FR2465579A1

FR2465579A1 - Procedes de decoupe de membranes a fibres creuses et de scellement des trous des membranes

Info

Publication number: FR2465579A1
Application number: FR8020647A
Authority: FR
Inventors: Maurice Lucien Woodcock
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1980-09-25
Publication date: 1981-03-27
Also published as: CA1141286A; DE3036163A1; NL8005307A; BE885345A; GB2059802A; IT8024919A0; ZA805958B; IT1132753B; GB2059802B; AU6269580A; JPS5658820A

Abstract

DES PROCEDES SONT DECRITS QUI PERMETTENT LA DECOUPE D'UNE PLURALITE DE MEMBRANES A FIBRES CREUSES CONSTITUEES D'UN MATERIAU THERMOPLASTIQUE, MEMBRANES DISPOSEES EN FORME DE FAISCEAU, ET EGALEMENT POUR SCELLER LES TROUS DES MEMBRANES D'UNE MANIERE ESSENTIELLEMENT ETANCHE AUX FLUIDES. LA DECOUPE ET LE SCELLEMENT DE LA PRESQUE TOTALITE DES MEMBRANES DU FAISCEAU PEUVENT ETRE FACILEMENT EXECUTES SANS DIMINUTION IMPORTANTE DES PERFORMANCES OU DE LA RESISTANCE DE LA MEMBRANE. LA DECOUPE ET LE SCELLEMENT DE MEMBRANES SONT EXECUTES EN FAISANT PASSER UN ORGANE CHAUFFE A TRAVERS LE FAISCEAU SUIVANT UN TRAJET TRANSVERSAL AU SENS D'ORIENTATION DES MEMBRANES, OU LA TEMPERATURE DE L'ORGANE CHAUFFE EST SITUEE AU-DESSUS DE LA TEMPERATURE DE FUSION DES MEMBRANES. AVANTAGEUSEMENT, LES MEMBRANES QUI SONT DECOUPEES SELON LA PRESENTE INVENTION PEUVENT AVOIR UN VOLUME IMPORTANT DE VIDES ET UNE PEAU ANISOTROPIQUE DENSE DE FAIBLE EPAISSEUR.

Description

La présente invention concerne des procédésde fa-

brication de dispositifs de perméation contenant des membranes à fibres creuses pour la séparation d'au moins un fluide d'un

mélange de fluides contenant un autre fluide. Plus particulié-

rement, la présente invention concerne des procédés de section- nement d'une pluralité de membranes à fibres creuses, qui sont

disposées sous forme d'un faisceau et de scellement des extrémi-

tés des trous des membranes de façon à les rendre étanches aux fluides. On utilise fréquemment des membranes en forme de fibres creuses dans des dispositifs de perméation, à cause de la surface de membrane relativement élevée qui peut être obtenue par unité de volume du dispositif de perméation. En outre, les fibres creuses peuvent se supporter d'ellesmêmes et résister

à des pressions différentielles élevées à travers leurs parois.

L'utilisation de pressions différentielles importantes est très attrayante dans de nombreuses opérations de séparation, par

exemple dans l'ultra-filtration, l'osmose inverse, la sépara-

tion de mélanges gazeux et analogues, de façon à obtenir des forces d'entraînement importantes pour l'opération de perméation

et par conséquent, un flux élevé à travers les membranes.

Les dispositifs de perméation contenant des mem-

branes à fibres creuses sont généralement caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens pour éviter la communication de fluide entre le côté d'alimentation et le côté de sortie des

membranes à l'exception des parois des membranes à fibres creu-

ses. Par conséquent, en général, au moins une extrémité de cha-

-2 - cune des membranes à fibres creuses du dispositif de perméation est enfermée, d'une façon essentiellement étanche aux fluides, dans une feuille tubulaire, telle que le trou de la membrane permette le passage de fluide à travers la feuille. La feuille est souvent en relation essentiellement étanche aux fluides avec un récipient contenant les membranes à fibres creuses de façon que le fluide à l'extérieur des membranes ne passe pas vers le

côté trou à l'exception des parois des membranes. L'autre ex-

trémité de chaque membrane est également en relation essentiel-

lement étanche aux fluides entre l'extérieur et le trou de la membrane. La relation souhaitée peut être obtenue en enfermant

l'extrémité de la membrane à fibres creuses dans une feuille tu-

bulaire qui peut être une feuille séparée ou la même feuille

tubulaire qua celle dans laquelle l'autre extrémité de la membra-

ne est enfermée. En variante, l'autre extrémité de la membrane àfibres creuses peut être scellée d'une manière essentiellement étanche aux fluides. Cette extrémité fermée est définie comme

extrémité à bouchon. Dans le cadre de la présente description,

les dispositifs de perméation dans lesquels chaque extrémité des membranes à fibres creuses est enfermée dans une feuille tubulaire séparée sont dits dispositifs de perméation à double extrémité, et les dispositifs de perméation dans lesquels seule

une extrémité de chacune des membranes à fibres creuses est en-

fermée dans une feuille tubulaire, ou dans lesquels les deux extrémités des membranes à fibres creuses sont enfermées dans la même feuille tubulaire sont dits dispositifs de perméation à

une extrémité.

Il est souhaitable que la fabrication des feuilles tubulaires et, dans le cas des dispositifs de perméation à une

seule extrémité, l'extrémité à bouchon n'aient d'effet néfas-

te sur la résistance ou les performances de séparation des mem-

branes à fibres creuses. Les membranes à fibres creuses, en par-

ticulier les membranes anisotropiques ayant une peau dense de faible épaisseur, ou couche formant barrière, supportées

par une structure de paroi plus ouverte, peuvent être fragiles.

En conséquence, les procédures de fabrication des feuilles tu-

bulaires et des extrémités à bouchon doivent minimiser le risque -3 -

d'endommagement des membranes à fibres creuses. Les endommage-

ments qui peuvent se produire peuvent être observés par une di-

minution de la sélectivité de la membrane, ou par un affaiblis-

sement de la structure de la membrane à fibres creuses tel que l'aptitude à utiliser des pressions différentielles élevées peut se trouver réduite. En outre, ces procédés de fabrication doivent

pouvoir être effectués rapidement, facilement et sans faire ap-

pel à un niveau de main d'oeuvre spécialisée anormal.

Par exemple, l'une des opérations nécessaires à la fabrication de dispositifs de perméationest la coupe d'un faisceau de membrane à fibres creuses. Cette coupe peut être effectuée avec un couteau aiguisé, par exemple avec une lame de rasoir. Cependant, la pression appliquée pendant la coupe des membranes à fibres creuses peut abimer les zones de la membrane adjacentes à la zone de découpe. En outre, avec des faisceaux

contenant davantage de membranes à fibres creuses, la probabili-

té croît que davantage de coupes soient nécessaires pour sec-

tionner toutes les membranes à fibres creuses du faisceauet une plus grande pression exercée pendant la coupe sera nécessaire

pour hater l'opération. Par conséquent, le risque d'endomma-

gement des membranes à fibres creuses peut également croître.

