KR20140092306A - 멤브레인 구성요소의 개선된 물질 효율 및 제작 - Google Patents

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Abstract

여러개의 멤브레인 낱장을 사용하는 멤브레인 구성요소는, 상기 구성요소의 말단에서의 증가된 직경으로 인하여 제한된 총 활성 멤브레인 면적을 가질 수 있다. 멤브레인 낱장은, 하나 이상의 멤브레인 시트 사이에 배치된 투과물 캐리어를 포함할 수 있다. 접착제는, 상기 멤브레인 낱장의 하나 이상의 모서리를 밀봉하기 위해서 사용될 수 있다. 멤브레인 시트, 투과물 캐리어, 및 접착제는, 상기 멤브레인 낱장의 모서리의 두께 및 상기 구성요소의 말단에서의 직경에 기여한다. 상기 투과물 캐리어의 모서리의 감소된 두께는 구성요소의 말단에서 직경을 감소시킬 수 있다. 투과물 캐리어 시트가 상기 구성요소의 말단에서 증가된 직경에 기여하지는 않도록, 상기 멤브레인 시트의 하나 이상의 모서리로부터 떨어져 있는 또다른 투과물 캐리어 시트가 사용될 수도 있다.

Description

멤브레인 구성요소의 개선된 물질 효율 및 제작{IMPROVED MATERIAL EFFICIENCY AND FABRICATION OF MEMBRANE ELEMENTS}
본 명세서는 멤브레인 구성요소와 모듈, 및 멤브레인 구성요소와 모듈을 위한 투과물 캐리어에 관한 것이다.
본원은, 본원에서 참고로 인용되는 2011년 10월 19일자로 출원된 미국 정규 특허출원 제 13/276,802 호의 일부 계속 출원이다.
하기 논의는, 아래에 기술된 어떠한 것도 일반적인 상식이거나 종래의 기술로서 인용가능함을 승인하지 않는다.
나선형-감김 멤브레인 구성요소는, 천공된 중앙 튜브 둘레를 하나 이상의 멤브레인 낱장 및 피드 스페이서 시트(feed spacer sheet)로 감싸서 제조된다. 멤브레인 낱장은 2개의 대체로 직사각형인 멤브레인 시트들 사이에 위치한 투과물 캐리어 시트를 갖는다. 상기 멤브레인 시트는 3개의 모서리(edge)를 따라 함께 밀봉되어 있다. 상기 낱장의 4번째 모서리는 개방되어 있고 중앙 튜브에 인접해 있다. 투과물 캐리어 시트의 하나 이상의 층들이 중앙 튜브 둘레를 감싸서, 상기 중앙 튜브의 천공 위로 멤브레인 낱장을 지지하고 낱장의 모서리와 중앙 튜브 사이의 유동 경로를 제공할 수도 있다. 투과물로도 지칭되는 생성물인 물은, 멤브레인 시트를 통과하고, 그다음 투과물 캐리어 시트를 거쳐 유동하여 중앙 튜브에 도달한다. 미국 특허출원공개 제 2007/0068864 호는 나선형-감김 멤브레인 구성요소의 하나의 예를 기술한다.
투과물 캐리어 시트는, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 나일론 또는 기타 적합한 합성 물질 중 하나 이상으로부터 제조된 것으로, 얀 또는 필라멘트로 편직된 트리코트 패브릭일 수 있다. 필라멘트의 상대적 운동은 감소될 수 있고 트리코트 패브릭은 에폭시 코팅, 멜라민 코팅 또는 열 처리에 의해 강화될 수 있다. 트리코트 패브릭은 다공성이고, 멤브레인 낱장이 붕괴되지 못하게 하고, 상기 패브릭의 하나의 측면 상의 홈에 의해 분리되는 일련의 평행한 리지(ridge)를 형성한다. 상기 홈은 중앙 튜브에 대해 수직으로 배향하여, 멤브레인 낱장을 통해 중앙 튜브로 안으로 투과물이 유동하기 위한 덜 차단된 경로를 제공한다. 예를 들어 펠트 또는 다른 부직물 또는 아니면 다공성 시트 물질로 제조된, 개별적인 강화 또는 안티-배깅(anti-bagging) 층은, 멤브레인 시트와 트리코트 패브릭 사이에 놓여, 멤브레인 시트가 트리코트의 홈으로 눌리지 못하도록 보조할 수도 있다.
미국 특허 제 6,656,362 호에는, 고압의 나선형-감김 멤브레인과 함께 사용될 수 있는 투과물 캐리어 시트 및 강화 시트를 위한 다앙한 치수 및 물질이 개시되어 있다. 국제 특허출원공개 제 WO 03/101575 호에는, 유동에 대한 낮은 저항을 갖도록 의도된 투과물 캐리어 물질이 개시되어 있다. 미국 특허 제 4,802,982 호 및 미국 특허 제 7,048,855 호에는, 멤브레인 시트에 직접 결합된 투과물 캐리어 물질이 개시되어 있다. 미국 특허출원공개 제 2004/0195164 A1 호에는, a) 중앙 튜브의 둘레를 감싼 투과물 캐리어의 하나의 층의 구멍의 백분율을 곱한 중앙 튜브 내 천공의 총 면적이, 적어도 b) 중앙 튜브의 내부 단면적의 정도인, 나선형-감김 멤브레인 구성요소가 개시되어 있다.
하기에서 상세하게 기술된 투과물 캐리어는, 투과물 캐리어의 중앙부보다 얇은, 투과물 캐리어의 측면 모서리에 하나 이상의 가장자리(border)를 갖는다. 상기 투과물 캐리어는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소 또는 모듈에서 멤브레인 낱장에 사용될 수 있다. 멤브레인 낱장에서, 투과물 캐리어는 상부와 하부 멤브레인 시트 사이에 위치한다. 접착제는, 밀봉이 요구되는 낱장의 하나 이상의 가장자리 및 임의의 기타 모서리에 선형으로 도포된다. 중앙 튜브 둘레로 멤브레인 낱장을 구부리기 이전에 또는 구부리면서, 또는 둘 다일 때, 멤브레인을 압축하면, 접착제가 투과물 캐리어를 통해 침투하여 2개의 멤브레인 시트들을 서로 연결한다.
멤브레인 낱장을 압축하면, 또한 접착제 선들이 가능하게는 불규칙적인 방식으로 퍼지거나 넓어진다. 접착제 선의 폭의 임의의 증가는, 생성물인 물이 이를 통해 투과할 수 있는 멤브레인 면적을 의미하는 활성 멤브레인 면적(active membrance area)의 상응하는 감소를 유발한다. 추가로, 투과물 캐리어는 일련의 투과물 채널을 포함하고, 퍼진 접착제 내 국소적 돌출부(bulge)는 하나 이상의 이러한 채널들을 차단할 수 있다. 투과물 캐리어의 비교적 얇은 가장자리와 중앙부 사이의 전이부(transition)는, 전이부를 지나 투과물 캐리어의 중앙부로 접착제가 퍼지는 것을 억제한다. 전이부는, 구성요소의 말단부가 그의 최종 길이로 재단된 이후에, 적절한 폭의 접착제를 제공하도록 위치한다. 전이부는, 상기 전이부에 대해 평행하게 접착제가 부족한 가장자리의 임의의 부분까지, 또는 구성요소가 그의 최종 길이로 재단될 때 제거될 멤브레인 낱장의 외곽까지, 접착제가 퍼지는 것을 조장한다. 이는, 적절량의 접착제를 제공하도록 요구되는 차단된 투과물 채널 및 멤브레인 낱장의 활성 면적의 손실을 감소시키는 경향이 있다.
