TWI537045B - 用於膜過濾器之滲透載體織物 - Google Patents

Description

用於膜過濾器之滲透載體織物 [優先權]

本申請案為2012年6月13日申請之先前申請案第13/495,505號之部分接續申請案。

本發明係關於用於膜過濾器(諸如逆滲透過濾器、超濾過濾器及其他類型之膜過濾器)之滲透載體織物。該等過濾器目前在許多應用中用於高效液體過濾。該等膜過濾器以螺旋形捲繞元件形式呈現且與逆滲透過濾系統、微過濾系統、奈米過濾系統以及超濾系統一起使用。

如上所述，該等膜過濾器通常包含由以下三個組件製成之螺旋形捲繞元件：膜、滲透載體織物及進料間隔物。膜為元件之發生分離之部分，且可為逆滲透、奈米過濾、超濾或微過濾型膜。另一方面，進料間隔物分隔兩個相鄰膜面且充當間隔物及湍流促進劑。滲透載體織物係置放於膜之各層之間且充當允許滲透物在相鄰膜之間流動及自元件離開之管道。製成由第一膜層、中間滲透載體織物及第二膜層組成之複合物。此三個組件在三個側面上膠合或音波焊接在一起，且此等三部分複合物之許多層各自在穿孔濾芯周圍膠合。在複合物之各層之間使用間隔織物。將該等層捲繞在芯周圍至基於過濾器尺寸/直徑之一定直徑。隨後將此元件置放於圓筒形容器中。

如上所述，滲透載體織物之目的為對液體之流動提供方向且引 導該流動。織物中之紗線足夠堅固或堅實以防止崩潰因此至關重要。

滲透載體織物通常為針織聚酯翠可特經編(tricot)織物。如上所述之此織物係置放於滲透膜之間。已發現翠可特經編針織物為一種用於支撐膜材料的尤其理想的結構，因為其具有多孔針織結構及多列凸起的縫邊，該等縫邊在其之間界定類似於皺褶之長而連續通道，經過濾之液體流動通過該等通道。然而，其他類型之織物亦可用作滲透載體，包括其他類型之針織物或甚至編織物。滲透載體織物應對於滲透流動具有低壓降(高滲透率)，同時能夠承受由經過濾之液體施加之高壓而不被壓實。

在過去，通常存在兩種類型之滲透載體織物。一種類型為複絲聚酯紗線之針織物，該等紗線隨後用樹脂塗佈以增加織物之堅實度。 另一類型之滲透織物為由具有常規聚酯芯及低熔點聚酯鞘之雙組分紗線製成之織物。紗線之此鞘部分在加工期間熔融，以賦予紗線必要的堅實度。為了增加經樹脂塗佈之紗線之堅實度所塗覆的樹脂亦傾向於部分阻斷織物通道，藉此限制一部分滲透流動。當雙組分織物中之紗線熔融時，相同結果再次發生，通道再次被部分阻斷，從而限制滲透流動。

諸位發明人在本文中隨後確定了需要一種滲透載體織物，其為充分堅固且堅實的以承受過濾器壓力而不崩潰，同時將會減少由過去為了提供所需堅實度而必需之樹脂對滲透流動所造成之阻斷。使用單絲紗線代替雙組分或樹脂塗佈之複絲紗線將減少樹脂且賦予滲透載體織物以優秀的堅實度及改良之流動。如本文所用之「單絲(monofilament)」紗線與具有核心及鞘之雙組分紗線加以區分且欲意謂未經塗佈且無鞘之單一、相對更粗的長絲紗線。實例為釣魚線。由於滲透載體織物中使用之單絲紗線足夠堅實，不必塗佈或物理上改變 單絲紗線，且因此滲透通道將較寬以便獲得較佳流動。包含至少一些單絲聚酯(或耐綸)紗線之滲透載體織物將用作膜之兩層之間的取道織物。重要的是，在織物中形成通道之紗線足夠堅實以承受過濾器壓力而不崩潰。添加單絲紗線提供承受過濾器壓力條件所需之必要堅實度。

此類滲透載體織物使成品過濾器之設計、成本及效率最佳化。 由於在滲透載體織物中使用單絲紗線，因此需要的進一步加工較少，產生的滲透載體織物更堅實，成本更低，且織物中之通道更寬，從而獲得更佳滲透流動。