D'autres inconvénients peuvent également résulter de l'utilisa-

tion de couteaux aiguisés pour effectuer la coupe. Par exemple, l'utilisation d'un couteau peut présenter un risque de blessure pour l'opérateur. D'autre part, des membranes à fibres creuses coupées avec une lame de couteau aiguisa comportent généralement des trous ouverts. Ainsi, lors de la formation d'une feuille tubulaire, après la découpe des membranes à fibres creuses,

un moyen doit être employé pour éviter que le matériau consti-

tuant la feuille ne soit entraîné dans les trous des membranes par action capillaire. Typiquement, une colle, une cire ou un

autre matériau enlevable est appliqué aux extrémités des mem-

branes à fibres creuses avant la formation de la feuille tubu-

laire de façon à éviter que les trous de la membrane ne se rem-

plissent du matériau constituant la feuille tubulaire. L'extré-

mité de la feuille tubulaire peut être enlevée, de sorte que

les trous des membranes à fibres creuses se trouvent mis à nu.

-4- Cette technique nécessite des opérations supplémentaires (par exemple, la fourniture de colle ou de matériau, liquéfiable à l'extrémité du faisceau), lesquelles imposent une main d'oeuvre

et une manutention qui pourraient augmenter les risques d'endom-

magement des membranes à fibres creuses. En variante, le faisceau pourrait être formé avec des membranes à fibres creuses formant une boucle, de sorte qu'une qu'une seule fibre creuse, continue, forme de nombreux tronçons dans le faisceau, c'est-à-dire que les membranes à fibres creuses ont la forme d'écheveaux. Alors que cette technique stipule que

les extrémités du faisceau soient fermées, le bouclage des fi-

bres creuses destinées à former les écheveaux peut donner nais-

sance à des contraintes qui peuvent endommager les membranes à

fibres creuses,et il peut être difficile d'obtenir une distribu-

tion désirable de la population dés membranes à fibres creuses

dans la feuille tubulaire. Une distribution de population iné-

gale des membranes à fibres creuses peut se traduire par de

mauvaises distributions du fluide dans le dispositif de perméa-

tion à l'extérieur des membranes pendant les opérations de sé-

paration. Par conséquent, des zones localisées à l'intérieur des dispositifs de perméation peuvent avoir un faible débit de fluide alors que d'autres zones peuvent avoir un débit de fluide

si important que, par exemple, lorsque l'alimentation du dispo-

sitif de perméation est faite à l'extérieur des membranes,

une partie importante de l'alimentation peut traverser le dis-

positif sans séparation.

Dans des dispositifs de séparation à une seule extrémité, l'extrémité à bouchon du faisceau peut être obtenue par bouclage des membranes à fibres creuses ou par bouchage des extrémités ouvertes des membranes. Des faisceaux dans lesquels l'extrémité à bouchon est formée par bouclage des membranes à

fibres creuses peuvent donner une distribution de population.

inégale et/ou des contraintes appliquées aux membranes, les-

quelles peuvent être endameagées. Le problème des contraintes s'exerçant sur la partie en boucle desmembranes peut être d'autre

part aggravé lorsque le faisceau est conçu pour se monter étroi-

tement à l'intérieur de la carcasse du dispositif de perméation

2465579.;

-5- de façon à éviter la dérivation de fluides entre le faisceau

et le récipient contenant celui-ci. Ainsi, l'extrémité à bou-

chon est typiquement formée en enfouissant les extrémités des

membranes à fibres creuses dans un matériau pouvant se solidi-

fier. Bien que cette procédure permette d'obtenir une fiabili- té élevée de la fermeture correcte des membranes à fibres creuses à l'extrémité à bouchon, les opérations de manutention liées

à l'enfouissement des membranes à fibres creuses dans un maté-

riau solidifiable,peuvent accroître le risque d'endommagement

des membranes. En outre, les opérations de coulage et de soli-

dification destinées à former l'extrémité à bouchon peuvent nécessiter un temps important, par exemple, un ou plusieurs jours.

Comme les membranes à fibres creuses d'un fais-

ceau ont souvent une longueur variable, il peut être souhaita-

ble de tailler le faisceau de façon à avoir des fibres sensi-

blement de même longueur et à faciliter le traitement ultérieur

du faisceau pendant la fabrication du dispositif de perméation.

Dans ces opérations de taillage et éventuellement dans d'au-

tres opérations de découpage, des petits morceaux de membrane peuvent être produits sous forme de déchets. Des difficultés peuvent être soulevées dans le maintien d'une zone de travail exempte de ces particules de déchets, et toute particule de

déchets qui peut se trouver enfermée dans le faisceau peut pro-

voquer des contraintes dans les membranes pendant la fabrica-

tion du dispositif de perméation, lesquelles peuvent avoir un

effet néfaste sur les membranes.

En conséquence, des variantes aux opérations de

découpe utilisant des couteaux aiguisés sont recherchées, varian-

tes qui permettent la fabrication des dispositifs de perméation

avec un nombre minimal d'opérations de manutention et une ap-

plication minimale de pression oude contraintes dont l'effet sur

les membranes peut être néfaste.

L'utilisation de la chaleur pour découper des fibres textiles a déjà été proposée. Par exemple, Central Patents Index

publié par Derwent Publications Ltd,du 6 septembre 1973 rappor-

te au No. 42798U que la demande de brevet japonais 7325005 dé-

-6- crit un procédé de préparation de fibres coupées creuses par découpe d'une fibre creuse gainée avec un couteau chaud, ou la température du couteau est supérieure au point de fusion du matériau de la fibre creuse intérieure, mais inférieure à la température de fusion du matériau de la gaine. Il est d'au- tre part signalé que la fibre coupée creuse résultante a des extrémités scellées et qu'ainsi la pénétration de souillures dans la fibre creuse est éliminée sans perte des avantages (propriétésd'isolement apparemment excellentes et faible poids)

des fibres creuses.

Les conditions de découpe et de scellement des

membranes à fibres creuses sont néanmoins beaucoup plus contrai-

niantes que les conditions de préparation des fibres creuses

coupées pour des applications textiles. Par exemple, une membra-

ne à fibres creuses, après découpe, peut conserver sa résistan-

ce mécanique de façon à être à même de supporter des différen-

tiels de pression avantageux pendant les opérations de sépara-

tion. La rupture, ne serait-ce que de quelques membranes à

fibres creuses, pendant les opérations de séparation peut in-

fluencer très néfastement la sélectivité pouvant être obtenue

avec le dispositif de perméation. En outre, la fermeture obte-

nue par scellement de l'extrémité d'une membrane à fibre;creu-

sesdoit être essentiellement étanche aux fluides, en particulier lorsque cette fermeture forme l'extrémité à bouchon. L'extrémité à bouchon doitde préférence, posséder une résistance mécanique au moins aussi élevée que la résistance donnée par la membrane à fibres creuses. De plus, l'extrémité à bouchon de chacune des membranes à fibres creuses d'un dispositif de perméation doit être scellée de façon essentiellement étanche aux fluides, étant donné que l'existence, ne serait-ce que de quelques membranes à fibres creuses ouvertes peut avoir un effet très néfaste sur

la sélectivité pouvant être obtenue avec le dispositif de perméa-

tion. Bien qu'il existe des techniques pour empêcher l'effet de ces membranes à fibres creuses (fuyantes),cette réparation