멤브레인 낱장이 중앙 튜브 둘레에 감긴 이후에, 접착제의 부착선을 보유한 측면 모서리는 중앙 튜브 둘레로 나선형으로 연장된다. 비교적 얇은 가장자리의 부재시, 멤브레인 구성요소의 말단은 중앙부보다 큰 직경을 가질 것이다. 상기 구성요소의 말단의 외경은, 소정의 내경의 가압 용기에 놓일 수도 있는 멤브레인 낱장의 갯수 또는 길이를 한정한다. 투과물 캐리어에 비교적 얇은 가장자리를 제공하면, 그렇지 않으면 접착제에 의해 야기될 수 있는 구성요소의 말단에서의 직경의 임의의 증가를 적어도 감소시킨다. 따라서, 보다 긴 멤브레인 낱장이, 소정의 내경의 가압 용기에 위치할 수 있고, 따라서 구성요소의 활성 멤브레인 면적이 증가할 것이다.
하기에서 상세하게 기술되는 제 2 투과물 캐리어는 멤브레인 낱장 내의 회합된 멤브레인 시트의 치수보다 얇지 않지만 보다 좁은 하나 이상의 가장자리를 갖는다. 이는, 결과적으로 멤브레인 시트의 측면 모서리로부터 제 2 투과물 캐리어의 측면 모서리가 떨어져 있도록 한다.
제 2 투과물 캐리어를 비롯한, 상기 멤브레인 낱장의 하나 이상의 모서리를 밀봉하기 위해서 멤브레인 시트의 모서리에 접착제를 도포할 수도 있다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소가 중앙 튜브에 감기기 전에, 감기는 동안 또는 둘다에서 멤브레인 낱장을 압축할 수도 있다. 압축하면 제 2 투과물 캐리어의 모서리를 향해 접착제가 진행하거나 퍼지도록 하여 제 2 투과물 캐리어로 침투되도록 할 수 있다. 접착제의 이러한 침투는, 제 2 투과물 캐리어를 멤브레인 시트의 적어도 일부에 밀봉하거나 부착할 수도 있고, 멤브레인 시트의 모서리가 서로 밀봉되어, 그 내부에 제 2 투과물 캐리어를 배치한 상태로 멤브레인 낱장을 형성한다.
전형적인, 나선형-감김 멤브레인 구성요소는, 멤브레인 시트와 실질적으로 동일한 폭인 투과물 캐리어 시트를 사용한다. 접착제의 선들은, 투과물 캐리어 시트의 상부 및/또는 하부에 도포된다. 전형적인 멤브레인 낱장의 구성에 있어서, 상기 접착제는 투과물 캐리어 시트와 멤브레인 시트 사이의 계면에 유지되는 경향을 가질 수 있고, 이는 전술한 바와 같이 측면 모서리를 따라 멤브레인 낱장의 두께를 증가시킬 수도 있다. 멤브레인 낱장 및 피드 채널 스페이서가 중앙 튜브 둘레에 감기는 경우, 접착제를 포함한, 멤브레인 낱장의 측면 모서리는, 중앙 튜브 둘레에 나선형인, 다중 동심원 층으로서 연장된다. 투과물 캐리어 시트, 멤브레인 시트 및 접착제의 두께는, 다중층의 접착제를 갖지 않는 나선형-감김 멤브레인 구성요소의 중간 부분에 비해, 나선형-감김 멤브레인 구성요소를 양쪽 말단에서 보다 두껍게 할 수도 있다.
나선형-감김 멤브레인 구성요소의 말단에서의 두께는, 소정의 내경의 가압 용기 내부에 정합되는 멤브레인 낱장의 개수를 제한할 수도 있다. 멤브레인 낱장의 측면 모서리의 두께를 감소시키는데 기여하는 투과물 캐리어 시트를 제공하면, 멤브레인 구성요소의 말단에서 두께를 감소시킨다. 바람직하게는, 제 2 투과물 캐리어 시트는, 멤브레인 낱장의 구성 동안 제 2 투과물 캐리어 시트에 접착제가 덮이는 것, 퍼지는 것 또는 침투되는 것을 허용하며, 이는 멤브레인 낱장의 측면 모서리에서의 두께에 대한 접착제의 임의의 기여를 감소시킬 수 있다. 구성요소의 말단에서의 감소된 두께는 보다 많은 또는 긴 멤브레인 낱장이 소정 내경의 가압 용기 내부에 정합되는 것을 허용하여, 활성 멤브레인 면적을 증가시킨다.
나선형-감김 멤브레인 구성요소의 기본적인 요구사항들은, 높은 투과물 처리량 또는 유동, 높은 용질 저지(solute rejection), 낮은 오염 경향, 및 효율적인 에너지 사용이다. 본원에서 기술된 투과물 캐리어의 목적은 실질적으로 용질 저지에 영향을 미치지 않으면서 또는 멤브레인의 오염을 증가시키지 않으면서, 투과물 유동을 개선시키는 것이다. 투과물 유동은, 에너지 주입량의 증가 없이, 소정 내경의 가압 용기 내의 활성 멤브레인 면적을 증가시킴으로써, 증가된다.
일부 여과 적용례에서, 공급수는, 피드 스페이서의, 채널로도 지칭되는, 구멍을 막는 입자형 또는 고체 물질을 함유할 수도 있다. 피드 채널의 이러한 막힘은, 멤브레인을 가로지르는 압력의 손실을 유발할 수 있고, 이는 투과물 생성 속도를 감소시킬 수 있다. 선택적으로, 투과물 캐리어 시트가 나선형-감김 멤브레인 구성요소의 말단에서 직경을 감소시키는 경우, 보다 두꺼운 피드 스페이서가 사용될 수 있다. 보다 두꺼운 피드 스페이서 채널은, 막힘을 감소시키거나 지연시킬 수 있는 보다 큰 채널을 가질 수 있다.
본원에서 기술된 투과물 캐리어는, 멤브레인 구성요소 및 모듈의 다양한 배치에 사용될 수도 있다. 특히, 투과물 유동에서, 또는 다르게는, 구성 중 멤브레인 낱장의 밀봉의 결과인, 보다 두꺼운 모서리를 갖는 하나 이상의 멤브레인 낱장에 의해, 멤브레인 구성요소 및 모듈은 제한된다. 선택적으로, 본원에서 기술된 투과물 캐리어는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소 또는 모듈, 또는 기타 유형의 시트계 멤브레인 구성요소 및 모듈에 사용될 수도 있다.
도 1은, 나선형-감김 멤브레인 구성요소의 컷-어웨이(cut away) 투시도이다.
도 2는, 도 1의 구성요소를 포함하는 나선형-감김 멤브레인 모듈의 컷-어웨이 투시도이다.
도 3은, 투과물 캐리어의 상면도이다.
도 4는, 도 3의 투과물 캐리어의 일부의 측면도이다.
도 5는, 제 2 예인 투과물 캐리어를 갖는, 감기지 않은, 나선형-감김 멤브레인 구성요소의 컷-어웨이 투시도이다.
도 6은, 제 2 투과물 캐리어를 포함하는 멤브레인 낱장의 컷-어웨이 상면도이다.
