FR2730421A1 - Assemblage a membrane supportee, son procede de preparation et ses methodes d'utilisation - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un assemblage à membrane supportée, son procédé de fabrication et ses utilisations. L'assemblage à membrane supportée selon l'invention comprend un membrane adhérée à un matériau de support au moyen d'une bande non tissée de fibres à multicomposants entre eux, lesdites fibres à multicomposants comprenant un premier polymère et un second polymère de sorte que ledit second polymère est présent sur au moins une portion de la surface desdites fibres à multicomposants et a une température de ramollissement inférieure aux températures de ramollissement dudit premier polymère, de ladite membrane, et dudit matériau de support, où ledit assemblage à membrane supportée a une vitesse d'écoulement d'eau d'au moins environ 20% la vitesse d'écoulement d'eau de ladite membrane seule. Cet assemblage à membrane supportée trouve application dans tous les domaines de la filtration, de tous fluides.
Description
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La présente invention se rapporte à un assemblage à membrane supportée, c'est-à-dire à une membrane adhérée à un matériau support. La présente invention se rapporte également à une méthode de préparation d'un tel assemblage à membrane supportée, ainsi qu'à des méthodes d'utilisation d'un tel
assemblage à membrane supportée.
Les milieux de filtration ont été utilisés pour la filtration de particules fines provenant de fluides,
particulièrement de liquides, pendant de nombreuses années.
De tels milieux de filtration sont disponibles en une variété de matériaux pour répondre aux exigences de la filtration particulière. Les membranes microporeuses, telles que celles décrites dans le brevet U.S. 4 340 479, sont particulièrement bien adaptées pour la filtration d'une matière particulaire
fine provenant de fluides.
Beaucoup de milieux de filtration, tels que les membranes microporeuses, possèdent la capacité d'éliminer les particules fines mais malheureusement souffrent d'un manque de résistance mécanique, par exemple, ils sont relativement fragiles. Comme résultat, un matériau de support est souvent accouplé avec un tel milieu de filtration de façon à munir le
milieu de filtration d'un degré adéquat de support mécanique.
Ceci est particulièrement le cas lorsque le milieu de filtration est utilisé dans des environnements à cisaillement élevés ou à flux pulsés ou est soumis à des pressions en
retour élevées.
Il y eu de nombreux essais d'accouplement de milieux de filtration, particulièrement de membranes microporeuses, à des matériaux de support appropriés. Ces essais ont inclu la préparation d'un milieu de filtration directement sur un matériau de support, la lamination thermiquement d'un milieu de filtration directement sur un matériau de support, et l'utilisation d'un adhésif pour fixer le milieu de filtration à un matériau de support. Chacune de ces techniques n'est pas sans problème, tel qu'une adhérence faible support-milieu de filtration, un blocage significatif des pores du milieu de filtration, l'altération des caractéristiques physiques du
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milieu de filtration, et l'introduction de sources possibles
de contamination.
Des assemblages de filtration supportés ont été produits par liaison thermiquement d'une monture non tissée de fibres soufflées- fondues à un film. Cette méthode implique soit le pressage d'une monture non tissée de fibres contre un film chauffé, de préférence lorsque le film est en train d'être produit, o le soufflage fondu des fibres directement
sur le film, qui peut être à température ambiante ou élevée.
Cette méthode, cependant, a une applicabilité générale aux montures non tissées et aux films extrudés fondus de même matériau, plutôt que pour les membranes de filtration microporeuses qui pourraient être facilement distordues ou
cloquées par cette méthode.
Des assemblages à membrane supportée peuvent également être produits par formation en même temps et fixation
intégralement d'une membrane à la surface d'un substrat.
Cette méthode, cependant, est sévèrement limitée par l'exigence selon laquelle la membrane doit être précipitée à partir d'une suspension liquide et fixée au substrat en une seule étape. De tels milieux poreux, cependant, peuvent se délaminer en flux inverse à des pressions faibles, souvent à
des pressions différentielles inférieures à environ 70 kPa.
De plus, certaines membranes, qui peuvent être employées efficacement dans des applications de filtre, ne sont pas formées à partir d'une suspension liquide. Par exemple, le polytétrafluoroéthylène (PTFE) est typiquement fabriqué sous forme d'une poudre, qui est ensuite extrudée pour former une feuille, et la feuille est biaxialement étirée pour former
une membrane poreuse.
Une membrane peut également être fixée à un substrat par une méthode qui implique la fixation d'un solvant auquel la membrane est inerte, mais qui dissout le matériau de support. La membrane est saturée avec le solvant, et ensuite mise en contact avec le matériau de support. Le contact de la membrane saturée avec le matériau de support dissout une portion du matériau de support, qui est ensuite intégralement
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fixé à la membrane après que le solvant ait été enlevé. Cette méthode a le défaut grave selon lequel il peut être extrêmement difficile de maintenir une distribution uniforme du solvant au travers de la membrane au moment o il est appliqué au matériau de support. Un simple trempage, ou toute procédure impliquant une manipulation de la membrane mouillée, laisse invariablement plus de solvant dans certaines portions de la membrane que d'autres. Comme résultat, une liaison excessivement épaisse peut se former dans certaines zones de contact, alors que dans d'autres zones la liaison entre la membrane et le support peut être inadéquate. Egalement, la manipulation de la membrane est rendue plus difficile par l'évaporation rapide du solvant, de sorte qu'une perte significative de solvant peut se produire en quelques secondes, compliquant de plus ainsi l'effort pour obtenir une liaison fixe uniformément. De plus, comme le solvant s'évapore pendant la dissolution et le procédé de liaison, il peut y avoir une migration du matériau de support dissous dans les pores de la membrane de sorte que le matériau de support dissous peut être déposé dans la
membrane, bouchant ainsi au moins partiellement (c'est-à-
dire, altérant la taille des pores et diminuant la
perméabilité de) la membrane.
Ainsi, il reste un besoin pour une méthode pour adhérer une membrane à la surface d'un matériau de support, particulièrement un matériau de support rigide, laquelle méthode procure une adhérence sûre de la membrane au matériau de support sans substantiellement affecter de façon néfaste soit la membrane soit le matériau de support. La présente invention vise à procurer une telle méthode et l'assemblage à
membrane supportée résultant.
Ainsi, l'invention propose un assemblage à membrane supportée comprenant une membrane adhérée à un matériau de support au moyen d'une bande non tissée de fibres à multicomposants entre eux, lesdites fibres à multicomposants comprenant un premier polymère et un second polymère de sorte que ledit second polymère est présent sur au moins une
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portion de la surface desdites fibres à multicomposants et à une température de ramollissement inférieure aux températures de ramollissement dudit premier polymère, de ladite membrane, et dudit matériau de support, o ledit assemblage à membrane supportée a une vitesse d'écoulement d'eau d'au moins environ
% la vitesse d'écoulement d'eau de ladite membrane seule.