因此本發明之一個態樣提供一種滲透載體織物，其在聚酯或耐綸中包含至少一些單絲紗頭且單絲紗線尺寸為至少10丹尼(denier)。 根據本發明之滲透載體織物可具有不同經圈支數、厚度及重量。其可由以下製成：(a)100%單絲紗線，(b)單絲紗線及其他短纖加撚或複絲紗線，或(c)與一些雙組分紗線搭配之單絲紗線。有可能的是，製造者可能想要在實施例(a)或(b)之情況下使用少量樹脂以阻止紗線滑移或使得進一步處理複合物或過濾器更容易。然而，此等樹脂將僅為少量樹脂，其顯著小於先前方法之塗佈製程中所用之量。

儘管本發明之滲透載體織物可為針織或編織的，但是較佳方法為經編，較佳為翠可特經編，其中紗線中之至少一者為10丹尼與40丹尼之間的單絲紗線。經圈及緯圈(course)支數可基於過濾器效能變化，但經圈支數應介於每吋至少20與70之間且緯圈支數亦介於每吋20與70緯圈之間。單絲紗線較佳由聚酯形成，但可能由耐綸形成。當織物係在經編機上製成時，該機器可為2、3或4桿機器。 單絲概念可存在於一系列織物中，包括(1)100%單絲紗線，(2)單絲紗線及其他短纖加撚或複絲紗線，或(3)與雙組分紗線搭配之單絲紗線，當機器為2桿、3桿或4桿機器時，該等桿中之一或多者可攜帶單絲紗線且其他桿可攜帶另一類型之紗線。當在無雙組分紗線之情況下使用單絲紗線時，可添加少量樹脂至針織品中。提供樹脂以防止紗線相對於彼此滑動或滑移。樹脂之量不足以為織物提供顯著的額外剛性或支撐。

實例1

使用(1)70丹尼24長絲雙組分聚酯紗頭及(2)20丹尼單絲聚酯紗頭之組合來製備滲透載體織物之試驗樣品。將雙組分紗頭裝配於2桿翠可特經編機之頂部桿上且將單絲紗頭裝配於該機器之底部桿上。頂部桿使用2/3,1/0模式且底部桿使用1/0,1/2模式。各束包括1,340個紗頭，最終織物目標為每吋60經圈、每吋50緯圈及每平方碼3.87盎司之重量。所得織物分割成兩塊40"板且每平方碼重達4.16盎司。

實例2

使用與實例1相同之紗線製成第二試驗織物，但成品織物之目標為每吋46經圈之經圈支數。所得織物重達3.23oz/yd²。

實例3

同樣使用與實例1相同之紗線製成第三試驗織物，但該裝備使用每吋35經圈之目標經圈支數。所得織物具有2.45oz/yd²之重量。

實例4

在織物中使用略微不同之複絲紗線進行另一試驗操作。在此實例中，複絲紗線為50丹尼24長絲雙組分聚酯紗線。該裝備在其他方面為相同的。在此實例中，所得織物重達3.07盎司/平方碼。

測試1

執行一項測試，在其中實例1之織物相對於由70丹尼24長絲雙組 分聚酯及50丹尼24長絲雙組分聚酯二者形成之習知翠可特經編針織物進行壓力測試。將70丹尼紗頭裝配於翠可特經編機之頂部桿上，其中該頂部桿使用2/3,1/0模式，且將50丹尼紗頭裝配於底部桿上，該底部桿使用1/0,1/2模式。兩種織物置放於相鄰逆滲透膜之間且在各種水壓力下進行測試。在壓差下量測兩種織物之橫向滲透率；且視施加之壓差而定，實例1之織物在滲透率方面顯示約30%之改良。兩種樣品均可有效地支撐膜。

Claims (24)