peut être difficile, prendre beaucoup de temps, et souvent l'o-

pération se traduit par une diminution de la surfaoe de membrane

disponible. Les fibres creuses coupées, d'autre part, ne néces-

-7- sitent pas les différentiels de pression tolérés, tels qu'on les rencontre souvent dans les opérations de séparation. En outre, la présence de fibres creuses coupées brisées, ou de fibres creuses coupées fuyantes, n'aura pas de conséquences pour l'utilisation envisagée. L'emploi de chaleur et de pression pour réparer les dispositifs de perméation comportant des membranes à fibres creuses fuyantes a été proposé par Hoffman, III, et autres, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 3.968.192 du 6

juillet 1976. Dans le procédé ainsi proposé, la membrane à fi-

bres creuses fuyantes est située dans un ensemble d'une plura-

lité de membranes à fibres creuses, qui sont enfouies dans une feuille tubulaire en résine fusible et s'étendent à travers cette feuille. La face de la feuille est chauffée dans le voisinage immédiat de l'emplacement de la fibre creuse fuyante, et une pression est appliquée à la région chauffée au moyen d'une tige. Cette opération de réparation peut être exécutée avec un canon à souder électrique ayant une petite pointe. La pression

appliquée par la tige est apparemment, au moins dans une certai-

ne mesure, axiale par rapport à l'orientation de la membrane à fibres creuses. Par conséquent, on pourrait s'attendre à ce que la tige provoque l'écoulement du matériau à l'état fondu de la fibre creuse, et éventuellement, de la feuille tubulaire, dans le trou de la membrane à fibres creuses et en provoquer

le bouchage.

Selon la présente invention, on prévoitdes procé-

despour découper une. pluralité de membranes à fibres creuses qui sont disposées sous forme d'un faisceau, ainsi que pour sceller les trous de ces membranes d'une manière essentiellement

étanche aux fluides. les procédésde la présente invention permet-

tent d'exécuter facilement la découpe et le scellement de mem-

branes à fibres creuses dans une seule opération. En outre, les proc3dés impliquent un volume minimum de manutention des membranes à fibres creuses, et ne néoessitent pas la soumission de la membrane à des pressicnspendant la découpe et le scellement,

manipulation et pressionsqui peuvent se traduire par des ris-

ques d'endommagement des membranes à fibres creuses. Lesprocédés -8- selon la présente invention peuvent être relativement non complexes et ne néoessitent aucune main d'oeuvre hautement spécialisée dans l'obtention de membranes coupées et scellées, dans lesquelles

la totalité des membranes du faisceau est essentiellement scel-

lée de la façon essentiellement étanche aux fluides. Par conséquent, la découpe et le scellement des membranes à fibres

creuses selon la présente invention peuvent souvent être exécu-

tés facilement sans diminution importante des performances ou de la résistance des membranes. En outre, lesprocédésselon la

présente invention peuvent être exécutés avec une certaine sécurité.

Dans lesprocédésselon la présente invention,

une pluralité de membranes à fibres creuses constituées d'un ma-

tériau thermoplastique sont disposées sous forme d'un faisceau; un organe chauffé est acheminé dans cette zone suivant un trajet transversal à l'orientation des membranes, l'organe chauffé se

trouvant à une température supérieure à la température de fu-

sion des membranes et traversant ladite zone à une vitesse suf-

fisante pour effectuer la découpe et le scellement des trous des membranes d'une manière essentiellement étanche aux fluides

et le maintien du faisceau adjacent au trajet de l'organe chauf-

fé suivant une configuration en coupe désirée pendant le passa-

ge de l'organe dans le faisceau. Avantageusement, au moins une

partie des membranes à fibres creuses de la zone adhère aux mem-

branes à fibres creuses adjacentes après la découpe due à la

fusion et au ramollissement du matériau thermoplastique des mem-

branes pendant les opérations de découpe et de scellement.

Lorsqu'une partie importante des membranes à fibres creuses adhère à une autre partie des membranes (c'est-à-dire que les

extrémités des membranes sont entremêlées), l'extrémité décou-

pée du faisceau peut être capable de maintenir sensiblement sa configuration en coupe sans support externe. Comme les membranes à fibres creuses adjacentes sont souvent entremêlées par suite de l'opération de découpe, des déchets provenant, par exemple, de l'opération de découpe, peuvent être présents,

sous forme de fibres creuses agglomérées, facilitant ainsi l'en-

lèvement des débris des zones de travail.

Selon un aspect particulier du procédé de la pré-

2465579;

-9- sente invention, les membranes à fibres creuses qui scnt découpées et scellées comportent des parois ayant un volume important de vides,Les vides sont les zones des parois des membranes qui sont exemptes du matériau constituant les membranes. Ainsi, lorsque des vides sont présents, la densité des parois des membranes à fibres creuses est inférieure à celle du matériau de la membrane. On a trouvé dans la présente invention que des membranes à fibres creuses ayant des parois avec un volume

de videsimportant peuvent être souvent plus facilement décou-

pées et chauffées que des membranes en mâme matériau et aux

mêmes dimensions de trous, mais ayant des parois denses. En ou-

tre, même lorsque les membranes à fibres creuses sont anisotro-

piques, avec une peau de faible épaisseur dense parti-

culièrement fragile (en particulier les peaux extérieures),

la découpe et le scellement peuvent être exécutés sans influen-

ce néfaste sur les performances ou la résistance de la mem-

brane. Il est fréquent que le volume de videsselon le présent aspect de l'invention soit d'environ 20 à 80 et le plus souvent

d'environ 30 à 70 %, basé sur le volume superficiel, c'est-à-

dire le volume contenu à l'intérieur des dimensions brutes des

parois de la membrane à fibres creuses.

Comme les opérations de découpe et de scellement sont conduites sensiblement de façon simultanée par passage de l'organe chauffé à travers le faisceau, il existe un risque moins grand pour que la qualification de la main d'oeuvre ait un effet sur les opérations de découpe et de scellement. En outre, seul un temps minimal peut être nécessaire dans le procédé de fabrication pour découper et sceller les membranes à fibres creuses, ce

qui augmente l'efficacité de l'opération de fabrication du dis-

positif de perméation. D'autre part, le faisceau découpé et scellé de membranesà fibres creuses est presque immédiatement disponible pour un traitement ultérieur dans le processus de fabrication d'un dispositif de perméation. Avantageusement, ces bénéfices reuvent être obtenus en utilisant un dispositif de

découpe relativement non complexe et par conséquent peu coûteux.

Tout organe chauffé approprié peut être utilisé dans lesprocédésde la présente invention. L'organe chauffé n'a cU

2465579;

- 10 -

pas besoin d'être aiguisé, étant donné que la chaleur qu'il déga-

ge permet d'obtenir sensiblement la découpe, Des organes chauffés qui peuvent être avantageusement utilisés peuvent donc être même émoussés et avoir un rayon de courbure atteignant 0,5 mm ou plus. Des organes chauffés appropriés peuvent être des fils, des rubans (y compris des rubans non torsadés ainsi que des rubans torsadés ou enroulés hélicordalement), des lames, des tiges,

des barres et analogues.

