KR20150024409A - 포팅 방법 - Google Patents
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Abstract
다공성 막을 포함하는 여과 막 모듈, 및 막 모듈에서 다공성 막의 말단의 포팅과 관련된 방법 및 구조의 양상 및 실시형태가 본 명세서에 개시되어 있다. 일 예에서, 여과 모듈을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 프레포트 내에 다공성 막의 일부를 고정하는 단계, 포팅 금형 내에 프레포트의 적어도 일부를 위치시키는 단계, 포트 형성 물질을 포팅 금형에 도입하는 단계(여기서, 포트 형성 물질은 프레포트의 적어도 일부 및 다공성 막의 적어도 일부를 둘러쌈), 제2 포트 형성 물질을 경화시켜 막 포트를 형성하는 단계 및 포팅 금형으로부터 막 포트를 분리시키는 단계를 포함한다.
Description
관련 출원
본 출원은 2012년 6월 28일자로 출원된 오스트리아 가출원 제2012902751호(발명의 명칭: A POTTING METHOD)에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 명세서에 개시된 양상 및 실시형태는 다공성 막을 포함하는 여과 막 모듈, 및 막 모듈에서 다공성 막의 말단의 포팅(potting)과 관련된 방법 및 구조에 관한 것이다.
막 여과 장치는 물과 같은 액체로부터 입자, 고체 및 미생물을 분리하기 위해 사용된다. 막 여과 장치에서, 액체는 막을 통해 추진되고, 입자는 주로 크기에 기초하여 막을 통한 통과로부터 배제된다. 막을 통해 액체를 이동시키는 추진력은 통상적으로 유체 압력이고, 막 기공은 막 벽을 통해 입자가 통과하는 것을 배제시킨다.
장벽은 모듈 포트(pot)에서 다공성 중공 막의 말단을 실링함으로써 통상적으로 공급물이라 칭하는 여과하고자 하는 유입하는 액체 스트림과 통상적으로 여과액이라 칭하는 여과된 액체 스트림 사이에 통상적으로 형성된다. 효과적인 여과를 성취하기 위해, 장벽의 통합성이 유지되는 것이 통상적으로 바람직하다. 장벽 통합성의 임의의 손상은 여과액 스트림의 바람직하지 않은 오염을 발생시킬 수 있다.
제1 양상에 따르면, 포팅된 말단을 갖는 다공성 막을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 포트 내에 다공성 막을 포팅하여 프레포트(pre-pot)를 제조하는 단계 및 제2 포트 내에 프레포트를 고정하여 포팅된 말단을 갖는 다공성 막을 제조하는 단계를 포함한다. 프레포트를 제조하는 단계는 제1 통로 형성 구조물(passage forming formation)을 내부에 갖는 제1 금형 내에 다공성 막의 적어도 일부를 위치시키는 단계, 제1 금형에 제1 포트 형성 물질(pot forming substance)을 충전시키는 단계, 제1 포트 형성 물질을 경화시키는 단계 및 제1 금형 및 제1 통로 형성 구조물로부터 경화된 제1 포트 형성 물질을 분리시키는 단계를 포함할 수 있다. 제2 포트에 고정된 프레포트를 제조하는 단계는 제2 통로 형성 구조물을 내부에 갖는 제2 금형 내에 프레포트의 적어도 일부를 위치시키는 단계, 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 충전시키는 단계, 제2 포트 형성 물질을 경화시키는 단계 및 제2 금형 및 제2 통로 형성 구조물로부터 경화된 제2 포트 형성 물질을 분리시키는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 제2 금형 내에 프레포트를 위치시키는 단계는 제2 포트 형성 물질과 프레포트 사이에 접촉을 제공한다.
몇몇 실시형태에서, 환형 디스크는 제2 금형 내에 프레포트를 위치시키기 위해 제공된다.
다른 양상에 따르면, 다공성 막의 말단을 포팅하기 위한 포팅 어셈블리가 제공된다. 어셈블리는 다공성 막의 프리포팅된 말단을 제조하기 위한 수단을 포함한다. 다공성 막의 프리포팅된 말단을 제조하기 위한 수단은 제1 통로 형성 구조물을 내부에 갖는 제1 금형 내에 다공성 막의 적어도 일부를 위치시키기 위한 수단, 제1 금형에 제1 포트 형성 물질을 충전시키기 위한 수단 및 제1 금형 및 제1 통로 형성 구조물로부터 제1 포트 형성 물질을 분리시키기 위한 수단을 포함한다. 어셈블리는 다공성 막의 제2 포팅된 말단을 제조하기 위한 수단을 더 포함한다. 다공성 막의 제2 포팅된 말단을 제조하기 위한 수단은 제2 통로 형성 구조물을 내부에 갖는 제2 금형 내에 다공성 막의 프리포팅된 말단의 적어도 일부를 위치시키기 위한 수단, 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 충전시키기 위한 수단 및 제2 금형 및 제2 통로 형성 구조물로부터 제2 포트 형성 물질을 분리시키기 위한 수단을 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제2 통로 형성 구조물의 횡단면은 제1 통로 형성 구조물의 횡단면보다 작다.
몇몇 실시형태에서, 제1 금형에는 제1 포트 형성 물질이 정적으로 충전되고, 제2 금형에는 제2 포트 형성 물질이 원심분리로 충전된다.
몇몇 실시형태에서, 제2 포트는 프레포트를 에워싼다(encapsulate).
몇몇 실시형태에서, 제1 포트 형성 물질 및 제2 포트 형성 물질은 동일한 물질을 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제1 포트 형성 물질 및 제2 포트 형성 물질은 수지를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 다공성 막은 중공 섬유 막을 포함하다.
몇몇 실시형태에서, 제2 금형 내에 프레포트를 위치시키기 위한 수단은 제2 포트 형성 물질과 프레포트 사이에 접촉을 제공한다.
몇몇 실시형태에서, 제2 금형 내에 프레포트를 위치시키기 위한 수단은 환형 디스크를 포함한다.
다른 양상에 따르면, 상기 기재된 방법에 의해 제조된 포팅된 말단을 갖는 다공성 막이 제공된다.