도 7은, 제 3 예인 나선형-감김 멤브레인 구성요소의 측정된 외경을 나타내는 선 그래프이다.
도 1 및 2를 보면, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(10)는, 하나 이상의 멤브레인 낱장(12)과 피드 스페이서 시트(14)를 천공된 중앙 튜브(16) 둘레에 감아서, 형성된다. 멤브레인 낱장(12)은 엔벨로프로도 지칭될 수 있다. 피드 스페이서 시트(14)는 염수 채널 스페이서로도 지칭될 수 있다. 중앙 튜브(16)는 코어, 투과물 튜브 또는 생성물인 물의 수집 튜브로도 지칭될 수 있다. 낱장(12)은 투과물 캐리어(20)를 둘러싸는 2개의 대체로 직사각형인 멤브레인 시트(18)를 포함한다. 중앙 튜브(16)에 인접하는 멤브레인 낱장(12)의 모서리가 개방되어 있지만, 낱장(12)의 다른 3개의 모서리는, 예를 들어 접착제로 밀봉되어 있다. 덜 빈번하게, 멤브레인 낱장(12)의 2개의 멤브레인 시트(18)는 낱장의 끝에서 접힘선을 통해 부착될 수 있고, 이러한 경우에, 멤브레인 낱장(12) 중 2개의 측면 모서리가 접착제에 의해 밀봉된다. 투과물 캐리어(20)는 도 1 및 2에서 개략적으로 도시되며, 도 3 및 4에서 보다 상세하게 도시될 것이다.
멤브레인 시트(18)는 지지층 또는 백킹층 위에 주조된(cast) 분리 층을 가질 수도 있다. 분리층은, 예를 들어 셀룰로스 아세테이트, 폴리아마이드, 박막 복합체 또는 분리 멤브레인으로 형성될 수 있는 기타 물질일 수 있다. 분리층은, 예를 들어 역삼투압, 나노여과 또는 한외여과 범위에서 공극을 가질 수도 있다. 투과물로도 지칭되는, 여과된 생성물인 물이 멤브레인 시트를 통과시, 용해된 염 또는 현탁된 고체 또는 기타 오염물의 통과가 그의 공극 크기에 따라 멤브레인 시트(18)에 의해 저지된다.
투과물 캐리어(20)는 멤브레인 낱장(12)의 개방된 인접 모서리를 통해 중앙 튜브(16)에 작은 구멍(33)의 열(row)과 유체 접촉한다. 멤브레인 낱장(12) 내 투과물 캐리어(20)와 동일한 물질이거나 동일한 물질이 아닌 부가적인 투과물 캐리어 시트(도시되지 않음), 또는 제 1 멤브레인 낱장(12)의 투과물 캐리어(20)의 연장부가, 제 1 멤브레인 낱장(12)이 중앙 튜브(16)에 부착되기 이전에, 하나 이상의 층의 중앙 튜브(16) 둘레를 감쌀 수도 있다. 투과물 캐리어(20)의 이러한 초기 감쌈은, 구멍(22) 위로 멤브레인 낱장(12)을 지지하고 중앙 튜브(16)에서 구멍(22)에 멤브레인 낱장(12)으로부터의 투과물 물을 안내하는(conduct) 경로를 제공한다. 구멍(22)은 전형적으로 약 0.125인치(3.2mm)의 직경을 갖고 중앙 튜브(16) 내부로 생성물인 물을 안내한다.
각각의 낱장(12)은 또한 중앙 튜브(16) 둘레에 감긴 피드 스페이서 시트(14)에 의해 분리된다. 피드 스페이서(14)는 구성요소(10)의 양쪽 말단과 유체 접촉되고, 이것은 멤브레인 시트(18)의 표면을 가로질러 공급물 용액을 위한 도관으로서 작용한다. 공급물 유동의 방향은, 입구 말단(24)으로부터, 중앙 튜브(16)의 축 A에 평행한 동심원 말단(26)으로이다.
도 2를 보면, 나선형-감김 멤브레인 모듈(30)은 가압 용기(32)의 내부에 위치한 구성요소(10)를 갖는다. 가압 용기(32)는 대체로 관형 몸체부(34), 주입구 말단(36) 및 배출구 말단(38)을 갖는다. 공급물인 물은 가압 용기(32)의 주입구(도시되지 않음)를 통해 유입된다. 공급물인 물은 구성요소(10)의 피드 스페이서(14)를 통해 이동한다. 염수로 지칭될 수도 있는 것으로, 멤브레인 시트(18)를 통과하지 않은 공급물인 물의 일부, 보유물(retentate) 또는 저지된 물은, 방출 튜브(42)를 통해 가압 용기(32)를 떠난다. 생성물인 물, 또는 투과물은, 중앙 튜브(16)의 내부에 수집되고 그다음 전형적으로 중앙 튜브(16)의 제 1 말단(52)으로부터 제 2 말단(54)의 방향으로 이동한다. 마지막 또는 유일한 구성요소(10)의 제 2 말단(54)은, 밀봉되거나, 가압 용기(32)에서 빠져나가거나, 또는 가압 용기를 빠져나가는 피팅(fitting)에 연결될 수도 있다. 제 1 또는 유일한 구성요소(10)의 제 1 말단(52)은, 밀봉되거나, 가압 용기(32)를 빠져나가거나, 또는 가압 용기(32)를 빠져나가는 피팅에 연결될 수도 있다. 가압 용기(32)에 여러개의 구성요소(10)가 존재하는 경우, 상류 구성요소(10)의 제 2 말단(54)은 하류 구성요소의 제 1 말단(52)에 전형적으로 연결된다. 공급물인 물은, 가압 용기 내 여러개의 구성요소(10)의 피드 스페이서(14)를 통해 직렬로 유동한다. 구성요소(10)의 외부 랩(도시되지 않음)과 가압 용기(32)의 내부 사이에 주변 밀봉부가 제공되어, 그의 피드 스페이서(14)을 통과하지 않으면서, 공급물인 물이 구성요소(10)를 지나 유동하는 것을 예방할 수 있다.
도 3 및 도 4는, 투과물 캐리어(20)를 보다 상세하게 도시한다. 투과물 캐리어(20)는 중앙부(60) 및 하나, 또는 바람직하게는 2개의, 가장자리(62)를 갖는다. 가장자리(62)는, 중앙 튜브(16)쪽으로 개방될 투과물 캐리어(20)의 전방 모서리(64)에 대해 대체로 수직이다. 투과물 캐리어(20)는, 예를 들어 중합체 필라멘트로 구성된 직조 시트일 수도 있다. 투과물 캐리어(20)의 필라멘트는, 나일론, 폴리프로필렌 또는 폴리에스터와 같은 유기 중합체로 제조될 수도 있다. 필라멘트는 에폭시 또는 멜라민으로 코팅될 수 있거나, 직조 투과물 캐리어(20)는, 투과물 캐리어(20)를 안정화하는 것을 보조하기 위해서, 에폭시 또는 멜라민으로 함침될 수도 있다.
