HU231006B1

HU231006B1 - Kompozit üregesszál membrán és eljárás annak gyártására

Info

Publication number: HU231006B1
Application number: HU1600620A
Authority: HU
Inventors: Ah Reum Lee; Jae Hun Lee; Yong-Cheol Shin; Heewan MOON
Original assignee: Kolon Industries, Inc.
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2019-09-30
Also published as: SG11201605307RA; KR101937655B1; WO2015102292A1; US20160325236A1; HUP1600620A2; KR20150078596A; CN105873668A; US10413869B2; CN105873668B

Description

KOMPOZIT ÜREGESSZÁL MEMBRÁN ÉS ELJÁRÁS ANNAK GYÁRTÁSÁRA [Találmány háttere] [Találmány tárgya]

A jeien találmány kompozit üragesszál membránra, valamint annak gyártási lejárására 5 vonatkozik. Közelebbről tekintve a találmány tárgya egy megnövelt vízáteresztő-képességgel és szétfejtésí szilárdsággal rendelkező kompozit üregesszál membrán, valamint annak gyártási eljárására.

[Technika állásának bemutatása]

A fluidumkazelésre szolgáló szeparációs eljárások melegítést vagy fázisváltást alkálit mázé szeparációs eljárást, szűrőmembránt alkalmazó szeparációs eljárást, és igy tovább, foglalnak magukban. A szurőmembránt alkalmazó szeparációs eljárás előnye abban áll, hogy a kívánt vízminőség a szűrőtag pórusméretének megfelelően stabilan elérhető. így a megbízhatóság fokozható, továbbá a szűrőmembrán alkalmazása következtében nincs szükség kezelésre, például melegítésre, így egy ilyen szeparációs eljárás széles körben 3 alkalmazható a melegítéssel befolyásolható mikroorganizmusokat alkalmazó szeparációs folyamatokban.

A szűrőmembránok alakjukat fokintve sík iapmembránokra és üregesszál membránokra oszthatók.

A belsejében üreggel rendelkező üregesszál membrán a sík íapmembránhoz képest o lényegesen nagyobb felülette! rendelkezik, és ilyen módon a vízkezelési hatékonyság tekintetében igen előnyös. Az üregesszál membránokat széles körben alkalmazzák a mikroszűrés területén, például aszeptikus viz, ivóvíz és tiszta víz, és így tovább, előállításánál, továbbá azok alkalmazása napjainkban növekszik a szennyvizUhulladékvíz-kezeíés területén, a szeptikus tartályban zajló szilárd/folyadék elválasztásnál, á lebegő szílárdanyag (SS) 5 ipari hulladékvízből való eltávolításánál, a folyóvizek. szűrésénél, az ipari vizek szűrésénél, medencevízszűrésnél, valamint az ezekhez hasonló további területeken.

Szűrőmembrán vízkezelésre történő alkalmazásánál a szűrőmembránnak kiváló áteresztőképességgel, és ezzel egyidejűleg kiváló nyomásállósággal, valamint mechanikai szilárdsággal kall rendelkeznie. Ugyanakkor egy üregesszáí membrán porózus szerkezeté0 nek jellemzői következtében önmagában elégtelen mechanikai szilárdsággal rendelkezik. AZ üregesszál membránok mechanikai szilárdságának fokozásához az üregesszál membránok üreges zsinórral történő megerősítésére történtek már próbálkozások.

Az US-7,90-9,177 számú és az US-8,2Q1,485 számú USA-beíi szabadalmak például olyan kompozit üregesszál membránokat tárgyalnak, melyek támasztóelemként szolgáló 5 üreges zsinór külső felületének polimermembránnal való borításéval kerülnek előállításra.

Ezen megoldások esetében az öreges zsinór és a polimermembrán közötti érintkezési terület növelése érdekében az. üreges zsinórt 0,01-0.4 denier finomságú monofiíamenteket magukban foglaló vékony multifilamenteket önmagukban vagy a vékony multifilamenteket egyéb szövetekkel kombináltan alkalmazva állítják elő,

A vékony .multifilamenteket magában foglaló öreges zsinór mindazonáltal kicsiny pórusokkal rendelkezik, ezért csökkenti a kompozit öregesszál membrán vízáteresztő-képességét

Emellett a vékony muitifiiamentekét magában foglaló üreges zsinór kicsiny pórusai a polimeroldat számára megakadályozzák, hogy az a polimermembrán kialakításakor az üreges zsinór vastagságirányában áthaladjon. Ennek eredményeként az üreges zsinór és a polimermembrán közötti szétfejtési szilárdság csupán bizonyos mértékig fokozható.

Emellett, mivel a poiimeröidat az üreges zsinóron annak vastagságírányában nem halad át, az öreges zsinór belső felülete adja a kompozit öregesszál membrán belső felületét, A zsinór tulajdonságainak következtében maga az üreges zsinór nem sima belső felülettel rendelkezik. Az üreges zsinór nem sima beiső felülete fokozza a kompozit üreg esszéi membrán belsejében áramló folyadékkal szemben kifejtett ellenállást, és ezáltal csökkenti a kompozit üregesszál membrán vízáteresztő-képességét.

[Találmány összefoglalása]

Az előzőek fényében a jelen találmány olyan kompozit üregesszál membránra és annak gyártási eljárására irányul, amely a technika állása szerinti korlátozásokból és hátrányokból fakadó problémák közül egyet vagy többet alapvetően orvosol.

A jelen találmánnyal célunk kiváló vízáteresztő-képességgel és szétfejtési szilárdsággal rendelkező kompozit öregesszál membrán megvalósítása.