다른 양상에 따르면, 여과 모듈을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 포팅 금형(potting mold) 내에 다공성 막의 일부를 위치시키는 단계, 제1 포팅 금형에 제1 포트 형성 물질을 도입하는 단계(제1 포트 형성 물질은 다공성 막의 일부를 둘러쌈), 제1 포트 형성 물질을 경화시켜 프레포트를 형성하는 단계, 제1 포팅 금형으로부터 프레포트를 분리시키는 단계, 제2 포팅 금형 내에 프레포트의 적어도 일부를 위치시키는 단계, 제2 포팅 금형에 제2 포트 형성 물질을 도입하는 단계(제2 포트 형성 물질은 프레포트의 적어도 일부 및 다공성 막의 적어도 일부를 둘러쌈), 제2 포트 형성 물질을 경화시켜 막 포트를 형성하는 단계 및 제2 포팅 금형으로부터 막 포트를 분리시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 프레포트에 어퍼처(aperture)를 형성하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 프레포트에 어퍼처를 형성하는 단계는 제1 포팅 금형의 기부로부터 상부로 연장되는 핑거 부재(finger member)로 프레포트에 어퍼처를 형성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 제1 포팅 금형에 제1 포트 형성 물질을 도입하기 전에 제1 포팅 금형 내에 복수의 어퍼처를 포함하는 환형 디스크를 위치시키고, 제1 포팅 금형에 충분한 양의 제1 포트 형성 물질을 도입하여 제1 포트 형성 물질에 의해 환형 디스크의 내부 원주의 적어도 일부를 커버하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제1 금형으로부터 프레포트를 분리시키는 단계는 제1 금형의 기부에 배치된 탈형 장치에 의해 제1 금형으로부터 프레포트를 압출하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계는 프레포트에 형성된 어퍼처와 공축인 어퍼처를 제2 포트 형성 물질에 형성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계는 프레포트에 형성된 어퍼처의 횡단면적보다 작은 횡단면적을 갖는 어퍼처를 제2 포트 형성 물질에 형성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계는 제2 포팅 금형의 기부로부터 상부로 연장되는 핑거 부재로 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 제2 금형의 측벽에 획정된 지지 홈(supporting grove) 내에 환형 디스크의 외부 원주 부분의 주연 구역을 배치하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 다공성 막의 적어도 일부를 둘러싸는 막 외피(membrane shell)를 막 포트에 커플링하는 단계를 더 포함한다.
다른 양상에 따르면, 여과 모듈을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 통로 형성 구조물을 내부에 갖는 제1 금형 내에 다공성 막의 적어도 일부를 위치시키는 단계, 제1 금형에 제1 포트 형성 물질을 적어도 부분적으로 충전시키는 단계, 상기 제1 포트 형성 물질을 경화시키는 단계, 제1 금형 및 제1 통로 형성 구조물로부터 경화된 제1 포트 형성 물질을 분리시켜 프레포트를 형성하는 단계, 제2 통로 형성 구조물을 내부에 갖는 제2 금형 내에 프레포트의 적어도 일부를 위치시키는 단계, 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 적어도 부분적으로 충전시키는 단계, 제2 포트 형성 물질을 경화시키는 단계 및 제2 금형 및 제2 통로 형성 구조물로부터 경화된 제2 포트 형성 물질을 분리시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 제1 통로 형성 구조물의 횡단면보다 작은 횡단면을 갖는 제2 통로 형성 구조물을 제공하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제1 금형에는 제1 포트 형성 물질이 정적으로 충전된다.
몇몇 실시형태에서, 제2 금형에는 제2 포트 형성 물질이 원심분리로 충전된다.
몇몇 실시형태에서, 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 충전시키는 단계는 제2 금형에 충분한 분량의 제2 포트 형성 물질을 충전시켜 제2 포트 형성 물질이 프레포트를 에워싸게 하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제1 금형에 제1 포트 형성 물질을 충전시키는 단계 및 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 충전시키는 단계는 제1 금형 및 제2 금형에 동일한 물질을 충전시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제1 금형에 제1 포트 형성 물질을 충전시키는 단계 및 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 충전시키는 단계는 제1 금형 및 제2 금형에 상이한 물질을 충전시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 프레포트에서 환형 디스크를 실링하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 제2 금형의 측벽에 획정된 지지 홈 내에 환형 디스크의 일부를 배치함으로써 제2 금형 내에 프레포트를 위치시키는 단계를 더 포함한다.
다른 양상에 따르면, 막 여과 모듈이 제공된다. 막 여과 모듈은 제1 포팅 재료로부터 형성된 프레포트에 고정되고 제2 포팅 재료에 적어도 부분적으로 둘러싸인(enclosed) 말단을 갖는 다공성 막, 제1 포팅 재료에 고정된 내부 원주 부분 및 제2 포팅 재료와 접촉하는 외부 원주 부분을 갖는 환형 디스크, 및 제2 포팅 재료에 커플링되고, 환형 디스크의 외부 원주 부분과 접촉하며, 다공성 막의 적어도 일부를 둘러싸는 막 외피를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 막 여과 모듈은 프레포트에 획정된 적어도 하나의 어퍼처를 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 막 여과 모듈은 제2 포팅 재료에 획정된 어퍼처를 더 포함하고 프레포트에 획정된 적어도 하나의 어퍼처 내에 배치된다.
몇몇 실시형태에서, 제1 포팅 재료는 제2 포팅 재료와 동일한 재료이다.
몇몇 실시형태에서, 제1 포팅 재료는 제2 포팅 재료와 상이한 재료이다.
다른 양상에 따르면, 다공성 여과 막을 포팅하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 프레포트를 형성하도록 구성된 제1 금형 및 제1 금형에서 형성된 프레포트를 수용하도록 구성된 제2 금형을 포함하다. 제1 금형은 제1 측벽, 제1 측벽에 커플링된 제1 바닥판, 및 제1 바닥판에 커플링된 제1 통로 형성 구조물을 포함한다. 제2 금형은 제2 측벽, 제2 측벽에 커플링된 제2 바닥판, 및 제2 바닥판에 커플링된 제2 통로 형성 구조물을 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제2 통로 형성 구조물의 횡단면적은 제1 통로 형성 구조물의 횡단면적보다 작다.
몇몇 실시형태에서, 상기 시스템은 제1 바닥판 및 상기 제2 바닥판 중 하나에 커플링된 탈형 장치를 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 상기 시스템은 제2 금형 내에 프레포트를 위치시키고 고정하도록 구성되고 배열된 환형 디스크를 더 포함한다.
첨부한 도면은 축적 조정되어 그리고자 의도되지 않는다. 도면에서, 다양한 도면에 예시된 각각의 동일한 또는 거의 동일한 성분은 동일한 번호로 표시된다. 명확히 할 목적으로, 모든 성분이 모든 도면에서 표시될 수 있지 않다. 도면에서,
도 1은 일 실시형태에 따른 프레포트에 고정된 포팅된 말단을 갖는 다공성 막의 단순화된 개략적 확대 횡단면도;
도 2는 일 실시형태에 따른 내부에 제1 통로 형성 구조물을 갖는 제1 금형을 예시한 투시 횡단면도;
도 3은 일 실시형태에 따른 환형 디스크의 평면도;
도 4는 일 실시형태에 따른 내부에 제2 통로 형성 구조물 및 프레포트를 갖는 제2 금형의 투시도;
도 5는 일 실시형태에 따른 제2 통로 형성 구조물 및 프리포팅된 다공성 막을 갖는 제2 금형의 단순화된 개략적 확대 횡단면도;
도 6은 일 실시형태에 따른 제2 통로 형성 구조물을 예시한 투시도;
도 7은 일 실시형태에 따른 제2 포트 내의 프리포팅된 다공성 막을 예시한 확대 횡단면도; 및
도 8은 일 실시형태에 따른 제2 포트(막은 도시 생략) 내의 프레포트를 예시한 투시 횡단면도.