중앙부(60), 및 선택적으로 가장자리(62)는 트리코트 패브릭으로 직조될 수도 있다. 트리코트 패브릭에서, 얀은 편물의 컬럼을 따라 수직으로 지그재그하고, 그 결과, 패브릭의, 웨일(wale)측으로도 지칭되는, 전면측에서 투과물 채널(68)을 분리하는, 일련의 평행한 융기된 웨일(66)이 형성된다. 코스측으로도 지칭될 수 있는, 패브릭의 후방측 위에, 융기된 웨일(66)에 대해 수직으로 립이 형성되지만, 상기 립은 융기된 웨일(66)과 같이 뚜렷하게 한정된 바와 같지는 않고, 융기된 웨일(66)과 같이 높지도 않다. 전이부(70)는 가장자리(62)로부터 중앙부(60)를 분리한다.
초기에 균질한 투과물 캐리어(20)의 측면 모서리에 압력을 가함으로써 가장자리(62)가 제조될 수도 있다. 예를 들어, 측면 모서리가 칼렌더링될 수도 있다. 다르게는, 투과물 캐리어(20)가 보다 얇은 가장자리(62)와 함께 제조될 수도 있다. 예를 들어, 통상적인 투과물 스페이서를 제조하기 위해서 사용되는 것과 유사한 날실 편직 공정 동안, 보다 얇은 얀이, (기계 방향에서) 시트의 모서리에 사용될 수도 있다. 추가의 예를 위해, 시트는, 시트의 모서리에서 웨일 없이 편직될 수도 있다. 이러한 2개의 기본적인 기법들이 조합될 수도 있다. 예를 들어, 패브릭이 모서리에서 1인치 당 보다 많은 변형가능한 얀 또는 보다 소수의 웨일로 편직되고, 그다음에 모서리에 압력을 가할 수도 있다.
본 발명자들은, 균질한 투과물 캐리어로 제조된 멤브레인 낱장이, 2 내지 5밀(약 5.08x10-3cm 내지 1.27x10-2cm, 참고로 1밀은 1/1000 인치 및 2.54x10-3cm와 동일하다)이거나, 멤브레인 낱장의 나머지보다 10 내지 22% 두꺼운, 측면 모서리(중앙 튜브에 대해 수직인 모서리)를 갖는 경향이 있다. 두께의 증가는, 멤브레인 낱장의 모서리를 밀봉하기 위해서 사용되는, 다르게는 아교 선(glue line)으로 지칭되는 접착제에 의해 야기된다. 가교결합 접착제, 열 접착제, 자외선 경화성 접착제, 고온-용융 접착제 등을 비롯한, 그러나 이들로 한정되지 않는, 다양한 유형의 접착제가 사용될 수도 있다. 구성요소의 외경이 가압 용기의 내경에 비해 전형적으로 좁은 범위로 유지되기 때문에, 구성요소의 제한 직경은, 전형적으로 멤브레인 낱장의 측면 모서리에 의해 형성된다.
전술한 바와 같은 투과물 캐리어(20)를 사용하여, 가장자리(62)의 감소된 두께는, 멤브레인 낱장(12)의 측면 모서리의 두께를 감소시킨다. 예를 들어, 가장자리(62)에서의 투과물 캐리어(20)의 두께는, 투과물 캐리어(20)의 중앙부(60)보다 2 내지 5밀 얇을 수 있다. 멤브레인 낱장(12)의 측면 모서리의 두께의 증가는, 적어도 감소되고, 선택적으로, 멤브레인 낱장(12)의 측면 모서리는, 멤브레인 낱장(12)의 중앙부보다 얇거나 동일할 수도 있다. 그다음, 각각의 멤브레인 낱장(12)은 보다 길어지거나, 부가적인 멤브레인 낱장(12)이 첨가되어, 구성요소(10)의 총 멤브레인 면적이 증가될 수도 있다.
본 발명자들은, 아교 선이 멤브레인 낱장의 활성 면적을 실질적으로 줄일 수 있음을 관찰하였다. 전형적인 제조 공정에서, 하나의 멤브레인 시트는, 테이블 상에 수평으로 놓이고 균질한 투과물 캐리어가 그 위에 배치된다. 아교 선을 균질한 투과물 캐리어의 2개의 측면 모서리에 및 낱장 끝 모서리에 놓는다. 또다른 멤브레인 시트를, 균질한 투과물 캐리어 및 아교 선 위에 놓아서, 낱장을 완성한다. 낱장의 모서리는 테이블 위에서 여전히 정지된 상태에서 압축될 수 있다. 낱장을 중앙 튜브 둘레에 감으면서, 적용된 인장으로 인하여 낱장도 압축된다. 낱장이 압축됨에 따라, 아교가 그의 초기 위치로부터 퍼진다. 내부로의 아교 퍼짐은, 활성 멤브레인 면적을 감소시킨다. 아교 선의 폭은, 예를 들어 자동 아교 도포의 경우의 1인치(약 2.54cm)와 수동 아교 도포의 경우의 1.75인치(약 4.44cm)로 변할 수도 있다. 추가로, 아교 선의 폭의 국소적 증가는, 아교가 내려놓일 경우 내부로 방향을 튼 아교 선에 의해, 아교가 도포되는 경우 아교 선의 두께에서의 국소적 증가에 의해, 또는 압축시 위치 증가에 의해, 야기될 수도 있다.
유사한 제조 기법이 구성요소(10)와 함께 사용될 수도 있지만, 보다 얇은 가장자리(62)를 갖는 투과물 캐리어(20)가 사용되는 경우, 접착제는 또한, 전이부(70)를 지나 내부로 퍼지기보다는, 외부로 퍼지도록 고양된다. 전이부(70)는, 멤브레인 낱장(12)의 측면 모서리에서, 적절하지만, 과도하지 않은, 접착제의 폭을 제공하도록 위치한다. 따라서, 가장자리(62)는 멤브레인 활성 면적의 과도한 손실을 억제한다. 수동으로 감긴 전형적인 구성요소에 비해, 자동화 풀칠을 경험한 1인치 측 아교 선을 지나는 접착제의 퍼짐을 억제함으로써, 활성 멤브레인 면적이 약 4% 증가될 수 있었다. 그러나, 본 발명자들은, 전이부(70)가 보다 얇은 아교 선도 충분하게 하고, 이는 구성요소 당 활성 멤브레인 면적의 상응하는 증가를 유발한다고 믿는다. 추가의 장점은, 그렇지 않았으면 개방형인 투과물 채널의 국소적 차단이 감소된다는 점이며, 이는 폐색부(blockage)를 지나서의 멤브레인 면적이 보다 생산적이도록 한다. 일부 경우에, 구성요소 당 보다 적은 아교가 사용될 수도 있다.
도 5는, 감기지 않은 상태인, 제 2 예인 나선형-감김 멤브레인 구성요소(110)를 도시한다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(110)는, 사용된 투과물 캐리어를 제외하고, 구성요소(10)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(110)는 천공된 중앙 튜브(116) 둘레를 감쌀 수도 있는 하나 이상의 피드 스페이서 시트(114) 및 하나 이상의 멤브레인 낱장(112)을 포함하고 가압 용기(32) 내에 하우징된다. 멤브레인 낱장(112)은 소위 멤브레인 엔벨로프일 수도 있다. 각각의 멤브레인 낱장(112)은 2개의 대체로 직사각형인 멤브레인 시트(118) 사이에 위치한, 제 2의 예인 투과물 캐리어(120)를 포함한다. 멤브레인 낱장(112)은 3개의 모서리에 밀봉될 수도 있고, 이때 중앙 튜브(116)에 가장 밀접한 모서리는 개방된 채로 남는다. 피드 스페이서 시트(114)는 멤브레인 낱장(112)에 인접하게 배치될 수도 있다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(110) 내부에 하나 초과의 멤브레인 낱장(112)이 존재하는 경우, 피드 스페이서 시트(114)는 인접한 멤브레인 낱장(112) 사이에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 멤브레인 낱장(112)에 대해 하나 이상의 피드 스페이서 시트(114)가 존재할 수도 있다.
