KR930012044B1 - 반투과성 막 장치용 튜브시이트 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1a도는 본 발명의 방법에 따라 열처리하기 전의 단일 중공섬유 투과성 막의 단면도.
제1b도는 본 발명의 방법에 따라 열처리한 후의 단일 중공섬유 투과성 막의 단면도.
제2도는 질소 투과성 내 압력의 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 튜브시이드(tubesheet) 2 : 중공섬유(hollow fiber)
3 : 중공섬유의 구멍 4 : 열처리하기 전의 중공섬유의 다공성 벽
5 : 열처리한 후의 중공섬유의 조밀화된 벽
본 발명은 다공성 중공섬유와 튜브시이드, 또는 포팅 수지(potting resin)사이의 시일이 본질상 누출이 없으며 튜브시이트에 끼워진 중공섬유의 주부분이 조밀화된 후에는 원래의 중공섬유의 구멍 직경에 비해 더 큰 구멍직경을 갖는 다공성 중공섬유를 포함하고 있는 반투과성 막 장치 및 이것의 제조방법에 관한 것이다.
특히 문헌과 기술 잡지에는 반투과성 막의 제조방법 및 두종류 이상의 성분들로 구성된 혼합물로부터 최소한 한종류의 성분을 회수하기 위한 반투과성 막 장치의 사용에 관한 다수의 발표들이 가득차 있다. 이들 반투과성 막들은 어떠한 알려진 분리, 예컨대 기-기, 기-액, 액-액, 기-고 등의 혼합물의 분리에 사용되며, 가스분리, 물의 탈염, 액체 조성물로부터 미세입자나 박테리아를 분리하기 위한 미량여과, 액체용액으로부터 고체의 분리를 위한 한외여과를 포함하는 공정들에 사용되어 왔다. 본질상 모든 경우에 있어서 막들은 어느정도까지는 다공성이고 비등방성 막을 포함하는데, 그 막은 복합막이거나 비대칭 막일 수 있다.
한 종류의 가스가 가스들의 혼합물로부터 회수되는 분야에 있어서는 유기물질, 예컨대 유기중합체, 또는 무기물질로 반투과성 막이 만들어질 수 있는 비대칭막 및 복합막이 사용되어 왔다. 일반적으로 비대칭형 막은 다른 성분들과의 혼합물 상태로 최소한 하나의 성분을 함유하는 유체혼합물로부터 상기의 최소한 한 성분을 선택적으로 분리할 수 있는 단일투과성막 재료로 본질상 구성된다. 비대칭 막들은 막 구조내에 둘 이상의 형태학상 영역들이 존재하는 것으로 특징지워지는데, 그 한 영역은 다른 성분들과의 혼합물 형태로 최소한 한 성분을 함유하는 유체혼합물로부터 상기의 최소한 한 성분을 선택적으로 투과할 수 있는 얇고 비교적 조밀한 반투과성 표피로 이루어지며, 그리고 다른 영역은 사용도중에 막의 얇은 표피영역의 붕괴를 막는 역할을 하는 덜 조밀하고, 다공성이고, 본질상 비선택적인 지지영역으로 이루어진다. 일반적으로 복합막은 다공성 기층 위에 부과된 적당한 반투과성 막 재료의 얇은층 또는 코팅으로 이루어진다. 상기 유형의 막 모두는 평판형태 또는 중공섬유 형태로 제조되어 왔다.
본질상 본 발명의 주제는 장치의 투과면을 공급면과 분리하는 튜브시이트에 끼워진 중공섬유벽의 실제적인 감소 및 조밀화에 의해 더욱더 식별될 수 있는 여러 형태학상 구조의 중공섬유 분리막으로 제작된 반투과성 막 장치에 관한 것이다.
중공섬유막을 포팅함으로써 제조된 막장치(예컨대, 모듀율)의 제작과 관련된 문제들은 잘 알려져 있다. 그밖에, 튜브시이트에 끼워진 중공섬유에서의 압력축적이 항상 문제가 되어 왔으며, 자주 부닥친 또다른 문제는 깨끗하고 완전히 개방된 구멍단부를 얻는 것이었다. 막에 기초한 분리공정에 있어서, 고압측부와 저압측부를 분리하는 지역에서 막과 그 주위 사이에 유체누출이 없어야 하며, 누출이 없는 조건은 중공섬유와 튜브시이트 사이에 있어야 한다. 그렇지만, 고압조건하에서 중공섬유는 어떤때는 압축변형되기 쉽다는 것이 관측되었다. 이것은 포트섬유 계면에서 포팅재료의 표면으로부터 떨어져서 잡아당겨지거나 또는 수축하고 투과유체를 통해 흘러가서 그 투과유체와 혼합되도록 공급유체에 대한 순간적인 통로가 생기는 중공섬유가 만들어질 수 있기 때문에, 덜 바람직한 생성물 순도가 얻어질 수 있다.
중공섬유막 다발의 단부를 둘러싸는 튜브시이트들의 포팅 또는 형성은 그 자체로는 본 발명의 주제가 아니다. 따라서, 1969년 1월 14일자로 공표된 E.A McLain 씨의 미국특허 제 3,422,008호는 11단락의 11행 내지 38행에 포팅과정을 서술하고 있다. 1980년 1월 15일자로 공표된 Damos 씨 등의 미국특허 제 4,183,238호의 6단락 51행 부터는 다른 포팅과정이 서술되어 있다. 1989년 6월 10일자 공표된 M.J. Coplan 씨등의 미국특허 제 4,207,192호는 중공 필라멘트 분리 모듀율에 관한 것으로서 그 12단락의 46행 부터는 포팅기법이 여전히 서술되어 있다. 1982년 4월 6일자 공표된 A. Zampini 씨의 미국특허 제 4,323,453호에 청구된 발명은 에폭시 포팅 조성물을 위한 한정된 이미다졸 경화제의 사용을 가리키고 있으며 처리단계 및 필요한 성분들을 충분히 서술하고 있다.