도 1은 일 실시형태에 따른 프레포트에 고정된 포팅된 말단을 갖는 다공성 막의 단순화된 개략적 확대 횡단면도;
도 2는 일 실시형태에 따른 내부에 제1 통로 형성 구조물을 갖는 제1 금형을 예시한 투시 횡단면도;
도 3은 일 실시형태에 따른 환형 디스크의 평면도;
도 4는 일 실시형태에 따른 내부에 제2 통로 형성 구조물 및 프레포트를 갖는 제2 금형의 투시도;
도 5는 일 실시형태에 따른 제2 통로 형성 구조물 및 프리포팅된 다공성 막을 갖는 제2 금형의 단순화된 개략적 확대 횡단면도;
도 6은 일 실시형태에 따른 제2 통로 형성 구조물을 예시한 투시도;
도 7은 일 실시형태에 따른 제2 포트 내의 프리포팅된 다공성 막을 예시한 확대 횡단면도; 및
도 8은 일 실시형태에 따른 제2 포트(막은 도시 생략) 내의 프레포트를 예시한 투시 횡단면도.
여과 막 모듈, 및 본 명세서에 개시된 막 모듈에서 다공성 막의 말단의 포팅과 관련된 방법 및 구조의 양상 및 실시형태는 선형 기술의 단점을 극복하거나 경감시키고 유용한 대안을 제공한다.
본 명세서에 개시된 양상 및 실시형태는 본원에서 하기 설명에 기재되거나 도면에 예시된 구성성분의 구조 및 배치의 상세내용으로 제한되지 않는다. 개시된 양상 및 실시형태는 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 어법 및 전문용어는 설명 목적이며 제한으로 생각되지 않아야 한다. 본 명세서에 "포함하는", "함유하는", "갖는", "보유하는, "수반하는" 및 이의 변형어의 사용은 하기 기재된 항목 및 이의 등가물, 및 추가의 항목을 포함하도록 의도된다.
포팅 어셈블리는 막 여과 모듈에서 다공성 막을 고정하고 실링하는 데 사용하기 위한 모듈 포트를 제조하기 위한 수단을 제공한다. 다공성 막이 모듈 포트 내부에 고정되고 이로부터 빠져나가는 각도는 중요한 설계 인자이다. 헝클어진 또는 비균일한 포팅된 막은, 막 및 포팅 어셈블리에 의해 제공된 여과액과 공급물 사이의 장벽의 통합성의 손상에 대한 선행사항일 수 있다.
다공성 중공 막의 말단을 실링하는 것 이외에, 여과 모듈 포트는 포트 내의 통로의 생성에 의해 수월해질 수 있는 추가의 기능을 수행하도록 대개 설계된다. 예를 들어, 통로는 막 모듈에 대해 구조 지지체 부재를 고정하기 위해 또는 가스를 막 모듈로 도입하기 위한 경로를 제공하기 위해 포트 내에 형성될 수 있다. 사용 중인 공급물을 대개 포함하는 통로는 몇몇 시스템에서 고정된 막에 매우 인접할 수 있다. 중공 섬유 막의 개방 말단에 의한 통로의 침투는 공급물과 여과액 사이의 장벽의 통합성을 파괴하여 여과액 스트림의 바람직하지 않은 오염을 발생시킬 수 있다. 유사하게, 섬유 막의 길이를 따른 횡단면은 모듈 포트의 형성 동안 포팅 어셈블리로부터 제거될 때 통로 형성 장치에 인접한 경우 손상의 위험이 있을 수 있다. 이러한 손상은 중공 막 섬유의 통합성을 손상시켜 사용 동안 여과액 스트림의 바람직하지 않은 오염을 발생시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 양상 및 실시형태는, 중공 여과 막의 개방 말단이, 막이 고정된 막 포트에서 통로에서 공급물에 노출될 수 있는 가능성을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
포팅된 말단을 갖는 다공성 막을 제조하기 위한 다수의 방법이 존재한다. 금형 내의 막의 정적 포팅 및 원심분리 포팅은 2가지 흔한 기법이다. 정적 포팅 기법에서, 포팅 재료는 막 포팅 금형에 도입되는 반면, 금형은 실질적으로 정지상태이다. 원심분리 포팅 방법에서, 포팅 재료는 막 포팅 금형에 도입되는 반면, 금형은 회전하여 금형의 회전은 원심분리력에 의해 포팅 재료를 회전하는 금형의 말단을 향해 가한다.
도면을 참조하면, 도 1은 프레포트(3)에 배치된 복수의 다공성 막(1)의 확대 횡단면도이다. 구체적으로, 도 1은 경화된 제1 포트 형성 물질(20)로 연장되는 원위 말단(2)을 갖는 복수의 선형 수직 배향된 다공성 중공 섬유 막(1)을 도시한 것이다. 다공성 막의 다른 형태, 예컨대 시트, 매트 또는 관이 다양한 실시형태에서 또한 사용될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 프레포트(3)는 컵 형상 금형(10)의 윤곽으로부터 유도된 두꺼운 디스크의 형상에 근접한다(도 2). 프레포트(3)는 프레포트의 중앙을 향해 아래로 기울어진 하부 벽으로 예시되어 있지만, 다른 실시형태에서, 하부 벽은 실질적으로 평면일 수 있거나 프레포트의 중앙 부분으로부터 엣지 부분으로 아래로 기울어질 수 있다.
고르게 멀리 이격되고 다공성 섬유(1)와 동일한 수직 방향으로 및 이들 방향 사이로 연장되는, 프레포트(3) 내의 5개의 통로(21)가 보인다. 통로(21)는 상이한 크기의 보어를 갖고, 보어는 프레포트(3)의 중앙을 향해 더 크다. 중앙 통로(16)는 탈형 장치(15)에 의해 남은 자국(impression)의 결과로서 넓어진 기부를 갖는다(도 2). 다른 실시형태에서, 더 많거나 더 적은 수의 통로(21)가 존재할 수 있고, 통로는 예시된 것과 다른 방식으로 이격되고 사이징될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시형태는 통로(21)의 임의의 특정한 수, 간격, 형상 또는 사이징으로 제한되지 않는다.
도 1에서, 다공성 막(1)은 서로 터치하지 않는 것으로 도시되어 있고, 도 2의 제1 금형(10) 내에 위치한 경우, 포팅 어셈블리의 임의의 다른 부재를 터치하지 않는 것으로 보일 것이다. 다른 실시형태에서, 그러나, 사용 시, 다공성 막(1)은 포팅 어셈블리의 다른 다공성 막(1) 및/또는 부재와 접촉할 수 있다. 취급의 용이성을 위해, 다공성 막(1)이 이의 길이를 따라 서로 터치하는 한 다발의 다공성 막(1)이 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 다공성 막(1)은 도 1에 도시된 바대로 선형이 아니고, 꼬이거나 곡선일 수 있다. 다공성 막(1)은 한 다발로서 배치될 때 및/또는 하기 기재된 바대로 제1 통로 형성 구조물(30)의 복수의 핑거(31)에 의해 대체될 때 비선형 형상을 띨 수 있다.
도 1은 프레포트(3)의 주연부에 부분적으로 매립된 환형 디스크(25)를 도시한 것이다. 환형 디스크(25)는 프레포트(3)의 밖으로 방사상 연장되는 외부 원주 부분(26) 및 프레포트(3)의 내부로 방사상 연장되는 내부 원주 부분(27)을 포함한다. 어퍼처(29)는 환형 디스크의 내부 원주 부분(27)에 위치하는 것으로 표시된다. 외부 원주 부분(27)에 획정된 어퍼처(28)(도 3)는 도 1에서는 보이지 않는데, 왜냐하면 어퍼처(28 및 29)는 환형 디스크(25) 내에 오프셋 배치로 위치하기 때문이다.