Selon une caractéristique de l'assemblage selon l'invention, les fibres à multicomposants comprennent au moins environ 10 % en poids dudit premier polymère et pas
plus d'environ 90 % en poids dudit second polymère.
Selon une autre caractéristique de l'assemblage de l'invention les résistances au décollement entre ladite membrane et la bande non tissée et entre ladite bande non tissée et le matériau de support sont d'au moins environ
50 kg/m.
Selon encore une autre caractéristique de l'assemblage à membrane supportée de l'invention la bande non tissée de fibres à multicomposants a un poids de feuille d'environ
g/m2 ou moins.
Plus particulièrement l'assemblage de l'invention a des fibres à multicomposants qui ont un diamètre moyen de fibres
d'environ 50 pm ou moins.
Dans l'assemblage de l'invention, le matériau de
support est poreux.
Selon une dernière caractéristique, la membrane, le premier polymère et le matériau de support de l'assemblage de l'invention ont des températures de ramollissement au moins environ 20 C supérieures à la température de ramollissement
du second polymère.
L'invention procure également une méthode de filtration d'un fluide qui comprend le passage d'un fluide à travers
l'assemblage à membrane supportée de l'invention.
L'élément de fibres comprenant un logement et l'assemblage à membrane supportée de l'invention est
également un objet de l'invention.
Un dernier objet de l'invention est une méthode de préparation d'un assemblage à membrane supportée, qui
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comprend (a) le positionnement d'une bande non tissée de fibres à multicomposants entre une membrane et un matériau de support pour former un assemblage à membrane supportée, o lesdites fibres à multicomposants comprennent un premier polymère et un second polymère de sorte que ledit second polymère est présent sur au moins une portion de la surface desdites fibres à multicomposants et a une température de ramollissement inférieure aux températures de ramollissement dudit premier polymère, de ladite membrane, et ledit matériau de support, (b) la soumission de ladite bande non tissée à une température au-dessus du point de ramollissement dudit second polymère et en dessous des températures de ramollissement dudit premier polymère, de ladite membrane, et dudit matériau de support, et (c) l'application d'une pression audit assemblage à membrane supportée pendant que ladite bande non tissée est à une température au-dessus de la température de ramollissement dudit second polymère de sorte que ladite membrane et ledit matériau de support sont adhéres à ladite bande non tissée, et que ledit assemblage à membrane supportée a une vitesse d'écoulement d'au moins environ 20 %
la vitesse d'écoulement d'eau de ladite membrane seule.
Ces objets, avantages et d'autres de la présente invention, ainsi que des caractéristiques inventives additionnelles, deviendront plus apparents à partir de la
description de l'invention qui suit.
La présente invention procure un assemblage à membrane supportée comprenant une membrane adhérée à un matériau de support au moyen d'une bande non tissée de fibres à multicomposants entre eux. Les fibres à multicomposants comprennent un premier polymère et un second polymère de sorte que le second polymère est présent sur au moins une portion de la surface des fibres à multicomposants et a une température de ramollissement inférieure aux températures de ramollissement du premier polymère, de la membrane, et du matériau de support. L'assemblage à membrane supportée a une vitesse d'écoulement d'eau d'au moins environ 20 % la vitesse
d'écoulement d'eau de la membrane seule.
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La présente invention fournit également un élément de filtre comprenant un logement et un tel assemblage à membrane supportée, ainsi qu'une méthode de préparation d'un tel assemblage à membrane supportée et des méthodes d'utilisation d'un tel assemblage à memmbrane supportée. L'assemblage à membrane supportée de la présente invention comprend une membrane adhérée à un matériau de support au moyen d'une bande non tissée de fibres à multicomposants entre eux, o les fibres à multicomposants comprennent un premier polymère et un second polymère de sorte que le second polymère est présent sur au moins une portion de la surface des fibres à multicomposants et a une température de ramollissement en dessous des températures de ramollissement du premier polymère, de la membrane et du matériau de support, et l'assemblage à membrane supportée a une vitesse d'écoulement d'eau d'au moins environ 20 % la
vitesse d'écoulement d'eau de la membrane seule.
Membrane Toute membrane poreuse appropriée peut être utilisée dans le contexte de la présente invention. Les membranes appropriées incluent les membranes microporeuses (par exemple, des membranes ayant généralement des calibres de pores d'environ 20 nm à environ 100 pm ou plus), des membranes d'ultrafiltration (par exemple des membranes ayant généralement des calibres de pores inférieures à environ 20 nm), des membranes de nanofiltration, et des membranes d'osmose inverse. La membrane peut être préparée à partir de tous matériaux appropriés, tels que des métaux, des céramiques, et des polymères. Des membranes métalliques appropriées incluent des membranes en acier, par exemple en acier inoxydable, et en nickel. Des membranes en acier inoxydable sont commercialement disponibles en tant que filtres à membrane métallique PMM (Pall Corporation, East Hills, New York). La membrane est de préférence préparée à partir d'un matériau polymérique tel que du polyamide, du fluorure de polyvinylidène, du polytétrafluoroéthylène, du
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polyéther-sulfone, du polyéthylène, et du polypropylène. Des membranes plus préférées sont des membranes de polyamide, par exemple de nylon, et des membranes en polytétrafluoroéthylène, avec la membrane la plus préférée étant une membrane en polytétrafluoroéthylène. La préparation de telles membranes est décrite dans, par exemple, le brevet US 4 340 479 et de telles membranes sont commercialement disponibles sous une variété de marques enregistrées telles
que Ultipor (Pall Corporation, East Hills, New York).
Bande non tissée La bande non tissée de fibres à multicomposants peut comprendre toutes quantités appropriées des premier et second polymères de sorte que le second polymère est présent sur au moins une portion de la surface des fibres à multicomposants et a une température de ramollissement en dessous des températures de ramollissement du premier polymère, de la membrane, du matériau de support. Typiquement, les fibres à multicomposants comprennent au moins environ 10 % en poids d'un premier polymère ayant une première température de ramollissement et pas plus d'environ 90 % en poids d'un second polymère ayant une seconde température de ramollissement qui est inférieure à la première température de ramollissement, ainsi qu'aux températures de ramollissement de la membrane et du matériau de support. Les fibres à multicomposants comprennent de préférence au moins environ 30 % en poids, plus préférablement au moins environ % en poids (par exemple, environ 40 à 60 % en poids), du premier polymère et pas plus d'environ 70 % en poids, plus préférablement d'environ 60 % en poids (par exemple, environ à 40 % en poids), du second polymère. Les fibres à multicomposants comprennent de préférence un coeur du premier polymère et au moins un revêtement de surface entourant partiellement le second polymère. Plus préférablement, les fibres à multicomposants comprennent un coeur du premier polymère et une gaine du second polymère (c'est-à-dire que le
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second polymère forme un revêtement continu sur la surface du
coeur du premier polymère).
Les fibres à multicomposants de la bande non tissée
peuvent être préparées à partir de tout polymère approprié.