12단락의 20행부터 59행까지 Zampini 씨는 후경화 동안 열의 사용을 논의하고 있으며 또 그는 고체화 도중의 최종 경화 첨두온도는 중공섬유막의 유리전이온도에 비해 약 10℃ 또는 20℃ 정도 낮아야 한다고 반복하고 밝히고 있다(12단락, 25-28행, 37-40행, 54-56행 참조). 포팅과정에 대한 그밖의 설명은 1983년 1월 25일자 공표된 Opersteny 씨 등의 미국특허 제4,369,605호의 3단락 35행 이하 : 1983년 6월 21일자 공표된 Molthop 씨의 미국특허 제 4,389,363호(이 문헌에서, 중공섬유의 단부는 구멍 내로 포팅재료의 도입의 최소화 되도록 미세공극에 들어갈 수 있는 액체로 채워진다) : 1985년 10월 15일자 공표된 Okano 씨 등의 미국특허 제 4,547,289호(이 문헌에서, 폴리술폰 중공섬유들은 폴리술폰의 유리전이온도 아래의 온도인 60℃ 내지 150℃에서 경화된 에폭시수지에 포팅된다) : 1986년 11월 18일자 공표된 Kuzumoto 씨 등의 미국특허 제 4,623,460호(이 문헌에서, 중공섬유 다발의 포팅부분은 포팅되기 전에 다발의 외부직경이 감소되도록 열풍으로 건조되며, 이러한 가열동안에 중공섬유의 외부직경 및 구멍들의 내부직경은 감소되며 : 이 방법은 튜브시이트 제조시에 부닥쳤던 문제들중의 일부를 배제시켜 주지만 이 방법은 박절(slicing)단계동안 수축된 중공섬유의 감소된 내부직경과 관련된 다수의 새로운 문제들을 일으킬수 있고 반투과성 막 장치의 성능을 실제상 감소시킬수 있는 작은 내부직경 때문에 과도한 압력강하가 생길수 있다) : 1987년 8월 11일자로 공표된 Otstot 씨 등의 미국특허 제 4,686,039호(이 문헌은 한 단부 또는 양 단부에서 포팅되어진 유체분리 모듀율의 제조를 서술하고 있다)에서 발견될 수 있다. 1983년 4월 19일자 공표된 Otstot 씨 등의 미국특허 제 4,380,460호의 3단락 4-7행에는, 약한 영역에서 그리고 그 근처에서 중공섬유들은 튜브시이트의 경화동안 섬유에 열이 가해지기 때문에 가장 부서지기 쉽고 망가지기 쉽다고 언급되어 있지만, 사용된 온도의 제시가 없었다.
튜브시이트의 제조 또는 포팅과정에 관한 상당한 자료가 존재해 있지만, 그들 자료중의 어떤 것도 본원에 서술된 개선안을 제시하거나 또는 기술하지 않고 있다고 본다.
본 발명은 모든 것에 걸쳐서 개량된 성질들을 갖는 튜브시이트와 중공섬유 사이의 본질상 누출이 없는 시일에 의해 특징지워진 다공성 중공섬유 반투과성 막을 제조하기 위한 방법을 포함한다. 본 발명의 방법에 있어서 튜브시이트은 중공섬유의 다공성 중합체의 유리전이온도와 분질상 같거나 또는 더높은 온도에서 연화온도 이상으로 열처리된다. 가열은 튜브시이트의 포팅된 부분에서 중공섬유들의 다공성벽들이 본질상 조밀화되기에 충분한 시간동안 계속된다. 용어 ＂본질상 조밀화＂는 튜브시이트에 포팅된 다공성 중공섬유가 열처리전의 중공섬유의 다공성 수준과 비교하여 최소한 약 25%, 바람직하게는 최소한 약 50% 내지 약 100% 조밀화되는 것을 의미한다. 본 발명의 방법에 있어서 아래와 같은 개선이 이루어지는데, 튜브시이트에 끼워진 중공섬유의 길이의 주부분과 중공섬유의 구멍이 주부분은 튜브시이트에 끼워지지 않은 다공성 중공섬유의 구멍직경에 비해 더 큰 구멍직경을 가지면서 중공섬유의 벽은 조밀화되었다.
제1도에 있어서, (1)은 튜브시이트를 나타내며, (2)는 중공섬유를 나타내며, (3)은 중공섬유의 구멍을 나타내며, (4)는 중공섬유의 유리전이온도와 본질상 같거나 또는 더높은 온도에서 가열하기 전의 중공섬유의 다공성 벽을 나타내며, 그리고 (5)는 중공섬유의 유리전이온도와 본질상 같거나 또는 더높은 온도에서 본 발명의 방법에 따라 열처리된 후의 중공섬유의 조밀화된 벽을 나타내며, O. D 및 I. D는 중공섬유의 외부직경 및 내부직경을 나타낸다. 도면에 보여진 바와 같이 열처리는 중공섬유의 외부직경에는 영향이 없지만, 내부직경 또는 구멍 크기를 증가시킨다.
제2도는 통상의 방법으로 제조된 모듀율 A 및 본 발명의 방법으로 제조된 모듀율 B를 사용하여 실시예 1에서 유도된 데이타에 기초한 질소 투과성 대 압력의 도면이다. 약 600psi에 인접한 압력에서 모듀율 A는 다공성 중공섬유와 튜브시이트 사이의 누출때문에 실패했다. 이러한 단계에서 질소누출량으로 입증된 바와 같이 실패한 모듀율은 윗쪽으로 가리킨 화살표로 도면에 나타낸 바와 같이 0.1ft3(STP)/ft2.psI.day 이상의 누출량을 갖는 것이었다. 모듀율 B는 1000psi에 인접한 압력에서 실패를 보이지 않았다.
본 발명에 따라, 중공섬유 투과성 막이 제조되는데, 이것은 중공섬유와 튜브시이트 사이에 누출이 없는 시일을 가지며, 튜브시이트에 끼워진 중공섬유들이 본질상 조밀화된다. 막은 반투과성 막에 의해 분리할 수 있는 어떠한 혼합물, 예컨대 기체/기체, 기체/액체, 액체/액체, 액체/고체(용해된 고체포함) 혼합물 등의 분리를 달성하는 데에 유용하다. 일반적으로 이들은 모듀율이라고 보통 표기된 단위체들로 제작되며, 이와 같은 모듀율의 설계 및 제작은 당업자가 잘알고 있는 것이기 때문에 더 상세한 설명은 필요없다. 알려진 바와 같이, 모듀율은 단일 단부 일수 있거나 이중단부일 수 있다.
다공성 중공섬유 투과성막 모듀율은 수많은 형태로 제작될 수 있다. 따라서, 적당한 리테이너에 시일링된 다공성 중공섬유들의 장방향 다발, 적당한 리테이너에 시일링된 다공성 중공섬유들의 나선형으로 감은 다발, 그리고 어떤 다른 적당한 모양으로 제작될 수 있다. 모든 경우에 있어서, 다공성 중공섬유들의 단부는 튜브시이트에 끼워지고, 그 튜브시이트는 절단 또는 박절되어 다공성 중공섬유들의 단부들은 흐름을 방해하지 않도록 개방된다. 모듀율은 공급혼합물에 본래 존재하는 다른 성분들로부터 투과성 성분이 회수될 수 있도록 중공섬유들의 구멍 내에서 투과물의 어떤 흐름으로부터 중공섬유들의 외부표면 위에 공급물흐름의 분리가 제공되도록 제작된다. 어떤 경우에 있어서, 가역 과정이 사용될 수 있으며, 공급물은 중공섬유의 구멍에 도입되고 투과물은 중공섬유의 외부표면으로부터 회수된다. 공급 및 투과흐름 패턴의 다른 방식 및 다른 성분과의 혼합물 상태로 최소한 하나의 성분을 함유하는 혼합물로부터 그 하나의 성분을 분리하기 위한 모듀율은 당업계에 잘 알려져 있다.