도 2는 프레포트(3)에서 다공성 막(1)을 고정하기 위한 기구를 도시한 것이다. 프레포트 금형이라고도 칭하는 제1 금형(10)은 일반적으로 컵 형상이고, 측벽(11), 바닥판(13) 및 원형 개방 탑(12)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 제1 금형(10)은 포팅 어셈블리의 추가의 부재를 적절히 수용하는 한 임의의 형상일 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 제1 금형(10)은 실질적으로 사각형, 직사각형이거나, 원하는 임의의 다른 규칙적 또는 불규칙적 다각형으로 형상화될 수 있다. 제1 포트 형성 물질(20)은 적합한 진입점(도시 생략)의 제공에 의해 임의의 물리적 위치에서 제1 금형(10)에 도입될 수 있다. 적합한 진입점은 예를 들어 측벽(11) 또는 바닥판(13)에 위치할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 제1 포트 형성 물질(20)은 제1 금형(10)의 개방 탑(12)을 통해 제1 금형(10)에 도입될 수 있다.
도 2는 금형(10) 내에 바닥판(13)으로부터 상부로 연장되는 외부로 가늘어진 말단(32)을 갖는 복수의 선형 핑거(31)를 포함하는 제1 통로 형성 구조물(30)을 도시한 것이다. 핑거(31)는 단일의 중앙에 위치한 핑거(31)와 3개의 균등하게 분포된 동심원으로 위치한다. 핑거(31)는 일 범위의 원주, 즉 큰 원주 핑거(35), 작은 원주 핑거(36) 및 중간 원주 핑거(37)를 갖는다. 큰 원주 핑거(35)는 최내각 동심원 및 단일 중앙 위치로 배정된다. 작은 원주 핑거(36)는 중간 동심원으로 배정되고, 중간 원주 핑거(37)는 주연 동심원으로 배정된다. 통로 형성 구조물이 선형 핑거 또는 니들을 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 핑거 또는 니들은 포트 형성 물질에 통로 형성을 위해 제공되는 임의의 적합한 형상, 구성 및/또는 횡단면 형상일 수 있는 것으로 이해될 것이다. 추가로, 핑거 또는 니들은 몇몇 실시형태에서 예시된 것과 달리 배열되고 사이징된다. 몇몇 실시형태에서, 핑거 또는 니들은 동심원 이외로, 예를 들어, 규칙적 어레이로 배열될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 핑거 또는 니들은 실질적으로 동일한 원주를 가질 수 있고, 다른 실시형태에서, 핑거 또는 니들의 원주는 금형(10)의 중앙으로부터의 방사상 거리의 증가에 따라 감소(또는 다른 실시형태에서, 증가)할 수 있다.
도 2는 3개의 별개의 부재로서의 제1 금형 측벽(11), 바닥판(13) 및 제1 통로 형성 구조물(30)을 도시한 것이다. 이러한 구성은 사용 시의 각각의 부재의 실질적 취급 및 필요할 때의 부재의 대안적인 설계를 삽입하는 능력을 허용한다. 상이한 실시형태에서 대안적인 구성이 적용 가능한 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 제1 금형 측벽(11), 바닥판(13) 및 제1 통로 형성 구조물(30)은 하나 이상의 통합 부재로서 존재할 수 있다. 이러한 수단은 포팅 어셈블리의 부품의 수를 감소시킬 것이다.
환형 디스크(25)의 평면도가 도 3에 도시되어 있다. 환형 디스크(25)는 복수의 어퍼처(28 및 29)를 각각 포함하는 외부 원주 부분(26) 및 내부 원주 부분(27)을 각각 갖는다. 복수의 어퍼처(28, 29)는 환형 디스크(25)의 평면 축에 직각으로 위치하고, 고르게 멀리 이격되고, 환형 디스크(25)에 동심인 패턴으로 배열된다. 어퍼처(28, 29)는 제1 포트 형성 물질(20)(및 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질(22))과 환형 디스크 사이의 부착의 강도를 개선하는 수단을 제공한다. 다른 실시형태에서, 어퍼처는 예를 들어 실질적으로 원형 또는 타원형인 어퍼처로서, 도 3에 예시된 것과 달리 형상화될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 어퍼처는 예를 들어 단일 고리에서 또는 2개 초과의 동심 고리에서 도 3에 예시된 것과 달리 배열될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시형태는 고리(25)에서 어퍼처의 임의의 특정한 수, 형상 또는 배치로 제한되지 않는다.
환형 디스크(25)와 제1 포트 형성 물질(20) 사이의 부착을 수월하게 하는 대안적인 수단이 상이한 실시형태에서 이용될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이 대안적인 수단은 예를 들어 환형 디스크(25)에서 하나 이상의 홈 또는 융기를 포함할 수 있거나, 환형 디스크(25)를 구성하는 재료와 제1 포트 형성 물질(20) 및/또는 제2 포트 형성 물질(22) 사이에 효과적인 화학 결합이 존재한다는 것을 보장할 것이다.
도 2는 제1 금형(10)에 동심으로 위치한 환형 디스크(25)를 도시한 것이다. 환형 디스크(25)의 외부 원주 부분(26)은 금형(10)의 측벽(11)과 바닥판(13)의 분리 가능한 부재 사이에 위치하는 반면, 내부 원주 부분(27)은 금형(10)에 의해 제공된 보이드로 방사상 연장된다.
금형(10)의 측벽(11) 및 바닥판(13)은 측벽(11) 및 바닥판(13)을 통해 수직으로 연장되는 나사 또는 볼트(18, 19)에 의해 함께 클램핑된다. 환형 디스크(25)의 외부 원주 부분(26)은 나사 또는 볼트(18, 19)가 조여질 때 측벽(11)과 바닥판(13) 사이에 클램핑된다. 예컨대, 단독으로 중력의 작용에 의해 또는 클램핑 배치를 이용하여 임의의 적합한 클램핑 배치가 이용될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 몇몇 실시형태에서, 프레포트(3)로부터 돌출된 돌출부는 측벽(11) 및 바닥판(13)을 함께 보유하도록 클램핑될 수 있다.
도 2는 제1 금형(10)의 바닥판(13)에서 중앙에 위치한 디스크 형상의 탈형 장치(15)를 도시한 것이다. 중앙 통로 형성 구조물은 탈형 장치(15)의 중앙을 통과한다. 다른 실시형태에서, 탈형 장치가 대안적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 탈형 장치(15)는 핑거(31)가 없는 바닥판(13)의 구역 또는 구역들에 위치할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 탈형 장치는 프레포트 금형으로부터 경화된 금형을 제거하기 위해 바닥판(15)의 상면(14)으로부터 상부로 연장될 수 있는 다수의 플레이트 또는 핀을 포함할 수 있다. 다수의 플레이트 또는 핀은 개별적으로 대체될 수 있거나, 몇몇 실시형태에서 공통 기부에 커플링될 수 있다.