De préférence, au moins le second polymère, et plus préférablement également le premier polymère, sont des polymères thermoplastiques. Plus préférablement, les fibres à multicomposants de la bande non tissée seront préparées à partir des polyoléfines et/ou polesters appropriés. Les polymères appropriés incluent le polyester, le polyéthylène, le polypropylène, et le polyméthylpentène. Le premier polymère est de préférence du polyester, avec le second polymère étant de préférence du polyéthylène. Les fibres de bande non tissée peuvent être préparées par tout moyen approprié et formées en une bande non tissée par tout moyen approprié, tel que les procédés de fabrication conventionnels de papier de Fourdrinier. Alors que les fibres à multicomposants sont de préférence des fibres à bicomposants, c'est-à-dire des fibres préparées à partir de seulement deux polymères, les fibres à multicomposants peuvent être préparées à partir de plus de deux polymères, c'est-à-dire que les premier et/ou second polymères tels que décrits ici peuvent être envisagés sous la forme de mélanges de polymères. La fibre à multicomposants peut également comprendre un promoteur adhésif approprié, par exemple, un agent de couplage silane, particulièrement lorsque la membrane ou le matériau de support est un métal, par exemple,
de l'acier inoxydable.
La combinaison particulière des polymères pour les fibres à multicomposants doit être choisie de sorte que les températures de ramollissement des premier et second polymères diffèrent suffisamment de sorte que le ramollissement du second polymère peut être effectué sans affecter de façon néfaste le premier polymère, ainsi que la ,fftrne et le matériau de support. Ainsi, la mntbraoe, le premier polymère, le matériau de support ont de préférxce des temératures de raDllissemnt d'au moins environ 20 C supérieures, plus préférablement au moins environ 50 C
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supérieures, à la température de ramollissement du second polymère. Le second polymère aura typiquement une température de ramollissement d'environ 110 C à environ 200 C, plus typiquement d'environ 110 C à environ 150 C. Alors que les températures de fusion de la membrane, du matériau de support et des premier et second polymères de la bande non tissée peuvent être considérées, les températures de ramollissement procurent une mesure plus pratique des températures auxquelles une déformation et/ou un écoulement fondu des divers éléments du présent assemblage inventif à membrane
supportée peut se produire.
Les fibres utilisées pour former la bande non tissée ont de préférence un diamètre moyen ou médian d'environ 50 Mm ou moins. Plus préférablement, au moins 90 %, plus préférablement substantiellement la totalité, des fibres formant la bande non tissée ont un diamètre d'environ 50 pm ou moins. Les fibres formant la bande non tissée auront typiquement un diamètre d'environ 5 à 50 Mm, plus habituellement d'environ 10 à 30 Mm. Les fibres peuvent avoir
toute longueur appropriée, par exemple, environ 0,5 à 8 cm.
La bande non tissée peut avoir tout poids de feuille (ou de base) approprié. La bande non tissée a de préférence un poids de feuille d'au moins environ 20 g/m2, plus préférablement entre environ 20 g/m2 et environ 200 g/m2, et le plus préférablement entre environ 20 g/m2 et environ 100 g/m2. La bande non tissée peut être de toute épaisseur appropriée et aura généralement une épaisseur d'au moins environ 50 pm. La bande non tissée est de préférence d'une épaisseur suffisante pour procurer la résistance au décollement souhaitée à l'assemblage à membrane supportée. De plus, la bande non tissée doit avoir une épaisseur suffisante pour procurer la séparation physique souhaitée entre la membrane et le matériau de support de façon à permettre un écoulement latéral suffisant (par exemple, écoulement de chemins latéraux ou sur les bords) à travers la bande non tissée, minimisant ainsi la chute de pression à travers
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l'assemblage à membrane supportée. La bande non tissée a de préférence une épaisseur inférieure à environ 5000 Mm, plus préférablement inférieure à environ 2500 Mm, et le plus
préférablement d'environ 50 à environ 1000 Mm.
La bande non tissée doit être aussi uniforme que possible en ce qui concerne l'épaisseur. De préférence, la bande non tissée aura une variabilité d'épaisseur non supérieure à environ 10%, plus préférablement non supérieure à environ 9 %, ce qui représente environ 3 déviations standard de l'épaisseur moyenne de la bande non tissée. Plus préférablement, la bande non tissée aura une variabilité
d'épaisseur non supérieure à environ 5 %.
La bande non tissée peut avoir toute perméabilité à l'air approprié. Typiquement, la bande non tissée aura une perméabilité à l'air d'environ 30 000 à environ 500 000 lpm/m2. La bande non tissée a de préférence une perméabilité à l'air d'environ 100 000 à environ
300 000 lpm/m2.
Matériau de support Le matériau de support peut être tout matériau approprié, souhaitablement un matériau qui est plus rigide que la membrane et de préférence ayant une résistance en tension d'au moins environ 5 fois la résistance en tension de la membrane. Egalement, la température de ramollissement du matériau de support doit être supérieure à la température de ramollissement du second polymère des fibres à multicomposants. Le matériau de support sera typiquement un matériau polymérique ou un métal. Les matériaux polymériques appropriés incluent le polyamide (par exemple, le nylon), le polypropylène, une polyéthersulfone (PES), une polysulfone (PSO), un polyétherimide (PEI), une polyétherethercétone (PEE), et une polyéthercétone (PEK). Les matériaux métalliques appropriés incluent les métaux et les alliages sous une variété de formes, par exemple sous forme de
feuilles, de fibres, et de tamis.
il 2730421 Le matériau de support peut être poreux, de sorte que le fluide filtré s'écoule à travers le matériau de support, ou non poreux, de sorte que le fluide filtré s'écoule latéralement à travers la bande non tissée entre la membrane et le matériau de support. Le matériau de support est de préférence une feuille poreuse en acier inoxydable, par
exemple, avec des trous gravés chimiquement à travers elle.
Le matériau de support est de préférence rendu plus amenable à une adhérence à la bande non tissée en rendant rugueuse la surface du matériau de support, par exemple, par gravure et/ou soumission du matériau de support à un
traitement thermique ou autre traitement de surface oxydant.
Le matériau de support peut également être une membrane. Ainsi, deux membranes de compositions identiques ou différentes ou de configurations identiques ou différentes peuvent être liées l'une à l'autre au moyen de la bande non tissée de fibres à multicomposants. Dans de tels modes de réalisation, la membrane et le matériau de support sont de préférence identiques. Ceci peut être accompli en utilisant deux membranes de la même composition et configuration ou en pliant une seule membrane qui peut être liée à elle-même au
moyen de la bande non tissée de fibres à multicomposants.