다공성 중공섬유의 투과성 막 모듀율에 있어서 복수 또는 다발의 다공성 중공섬유들의 한 단부 또는 양단부는 튜브시이트내에 끼워지거나 또는 포팅되는데, 이것을 달성하기 위한 수 많은 과정들이 알려져 있다. 본 발명의 방법의 대표적인 과정에 있어서, 어떤 아라려진 모양을 갖춘 중공섬유 다발의 단부는 모울드 내에 위치하고, 모울드는 원하는 깊이까지 포팅수지 조성물로 채워지고, 다발은 수지로 채워진 모울드 내에서 수지가 경화될때까지 보유된다. 필요한다면, 경화를 돕기위해 열이 사용되어도 좋다. 수지가 경화된 후 전체의 튜브시이트는 주위온도 이상의 온도에서 경화된다. 다공성 중공섬유의 유리전이온도 아래의 온도인 주위온도 또는 높혀진 온도에서 경화된 후 모듀율의 포팅된 부분 또는 튜브시이트는 다공성 중공섬유의 열가소성 중합체의 유리전이온도와 본질상 같은 온도 또는 더높은 온도에서, 또는 열경화수지의 연화점 보다 5℃ 정도 낮은 온도에서 본 발명의 방법에 따라 열처리된다. 용어 ＂본질상 같은＂이란 다공성 중공섬유의 열가소성 중합체의 유리전이온도에 비해 약 5℃ 바람직하게는 2℃정도 더 낮은 온도를 의미한다. 열처리는 다공성 중공섬유의 단부의 구멍이 개방되도록 튜브시이트가 잘려져서 그것이 어떤 통상의 가열기법에 영향을 받을수 있을 정도가 되기 전후에 수행될 수 있다. 그렇지 않으면 포팅수지의 중간온도 경화 또는 높혀진 온도 경화를 생략할수 있고, 수지가 경화된후, 본 발명의 방법에 따라 다공성 중공섬유의 중합체의 유리전이온도와 본질상 같은 온도이거나 또는 더 높은 온도에서 모듀율의 포팅부분 또는 튜브시이트를 직접 열처리할 수 있다.
또한, 이것은 썰기 또는 절단작업 전후에 수행될 수 있다. 일반적으로, 바람직한 방법은 튜브시이트를 엄밀화하기 전에 본 발명의 방법에 따라 열처리하는 것이다. 튜브시이트의 이러한 슬라이싱, 절삭 및 절단은 모듀율이 제조된 후에 섬유의 구멍들을 개방하기 위한 알려진 과정이다. 일들 용어들의 하나 또는 그 이상은 이같은 오프닝단계를 표현하기 위해 여기에 사용된 것이지만, 사용된 용어는 다른 특별한 용어가 여기에 인용되지 않긴 하였지만 이같은 목적을 달성하기 위한 어떠한 과정에 적용된다.
그밖에, 본 발명의 반투과성 유체분리 장치는 계산에 의해 보여진 바와 같이 이미 알려진 과정을 사용하여 만든 장치를 이상으로 경제적 이점을 갖는다. 이들 계산에 있어서, 이 성분 혼합물, 예컨대 40H2/60CH4로부터의 수소의 분리가 연구되었다. 중공섬유 모듀율의 분리투과성은 아래와 같았다 :
투과율 5ft3(STP)/ft2.psi.day
분리인자 H2/CH450
이러한 경우의 연구에 사용된 공급압력은 500psia였으며, 투과압력은 20psia였으며, 투과조성물 요건은 90% 수소순도로 설정되었다. 이같은 연구에 사용된 반투과성 중공섬유막 장치의 치수는 아래와 같다.
막 면적 100ft2
중공섬유 외부의 활성 길이 45in
튜브시이트에서의 중공섬유 길이 5in
중공섬유의 바깥 지름 15밀
중공섬유의 안 지름 5밀
예컨대 다음 문헌(handbook of Separation Process Technology, R. W. Rousseau, Ed., John Wiley ＆ Sons, Inc. (1987); Membranes in Separations, Sun-Tak Hwang ＆ K. Kamrnermeyer, Robert E. Krieger Publishing Co. (1975); 그리고 C.Y. Pan, ＂Gas Separation by High Flux Asymmetric Hollow Fiber Membranes＂, AILChE J. 46(1986), )에 서술된 알려진 계산방법을 사용하여, 원하는 수소순도의 % 회수율 및 조작 조건이 계산되었는데, 그 값들은 아래와 같다 :
△Pp=튜브시이트를 통한 압력강하
△po=튜브시이트에서의 섬유길이를 포함하는 전체섬유길이에 걸친 압력강하
θ=스테이지 컷
Q/A=투과유속/막 면적
ø=빠른 가스의 회수율
모듀율 I 은 통상의 튜브시이트를 갖는다.
모듀율 II는 본 발명의 방법에 따라 열처리된 튜브시이트를 가지며 : 처리후 튜브시이트에서의 중공섬유의 안지름은 10밀이다.
모듀율 II를 사용하는 개선점 및 경제적 이점은 높은 수소 회수율로 입증된다.
당업자에게 알려진 바와 같이, 각각의 열가소성 중합체 조성물은 그 자체의 특유한 유리전이온도를 가지며 각각의 열경화 수지는 그 연화점을 갖는다. 따라서, 열처리가 수행될 온도는 중공섬유의 중합체 조성에 의존한다. 열처리동안에, 튜브시이트에 존재하는 다공성 중공섬유들의 그 부분은 본질상 조밀화되고 섬유들의 구멍의 안지름은 증가한다. 동시에, 중공섬유들의 외부표면은 튜브시이트에 결합된 채로 남아있다. 튜브시이트에 존재하는 중공섬유들의 조밀화의 측면에서, 중공섬유의 그 같은 부분의 물리적 및 구조적 완전성은 증가하기 때문에 사용 및/또는 압력하에서 변형 및 박기를 덜 받는다. 열처리는 튜브시이트에 악영향을 미치지 않는 온도에서 수행된다. 열처리 동안에 중공섬유와 튜브시이트 사이의 계면은 계면에서 중공섬유들의 열에 의한 손상이 방지되도록 예컨대 차가운 공기로 냉각된다.