L'organe chauffé peut être exclusivement pré-

chauffé ou être capable d'être chauffé pendant l'opération de

découpe, par exemple, par une résistance électrique. Si l'or-

gane chauffé est exclusivement pré-chauffé, une chaleur suffisan-

te doit être maintenue à l'intérieur de l'organe de façon à effectuer la découpe et le scellement de sensiblement la totalité des membranes à fibres creuses de la zone de découpe et cela en une seule passe. Autrement, plusieurs passes de l'organe chauffé dans le faisceau peuvent être nécessaires de façon à effectuer

les opérations souhaitées de découpe et de scellement. L'utilisa--

tion de plusieurs passes peut augmenter le risque que les trous

des membranes à fibres creuses ne soient pas scellés ainsi qu'ac-

croitre le temps et les efforts nécessaires à la découpe et au

scellement des membranes. Lorsque l'organe chauffé est exclusi-

vement chauffé avant l'opération de découpe, il est souhaitable qu'il soit de dimensions suffisamment grandes par rapport à sa

capacité calorifique pour qu'une chaleur adéquate soit disponi-

ble pendant l'opération de découpe et de scellement des membranes

de la zone à découper. Cependant, bien que cela soit moins commo-

de, une partie de la zone des membranes à fibres creuses peut

être découpée en une fois.

Il est préférable que l'organe chauffé soit chauffé pendant l'opération de découpe. Tout moyen approprié peut être utilisé pour fournir la chaleur à l'organe chauffé pendant l'opération de découpe. Dans ce type d'organe chauffé,

une chaleur généralement suffisante est obtenue pendant l'opé-

ration de découpe pour effectuer la découpe et le scellement.

Ainsi, la découpe et le scellement peuvent être effectués dans une seule passe. En conséquence, les dimensions en coupe et la

- il -

capacité calorifique de l'organe chauffé peuvent n'être pas

aussi importantes que dans le cas o l'organe est chauffé ex-

clusivement avant la découpe.

L'organe chauffé peut être chauffé par tout moyen approprié. Par exemple, la chaleur peut être fournie à l'organe dans une région distante de la région de traversée

du faisceau de membrane$,et la chaleur est transmise par con-

duction à l'organe chauffé. Un moyen particulièrement attrayant et commode de chauffage de l'organe chauffé pendant l'opération

de découpe consiste à appliquer un courant électrique à l'orga-

ne chauffé, ou cet organe est constitué d'un matériau formant résistance électrique, tel que l'alliage dit Nichrome (alliage contenant du nickel, du chrome et du fer). Lors de l'utilisation d'un courant électrique dans l'organe chauffé comme moyen de production de chaleur, il est généralement préférable, à des

fins de sécurité, d'utiliser des tensions relativement basses.

La surface en coupe de l'organe chauffé doit par conséquent per-

mettre le dégagement d'une chaleur et l'obtention d'une tempé-

rature adéquates pour l'cpérationde découpe et de scellement des

membranes à fibres creuses à ces faibles tensions.

L'organe chauffé doit se trouver à une tempéra-

ture supérieure à la température de fusion des membranes à fi-

bres creuses. Si la température est trop basse, les trous des

membranes ne se trouveront pas scellés d'une façon essentielle-

ment étanche aux fluides. La température maximum qu'il est sou-

haitable d'utiliser dépend naturellement des matériaux consti-

tuant les membranes à fibres creuses. La température de l'orga-

ne chauffé ne doit pas être si élevée qu'une dégradation

anormale du matériau des membranes se produise, laquelle rédui-

rait sensiblement la résistance mécanique de la membrane. Par-

fois, cependant, le matériau de la membrane à fibres creuses,

qui est en contact ou est très proche de l'organe chauffé pen-

dant l'opération de découpe, peut se trouver dégradé. Bien qu'une telle dégradation n'influence pas forcément de façon néfaste les membranes, une ventilation appropriée peut être nécessaire pour enlever les fumées nuisibles qui pourraient être produites pendant l'opération de découpe. L'opération de

- 12 -

découpe peut être exécutée en atmosphère inerte de façon à mini-

miser la dégradation; cependant, dans de nombreux cas, l'opéra-

tion de découpe peut être exécutée dans l'air sans effet néfaste.

De plus, avec certains matériaux thermoplastiques, si la tempéra-

ture de l'organe chauffé est trop élevée, les membranes peuvent devenir collantes, et la difficulté de découpe des membranes

*se trouve accrue.

La température de l'organe chauffé sera, en par-

tie, déterminée par la température de fusion et par les proprié-

tés d'écoulement du matériau constituant les membranes. Comme

il est fréquent que les membranes à fibres creuses seront consti-

tuées d'un polymère amorphe, la température de fusion du poly-

mère peut être difficile à déterminer de façon précise. En outre,

en fonction des propriétés du polymère à l'état fondu, la tempé-

rature minimum au-dessus de la température de fusion du polymère

qui peut être nécessaire pour effectuer les opérations de décou-

pe et de scellement peut être variable. Cependant, en général, la température de cet organe chauffé est de préférence d'au moins

environ 100C, disons d'au moins environ 50 C, et le plus fréquem-

ment d'au moins environ 1000C au-dessus de la température de fusion de la membrane. La température de fusion, utilisée ici, est la température à laquelle la membrane à fibres creuses quitte une queue liquide, lorsqu'elle est avancée à travers une barre à gradient de température. Souvent, la température de l'organe chauffé, au moins avant le début des opérations de découpe et de scellementest d'au moins environ 6500C ou 7000C, et parfois

d'environ 7000C à 9500C ou 10000C. En général, pour toute membra-

ne à fibres creuses donnée, l'organe chauffé peut fonctionner dans unevaste plage de températures afin d'obtenir une découpe

et un scellement convenables.

Comme la mesure de température de l'organe chauf-

fé nécessite souvent un équipement, tel que des pyromètres, qui peut n'être- pas facilement disponible et que la température de

l'organe chauffé pendant l'opération de découpe peut être extrê-

mement difficile à préciser, un procédé convenable permettant de

déterminer si l'organe chauffé a atteint une température convena-

ble consiste à découper un petit faisceau de membranes à fibres

- 13 -

creuses. Si l'organe chauffé traverse facilement le faisceau et que la fusion est observée, l'organe est probablement à une

température convenable pour effectuer la découpe et le scelle-

ment; sinon la température doit être augmentée. Si une dégrada-

tion anormale du matériau de la membrane ou son collage est

observé, la température de l'organe chauffée doit être abais-

sée ou, si la dégradation est due à la combustion,une atmosphère

inerte peut être souhaitable.

On pense que la découpe des membranes à fibres l0creuses selon la présente invention est provoquée par la fusion du matériau thermoplastique de la membrane à fibres creuses dans la région que traverse l'organe chauffé. Le matériau plastique des membranes immédiatement adjacent à l'organe chauffé est souvent suffisamment fluide pour que le matériau thermoplastique

l5puisse s'écouler par un effet de capillarité et/ou sous l'influen-

ce de la gravité dans les trous des membranes de façon à provo-

quer le scellement souhaité. Par conséquent, l'application d'une

pression appliquée dans le sens axial pour provoquer un tel écou-

lement et un tel scellement (par exemple la pression fournie par une surface butant contre les extrémités des membranes) n'est quelquefois pas nécessaire. On pense qu'au moins dans certains cas, l'organe chauffé n'a pas besoin d'être en contact avec les

membranes pour effectuer les opérations de découpe et de scelle-

ment. Dans d'autres cas, l'organe chauffé peut faciliter le dépla-

cement du thermoplastique fondu pour fermer les trous. On a

trouvé fréquemment que la sélection du matériau constituant l'or-

gane chauffé n'avait pas besoin d'être limitée aux seuls maté-

riaux qui ne sont pas facilement mouillés par le matériau des

membranes à fibres creuses.

