ES2901726T3

ES2901726T3 - Composición de encapsulación o unión para módulos de membrana de filtración

Info

Publication number: ES2901726T3
Application number: ES18808365T
Authority: ES
Inventors: Olaf Hartmann; Thomas Kamm; Juliane Kutter; Miralles Jose Garcia; Brigitte Yongxia Wang; Michael M Izzo
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA; Henkel IP and Holding GmbH
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA; Henkel IP and Holding GmbH
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: CA3085480A1; KR102642078B1; EP3727657B1; JP2021506581A; EP3727657A1; US20200316530A1; WO2019120923A1; HUE057397T2; CN111491718B; US11433357B2; TW201932572A; JP7328967B2; KR20200097334A; CN111491718A; TWI786231B; PL3727657T3; DK3727657T3

Abstract

Un módulo de filtración de membrana que comprende un alojamiento en el que el módulo de filtración está dispuesto en una relación posicional fija mediante un material de encapsulación o unión obtenido mediante el endurecimiento de una composición de dos componentes (2K) que consiste en: un primer componente (A) que comprende al menos un compuesto (a) que tiene al menos dos grupos funcionales acetoacetato; y, un segundo componente (B) que comprende al menos un compuesto (b) que tiene al menos un grupo amino, siendo cada uno de dichos grupos amino un grupo amino primario o secundario.

Description

DESCRIPCIÓN

Composición de encapsulación o unión para módulos de membrana de filtración

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a composiciones de encapsulación o composiciones de unión para módulos de membrana usados en procesos de filtración. Más particularmente, la presente invención se refiere a una composición de encapsulación o unión de dos componentes (2K) sin isocianato que tiene un primer componente que comprende un compuesto que tiene al menos dos grupos acetoacetoxi y un segundo componente que comprende al menos un compuesto que contiene nitrógeno que tiene al menos un átomo de nitrógeno de amina reactivo frente a grupos carbonilo, composición que es eficaz como sellador en módulos de membrana de filtración.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La filtración es el proceso de separar, fraccionar o concentrar partículas, moléculas o iones en o desde un fluido forzando el material - bajo la influencia de presión, vacío, gradiente de concentración, valencia o afinidad electroquímica - a través de una barrera o medio de filtración poroso o semiporoso. Aunque los medios de filtración conocidos se clasifican a menudo en filtros de profundidad, filtros de cortina (malla) o membranas, la presente solicitud se refiere a filtración de membrana, método que encuentra utilidad en aplicaciones tan divergentes como purificación, diafiltración, desalinización, fraccionamiento de partículas, concentración molecular, separación molecular, esterilización de fluidos y clarificación de fluidos.

Como se establece en la técnica, la mayoría de los filtros de membrana son cerámicos o se sintetizan a partir de polímeros, tales como polisulfona y acetato de celulosa, mediante procesos que incluyen moldeado con disolvente, sinterización, estiramiento o grabado de pistas con partículas nucleares. Cada uno de estos procesos produce una membrana delgada con caudal, tamaño de poro, estructura de poro, densidad de poro, punto de burbuja y resistencia a la tracción relativamente bien definidos. Debido a estas características predefinidas, la eficacia de filtración de los filtros de membrana puede predecirse con precisión en diferentes condiciones de proceso. Por ejemplo, la estructura y el tamaño de poro nominal de un filtro de membrana microporosa establecerá la materia que será capturada o rechazada en la superficie por la membrana y, además, si se producirá atrapamiento intersticial de partículas menores que el tamaño de poro nominal.

La atención del lector se dirige aquí a https://www.sswm.info/content/membrane-filtration y Radcliff et al. Application of Membrane Technology to the Production of Drinking Water, Water Conditional & Purification (2004) que detalla la relación general entre el proceso de separación - filtración, microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa (ultrafiltración) de partículas - y el tamaño de poro de la membrana de filtración. No se tiene la intención de restringir la presente invención a ningún tamaño de poro, estructura de membrana o proceso de separación aplicable particular. En su lugar, la presente solicitud se refiere a membranas modulares de configuración autónoma o de tipo inmersión abierta. Dado que los módulos de membrana autónomos (o alojados) son la configuración más común para microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa (ultrafiltración), son el enfoque principal de la presente invención, pero se ha de reconocer que también se prevé la aplicación in situ de una composición de encapsulación o una composición de unión a un módulo de membrana enmarcado o soportado que de otro modo está expuesto al medio líquido en el que está dispuesto.

La Figura 1 adjunta al presente documento representa una estructura generalizada de un módulo de membrana alojado aplicable a la presente solicitud.

La Figura 2 representa una realización a modo de ejemplo y no limitante de una membrana de lámina plana plisada que puede disponerse dentro del alojamiento de la Figura 1.

Las Figuras 3a y 3b son representaciones de una realización a modo de ejemplo y no limitante de una membrana bobinada en espiral que puede disponerse dentro del alojamiento de la Figura 1.

La Figura 4 representa una realización a modo de ejemplo y no limitante de un módulo de membrana de filtración de fibra hueca.

Como se muestra en la Figura 1, el módulo (1) está provisto de un alojamiento (2) en el que la membrana está dispuesta y fijada utilizando un material de encapsulación (3). Se introduce la alimentación (4) al módulo (1) y se retiran del mismo el descarte (5) y el permeado (6). Son posibles puntos alternativos de alimentación, y retirada de descarte y permeado, pero no se ilustran. Sin embargo, todas las conexiones de las tuberías de alimentación, concentrado y filtrado están integradas en el módulo (1).

