NL8005307A

NL8005307A - Werkwijze voor het doorsnijden van holle vezel- membranen; permeator.

Info

Publication number: NL8005307A
Application number: NL8005307A
Authority: NL
Original assignee: Monsanto Co
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1980-09-23
Publication date: 1981-03-30
Also published as: CA1141286A; DE3036163A1; BE885345A; GB2059802A; IT8024919A0; ZA805958B; IT1132753B; GB2059802B; FR2465579A1; AU6269580A; JPS5658820A

Description

. I

* Λ, < VO 872

Werkwijze voor het doorsnijden van holle vezelmembranenj permeator.

De uitvinding heeft betrekking op werkwijzen die bruikbaar zijn voor de vervaardiging van permeators, die holle vezelmembranen bevatten voor de scheiding van tenminste één fluïdum van een fluï-dummengsel dat tenminste één ander fluïdum bevat. Meer in het bij-5 zonder heeft de uitvinding betrekking op doorsnijdingswerkwijzen, waarmede meerdere holle vezelmembranen die in de vorm van een bundel zijn gerangschikt, worden doorgesneden en tevens de einden van de boringen van de holle vezelmembranen op fluïdumdichte wijze worden gedicht.

10 Membranen in de vorm van holle vezels zijn vaak voordelig voor gebruik in permeators vanwege het betrekkelijk grote membraan-oppervlak dat per volume-eenheid van de permeator kan worden gerealiseerd. Bovendien kunnen holle vezels zelfdragend zijn en hoge drukverschillen over hun wanden weerstaan. Het gebruik van grote 15 drukverschillen is zeer aantrekkelijk bij vele scheidingsbewerkin- gen, b.v. ultrafiltratie, omgekeerde osmose, scheiding van gasmengsels en dergelijke, teneinde grotere permeatieaandrijfkrachten te realiseren en daarmede een grotere stroom door de membranen te verschaffen.

20 Holle vezelmembranen bevattende permeators worden gewoonlijk gekarakteriseerd door middelen die fluïdumcommunicatie tussen de toevoerzijde en de afvoerzijde voor permeaat van de membranen behalve door de wanden van de holle vezelmembranen verhinderen. In het algemeen is tenminste één uiteinde van elk van de holle vezel-25 membranen in de permeator gevat of ingebed op een hoofdzakelijk fluïdumdichte wijze in een pijpplaat, zodat de boring van het holle vezelmembraan door de pijpplaat in fluïdumcommunicatie staat. De pijpplaat staat vaak in een hoofdzakelijk fluïdumdichte relatie met een vat dat de holle vezelmembranen bevat opdat fluïdum aan de 30 buitenzijde van de holle vezelmembranen niet naar de zijde van de 8005307 - 2 - boringen passeert dan door de wanden van de holle vezelmembranen. Het andere uiteinde van elk van de holle vezelmembranen staat eveneens in een hoofdzakelijk fluldumdichte relatie tussen het uitwendige en de boringen van het membraan. De gewenste relatie kan wor-5 den gerealiseerd door het uiteinde van het holle vezelmembraan in te bedden in een pijpplaat, die een afzonderlijke pijpplaat kan zijn of ook dezelfde pijpplaat kan zijn waarin het andere uiteinde van het holle vezelmembraan is ingebed. Anderzijds kan het andere uiteinde van het holle vezelmembraan op een hoofdzakelijk fluldum-10 dichte wijze zijn afgedicht. Dit afgedichte uiteinde wordt hier verder als pluguiteinde aangeduid. In deze beschrijving zullen verdere permeators, waarin elk uiteinde van de holle vezelmembranen is ingebed in een afzonderlijke pijpplaat, worden aangeduid als dubbeleindige permeatorsj en permeators waarin slechts één uiteinde 15 van elk van de holle vezelmembranen in een pijpplaat is ingebed, of waarin beide uiteinden van de holle vezelmembranen in dezelfde pijpplaat zijn ingebed, zullen worden aangeduid als enkeleindige permeators.

Het is wenselijk dat de vervaardiging van pijpplaten en in 20 enkeleindige permeators het pluguiteinde geen nadelige invloed op de sterkte of het scheidingsgedrag van de holle vezelmembranen uitoefenen. Holle vezelmembranen, in het bijzonder anisotrope membranen met een dunne dichte huid of barrièrelaag, gesteund door een meer open wandstructuur, kunnen breekbaar zijn. Daarom dienen pro-25 cedures voor het vervaardigen van pijpplaten en pluguiteinden het risico voor beschadiging van de holle vezelmembranen te minimaliseren. De beschadiging die aan de holle vezelmembranen kan optreden, kan worden waargenomen als een afname van de selectiviteit van het membraan of een verzwakking van de structuur van het holle vezel-30 membraan zodat het vermogen om de bij voorkeur grote drukverschil len te gebruiken, kan afnemen. Bovendien zouden deze vervaardigings-procedures bij voorkeur snel, gemakkelijk en zonder al teveel deskundigheid aan de zijde van de vervaardiger uitgevoerd moeten kunnen worden.

35 Een bij de vervaardiging van permeators gewoonlijk vereiste bewerking is b.v. het snijden van een bundel van holle vezelmembra- 80 0 5 30 7 * ·* - 3 - nen. Dit snijden kan met een scherp mes, bv. een scheermesje, worden uitgevoerd. De gedurende hét snijden van holle vezelmembranen uitgeoefende druk kan echter schade aanbrengen aan de gebieden van het membraan nabij de snijzone. Bovendien stijgt bij bundels die 5 meerdere holle vezelmembranen bevatten, de waarschijnlijkheid dat meerdere snijbewegingen nodig zijn om alle holle vezelmembranen in de bundel door te snijden en is meer druk tijdens het snijden vereist om de snij beweging te bespoedigen. Daardoor kan het risico voor beschadiging van de holle vezelmembranen ook toenemen. Andere 10 nadelen kunnen ook een gevolg zijn van het gebruik van scherpe mes sen voor het uitvoeren van de snijbewerking. Het gebruik van een mes kan b.v. gevaar voor verwondingen van de vervaardiger opleveren. Voorts hebben holle vezelmembranen die met een scherp mesblad zijn gesneden, in het algemeen open boringen. Derhalve moeten wan-15 neer de pijpplaat gevormd moet worden, nadat de holle vezelmembra nen gesneden zijn, middelen worden gebruikt om te verhinderen dat het materiaal dat de pijpplaat vormt, door capillaire werking in de boringen van de holle vezelmembranen wordt getrokken. Typerend is het aanbrengen van een cement, was of ander verwijderbaar materiaal 20 op de uiteinden van de holle vezelmembranen vóór de vorming van de pijpplaat om vullen van de boringen van de holle vezelmembranen met het materiaal van de pijpplaat te verhinderen. Het uiteinde van de pijpplaat kan zodanig worden verwijderd, dat de boringen van de holle vezelmembranen bloot komen te liggen. Deze techniek vereist 25 extra bewerkingen (b.v. het aanbrengen van cement of vloeibaar te maken materiaal aan het uiteinde van de bundel], waarvoor mankracht en hantering vereist zijn, die het risico voor beschadiging van de holle vezelmembranen zouden kunnen vergroten.

Anderzijds zou de bundel kunnen warden gevormd met in een lus 30 uitgevoerde holle vezelmembranen, zodat een enkele continue holle vezel vele lengten vormt in de bundel, d.w.z. de holle vezelmembranen de vorm van strengen hebben. Hoewel door deze techniek de uiteinden van de bundel gesloten zijn, kunnen door de lusconfiguratie van de holle vezels voor het vormen van de strengen spanningen wor-35 den veroorzaakt, die schade aan de holle vezelmembranen kunnen toe- 8005307 - 4 - brengen, en het Kan lastig zijn om een gewenste populatieverdeling van de holle vezelmembranen in de pijpplaat te verkrijgen. Een ongelijke populatieverdeling van de holle vezelmembranen kan tot slechte verdelingen van fluïdum in de permeator buiten de holle 5 vezelmembranen tijdens de scheidingsbewerkingen aanleiding geven.