제 2 투과물 캐리어(120)는, 전술한 투과물 캐리어(20)와 동일한 재료로 구성될 수도 있다.
개방 모서리에 수직인 멤브레인 낱장(112)의 모서리는 각각 제 2 투과물 캐리어 시트(120), 멤브레인 시트(118) 및 멤브레인 낱장(112)의 측면 모서리로서 지칭된다. 제 2 투과물 캐리어 시트(120)의 측면 모서리는, 하나 이상의 가장자리가 전술한 투과물 캐리어(20) 위에 위치하는 곳과 동일한 모서리이지만, 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리의 얇아짐은 없다. 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리는 멤브레인 시트(118)의 측면 모서리와 회합되어 있다. 예를 들어, 제 2 투과물 캐리어(120)의 하나의 측면 모서리는, 멤브레인 낱장(112)의 동일한 측 위에서 멤브레인 시트(118)의 측면 모서리와 회합된다. 측면 모서리들 사이의 거리는, 각각 제 2 투과물 캐리어 시트(120), 멤브레인 시트(118) 및 멤브레인 낱장(12)의 폭으로서 지칭된다.
개방 모서리와 맞은편인 멤브레인 낱장(112)의 2개의 인접한 멤브레인 시트(118)의 모서리는 함께 밀봉되고 또한 개방 모서리와 맞은편인 제 2 투과물 캐리어(120)의 모서리와 회합되어 있다. 제 2 투과물 캐리어(120)와 2개의 인접한 멤브레인 시트(118)의 길이는 동일하거나 유사할 수 있어서, 이러한 모서리를 모서리를 밖으로(edgewise) 향하는 양식으로 정렬되거나 그렇지 않을 수도 있다. 이러한 모서리는, 각각 멤브레인 시트(118), 제 2 투과물 캐리어(120) 및 멤브레인 낱장(112)의 원위 모서리로 지칭될 수도 있다.
도 5에서, 제 2 투과물 캐리어(120)는 인접한 멤브레인 시트(118)보다 좁게 도시되어 있다. 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리는, 인접한 멤브레인 시트(118)의 회합된 측면 모서리로부터 떨어져 있다. 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리와 멤브레인 시트(118)의 회합된 측면 모서리 사이의 거리는, 멤브레인 낱장(112)의 양측에서 가장자리 영역(164)을 한정한다. 가장자리 영역(164)은, 접착제의 선이 멤브레인 시트(118) 위에 놓여서, 멤브레인 낱장(112)의 측면 모서리를 완성하는 곳일 수 있다.
제 2 투과물 캐리어(120)는 다양한 폭일 수도 있다. 예를 들어, 상기 멤브레인 시트(118)의 폭은 40인치(약 101.6cm)일 수도 있고 상기 제 2 투과물 캐리어(120)의 폭은 30인치(76.2cm)일 수도 있으며, 이는 제 2 투과물 캐리어(120)의 양쪽에서 가장자리 영역(164)을 5인치(약 12.7cm)로 한정한다. 선택적으로, 제 2 투과물 캐리어(120)의 폭은 실질적으로 32인치 내지 38인치(약 81.3cm 내지 96.5cm)와 그 사이의 모든 하위범위일 수 있다. 바람직하게, 제 2 투과물 캐리어(120)의 폭은 실질적으로 34인치 내지 37인치(약 86.4cm 내지 94cm)이다.
도 6은 중앙 튜브(116)에 인접해서 위치한 멤브레인 낱장의 부분 컷-어웨이 도면을 도시한다. 도시된 상부층은, 멤브레인 시트(118)의 분리층(160)이고, 바닥층은 인접한 멤브레인 시트(118)의 백킹 측(162)이다. 제 2 투과물 캐리어(120)는 이러한 2개의 멤브레인 시트(118) 사이에 위치한다. 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리는 중앙 튜브(116)에 대해 수직이고, 멤브레인 시트(118)의 측면 모서리로부터 떨어져서 멤브레인 시트(118)의 양측 위에서 가장자리 영역(164)을 한정한다. 가장자리 영역(164)은, 필수적이지는 않지만, 양쪽에서 동일할 수도 있다.
멤브레인 낱장(112)의 모서리를 밀봉하기 위해서, 접착제가 정렬된 멤브레인 시트(118)의 원위 모서리 및 제 2 투과물 캐리어(120)에 또는 근처에 도포될 수도 있다. 멤브레인 낱장(112)은 예비-밀봉되거나 예비성형된 포켓이 아니다. 접착제는 또한, 전형적으로 멤브레인 시트(118)의 측면 모서리로부터 약 1인치(약 2.54cm)인 백킹 측(162)의 가장자리 영역(164)내에 도포될 수도 있다. 가장자리 영역(164)을 통해 나선형-감김 멤브레인 구성요소(110)를 압축하거나 롤링하는 동안 접착제가 퍼질 수 있다.
선택적으로, 기계가, 멤브레인 시트(118)의 폭에 비해서는 보다 넓고 접착제의 두께에 비해서는 보다 얇은 접착제의 선을 도포할 수도 있다. 이러한 기계-도포된 아교 선은, 눈에 띠게 퍼질 필요가 없거나, 적어도 그렇게 많이 퍼질 필요가 없다. 선택적으로, 기계-도포된 아교 선은, 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리에 인접하거나 또는 상기 측면 모서리와 중첩될 수도 있다. 선택적으로, 상기 기계-도포된 아교 선은 투과물 캐리어의 원위 모서리에 인접하거나 또는 상기 원위 모서리에 중첩될 수도 있다.
상기 가장자리 영역(164)을 통해 퍼지거나 또는 진행하면서, 및 경화되기 이전에, 접착제는 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리와 접촉할 수도 있다. 퍼짐 및 측면 모서리와의 접촉이, 접착제가 제 2 투과물 캐리어(120)의 직조 구조물로 침투하도록 할 수 있다. 상기 접착제는 제 2 투과물 캐리어(120)로, 및 상기 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리를 지나 적어도 약 0.1인치(약 0.254cm) 침투할 수도 있다. 선택적으로, 상기 접착제는 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리를 지나 제 2 투과물 캐리어 시트(120)까지 0.25인치(약 0.635cm) 내지 3.5인치(약 8.89cm), 및 그 사이의 모든 하위범위로 침투될 수도 있다. 바람직하게, 상기 접착제는 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리를 지나 제 2 투과물 캐리어(120)의 직조 구조물까지 0.5인치(약 1.27cm) 내지 2인치(약 5.08cm) 침투할 수 있다. 측면 모서리에서의 제 2 투과물 캐리어(120)로의 접착제의 퍼짐 및 침투는, 측면 체널의 형성을 방지하거나, 제 2 투과물 캐리어(120)와 멤브레인 시트(118) 사이의 계면에 남는 접착제의 양을 줄일 수도 있다.
접착제가 퍼지거나 진행하는 거리는, 도포된 접착제의 양, 도포된 접착제의 유형, 접착제가 도포되는 방식, 접착제 또는 멤브레인 낱장(112)의 구성요소에 적용되는 기계적인 힘, 및 온도를 포함하는, 그러나 이들로 한정되지 않는, 다양한 인자에 좌우될 수 있는 것으로 이해된다. 상기 접착제가 제 2 투과물 캐리어(120)의 모서리를 지나 진행할 수도 있는 거리 범위는 단지 예이다.