A jelen találmánnyal további célunk kiváló vízáteresztő-képességgel és szétfejtési szilárdsággal rendelkező kompozit üregesszál membrán gyártására szolgáló eljárás kidolgozása.

A találmányi megoldás további előnyei, céljai és jeltemzői részben bemutatásra kerülnek a KövetKézö leírásban, részben pedig a területen járatos szakember számára nyilvánvalók tesznek a kővetkező leírás vizsgálata alapján vagy azok a találmány gyakorlati megvalósításából ismerhetők meg.

A jelen találmány egyik aspektusának megfelelően az előzőekben Ismertetett és a következőkben bemutatásra kerülő célkitűzések egy olyan kompozit üregesszái membrán megvalósításával érhetők el, amely tartalmaz külső felülettel és belső felülettel rendelkező csöves polimermembránt., valamint üreges zsinórt, amely a csöves polimermembrán külső felülete és belső felülete között van elhelyezve, ahol az üreges zsinór fonalak sokaságát tartalmazza, a fonalak mindegyike első multifilamentet és második multifilamentet foolai ma gábán. az első muiüfílamentek mindegyike 30-50 denier finomságú első monofitamentek sokaságát foglalja magában és a második multifilamentek mindegyike 0,4-3 denier finomságú második monofilámentek sokaságát foglalja magában.

Az első multifilamentek mindegyike 3-150 darab első monofílarnentet foglal magában 5 és a második muíüfilamentek mindegyike 20-100 darab második monófilataéntét foglal magában.

Az első multifilamentek finomsága 100-600 denier és a második multifilamentek finomsága 10-200 denier,

A fonalak, mindegyike 1-4 darab első multífilamentet és 1-4 darab második 10 multifiiamentet foglal magában, továbbá az egyes fonalakban lévő első multifilamentek számának és második multifilamentek számának az összege legalább három.

A fonalak mindegyike 150-800 denier finomságú.

Az üreges zsinór 8-60 darab fonal felhasználásával állítható elő.

Az első és a második monofilámentek poliolefin gyanta, polietilén-tereftalát gyanta és 15 políamid gyanta legalább egyikét foglalhatják magukban, továbbá a polimermembrán poliszulfon gyanta, poiiéter-szulfon gyanta, szulfonát poiiszúlfon gyanta, polivinílidén-fluorid gyanta, poiiakhlnitril gyanta, poiiimid gyanta, poliamid-ímid gyanta és poliészter-imid gyanta legalább egyikét foglalhatja magában.

Az üreges zsinór külső átmérője 1,2-2,0 mm lehet, továbbá az üreges zsinór vastag20 ságának és az üreges zsinór külső átmérőjének hányadosa 15-35% lehet.

A polimermembrán belső felülete és az üreges zsinór közötti távolság az üreges zsinór vastagságának 1-50%-a lehet,

A jelen találmány másik aspektusának megfelelően kompozit üregesszál membrán gyártására olyan eljárás került megvalósításra, amelynek keretében első multifilamenteket 25 állítunk elő, az első multifilamentek mindegyike 3-50 denier finomságú első monofilámentek. sokaságát foglalja magában, második multifiláménteket állítunk elő, a második multlfilamentek mindegyike 0,4-3 denier finomságú második monofilámentek sokaságát foglalja magában, az első multifilamentek és a második multifilamentek felhasználásával fonalakat állítunk elő, üreges zsinór előállításához a fonalakat összefonjuk, és az üreges zsinór külső felületé30 re polimeroldatot juttatunk.

A polimeroldatnak az. üreges zsinór külső felületére juttatásakor a polimeroldat az üreges zsinór vastagságirányában áthaladhat az üreges zsinóron.

A poiimeiOÍdatnak az üreges zsinór külső felületére juttatásakor az üreges zsinórt dupla üregű fűvóka belső csövén vezetjük keresztül, és a polimeroidatót a dupla üregű fúvóka 35 külső csövén keresztül kinyomjuk.

A polimeroldatnak az üreges zsinór külső felületéhez juttatása az üreges zsinór polimeroldatba merítését foglalja magában.

Nyilvánvaló, hogy a jelen találmány előzőek szerinti általános bemutatása, továbbá alábbi, részletes bemutatása csupán irányadónak és magyarázatként tekintendő, és azok az igényelt oltalmi körnek megfelelő találmányi megoldás további magyarázatát jelentik.

[Rajz rövid ismertetése]

A jelen találmány előzőek szerinti és további célkitűzései, jellemzői, valamint egyéb előnyei a csatolt rajzzal együtt tekintett következő részletes leírás alapján lesznek könnyebben megérthetek, ahol az

- 1. ábra a jelen találmány egyik kiviteli alakjának megfelelő kompozit üregesszál membránt ábrázolja vázlatosan keresztmetszetben; a

2. ábra a jelen találmány egyik kiviteli alakja szerinti fonalat ábrázolja vázlatosan keresztmetszetben' a

- 3. ábra a jelen találmány egyik kiviteli alakjával összhangban egy vastag multifílamentet 15 szemléltet vázlatosan keresztmetszetben; és a

- 4. ábra a jelen találmány egyik kiviteli alakjával összhangban egy közepes multifílamentet ábrázol vázlatosan keresztmetszetben, [Találmány részletes ismertetése]

A következükben a jelen találmány különböző kiviteli alakjait tárgyaljuk részletesen, 20 melyek példáit a csatolt rajzok szemléltetik. Bár a találmányt példaként! kiviteli alakok kapcsán mutatjuk be, nyilvánvaló, hogy a bemutatásra nem tekintjük úgy, mint ami a találmányt csupán a példaként! kiviteli alakokra korlátozná. Ezzel ellentétben a találmány - szándékaink szerint - a példaként! kiviteli alakokon túlmenően a különböző alternatívákra, módosításokra, ekvivalensekre, valamint a mellékelt igénypontok által kijelölt oltalmi körbe tartozó is egyéb kiviteli alakokra szinten kiterjed;

A következőkben egy a jelen találmány szerinti üregesszál membránt, valamint annak gyártási eljárását ismertetjük részletesen a csatolt rajzra hivatkozással.