본 발명의 추가의 이점은 중공섬유 조밀화의 결과로서 튜브시이트 내의 섬유들이 더 큰 구멍직경을 갖는다는 것이다. 이같이 더 큰 구멍직경은 유체분리 적용시에 더 작은 구멍부 압력강하를 가능하게 하기 때문에 분리 및 흐름이 더 효과적이다. 그밖에, 튜브시이트의 절단이 본 발명의 열처리조작에 이어서 수행되는 경우에 있어서, 일반적으로 튜브시이트에서 조밀화된 중공섬유들의 더큰 구멍직경은 섬유단부를 용융시킴이 없이 튜브시이트에서 조밀화된 중공섬유 단부들이 더좋은 오프닝을 제공한다. 이들 이점들은 본 발명의 다공성 중공섬유의 투과성 막 모듀율의 성질 또는 이용성에 해로운 영향을 미침이 없이 달성된다.
열처리에 필요한 시간은 다공성 중공섬유막의 조성, 튜브시이트의 조성 및 모듀율의 크기에 의존하여 다양할 것이다. 작은 튜브시이트인 경우의 약 15분에서부터 더 큰 시이트인 경우의 약 5시간에 이르기까지 다양할 수 있으며, 바람직하게는 큰 시이트인 경우에는 약 1.5시간 내지 약 2.5시간이다.
본 발명에 기술되었고 청구된 방법은 비교적 높은 압력에서 중공섬유막에 의한 본질상 누출이 없는 유체분리의 목적을 달성한다. 이미 가리킨 바와 같이, 열가소성 중합체의 유리전이온도 또는 다공성 중공섬유의 열경화 중합체의 연화점과 본질상 같거나 또는 더높은 온도에서 튜브시이트를 가열함으로써, 튜브시이트 내의 다공성 중공섬유는 본질상 조밀하게 되고 본질상 비압축성이게 된다. 일반적으로, 이같은 온도는 튜브시이트에 해를 입히지 않고 수많은 경우에 있어서, 예컨대 에폭시수지는 포팅조성물의 더큰 교차결합 및/또는 튜브시이트 중합체의 더높은 열변형 온도를 결과한다. 열처리온도에서 붕괴되는 포팅재료는 본 발명의 방법을 사용할때에는 회피되어야 한다. 조밀화된 중공섬유들의 비압축성은 더 완전한 유니트를 결과하고 튜브시이트로부터 떨어져서 당겨지고 중공섬유의 벽과 튜브시이트 사이에 누출을 유발하는 조밀화된 중공섬유의 본질상 또는 완전한 배제를 결과한다.
본 발명의 고온열처리 방법이 이와 같이 개량된 성질들을 갖는 다공성 중공섬유 투과성 막의 제조를 가능하게 한다는 사실을 완전히 예상치 못한 것이었다. 따라서, 미국특허 제 4,323,453호에 있어서는, 경화는 거의 일반적으로 세단계, 즉 경화개시단계, 고체화단계 및 교차결합단계로 일어난다고 밝히고 있다. 그 특허문헌에서 경화개시단계는 바람직하지 못한 피이크 발열반응이 생겨나지 않고 경화반응의 피이크 발열온도가 중공섬유막의 유리전이온도에 비해 최소한 10℃ 또는 20℃ 더 낮을 정도로 수행되어야 한다고 밝히고 있다(12단락, 18행 내지 30행). 그 특허 문헌에서 제2고체화단계는 높혀진 온도에서 수행되어야 하며, 고체화 동안의 피이크온도는 중공섬유막의 유리전이온도에 비해 최소한 10℃ 또는 20℃ 정도 낮아야 하는데, 어떤때는 고체화 동안의 피이크 발열온도는 약 100℃이내 이어야 한다고 밝히고 있다(12단락, 31행 내지 42행). 임의적이라고 생각되는 최종 교차결합 단계에 있어서, 고체화 동안의 피이크 온도 이상이지만, 중공섬유막의 유리전이온도에 비해 약 10℃ 또는 20℃ 더 낮은 온도가 사용된다고 밝히고 있다(12단락, 43행 내지 57행). 세단계 모두에 있어서 그 특허는 중공섬유막의 유리전이온도에 비해 약 10℃ 또는 20℃정도 더 낮은 온도를 항상 필요로 한다. 그 특허에서의 사용을 위해 발표된 최고온도는 피이크 온도를 초과하지 않고 피이크온도는 중공섬유의 유리전이온도에 비해 항상 10℃ 또는 20℃만큼 낮다. 미국특허 제 4,323,453호는 중공섬유의 유리전이온도와 본질상 같거나 또는 더 높은 온도에서 다공성 중공섬유 반투과성 막 장치의 튜브시이트 또는 포팅부분의 열처리를 서술하거나 또는 제시하지 않았다. 실제로 그 특허에는 세단계 모두에서 온도는 그 유리전이온도에 비해 약 10℃ 또는 20℃만큼 낮아야 한다.
미국특허 제 4,623,360호에 발표된 방법은 분리 및 균열을 일으켜서 중공섬유막과 경화된 포팅조성물 또는 튜브시이트 사이에 누출을 결과하는 것과 같이, 스폰지 층을 갖는 포팅 막에서 당연한 일부의 문제들을 해결하는 것을 강조하고 있다. 그 특허문헌이 주장하는 바에 의하면 다발이 포팅되기 전에 90℃ 내지 100℃의 온도에서 열풍으로 다공성 중공섬유 다발의 단부의 외부표면을 건조시킴에 의해서 이것이 달성된다고 한다. 이것은 다공성 중공섬유들이 포팅된 후의 튜브시이트의 열처리를 가지키지 않고 있으며, 중공섬유의 내부구멍 직경을 증가시키는 것을 가리키지 않고 있으며, 뿐만아니라 다공성 중공섬유의 유리전이온도에 비해 본질상 같거나 또는 온도에서 튜브시이트를 가열하는 것을 가리키거나 또는 제시하지도 않고 있기 때문에 본 발명의 방법과는 상당히 차이가 있다. 실제적으로, 그 방법은 중공섬유의 내부 구멍직경 및 외부직경 둘 모두를 감소시키기 쉬운 경향이 있다.