In dat geval kunnen plaatselijke gebieden binnen de permeator weinig fluïdumstroom hebben terwijl andere gebieden een zodanig grote fluïdumstroom bezitten, dat b.v. wanneer de toevoer aan de permeator aan het uitwendige van de holle vezelmembranen wordt toegevoerd, 10 een significant gedeelte van de toevoer zonder scheiding door de permeator kan passeren.

In enkeleindige permeators kan het pluguiteinde van de bundel worden gevormd door de holle vezelmembranen in een lus te voeren of door de open uiteinden van de holle vezelmembranen van een 15 plug te voorzien. Bundels waarin het pluguiteinde gevormd wordt door de holle vezelmembranen in een lus te voeren, kunnen tot een ongelijke bevolkingsverdeling leiden en/of spanningen op de holle vezelmembranen veroorzaken die schade aan de membranen kunnen toebrengen. Het probleem van spanningen op het in een lus gebrachte 2Q gedeelte van de holle vezelmembranen kan verder worden versterkt wanneer de bundel ontworpen is voor een nauwkeurig passen in de mantel van de permeator teneinde passeren van fluïdum tussen de bundel en het vat waarin de bundel zich bevindt, te verhinderen.

Het pluguiteinde is derhalve typisch gevormd door de uiteinden 25 van de holle vezelmembranen in een vast te maken materiaal in te bedden. Hoewel deze procedure met grotere betrouwbaarheid leidt tot een goede sluiting van de holle vezelmembranen aan het pluguiteinde, kunnen de aan het inbedden van de holle vezelmembranen in een vast te maken materiaal verbonden handelingen het risico 30 voor beschadiging van de membranen vergroten. Voorts kunnen de be werkingen van gieten en in vaste toestand brengen voor het vormen van het pluguiteinde veel tijd vereisen , d.w.z. een^of meerdere dagen, voordat ze voltooid zijn.

Omdat de holle vezelmembranen in een bundel vaak in lengte 35 variëren, kan het gewenst zijn om de bundel zodanig bij te snijden, 80 0 5 30 7 - 5 - dat de holle vezels nagenoeg dezelfde lengte hebben, waardoor verdere behandeling van de bundel bij het vervaardigen van de permeator wordt vergemakkelijkt. In deze bij snijbewerkingen en mogelijkerwijs andere snijbewerkingen kunnen kleine stukjes holle vezelmembraan-5 afval worden verkregen. Het kan moeilijk zijn om de werkruimte vrij van deze afvaldeeltjes te houden, en eventuele in de bundel opgesloten afvaldeeltjes kunnen aanleiding geven tot spanningen op de holle vezelmembranen tijdens de bewerkingen voor het vervaardigen van de permeator, welke spanningen een schadelijke invloed op de membra-10 nen kunnen uitoefenen.

Derhalve zijn alternatieven voor snijbewerkingen met scherpe messen gezocht waarmee de permeators kunnen worden vervaardigd, met een minimum aantal behandelingstrappen en een minimale uitoefening van druk of spanningen die de holle vezelmembranen nadelig 15 kunnen beïnvloeden.

Het gebruik van warmte voor het doorsnijden van textielve-zels is voorgesteld. B.v, is volgens Central Patents Index, gepubliceerd door Derwent Publications, Ltd., september 8, 1973, accession No.42798u uit de Japanse octrooipublikatie 7325005 een 20 werkwijze bekend voor het vervaardigen van holle stapelvezels door een omhulde holle vezel met een heet snij-instrument te snijden, waarbij de temperatuur van het hete snij-instrument hoger is dan het smeltpunt van het materiaal van de binnengelegen holle vezel, maar lager is dan de smelttemperatuur van het materiaal van de om-25 hulling. Verder is opgemerkt, dat de resulterende holle stapelve- zel afgedichte uiteinden heeft en derhalve de penetratie van bodem in de holle vezel wordt geëlimineerd zonder dat de voordelen [kennelijk uitstekende isolerende eigenschappen en een licht gewicht] van holle vezels verloren gaan.

30 De vereisten voor het doorsnijden en afdichten van holle ve zelmembranen zijn echter veel veeleisender dan voor het geval van de vervaardiging van holle stapelvezels voor textieltcepassingen.

Een hol vezelmembraan dient b.v. na te zijn doorgesneden zijn sterkte te behouden opdat het in staat is om voordelige drukverschillen 35 voor scheidingsbewerkingen te weerstaan. Het breken van zelfs een Λ λ A C Ύ Λ 7 - 6 - paar holle vezelmembranen tijdens de scheidingsbewegingen Kan een significant nadelige invloed uitoefenen op de met de permeator bereikbare selectiviteit. Bovendien moet de door het afdichten van het uiteinde van het holle vezelmembraan gevormde afsluiting in 5 hoofdzaak fluïdumdicht zijn, in het bijzonder wanneer de afsluiting het pluguiteinde verschaft. Het pluguiteinde vertoont bij voorkeur tenminste een even grote sterkte als het holle vezelmembraan. Ook dient het pluguiteinde van elk van de holle vezelmembranen in een permeator bij voorkeur op een in hoofdzaak fluïdumdichte wijze . 10 te zijn afgedicht omdat het bestaan van zelfs een paar open holle vezelmembranen een significant nadelige invloed op de door de permeator bereikbare selectiviteit kan uitoefenen. Hoewel technieken beschikbaar zijn om de invloed van deze lekke holle vezelmembranen te omzeilen, kan de reparatie lastig zijn, veel tijd verbruiken, 15 en vaak tot een verlies van beschikbaar membraanoppervlak leiden.

Aan de andere kant behoeven holle stapelvezels geen drukverschillen zoals vaak in scheidingsbewerkingen worden toegepast, te verdragen. Bovendien zal de aanwezigheid van gebroken holle stapelvezels of lekke holle stapelvezels geen gevolgen hebben met be-20 trekking tot hun beoogde toepassing.

Het gebruik van warmte en druk voor het repareren van perme-ators met lekke holle vezelmembranen is voorgesteld in het Amerikaanse octrooischrift 3.968.192. In de voorgestelde methode wordt het lekke holle vezelmembraan opgespoord in een geheel van vele 25 holle vezelmembranen, die ingebed zijn in en zich uitstrekken door een pijpplaat van smeltbare hars. Het vlak van de pijpplaat wordt in de onmiddellijke omgeving van de plaats van de lekke holle vezel verwarmd en met behulp van een staafvormig orgaan wordt druk op het verwarmde gebied uitgeoefend. Deze reparatiebewerking kan 30 worden uitgevoerd met behulp van een elektrisch soldeerkanon met een kleine top. De door het staafvormige orgaan uitgeoefende druk is kennelijk tenminste in enige mate axiaal ten opzichte van de oriëntatie van het holle vezelmembraan. Men zou derhalve verwachten dat het staafvormige.orgaan het gesmolten materiaal van de hol-35 le vezel en mogelijkerwijze de pijpplaat doet stromen in de borin- 8005307 --7 - gen van het holle vezelmembraan waardoor verstopping wordt veroorzaakt .

De uitvinding verschaft nu werkwijzen voor het doorsnijden van vele holle vezelmembranen, die in de vorm van een bundel zijn 5 gerangschikt en tevens het afdichten van de boringen van deze holle vezelmembranen op een in hoofdzaak fluidumdichte wijze. De werkwijzenvolgens de uitvinding kunnen gemakkelijk worden uitgevoerd en bewerken het doorsnijden en afdichten van de holle vezelmembranen in slechts één enkele bewerking. Bovendien worden de holle vezel-10 membranen bij deze werkwijzen aan een minimale hoeveelheid behande lingen onderworpen en behoeven de membranen niet aan drukken tijdens het doorsnijden en afdichten te worden onderworpen, welke behandelingen en drukken aanleiding kunnen geven tot een gevaar van beschadiging van de holle vezelmembranen. De werkwijzen volgens de 15 uitvinding kunnen betrekkelijk niet-complex zijn en vereisen geen grote deskundigheid voor het verkrijgen van doorgesneden en afgedichte membranen, waarin nagenoeg alle holle vezelmembranen in de bundel op de gewenste, hoofdzakelijk fluidumdichte wijze zijn afgedicht. Het doorsnijden en afdichten van holle vezelmembranen vol- 2.0 gens de uitvinding kan derhalve vaak gemakkelijk zonder enige signi ficante verslechtering van de membraaneigenschappen of sterkte worden uitgevoerd. Verder kunnen de werkwijzen volgens de uitvinding betrekkelijk veilig worden uitgevoerd.