Dans les modes de réalisation dans lesquels une membrane est adhérée à une autre membrane (soit une autre membrane distincte soit une portion d'elle-même), le fluide peut s'écouler à travers une des membranes, la bande non tissée de fibres à multicomposants, et ensuite l'autre membrane, bien qu'il sera plus usuel que le fluide s'écoule à travers les deux membranes simultanément dans la bande non tissée de fibres à multicomposants o le fluide s'écoulera ensuite latéralement entre les membranes jusqu'à atteindre une sortie appropriée. Méthode d'assemblaqe L'adhérence de la membrane, de la bande non tissée, et du matériau de support est effectuée en soumettant la bande non tissée à une température au-dessus de la température de
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ramollissement du second polymère mais en dessous des températures de ramollissement du premier polymère, de la membrane, et du matériau de support. En d'autres termes, la bande non tissée est soumise à une température suffisante pour au moins ramollir partiellement le second polymère sans significativement ramollir les autres composants de l'assemblage à membrane supportée de sorte que le second polymère peut s'écouler fondu à une étendue suffisante pour effectuer l'adhésion souhaitable entre la bande non tissée et
la membrane et le matériau de support.
Ainsi, la présente invention procure une méthode de préparation d'un assemblage à membrane supportée, o la méthode comprend (a) le positionnement d'une bande non tissée de fibres à multicomposants entre une membrane et un matériau de support pour former un assemblage à membrane supportée, o les fibres à multicomposants comprennent au moins 60 % en poids d'un premier polymère et pas plus d'environ 40 % en poids d'un second polymère de sorte que le second polymère est présent sur au moins une portion de la surface des fibres à multicomposants et a une température de ramollissement inférieure aux températures de ramollissement du premier polymère, de la membrane et du matériau de support, (b) la soumission de la bande non tissée à une température supérieure à la température de ramollissement du second polymère et inférieure aux températures de ramollissement du premier polymère, de la membrane et du matériau de support, et (c) l'application d'une pression audit assemblage à membrane supportée pendant que ladite bande non tissée est à une température au-dessus de la température de ramollissement du second polymère de sorte que la membrane et le matériau de support sont adhéres à la bande non tissée, et que l'assemblage à membrane supportée a une vitesse d'écoulement d'eau d'au moins environ 20 % la vitesse d'écoulement d'eau
de la membrane seule.
La bande non tissée peut être soumise à une telle température par tout moyen approprié, incluant, mais non
limité à, des plaques chauffantes, une induction, un micro-
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onde, une radio fréquence, une convection et analogue. Par exemple, l'assemblage peut être placé dans un four ou sur une plaque chaude ou, plus préférablement, passé à travers des rouleaux à pinces chauffantes et/ou entre des ceintures de convoyage chauffées, tant qu'un niveau souhaitable d'adhésion, par exemple, une résistance au décollement, est obtenue entre les couches sans blocage ou aveuglement indu des pores. De façon similaire, une portion de l'assemblage peut être amenée à la température souhaitée et ensuite combinée avec la (les) portion(s) restante(s) de l'assemblage. Plus préférablement, la chaleur est appliquée à l'assemblage pendant une période suffisante pour que la bande non tissée atteigne un équilibre à la température désirée. La durée d'un tel chauffage dépendra en partie de la méthode par laquelle la chaleur est appliquée et des caractéristiques
physiques précises des composants de l'assemblage.
Pendant que la bande non tissée est à une température élevée, c'est-àdire à une température au-dessus de la température de ramollissement du second polymère, l'assemblage est de préférence soumis à l'application d'une quantité appropriée de pression qui peut être effectuée de toute manière appropriée, par exemple, par des rouleaux à pinces et analogues. La quantité de pression appliquée à l'assemblage chauffé qui est nécessaire pour effectuer une bonne adhérence des divers composants de l'assemblage variera de façon similaire selon la méthode précise employée pour effectuer l'adhérence des composants de l'assemblage et de la nature physique de ces composants. Généralement, une pression appliquée d'environ 5 à 1500 kPa sera suffisante, avec environ 10 à 1000 kPa de pression appliquée étant plus
typiquement utilisés.
La pression devra être appliquée pendant un temps suffisant pour permettre au second polymère des fibres à multicomposants formant la bande non tissée de se déformer ou de s'écouler fondu pour effectuer le degré désiré d'adhésion entre les composants de l'assemblage, sans affecter de façon
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néfaste, par exemple déformer et/ou provoquer un écoulement
fondu, le restant de l'assemblage à membrane supportée.
Généralement, la pression souhaitée peut être appliquée pendant 1 à 60 secondes, de préférence pendant environ 1 à 30 secondes. Des précautions doivent être prises pour s'assurer que la pression appliquée n'est pas appliquée d'une manière telle qu'elle affecte de façon néfaste l'assemblage à membrane supportée. En addition, il ne faut pas appliquer àl'assemblage à membrane supportée une pression qui rendrait la bande non tissée non poreuse ou qui affecterait de façon néfaste le propriétés d'absorption et l'écoulement de fluide à travers la bande non tissée (écoulement latéral et/ou vertical) à une étendue significative, bien que dans certains cas il soit souhaitable de rendre dans un but précis une portion de la bande non tissée non poreuse, c'est-à-dire, imperméable à un écoulement de fluide, de façon à, par exemple, contrôler l'écoulement du fluide. Une telle approche est particulièrement utile en scellant de façon étanche au fluides les bords de l'assemblage à membrane supportée de façon à empêcher une fuite de fluide et à diriger
l'écoulement du fluide vers une sortie appropriée.
L'assemblage à membrane supportée est souhaitablement préparé de sorte que l'assemblage présente des caractéristiques d'adhésion et de perméabilité suffisamment élevées. En partculier, l'assemblage à membrane supportée a de préférence une vitesse d'écoulement d'au moins environ %, plus préférablement d'au moins environ 70 %, et le plus préférablement d'au moins environ 90 %, de la vitesse d'écoulement de la membrane seule. La vitesse d'écoulement d'eau est la quantité d'eau par période de temps par unité de pression par unité de surface de membrane et est exprimée ici en ml/mn/kPa/m2. La vitesse d'écoulement d'eau est mesurée, si possible, à une pression appliquée de 35 kPa, et toutes les valeurs d'écoulement d'eau reportées ici réfléchissent
des mesures à une telle pression.
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De plus, l'assemblage à membrane suppportée a de
préférence des résistances au décollement bande non tissée-
membrane et bande non tissée-matériau de support d'au moins environ 50 kg/m, plus préférablement d'au moins 10 kg/m, et le plus préférablement d'au moins environ 150 kg/m, lorsque secs et, le plus préférablement, également après trempage dans l'eau à 90 C pendant 30 minutes. L'assemblage à membrane supportée aura idéalement des résistances au décollement membrane-bande non tissée et bande non tissée-matériau de support qui sont suffisamment élevées de sorte que l'assemblage à membrane supportée ne peut pas être séparé par décollement sans détruire la membrane et/ou le matériau de support. Le présent assemblage à membrane supportée inventif peut de préférence supporter des vitesses de cisaillement, telles que rencontrées dans une filtration dynamique, d'au moins environ 200 000 s-i, plus préférablement d'au moins environ 400 000 s-1. De facon similaire, le présent assemblage à membrane supportée inventif peut souhaitablement supporter des pressions à contrecourant d'au moins environ kPa, de préférence d'au moins environ 200 kPa, et le plus préférablement d'au moins environ 400 kPa, et le plus
préférablement d'au moins environ 500 kPa.