본 발명에 따라, 다공성 중공섬유막 모듀율을 당업자에 의해 사용되어 왔고 실시되었던 공지의 방법에 따라 우선 제조된다. 이와 같은 모듀율의 실제 제조는 본 발명의 주제가 아니며, 다공성 중공섬유 다발의 단부(들)이 보호되도록 튜브시이트의 제조 또는 초기 포팅을 포함하는, 이들의 제조를 위한 어떤 공지의 과정(예컨대, 미국특허 제 4,207,192호에 보여진 바와 같은 과정)이 사용될 수 있다. 모듀율이 제조된 후에 그 모듀율은 본 발명의 방법에 따라 처리된다. 이것은 실질적으로 튜브시이트에 캡슐화된 열가소성 중공섬유를 조밀화시키기에 충분한 기간동안 실질적으로 열가소성의 다공성 중공섬유의 유리전이온도와 같거나 또는 보다 큰 온도에서 캡슐화된 다공성 중공섬유를 포함하는 또는 캡슐화된 열경화 다공성 중공섬유를 튜브시이트에 캡슐화된 섬유의 연화온도 부근에서 가열하는 모듈의 튜브시이트부의 고온처리를 포함한다. 이 열처리의 결과로 튜브시이트내의 중공섬유는 조밀화되며 중공섬유의 구멍의 주부분과 튜브시이트에 끼워진 중공섬유의 길이의 일부는 튜브시이트에 끼워지지 않은 다공성 중공섬유의 내구경보다 더큰 내구경을 갖는다. 게다가 튜브시이트에 끼워진 중공섬유의 벽은 실질적으로 충분히 밀도가 높으며 비압출성이다. 그 섬유는 유체분리 공정기간동안 동작압력에서 포트섬유 계면에 의해 오그라들지 않을 것이며 중공섬유의 외측표면의 벽과 튜브시이트간의 계면에서 사실상 누출이 없다. 또한 섬유구멍 오프닝의 내경이 중공섬유의 벽의 조밀화를 인해 증가되었기 때문에, 유체분리 동작동안 튜브시이트내의 구멍을 통한 압력강하는 보다 더 낮아진다. 다른 잇점은 튜브시이트내이 섬유구멍 단부의 오프닝이 존재하는 더큰 구멍 오프닝 때문에 촉진된다는 것이다.
본 발명의 열처리공정은 섬유 튜브시이트 계면을 손상시키지 않는 상태하에 실행된다. 튜브시이트가 지시된 상태로 가열될 때 계면의 온도는 섬유 손상을 방지하도록 제어되야 한다. 이것은 계면의 온도처리기간동안 계면을 가로질러 찬공기(또는 다른 수단)를 불어줌으로써 달성될 수 있다.
튜브시이트에 끼워진 중공섬유의 외부벽을 본 발명의 열처리를 하기 전에, 하는 동안 그리고 한 후에 튜브시이트에 부착하는 것이 중요하다. 많은 경우에 중공섬유 재료와 튜브시이트 재료간에 자연적인 접착이 이루어지며 두 재료들은 강력한 접착을 형성한다. 다른 경우에서는 접착을 촉진하는 커플링제를 사용할 필요가 있다. 이러한 커플링제와 그 용법은 선행기술로써 공지되어 있다. 접착되지 않은 경우, 섬유는 튜브시이트에서 오그라들어 시스템에 결함을 일으킨다. 사용된 포팅재료는 고열처리 온도를 견딜 수 있는 것이어야 되며 중공섬유에서 오그라들거나 또는 늘어나지 않아야 된다.
본 발명의 공정에 의한 튜브시이트의 열처리는 튜브시이트가 임의의 기지의 방법으로 얇게 잘리거나 분리되거나 또는 절단되기 전이나 아니면 후에 실행될 수 있다. 따라서, 중공섬유의 다발은, 전술한 바대로, 종래의 방법으로 포팅되어도 되며, 다음에 튜브시이트 부분은 열가소성 중공섬유의 유리전이온도와 실질적으로 동일하거나 보다 높은 온도로 또는 필요한 시간동안 열경화 중공섬유의 연화온도 부근으로 본 발명의 공정에 의해 가열된다. 마지막으로 열경화된 튜브시이트는 종래의 수단에 의해 편으로 절단된다. 대신으로, 중공섬유의 다발은, 전술한바대로, 종래의 방법으로 포팅되며 포팅 혼합물이 응고된 후 튜브시이트는 종래의 수단으로 가열되며, 다음에 튜브시이트 부분은 본 발명의 공정에 의해 열가소성 중공섬유의 유리전이온도와 실질적으로 동일하거나 보다 높은 온도로 또는 열경화 중공섬유의 연화온도 부근으로 필요한 시간동안 가열된다.
가열은 전기가열요소, 마이크로파, 적외선수단과 같은 종래의 수단을 이용한 종래의 방법으로 본 발명의 공정에 의해 처리되어질 모듀율의 튜브시이트 부분에 인가되는 열에 의해 실행된다.
본 발명의 공정에 의한 후경화 열처리의 결과로 중공섬유 다발이 적당한 봉입물에 비치되며 튜브시이트는 중공섬유의 구멍측과 외측과의 사이에 차폐 또는 장벽을 제공한다. 봉입물과 튜브시이트간의 맞음새는 유체혼합물이 봉입물벽과 튜브시이트 사이에서 누설되거나 또는 통과되는 것을 방지하는 누설-방지 관계이다. 대신에, 튜브시이트는 직접 내관에 접착되어도 된다.
침투성 중공섬유의 제조방법과 그런 것을 제조하기 위해 사용되는 재료는 잘 알려져 있다. 이런 중공섬유는 참고로 여기에 설명되는, I. Cabasso, ＂중공섬유 멤버레인＂, Kirk-Othmer : Enc. of Chem. Tech., 12, Third Ed., 492-517(1980) 및 I. Cabasso, ＂멤버레인＂, Enc. of Pol. Sc. ＆ Eng., 9, Second Ed., 509-579(1987)에 따른 공정단계들로 쉽게 제조된다. 중공섬유의 외면과 내면과의 사이에 기존하는 유체흐름을 위한 통로를 갖는 다공성인 많은 중공섬유들이 알려져 있다. 구멍은 일반적으로 200,000A 미만의 평균단면직경을 가지며 어떤 다공성 중공섬유에서는 평균 구멍단면 직경이 약 50,000A 또는 약 10,000A 미만이며, 어떤 경우에는, 평균 구멍 단면 직경이 약 5A 내지 약 200A 정도로 작을 수도 있다. 원하는 용도(예컨대, 가스-가스, 액체-액체, 미세여과, 한외여과등)에 따라, 적당한 구경크기를 갖는 중공섬유를 선택한다.
유리하게는 그것들을 처리하기 위해 특별한 장치를 필요로 하지 않도록 중공섬유의 벽은 충분히 두텁다. 중공섬유의 외경은 약 1밀 이하에서 약 100밀 이상까지, 바람직하게는 약 2밀에서 약 80밀까지 변화시킬 수 있다. 중공섬유의 벽두께는 약 0.1밀에서 약 12밀 이상까지, 바람직하게는 최소한 약 0.2밀에서 약 20밀까지 변화시킬 수 있다.