프레포트(3)를 제조하는 방법의 실시형태는 제1 통로 형성 구조물(30)을 내부에 갖는 제1 금형(10) 내에 하나 이상의 다공성 막(1)의 적어도 일부를 위치시키는 단계, 제1 금형(10)에 제1 포트 형성 물질(20)을 충전시키는 단계, 제1 포트 형성 물질(20)을 경화시켜 프레포트(3)를 형성하는 단계 및 제1 금형(10) 및 제1 통로 형성 구조물(30)로부터 프레포트(3)를 분리시키는 단계를 포함한다.
도 2의 포팅 어셈블리 내에 위치할 때, 다공성 막(1)(도 2에서 도시 생략)은 제1 금형(10)으로 아래로 연장된다. 원위 섬유 말단(2)은 제1 포트 형성 물질(20)의 첨가로 침수된다. 금형(10)에 도입된 제1 포트 형성 물질(20)의 양은 상이한 실시형태마다 다를 수 있는 것으로 이해될 것이다. 몇몇 실시형태에서, 프레포트(3)가 일정 양의 제1 포트 형성 물질(20)을 포함하여, 프레포트 내에 막의 고정 앵커 및 시일을 성취하기 위해 원위 다공성 막 말단(2)의 충분한 커버리지가 제공되는 것이 바람직하다. 몇몇 실시형태에서, 원위 다공성 막 말단(2)이 제1 포트 형성 물질(20)에 의해 대략 2-5㎜의 최소 높이로 커버될 때 프레포트 내의 막의 고정 앵커 및 시일이 성취된다. 다른 실시형태에서, 제1 포트 형성 물질(20)의 층의 두께가 대략 2-5㎜ 초과 또는 미만일 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 포트 형성 물질(20)의 층의 두께가 구역마다 변할 수 있다. 다공성 막이 중공 섬유 막을 포함하는 몇몇 실시형태에서, 제1 포트 형성 물질(20)은 제1 금형(10) 내에 배치된 중공 섬유 막의 개방 말단을 시일한다.
다공성 막(1)은 도 2에 도시되어 있지 않지만, 이것이 프레포트(3)의 형성 동안 위치하는 위치는 도 1에서 다공성 막(1)의 상응하는 위치로부터 추론될 수 있다. 제1 통로 형성 구조물(30)의 복수의 선형 핑거(31)는 제1 금형(10) 내에 위치할 때 다공성 막(1)에 평행하게 그 속에서 연장된다. 복수의 다공성 막(1)의 원위 말단(2)은 복수의 선형 핑거(31)에 대한 반대 방향으로 연장된다. 다공성 막(1)이 프레포트 금형에 도입되면서 또는 대안적으로, 프레포트 금형(10) 내에 다공성 막(1)을 위치시킨 후 선형 핑거가 프레포트 금형에 도입되면서, 선형 핑거(31)는 다공성 막(1) 사이의 위치를 취하여, 다공성 막(1)을 측면으로 대체한다. 복수의 선형 핑거(31)의 일부는 첨가된 제1 포트 형성 물질(20)의 수위 위로 상승하여, 제1 포트 형성 물질(20)을 통한 통로(21)를 형성한다.
도 1에서 프레포트(3)에 도시된 통로(21)는 다공성 막(1) 중에 세정 가스를 분포시키고/시키거나, 사용 동안 다공성 막(1)을 포함하는 막 모듈로 여과시키고자 하는 액체를 도입하도록 제공된다. 몇몇 실시형태에서, 프레포트의 중간의 근처에 위치한 통로(21)는 프레포트의 주연부의 근처에 위치한 통로(21)보다 보어 크기가 커서, 사용 동안 최종 포트의 중앙 구역을 통해 더 많은 공기 및/또는 액체 흐름을 제공한다. 더 많은 공기 흐름은 몇몇 실시형태에서 막 모듈의 중앙 또는 이 근처의 구역인, 다공성 막(1)의 가장 높은 밀도를 갖는 구역에서 더 엄격한 세정 효과를 성취한다.
몇몇 실시형태에서, 제1 포트 형성 물질(20)은 제1 금형(10)에 도입되는 반면, 제1 금형(10)은 원심분리 수단에 의한 것과 반대의 정적 조건 하에 유지된다. 몇몇 실시형태에서, 정적 조건 하에 제1 금형(10) 내에 다공성 막(1)을 포팅함으로써 다수의 이점이 성취될 수 있다. 예를 들어, 원심분리 조건 하에 제1 포트 형성 물질(20)이 제1 금형(10)에 도입되는 때와 비교하여 정적 조건 하에 제1 포트 형성 물질(20)이 제1 금형(10)에 도입될 때에 원위 섬유 말단(2)으로부터 작은 공기 버블 방출이 감소할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 정적 조건 하에 제1 금형(10) 내의 다공성 막(1)의 포팅은 원위 섬유 말단(2)으로부터의 작은 공기 버블 방출을 제거할 수 있다. 이러한 버블은 사용 동안 여과액 스트림의 바람직하지 않은 오염에 기여할 수 있는 경화된 포트에서의 통합성의 일반적 파괴 또는 분해(cracking)을 발생시킬 수 있으므로 제1 포트 형성 물질(20)에 존재하는 경우 문제가 될 수 있다. 추가로, 다공성 막(1)은 정적으로 포팅될 때 균일한 방식으로 유지될 수 있다. 일부 원심분리 포팅 방법은 포트 내에 배치된 바람직하지 않은 비선형, 비균등 섬유 말단(2), 또는 꼬이거나 곡선인 섬유를 생성시킬 수 있다. 이러한 바람직하지 않게 위치한 섬유는 경화된 포트 내에 형성된 통로(21)를 침투하고 사용 동안 여과액 스트림의 바람직하지 않은 오염에 기여할 수 있다.
제1 포트 형성 물질(20)이 고체, 반고체가 되거나 경화될 때, 이것은 제1 금형(10) 및 제1 통로 형성 구조물(30)로부터 제거되어, 도 1에 예시된 바대로 프레포트(3) 내에 보유된 다공성 막(1)을 포함하는 구조를 생성시킨다. 탈형 장치(15)는 금형(10)의 바닥판(13)으로부터의 이의 탈착의 수단에 의해 이 분리 공정을 보조한다. 탈착력이 탈형 장치(15)에 의해 경화된 프레포트(3)에 발휘되어 프레포트 금형으로부터 경화된 프레포트를 압출시키고 경화된 프레포트(3)와 프레포트 금형 사이의 분리를 성취할 수 있다.
제2 포트(4) 내의 프리포팅된 다공성 막(1)을 고정하는 방법의 실시형태는 도 4 내지 도 8에 도시되어 있다. 상기 방법은 제2 통로 형성 구조물(50)을 내부에 갖는 제2 금형(40) 내에 프레포트의 적어도 일부(3)를 위치시키는 단계, 제2 금형(40)에 제2 포트 형성 물질(22)을 충전시키는 단계, 제2 포트 형성 물질(22)을 경화시키는 단계 및 제2 금형(40) 및 제2 통로 형성 구조물(50)로부터 경화된 제2 포트 형성 물질(22)을 분리시키는 단계를 포함한다.