In de werkwijzen volgens de uitvinding worden vele, thermo-25 plastisch materiaal omvattende holle vezelmembranen in de vorm van een bundel gerangschikt; wordt een verhit orgaan door de zone geleid langs een pad, dat dwars staat op de oriëntatie van de holle vezelmembranen, waarbij het verwarmde orgaan een temperatuur boven de smelttemperatuur van de holle vezelmembranen heeft en door de 30 zone wordt geleid met een voldoende hoge snelheid om doorsnijden en afdichten van de boringen van de holle vezelmembranen op een hoofdzakelijk fluidumdichte wijze te bewerken; en wordt de bundel naast het pad van het verwarmde orgaan in vrijwel gewenste dwars-doorsnedeconfiguratie gehouden tijdens het passeren van het ver-35 warmde orgaan door de bundel. Bij voorkeur hecht tenminste een ge- 80 0 5 30 7 - a - deelte van de holle vezelmembranen in de zone aan nabij gelegen holle vezelmembranen na het doorsnijden als gevolg van het smelten en verweken van het thermoplastische materiaal van de holle vezelmembranen tijdens het doorsnijden en het afdichten. Wanneer een aan-5 zienlijk gedeelte van de holle vezelmembranen aan elkaar hecht

Cd.w.z. de uiteinden van de holle vezelmembranen aan elkaar zijn gekleefd) is het mogelijk dat het doorgesneden uiteinde van de bundel zijn doorsnedeconfiguratie zonder uitwendige steun vrijwel behoudt. Omdat vaak naast elkaar gelegen holle vezelmembranen als ge-10 volg van het doorsnijden aan elkaar worden gekleefd, kan afval van b.v. bijsnijbewerkingen de vorm hebben van geagglomereerde hólle vezeldeeltjes, waardoor verwijdering van resten van de werkgebieden wordt vergemakkelijkt.

Volgens een voorkeursaspect van de onderhavige werkwijze 15 hebben de holle vezelmembranen die doorgesneden en afgedicht worden, wanden met een aanzienlijk leegtevolume. Leegten zijn gebieden in de wanden van de holle vezelmembranen, die geen materiaal van de holle vezelmembranen bevatten. Wanneer leegten aanwezig zijn, is derhalve de dichtheid van de wanden van de holle vezelmembranen ge-20 ringer dan de dichtheid van de massa holle vezelmembraanmateriaal.

Volgens de uitvinding is gevonden dat holle vezelmembranen met wanden met een aanzienlijk leegtevolume vaak gemakkelijker doorgesneden en afgedicht kunnen worden dan holle vezelmembranen van hetzelfde materiaal en afmetingen van de boringen maar met dichtere 25 wanden. Bovendien kan zelfs wanneer de holle vezelmembranen aniso- troop zijn met dunne en zeer breekbare dichte huiden (in het bijzon- -der uitwendige huiden), het doorsnijden en afdichten zonder nadelige beïnvloeding van de membraaneigenschappen of sterkte worden uitgevoerd. Vaak is het leegtevolume volgens dit aspect van de uitvin-30 ding ongeveer 20 - 80, meestal ongeveer 30 - 70%, gebaseerd op het oppervlaktevolume, d.w.z. het volume binnen de brutoafmetingen van de wanden van het holle vezelmembraan.

Omdat de doorsnij- en afdichtbewerkingen vrijwel gelijktijdig worden uitgevoerd door het passeren van het verwarmde orgaan 35 door de bundel, is er weinig kans dat deskundigheid invloed heeft 8005307 - 9 - op de doorsnij- en afdichtbewerkingen. Bovendien is het mogelijk dat slechts een minimale hoeveelheid tijdnodig is in een vervaardi-gingsprocedure voor het doorsnijden en afdichten van de holle vezelmembranen, waardoor het rendement van de permeatorvervaardigingsbe-5 werking toeneemt. Verder staat de doorgesneden en afgedichte bundel van holle vezelmembranen nagenoeg onmiddellijk ter beschikking voor verdere verwerking ter vervaardiging van een permeator. Het is een voordeel dat deze voordelen kunnen worden gerealiseerd met behulp van betrekkelijk niet-complexe, en derhalve goedkope doorsnijappa-10 ratuur.

Elk geschikt verwarmd orgaan kan in de werkwijzen volgens de uitvinding worden toegepast. Het verwarmde orgaan behoeft niet scherp te zijn, omdat de door het verwarmde orgaan geëmitteerde warmte in hoofdzaak het doorsnijden bewerkt. Derhalve kunnen bij 15 voorkeur taegepaste verwarmde organen zelfs bot zijn en een krom- mingsstraal tot 0,5 mm of meer bezitten. Geschikte verwarmde organen omvatten draden, banden (omvattende niet gevlochten alsook gevlochten of helisch gewonden banden), bladen, staven, stangen en dergelijke.

20 '* Het verwarmde orgaan kan uitsluitend voorverwarmd zijn of kan in staat zijn om tijdens het doorsnijden door bv. elektrische weerstand te worden verwarmd. Indien het verwarmde orgaan uitsluitend voorverwarmd wordt, dient bij voorkeur voldoende warmte te worden vastgehouden in het verwarmde orgaan om het doorsnijden en 25 afdichten van vrijwel alle holle vezelmembranen in de zone van het doorsnij'den in één enkele doorgang te bewerken. Anders kunnen meerdere doorgangen van het verwarmde orgaan in de bundel vereist zijn om het gewenste doorsnijden en afdichten te bewerken. Het gebruik van dergelijke meerdere doorgangen kan het gevaar vergroten dat bo-30 ringen van de holle vezelmembranen niet naar wens worden afgedicht, terwijl voorts de vereiste tijd en inspanning voor het doorsnijden en afdichten van de holle vezelmembranen toeneemt. Wanneer het verwarmde orgaan uitsluitend vóór het doorsnijden wordt verwarmd, is het gewenst, dat het met betrekking tot zijn warmtecapaciteit vol-35 doende groot is opdat voldoende warmte beschikbaar is voor het door- 80 0 5 30 7 - 10 - snijden en afdichten van vrijwel alle holle vezelmembranen in de zone voor het doorsnijden. Hoewel minder geschikt kan de zone van de holle vezelmembranen echter ook elke keer een stukje worden doorgesneden.

5 Het liefst wordt het verwarmde orgaan tijdens het doorsnij den verwarmd. Elk geschikt middel kan worden gebruikt om warmte te verschaffen aan het verwarmde orgaan tijdens het doorsnijden. In dergelijke verwarmde organen wordt gewoonlijk voldoende warmte geproduceerd tijdens het doorsnijden om het doorsnijden en afdichten 10 te bewerken. Het doorsnijden en afdichten kunnsn derhalve in één enkele doorgang worden gerealiseerd. De afmetingen van de doorsnede en warmtecapaciteit van het verwarmde orgaan behoeven dan niet zo een belangrijke overweging te vormen als in het geval dat het verwarmde orgaan uitsluitend voor het doorsnijden wordt verwarmd.