La vitesse à laquelle l'organe chauffé traverse le faisceau est telle que les trous des membranes sont scellés de façon essentiellement étanche au fluide. Si l'organe chauffé traverse le faisceau trop rapidement, au moins certains trous ont tendance à rester ouverts. Fréquemment, lorsque l'organe chauffé se trouve à une température élevée, on peut le faire traverser le faisceau plus rapidement, que lorsque la température est plus basse. De plus, dans de nombreux cas, l'orgtne chauffé peut

- 14 -

traverser le faisceau plus rapidement lorsque les membranes à fibres creuses ont un volume de vides important que lorsque les membranes sont denses et ont sensiblement les mêmes dimensions

de trou et la mme masse de polymère par unité de longueur. Géné-

ralement, l'organe chauffé traverse lentement le faisceau, par exemple à une vitesse inférieure à 50 cm/minute,et le plus

fréquemment, inférieure à environ 10 cm/minute. L'organe chauf-

fé traverse souvent le faisceau d'une façon relativement sans efforts, indiquant qu'avant tout la chaleur de l'organe chauffé effectue la découpe des membranes à fibres creuses. Dans la plupart des cas, le passage de l'organe chauffé dans le faisceau est suffisamment lent pour qu'une zone visible, laquelle est révélatrice de la fusion du thermoplastique constituant les membranes à fibres creuses, existe. Des zones similaires sont

généralement visibles de l'un ou l'autre côté du trajet de l'or-

gane chauffé. Il est commode que l'organe chauffé traverse le

faisceau à une vitesse telle que la zone le précédant soit ap-

proximativement de même épaisseur que les zones situées de

chaque côté du trajet. En général, la zone est d'au moins envi-

ron 0,1, par exemple d'au moins environ 0,25, fois le diamètre de la membrane à fibres creuses, et dans certains cas, cette

épaisseur est d'environ 0,2 à 10, disons d'environ 0,5 à 5 mm.

Une fois qu'une vitesse convenable est déterminée pour le passa-

ge de l'organe chauffé dans le faisceau, on peut facilement ap-

précier qu'un moyen d'entraînement mécanisé, par exemple, moto-

risé, puisse être utilisé pour déplacer l'organe chauffé dans le faisceau à la'vitesse prédéterminée. Ainsi, les opérations de découpe et de scellement peuvent être effectuées sur une base

hautement fiable.

La découpe des membranes à fibres creuses est transversale au sens longitudinal des membranes. Comme certains

procédés de la présente invention ne nécessitent pas une appli-

cation de pression perpendiculairement à la section des membra-

nes de façon à obtenir le scellement des trous des membranes,

une grande flexibilité est offerte quant à la forme de l'extré-

mité découpée. Par exemple, l'extrémité du faisceau peut être sensiblement plate et perpendiculaire au sens longitudinal des

2465579.

- 15 -

membranes à fibres creuses, ou peut former un angle par rapport à l'orientation des membranes. En variante, l'extrémité du faisceau peut être incurvée, par exemple être convexe, concave ou être convexe et concave, ou bien peut être hémisphérique, conique, ou avoir toube autre forme convenable. Fréquemment, il est préférable que l'extrémité du faisceau soit sensiblement plate et perpendiculaire au sens longitudinal des membranes à

fibres creuses à des fins de-commodité de fabrication.

De préférence, les membranes à fibres creuses

sont sensiblement sèches, (par exemple, les membranes contien-

nent moins d'environ 5, par exemple moins d'environ 1 ou 2 % en poids de liquide) pendant l'opération de découpe, de sorte que la chaleur de l'organe chauffé est utilisée à la découpe et au scellement et non à l'évaporation du liquide, par exemple

à l'évaporation dl eau.

Dans certains cas, on peut souhaiter s'assurer 1u'essentiellezent la totalité des membranes à fibres creuses soit scellée et que les membranes adhèrent les unes aux autres à l'extrémité découpée du faisceau. Bien que sensiblement la

totalité des trous des membranes soit scellée, il peut être sou-

haitable d'appliquer de la chaleur et1si nécessaire, une pression axiale aux extrémités des membranes de façon qu'elles adhèrent

les unes aux autres à l'extrémité du faisceau et que la fermetu-

re de la totalité des trous soit virtuellement assurée. De pré-

férence, les extrémités des membranes à fibres creuses sont chauffées à une température supérieure à la température de fusion de la membrane, et la pression (si elle est utilisée) doit être appliquée alors que le matériau thermoplastique est à l'état fondu de façon à joindre les extrémités des membranes. On doit faire attention à ce qu'aucun endommagement des membranes ne se

produise. En général, si l'on fait appel à une pression s'exer-

çant dans le sens axial, une pression relativement faible sera suffisante pour permettre un écoulement suffisant du matériau thermoplastique et la jonction des extrémités des membranes du faisceau. Avantageusement, la pression est fournie par une surface qui est continuellement chauffée, par exemple, par une résistance électrique dégageant la chaleur à la surface ou par

- 16 -

conduction de chaleur vers la surface. Des surfaces particu-

lièrement appropriées pour la jonction des extrémités des membranes sont des fers à souder aux extrémités plates, des rubans plats en matériau de résistance électrique, tel que le matériau dit Nichrome, et analogues.

Le plus souvent,les extrémités des membra-

nes à fibres creuses se réuniront facilement pendant la dé-

coupe du faisceau. Cette réunion peut avoir pour effet d'abaisser l'aptitude des fluides à traverserles membranes à fibres creuses à l'extrémité du faisceau. Par exemple,dans le noyage de l'extrémité du faisceau dans une masse en résine

pour, par exemple, former une feuille tubulaire,il est néces-

saire que la masse en résine liquide traverse l'extrémité du faisceau de membranes dans la zone qui est destinée à être enfouie dans la masse en résine.Si l'extrémité découpée du faisceau est hautement entremêlée, la grande majorité de la

masse résineuse traversant le faisceau doit entrer à partir.

des côtés du faisceau. En conséquence, un risque important

existe que la masse résineuse ne soit pas répartie d'une fa-

çon suffisamment uniforme sur toute la section du faisceau, en particulier à l'intérieur, ou au milieu,de celui-ci. Il

existe une technique d'amélioration de la possibilité d'ou-

verture entre la fibre creuse et les membranes à l'extrémité du faisceau. Dans cette technique, un organe rapporté est placé à l'intérieur du faisceau de membranes dans la zone

devant être découpée, de façon à agir en barrière à la jonc-

tion des membranes pendant la découpe. L'opération de découpe

a également pour effet de couper l'organe rapporté,par exem-

ple par carbonisation,fusion ou pression.A l'issue de la dé-

coupe,l'organe rapporté peut être enlevé,ou si on le souhaite,

être maintenu à l'intérieur du faisceau.L'organe rapporté consti-

tue ainsi des passages de fluide à l'extrémité du faisceau qui peuvent, par exemple,faciliter la perméation d'un matériau en résine liquide à l'extrémité du faisceau pour former une feuille tubulaire ou extrémité à bouchon,et les passages peuvent aussi

renforcer la répartition de fluide à l'intérieur du faisceau pen-

2465579;

- 17 -

dant une opération de séparation de fluides.