접착제가 경화되면, 제 2 투과물 캐리어(120)는 멤브레인 시트(118)에 대해, 밀봉되거나 접착될 수도 있고, 멤브레인 시트(118)는 인접한 멤브레인 시트(118)에 밀봉되어 멤브레인 낱장(112)의 밀봉된 모서리를 형성할 수도 있다.
선택적으로, 제 2 투과물 캐리어(120)의 일부는, 멤브레인 낱장(112)과 동일하거나 보다 큰 폭을 가질 수도 있다. 투과물 캐리어의 이러한 부분은, 멤브레인 낱장(112)을 지지하기 위해서 중앙 튜브(116) 둘레에서의 초기 랩 또는 베이스 랩으로서 사용될 수 있다.
멤브레인 낱장(112)의 또다른 선택사항에서, 제 2 투과물 캐리어(120)의 원위 모서리는, 또한 멤브레인 시트(118)의 회합된 원위 모서리로부터 떨어질 수도 있다. 이러한 선택사항은, 원위 모서리에서 접착제가 제 2 투과물 캐리어(120)까지 퍼지거나 침투함으로써 3개의 밀봉된 모서리에서 멤브레인 낱장의 총 두께를 줄일 수도 있다. 이것은 보다 많은 멤브레인 낱장(112)이, 또는 선택적으로 보다 긴 멤브레인 낱장(122)이 도입되어 나선형-감김 멤브레인 구성요소(110)의 총 활성 표면적을 증가시키게 할 수도 있다.
또다른 선택사항에서, 보다 두꺼운 피드 스페이서(도시되지 않음)가 구성요소(10, 100)에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 전형적인 피드 스페이서 시트(114)의 두께가 약 31밀(약 7.87x10-2cm)이면, 약 32밀 내지 35밀(약 8.13x10-2cm 내지 8.89x10-2cm) 또는 그 이상, 및 그 사이의 모든 하위범위의 두께를 갖는 보다 두꺼운 피드 스페이서가 사용될 수도 있다. 이러한 선택사항에서, 구성요소(10, 100)의 모든 다른 치수는 동일하게 남을 수도 있고, 보다 많거나, 적거나 또는 동일한 갯수의 내포된 멤브레인 낱장(12, 112)이 존재할 수도 있되, 상기 구성요소는 소정의 가압 용기(32)의 임의의 치수 제한을 능가하지는 않는다. 예를 들어, 피드 스페이서 채널의 막힘을 유발하기 쉬운 여과 적용례에서, 두께가 35밀(약 8.89x10-2cm)인 두꺼운 피드 스페이서 및 보다 적은 낱장(12, 112)이 바람직할 수도 있다. 대안의 예로서, 덜 막히지만 막힘이 작업상 한계로서 남아있는 여과 적용례에서, 32밀(약 8.13x10-2cm) 두께의 피드 스페이서가 사용될 수도 있고, 이때 전형적인 갯수 또는 가능하게는 보다 많은 멤브레인 낱장(12, 112)이 바람직할 수도 있다.
또다른 선택사항에서, 제 2 투과물 캐리어(120)는 소정의 위치에서 백킹 표면(162)에 결합되어, 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리가 멤브레인 시트(118)의 측면 모서리로부터 떨어져서, 멤브레인 낱장(112)의 양측에 가장자리 영역(164)을 한정한다.
실시예
본 발명자들은 3개의 상이한 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)를 제조하였다. 하기 표 1에, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)를 제조하기 위해서 사용된, 성분들 및 그의 대략적인 치수를 요약하였다. 전술한 바와 같이, 폭 측정치는, 중앙 튜브에 대해 평행하게 진행하는 모서리의 크기를 반영한다. 길이 측정치는 중앙 튜브에 대해 수직으로 진행하는 측면 모서리의 크기를 반영한다.
[표 1]
나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)에서의 구성성분의 요약
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* 모든 측정치(cm)는 대략적인 값이다.
** 멤브레인 시트는 반으로 접어서, 접은 부분 사이에 피드 스페이서 시트가 놓였다.
모든 3개의 감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)에 사용되는 멤브레인 시트를 제조하기 위하여 유사한 조건들이 사용되었다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200)에 사용된 투과물 캐리어 시트의 재료는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(202, 204)에 사용되는 투과물 캐리어 시트와는 상이하였다. 사용된 재료들의 차이는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200)에 사용되는 재료에 비해 실제 투과물 유동 측정치가 약 2% 개선될 수 있는 것이었다.
나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204) 각각은, 전술한 바와 같은 밀봉된 원위 모서리, 및 각각의 멤브레인 시트의 측면 모서리로부터 약 1인치(2.54cm)로 도포된 접착제의 선을 포함하도록 제조되고, 그다음 상기 구성요소를 38.1mm 외경을 갖는 중앙 튜브 주위에 감고 상기 접착제가 경화되도록 하였다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)의 말단을 안티-텔레스코핑 장치(anti-telescoping device; ATD)로 고정시키고 그다음 각각의 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)를 섬유 유리 외부 랩으로 감쌌다.
도 7은, 각각 길이를 따라 5개의 위치에서 취한 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)의 측정된 외경을 나타낸다. 제 1 및 제 5 위치는 맞은편 말단에 있다. 제 3 위치는 중심이고 제 2 위치는 제 1 위치와 제 3 위치 사이의 중심이고 제 4 위치는 제 3 위치와 제 5 위치 사이의 중심이다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200)의 외경 측정치는, 전형적인 나선형-감김 멤브레인 구성요소에서 관찰되는 바와 같이, 중간에 비해 말단에서, 예상되는 보다 큰 외경을 입증하였다. 나선형 감김 멤브레인 구성요소(202, 204)의 외경 측정치는 이러한 예상된 차이를 입증하지는 않았다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200)에 비해, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(202, 204)는 측정된 모든 위치에서 보다 큰 외경을 가졌다. 이러한 보다 큰 직경은, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(202, 204) 내부의 멤브레인 낱장의 증가된 갯수로 인한 것이기 쉽다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)의 말단에서의 단면적을 측정하고, 투과물 캐리어 시트의 동심원 층들 사이의 거리는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200)에서는 6mm로 측정되고 나선형-감김 멤브레인 구성요소(202, 204)에서는 5.2mm로 측정되었다.
본 발명자들은, 표준 진공 시험으로, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204) 내부의 멤브레인 낱장의 밀봉된 모서리의 일체성을 시험하였다. 진공 시험은, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202)가 적합하게 밀봉되었음을 나타냈다. 하기에서 추가로 논의하는 바와 같이, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(204)는 적절하게 밀봉된 멤브레인 낱장을 갖지 않았다.
하기 표 2에, 계산된 활성 멤브레인 시트 면적 및 계산된 구성요소 유동을 요약하였다. 멤브레인 시트의 계산된 활성 면적은, 접착제의 선들 사이의 공급물 스탁에 노출된 멤브레인 시트의 면적으로서 정의된다.