A jelen találmány vonatkozásában a ’’vékony multifilament megjelölés olyan multifilamentre utal, amely 0,01-0,4 denier finomságú monofilamenteket foglal magában. 30 míg a közepes multifilament megjelölés olyan multifilamentre utal, amely 0,4-3 denier finomságú monofilamenteket tartalmaz. A vékony multifilamenr és a közepes multifilament mellett a 3 denier vagy annál nagyobb finomságú monofilamenteket magában foglaló multifilamentre általánosságban a vastag multifilament megjelöléssel utalunk.

Az 1. ábra a jelen találmány egyik példaként! kiviteli alakja szerinti kompozit 35 üregesszál membránt ábrázolja keresztmetszetben. Amint azt az i. ábra példaként mutatja, a találmány szerinti kompozit üregesszál membrán 210 külső felülettel és 220 belső felülettel rendelkező csöves 200 polimermembránt, valamint egy a csöves 200 pöHmermembrán 210 külső felülete és 220 belső felülete között elhelyezett üreges 100 zsinórt foglal magában. A csöves 200 pölimermembrán poliszolfon gyanta, poliéter-szolfon gyanta, szuífonált poliszulfon gyanta, polivinil-fliiönd gyanta vagy poíiakrilnitríl gyanta, poliimid gyanta, pclía5 mid-imid gyanta és poliészter-imid gyanta legalább egyikét tartalmazhatja.

A 200 polimermembrán tömör szerkezetű felületi réteget, valamint szivacsos szerkezetű belső réteget foglalhat magában. A felületi rétegben 0,01-1 pm átmérőjű míkropórusok vannak kiképezve, míg a belső rétegben 10 pm vagy ennél kisebb, előnyösen 5 pm vagy ennél kisebb átmérőjű míkrcpórusok vannak kialakítva. A 200 polimermembrán belső tételű gében nincsenek jelen 10 pm-t meghaladó méretű anyaghiányok, vagyis 10 pm-t meghaladó átmérőjű míkropórusok. A 10 pm-t meghaladó méretű anyaghibák jelenléte a szűrés megbízhatóságát jelentős mértékben csökkentheti.

A jelen találmány egyik kiviteli alakjának üreges 100 zsinórja 1,2-2,0 mm nagyságú ED külső átmérővel rendelkezik. Amennyiben az üreges 100 zsinór ED külső átmérője 1,2 mm15 né! kisebb, a kompozit üregesszál membrán belső átmérője túlzott mértékben lecsökken és ezáltal a kompozit üregesszál membránon túlságosan alacsony átszűrődő vízáramot eredményez, Ugyanakkor, ha az üreges 100 zsinór ED külső átmérője 2,0 mm-t meghaladó nagyságú, a kompozit üregésszál membránok kötegének keresztmetszete meghatározott területet foglal el és a kompozit üregesszál membránkötég membránfelületi területe nem 20 növelhető jelentősen.

A kompozit üregesszál membránköteg membránfelületi területének növeléséhez fontos az üreges 100 zsinór ED külső átmérőjének növelése, azonban az ED külső átmérő növelésével azonos fontosságú az üreges 100 zsinór T vastagságának csökkentése. Ennek oka abban keresendő, hogy az üreges 10 zsinór ID belső átmérőjének az üreges 10 zsinór 25 ED külső átmérője csökkentésével arányos csökkentése esetén nem várható a kompozit üregesszál membránon átsző rödö vízáram növekedése. Ennek megfelelően a jelen találmány egyik kiviteli alakja esetében az üreges 100 zsinór T vastagságának és az üreges 100 zsinór ED külső átmérőjének aránya 1S-35%, Amennyiben az üreges 100 zsinór T vastagságának és az üreges 100 zsinór ED külső átmérőjének aránya 35%-ot meghaladó nagysá3ö gú, vagyis olyan esetben, ha az üreges 100 zsinór T vastagsága az ED külső átmérőhöz képest túlságosan megnövekszik, az üreges 100 zsinór ID belső átmérője a kompozit üregesszál membrán ürege mentén jelentkező szűrt vízáram csökkentése érdekében csökkentésre kerül, továbbá a membránon atszűrődő fluidom mennyisége a kompozit üregesszál membrán vastagságának növekedése miatt lecsökken. Ugyanakkor, ha az üreges 100 zsi35 nór T vastagságának és az öreges 100 zsinór ED külső átmérőjének aránya 1ő%~nál kisebb, vagyis ha az ED külső átmérőhöz képest az öreges 100 zsinór T vastagsága túlságo san megnövekszik, a mechanika! szilárdságban mutatkozó csökkenés eredményeként az üreges 100 zsinór szilárdító anyagként váló közreműködése nem biztosítható. Következésképpen a jelen találmány egyik kiviteli alakjának megfelelően az üreges 100 zsinór ED külső átmérője 1,2-2,0 mm és T vastagsága 0,2-0,7 mm.