도 4 및 도 5는 측벽(41), 바닥판(43) 및 원형 개방 탑(42)을 갖는 컵 형상 구조로서의 제2 금형(40)을 도시한 것이다. 제2 금형(40)은 포팅 어셈블리의 추가의 부재를 적절히 수용하는 한 임의의 형상일 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 제2 금형(40)은 실질적으로 사각형, 직사각형 형상이거나, 예시된 바대로 횡단면이 원형이기보다는 임의의 다른 규칙적 또는 불규칙적 다각형의 횡단면으로 형상화될 수 있다. 제2 금형(40)은 제1 금형(10)의 횡단면과 유사한 횡단면 형상을 가질 수 있거나 제1 금형(10)과 달리 형상화될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 제2 금형에 제2 포트 형성 물질(22)을 도입하기 위해 제2 금형(40)의 원형 개방 탑(42)을 사용할 수 있다. 다른 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질(22)은 적합한 진입점의 제공에 의해 임의의 물리적 위치에서 제2 금형(40)에 도입될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질(22)은 바닥판(43) 내의 진입점(도시 생략)을 통해 원심분리 수단에 의해 도입된다.
도 4 및 도 5는 제1 금형(10)의 바닥판(13)에서 중앙에 위치한 탈형 장치(15)에 상응하는 탈형 장치를 갖는 제2 금형(40)을 나타내지 않는다. 그러나, 이러한 장치는 제2 금형(40)에 동등하게 적용될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
도 6은, 도 4에 예시된 바대로 제2 금형(40) 내에 배치된 제2 금형 바닥판(43)으로부터 상부로 연장되는 가늘어진 말단(52)을 각각 갖는, 복수의 선형 핑거(51)를 포함하는 제2 통로 형성 구조물(50)을 도시한 것이다. 제2 통로 형성 구조물(50)의 핑거(51)의 배치는 제1 통로 형성 구조물(30)의 핑거(31)의 배치와 일치하지만 각각 원주가 더 작다. 결과적으로, 프레포트(3)가 제2 금형(40)에 도입될 때 핑거(51)는 프레포트(3)의 통로(21)를 통해 동심으로 연장된다. 통로(21)의 반경 또는 횡단면 길이는 몇몇 실시형태에서 핑거(51)의 길이보다 대략 1㎜ 초과하지만, 다른 실시형태에서 통로(21)의 반경 또는 횡단면 폭은 핑거(51)의 폭보다 1㎜ 초과 또는 미만일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 통로 형성 구조물(50)의 핑거(51)는 일 범위의 원주, 즉 큰 핑거(55), 작은 핑거(56) 및 중간 핑거(57)를 갖는다. 핑거(51)의 배치 및 크기 분포는 몇몇 실시형태에서 제2 금형(40)에서 포팅하고자 하는 프레포트(3)에서의 통로(21)를 형성하기 위해 사용되는 제1 금형(10) 내의 핑거(31)의 배치 및 크기 분포에 상응할 것이다.
도 5는 제2 금형(40) 내의 다공성 막(1)에 평행하고 이 중에 연장되는 제2 통로 형성 구조물(50)의 복수의 선형 핑거(51)를 도시한 것이다. 선형 핑거(51)는 제2 포트 형성 물질(22)(도시 생략)의 수위 위로 상승하여, 도 7 및 도 8에 도시된 바대로 방사상 감소한 통로(23)를 형성한다.
대안적인 제2 통로 형성 구조물(50) 설계는 제2 포트(4) 내에 프레포트(3)를 효과적으로 고정하는 수단을 유지시키면서 프레포트(3)에서의 원하는 수의 통로(21)를 형성하기 위해 이용될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 통로(21)보다 제2 통로 형성 구조물(50)의 더 적은 핑거(51)가 제공된다. 몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 선형 핑거(51)는 이것이 통과하는 상응하는 통로(21)와 동일하거나 실질적으로 동일한 원주를 가질 수 있다. 제2 포트 형성 물질(22)이 충분한 프레포트(3)의 외부 표면의 부분과의 접촉을 통해 프레포트를 적절히 고정하는 경우 통로(21)에 대한 진입을 차단하기 위한 수단에 의한 선형 핑거(51)의 부분 또는 전부의 대체가 허용될 수 있다. 이들 대안의 임의의 조합이 상이한 실시형태에서 존재할 수 있다.
도 4 및 도 5는 3개의 분리 가능한 부재로서 존재하는 제2 금형 측벽(41), 바닥판(43) 및 제2 통로 형성 구조물(50)을 도시한 것이다. 이러한 구성은 사용 시의 각각의 부재의 실질적 취급 및 필요할 때의 부재의 대안적인 설계를 삽입하는 능력을 허용한다. 상이한 실시형태에서, 제2 금형 측벽(41), 바닥판(43) 및 제2 통로 형성 구조물(50)이 하나 이상의 통합 부재로서 존재할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이러한 수단은 포팅 어셈블리의 부품의 수를 감소시킬 것이다.
도 4 및 도 5는 제2 금형(40)의 측벽(41)에 획정된 지지 홈(44)으로 연장되는 환형 디스크(25)의 외부 원주 부분(26)의 주연 구역을 도시한 것이다. 프레포트(3)는, 매립된 환형 디스크(25)의 수단에 의해, 제2 포트 형성 물질(22)의 첨가 동안 원심분리기 내에 배치가 안정하도록 홈(44)에 의해 지지된다. 홈(44)은 포팅된 배치에 대한 원하는 수준의 기계적 안정성을 성취하기 위해 제2 포트 형성 물질(22)의 충분한 분량의 침착을 제공하는 제2 금형(40)의 측벽(41)에서의 높이로 배치될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 홈(44)은 측벽(41)의 하부 말단으로부터 대략 10㎜의 제2 금형(40)의 측벽(41)에서의 높이로 배치될 수 있다. 다른 실시형태에서, 대안적인 높이는 대안적인 금형 구성 및 포트 형성 물질을 고려하면 효과적일 수 있다.
도 4 및 도 5에 예시된 실시형태에서의 환형 디스크(25)는 막 외피 또는 스크린(17)을 지지하는 수단을 제공하는 추가의 기능을 갖는다. 막 외피 또는 스크린(17)은 제2 금형(40)이 비원형 횡단면을 갖는 실시형태에서의 제2 금형(40)의 형상과 일치할 수 있는 대안적인 형상을 갖는 중공 실린더 또는 도관을 포함할 수 있다. 막 외피 또는 스크린(17)은 환형 디스크(25)의 상면에 배치되고 프레포트(3)의 주연 표면과 접하는 원위 말단을 포함할 수 있다. 막 외피 또는 스크린(17)은 여과 시스템의 요건에 따라 다공성 또는 비다공성일 수 있다.