[표 2]
3개의 나선형-감김 멤브레인 구성요소의 계산된 활성 멤브레인 면적 및 유동 특성의 비교
Figure pct00002
** 어떠한 구성요소의 유동도, 204 구성요소에 대해서는 계산되지 않았다.
본 발명자들은, 225psi의 압력 및 25℃의 온도에서 총 용해된 고체 함량이 3931PPM인, 공급물 스탁을 사용하여, 가압 용기에서 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200 및 202)의 실제 기능을 시험하였다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200)의 실제 유동은 33,962LPM이었고, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(202)는 43,191LPM에서 27.2% 높았다.
나선형-감김 멤브레인 구성요소(200, 202, 204)는 멤브레인 낱장의 정성적인 측정을 위해 절개하였다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(200)의 2개의 멤브레인 낱장을 검사하였는데 이러한 2개의 낱장은 직선의 접착제 선을 가졌다.
나선형-감김 멤브레인 구성요소(202)의 하나의 멤브레인 낱장을 검사하였는데, 접착제 선들이 두께 및 폭에 있어서 균일하게 보였고, 투과물 캐리어 시트의 모서리들이 접착제에 의해 접촉되었다. 나선형-감김 멤브레인 구성요소(202)에서 멤브레인 시트의 접힘부에서 백킹측으로부터 탈착된 분리 층의 일부 증거가 있었다. 관찰된 결함은, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(202)의 기능에 크게 영향을 미칠 정도로 유의한 것은 아니지만, 멤브레인 시트의 접힘부에서 테이프 또는 호일의 적용으로 지지될 수도 있다.
나선형-감김 멤브레인 구성요소(204)의 2개의 멤브레인 낱장을 평가하고, 가능하게는 잔류 산화 생성물에 의한 상기 낱장의 일부 탈색이 있었다. 접착제 선은, 물결 모양의 수직 외관과 함께 불균일한 두께를 갖고 접착제가 불균일하게 퍼진 것으로 보였다. 투과물 캐리어 시트의 모서리는, 상기 모서리에서 접착제에 의해 덮이지 않았고, 접착제가 투과물 캐리어 시트의 측면 모서리와 접촉하여 여기에 침투하기에 충분히 멀리 퍼지지 않는 측면 모서리를 따른 채널링의 증거가 있었다. 만약 접착제가 투과물 캐리어와 접촉하여 침투되도록 퍼진 경우, 채널링은 회피될 수도 있었다. 평가된 각각의 멤브레인 낱장에서, 2개의 멤브레인 시트들이 우수하게 접착되었다.
추가의 예에서, 본 발명자들은, 약 9밀(약 2.28x10-2cm) 두께의 제 2 투과물 캐리어(120) 및 약 5밀(약 1.27x10-2cm) 두께의 멤브레인 시트(118)를 사용하여 또다른 나선형-감김 멤브레인 구성요소를 만들었다. 측면 모서리에서 제 2 투과물 캐리어(120) 및 접착제의 총 두께는 약 15밀(약 3.81x10-2cm)였다. 대조적으로, 원위 모서리에서 제 2 투과물 캐리어(120) 및 접착제의 두께는 약 18밀(약 4.57x10-2cm)였다. 측면 모서리와 원위 모서리에서의 두께들 사이의 관찰된 차이는, 제 2 투과물 캐리어(120)와 멤브레인 시트(118) 사이의 계면에 보다 많은 접착제가 잔류할 수도 있는 원위 모서리에 비해, 가장자리 영역(164)으로 퍼지고 제 2 투과물 캐리어의 측면 모서리에 침투된 보다 많은 접착제로 인한 것일 수도 있다. 본 발명자들은, 나선형-감김 멤브레인 구성요소의 수동 구성 동안, 원위 모서리가, 다른 밀봉된 모서리에 비해, 보다 다량의 아교를 수용할 수도 있음을 관찰하였다. 적용된 아교의 양에 있어서의 이러한 차이는, 측면 모서리에 비해, 원위 모서리의 두께를 두드러지게 할 수도 있다. 추가로, 제 2 투과물 캐리어(120)의 측면 모서리와 멤브레인 시트(118)의 회합된 측면 모서리 사이의 거리는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소(110)의 기하학적 구조를 변경할 수도 있다. 변경된 기하학적 구조는 원위 모서리에서 보다 큰 공간을 제공하고 아교의 모으기 또는 수집을 허용하여, 측면 모서리에 비해 보다 두꺼운 원위 모서리에 기여할 수도 있다.
선택적으로, 투과물 캐리어(20 및 120)는, 다른 유형의 멤브레인 구성요소, 예를 들어 편평한 멤브레인 구성요소에서 멤브레인 낱장에 사용될 수도 있다. 편평한 멤브레인 구성요소에서, 멤브레인 낱장은 서로의 위에 또는 서로의 옆에 적층되어, 각각 직사각형 단면을 갖는 멤브레인 구성요소를 형성할 수 있다. 직사각형 단면의 멤브레인 구성요소는, 직사각형 또는 원형 내부 단면을 가진 채, 가압 용기 또는 다른 유형의 하우징에 하우징될 수도 있고, 멤브레인 구성요소는 투과물 및 폐 수집 시스템과 유체 연통된다. 예를 들어, 멤브레인 낱장은 투과물 수집 튜브, 파이프, 도관, 또는 기타 수집기와 유체 연통되어, 원하는 투과물을 수집하여 전도할 수도 있다. 이러한 가압 용기에 전형적으로 정합되는 멤브레인 낱장의 갯수는 또한, 접착제로 밀봉된 멤브레인 낱장의 측면 모서리의 두께에 의해 제한될 수도 있다. 이러한 멤브레인 구성요소의 활성 표면적은, 모서리에서의 두께에 기여하거나 또는 전혀 그렇지 않은, 투과물 캐리어(20, 120)를 사용하여 증가될 수도 있다. 이것은 소정의 하우징의 물리적 치수 내에서, 보다 많은 멤브레인 낱장(112)을 수직으로, 수평으로, 또는 다르게 팩킹하는 것을 허용할 수도 있다.
이러한 표기된 설명은, 본 발명의 실시양태를 개시하고 또한 당분야의 숙련자들로 하여금 본 발명의 실시양태를 수행하는 것(임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 포함함)을 가능하게 하기 위해서 실시예를 사용한다. 본 발명의 실시양태의 특허가능한 범주는, 특허청구범위에 의해 정의되고, 당분야의 숙련자들에게 떠오르는 다른 예를 포함할 수도 있다.

Claims (30)

  1. (a) 중앙부; 및
    (b) 상기 중앙부의 하나 또는 양쪽 측면을 따라 하나 이상의 가장자리를 포함하는 나선형-감김 멤브레인을 위한 투과물 캐리어로서,
    상기 하나 이상의 가장자리가 중앙부보다 얇은, 투과물 캐리어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가장자리가 중앙부보다 2밀 이상 얇은, 투과물 캐리어.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가장자리가 중앙부보다 2 내지 5밀 얇은, 투과물 캐리어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가장자리가 초기에 상기 중앙부와 동일한 두께를 갖지만, 중앙부보다 얇게 압축된, 투과물 캐리어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가장자리가, 상기 중앙부에 비해, (a) 보다 얇은 얀, (b) 보다 변형가능한 얀 및 (c) 인치 당 0을 포함하는, 보다 소수의 웨일(wale) 중 하나 이상으로 편직된, 투과물 캐리어.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가장자리 단독에 적절한 폭의 접착제를 제공하는 양에 의해, 구성요소의 재단된 길이에 비해 폭에서 상기 중앙부가 감소되는, 투과물 캐리어.