Les membranes à fibres creuses dans la zone que traverse l'organe chauffé pour effectuer la découpe, doivent de préférence être disposées et maintenues, pendant cette opération de découpe, sous la configuration en coupe souhaitée du faisceau

lorsque celui-ci est monté dans un dispositif de perméation.

Clairement, toute manipulation de la configuzation de l'extrémi-

té découpée du faisceau contenant des membranes réunies les unes

aux autres peut augmenter le risque d'endommagement des membra-

nes, et doit être évitée. La configuration de la section de la

zone que traverse l'organe chauffé pendant l'opération de décou-

pe doit être maintenue par tout moyen approprié. Par exemple, lorsque cette configuration doit être circulaire, un support suffisant permettant de maintenir cette configuration doit être assuré par enroulement ou cambrage du faisceau à, ou près de,

la zone. En variante, des supports rigides permettant de mainte-

nir le faisceau dans la configuration désirée peuvent être prévus à un côté ou des deux côtés de la zone. Avec des

faisceaux ayant une faible section ou dans le cas o des tolé-

rances importantes de la configuration en coupe peuvent être acceptées, la zone à découper doit être suffisamment maintenue

à la main.

Les procédés de la présente invention peuvent trouver des applications dans la découpe et le scellement de

faisceaux ayant une grande variété de configurations et de di-

mensions en coupe. La configuration en coupe peut être circu-

laire, ovale, polygonale, (par exemple rectangulaire, carrée, trapézoïdale, etc.), de forme libre ou analogue. Les dimensions

en coupe maximum d'un faisceaupeuvent être de 1 m ou plus.

Les procédés de la présente invention s'appliquent également à la découpe de faisceauxd'essai, par exemple de faisceaux qui peuvent contenir un nombre aussi faible de membranes à fibres

creuses que 5 ou 10. Des faisceaux ayant une forme en coupe cir-

culaire ont le plus souvent la préférence dans leur utilisation

dans des dispositifs de perméation et ont fréquemment des dia-

mètres en coupe de, par exemple, environ 0,02 ou 0,05 à 0,5 ou 1 m.

- 18 -

Les procédés de la présente invention peuvent être utilisés dans la découpe et le scellement de faisceaux ayant une grande variété de facteurs de tassement des membranes

à fibres creuses. Un facteur de tassement, tèl qu'il est utili-

sé ici, est le pourcentage d'une surface en coupe donnée qui est

occupée par les membranes à fibres creuses (y compris la sur-

face occupée par les trous des membranes). Le facteur de tasse-

ment basé sur les dimensions intérieures en coupe de la carcasse du dispositif de perméation et la surface en coupe des membranes à fibres creuses. est de préférence d'au moins environ 35, disons d'environ 40 ou 45 à 50 ou 60 %. Le facteur de tassement basé sur les dimensions intérieures de la carcasse du dispositif de perméation peut être différent du facteur réel du faisceau à la zone à découper. Dans de nombreux cas, il peut être souhaitable de tasser latéralement la zone qui doit être découpée. Ce tassement latéral peut renforcer la jonction des membranes

à fibres creuses adjacentes à l'extrémité du faisceau découpé.

En particulier, lorsque les membranes à fibres creuses sont réu-

nies suffisamment ensemble à l'extrémité découpée et que l'ex-

trémité conserve sa forme en coupe sans support extérieur, le

tassement latéral facilite l'insertion du faisceau de mem-

branes à fibres creuses dans une carcasse de dispositif de perméa-

tion ou dans un moule de coulage, par exemple, dans une feuille tubulaire. Le plus fréquemment, le facteur de tassement réel de

la zone o le faisceau doit être découpé, basé sur les dimen-

sions extérieures du faisceau-à la zone que traverse l'organe

chauffé, est suffisamment élevé pour que la totalité des membra-

nes soit sensiblement en contact avec les autres membranes de la zone. Souvent, le facteur de tassement réel de cette zone est

d'au moins environ 45 % et peut s'élever à 70 % ou pluspar exem-

ple à 50-65 %.

Les membranes à fibres creuses peuvent avoir n'importe quelle forme en coupe appropriée, bien que le plus

fréquemment, elles soient circulaires avec un trou concentrique.

Les procédés de la présente invention peuvent être utilisés dans la découpe de membranes à fibres creuses ayant une vaste gamme de diamètres. Cependant, les membranes à fibres creuses doivent

- 19 -

avoir une épaisseur de paroi suffisante pour donner une résis-

tance mécanique adéquate pendant l'opération de séparation en-

visagée. Fréquemment, le diamètre extérieur des membranes est d'au moins environ 20, disons d'environ au moins 50 microns et des membranes à fibres creuses du même diamètre extérieur ou d'un diamètre extérieur différent peuvent être contenues dans

un faisceau. Souvent, les diamètres extérieurs atteignent envi-

ron 800 ou 1000 microns. De préférence, le diamètre extérieur des membranes à fibres creuses est d'environ 50 à 800 microns, disons d'environ 150 à 800 microns. En général, l'épaisseur de paroi des membranes à fibres creuses est d'au moins environ microns, et dans certaines membranes, l'épaisseur de paroi peut atteindre environ 200 ou 300 microns, disons environ 50 à microns. De préférence, le diamètre intérieur (diamètre de trou) des membranes est inférieur à environ 500 microns, par

exemple d'environ 50 à 500 microns, ou d'environ 50 à 300 microns.

Les procédés de la présente invention permet-

tent la découpe et le scellement de membranes à fibres creuses

qui ont des parois massives ainsi que la découpe et le scelle-

ment de membranes à fibres creuses comportant des parois ayant un volume important de vides.Les membranes à fibres creuses

peuvent être isotropiques ou anisotropiques.

Les trous des membranes à fibres creuses ne doi-

vent sensiblement comporter aucune matière les obstruant. La

découpe des membranes selon la présente invention ne doit en-

traîner le bouchage des trous des membranes qu'à l'extrémité découpée du faisceau. Souvent, l'épaisseur du matériau fermant les trous des membranes est d'environ 25 ou 50, disons d'au

moins environ 75 ou 100 à environ 1000 ou 5000 microns.

Les membranes à fibres creuses peuvent être fa-

briquées à partir de tout matériau synthétique naturel, conve-

nant à la séparation des fluides ou au support des matériaux qui effectuent la séparation des fluides. La membrane à-fibres creuses comprend un matériau thermoplastique, et de préférence ce matériau comprend au moins environ 70, ou 80 ou plus % en poids de la membrane. La sélection du matériau constituant la membrane à fibres creuses peut être basée sur la résistance

- 20 -

à la chaleur, la résistance aux substances chimiques, et/ou la résistance chimique de la membrane ainsi que d'autres facteurs dictés par la séparation envisagée de fluides et les conditions

de fonctionnement auxquelles elle sera soumise.