Méthodes d'utilisation Le présent assemblage à membrane supportée de l'invention peut être utilisé pour tout but approprié, par exemple, pour tout but pour lequel un assemblage à membrane supportée conventionnel pourrait être utilisé. Puisque le présent assemblage à membrane supportée de l'invention a d'excellentes caractéristiques d'adhésion tout en gardant de bonnes caractéristiques de perméabilité, le présent assemblage à membrane supportée de l'invention peut également être utilisé dans des applications et des environnement dans lesquels un assemblage à membrane supportée conventionnel peut ne pas être approprié, comme dans des environnement à cisaillement élevé ou à flux pulsé ou dans des applications
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dans lesquelles l'assemblage à membrane supportée est soumis à des pressions à contrecourant élevées. Le présent assemblage à membrane supportée de l'invention est utile dans des dispositifs et applications de filtration à courant croisé, et est particulièrement bien adapté dans des dispositifs et applications de filtration dynamique, spécialement ceux impliquant des dispositifs de filtration
dynamique vibrants et rotatifs.
Ainsi, la présente invention procure un élément de filtre comprenant un logement et l'assemblage à membrane supportée de la présente invention. Un tel élément de filtre peut inclure le présent assemblage à membrane supportée de l'invention dans toute configuration appropriée, incluant, par exemple, sous forme d'une feuille o le matériau de support est une plaque, une configuration plissée lorsque le matériau de support est une grille, ou une configuration tubulaire o le matériau de support est un tube. La présente invention procure également une méthode de filtration d'un fluide, laquelle méthode comprend le passage d'un fluide à travers l'assemblage à membrane supportée de la présente invention.
Exemples
Les exemples suivants illustrent de plus la présente invention et, bien entendu, ne doivent pas être considérés
comme limitatifs de son étendue d'une quelconque manière.
Exemple 1
Cet exemple illustre les caractéristiques d'adhésion et de perméabilité supérieures du présent assemblage à membrane supportée de l'invention. En particulier, on a mesuré la perméabilité d'une membrane seule (échantillon 1A), accouplée mais non liée à un support en acier inoxyable (échantillon lB), accouplée et liée à la bande non tissée de fibres à multicomposants sans aucun matériau de support (échantillons 1C et 1D), accouplée mais non liée au support en acier inoxyable avec une bande non tissée de fibres à
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multicomposants entre eux (échantillons 1E-1G), et adhérée à la bande non tissée et au support en acier inoxyable de diverses manières selon la présente invention (échantillons 1H à 1L). Les résistances au décollement des divers modes de réalisation du présent assemblage à membrane supportée de
l'invention ont également été déterminés.
La membrane utilisée dans ces séries d'expériences était une membrane en polyamide avec des pores de 0,45 Mm disponible comme Ultipor N6,6 (Pall Corporation, East Hills, New York). Le support en acier inoxydable était une plaque en acier inoxyable 304 d'une épaisseur d'environ 305 Mm et ayant
des trous gravés chimiquement d'environ 380 pm de diamètre.
Ces trous, à travers lesquels le perméat est drainé hors de la membrane, étaient espacés d'environ 900 pm à partir du centre, procurant ainsi une surface ouverte d'environ 16 % pour une perméation. La surface de la plaque en acier inoxydable a été chimiquement rendue rugueuse pendant la gravure des trous, ce qui augmentait la liaison de la membrane. La surface de la plaque était de plus rendue plus favorable pour une liaison en exposant la plaque à environ
370 C pendant environ 1 heure dans une étuve.
Deux bandes non tissées différentes de fibres à multicomposants ont été utilisées dans ces séries
d'expériences: des fibres Celbond T105 et T106 (Hoechst-
Celanese, Salisbury, Caroline du Nord). Les deux bandes non tissées comprenaient des fibres orientées concentriquement % bicomposants ayant une gaine en polyéthylene linéaire basse densité avec une température de fusion de 127 C et un
coeur en polyester avec une température de fusion de 256 C.
La bande non tissée T105 avait un poids de feuille d'environ 68 g/m2 et était une bande non tissée fibreuse, orientée aléatoirement, posée mouillée composée de fibres Celbond T105 d'environ 20pm de diamètre x 1, 27 cm de longueur. L'épaisseur de la bande non tissée T105 était d'environ 406 Mm (méthode de test ASTM D-1777), alors que la perméabilité à l'air de la bande était d'environ 167 600 lpm/m2 (méthode de test ASTM D-737). La résistance en
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tension de la bande non tissée T105 était d'environ 107 kg/m linéaire dans la direction de la machine et d'environ 71 kg/m linéaire dans la direction transversale de
la machine (méthode de test ASTM D-1117).
La bande non tissée en T106 avait un poids de feuille d'environ 47 g/m2 et était une bande non tissée fibreuse, cardée composée de fibres Celbond 256 d'environ 20 pm de diamètre x 3,81 cm de longueur. L'épaisseur de la bande non tissée en T106 était d'environ 1854 pm (méthode de test ASTM D-1777), alors que la perméabilité à l'air de la bande était d'environ 256 000 lpm/m2 (méthode de test ASTM-D737). La résistance en tension de la bande non tissée en T106 était d'environ 223 kg/m linéaire dans la direction de la machine et d'environ 45 kg/m linéaire dans la direction transversale
de la machine (méthode de test ASTM D-1117).
Le flux de filtrat a été déterminé en mesurant l'écoulement de l'eau déionisée à température ambiante (par exemple à environ 20-25 C) à une pression appliquée d'environ kPa. Le débit de l'eau à travers la membrane seule était d'environ 99 lpm/m2 ou d'environ 2,8 lpm/m2/kPa. La perméabilité d'un assemblage particulier a été calculée en déterminant le débit d'eau à environ 35 kPa de pression appliquée à travers l'assemblage et en divisant ce débit par le débit à travers la membrane seule (c'est-à-dire, environ 99 lpm/m2 ou environ 2,8 lpm/m2/kPa) pour obtenir une
perméabilité en pourcent.
La liaison de la membrane, de la bande non tissée et de la plaque en acier inoxydable a été effectuée en utilisant soit une plaque chaude soit un laminateur. Les deux techniques impliquent le chauffage à une certaine température d'équilibre, un temps de repos à cette température, et l'application d'une certaine pression de pinces, toutes ces
valeurs étant données au Tableau 1.