15 Het verwarmde orgaan kan door alle geschikte middelen worden verwarmd. De warmte kan b.v. aan het verwarmde orgaan worden toegevoerd in een gebied dat verwijderd is van het gebied dat door de bundel van holle vezelmembranen passeert, waarbij de warmte door geleiding door het verwarmde orgaan wordt overgebracht. Een bijzon-20 der aantrekkelijk en geschikt middel voor het verwarmen van het ver

warmde orgaan tijdens het doorsnijden is het aanleggen van een elektrische stroom door het verwarmde orgaan waarbij het verwarmde orgaan bestaat uit een elektrisch weerstandsmateriaal zoals een TM

Nichrome -legering feen nikkel, chroom en ijzer bevattende lege-25 ring). Bij gebruik van een elektrische stroom welke als middel voor het opwekken van warmte door het verwarmde orgaan loopt, heeft het om veiligheidsredenen gewoonlijk de voorkeur dat betrekkelijk lage voltages worden gebruikt. Het oppervlak van de doorsnede van het verwarmde orgaan dient derhalve adequaat te zijn om opwekking van 30 voldoende warmte en temperatuur voor het doorsnijden en afdichten van de holle vezelmembranen bij deze lagere voltages mogelijk te maken.

Het verwarmde orgaan moet een temperatuur bezitten boven de smelttemperatuur van de holle vezelmembranen. Wanneer de tempBra-35 tuur te laag is, zullen de boringen van de holle vezelmembranen 8005307 « «· - 11 - niet op de gewenste fluldumdichte wijze worden afgedicht. De maximum temperatuur die desgewenst Kan worden gebruikt, hangt vanzelfsprekend af van de materialen waaruit de holle vezelmembranen zijn samengesteld. De temperatuur van het verwarmde orgaan dient niet zo 5 hoog te zijn dat het materiaal van de holle vezelmembranen achteruit gaat waardoor de sterkte van het holle vezelmembraan aanzienlijk afneemt. Soms kan echter door het materiaal van het holle vezelmembraan, dat tijdens het doorsnijden in contact staat met of zeer dicht in de buurt ligt van het verwarmde orgaan, achteruit gaan.

10 Hoewel een dergelijke achteruitgang geen nadelige invloed hoeft te hebben op de holle vezelmembranen, kan een geschikte ventilatie vereist zijn om schadelijke dampen die tijdens heti doorsnijden zouden kunnen worden gevormd, te verwijderen. Het doorsnijden kan warden uitgevoerd in een inerte atmosfeer om achteruitgang tot een minimum 15 te beperken; in vele gevallen kan het doorsnijden echter in de lucht worden uitgevoerd zonder dat daarbij nadelige effecten optreden.

Ook kunnen bij bepaalde thermoplastische materialen, wanneer de temperatuur van het verwarmde orgaan te hoog is, de holle vezelmembranen kleverig of plakkerig worden, en het doorsnijden van de holle 20 vezelmembranen lastiger worden.

De temperatuur van het verwarmde orgaan zal gedeeltelijk worden bepaald door de smelttemperatuur en de vloei-eigenschappen van het materiaal van de holle vezelmembranen. Omdat de holle vezelmembranen vaak amorf polymeer omvatten, kan het lastig zijn om de poly-25 meersmelttemperatuur nauwkeurig vast te stellen. Bovendien kan afhan kelijk van de eigenschappen van de polymeersmelt, de minimum temperatuur boven de polymeersmelttemperatuur welke vereist is om doorsnijden en afdichten te bewerken, variëren. In het algemeen ligt de temperatuur van het verhitte orgaan echter bij voorkeur tenminste 30 ongeveer 10°C, liever tenminste ongeveer 50°C, en meestal tenminste ongeveer· 100°C boven de smelttemperatuur van het holle vezelmembraan.

De hier gebruikte smelttemperatuur is de temperatuur waarbij het holle vezelmembraan een vloeistofspoor achterlaat wanneer het over een temperatuurgradiëntstaaf wordt voortbewogen. Vaak bedraagt de 35 temperatuur van het verwarmde orgaan, tenminste voordat de doorsnij- 8005307 - 12 - en afdichtbewerking wordt begonnen, tenminste ongeveer 650°C of 700OC, en soms ongeveer 700 - 950°C of 1000°C. In het algemeen kan voor elk bepaald holle vezelmembraan het verwarmde orgaan binnen een ruim gebied van temperaturen waarbij een geschikt doorsnijden 5 en afdichten worden gerealiseerd, worden gebruikt.

Omdat het meten van de temperatuur van het verwarmde orgaan vaak inrichtingen zoals pyrometers vereist, die niet gemakkelijk beschikbaar zijn en het buitengewoon lastig kan zijn om de temperatuur van het verwarmde orgaan tijdens het doorsnijden precies vast 10 te stellen, is een geschikte methode voor het vaststellen of het verwarmde orgaan een geschikte temperatuur heeft bereikt, om een smalle bundel van holle vezelmembranen door te snijden. Wanneer het verwarmde orgaan gemakkelijk door de bundel passeert en smelten wordt waargenomen, is het verwarmde orgaan waarschijnlijk op een 15 geschikte temperatuur voor het doorsnijden en afdichten, terwijl anders de temperatuur verhoogd dient te worden. Wanneer een onaanvaardbare achteruitgang van materiaal in het holle vezelmembraan of kleefverschijnselen worden waargenomen, dient de temperatuur van het verwarmde orgaan bij voorkeur te worden verlaagd of wanneer de 20 achteruitgang te wijten is aan verbranding, kan een inerte atmosfeer wenselijk zijn.

Het doorsnijden van de holle vezelmembranen volgens de uitvinding wordt naar aangenomen wordt, veroorzaakt door het smelten van het thermoplastische materiaal van het holle vezelmembraan in 25 de zone waardoor het verwarmde orgaan wordt geleid. Het thermoplas tische materiaal van de holle vezelmembranen die onmiddellijk nabij het verwarmde orgaan zijn gelegen, is vaak voldoende vloeibaar opdat het thermoplastische materiaal door capillaire werking en/of onder invloed van de zwaartekracht, in de boringen van de holle ve-30 zelmembranen kan vloeien waardoor de gewenste afdichting wordt ver kregen. Daardoor is soms het uitoefenen van een axiaal aangebrachte druk om een dergelijke vloeiing en afdichting te bevorderen (d.w.z. een druk uitgeoefend op een oppervlak dat grenst aan ,de uiteinden van de holle vezelmembranen) voordeligerwijze niet vereist. Aangeno-35 men wordt dat tenminste in sommige gevallen het verwarmde orgaan 80 0 5 30 7 4» - 13 - niet in contact hoeft te staan met de holle vezelmembranen om het doorsnijden en afdichten te realiseren. In andere gevallen kan het verwarmde orgaan een beweging van het gesmolten thermoplastische materiaal waardoor de boringen worden gesloten, bevorderen. Vaak 5 is gevonden dat de keuze van het materiaal van het verwarmde orgaan niet beperkt hoeft te zijn tot alleen die materialen, die niet gemakkelijk door het materiaal van de holle vezelmembranen worden bevochtigd,

Oe snelheid waarmede het verwarmde orgaan door de bundel 10 wordt geleid, is zodanig dat de boringen van de holle vezelmembra nen op een in hoofdzaak fluïdumdichte wijze worden afgedicht. Wanneer het verwarmde orgaan te snel door de bundel wordt geleid, zal een neiging bestaan voor tenminste enkele boringen om open te blijven. Vaak zal het wanneer het verwarmde orgaan op een hogere 15 temperatuur verkeert, magelijk zijn dat het verwarmde orgaan snel ler door de bundel wordt geleid dan bij lagere temperaturen. Ook kan in vele gevallen het verwarmde orgaan sneller door de bundel warden gevoerd wanneer de holle vezelmembranen een significant leeg-tevolume bezitten dan wanneer de holle vezelmembranen dichter zijn 20 en vrijwel dezelfde afmetingen van de boringen en polymeermassa per lengte-eenheid bezitten.