도 7 및 도 8은 프레포트(3) 및 제2 포트(4)에 고정된 다공성 막(1)을 도시한 것이다. 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질은 프레포트의 적어도 일부(3)를 둘러싸거나 포위한다. 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질은 프레포트(3)의 상부 및 하부면 둘 다에 존재하고, 프레포트(3) 내의 통로(21)의 내벽을 또한 코팅할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질(22)은 프레포트(3)를 완전히 둘러싼다. 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질(22)은 막 외피 또는 스크린(17)과 접하는 프레포트의 주연부의 부분을 제외하고 프레포트(3)를 완전히 둘러싼다. 제2 포트 형성 물질(22)은 또한 프레포트(3)로부터 상부로 연장되는 다공성 막(1)의 일부를 둘러쌀 수 있고, 막 외피 또는 스크린(17)의 부분과 접촉할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질(22)은 환형 디스크(25)의 대략 50㎜ 위의 수준으로 연장되지만, 상이한 실시형태에서 제2 포트 형성 물질(22)은 환형 디스크(25)보다 50㎜ 초과 또는 미만의 수준으로 연장할 수 있다. 제2 포트 형성 물질(22)은 막 외피 또는 스크린(17)을 프레포트(3)에 부착시키고 고정할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 포트(4)를 기계적으로 안정화시키도록 제2 포트 형성 물질(22)이 프레포트(3)를 완전히 둘러싸는 것이 필요하지 않다고 이해될 것이다.
도 7 및 도 8은 프레포트(3) 통로(21)를 통해 공축으로 연장되는 통로(23)를 도시한 것이고, 상기 프레포트 경로는 상기 연장되는 경로보다 방사상 작다. 몇몇 실시형태에서, 통로(23)는 이것이 통과하는 각각의 통로(21)보다 방사상 약 1㎜ 작을 수 있다. 다른 실시형태에서, 통로(23)는 상응하는 통로(21)와 동일한 방사상 또는 횡단면 치수를 갖거나, 상응하는 통로(21)보다 1㎜ 초과 또는 미만으로 작은 방사상 또는 횡단면 치수를 가질 수 있다. 이러한 배치는 제2 포트 형성 물질(22)에 대한 적절한 접근 수단을 제공하여 포팅 공정 동안 프레포트(3)를 둘러싼다. 또한, 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질(22)은 다공성 막(1)의 손상된 또는 노출된 개방 말단을 실링하는 제2 수단을 제공하여 최종 여과 모듈의 사용 동안 여과액 스트림의 바람직하지 않은 오염에 대한 가능성을 감소시킨다. 예를 들어, 막(1)의 개방 말단이 통로(21)의 내부 용적에 노출되는 경우, 제2 포트 형성 물질(22)은 막(1)의 개방 말단을 실링하여, 막(1)을 포함하는 모듈의 사용 동안 공급물과 여과액 사이의 시일을 보장할 수 있다.
도 7 및 도 8에서의 다공성 막(1)은 도 1의 프레포트(3) 내의 구성과 동일한 구성으로 도시되어 있다. 다공성 막(1) 배치 및 제1 통로 형성 수단(30)과의 다공성 막(1) 상호작용의 변형의 설명이 다공성 막(1) 및 제2 통로 형성 수단(50)에 동등하게 적용 가능한 것으로 이해될 것이다.
몇몇 실시형태에서, 정적이기보다는 원심분리로 제2 포트 형성 물질(22)을 제2 금형(40)에 첨가하는 것이 유리할 수 있다. 더 큰 힘을 통해 원심분리 포팅 공정에 의해 제2 금형(40)에 제2 포트 형성 물질(22)을 첨가하는 것은, 제2 금형(40) 내의 부재에 의해 제공된 임의의 보이드에 걸쳐 제2 포트 형성 물질(22)의 더 효과적인 분포를 성취할 수 있다. 제2 포트 형성 물질(22)이 원심분리 포팅 공정에 의해 제2 금형(40)에 첨가될 때, 제2 포트 형성 물질(22) 내의 바람직하지 않은 공기 포켓은 크기 또는 분량이 감소하거나 제거될 수 있다. 그러나, 제2 포트 형성 물질(22)이 정적 조건 하에 유지되는 제2 금형(40)에 동등하게 도입되는 것으로 이해될 것이다.
포트 형성 물질(20, 22)은 바람직하게는 최종 막 포트에 고정된 다공성 막에 잘 부착하는 물질을 포함한다. 포트 형성 물질은 또한 바람직하게는 최종 막 포트에 경도 및 강도를 부여하고 합당한 시간 내에 경화하는 물질을 포함한다. 포트 형성 물질은 바람직하게는 화학으로 불활성이고, 포트를 포함하는 여과 모듈이 여과에 이용될 수 있는 액체 또는 다공성 막의 세정에 이용될 수 있는 화학 세정 용액과의 접촉에 의해 분해되지 않는다. 추가로, 포트 형성 물질은 바람직하게는, 온도 변화로 또는 포트를 포함하는 여과 모듈이 여과에 이용될 수 있는 액체 또는 다공성 막의 세정에 이용될 수 있는 화학 세정 용액과 접촉할 때, 상당히 팽창하거나 수축하지 않아서, 서로 또는 막 포트를 포함하는 막 모듈의 다른 부분으로부터의 포팅 재료의 탈착이 발생하지 않는다. 막 포트를 형성하기 위해 다수의 포트 형성 재료를 사용할 때, 다수의 포트 형성 재료는 바람직하게는 온도 변화 또는 다양한 액체에 대한 노출에 따라 실질적으로 동일한 속도로 팽창하고 수축하여, 다수의 포트 형성 재료는 서로 탈착하지 않는다. 또한, 막 포트를 형성하기 위해 다수의 포트 형성 재료를 사용할 때, 다수의 포트 형성 재료는 바람직하게는 서로 강한 화학 결합을 형성하여 다수의 포트 형성 재료는 서로 탈착하지 않는다. 몇몇 실시형태에서, 포트로 진입하는 막의 일부를 둘러싸는 포트 형성 재료는 포트로부터 막을 전단시키지 않으면서 사용 동안 막의 진동 또는 측면 이동을 수용하기 위해 적어도 약간의 가요성을 나타낸다.
몇몇 실시형태에서, 포트 형성 물질은 수지, 예를 들어, 폴리우레탄 또는 에폭시로 제조될 수 있지만, 임의의 적합한 물질을 사용할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 포트 형성 물질은 예를 들어 포트 형성 물질의 가요성을 증가시키기 위해 첨가제를 포함할 수 있다. 제1 포트 형성 물질(20)은 제2 포트 형성 물질(22)과 상이한 또는 동일한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 제1 포트 형성 물질(20)은 제2 포트 형성 물질(22)보다 다공성 막(1)에 더 강하게 부착하는 재료를 포함한다. 추가로, 몇몇 실시형태에서, 제2 포트 형성 물질(22)은 제1 포트 형성 물질(20)보다 가요성인 재료를 포함한다. 예를 들어, 제1 포트 형성 재료는 에폭시 또는 우레탄을 포함할 수 있고, 제2 포트 형성 재료는 제1 포트 형성 재료의 에폭시 또는 우레탄보다 가요성인 실리콘 재료 또는 우레탄을 포함할 수 있다. 가요성인 제2 포트 형성 물질(22)의 제공은 다공성 막(1)이 사용 동안 처할 수 있는 측면 기계적 힘으로 인해 다공성 막(1)이 제1 포트 형성 물질(20)로부터 전단될 수 있는 가능성을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 적어도 하나의 실시형태의 몇몇 양상이 기재되어 있지만, 다양한 변경, 변형 및 개량은 당해 분야의 당업자에게 쉽게 떠오를 수 있을 것으로 이해되어야 한다. 이러한 변경, 변형 및 개량은 본 개시내용의 일부인 것으로 의도되고, 본 개시내용의 정신 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 상기 설명 및 도면은 단지 예에 불과하다.