다공성 중공섬유, 특히 두께가 최소한 약 2밀인 벽을 갖는 다공성 중공섬유를 통해 소망의 유속을 제공하기 위하여 사실상 빈 체적을 갖는 중공섬유가 유익하게 사용된다. 공백부는 중공섬유의 재료가 비어있는 중공섬유 내의 영역이다. 따라서, 공백부가 존재할때 중공섬유의 밀도는 중공섬유의 벌크재료의 밀도 미만이다. 중공섬유의 공백체적은, 피상 체적(구멍체적을 제외한, 중공섬유의 총 체적에 포함된 체적)에 기초하여, 90%만큼 높을 수 있거나, 또는 약 10% 내지 80%일 수 있으며, 어떤때는 약 20% 내지 70%이다.
분해없이 연화되는 공지의 유기물질로 제조한 다공성 중공섬유들중의 어떤 것이 본 발명의 이로운 열처리단계를 받을 수 있으며, 그 유기물질로는 천연 및 합성중합체, 이들의 블랜드 및 얼로이가 있으며 그 물질은 열가소성이거나 또는 열 경화성인데 열가소성인 것이 바람직하다. 대표적인 중합체들은 치환 또는 비치환된 중합체들일 수 있으며 폴리술폰; 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체 및 스티렌-비닐벤즈알데히드 공중합체와 같은 스티렌함유 공중합체를 포함하는 폴리(스티렌); 폴리카본에이트 ; 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스-아세테이트-부티레이트, 셀룰로오스 프로피온 에이트, 메틸 셀룰로오스 등과 같은 셀룰로오스 중합체, 아릴 폴리아미드 및 아릴 폴리이미드를 포함하는, 폴리아미드 및 폴리이미드; 폴리에테르; 폴리(페닐렌 옥사이드)와 같은 폴리(아릴렌 옥사이드); 폴리우레판; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(알킬 메타크릴레이트), 폴리(알킬 아크릴레이트)등과 같은 폴리 에스테르(폴리아크릴레이트 포함); 폴리술파이드; 폴리(에틸렌), 폴리(프로필렌), 폴리(부텐-1), 폴리(4-메틸펜텐-1), 폴리비닐, 예컨대 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐 에스테르), 폴리(비닐 아세테이트) 및 폴리(비닐 프로피온에이트)와 같이 상기에 언급된것 이외의 알파-올레핀 불포화를 갖는 단량체들의 중합체로 부터 선택될 수 있다.
수많은 경우에 있어서, 중공섬유는 다공성 중공섬유의 표면에 가해진 얇은막 형성재료를 갖는 복합막의 형태이다. 이것은 어떤 공지의 과정, 예컨대 미국특허 제4,467,001호에 보여진 바와같은 과정에 따라 제조될 수 있는데, 막형성 재료의 용액은 다공성 중공섬유의 외부표면에 점착된 약 7,000Å 이하, 바람직하게는 약 500Å 내지 약 2000Å의 건조 코우팅이 석출되도록 가해진다. 일부의 경우에 있어서, 점착은 커플링제 및/또는 화학적 처리에 의해 증진된다.
유용한 막 형성재료의 대표적인 것은 치환 또는 비치환될 수 있는 중합체들이다. 이같은 재료로는 합성고무; 천연고무; 비교적 고분자량 및/또는 고비등 액체; 유기 예비중합체; 폴리(실록산); 폴리실라잔; 폴리우레탄; 폴리(에피클로로히드린); 폴리아민 ; 폴리아미드; 폴리(α-클로로아크릴로나트릴) 공중합체와 같은 아크릴로니트릴 함유 공중합체; 폴리락탐 및 폴리아크릴레이트를 포함하는 폴리에스테르, 예컨대 폴리(알킬 아크릴레이트) 및 폴리(알킬 메타크릴레이트), 폴리숙신에이트, 그리고 알키드수지; 셀룰로오스 중합체; 풀리술폰; 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(프로필렌 글리콜)등과 같은 폴리(알킬렌글리콜); 폴리(올레핀), 예컨대 폴리(에틸렌), 폴리(클로로프렌), 폴리(스티렌) 공중합체를 포함하는 폴리스티렌, 예컨대 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리비닐, 예컨대 폴리(비닐알콜), 폴리(비닐 알데히드), 폴리(비닐 포르말), 폴리(비닐 부티랄), 폴리(비닐 케톤), 폴리(메틸 비닐 케톤), 폴리(비닐 에스테르), 폴리(비닐 벤조에이트), 폴리(비닐 할라이드), 폴리(비닐리덴 할라이드)와 같이 α-올레핀 불포화를 갖는 단량체들의 중합체; 플루오르화된 에틸렌 공중합체; 폴리(아릴렌 옥사이드); 폴리카본에이트 ; 그리고 상기된 반복단위체들을 함유하는 블록 인터폴리머를 포함하는 어떠한 인터폴리머, 그리고 전술한 것들중의 어떤 것을 함유하는 그라프트 또는 블렌드가 있다.
본 발명은 중공섬유의 조밀화 및, 튜브시이트와 열가소성 또는 열경화성 중공섬유 사이의 점착력 손실없이 튜브시이트에 끼워진 중공섬유 구멍들의 안지름의 확대가 이루어지는 반투과성 장치를 가리킨다. 약간 떨어진 경우에 있어서는 이들은 달성될 수 없고 이런경우 그 막들은 본 발명의 범위에 속하지 않는다.
튜브시이트는 고체 포팅 재료에 끼워진 중공섬유 다발의 단부를 포함한다. 튜브시이트의 형성은 어떤 적당한 방식으로 수행될 수 있는데, 이와같은 과정들을 예컨대 미국특허 제3,339,341호, 3,442,389호, 3,455,460호, 3,690,465호 및 4,207,192호를 통해 당업계에 잘 알려져 있다. 일반적으로 포팅재료는 튜브시이트를 제조할 때에는 액체형태이었다가 압력 저항성의 무누출구조로 고체화된다. 본 발명의 목적을 위하여 튜브시이트는 본 발명의 열처리에 사용된 고온에서는 안정성이 있어야 한다.
포팅재료는 무기 또는 유기재료 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 냉각 또는 경화시에 고체화되는 유기 수지가 일반적으로 이용되며, 특히 투과성 중공섬유의 외벽에 대하여 강한 접착 본드를 형성할 수 있고 작은 수축을 보이는 것들이 사용된다. 이들 재료는 잘 알려져 있으며 문헌(예를들어, 미국특허 제4,369,605호)에 충분히 기술되어 있다.