En ce qui concerne l'utilisation de la plaque chaude, le support en acier inoxydable a été placé sur une plaque chaude et chauffé pendant 5 minutes pour atteindre un
équilibre thermique à 135-140 C. La température était au-
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dessus de la température du composant de la gaine de la fibre des fibres à bicomposants et en dessous de la température de fusion du composant de coeur des fibres à bicomposants, ainsi que de la membrane et du support en acier inoxydable. Une fois que l'équilibre thermique était atteint, une couche de tissu non tissé des fibres bicomposants et la membrane ont été positionnées sur le dessus du support en acier inoxydable de sorte que la bande non tissée était en contact à la fois avec le support en acier inoxyable et la membrane. Avec la membrane, la bande non tissée, et le support en acier inoxydable en position appropriée, une charge ou une pression de pinces uniforme a été appliquée pendant le temps de repos spécifié, point après lequel l'assemblage à membrane
supportée était laissé à refroidir à température ambiante.
En ce qui concerne l'utilisation du laminateur, l'assemblage à membrane supportée était mis en couche de façon appropriée et ensuite alimenté dans un laminateur comprenant des ceintures de convoyage chauffées supérieure et inférieure dans lesquelles l'assemblage était passé. La
température des ceintures était réglée à 160-170 C, c'est-à-
dire, au-dessus de la température de fusion du composant de gaine des fibres à bicomposants et en dessous de la température de fusion du composant de coeur des fibres à bicomposants, ainsi que de la membrane et du support en acier inoxydable. La distance entre les deux ceintures, référencée hauteur de ceinture qui était de 1,6 mm, a été ajustée à approximativement l'épaisseur de l'assemblage non lié de façon à chauffer uniformément l'assemblage avant l'application de la pression des pinces. L'équilibre thermique était atteint lorsque l'assemblage passait vers le bas entre les ceintures de convoyage, avec le temps de séjour avant l'application d'une pression de pincement (qui est déterminée par la vitesse des ceintures de convoyage) comme indiqué au Tableau 1. L'espace entre la ceinture de convoyage inférieure et le rouleau à pinces, c'est-à-dire, la hauteur de la pince, était de 0,4 mm, et la pression du rouleau à pinces était comme indiquée au Tableau 1. Après être sorti du
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rouleau à pinces, l'assemblage à membrane supportée a été
laissé à refroidir à température ambiante.
La résistance au décollement entre deux couches adhérées était déterminée selon l'ASTM D-2724 par décollement des deux couches l'une de l'autre dans des directions opposées à un angle de 1800. La résistance au décollement,
pour des buts de description du présent assemblage à membrane
supportée de l'invention, est la charge requise pour décoller une des deux couches adhérées de l'autre couche (qui est fixée) a une vitesse de 5,08 cm/mn à une vitesse constante d'élongation dans une bande de 2, 54 cm de large par 10,16 cm de long des feuilles adhérées. La résistance au décollement des feuilles mises en couche a également était déterminée après que chaque bande test ait été trempée dans de l'eau à
90 C pendant 30 minutes.
Les caractéristiques physiques et les conditions de liaison des divers assemblages évalués dans ces expériences sont décrits ci-après au Tableau 1. La bande non tissée utilisée dans les échantillons 1C à 1E, 1G à 1J, et 1L était une bande non tissée en T105 alors que la bande non tissée utilisée dans les exemples 1F et 1K était la bande non tissée
en T106.
Tableau 1
échan Assem- Méthode de Pression Temps Perméa- Résistance Résistance Résistance Résistance
tillon blage liaison de liaison de bilité au décol- au décol- au décol- au décol-
(kPa) séjour (%) lement lement lement lement (s) à sec: humide: à sec: bande humide: membrane- membrane- non tissée- bande non bande non bande non support tissée tissée tissée (kg/m) (kg/m) (kg/m) (kg/m) 1A membrane non liée N/A N/A 100 N/A N/A N/A N/A seulement lB membrane non liée N/A N/A 40 N/A N/A N/A N/A et support seulement 1C membrane plaque chaude 690 20 99 * * N/A N/A et bande non tissee seulement 1D membrane plaque chaude 1035 20 79 * * N/A N/A et bande non tissée eO seulement FA 1E complet non liée N/ N/A 95 0,0 0,0 0,0 0,0 1F complet non liée N/A N/A 100 0,0 0,0 0,0 0,0 1G complet plaque chaude O 20 100 0,0 0,0 0,0 0,0 1H complet plaque chaude 1035 20 84 * * 80,4 80,4 lI complet plaque chaude 69 30 86 * * 119,6 89,3 1J complet plaque chaude 69 60 83 * * 123,2 92,9 1K complet laminateur 69 60 81 * * <1,8 <1,8 1L complet laminateur 104 60 72 * * 148,2 128,6 Notes: "N/A" indique que le test de résistance au décollement particulier n'était pas applicable "0,0" indique le manque d'une quelconque adhésion significative entre les couches indique que les couches ne pouvaient pas être séparées par décollement d'une manière fiable sans dommage
22 2730421
Comme cela est apparent à partir des données rassemblées au Tableau 1, le présent assemblage à membrane supportée de l'invention a d'excellentes caractéristiques d'adhésion et de perméabilité. En particulier, le présent assemblage à membrane supportée de l'invention (comme exemplifié par les éhantillons 1H à 1L) garde une portion significative de la perméabilité de l'assemblage non lié (comme exemplifié par les échantillons lE, 1F et 1G), et même de la membrane seule (comme exemplifié par l'échantillon lA), tout en ayant d'excellentes caractéristiques d'adhésion comme
mis en évidence par les valeurs de résistance au décollement.
En effet, l'existence de la bande non tissée de fibres à multicomposants a peu d'effet néfaste sur la perméabilité comme illustré par une comparaison des perméabilités des présents assemblages à membrane supportée de l'invention (comme exemplifié par les échantillons 1H à 1L) et la membrane et la bande non tissée seule (comme exemplifié par les échantillons 1C et 1D). De plus, les caractéristiques d'écoulement latéral du présent assemblage à membrane supportée de l'invention sont illustrées par une comparaison des perméabilités des présents assemblages de l'invention (comme exemplifié par les échantillons 1H à 1L) et la membrane et le support seulement (comme exemplifié par
l'échantillon lB).
L'assemblage à membrane supportée utilisant la bande non tissée en T105 (comme exemplifié par les échantillons 1H, 1J, lI, et 1L) et la bande non tissée en T106 (comme exemplifié par l'échantillon 1K) avait d'excellentes caractéristiques, de résistance au décollement mouillé et à
sec comme entre la membrane et la bande non tissée.
L'assemblage à membrane supportée utilisant la bande non tissée en T105 avait également de bonnes caractéristiques de résistance au décollement mouillé et sec comme entre la bande non tissée et le matériau de support, alors que l'assemblage à membrane supportée utilisant la bande non tissée en T106 avait de faibles caractéristiques de résistance au décollement mouillé et sec comme entre la bande non tissée et
23 2730421
le matériau de support. On croit que cette différence des résistances au décollement sont le résultat d'un promoteur d'adhésion chimique ajouté dans les fibres de la bande non tissée en T105 qui n'est pas présent dans les fibres de la bande non tissée en T106 et qui améliore l'adhésion au moins à l'acier inoxydable. Puisque la bande non tissée en T106 a été adhérée avec d'excellents résultats à la membrane, il est clair à partir de ces résultats que la bande non tissée en T106 pouvait être adhérée avec d'excellents résultats à au moins un matériau de support polymérique, si ce n'est aux
matériaux de support en céramique et autres métaux.