s A jelen találmány egyik kiviteli alakjával összhangban a 200 polimermembrán 220 belső felülete és az üreges 100 zsinór közötti D távolság az üreges 100 zsinór T vastagságának 1-50%-a között van. Amennyiben a D távolság az üreges 100 zsinór T vastagsága 1 %ánál kisebb, a kompozit üregesszál membrán szétfejtési szilárdsága jelentősen nem javítható, továbbá az üreges 100 zsinór egyenetlen alakja egy az egyben átadódik a 200 polimer10 membrán 220 belső felületének, és ilyen módon a kompozit üregesszál membránbeli fluidom áramlással szembeni ellenállás nem csökkenthető a megcélzott szintre. Ugyanakkor, ha a D távolság az üreges 100 zsinór T vastagsága 50%-t meghaladja, a kompozit üregesszál membrán ürege túlzott mértékben elkeskenyedik, és a kompozit üregesszál membránbeli fluidom áramlással szembeni ellenállás megemelkedik.

A Jelen találmány esetében az üreges 100 zsinór ED külső átmérőjét, ID belső átmérőjét és T vastagságát, valamint a 200 polimermembrán 200 belső felülete és az üreges 100 zsinór közötti D távolságot az alábbiakban bemutatásra kerülő eljárással mérjük.

A mintákat FE-SEM keresztmetszetvágó mikrofonját használva a kompozit üregesszál membránt annak tetszőleges pontjaiban, az üregesszál hosszirányára merőlegesen dara20 bolva nyerjük, majd ezután a minták keresztmetszeteit az FE-SEM révén analizáljuk. A vizsgálathoz öt darab olyan mintát választunk, melyek az üreges 100 zsinór ED külső átmérőjének és ID belső átmérőjének tekintetében azok legnagyobb és a legkisebb méretei között 20%-on belül eső méreteltéréssel rendelkeznek. A kiválasztott minták esetében az üreges 100 zsinór ED külső átmérőjét á legnagyobb külső átmérő és a legkisebb külső átmérő át25 lagértékeként határozzuk meg, az üreges 100 zsinór ID belső átmérőjét a legnagyobb belső átmérő és a legkisebb belső átmérő átlagértékeként határozzuk meg, míg a 200 polimermembrán 220 belső felülete és az üreges 100 zsinór közötti D távolságot a legnagyobb távolság és a legkisebb távolság átlagértékeként határozzuk meg. Az üreges 100 zsinór ED külső átmérőjét és ID belső átmérőjét, valamint a 200 polimermembrán 220 belső felülete és 30 az üreges 100 zsinór közötti D távolságot végezetül rendre az üreges 100 zsinór ED külső átmérőinek és ID belső átmérőinek., valamint a 200 polimermembrán 220 belső felülete és az üreges 100 zsinór közötti D távolságok öt darab mintára tekinteti számtani közepének kiszámításával kapjuk. Az üreges 100 zsinór T vastagsága (ami az átlagos vastagságot jelenti) az üreges 100 zsinór ED külső átmérője és ID belső átmérője különbségeként áll élő.

A 2. ábra a jelen találmány egyik kiviteli alakjának megfelelő 110 fonalat szemlélteti vázlatosan keresztmetszetben. Amint azt példaként a 2. ábra bemutatja, a jelen találmány szerinti 110 fontalak mindegyike első 111 multifílamentet és második 112 multifílarnóntet foglal magában. Az első 1 1 1 muliifilanientek finomsága 100-600 denier lehet, míg a második 112 multifilamentek finomsága 10-200 denier között van. A 110 fonalak mindegyike egynégy darab első 111 multifílamentet és egy-négy darab második 112 multifílamentet foglal5 hat magában, továbbá az egyes 110 fonalakban lévő első 111 multifilamentek számának és második 112 multifilamentek számának az összege három vagy egy annál nagyobb érték lehet.

A 3. és a 4. ábra rendre a találmány szerinti első és a második 111, illetve 112 multifilamenteket szemlélteti vázlatosan keresztmetszetben. Amint azt példaként a 3. és 4, 10 ábrák bemutatják, a találmány szerinti első 111 multifílament egy vastag multifílament, amely

3-50 denier finomságú első monofilamentek sokaságát foglalja magában, míg a találmány szerinti második 112 multifilament egy olyan közepes multifiláment. amely 0.4-3 denier finomságú második monofilamentek sokaságát foglalja magában. A vékony multifilamentek helyett a vastag 111 multifilamenteket tartalmazó üreges 100 zsinór viszonylag nagy póru1S sokkal rendelkezik, ezáltal jelentősen javíthatja a kompozit üregesszál membrán vízáteresz- tő-képességét és széttejtési szilárdságát. Részletesebben kifejtve, mivel az üreges 100 zsinór nagy pórusokkal rendelkezik, á 200 pollmermembrán kialakításakor a polimereidet az üreges 100 zsinóron annak vasíagságirányában könnyedén átjuthat, és a kompozit üregesszál 200 membrán 220 belső felülete simává tehető, Az üreges 100 zsinór nagymérete tű pórusai és a kompozit üregesszál 200 membrán sima 220 belső felülete javítja a kompozit megosszál membrán vízáteresztő-képességét, Továbbmenve, a polimereidet vastagságirányban áthalad az üreges 100 zsinóron, miáltal olyan szerkezetet képez, melyben az üreges 100 zsinór teljes egészében a 200 pólimermembránba van beágyazódva, ami jelentősen fokozza a kompozit üregesszál membrán szétfejtési szilárdságát.