Gewoonlijk wordt het verwarmde orgaan langzaam door de bundel gevoerd, d.w.z. met een snelheid van minder dan ongeveer 50 cm per minuut, meestal met een snelheid van minder dan ongeveer 10 cm 25 per minuut. Het verwarmde orgaan passeert vaak betrekkelijk gemak kelijk door de bundel, hetwelk betekent dat het doorsnijden van de holle vezelmembranen primair wordt veroorzaakt door de van het verwarmde orgaan afkomstige warmte. In de meeste gevallen is het passeren van het verwarmde orgaan door de bundel voldoende langzaam 30 opdat een met het oog onderscheidbare zone bestaat, die een indica tie vormt voor het smelten van het thermoplastische materiaal dat de holle vezelmembranen omvatten. Gewoonlijk zijn gelijksoortige zones aan beide zijden van het pad van het verwarmde .orgaan zichtbaar. Het verwarmde orgaan wordt bij voorkeur door de bundel ge-35 voerd met een zodanige snelheid, dat de zone die aan het verwarmde 8005307 - 14 - orgaan voorafgaat, ongeveer dezelfde dikte heeft als de zones aan beide zijden van het pad. Gewoonlijk is de diameter van de zone tenminste ongeveer 0,1, b.v. tenminste ongeveer 0,25-maal de diameter van het holle vezelmembraan, en soms is deze dikte ongeveer 5 0,2 tot 10', bij voorkeur ongeveer 0,5-5 mm, Wanneer eenmaal 8en geschikte snelheid voor het doorleiden van het verwarmde orgaan door de bundel is vastgesteld, kan vanzelfsprekend een gemechaniseerd, b.v. gemotoriseerd aandrijfmiddel worden gebruikt om het verwarmde orgaan met de vooraf bepaalde snelheid door de bundel 10 te bewegen. Het doorsnijden en afdichten kan derhalve op een zeer betrouwbare basis worden uitgevoerd.

De holle vezelmembranen worden dwars op de longitudinale oriëntatie van de holle vezelmembranen doorgesneden. Omdat sommige werkwijzen volgens de uitvinding niet vereisen dat druk loodrecht 15 op de doorsnede van de holle vezelmembranen. wordt uitgeoefend om de afdichting van de boringen van de holle vezelmembranen te bewerken, wordt een grote flexibiliteit geboden in de vom van het doorgesneden uiteinde. Het uiteinde van de bundel kan b.v. nagenoeg vlak zijn en loodrecht staan op de longitudinale oriëntatie van de 20 holle vezelmembranen, of een hoek maken met de oriëntatie van de holle vezelmembranen. Anderzijds kan het einde van de bundel gekromd zijn, d.w.z. convex, concaaf of beide zijn, of halfbolvormig, kegelvormig zijn of een willekeurige andere geschikte vorm hebben. Meestal heeft het de voorkeur dat hetuiteinde van de bundel nage-25 noeg vlak is en loodrecht staat op de longitudinale oriëntatie van de holle vezelmembranen en wel in verband met het gemak van de vervaardiging.

Bij voorkeur zijn de holle vezelmembranen vrijwel droog (de membranen bevatten b.v. minder dan ongeveer 5, bij voorkeur minder 30 dan ongeveer 1-2 gew.% vloeistof) tijdens het doorsnijden zodat de warmte van het verwarmde orgaan gebruikt wordt voor het doorsnijden en afdichten en niet voor het verdampen van vloeistof -zoals water.

Soms kan het gewenst zijn om te verzekeren dat in hoofdzaak 35 alle holle vezelmembranen worden afgedicht en aan het doorgesneden 8005307 - 15 - uiteinde van de bundel aan elkaar worden gehecht. Hoewel vrijwel alle boringen van de holle vezelmembranen bij het doorsnijden worden afgedicht, kan het wenselijk zijn om warmte toe te voeren en indien nodig een axiale druk uit te oefenen op de uiteinden van de 5 holle vezelmembranen zodat de holle vezelmembranen aan het uiteinde van de bundel aan elkaar worden gehecht en sluiting van vrijwel alle boringen wordt verzekerd, bij voorkeur worden de uiteinden van de holle vezelmembranen verhit op een temperatuur boven de smelttempe-ratuur van het holle vezelmembraan, en wordt de druk (indien daar-10 van gebruik wordt gemaakt) uitgeoefend terwijl het thermoplastische materiaal wordt gesmolten opdat de uiteinden van de holle vezelmembranen worden samengevoegd. Men dient daarbij voorzichtig te zijn opdat geen onaanvaardbare schade aan de holle vezelmembranen wordt toegebracht. Wanneer een axiaal aangelegde druk vereist is, zal ge-15 woonlijk een betrekkelijk geringe druk voldoende zijn om een vol doende vloeien van het thermoplastische materiaal voor het samen-vaegen van de uiteinden van de holle vezelmembranen in de bundel mogelijk te maken. Bij voorkeur wordt de druk uitgeoefend door een oppervlak dat continu verwarmd wordt, b.v. door elektrische weer-20 stand die de warmte aan het oppervlak opwekt of door geleiding van warmte naar het oppervlak. Zeer geschikte oppervlakken voor het samenvoegen van de uiteinden van de holle vezelmembranen zijn sol- deerijzers met vlakke top, vlakke banden van elektrisch weerstands-

TM

materiaal zoals Nichrome , en dergelijke.

25 Meestal zullen de uiteinden van de holle vezelmembranen tij dens het doorsnijden van de bundel gemakkelijk worden samengevoegd. Dit samenvoegen kan het vermogen van vloeistoffen om tussen de holle vezelmembranen aan het uiteinde van de bundel te passeren, aanzienlijk verkleinen. Bij het inbedden van het uiteinde van de bun-30 del in een harsmassa voor b.v. het vormen van een pijpplaat is het b.v. nodig dat de vloeibare harsmassa door het uiteinde van de bundel van holle vezelmembranen passeert tot in het gebied, dat in de harsmassa moet worden ingebed. Wanneer het doorgesneden uiteinde van de bundel sterk aan elkaar geplakt is, moet vrijwel alle hars-35 massa die in de bundel wordt geleid, vanaf de zijkanten van de bun- ft 0 0 5 30 7 - 16 - del binnenkomen. Er bestaat derhalve een groat risico dat de harsmassa niet voldoende uniform verdeeld zal zijn over de doorsnede van de holle vezelmembraanbundel, in het bijzonder in de inwendige of middelste gebieden van de holle vezelmembraanbundel.

-5 Er is een techniek voor het verbeteren van het open zijn tus sen de holle vezelmembranen aan het uiteinde van de bundel. Volgens deze techniek wordt een insteekorgaan in de bundel van holle vezelmembranen geplaatst bij de door te.snijden zone teneinde als 10 barrière voor het samenvoegen van de holle vezelmembranen tijdens het doorsnijden dienst te doen. Door het doorsnijden wordt ook het ïnieekorgaan doorgesneden, b.v. door schroeien, smelten of druk.

Na het doorsnijden kan het insteekorgaan worden verwijderd af desgewenst in de holle vezelbundel worden achtergelaten. Het insteek-15 orgaan verschaft aldus doorgangen voor fluïdum aan het uiteinde van de bundel, die b.v. permeatie van een vloeibaar harsmateriaal aan het uiteinde van de bundel voor het vormen van een pijpplaat of pluguiteinde vergemakkelijken, terwijl de doorgangen ook fluïdum-distributie binnen de bundel tijdens een fluïdumscheidingsbewerking 20 verbeteren.

De holle vezelmembranen bij de zone waardoor het verwarmde orgaan voor het doorsnijden moet worden doorgeleid, worden bij voorkeur gerangschikt en tijdens het doorsnijden gehouden in vrijwel de gewenste doorsnedeoonfiguratie voor de bundel wanneer deze 25 in een permeator is ingebauwd. Het is duidelijk dat elke manipula tie van de configuratie van het doorgesneden uiteinde van de bundel, welke samengevoegde membranen bevat, het gevaar voor beschadiging van de holle vezelmembranen kan vergroten en derhalve vermeden dient te worden. De zone waardoor het verwarmde orgaan tijdens het 30 doorsnijden passeert, kan in de gewenste doorsnedeoonfiguratie wor den gehouden met elk bekend middel. Wanneer de doorsnedeconfigura-tie van de bundel cirkelvormig moet zijn, kan b.v. voldoende steun voor het handhaven van de gewenste configuratie van de bundel bij de zone worden geboden door de bundel te omhullen of te binden ter 80 0 5 30 7 - 17 - plaatse van af nabij de zone. Anderzijds Kunnen stijve steunen voor het houden van de bundel in een gewenste configuratie aan één of beide zijden van de zone aanwezig zijn. Met bundels die Kleine doorsneden hebben of waarbij significante toleranties in de doorsnede-5 configuratie aanvaardbaar zijn, Kan de doorsnedeconfiguratie van de bundel bij de door te snijden zone voldoende met de hand worden gehandhaafd.