Des matières typiques pour des membranes à fibres creuses comprennent des polymères organiques thermoplastiques ou des polymères organiques thermoplastiques mélangés avec des

produits minéraux, par exemple des produits de charge, des ren-

forcements et analogues. Des polymères thermoplastiques qui peuvent être convenables pour des membranes à fibres creuses

peuvent être des polymères substitués ou non substitués, spé-

cialement des polymères à base de carbone ayant des charpentes (ossatures) carbone-carbone ou carbone-oxygène, et peuvent être

choisis parmi des polysulfones; des poly(styrènes), compre-

nant des copolymères contenant du styrène tels que des copoly-

mères acrylonitrile-styrène, des copolymères styrène-butadiène et des copolymères styrène-halogénure de vinylbenzyle; des polycarbonates; des polymères cellulosiques (thermoplastiques); des polyamides et des polyimides, comprenant des arylpolyamides

et des arylpolyimides; des polyéthers; des poly(oxydes d'ary-

lène) tels que le poly(oxyde de phénylène) et le poly(oxyde de

xylylène); un poly (esteramidediisocyanate); des polyurétha-

nes; des polyesters (comprenant des polyarylates), tels que le poly(téréphtalate d'éthylène), des poly(méthacrylates d'alkyle),

des poly(acrylates d'alkyle), le poly(téréphtalate de phénylè-

ne),etc.; des polysulfures; des polymères provenant de mono-

mères ayant une insaturation c-oléfinique, autres que ceux

mentionnés ci-dessus, tels que le poly(éthylène), le poly(pro-

pylène), le poly(butène-1), le poly (4-méthylpentène-1), des produits polyvinyliques, par exemple le poly(chlorure de vinyle), le poly(fluorure de vinyle), le poly(chlorure de vinylidène), le poly(fluorure de vinylidène), le poly(alcool vinylique), les poly(esters vinyliques) tels que le poly(acétate de vinyle) et le poly(proprionate de vinyle), les poly(vinylpyridines), les

poly(vinylpyrrolidones), les poly(éthers vinyliques); les poly-

(vinylcétones), les poly(vinylaldéhydes) tels que le poly(vi-

nylformal) et le poly(vinylbutyral), les poly(vinylamines),

- 21 -

les poly(phosphates de vinyle), et les poly(sulfates de vinyle);

et le poly(vinylacétal); des produits polyallyliques; le poly-

(benzobenzimidazole); des polyhydrazides; des polyoxadiazoles;

des polytriazoles; le poly(benzimidazole); des polycarbodiimi-

des; des polyphosphazines, etc. et des interpolymères, compre-

nant des interpolymères séquences contenant des motifs prove-

nant de ceux indiqués ci-dessus, tels que des terpolymères acry-

lonitrile-bromure de vinyle-sel de sodium d'éthers para-sulfo-

phénylméthallyliques; et des produits greffés et des mélanges

o10 contenant l'un quelconque des produits précédents. Des substi-

tuants typiques fournissant des polymères substitués compren-

nent des halogènes tels que le fluors le chlore et le brome, des groupes hydroxyles, des groupes alkyles inférieurs, des groupes alcoxy inférieurs, des groupes aryles monocycliques,

des groupes acyles inférieurs et analogues.

Les exemples suivants sont donnés de façon à il-

lustrer la présente invention et n'ont pas pour but d'en li-

miter la portée.

EXEMPLE 1

Un fil en Nichrome de 0,57 mm de diamètre (3,5 ohms pour 30,5 cm) s'étend entre deux boulons auxquels il est fixé, qui sont montés sur un support isolé électriquement. Les boulons sont distants d'environ 6 à 8 cm. Chaque fil de sortie d'un transformateur à tension variable (110 volts) est relié

au fil en Nichrome à une distance d'environ 4 cm. La résistan-

ce à la température ambiante entre les fils de sortie est d'en-

viron 0,5 ohm. Approximativement, 1,5 à 2 volts sont fournis

par le transformateur au fil et le fil apparait en "fil chaud".

Chaque faisceau d'un groupe de 10 faisceaux d'es-

sai contenant 10 membranes à fibres creuses anisotropiques ayant une peau extérieure est maintenu à la main et traverse le fil chaud sensiblement perpendiculairement à l'orientation

des membranes de façon à découper la partie extrême du fais-

ceau. Les fibres sont constituées de polysulfone (dit P-

353500 fabriqué par la société dite Union Carbide Corporation) dont la structure récurrente est la suivante:

- 22 -

CH3 0

kIl

Les fibres creuses ont un diamètre extérieur d'environ 450 mi-

crons, un diamètre intérieur d'environ 150 microns et un vo-

lume de vides d'environ 60 %. La peau extérieure a une épaisseur

inférieure à 0,5 micron et comporte une paroi à structure ouver-

te. Aucun trou ouvert ne peut être vu lors de l'examen de l'ex-

trémité coupée du faisceau essayé. Les extrémités découpées des

fibres creuses semblent être réunies (ou entremêlées).

Des faisceaux-d'essai semblables (trois) sont pré-

parés à des fins de comparaison, sauf que l'extrémité du fais-

ceau est découpée avec la lame d'un rasoir et est fermée avec

une résine époxy de façon sd la rendre étanche aux fluides. La ré-

sine époxy est enfermée dans une pointe en verre.

Les faisceaux d'essai découpés par le fil chaud et les faisceaux d'essai enfouis dans l'époxy sont revêtus d'une solution de 1 % du produit dit Sylgard 184 (un polysiloxane fabriqué par la société dite Dow Corning Corporation) dans l'isopentane pendant 10 minutes, puis les perméabilités à l'hydrogène et au méthane sont essayées ainsi que les pressions

à l'écrasement sous l'effet d'une charge extérieure. Ces procé-

dures sont sensiblement répétées, sauf toutefois que les fibres creuses en polysulfone ont un diamètre extérieur d'environ

560 microns et un diamètre intérieur d'environ 250 microns.

Les résultats sont résumés dans le tableau suivant.

* Pression écrasement kg/acm Moyenne Ecart standard Perméabilité, cmn3(PTS) /(cm2) (sec.) (cqHg) x 106 H2, Moyenne H,écart CH4,Moyenne CH É6cart _ standard stadard Coupe par fil chaud Epoxy dans pointe en verre

130

103

3 124

86,7 32,4

Diam&tre intérieur (p) No.

échan-

tillcn ,9 6,8 86,9 71,8 8,1 7,06 ,9 ,68 18,8 2,11 1,00 1,23 1,2 81,7 94,4 0,39 0,33 0,23 0,17 w I -J %n n

- 24 -

EXEMPLE 2

Le processus de l'exemple 1 est sensiblement répé-

té, sauf toutefois que la membrane à fibres creuses est consti-

tuée d'un copolymère de styrène/acrylonitrile contenant 53 % de styrène et a un diamètre extérieur d'environ 540 microns, un diamètre intérieur d'environ 340 microns et un volume en videsd'environ 60 %. Un nombre suffisant de membrane à fibres

creuses est utilisé de façon à former un faisceau ayantunfac-

teur de tassement d'environ 50 % et un diamètre d'environ 2 cm. Un appareil semblable à celui décrit dans l'exemple 1 est utilisé pour découper le faisceau. Une tension d'environ

1,6 volt est appliquée au fil chaud. Le fil chaud traverse éga-

lement le faisceau à une vitesse d'environ 10 cm/minute. Les trous des fibres creuses apparaissent lors d'un examen visuel avec un microscope comme étant ferméset toutes les membranes

à fibres creuses semblent sensiblement réunies aux mem-

branes adjacentes à l'extrémité découpée. Si la tension appli-

quée au fil chaud est réduite, les trous des membranes ne semblent pas se fermer. De même, si la vitesse de passage du

fil chaud dans le faisceau est augmentée, par exemple d'un fac-

teur d'environ 2 ou plus, les trous ne semblent pas se fermer.