A találmány szerinti üreges 100 zsinór a vastag 111 multifilamentek mellett közepes 112 multifilamenteket is magában foglal, és megakadályozhatja, hogy az üreges 100 zsinóron annak vastagságirányában túlságosan nagy mennyiségű polimeroldat menjen át, így megakadályozza a kompozit üreges szálmembrán üregének eltömődését.

Az első 111 multifílament 30-150 darab első 10 monófilámentet, míg a második 112 30 multifílament 20-100 darab második 20 monofilamentet foglalhat magában. Az első és második 10 és 20 monofilamentek poliolefin gyanta, polietilén-tereftalát gyanta és políamid gyanta legalább egyikét tartalmazhatják.

A következőkben a jelen találmány egyik kiviteli alakjának megfelelő kompozit üregesszái membrán gyártási eljárását ismertetjük részletesen.

Első lépésben üreges 100 zsinórt állítunk elő. Az üreges 100 zsinór gyártási eljárása magában foglalja olyan első 111 multifilamentek gyártását, amelyek mindegyike 3-50 denier

Sí finomságú első 10 monofiiamenfok sokaságát tartalmazza, továbbá olyan második 112 multifilamentek gyártáséi, melyek mindegyike 0,4-3 denier finomságú második 20 monofilamentek sokaságát tartalmazza, továbbá az első 111 multífílamentek és a második 112 multifilameótek felhasználásával 110 fonalak sokaságának a gyártását, valamint a 110 fonalak összetonását

Ezt követően a 110 fonalak összefonásával előállított üreges 100 zsinór külső felületére polimeroldatot juttatva kerül kialakításra a 200 polímermembrán, minek eredményeként előáll a kompozit üregesszál membrán.

A polimeroidat polimergyanta és adalékanyagok, polivínii-pirrolldon és/vagy valamilyen hidrofil vegyület szerves oldószerben történő feloldásával állítható elő. A polimeroldat 10-50 tömeg% poiímergyantát, 1-30 tömeg% adalékanyagot (pollvinil-pirroiídont és/vagy valamilyen hidrofil vegyületet), továbbá 20-89 tömeg% szerves oldószert tartalmazhat. A polimergyantát poliszukon gyanta, poliéter-szulfon gyanta, szulfonáít poliszukon gyanta, polivinílidén-fluorid (PVDF) gyanta, políakrílnitril (PAN) gyanta, poliímid gyanta, poliamid-imid gyanta vagy poliészter-imid gyanta képezheti. Szerves oldószerként dimetil-acetamid, dímetil-formamld vagy ezek keveréké használható. Hidrofil vegyületként víz vagy valamilyen glikoí alapú vegyület, különösen 2000 vagy annál kisebb molekulatömegű polietilén-glikol használható, A hidrofil vegyület a polimeroidat stabilitásának csökkentésére szolgál, és ilyen módon relative fokozza annak lehetőségét, hogy a 200 polimermembránban szivacsos szerkezet alakuljon ki. Vagyis a polimeroldat stabilitásának fokozódásával a 200 polimermembránban anyaghibák (10 pm-t meghaladó átmérőjű mikropórusok) képződnek, így a 200 polimermembrán nagy valószínűséggel csapszerü szerkezettel rendelkezik majd. Ezért egy hidrofil vegyület, víz vagy egy glikol alapú vegyület adalékanyagként történő alkalmazásával csökkenthető a polimeroidat stabilitása, és ezzel egyidejűleg a kompozit üregesszáí membrán vízáteresztő-képességének növelése- érdekében a 200 polímermembrán hidröfilizálható.

A polimeroldat olyan módon juttatható az üreges 100 zsinór külső felületére, hogy a polimeroidat az üreges 100 zsinóron annak vastagságírányában menjen keresztül, A polimeroldat üreges 100 zsinór külső oldalához juttatása magában foglalhatja például az üreges 100 zsinórnak egy dupla üregű fúvóba belső csövén való áthaladását és a polimeroldatnak a dupla üregű fúvóké külső csövén keresztüli kinyomását. A kinyomásra kerülő polimeroidat a belső csövön áthaladó üreges 100 zsinór külső felületére kerül felhordásra, majd annak vastagságirányában áthalad az üreges 100 zsinóron. A dupla üregű fúvókából a polimeroldatot az üreges 100 zsinórral együtt a levegőbe ürítjük, ami ezután egy koaguíánsban koagulaiódik. Ezt követően mosó es szárító folyamatok kerülnek egymás után végrehajtásra.

A polirneroldat koagulációjával képzett 200 polimermembrán vastagságának egyenletessé tétel© érdekében az üreges 100 zsinór előtolási sebességének és a dupla üregű fúvóka Külső csövébe táplált polimeroldat mennyiségének egyensúlyban kell lennie; a polimeroldal Q betáplálás! sebessége és az üreges 100 zsinór o sebessége a

Q ~ ττρυόο 'Γ összefüggést elégíti ki, ahol Q jelöli a polimeroldat egységnyi idő alatt betáplált mennyiségét, p jelöli a polimeroldat sűrűségét, u jelöli az üreges 100 zsinór előtolási sebességét, D_ojelöli az üreges 100 zsinór külső átmérőjét, továbbá T jelöli a 200 polimermembrán vastagságát.

Amint az a fenti Összefüggésből látható, a 200 polimermembrán T vastagsága a betáplált polimeroldat mennyiségét, a polimeroldat sűrűségét, az üreges 100 zsinór előtolási sebességét, stb. felhasználva beállítható.

Egy lehetséges másik megvalósítási mód értelmében a polimeroldat bejuttatása az üreges 100 zsinór polimeroldatba merítésével is végrehajtható. Egy ilyen bemerítési folyató matot követően száritő/melegitö folyamatok kerülnek még végrehajtásra.