De werKwijzen volgens de uitvinding Kunnen worden toegepast voor het doorsnijden en afdichten van bundels met een grote ver-10 scheidenheid aan doorsnedeconfiguraties en afmetingen. De doorsnede configuratie Kan cirKelvormig, ovaal, polygonaal (b.v. rechthoeKig, vierKant, trapezoldaal enz.), zijn of een vrije vorm hebben. De maximale afmeting van de doorsnede van een bundel Kan tot 1 m of meer bedragen. De werKwijzen volgens de uitvinding Kunnen ooK worden 15 tiBgepast voor het doorsnijden van proefbundels, b.v. bundels die slechts 5 of 10 holle vezelmembranen bevatten. Bundels met cirKel-vormige doorsnedeconfiguraties hebben meestal de voorKeur voor toepassing in permeators en hebben vaaK doorsnedediameters van b.v. ongeveer 0,02 of 0,05 tot 0,5 of 1 m.

20 De werKwijzen volgens de uitvinding Kunnen bruiKbaar zijn voor het doorsnijden en afdichten van bundels met een grote verscheidenheid aan paKKingsfactoren van de holle vezelmembranen. Een paKKingsfactor zoals hier gebruiKt, is het percentage van een bepaald doorsnedegebied, dat bezet is door holle vezelmembranen Cin-25 clusief het door de boringen van de holle vezelmembranen ingenomen gebied). De paKKingsfactor, gebaseerd op de inwendige doorsnede-afmetingen van de permeatormantel en het doorsnedegebied van de holle vezelmembranen, bedraagt bij voorKeur tenminste ongeveer 35, liefst ongeveer 40 of 45 tot 50 of 60 %. De paKKingsfactor, geba-30 seerd op de inwendige afmetingen van de permeatormantel, Kan ver schillen van de feitelijKe paKKingsfactor van de bundel ter plaatse van de door te snijden zone. In vele gevallen Kan het gewenst zijn om de door te snijden zone zijdelings samen te druKKen. Deze zijdelingse samendruKKing Kan de samenvoeging van naburige holle vezel-35 membranen aan het uiteinde van de doorgesneden bundel bevorderen.

q λ η ς vn 7 -lain het bijzonder wanneer de holle vezelmembranen voldoende aan het doorgesneden uiteinde zijn samengevoegd en het uiteinde zijn door-snedeconfiguratie zonder steun van buitenaf behoudt, maakt de zijdelingse samendrukking het insteken van de bundel van holle vezelmem-5 branen in een permeatormantel of in een gietvorm voor gieten van b.v. een pijpplaat, gemakkelijk. Meestal is de feitelijke pakkings- . \ factor van de bundel ter plaatse van de door te snijden zone gebaseerd op de uitwendige afmetingen van de'bundel bij de zone waardoor het verwarmde orgaan moet worden geleid, voldoende hoog opdat 10 vrijwel alle holle vezelmembranen met andere holle vezelmembranen in de zone in contact staan. Vaak is de feitelijke pakkingsfactor van deze zone tenminste ongeveer 45% en hij kan variëren tot aan 70 of meer %, b.v. van ongeveer 50 - 65%.

De holle vezelmembranen kunnen elke geschikte doorsnedeconfi-15 guratie bezitten hoewel meestal de holle vezelmembranen cirkelvor mig zijn met een concentrische boring. De werkwijzen volgens de uitvinding zijn geschikt voor het doorsnijden van holle vezelmembranen met een breed gebied van diameters. De holle vezelmembranen hebben echter bij voorkeur een voldoende wanddikte om een voldoende sterkte 20 tijdens de beoogde scheidingsbeweging te verschaffen. Vaak is de uitwendige diameter van de holle vezelmembranen tenminste ongeveer ‘20, bij voorkeur tenminste ongeveer 50 ym, en in een bundel kunnen holle vezelmembranen met gelijke of verschillende uitwendige diameter aanwezig zijn. Vaak D<=dragen de uitwendige diameters tot onge-~· 25 veer 800 of 1000 ym. Bij voorkeur is de uitwendige diameter van de holle vezelmembranen ongeveer 50 - 800 ym, liefst ongeveer 150 -800 ym. In het algemeen is de wanddikte van de holle vezelmembranen tenminste ongeveer 5 ym, en in sommige holle vezelmembranen kan de wanddikte tot ongeveer 200 of 300 ym, zeg ongeveer 50 - 200 ym, be-30 dragen. De inwendige diameter (boringdiameter) van de holle vezel membranen is bij voorkeur minder dan ongeveer 500 ym, b.v. ongeveer 50 - 500 ym, liefst ongeveer 50 - 300 ym.

De werkwijzen volgens de uitvinding zijn bruikbaar voor het doorsnijden en afdichten van holle vezelmembranen die massieve wan-35 den bezitten, alsook van holle vezelmembranen met wanden welke een 80 0 5 30 7 - 19 - aanzienlijk Xeegtevolume bezitten. De holle vezelmembranen kunnen isotroop of anisotroop zijn.

De boringen van de holle vezelmembranen zijn bij voorkeur vrijwel niet versperd. Het doorsnijden van de holle vezelmembranen 5 volgens de uitvinding dient de boringen van de holle vezelmembra nen alleen aan het doorgesneden uiteinde van de bundel te versperren. Vaak bedraagt de dikte van het materiaal dat de boringen van de holle vezelmembranen sluit, tenminste ongeveer 25 of 50, zeg tenminste ongeveer 75 of 100 tot ongeveer 1000 of 5000 ym.

10 De holle vezelmembranen kunnen worden vervaardigd van elk synthetisch of natuurlijk materiaal dat geschikt is voor het scheiden van fluïda of voor het steunen van materialen die de scheidingen tussen fluïda bewerken. Het holle vezelmembraan omvat thermoplastisch materiaal, en bij voorkeur maakt het thermoplastische 15 materiaal tenminste ongeveer 70 of 80 of meer gew.% van het holle vezelmembraan uit. De keuze van het materiaal voor het holle vezelmembraan kan gebaseerd werden op de warmteweerstand, chemische weerstand, en/of chemische sterkte van het holle vezelmembraan alsook op andere factoren, opgelegd door de beoogde scheiding van flu-20 ida waarvoor het wordt toegepast en de bedrijfsomstandigheden waar aan het zal worden onderworpen.