설명의 편의를 위하여 폴리술폰 다공성 중공섬유들이 본 발명을 더욱더 설명하기 위해 사용된다. 그렇지만, 이미 언급한 바와같이 본 발명은 이와같은 섬유만으로 구속되지는 않는다. 여기에 사용된 중공섬유들의 대표적인 제조를 위하여, 폴리술폰 다공성 중공섬유들은 폴리술폰 및 디메틸포름아미드를 함유하는 세성분 용액을 사용하여, Cabasso 등의 특허에 서술된 과정에 의해 도우프 조성물로부터 방적되는데, 바람직하게 용액중의 전체 중합체 농도는 약 25 내지 약 45중량%이다. 잘 알려진 튜브-인 -튜브 제트기법이 그 방적 과정에 사용되며, 약 21℃의 물이 중공섬유를 위한 외부 급냉 매질이고 섬유의 중앙에서의 급냉 매체는 공기이다. 급냉에 이어서 세척 및 건조가 막 형성재료로 피복하기전에 주위 온도이상의 온도에서 수행된다.
[실시예 1]
전기한 통상의 절차에 의해 생산된 폴리술폰 다공성 중공섬유는 115℃에서 가열공기건조탑을 통해 공기건조된다. 건조된 섬유는 다음에 167℃에서 또하나의 가열공기 오븐을 통과하여 풀림된다. 풀림된 섬유는 1.3중량%의 아세테이트 셀룰로오스 여과용액으로 인-라인 코팅되는데, 이 용액에 사용되는 용매는 부피로 40/40/20의 아세트산/이소프로판올/물의 혼합물이다. 사용된 코팅절차는 미국특허 4,467,001호에 의했다. 코팅된 다공성 중공섬유는 와인더에 감기전에 건조시키는데, 섬유의 평균외면직경은 14.1밀이고 평균구멍직경(내면직경)은 5.4밀이다. 미국특허 제4,207,192호에 기술된 절차에 의해 제조된 두개의 폴리술폰 중공섬유막 모듀율은 길이가 30.5cm이고 외면직경이 5.1cm이다. 각 모듀율의 한 단부는 튜브시트(tubesheet)를 형성하도록 에폭시수지로 포팅되고, 상온에서 밤새도록 큐어한 후 절단하는데, 그 결과물은 루프형 모듀율이 된다.
모듀율 A : 첫번째 모듀율의 절단된 튜브시트는 2시간동안 열가소성 폴리술폰 중공섬유의 유리전이온도보다 상당히 낮은 온도인, 120℃에서 포스트큐어하는데, 이것이 일반적으로 사용되는 통상의 방법이다. 이 모듀율에서 중공섬유의 외면직경이나 내면 구멍직경 또는 튜브시트의 크기는 변하지 않는다. 이 모듀율은 지금까지 생산된 전형적인 제품으로 비교목적을 위해 만들었다. 최종 모듀율의 활성면적은 26ft2이다.
모듀율 B : 이 모듀율은 본 발명의 공정에 의해 제조된다. 제2모듀율의 절단된 튜브시이트는 2시간동안 열가소성 폴리술폰 중공섬유의 유리전이온도보다 더 높은 온도인, 190℃에서 본 발명의 공정에 의해 열처리한다. 중공섬유 또는 튜브시이트 크기의 외면직경을 변하지 않았다. 그러나, 중공섬유의 내면구멍직경은 중공섬유가 튜브시이트에 끼워넣어진 부분에서 평균 9.7밀로 되었다. 중공섬유의 유리전이온도 이상으로 가열되지 않는 튜브시이트에 끼워지지 않은 구멍의 평균 내면 직경은 여전히 5.4밀이다. 튜브시이트내의 중공섬유의 벽은 열처리후 근본적으로 완전히 조밀화되어 압축할 수 없게 된다. 최종 모듀율의 활성면적은 26.6ft2이다.
두개 모듀율의 투과성을 동일시간동안 여러가지 압력에서 순헬륨, 순질소 및 10 : 90의 헬륨/질소혼합물을 사용하여 21℃에서 비교하여 제2도에 나타냈다. 헬륨과 질소의 혼합물을 사용한 이유는 헬륨은 빠른 가스이고 질소는 느린 가스이기 때문이다. 투과율에서 느린 가스의 존재는 결과적으로 누설 및/또는 모듀율 실패의 더욱더 양성적 징후를 나타낸다. 처리되는 혼합물의 덜 투과될 수 있는 조성의 투과율에 대한 혼합물의 더 많이 투과될 수 있는 투과율의 비가 선택성이다. 평균 투과성은 ft3(STP)/ft2·psi. 일로 알려졌다. 모듀율은 중공섬유막의 외부면에 가스를 공급하고 중공섬유막의 구멍으로부터 투과된 것을 모으고 투과성 및 선택성의 비율을 측정하여 시험한다. 순질소와 순헬륨의 투과율과 90/10의 헬륨/질소 혼합물의 투과율 및 선택성의 결과를 두개의 모듀율에 대해 볼 수 있고 이하에서 나타낸다. 비교 모듀율 A는 상당히 증가된 압력에서 사용할 수 없고, 이것은 약 600psi 압력에서 중공섬유와 튜브시이트간에 상당한 포트누설을 나타낸다. 이에 비해, 본 발명의 공정에 의해 제조된 모듀율 B는 거의 1,000psi 압력에서도 포트누설을 나타내지 않는다.
약 500psi까지의 압력에서는 양 모듀율에 대한 결과는 양호한 선택성 및 투과성을 갖는 것으로 나타났다. 제2도에서 볼 수 있는 바와같이, 모듀율 A나 B에 대한 질소누설은 발견되지 않았다. 그러나, 압력을 약 600psi로 올리면 질소만 사용하는 모듀율 A는 끼워진 중공섬유와 튜브시이트간에 상당한 가스누설이 되게 된다. 동일조건에서 모듀율 B는 누설을 나타내지 않는데, 사실상 약 1000psi 정도의 압력에서도 모듀율 B에는 누설이 나타나지 않는다.
모듀율 A의 실패전에, 헬륨/질소혼합물로서 동일한 모듀율을 또한 평가할 수 있다. 모듀율 A는 헬륨/질소의 약 500psi까지의 압력에서는 91의 초기선택성을 나타내고 모듀율 B는 약 500psi까지에서 113의 선택성을 나타낸다.
약 600psi의 질소압력하에서 모듀율 A가 실패한 다음 모듀율을 헬륨/질소혼합물로 시험했다. 단지 100psi의 압력에서 선택성은 43인데 반해, 상기에서 언급한 바와같이, 실패전의 동일가스혼합물을 사용하는 초기 선택성은 91이다.