  7. (a) 제 1 항에 따른 투과물 캐리어를, 2개의 멤브레인 시트 사이에 놓는 단계;
    (b) 가장자리에 접착제를 도포하는 단계; 및
    (c) 상기 멤브레인 시트를 함께 압축하는 단계
    를 포함하는, 나선형-감김 멤브레인 모듈을 위한 멤브레인 낱장의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 멤브레인 시트를 함께 압축하는 단계가, 중앙 튜브 둘레에 멤브레인 시트 및 투과물 캐리어를 감는 단계를 포함하는, 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 투과물 캐리어의 중앙부와 하나 이상의 가장자리 사이에 있는 하나 이상의 전이부의 바로 외부인 가장자리에 접착제가 도포되는, 제조 방법.
  10. (a) 멤브레인 시트; 및
    (b) 중앙부 및 상기 중앙부의 한측 또는 양측 모서리를 따라 하나 이상의 가장자리를 갖는 투과물 캐리어
    를 포함하고, 상기 하나 이상의 가장자리가 상기 중앙부보다 얇거나, 상기 하나 이상의 가장자리가 상기 중앙부와 동일한 두께를 갖고 상기 멤브레인 시트의 하나 이상의 측면 모서리로부터 떨어져 있는, 나선형-감김 멤브레인을 위한 멤브레인 낱장.
  11. (a) 중앙 튜브,
    (b) 투과물 캐리어 및 하나 이상의 멤브레인 시트를 포함하는 하나 이상의 멤브레인 낱장으로서, 상기 하나 이상의 멤브레인 시트가 모서리에 밀봉되고, 상기 투과물 캐리어가 하나 이상의 멤브레인 시트 안에 배치되되, 상기 투과물 캐리어의 측면 모서리가 상기 하나 이상의 멤브레인 시트의 회합된 측면 모서리와 떨어져 있는, 하나 이상의 멤브레인 낱장
    을 포함하고,
    (c) 상기 하나 이상의 멤브레인 낱장이 상기 중앙 튜브와 유체 연통 상태인 개방 모서리를 포함하고,
    (d) 상기 하나 이상의 멤브레인 낱장이 피드 스페이서 시트와 적어도 1 대 1 관계로 중앙 튜브 둘레를 감싸는,
    나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 투과물 캐리어의 측면 모서리가 상기 하나 이상의 멤브레인 시트의 회합된 측면 모서리로부터 약 1cm 내지 10cm 떨어져 있는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 투과물 캐리어의 측면 모서리가 상기 하나 이상의 멤브레인 시트의 회합된 측면 모서리로부터 약 2.5cm 내지 8cm 떨어져 있는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 투과물 캐리어의 측면 모서리가 상기 하나 이상의 멤브레인 시트의 회합된 측면 모서리로부터 약 5.0cm 내지 7.5cm 떨어져 있는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 투과물 캐리어가 하나 이상의 멤브레인 시트에 밀봉되어 있는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 밀봉부가, 상기 투과물 캐리어의 측면 모서리로 침투된 접착제인, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 접착제가, 상기 투과물 캐리어의 측면 모서리로 0.254cm 이상으로 침투하는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 접착제가, 상기 투과물 캐리어의 측면 모서리로 약 0.635cm 내지 2.54cm 침투하는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 멤브레인 낱장이 상기 개방 모서리의 맞은편인 밀봉된 원위 모서리를 포함하고, 상기 밀봉된 원위 모서리가 하나 이상의 멤브레인 시트의 회합된 원위 모서리로부터 떨어져 있는, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 피드 스페이서 시트가 7.87x10-2cm 이상의 두께인, 나선형-감김 멤브레인 구성요소.
  21. 제 11 항에 있어서,
    상기 피드 스페이서 시트가 약 8.13x10-2cm 내지 8.89x10-2cm 두께인, 나선형-감긴 멤브레인 구성요소.
  22. (a) 투과물 캐리어 및 하나 이상의 멤브레인 시트를 포함하고,
    (b) 상기 투과물 캐리어가, 모서리에서, 상기 하나 이상의 멤브레인 시트에 밀봉되고, 상기 투과물 캐리어가 하나 이상의 멤브레인 시트 내에 위치하고, 상기 투과물 캐리어의 측면 모서리가 하나 이상의 멤브레인 시트의 회합된 측면 모서리로부터 떨어져 있고;
    (c) 멤브레인 낱장이 수집기와 유체 연통되는 모서리를 포함하는, 멤브레인 낱장.
  23. (a) 제 1 멤브레인 시트 위에서, 투과물 캐리어 시트의 측면 모서리가 멤브레인 시트의 회합된 측면 모서리로부터 떨어져 있는 위치에, 투과물 캐리어 시트를 배치하는 단계;
    (b) 상기 투과물 캐리어 시트의 측면 모서리와 상기 제 1 멤브레인 시트의 회합된 측면 모서리 사이에 접착제를 도포하고, 상기 투과물 캐리어 시트의 부가적인 모서리 또는 제 1 멤브레인 시트 또는 둘다에 접착제를 도포하는 단계;
    (c) 상기 2개의 멤브레인 시트들 사이에 투과물 캐리어가 위치하도록, 상기 투과물 캐리어 시트 위에 제 2 멤브레인 시트를 배치하는 단계; 및
    (d) 상기 접착제가 퍼져서 상기 투과물 캐리어 시트의 측면 모서리와 접촉하는 단계
    를 포함하는, 멤브레인 낱장의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    단계 (d)가, 약 0.254cm 이상으로 투과물 캐리어 시트의 측면 모서리로의 접착제의 침투를 유발하는, 제조 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    단계 (d)가 약 0.635cm 내지 8.89cm로 투과물 캐리어 시트로의 접착제의 침투를 유발하는, 제조 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    단계 (d)가, 약 1.27cm 내지 5.08cm로 투과물 캐리어 시트로의 접착제의 침투를 유발하는, 제조 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 단계 (d)가 멤브레인 시트들을 함께 압축함으로써 수행되는, 제조 방법.
  28. 제 23 항에 있어서,
    중앙 튜브 둘레에, 상기 멤브레인 낱장 및 하나 이상의 염수 채널 스페이서 시트를 감아서, 단계 (d)를 수행하는, 제조 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 단계 (b)가, 상기 투과물 캐리어 시트의 측면 모서리와 인접하거나 상기 측면 모서리와 중첩되는 접착제를 도포함을 포함하는, 제조 방법.
  30. (a) 중앙 튜브,
    (b) 투과물 캐리어 및 하나 이상의 멤브레인 시트를 포함하는 하나 이상의 멤브레인 낱장으로서, 상기 하나 이상의 멤브레인 시트가 모서리에 밀봉되고, 상기 투과물 캐리어가 하나 이상의 멤브레인 시트 안에 배치되되, 상기 투과물 캐리어의 모서리가 상기 하나 이상의 멤브레인 시트의 회합된 모서리와 떨어져 있는, 하나 이상의 멤브레인 낱장
    을 포함하고,
    (c) 상기 하나 이상의 멤브레인 낱장이 상기 중앙 튜브와 유체 연통인 개방 모서리를 포함하고,
    (d) 상기 하나 이상의 멤브레인 낱장이 피드 스페이서 시트와 적어도 1 대 1 관계로 중앙 튜브 둘레를 감싸는,
    나선형-감김 멤브레인 구성요소.
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