Typische materialen voor holle vezelmembranen omvatten thermoplastische organische polymeren of thermoplastische organische polymeren gemengd met anorganische stoffen, b.v. vulstoffen, ver-25 sterkingen en dergelijke. Thermoplastische polymeren die geschikt zijn voor holle vezelmembranen, kunnen gesubstitueerd of niet-ge-substitueerde polymeren zijn, in het bijzonder polymeren op kool-stofbasis met koolstof-koolstof of koolstof-zuurstofruggegraten, en kunnen gekozen worden uit polysulfonen; polystyrenen, waaronder 30 styreen bevattende copolymeren zoals acrylonitrile-styreencopolyme- ren, styreen-butadieencopolymeren en styreen-vinylbenzylhalogenide-copolymeren; polycarbonaten; cellulosepolymeren [thermoplastische]; polyamiden en polyimiden, waaronder arylpolyamiden en arylpolyimi-den; polyethers, polyCaryleenoxyden] zoals polyCfenyleenoxyde] en 35 polyCxylyleenoxyde); poly(esteramidediïsocyanaten); polyurethanen; ört ft R 3(1 7 - 20 - polyesters (inclusief polyarylaten), b.v. poly(ethyleenterefta-laat), poly(alkylmethacrylaten), poly(alkylacrylaten), polytfeny-leentereftalaat), enz.j polysulfidenj polymeren van «C-alkenisch onverzadigde monomeren, anders dan die welke boven zijn genoemd 5 zoals poly(etheen), poly(propeen), poly(buteen-1), poly(4-methyl- penteen-1), polyvinylverbindingen, b.v. poly(vinylchloride), poly-(vinylfluoride), poly(vinylideenchloride), poly(vinylideenfluori-de), poly(vinylalcohol), poly(vinylesters) zoals poly(vinylace-taat), en poly(vinylpropionaat), poly(vinylpyridinen), poly(vinyl-10 pyrrolidonen), poly(vinylethers), poly(vinylketonen), polyCvinyl- aldehyden) zoals poly(vinylformal] en poly(vinylbutyral), polyivi-nylaminen), poly(vinylfosfaten), en poly(vinylsulfaten)j en poly-(vinylacetaal) s polyallylverbindingen? poly(benzafcsnztatdazoiDt polylhy-drazidenj polyoxadiazolen? polytriazolenj poly(benzimldazool)? poly-15 carbodiïmiden? polyfosfazinenj enz., en interpolymeren, waaronder blakinterpolymeren die repeterende eenheden bevatten van de bovenstaande typen zoals terpolymeren van acrylonitrile-vinylbromide-natriumzout van parasulfofenylmethallylethers? en geënte en gemengde materialen die een of meerdere van de voorgaande reeks bevatten. 20 Typische substituenten voor gesubstitueerde polymeren omvatten ha logenen zoals fluor, chloor en brooms hydroxylgroepen? lage alkyl-groepen? lage alkoxygroepen? monocyclische arylgroepen? lage acyl-groepen en dergelijke.

De uitvinding wordt aan de hand van de voorbeelden nader 25 toegelicht.

Voorbeeld I

TM

Een maat 24 Nichrome -draad (3,5 Ohm per 30,5 cm) werd uitgestrekt tussen en bevestigd aan twee bouten, die op een elektrisch geïsoleerde opstelling waren gemonteerd. De bouten stonden onge- 30 veer 6 - 8 cm van elkaar. Elk van de aftapdraden van een variabele

TM

transformator (110 V) werd met de Nichrome -draad verbonden op een afstand van ongeveer 4 cm. De weerstand bij kamertemperatuur tussen de aftapdraden bedroeg ongeveer 0,5 Ohm. Door de-transformator werd ongeveer 1,5 - 2 V aan de draad afgeleverd en de draad kreeg 35 een rood heet uiterlijk.

8005307 - 21 - EIK van een groep van 10 proefbundels die 10 anisotrope holle vezelmembranen met een uitwendige huid bevatten, werd met de hand vastgehouden en nagenoeg loodrecht op de oriëntatie van de holle vezelmembranen door de hete draad geleid om het eindgedeelte van de 5 bundel door te snijden. De holle vezels bestonden uit polysulfon

TM

(P-3500 , verkrijgbaar bij Union Carbide Corporation), dat de re peterende structuur met de formule van het formuleblad bezat. De holle vezels hadden een uitwendige diameter van ongeveer 450 ym, een inwendige diameter van ongeveer 150 ym, en een leegtevolume 10 van ongeveer 60%. De uitwendige huid had een dikte van minder dan 0,5 ym en een open wandstructuur. Met het oog konden bij beschouwing van het doorgesneden uiteinde van de proefbundel geen open boringen worden waargenomen.De doorgesneden uiteinden van de holle vezels bleken samengevoegd (of aan elkaar geplakt) te zijn.

15 Soortgelijke proefbundels (drie) werden voor vergelijkings- doeleinden vervaardigd, met dien verstande dat het uiteinde van de bundel met een scheermesje werd doorgesneden en op een fluïdumdich-te wijze met epoxy werd dichtgestopt. Het epoxy bevond zich in een glazen punt.

20 De door een hete draad doorgesneden proefbundels en de in epoxy gevatte proefbundels werden bekleed onder toepassing van een

TM

oplossing van 1% Sylgard 184 (een polysiloxan, verkrijgbaar bij Dow Corning Corporation), in isopentaan gedurende 10 minuten en vervolgens op waterstof- en methaanpermeabiliteiten en bezwijkings-25 drukken onder uitwendige belasting onderzocht. Deze procedures werden nagenoeg herhaald, behalve dat de polysulfon-holle vezels een uitwendige diameter van ongeveer 560 ym en een inwendige diameter van ongeveer 250 ym bezaten. De resultaten staan in de volgende tabel.

30 8005307 - 22 -

CD

O

rH

X

/—r

bil I I

X C tH

£ ID >

ü +J CD CD CD Π N

w cn TD n (O CM Ή <—> TD * * » » Ü » P 03 CD CD oo 03 M-CO Ή

CD X (0 -P

w U Ό ID

r-i

CM

E I

U TD rH Ο CO

i iH TD rH CD CM CM

\ «3-£ rH « « » '

r-« X 03 03 CM rH iHiH

X U ΜΌ H-

ω I

I iH

CO C >

£ ID 03 CO CO

Ο -P TD O CD CO CO

CD TJ ' ' * *

« Ct 0! N til LD CO

•P ' O rl I-1 I-1

<H CM ID -P

Q3 X Ό ID

-P

•Η I

rH X

n e cn co ^ fO Q) * * * * 03 bü CD H r-i <t

£ Ό CO {V» CO CD

(h * rH

m csicd X X Ό

CM

E I

U X

N. P 03 ID Ή

ID -p CT3 CO rH

i TD (0 ' ' ' '

Pi C iH ID ω CO CM

D3 <D > CO

Ci P ID

X (Ω Ό

ID

00

C TD

•H rH CM

Pi 03 ' τη το a cn μ· co •H X CO a CM co

3 iH I-I rH rH

N £ (33 03

X CD

CD

P

rH 03 in -P cd o cn cn +-1 CD r-l r-i c c

CD O

< £

CD

bO P

H 03 td +j a a o a c CD £ cn m cn cn

0 Ê DS I-H CM rH CM

3 (D C *H Μ TD

TD I

ID CD

ID ID

P rH

TD bfl

03 C C

-P CD tH

03 TD

-C 03 >

C X -P

-P CD O C

CD 03 □. O

ε ω cd a 8005307 - 23 -

Voorbeeld II

De werkwijze van voorbeeld I werd nagenoeg herhaald, behalve dat het holle vezelmembraan bestand uit een styreen/acrylanitrile-copolymeer dat 53 gew.% styreen bevatte en een uitwendige diameter 5 had van ongeveer 540 ym/ alsmede een inwendige diameter van onge

veer 340 ym en een leegtevolume van ongeveer 60%, Voldoende holle vezelmembranen werden gebruikt om een bundel te verkrijgen met een pakkingsfactor van ongeveer 50% en een diameter van ongeveer 2 cm. Een soortgelijke apparatuur als in voorbeeld I is beschreven, 10 werd vöor het doorsnijden van de bundel gebruikt. Ongeveer 1,6 V

werd aan de hete draad toegevoerd. De hete draad werd ook door de bundel gevoerd met een snelheid van ongeveer 10 cm per minuut. De boringen van de holle vezels bleken bij visuele inspectie met een microscoop gesloten te zijn en nagenoeg alle holle vezelmembranen 15 waren aan het doorgesneden uiteinde met naburige holle vezelmembra nen samengevoegd. Wanneer het voltage van de hete draad werd verlaagd, bleken de boringen van de holle vezelmembranen niet gesloten te zijn. Ook wanneer de doorleidsnelheid van de hete draad door de bundel werd vergroot, b.v. met een factor van ongeveer 2 af meer, 20 bleken de boringen niet gesloten te zijn.