Exemple 2
Cet exemple illustre de plus les caractéristiques supérieures de perméabilité et d'adhésion du présent assemblage à membrane supportée de l'invention. En particulier, les assemblages à membrane supportée ont été préparés d'une manière similaire à ceux de l'Exemple 1 en utilisant la membrane en polyamide et la bande non tissée de fibres de Celbond T106 antérieurement décrites, sauf qu'un grillage de polyprolène Naltex 81291 (Nalle Plastics, Inc., Austin, Texas) était utilisé en tant que matériau de support plutôt qu'une plaque d'acier inoxydable. Le grillage en polypropylène était un grillage de filtration biplan, symétrique composé de brins de polypropylène à 100 % et avait une épaisseur de tamis d'environ 1219 Mm, avec un comptage de brins d'environ 2,8 brins/cm et une taille d'ouverture d'environ 0,3 cm pour donner une surface ouverte d'environ
70 % pour la perméation.
La perméabilité et la résistance au décollement d'un assemblage laminé et non lié ont été mesurées comme décrit, de la même manière que montrée à l'Exemple 1, et les valeurs
résultantes sont données ci-après au Tableau 2.
Tableau 2
échan Assem- Méthode de Pression Temps Perméa- Résistance Résistance Résistance Résistance
tillon blage liaison de liaison de bilité au décol- au décol- au décol- au décol-
(kPa) séjour (%) lement lement lement lement (s) à sec: mouillé: à sec: bande mouillé: membrane- membrane- non tissée- bande non
bande non bande non support tissée-
tissée tissée (kg/m) support (kg/m) (kg/m) (kg/m) 2A complet non liée N/A N/A 100 0,0 0, 0 0,0 0,0 2B complet laminateur 104 60 74 * * * * Notes: "'" indique que les couches ne pouvaient pas être séparées par décollement d'une manière fiable sans dommage
2730421
Comme cela est apparent à partir des données du Tableau 2, le présent assemblage à membrane supportée de l'invention
a d'excellentes caractéristiques de perméabilité d'adhésion.
Les données confirment également, comme suggéré par les données de l'Exemple 1, que la bande non tissée en T106 peut être tout à fait utile dans la liaison d'une membrane
polymérique à un matériau de support polymérique.
Exemple 3
Cet exemple illustre les faibles caractéristiques de perméabilité d'un assemblage à membrane supportée préparé d'une manière similaire à celle de l'Exemple 1, sauf pour l'utilisation de la bande non tissée d'une fibre à un seul
composant contrairement aux dictats de la présente invention.
Un assemblage à membrane supportée similaire à celui de l'Exemple 1 a été préparé en utilisant le laminateur pour effectuer la liaison de la membrane, de la bande non tissée, et du support en acier inoxydable. La bande non tissée était une bande non tissée fibreuse d'une fibre à composant unique, nommément le polypropylène, qui est commercialement disponible comme Typar T135 (Midwest Filtration Company, Hamilton, Ohio). La bande non tissée avait un poids de feuille d'environ 31 g/m2 et était une bande non tissée fibreuse liée par filage composée de fibres ayant un diamètre médian d'environ 23 pm. L'épaisseur de la bande non tissée était d'environ 254 pm (méthode de test à ASTM D-1777), alors que la perméabilité à l'air de la bande était d'environ 76 lpm/m2 (méthode de test ASTM D-737). La résistance en tension de la bande non tissée était d'environ 482 kg/m linéaire dans la direction de la machine et d'environ 268 kg/m linéaire dans la direction transversale de la machine (méthode de test ASTM D-1117). La perméabilité et la résistance au décollement de l'assemblage ont été mesurées comme décrit de la même manière que celle de l'Exemple 1, et
les valeurs résultantes sont données ci-après au Tableau 3.
Tableau 2
échan Assem- Méthode de Pression Temps Perméa- Résistance Résistance Résistance Résistance
tillon blage liaison de liaison de bilité au décol- de décol- au decol- au décol-
(kPa) séjour (%) lement lement lement lement (s) a sec: mouillé: a sec: bande mouillé: membrane- membrane- non tissée- bande non
bande non bande non support tissée -
tissee tissée (kg/m) support (kg/m) (kg/m) (kg/m) 3A complet non liée N/A N/A 100 0,0 0,0 0,0 0,0 3B complet laminateur 104 60 0 * * * Notes: "*" indique que les couches ne pouvaient pas être séparées par décollement d'une manière fiable sans dommage
27 2730421
Comme cela est apparent à partir des données du Tableau 3, alors que l'assemblage à membrane supportée utilisant une bande non tissée d'une fibre à composant unique avait de bonnes caractéristiques de résistance au décollement, un tel assemblage avait de très faibles caractéristiques de perméabilité. En effet, dans cet exemple comparatif
particulier, il n'y avait pas de perméabilité significative.
Bien que la fibre à composant unique consistait de propylène, les mêmes résultats sont attendus pour d'autres fibres à composant unique, telles que le polyéthylène qui a une
température de fusion plus faible que le polypropylène.
Exemple 4
Cet exemple illustre la bonne perméabilité et les bonnes caractéristiques d'adhésion d'un autre mode de réalisation du présent assemblage à membrane supportée de l'invention, en particulier d'un assemblage à membrane supportée similaire à ceux de l'Exemple 1 sauf en ce qui
concerne l'utilisation d'un type différent de membrane.
Un assemblage à membrane supportée a été préparé d'une manière similaire à celle décrite à l'Exemple 1 en utilisant une membrane de polytétrafluoroéthylène (PTFE) avec des pores
calibrés à 1,0 pm (Pall Corporation, East Hills, New York).
La perméabilité et la résistance au décollement de l'assemblage ont été mesurés dans l'Exemple 1, et les valeurs
résultantes sont données ci-après au Tableau 4.
Tableau 4
échan Assem- Méthode de Pression Temps Perméa- Résistance Résistance Résistance Résistance
tillon blage liaison de liaison de bilité au décol- au décol- au décol- au décol-
(kPa) séjour (%) lement lement lement lement (s) à sec: mouillé: à sec: bande mouillé: membrane- membrane- non tissée- bande non
* bande non bande non support tissée -
tissée tissée (kg/m) support (kg/m) (kg/m) (kg/m) 4A complet non liée N/A N/A 100 0,0 0, 0 0,0 0,0 4B complet laminateur 104 60 50 * * 117,9 112,5 C0 Notes: "0,0" indique le manque de toute adhésion significative entre les couches * indique que les couches ne pouvaient pas être séparées par décollement d'une manière fiable sans dommage
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Comme cela est apparent à partir des données décrites au Tableau 74, l'assemblage à membrane supportée de la présente invention utilisant une membrane en PTFE, plutôt qu'une membrane en polyamide, présentait une bonne perméabilité et d'excellentes caractéristiques d'adhésion similaires à celles de l'assemblage utilisant la membrane de
polyamide telle que récitée dans l'Exemple 1.