A jelen találmányt a továbbiakban példákon és összehasonlító példákon keresztül ismertetjük részletesebben.

Három darab, egyenként 48-48 darab 3,125 denier finomságú PET monofilamentet tartalmazó vastag multifiiament, valamint egyetlen, 36 darab 2,083 denier finomságú PÉT monofilamentet tartalmazó közepes multlfiiament egyesítésével fonalat állítunk elő. Szám szerint 20 darab ilyen fonalat összefonva 1,4 mm külső átmérőjű üreges zsinórt képzőnk.

.1.,. összehasonlító példa

Három darab, egyenként 48-48 darab 3,125 denier finomságú PÉT monofilamentet tartalmazó vastag multlfiiament egyesítésével fonalat állítunk elő. Szám szerint 20 darab ilyen fonalat összefonva 1,4 mm külső átmérőjű üreges zsinórt képzőnk.

2,..összehásonljtö példa

Hat darab, egyenként 218-216 darab 0,3 denier finomságú PET monofilamentet tar30 talmazó multifiiament egyesítésével fonalat állítunk elő. Szám szerint 12 darab ilyen fonalat összefonva 2,4 mm külső átmérőjű üreges zsinórt képzőnk.

3. összehasonlító példa

Három darab, egyenként 216-216 darab 0,3 denier finomságú PÉT monofilamentet tartalmazó vékony multlfiiament, valamint egyetlen, 48 darab 7.5 denier finomságú PÉT monefilamentettartalmazó vastag muítifilarnent egyesítésével fonalát állítunk elő. Szám szerint 20 darab Ilyen fonalat Összefonva 2,1 mm külső átmérőjű üreges zsinórt képzőnk.

4. összehasonlító példa

Három darab, egyenként 200-200 darab 0,31 denier finomságú PÉT monofilamentet s tartalmazó vékony multifilament, valamint egyetlen, 72 darab 2 denier finomságú PÉT monofilamentet tartalmazó közepes multifilament egyesítésével fonalat gyártunk. Szám szerint 20 darab ilyen fonalat összefonva 1,8 mm külső átmérőjű üreges zsinórt képzőnk.

^Ümergld^előálllítása tömeg% poliszulfont, 9 tömeg% poiivinil-pirroiidont, továbbá 10 tömeg% polietilénto glikolt keverés közben 64 tÖmeg% dimetil-formamidban (szerves oldószer) feloldva átlátszó polimeroldatot állítunk elő.

2, példa

A polimeroldatót (2.38 mm átmérőjű) külső csővel rendelkező dupla üregű fúvókába tápláljuk, és ezzel egyidejűleg az 1. példa szerint gyártott üreges zsinórt a dupla üregű fúvóka belső csövén vezetjük keresztül. Jelen esetben az üreges zsinór előtolási sebessége és a polimereidet betáplálás! sebessége hányadosát (k) 750 g,W értéken rögzítjük. A polimeroldattal kezelt üreges zsinór 10 em-es levegörétegen halad keresztül, majd ezt követően egymás után 35°C hőmérsékletű koagulációé fürdőn és tisztítófürdőn halad keresztül. Ennek eredményeként egy kompozit üregesszál membrán áll élő.

5. összehasonlító példa

Kompozit üregesszál membránt gyártunk a 2. példában ismertetett módon, azzal a különbséggel, hogy az 1. példa szerint előállított üreges zsinór helyett az 1. összehasonlító példa szerinti üreges zsinórt használjuk.

6. összehasonlító példa

Kompozit űregesszál membránt gyártunk a 2. példában ismertetett módon, azzal a különbséggel, hogy az 1, példa szerint előállított üreges zsinór helyett á 2. összehasonlító példa szerinti üreges zsinórt használjuk.

7, összehasonlító Példa

Kompozit üregesszál membránt gyártunk a 2. példában ismertetett módon, azzal a különbséggel, hogy az 1. példa szerint előállított üreges zsinór helyett a 3. összehasonlító példa szerinti üreges zsinórt használjuk.

8. összehasonlitó példa

Kompozít üregesszál membránt gyártunk á 2. példában ismertetett módon, azzal a különbséggel, hogy az 1. példa szerint előállított üreges zsinór helyett a 4, összehasonlító példa szerinti üreges zsinórt használjuk.

A második példában, továbbá az 5-8. összehasonlító példákban gyártott kompozít 5 üregesszál membránok vízáteresztő-képességét és szétfejtési szilárdságát az alábbiakban ismertetésre kerülő eljárásokkal mérjük; a kapott eredményeket az 1. táblázatban foglaltuk össze.

Vízáteresztő-képesség (Lo)

Egy 10 mm átmérőjű és 170 mm hosszúságú akrilcsövet, valamint egy kompozít 10 üregesszái membránt készítünk. A kompozít üregesszál membránt 160 mm hosszúságúra vágjuk, majd a vágott kompozít üreges szálmembrán egyik végét ragasztóval légmentesen lezárjuk. A vágott kompozít üregesszái membránt elhelyezzük az akriícsőfoen, majd ezután az akrilcsö egyik vége és a vágott kompozít üregesszái membrán közötti teret tömítjük, Ezt követően tiszta víz akrilcsöbe öntése és nitrogén atmoszféra alkalmazása mellett mérjük a 15 kompozít üregasszál membránba 1 perc alatt átszűröd© tiszta víz mennyiségét. A vízáteresztő-képesség (Lp) mértkegysége mi/(cm² x perc x kg/cm²).