Claims (29)
- 여과 모듈을 형성하는 방법으로서,
제1 포팅 금형(potting mold) 내에 다공성 막의 일부를 위치시키는 단계;
상기 다공성 막의 일부를 둘러싸는 제1 포트 형성 물질(pot forming substance)을 상기 제1 포팅 금형에 도입하는 단계;
상기 제1 포트 형성 물질을 경화시켜 프레포트(pre-pot)를 형성하는 단계;
상기 제1 포팅 금형으로부터 상기 프레포트를 분리시키는 단계;
제2 포팅 금형 내에 상기 프레포트의 적어도 일부를 위치시키는 단계;
상기 프레포트의 적어도 일부 및 상기 다공성 막의 적어도 일부를 둘러싸는 제2 포트 형성 물질을 제2 포팅 금형에 도입하는 단계;
상기 제2 포트 형성 물질을 경화시켜 막 포트를 형성하는 단계; 및
상기 제2 포팅 금형으로부터 상기 막 포트를 분리시키는 단계를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 프레포트에 어퍼처(aperture)를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 프레포트에 어퍼처를 형성하는 단계는 상기 제1 포팅 금형의 기부로부터 상부로 연장되는 핑거 부재(finger member)를 갖는 프레포트에 어퍼처를 형성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 제1 포트 형성 물질을 상기 제1 포팅 금형에 도입하기 전에 상기 제1 포팅 금형 내에 복수의 어퍼처를 포함하는 환형 디스크를 위치시키고, 상기 제1 포팅 금형에 충분한 양의 제1 포트 형성 물질을 도입하여 상기 제1 포트 형성 물질에 의해 상기 환형 디스크의 내부 원주의 적어도 일부를 커버하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 제1 금형으로부터 상기 프레포트를 분리시키는 단계는 상기 제1 금형의 기부에 배치된 탈형 장치에 의해 상기 제1 금형으로부터 상기 프레포트를 압출하는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계는 상기 프레포트에 형성된 어퍼처와 공축인 어퍼처를 제2 포트 형성 물질에 형성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계는 상기 프레포트에 형성된 어퍼처의 횡단면적보다 작은 횡단면적을 갖는 어퍼처를 상기 제2 포트 형성 물질에 형성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계는 상기 제2 포팅 금형의 기부로부터 상부로 연장되는 핑거 부재로 상기 제2 포트 형성 물질에 어퍼처를 형성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제2 금형의 측벽에 획정된 지지 홈(supporting grove) 내에 상기 환형 디스크의 외부 원주 부분의 주연 구역을 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 다공성 막의 적어도 일부를 둘러싸는 막 외피(membrane shell)를 상기 막 포트에 커플링하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 여과 막 모듈을 형성하는 방법으로서,
제1 통로 형성 구조물(passage forming formation)을 내부에 갖는 제1 금형 내에 다공성 막의 적어도 일부를 위치시키는 단계;
상기 제1 금형에 제1 포트 형성 물질을 적어도 부분적으로 충전시키는 단계;
상기 제1 포트 형성 물질을 경화시키는 단계;
상기 제1 금형 및 제1 통로 형성 구조물로부터 상기 경화된 제1 포트 형성 물질을 분리시켜 프레포트를 형성하는 단계;
제2 통로 형성 구조물을 내부에 갖는 제2 금형 내에 상기 프레포트의 적어도 일부를 위치시키는 단계;
상기 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 적어도 부분적으로 충전시키는 단계;
상기 제2 포트 형성 물질을 경화시키는 단계; 및
상기 제2 금형 및 제2 통로 형성 구조물로부터 상기 경화된 제2 포트 형성 물질을 분리시키는 단계를 포함하는 방법. - 제12항에 있어서, 상기 제1 통로 형성 구조물의 횡단면보다 작은 횡단면을 갖는 제2 통로 형성 구조물을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 제1 금형에는 상기 제1 포트 형성 물질이 정적으로 충전되는 것인 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제2 금형에는 상기 제2 포트 형성 물질이 원심분리로 충전되는 것인 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 충전시키는 단계는 상기 제2 금형에 충분한 분량의 제2 포트 형성 물질을 충전시켜 상기 제2 포트 형성 물질이 상기 프레포트를 에워싸게 하는(encapsulate) 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 금형에 제1 포트 형성 물질을 충전시키는 단계 및 상기 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 충전시키는 단계는 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형에 동일한 물질을 충전시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 금형에 제1 포트 형성 물질을 충전시키는 단계 및 상기 제2 금형에 제2 포트 형성 물질을 충전시키는 단계는 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형에 상이한 물질을 충전시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 프레포트에서 환형 디스크를 실링하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 제2 금형의 측벽에 획정된 지지 홈 내에 상기 환형 디스크의 일부를 배치함으로써 상기 제2 금형 내에 상기 프레포트를 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 막 여과 모듈로서,
제1 포팅 재료로부터 형성된 프레포트에 고정되고 제2 포팅 재료에 적어도 부분적으로 둘러싸인 말단을 갖는 다공성 막;
상기 제1 포팅 재료에 고정된 내부 원주 부분 및 상기 제2 포팅 재료와 접촉하는 외부 원주 부분을 갖는 환형 디스크; 및
상기 제2 포팅 재료에 커플링되고, 상기 환형 디스크의 외부 원주 부분과 접촉하며, 다공성 막의 적어도 일부를 둘러싸는 막 외피를 포함하는, 막 여과 모듈. - 제21항에 있어서, 상기 프레포트에 획정된 적어도 하나의 어퍼처를 더 포함하는 막 여과 모듈.
- 제22항에 있어서, 상기 제2 포팅 재료에 획정된 어퍼처를 더 포함하되, 상기 프레포트에 획정된 적어도 하나의 어퍼처 내에 배치된 것인 막 여과 모듈.
- 제23항에 있어서, 상기 제1 포팅 재료는 상기 제2 포팅 재료와 동일한 재료인 것인 막 여과 모듈.
- 제23항에 있어서, 상기 제1 포팅 재료는 상기 제2 포팅 재료와 상이한 재료인 것인 막 여과 모듈.
- 다공성 여과 막을 포팅하기 위한 시스템으로서,
프레포트를 형성하도록 구성된 제1 금형; 및
상기 제1 금형에서 형성된 프레포트를 수용하도록 구성된 제2 금형을 포함하되,
상기 제1 금형은,
제1 측벽;
상기 제1 측벽에 커플링된 제1 바닥판; 및
상기 제1 바닥판에 커플링된 제1 통로 형성 구조물을 포함하고,
상기 제2 금형은,
제2 측벽;
상기 제2 측벽에 커플링된 제2 바닥판; 및
상기 제2 바닥판에 커플링된 제2 통로 형성 구조물을 포함하는 것인 시스템. - 제26항에 있어서, 상기 제2 통로 형성 구조물의 횡단면적은 상기 제1 통로 형성 구조물의 횡단면적보다 작은 것인 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 제1 바닥판 및 상기 제2 바닥판 중 하나에 커플링된 탈형 장치를 더 포함하는 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 제2 금형 내에 프레포트를 위치시키고 고정하도록 구성되고 배열된 환형 디스크를 더 포함하는 시스템.
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