Exemple 5
Cet exemple illustre de plus la bonne perméabilité et les bonnes caractéristiques d'adhésion d'un mode de réalisation du présent assemblage à membrane supportée de
l'invention dans de mauvaises conditions de filtration.
L'assemblage à membrane supportée de la présente invention de l'Exemple 4 (nommément, échantillon 4B) a été installé dans un logement de filtre conventionnel. Une protéine chaude et un bouillon contenant du gras ont été pompés à travers l'assemblage à membrane supportée dans le but d'enlever l'eau du fluide. La filtration a été menée à une pression d'alimentation d'environ 69 kPa et à une température d'alimentation d'environ 50 à 70 C. Pendant la durée de la filtration, la protéine et le gras ont été rejetés par la membrane, faisant ainsi qu'un fluide clair perméat à travers la membrane. Après 10 heures de filtration, il n'y avait aucune indication d'une rupture d'adhésion de la membrane. Ainsi, le présent assemblage à membrane supportée de l'invention reste intact même après une exposition prolongée à des fluides à des pressions d'alimentation
élevées et à des températures élevées.
Exemple 6
Cet exemple illustre de plus les excellentes caractéristiques d'adhésion d'une membrane liée à la bande non tissée des fibres à multicomposants selon la présente
invention.
La bande non tissée en Celbond T105 dans l'Exemple 1 a été attachée (par une liaison par solvant) à une plaque en
2730421
polyéthersulfone de 7 mm d'épaisseur, qui à son tour a été attachée à un moyen pour conduire un test de maintien à pression inverse. Une membrane d'ultrafiltration en polysulfone avec une coupe de poids moléculaire de 120 kD a été adhérée à la bande non tissée par l'utilisation d'un laminateur selon la méthode décrite dans l'Exemple 1, avec une pression de liaison de 104 kPa, un temps de séjour de 300 s, une hauteur de ceinture de 7,3 mm, et une hauteur de
pinces de 0,4 mm.
Une pression a été ensuite appliquée à la membrane mouillée à partir du côté en aval (c'est-à-dire, le côté bande non tissée) de la membrane en utilisant de l'air filtré. La pression inverse commençait à environ 34,5 kPa et était augmentée par incréments d'environ 34,5 kPa toutes les
60 s jusqu'à ce que la rupture de la liaison soit observée.
La liaison entre la bande non tissée et la membrane restait intégrale à environ 414 kPa pendant 60 s, ce qui est indicateur d'un degré élevé de résistance de liaison entre la couche non tissée et la membrane. La liaison entre la bande non tissée et la membrane rompait de façon cohésive lorsque la pression appliquée atteignait environ 448 kPa. Ainsi, le présent assemblage à membrane supportée de l'invention restera intact même après une exposition prolongée à des
pressions inverses élevées.
Toutes les références citées ici, incluant les publications, brevets et demandes de brevets sont ici
incorporées dans leur totalité par référence. Alors que cette invention a été décrite en insistant sur les modes de
réalisation préférés, il sera apparent à ceux de spécialisation ordinaire dans l'art que des changements dans les modes de réalisation préférés peuvent être utilisés et qu'il est entendu que l'invention peut être mise en pratique autrement que spécifiquement décrit ici. Par conséquent, cette invention inclut toutes les modifications englobées dans l'esprit et l'étendue de l'invention telle que
définie dans les revendications suivantes.
31 2730421
Claims (10)
1. Assemblage à membrane supportée caractérisé en ce qu'il comprend une membrane adhérée à un matériau de support au moyen d'une bande non tissée de fibres à multicomposants entre eux, lesdites fibres à multicomposants comprenant un premier polymère et un second polymère de sorte que ledit second polymère est présent sur au moins une portion de la surface desdites fibres à multicomposants et a une température de ramollissement en dessous des températures de ramollissement dudit premier polymère, de ladite membrane, et ledit matériau de support, o ledit assemblage à membrane supportée a une vitesse d'écoulement d'eau d'au moins environ % de la vitesse d'écoulement d'eau de ladite membrane seule.
2. Assemblage à membrane supportée selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites fibres à multicomposants comprennent au moins environ 10 % en poids dudit premier polymère et pas plus d'environ 90 % en poids
dudit second polymère.
3. Assemblage à membrane supportée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les résistances au décollement entre ladite membrane et ladite bande non tissée et entre ladite bande non tissée et le matériau de
support sont d'au moins environ 50 kg/m.
4. Assemblage à membrane supportée selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
ladite bande non tissée de fibres à multicomposants a un
poids de feuille d'environ 200 g/m2 ou moins.
5. Assemblage à membrane supportée selon l'une
quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que
lesdites fibres à multicomposants ont un diamètre de fibre
moyen d'environ 50 pm ou moins.
6. Assemblage à mebrane supportée selon l'une
quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que
ledit matériau de support est poreux.
32 2730421
7. Assemblage à membrane supportée selon l'une
quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que
ladite membrane, ledit premier polymère et ledit matériau de support ont des températures de ramollissement d'au moins environ 20 C supérieures à la température de ramollissement
dudit second polymère.
8. Méthode de filtration d'un fluide, caractérisée en ce qu'elle comprend le passage d'un fluide à travers l'assemblage à membrane supportée selon l'une quelconque des
revendications 1 à 7.
9. Elément de filtre caractérisé en ce qu'il comprend un logement et l'assemblage à membrane supportée selon l'une
des revendications 1 à 7.
10. Méthode de préparation d'un assemblage de membrane supportée, caractérisée en ce qu'elle comprend (a) le positionnement d'une bande non tissée de fibres à multicomposants entre une membrane et un matériau de support pour former un assemblage à membrane supportée, o lesdites fibres à multicomposants comprennent un premier polymère et un second polymère de sorte que ledit second polymère est présent sur au moins une portion de la surface desdites fibres à multicomposants et à une température de ramollissement inférieure aux températures de ramollissement dudit premier polymère, de ladite membrane et dudit matériau de support, (b) la soumission de ladite bande non tissée a une température au-dessus de la température de ramollissement dudit second polymère et en dessous des températures de ramollissement dudit premier polymère, de ladite membrane, et dudit matériau de support, et (c) l'application d'une pression audit assemblage à membrane supportée pendant que ladite bande non tissée est à une température au-dessus de la température de ramollissement dudit second polymère de sorte que ladite membrane et ledit matériau de support sont adhéres à ladite bande non tissée, et ledit assemblage à membrane supportée a une vitesse d'écoulement d'eau d'au moins environ
% de la vitesse d'écoulement de ladite membrane seule.
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