Szétfejtési.szjlárdság

Szakítógépet használva azon pillanatban mérjük meg a terhelést, amikor egy polimermembrán egy üreges zsinórról lefejtődik, majd a mért terhelést a nyíró igénybevétel terüle20 tévéi (m²) elosztva számítjuk a szétfejtési szilárdságot. A mérési körülmények az alábbiak.

- Mérőberendezés; Instron 4303

- Terhelőoella: 1 KN

- Keresztfej-sebesség: 25 mm/pérc

-- Megfogási hossz: 50 mm

- Minta: egy darab kompozít üregesszái membrán pászmának 6 mm átmérőjű polipropilén csövei poiíuretán gyantát használva olyan módon történő összekapcsolásával és rögzítésével kerül előállításra, hogy az összekapcsolt rész hossza 10 cm.

* Szétfejtési szilárdság (Pa) - folyáshatáron tekintett terhelés (kg)/nyiró igénybevétel alkalmazási területének nagysága (m²).

A szétfejtési szilárdságot a minta igénybevételénél a bevonattal ellátott polimermembránra kifejtett, egységnyi területre vonatkoztatott nyíró igénybevétel formájában definiáljuk, ahol a nyíró igénybevétel területét (m²) a ,,π x kompozít üregesszál membrán (m) külső átmérője (m) x kompozít üregesszái membrán összekapcsolt részének hossza (m)” összefüggéssel számítjuk.

1. táblázat

	Üreges zsinór fonal összetétele	Kompozit üregesszál membrán
vízáteresztő-képesség [ml/(cm² x perc x kg/cm²)]	szétfejtési szilárdság (kg/m⁸)
teszt 2. példa	3 darab vastag multifilament + 1 darab közepes multifilament	3,0	1.7
összehasonlító 5, példa	3 darab vastag muitifilamerit	0,5	1,3
összehasonlító 6. példa	6 darab vékony multífiíamenl	1,5	1,5
összehasonlító 7. példa	3 darab vékony multifilament 4·' 1 darab vastag multifilamsnt	2,0	1,0
összehasonlító 8. példa	3 darab vékony multifilament + 1 darab közepes multifilament	1,8	1,2

Amint az a fenti 1. táblázatból látható, a 2. példa szerinti, vastag rnuitifilamenteket tartalmazó üreges zsinór felhasználásával előállított kompozit üregesszál membrán a 6-8. őszszehasonlító példák szerinti, vékony multifilamenteket tartalmazó üreges zsinórok felhasználásával előállított kompozit üregesszál membránokkal összevetve kiváló vízáteresztőképességgel és szétfejtési szilárdsággal rendelkezik.

A 2, példa szerinti kompozit üregesszál membrán üreges zsinórja nagyméretű pórusokat tartalmaz, ilyen módon - a polímerniembrán kialakításakor - a polimaroldat a zsinór vastagságirányában áthalad az üreges zsinóron, és a kompozit üregesszál membrán belső felületeként egy sima felület képződik. Ezzel szemben a 6-8. összehasonlító példák szerinti kompozit üregesszál membránok üreges zsinórjai a vékony multifilamentek jelenlétének következtében viszonylag kicsiny pórusokkal rendelkeznek, ilyen módon a polimereldat a zsinórok vastagságirányában az üreges zsinórokon nem halad át, aminek eredményeként a kompozit üregesszál membránok belső felületeit az üreges zsinórok egyenetlen belső felületei fogják adni,

Ennek megfelelően nyilvánvaló, hogy a 6-8. Összehasonlító példák szerinti kompozit üregesszál membránokhoz képest a 2. példa szerinti kompozit üregesszál membrán az üreges zsinór nagyméretű pórusainak és a kompozit üregesszál membrán sima belső felületének köszönhetően magasabb vízáteresztő-képességgel rendelkezik, Nyilvánvaló továbbá, hogy olyan szerkezet alakul ki, amelynél az üreges zsinór teljesen beágyazódik a polimermembránba, és így á kompozit üregesszái membrán szétfejtési szilárdsága fokozódik.

A kizárólag vastag mültifliamentéket tartalmazó üreges zsinór felhasználásával előállított 5. összehasonlító példa szerinti kompozit üregesszál membrán a 2. példa szerinti kompozit üregesszál membrán szétfejtési szilárdságához hasonló mértékű szétfejtési szilárdsággal rendelkezik, azonban vízáteresztő-képessége szembetűnően alacsonyabb a 2. példa 3 szerinti kompozit üregesszál membrán vízáteresztő-képességénél. Ennek oka az. hogy a polimereidet túlságosan nagy mennyisége megy át az. üreges zsinóron, és a kompozit üregesszál membrán ürege túlságosan elkeskenyedik, így majdnem eltömődik.

Amint az a fenti bemutatás alapján nyilvánvaló, a találmány szerinti kompozit űregesszái membrán és annak gyártási eljárása esetén egy viszonylag nagyméretű póru10 sokkal rendelkező üreges zsinór vékony muitifilamentek helyett vastag multifilamentek használatával állítható elő. minek következtében a kompozit üregesszál membrán szétfejtési szilárdsága, valamint vizáteresztö-képessége nagymértékben fokozható. Részletesebben, az üreges zsinór nagyméretű pórusokkal rendelkezik, így a polimermembrán kialakításakor a polimaroldat a zsinór vastagságirányában az üreges zsinóron áthalad, és a kompozit 15 üregesszál membrán belső felületeként sima felület alakul ki. A kompozit űregesszái membrán az. üreges zsinór nagyméretű pórusai, valamint a kompozit üregesszál membrán sima belső felülete következtében nagyobb vízáteresztő-képességgel rendelkezhet. Emellett, mivel á polimereidét a zsinór vastagságirányában az üreges zsinóron áthalad, olyan szerkezet alakul ki, melyben az üreges zsinór teljes egészében a polimermembránba ágyazódik, 20 így a kompozit üregesszál membrán szétfejtési szilárdsága nagymértékben fokozódhat.