EXEMPLE 3

Le processus de l'exemple 1 est essentiellement

répété, sauf que les membranes à fibres creuses en polysulfone.

sont filées à l'état fondu, ont des parois sensiblement exemp-

tes de vides,et ont un diamètre extérieur d'environ 310 à 320

microns et une épaisseur de paroi d'environ 50 microns. Envi-

ron 2800 membranes à fibres creuses sont utilisées pour réali-

ser un faisceau d'environ 2,5 cm de diamètre. Un appareil sem-

blable à celui utilisé dans l'exemple 1, sauf qu'un ruban en Nichrome ayant une épaisseur d'environ 0,025 cm et une largeur d'environ 0,16 cm est utilisé à la place d'un fil. Le ruban est placé de façon que la face de l'extrémité du faisceau soit parallèle à sa largeur. La distance entre les fils de sortie du transformateur est d'environ 3,2 cm et la résistance entre fils d'environ 1 ohm à la température ambiante. Une tension d'environ 2,4 volts est appliquée au ruban qui devient ainsi un

- 25 -

ruban chaud. Le ruban traverse le faisceau à une vitesse d'en-

viron 7 cm/minute et une légère force est appliquée de fa çon que la surface du ruban soit en contact avec le polysulfone à l'état fondu et le macule. Les trous des membranes a fibres creuses sont scellés et les membranes sont réunies à l'extrémi-

té découpée.

Si un fil chaud est utilisé à la place d'un ruban chaud, quelques membranes situées à l'extérieur du faisceau ont tendance à ne pas être scellées. Par maculage de polysulfone à l'état fondu par contact avec le ruban, la fermeture des trous de toutes les membranes du faisceau semble être assurée. Avec des diamètres de faisceau plus petits, par exemple avecun

faisceau. ne contenant qu'environ 100 fibres creuses en polysulfo-

ne à l'état fondu, l'utilisation d'un appareil semblable à celui décrit dans l'exemple 1 permet le scellement de toutes

les membranes du faisceau.

EXEMPLE f

Un faisceau d'environ 100 000 membranes à fibres

creuses en polysulfone anisotropiques semblables à celles décri-

tes dans l'exemple 1 est préparé et a une configuration en coupe généralement circulaire. L'extrémité du faisceau est liée étroitement (diamètre d'environ 18 cm) avec une bande de façon à faciliter le maintien de la forme souhaitée. Le faisceau est

suspendu verticalement, l'extrémité liée étant située en bas.

Un fil en Nichrome de 0,57 mm est monté entre deux ressorts à boudin quisont fixés à des isolants supportés aux extrémités d'un bras en forme de U. Une extrémité du bras est

montée en pivotement sur un support de façon que le fil s'éten-

de radialement à partir du point de pivotement et que le fil et le bras pivotent dans un plan horizontal. La profondeur du bras en 'forme de U est d'environ 30 an et sa largeur d'environ cm. Un transformateur variable est connecté au fil avec des fils distants d'environ 30 cm. La résistance à la température ambiante entre connexions est d'environ 3,5 dims. Le support est placé de façon que le bras, lorsqu'il a pivoté, puisse se déplacer horizontalement, le fil chaud traversant le faisceau

dans une direction sensiblement perpendiculaire au sens d'orien-

- 26 -

tation de la membrane à fibres creuses. La hauteur du bras est

réglée de façon que la découpe du faisceau se produise à l'en-

droit souhaité. Le faisceau est maintenu au-dessus et au-dessous

de l'emplacement souhaité pour la découpe à l'aide de bandes élas-

tiques épaisses qui sont fixées sur un support. Une tension

d'environ 12 à 14 volts est appliquée au fil, et le fil s'échauf-

fe pour devenir un fil rouge. On fait pivoter le bras de façon que le fil chaud traverse le faisceau. Le fil chaud se déplace lentement à travers le faisceau, par exemple à environ 5 à 10 cm/ minute. Une bande de décoloration provenant de la carbonisation et de la fusion d'environ 1 mm d'épaisseur est observée aux deux cÈtés du trajet du fil chaud après découpe. Le fil chaud traverse le faisceau à une vitesse suffisamment lente pour qu'une bande

similaire apparaisse à l'avant du fil chaud. L'extrémité du fais-

ceau est découpée et les trous des membranes sont scellés grâce à l'utilisation du fil chaud. Les membranes à fibres creuses sont

réunies à l'extrémité découpée.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples

de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contrai-

re susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront

& l'homme de l'art.

- 27 -

Claims

REVENDICATIONS

1 - Procédé de découpe d'une pluralité de membra-

nes à fibres creuses, constituées d'un matériau thermoplastique et disposées sous forme de faisceau, ainsi que de scellement des trous des membranes à fibres creuses, caractérisé en ce qu'un organe chauffé traverse le faisceau suivant un trajet

transversal au sens d'orientation des membranes à fibres creu-

ses, cet organe chauffé se trouvant à une température supérieu-

re à la température de fusion des membranes à fibres creuses

et traversant le faisceau à une vitesse suffisante pour effec-

tuer la découpe et le scellement des trous des membranes à fi-

bres creuses d'une manière essentiellement étanche aux fluides;

et en ce que le faisceau adjacent au trajet de l'organe chauf-

fé est maintenu sensiblement dans la configuration en coupe

désirée pendant sa traversée par l'organe chauffé.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les membranes à fibres creuses adjacentes adhèrent

suffisamment les unes aux autres après découpe pour que l'ex-

trémité du faisceau formée par la découpe soit capable de

conserver sensiblement sa forme en coupe en l'absence de sup-

port extérieur.

3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou

2, caractérisé en ce qu'une zone de fusion précéde l'organe

chauffé traversant le faisceau et a une épaisseur approximati-

vement identique à celle des zones de fusion situées de chaque

côté du trajet de l'organe chauffé.

4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que l'organe chauffé est un fil.

- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que la température de l'organe chauffé est

d'au moins 500C supérieure à la température de fusion du poly-

mère des membranes à fibres creuses.

6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que la température de l'organe chauffé

comprise entre 700 et 9500C.

7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que de la chaleur est fournie à 1' organe chauf-

- 28 -

fé pendant l'opération de découpe.

8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que l'organe chauffé est constitué d'un maté-

riau formant résistance électrique et en ce que la chaleur est produite par passage d'un courant électrique dans l'organe chauf- fé.

9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8,

caractérisé en ce que le facteur de tassement du faisceau dans les zones traversées par l'organe chauffé est compris entre

50 et 65 %.

- Procédé selon l'une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la membrane à

fibres creuses est compris entre 50 et 500 microns.

Il - Procédé selon l'une des revendications 1 à

10, caractérisé en ce que les membranes à fibres creuses ont

des parois ayant un volume important de vides.

12 - Procédé selon la revendication 11, caractéri-

sé en ce que les membranes à fibres creuses sont anisotropiques avec une peau extérieure dense, de faible épaisseur et ont un

volume de videscompris entre 30 et 70 %.

13 - Procédé selon l'une des revendications 1 à

12 caractérisé en ce que la membrane à fibres creuses est consti-

tuée de polysulfone.