Voorbeeld III

De procedure van voorbeeld I werd in hoofdzaak herhaald, behalve dat de polysulfon holle vezelmembranen in de smelt gesponnen waren, met vrijwel leegtevrije wanden, en een uitwendige diameter 25 van ongeveer 310 - 320 ym en een wanddikte van ongeveer 50 ym. On geveer 2800 holle vezelmembranen werden gebruikt voor het vervaardigen van een bundel met een diameter van ongeveer 2,5 cm. Een vergelijkbare apparatuur als in voorbeeld I is beschreven, met dit

TM

verschil dat een Nichrome -band met een dikte van ongeveer 0,025 30 cm en een breedte van ongeveer 0,16 cm werd gebruikt in plaats van een draad, werd toegepast. De band werd zodanig geplaatst, dat het eindvlak van de bundel evenwijdig lag aan de breedte van de band.

De afstand tussen de aftapdraden van de transformator bedroeg ongeveer 3,2 cm en de weerstand tussen de draden was bij kamertempe-35 ratuur ongeveer 1 Ohm. Ongeveer 2,4 V werd gebruikt om de hete band 8005307 - 24 - van energie en warmte te voorzien. De band werd door de bundel gevoerd met een snelheid van ongeveer 7 cm per minuut en een geringe Kracht werd zodanig uitgeoefend, dat het oppervlak van de band in contact stond met en streek over het gesmolten polysulfon. De bo-5 ringen van de holle vezelmembranen werden afgedicht en de holle vezelmembranen werden aan het doorgesneden uiteinde samengevoegd.

Wanneer in plaats van een hete band een hete draad werd gebruikt, bestond een neiging voor enkele van de holle vezelmembranen aan de buitenzijde van de bundel om niet te worden afgedicht.

10 Door het gesmolten polysulfon via contact te bestrijken met de band bleek sluiting van de boringen van alle holle vezelmembranen in de bundel te worden verzekerd. Met kleinere bundeldiameters, b.v. slechts ongeveer 100 in de smelt gesponnen polysulfon holle vezels bevattende, leidde het gebruik van een vergelijkbare apparatuur 15 als beschreven in voorbeeld I tot afdichting van alle holle vezel membranen in de bundel.

Voorbeeld IV

Een bundel van ongeveer 100.000 anisotrope polysulfon holle vezelmembranen, zoals beschreven in voorbeeld I, werd vervaardigd 20 en had een in het algemeen cirkelvormige doorsnedeconfiguratie.

Het uiteinde van de bundel werd samengebonden teen diameter van ongeveer 18 cm3 met plakband als hulpmiddel voor het incstand houden van de gewenste configuratie. De bundel werd verticaal opgehangen met het samengebonden uiteinde naar beneden.

TM

25 Een maat 24 Nichrome -draad werd tussen twee gewonden veren bevestigd, die vastzaten aan isolatoren, gelegen op de uiteinden van een U-vormige arm. Eén uiteinde van de arm werd draaibaar gemonteerd op een opstelling zodat de draad zich radiaal vanaf het draaipunt uitstrekte en de draad en de arm in een horizontaal vlak 30 draaiden. De diepte van de U-vormige arm bedroeg ongeveer 30 cm en de breedte van de arm ongeveer 30 cm. Variabele transformator werd met de draad verbonden waarbij de toevoerdraden ongeveer 30 cm van elkaar lagen. De weerstand bij kamertemperatuur tussen de aansluit-punten bedroeg ongeveer 3,5 Ohm. De opstelling werd zodanig neerge-35 zet, dat de arm, wanneer deze draaide, horizontaal kon bewegen waar- 80 05 30 7 • „ *' - 25 - bij de hete draad nagenoeg loodrecht op de oriëntatie van de holle vezelmembranen door de bundel passeerde. De hoogte van de arm werd zodanig ingesteld, dat het doorsnijden van de bundel op de gewenste plaats geschiedde. De bundel werd boven en beneden de gewenste 5 plaats voor het doorsnijden gehouden onder toepassing van dikke elastische banden, die aan een steunopstelling waren bevestigd.

Ongeveer 12 - 14 V werd door de draad geleid en de draad werd roodgloeiend. De arm werd gedraaid om de hete draad door de bundel te laten passeren. De hete draad werd langzaam door de bundel geleid, 10 met een snelheid van ongeveer 5 - 10 cm per minuut. Een band van verkleurd materiaal als gevolg van schroeien en smelten met een dikte van ongeveer 1 mm werd aan beide zijden van het pad van de hete draad na het doorsnijden waargenomen. De hete draad werd voldoende langzaam door de bundel geleid opdat een soortgelijke band 15 vóór de hete draad verscheen. Het uiteinde van de bundel werd doorgesneden en de boringen van de holle vezelmembranen werden door het gebruik van de hete draad afgedicht. De holle vezelmembranen waren aan het doorgesneden uiteinde samengevoegd.

8005307

Claims

1. Werkwijze voor het doorsnijden van vele holle vezelmembranen die thermoplastisch materiaal omvatten, en in de vorm van een bundel zijn gerangschikt, en voor het tevens afdichten van de boringen van de holle vezelmembranen, met het kenmerk, dat een verwarmd 5 orgaan door de bundel wordt geleid in een pad, dat dwars ligt op de oriëntatie van de holle vezelmembranen, waarbij het verwarmde orgaan op een temperatuur boven de smelttemperatuur van de holle vezelmembranen verkeert en door de bundel wordt geleid met een voldoende snelheid om doorsnijden en afdichten van de boringen van de 10 holle vezelmembranen op een hoofdzakelijk fluïdumdichte wijze te bewerken,· en waarbij de bundel nabij het pad van het verwarmde orgaan in nagenoeg een gewenste doorsnedeconfiguratie wordt gehouden gedurende het doorleiden van het verwarmde orgaan door de bundel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat naburige holle vezelmembranen voldoende na het doorsnijden aan elkaar zijn gehecht opdat het uiteinde van de bundel, gevormd door het doorsnijden, zijn doorsnedeconfiguratie bij afwezigheid van uitwendige steun vrijwel in stand kan houden.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een smeltzone het door de bundel geleide verwarmde orgaan voorafgaat en ongeveer dezelfde dikte bezit als de smeltzones aan beide zijden van het pad van het verwarmde orgaan.

4. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-3, met 25 het kenmerk, dat het verwarmde orgaan een draad is.

5. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de temperatuur van het verwarmde orgaan tenminste 50°C boven de polymeersmelttemperatuur van de holle vezelmembranen is gelegen.

6. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de temperatuur van het verwarmde orgaan 700 -1000°C "bedraagt. 80 05 30 7 - 27 - ί j 23SEPJ980

7. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1 - 6, met het Kenmerk, dat warmte aan het verwarmde orgaan tijdens het doorsnijden wordt toegevoerd.

8. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1 - 7, met 5 het kenmerk, dat het verwarmde orgaan een elektrisch weerstandsmate- riaal omvat en warmte wordt opgewekt door een elektrische stroom door het verwarmde orgaan te leiden.

9. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de pakkingsfactor van de bundel aan de zones waar- 10 door het verwarmde orgaan passeert, ^5, -70 % bedraagt.

10. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-9, met het kenmerk, dat de inwendige diameter van de holle vezelmembranen 50 - 500 ym bedraagt.

11. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1- 10, met 15 het kenmerk, dat de holle vezelmembranen wanden met een aanzienlijk leegtevolume hebben.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de holle vezelmembranen anisotroop zijn met een dunne, dichte uitwendige huid en een leegtevolume van 20 -80 %.

13. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-12, met het kenmerk, dat het holle vezelmembraan polysulfon omvat. ____l4,_. Werkwijze volgens een der conclusies 1 - k, met het kenmerk, dat de temperatuur van het verwarmde orgaan minstens 10°C hoven het smeltpunt van het polymeer van de holle vezelmembranen bedraagt.

15. Permeator, vervaardigd onder toepassing van de werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1 - ik. 80 0 5 30 7