastischen perfluorierten Harze der Hohlfasermembranen und die Einbettharze ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren, Copolymeren, Mischungen von einem oder mehreren Homopolymeren, Mischungen von einem oder mehreren Copolymeren und Mischungen von einem oder mehreren Homopolymeren und Copolymeren von perfluorierten Harzen, wie beispielsweise die Gruppe bestehend aus Poly(TFEco-PFAVE)-Harzen und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bündel auf eine Temperatur oberhalb des Spitzenschmelzpunktes des einen oder der mehreren Einbettharze erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Hohlfasermembranen gebildet wird bevor man die Membranen mit den Einbettharzen in Berührung bringt, indem man die Membranen zusammen in einer benachbarten Beziehung formt oder indem man die Membranen zusammen in einer beabstandeten Beziehung formt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einbettharz ein dünner Strom ist, der in einer definierten Zone nahe einem Ende der Membrananordnung angeordnet ist und gegebenenfalls das Verfahren weiterhin den Schritt umfasst, dass man einen zweiten dünnen Strom von Einbettharz nahe an einem entgegengesetzten Ende der Anordnung der Membranen in Berührung bringt.
Verfahren nach Anspruch 1 weiterhin aufweisend die Schritte, dass man eine parallele Anordnung der Membranen formt und anschließend die Anordnung spiralig um eine Achse windet, die parallel zur Longitudinalachse der Membrananordnung ist, während man zugleich das Einbettharz auf die Membrananordnung zur Formung eines kreisförmigen Bündels von Fasern anwendet, die wenigstens ein eingebettetes Ende haben und gegebenenfalls den Schritt, dass man mit der Anwendung des Einbettharzes fortfährt, nachdem das kreisförmige Bündel gebildet wurde, um eine Rohrplatte von vorbestimmtem Durchmesser um wenigstens ein Ende der Hohlfasermembranen zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 1 weiterhin aufweisend den Schritt, dass man das wenigstens eine eingebettete Ende des Bündels orthogonal zu der Longitudinalachse der Hohlfasermembranen schneidet zur Formung des Bündels mit wenigstens einer flachen Endfläche, die offene Lumen aufweist, und gegebenenfalls den Schritt, dass man das Bündel in ein Kartuschengehäuse montiert, beispielsweise durch Verbindung durch Schmelzverbinden.
Verfahren nach Anspruch 1 weiterhin einschließend die Schritte, dass man: a. eine Mehrzahl von Hohlfasermembranen, die aus einem oder mehreren thermoplastischen perfluorierten Harzen geformt sind, in eine parallele Anordnung formt, wobei die Fasern in paralleler Anordnung entlang der Länge der Fasern angeordnet sind; dann b. die Mehrzahl von Hohlfasern um eine Achse wickelt, die parallel zur Länge der Hohlfasermembranen ist, um so ein Bündel zu formen, das zwei Bündelenden hat; c. zugleich mit Schritt (b) einen geschmolzenen Strom eines perfluorierten thermoplastischen Harzes extrudiert, das einen höchsten Schmelzpunkt von wenigstens 5°C unterhalb des höchsten Schmelzpunktes der Hohlfasermembranen hat und das einen Schmelzflussindex von 100 g/10 min oder größer hat, und das Harz auf wenigstens eine der beiden Bündelenden richtet, um dadurch wenigstens ein Ende in dem Harz einzubetten; d. das Bündel kühlt; e. das Bündel an jedem eingebetteten Ende auf eine Temperatur auf oder oberhalb des höchsten Schmelzpunktes des Harzes des Stroms, aber unterhalb des höchsten Schmelzpunktes der Hohlfasern erhitzt; und f. die Lumenenden der Hohlfasermembranen an jedem eingebetteten Ende zur Kommunikation mit dem Äußeren des Bündels öffnet.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem beide Enden des Bündels in dem geschmolzenen Strom des perfluorierten thermoplastischen Harzes eingebettet sind und gegebenenfalls beide Enden des Bündels geöffnet werden, so dass die Lumenenden der Hohlfasermembran mit dem Außeren des Bündels kommunizieren können.
Verfahren nach Anspruch 9 weiterhin einschließend die Schritte, dass man: g. das Bündel in ein Gehäuse für das Bündel einsetzt, das ein erstes und zweites Ende hat und ein zylindrisches Gehäuseinneres, das geeignet geformt ist zur Aufnahme des Membranbündels, ein erstes Mittel zur Abdichtung des ersten Endes des Bündels gegen das Innere des Gehäuses gegenüber liegend seines ersten Endes, ein zweites Mittel zur Abdichtung des zweiten Endes des Bündels gegen das Innere des Gehäuses benachbart seines zweiten Endes, wobei das Gehäuse ein oder mehrere Mittel hat zur Unterteilung des Bündels in wenigstens zwei Regionen einschließlich eines hüllenseitigen Raumes außerhalb des Abschnittes des Bündels zwischen den eingebetteten Enden und eines Raumes einschließend die Lumen; dann h. einen ersten Endverschluss anbringt benachbart dem ersten Ende des Gehäuses, um das erste Gehäuseende abzudichten; dann i. einen zweiten Endverschluss anbringt benachbart dem zweiten Gehäuseende, um so das zweite Gehäuseende abzudichten; und j. einen hüllenseitigen Zugang in dem Gehäuse schafft und wenigstens einen Zugang in wenigstens einem der ersten oder zweiten Endverschlüsse.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Einbettverbindung einen Schmelzflussindex im Bereich von 100 bis 200 g/10 min hat.