Továbbmenve, a jelen találmány szerinti kompozit üregesszál membrán, valamint annak gyártási eljárása esetén a vastag multifilamentekkel közepes multifilamenteket együttesen használva elkerülhető, hogy a polimeroidat túlságosan nagy mennyisége menjen át az üreges zsinóron a zsinór vastagságirányában, és ezáltal a kompozit űregesszái membrán 25 üregének eltömődése megelőzhető.

A jelen találmány előnyös kiviteli alakjait csupán illusztrációs célzattal tárgyaltuk, á területen járatos szakember számára nyilvánvaló, hogy a megoldásoknak számos módosítása, kiegészítése és helyettesítése lehetséges anélkül, hogy a csatolt igénypontokkal kijelölt oltalmi kör meghaladásra kerülne.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Kompozit üregesszál membrán^ amely tartalmaz külső felülettel és belső felülettel: rendelkező csöves polímermembránt; továbbá üreges zsinórt, amely a csöves polimermembrán: külső felülete és belső felülete kö5 zött van elhelyezve, ahol az üreges zsinór fonalak sokaságát tartalmazza;

a fonalak mindegyike első multifilamentet és második multifilamentet foglal magában; az első muitifilamentek mindegyike 30-50 denier finomságú első monofilamentek sokaságát foglalja magában; és

10 a második muitifilamentek mindegyike 0,4-3 denier finomságú második monofilamentek sokaságát foglalja magában.
2. Az 1, igénypont szerinti kompozit üregesszál membrán, azzal jellemezve, hogy az első muitifilamentek mindegyike 3-150 darab első monofilamentet foglal magában;

és lő a második muitifilamentek mindegyike 20-100 darab második monofilamentet foglal magában.
3. Az 1. igénypont szerinti kompozit üregésszál membrán, azzal jellemezve, hogy az első muitifilamentek finomsága 100-600 denier; és a második muitifilamentek finomsága 10-200 denier.

20
4. Az 1, igénypont szerinti kompozit üregesszál membrán, azzal jellemezve, hogy a fonalak mindegyike egy-négy darab első multifilamentet és egy-négy darab második multifilamentet foglal magában, ahöl az egyes fonalakban lévő első muitifilamentek számának és második multifilamentek számának az összege legalább bárom,

25
5. Az 1. igénypont szerinti kompozit üregesszál membrán, azzal jellemezve, hogy a fonalak mindegyike 150-800 denier finomságú.
6, Az 1. igénypont szerinti kompozit üregesszái membrán., azzal jellemezve, hogy az üreges zsinór 8-60 darab fonalat tartalmaz.
7, Az 1, igénypont szerinti kompozit üregesszál membrán, azzal jellemezve, hogy

30- az első és a második monofilamentek pollolefin gyanta, polietilén-tereftalát gyanta és poliamid gyanta legalább egyikét foglalják magukban; és a polímermembrán poliszulfon gyanta, poliéter-szuifon gyanta, szuifonát poliszulfon gyanta, polivinllídén-fluorid gyanta, poliakrilnitni gyanta, políimid gyanta, políamid-imid gyanta és poliészter-imid gyanta legalább egyikét foglalja magában.
8. Az 1. igénypont szerinti kompozit üregesszál membrán, azzal jellemezve, hogy az üreges zsinór külső átmérője 1.2-2,0 mm; továbbá az üreges zsinór vastagságának és az üreges zsinór külső átmérőjének hányadosa 15-35%.
9. A 8- igénypont szerinti kompozit ürégesszál membrán, azzal jellemezve, hogy a polimermembrán belső felülete ás az üreges zsinór közötti távolság az üreges zsinór vastagságának 1-50%-a.
10. Eljárás kompozit üregesszál membrán gyártására, azzal jellemezve, hogy első multifilamenteket állítunk elő, az első multifllamentek mindegyike 3-50 denier finomságú első monofilarnentek sokaságát foglalja magában;

második multifilamenteket állítunk elő, á második multifllamentek mindegyike 0,4-3 denier finomságú második monefiiamentek sokaságát foglalja magában;

az első multifllamentek és a második multifllamentek felhasználásával fonalakat -állítunk elő:

üreges zsinór előállításához a fonalakat ősszefonjuk, és az üreges zsinór külső felületére polimeroldatot juttatunk.
11 < A 10. igénypont szerinti gyártási eljárás, azzál jellemezve, hogy a polimereidetnak az üreges zsinór külső felületére juttatásakor a polimereidét az üreges zsinór vastagságirányában áthalad az üreges zsinóron.
12, A 10. igénypont szerinti gyártási eljárás, azzal jellemezve, hogy a poíimeroldatnak az üreges zsinór külső felületére juttatásakor az üreges zsinórt dupla üregű fűvóka belső csövén vezetjük keresztül; és a polimeroldatot a dupla üregű fúvóka külső csövén keresztül kinyomjuk.
13. A 10. Igénypont szerinti gyártási eljárás, azzal jellemezve, hogy a polimeroldatnak az üreges zsinór külső felületéhez juttatása az üreges zsinór polimeroldatba merítését foglalja magában.