1. 一種用於置放於逆滲透、奈米過濾、超濾或微過濾系統之相鄰過濾膜之間的滲透載體織物，其包含：a)至少一些選自由聚酯及耐綸組成之群的單絲合成紗頭，b)該單絲合成紗線在10與40丹尼之間，c)藉此該單絲合成紗線為一種翠可特經編針織物以形成該滲透載體織物，該滲透載體織物具有多列凸起的縫邊形成沿該織物的面之連續通道，用於透過相鄰過濾膜使經過濾之流體流動；及d)藉此該滲透載體織物經配置以支撐相鄰過濾膜，同時減少滲透流動之阻斷。
2. 如請求項1之滲透載體織物，其中該滲透載體織物實質上由100%單絲聚酯紗線形成。
3. 如請求項1之滲透載體織物，其中該滲透載體織物由單絲聚酯紗線及其他紗線形成。
4. 如請求項1之滲透載體織物，其中該滲透載體織物由單絲聚酯紗線及雙組分紗線形成。
5. 如請求項4之滲透載體織物，其中該等單絲聚酯紗線為20丹尼且該等雙組分紗線為70丹尼24長絲雙組分聚酯紗頭。
6. 如請求項5之滲透載體織物，其進一步包含每吋20與70之間的經圈及每吋20與70之間的緯圈。
7. 如請求項1之滲透載體織物，其中該滲透載體織物為由複絲聚酯紗線及單絲聚酯紗線形成，且該等單絲聚酯紗線為20丹尼。
8. 如請求項7之滲透載體織物，其包含每吋約20與約70之間的經圈及每吋約20與約70之間的緯圈。
9. 一種在用於逆滲透、奈米過濾、超濾或微過濾之類型之過濾器中使用的複合物，其包含：a)第一過濾膜層及第二過濾膜層；及b)支撐及分離該第一過濾膜層及該第二過濾膜層，且與其區隔之滲透載體織物，該滲透載體織物包含：i)至少一些選自由聚酯及耐綸組成之群的單絲合成紗頭，ii)該單絲合成紗線在10與40丹尼之間，iii)藉此該單絲合成紗線為一種翠可特經編針織物以形成該滲透載體織物，該滲透載體織物具有多列凸起的縫邊形成沿該織物的面之連續通道，用於透過該第一過濾膜層及該第二過濾膜層使經過濾之流體流動；及iv)藉此該滲透載體織物經配置以支撐相鄰膜，同時減少滲透流動之阻斷。
10. 如請求項9之複合物，其中該滲透載體織物實質上由100%單絲聚酯紗線形成。
11. 如請求項9之複合物，其中該滲透載體織物由單絲聚酯紗線及其他紗線形成。
12. 如請求項9之複合物，其中該滲透載體織物由單絲聚酯紗線及雙組分紗線形成。
13. 如請求項12之複合物，其中該等單絲聚酯紗線為20丹尼且該等雙組分紗線為70丹尼24長絲雙組分聚酯紗頭。
14. 如請求項13之複合物，其中該滲透載體織物進一步包含每吋20與70之間的經圈及每吋20與70之間的緯圈。
15. 如請求項9之複合物，其中該滲透載體織物為由複絲聚酯紗線及單絲聚酯紗線形成，且該等單絲聚酯紗線為20丹尼。
16. 如請求項15之複合物，其中經圈支數介於每吋20與70之間且緯 圈支數介於每吋20與70之間。
17. 一種用於逆滲透、奈米過濾、超濾或微過濾之類型的過濾器，其包含：a)複合物，該複合物包含：第一過濾膜層；第二過濾膜層；及支撐及分離該第一過濾膜層及該第二過濾膜層，且與其區隔之滲透載體織物；及b)相鄰於該複合物安置之進料間隔物，其中該複合物及該進料間隔物係螺旋形捲繞於芯周圍以使得該進料間隔物安置於該複合物之相鄰過濾膜層之間，其中該滲透載體織物進一步包含：i)至少一些選自由聚酯及耐綸組成之群的單絲合成紗頭，ii)該單絲合成紗線在10與40丹尼之間，iii)藉此該單絲合成紗線為一種翠可特經編針織物以形成該滲透載體織物，該滲透載體織物具有多列凸起的縫邊形成沿該織物的面之連續通道，用於透過該第一過濾膜層及該第二過濾膜層使經過濾之流體流動；及iv)藉此該滲透載體織物經配置以支撐相鄰膜，同時減少滲透流動之阻斷。
18. 如請求項17之過濾器，其中該滲透載體織物實質上由100%單絲聚酯紗線形成。
19. 如請求項17之過濾器，其中該滲透載體織物由單絲聚酯紗線及其他紗線形成。
20. 如請求項17之過濾器，其中該滲透載體織物由單絲聚酯紗線及 雙組分紗線形成。
21. 如請求項20之過濾器，其中該等單絲聚酯紗線為20丹尼且該等雙組分紗線為70丹尼24長絲雙組分聚酯紗頭。
22. 如請求項21之過濾器，其中該滲透載體織物進一步包含每吋20與70之間的經圈及每吋20與70之間的緯圈。
23. 如請求項17之過濾器，其中該滲透載體織物為由複絲聚酯紗線及單絲聚酯紗線形成，且該等單絲聚酯紗線為20丹尼。
24. 如請求項23之過濾器，其中經圈支數介於每吋約20與約70之間且緯圈支數介於每吋約20與約70之間。