또한, 상기한 바와같이, 헬륨/질소의 초기선택성은 모듀율 B에 대해 113이다. 실패없이 약 1,000psi까지의 압력에서 질소만으로 모듀율 B로 시험한 다음, 모듀율 B가 동일 헬륨/질소혼합물로 사용된다. 시험결과는 950psi의 압력에서의 선택성이 초기선택성 값보다 큰 123을 나타냈다.
이 데이타는, 제2도에 나타낸 질소만의 데이타와 같이, 본 발명의 열처리공정을 사용하여 만들어진 준투과성 막장치는 그 압을 사용한 후에도 그 성질을 보유하는 것으로 밝혀졌다.
[실시예 2]
튜브시이트에 끼워진 투과성 중공섬유의 튜브시이트 부분이 본 발명에 의해 처리될 때 이루어지는 점착성과 내부구멍 직경에 개선점을 확립하기 위해 일련의 작업을 행했다. 이 일련의 작업에서 실시예 1에서 기술한 것과 비슷한 폴리술폰 중공섬유를 네개의 서로 다른 코팅재료로 실시예 1에 기술한 것과 비슷한 방법으로 코팅시킨다. 각각의 모듀율이 코팅된 폴리술폰 중공섬유중 하나의 8개 표준세트를 갖고 있는 5개의 모듀율을 제조한다. 섬유의 각 세트의 섬유들을 0.50중량부의 에폭시수지 EPON828
(비스페놀-A/에피클로로히드린), 0.45중량부의 NADIC
무수 메틸 경화제 및 0.05중량부의 디메틸 아미노에틸페놀로 이루어진 에폭시 포뮬레이션에 포팅시켜 1.27cm 직경 및 3.8cm 길이의 튜브시이트를 형성한다. 그 에폭시 튜브시이트를 겔화시키고 109℃까지 온도를 점차적으로 증가시킴에 의해서 2시간에 걸쳐 경화하고, 그리고 슬라이싱한다. 각각의 모듀율의 경화된 튜브시이트 부분을 폴리술폰의 유리전이온도와 최소한 동일한 온도인 190℃에서 두시간동안 가열하고 실온까지 점차로 냉각한다.
코팅된 폴리술폰 중공섬유의 본래 치수를 포팅하기전에 그리고 본 발명에 따른 가열단계 이전에 200배율에서 현미경 측정으로 측정한다. 이들 결과들은 아래의 표에 요약되어 있다. 그 데이타는 코팅 재료가 사용되었음에도 불구하고 튜브시이트에 끼워진 코팅된 폴리술폰 중공섬유 부분이 190℃ 온도에서의 튜브시이트 가열후에 조밀화되었다는 것을 보여준다. 섬유들의 열처리된 튜브시이트 부분은 중공섬유들의 바깥 지름의 변화를 보인 반면에 안지름의 증가를 보였으며; 또한 현미경 검사는 튜브시이트에 대한 중공섬유들의 외벽의 점착을 보여주었다. 비교로서, 포팅되지 않은 폴리술폰 중공섬유들의 작은 다발의 단면을 동일조건하에 190℃에서 가열한다. 이 다발은 중공섬유의 안지름 및 바깥지름 둘 모두의 감소를 보였다. 에폭시 튜브시이트는 폴리술폰이 조밀화되고 내부구멍직경이 증가함에 따라 섬유구멍이 외향하게 수축될 정도로 중공섬유의 내향수축을 방지했다. 다르게 코팅된 중공섬유들의 조밀화 부분의 외관에서 약간의 차이가 관측되긴 하였지만, 모든 경우에 있어서 폴리술폰 조밀화 내부구멍 직경 증가가 관측되었다
[표 1]
* - 유리전이온도(190℃)에서 튜브시이트 부분을 가열한 후
CA - 셀룰로오스 아세테이트
EC - 에틸 셀룰로오스
CA/PMMA - 셀룰로오스 아세테이트/폴리메틸 메타크릴레이트, 50/50중량
TMBA-PE - 테트라메틸 비스페놀-A 및 혼합된 이소 - 및 테레프탈로일 클로라이드의 폴리에스테르
Claims (17)
- 선택적으로 투과할 수 있는 중공섬유 다발과, 상기의 투과성 중공섬유의 단부를 위한 튜브시이트를 형성하는 수지 포팅제로 이루어지며 상기의 투과성 중공섬유가 그 내부구멍의 단부들을 갖고 있는 유체분리장치에 있어서, 상기 튜브시이트에 끼워진 그 길이부분을 따라 상기의 투과성 중공섬유들의 구멍들의 주부분은 상기의 튜브시이트에 끼워지지 않은 상기의 투과성 중공섬유 단면의 구멍 안지름에 비해 더 큰 구멍 안지름을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 유체분리장치.
- 제1항에 있어서, 튜브시이트에 끼워진 투과성 중공섬유들의 단면부의 벽은 본질상 조밀하게 된 것을 특징으로 하는 유체분리장치.
- 제1항에 있어서, 투과성 중공섬유가 열가소성 중합체인 것을 특징으로 하는 유체분리장치.
- 제1항에 있어서, 투과성 중공섬유가 폴리술폰 중공섬유인 것을 특징으로 하는 유체분리장치.
- 제1항에 있어서, 튜브시이트가 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 유체분리장치.
- 제4항에 있어서, 튜브시이트가 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 유체분리장치.
- 제1항에 청구된 유체분리장치를 케이싱안에 포함하고 있는 유체분리 모듀율.
- 제6항에 청구된 유체분리장치를 케이싱안에 포함하고 있는 유체분리 모듀율.
- 유체분리장치를 형성하기 위한 방법에 있어서, 선택적으로 투과할 수 있는 중공섬유를 형성하는 단계; 상기의 다발의 단부를 수지 포팅제에 포팅시켜 튜브시이트를 형성하는 단계; 튜브시이트에서 중공섬유들을 본질상 조밀화하기에 충분한 시간동안 중공섬유 열가소성 중합체의 유리전이온도 또는 상기 중공섬유 열경화성 중합체의 연화점과 본질상 같은 온도 또는 더 높은 온도에서 상기 다발의 튜브시이트 부분을 가열하는 단계; 그리고 그 내부 구멍의 단부가 개방되도록 튜브시이트를 절삭하는 단계를 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 튜브시이트는 상기의 선택적으로 투과할 수 있는 중공섬유의 연화점 또는 유리전이온도에 비해 본질상 같거나 또는 더 높은 온도에서 가열되기전에 슬라이싱 되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 상기의 선택적으로 투과할 수 있는 중공섬유가 열가소성 중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기의 선택적으로 투과할 수 있는 중공섬유가 폴리술폰인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 상기의 튜브시이트가 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 튜브시이트가 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기의 선택적으로 투과할 수 있는 중공섬유가 폴리술폰 중공섬유인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기의 튜브시이트가 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 튜브시이트가 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 방법.
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