Tales filtros de membrana alojados están disponibles principalmente en forma de fibras huecas y láminas planas provistas en configuraciones plisadas, apiladas o bobinadas en espiral, como se describe posteriormente en el presente documento. Además, las membranas constituyentes del módulo (1) pueden clasificarse además como compuestas, soportadas o integrales: las membranas compuestas comprenden una capa retentiva muy fina unida a un soporte poroso preformado; en una membrana soportada, la membrana real está unida a un material laminar resistente de retentividad despreciable; y las membranas de tipo integral se forman en una operación única e igual, teniendo capas de la misma composición.

La Figura 2 ilustra un alojamiento (20) que tiene un cabezal de recogida (21) y que encierra una membrana de lámina plana plisada (22) que puede ser de utilidad particular para aplicaciones de microfiltración: una alimentación líquida (23), tal como agua sin tratar, se pasa a través la membrana y el permeado se retira a través del tubo (24).

La Figura 3a muestra un módulo de membrana bobinado en espiral (30). El componente primario es la membrana de separación (31), que está formada en una lámina plana y que comprende convencionalmente una lámina de material de soporte. Otros componentes internos importantes son un espaciador del canal de alimentación (32), un espaciador de permeado o material de recogida de permeado (33), un tubo de recogida de permeado o tubo central (34) y un sustentador de superficie extrema o dispositivo antitelescópico (35) dispuesto en cada extremo del módulo (30). La membrana (31) está dispuesta para formar una envoltura alrededor del espaciador de permeado (33): la expresión "hoja de membrana" se utiliza en la técnica para definir dos láminas de membrana (31) dispuestas con su parte posterior enfrentada con un espaciador de permeado (33). El espaciador de canal de alimentación (32) está situado sobre la envoltura. La envoltura y el espaciador de canal de alimentación (32) están bobinados alrededor del tubo central (34). El fluido de alimentación puede acceder a la superficie de la membrana (31) fluyendo hacia el borde y a través del espaciador de canal de alimentación (32), espaciador que crea turbulencia en la trayectoria del flujo de alimentación. El permeado pasa a través de la membrana (31), y a continuación fluye a través del espaciador de permeado (33) y el tubo central (34). El concentrado fluye hacia fuera del borde corriente abajo del espaciador de canal de alimentación (32) para salir del módulo (30). Los dispositivos antitelescópicos (35) están unidos al tubo central (34) y también mantenidos en su lugar mediante una envoltura exterior (36). Los dispositivos antitelescópicos (35) evitan que el fluido de la alimentación empuje las envolturas a lo largo de la longitud tubo central (34).

Aunque las láminas de membrana (31) pueden sellarse en los bordes por calentamiento, también pueden usarse adhesivos (38) para este fin, como se muestra en la Figura 3b. Las composiciones adhesivas adecuadas deben tener una viscosidad estrechamente controlada para moderar la penetración y la extensión horizontal de la composición mostrada en los insertos de la Figura 3b. Cuando el adhesivo tiene una viscosidad demasiado baja, tiende tanto a extenderse horizontalmente como a absorberse o subir por los capilares de la membrana (31) y, cuando proceda, de cualquier soporte presente, creando vacíos y reduciendo la integridad inicial de la hoja de membrana: esto puede ser particularmente problemático para membranas asimétricas. Por el contrario, si la composición adhesiva tiene una viscosidad demasiado alta, puede haber una absorción insuficiente y pueden existir transiciones interfaciales pronunciadas en la hoja de la membrana que pueden provocar un fallo estructural. Además, el adhesivo también necesita tener cierto tiempo de unión que permita que el adhesivo reactivo penetre a través de la membrana y la selle adecuadamente antes de que el endurecimiento esté demasiado avanzado. Proporcionar un adhesivo reactivo que combine todas esas características sigue siendo un desafío en la industria actual.

Se desvelan membranas bobinadas en espiral de este tipo de estructura en las siguientes citas: documentos de Patente de Estados Unidos n.° 4.235.723; Patente de Estados Unidos n.° 3.367.504; Patente de Estados Unidos n.° 3.504.796; Patente de Estados Unidos n.° 3.493.496; Patente EP 0251620 A2; y Patente de Estados Unidos n.° 3.417.870.

Los módulos de membrana de fibra hueca son preferentes en numerosas aplicaciones - y en particular en aplicaciones de ósmosis inversa y ultrafiltración - debido a su coste, disponibilidad, dinámica de flujo superior y densidad de empaquetamiento alcanzable. La Figura 4 ejemplifica un alojamiento (40) que encierra una membrana de fibra hueca: en la misma están dispuestas fibras huecas (41) dentro del alojamiento y están fijadas usando un material de encapsulación (48). Durante las operaciones de encapsulación convencionales de dispositivos de este tipo, la pluralidad o haz de fibras (41) se inserta en su alojamiento (48), y a continuación el compuesto de encapsulación líquido se impregna los extremos del haz mientras el alojamiento gira alrededor de un eje central para mantener el compuesto de encapsulación en los extremos del haz.

Convencionalmente, el grado de penetración del material de encapsulación en los orificios de las fibras huecas (o tubería capilar) en ambos extremos de las mismas es sustancialmente menor que el nivel de material de encapsulación que permea el haz fuera de los orificios, debido a que el aire del interior de los orificios se comprime a medida que el material de encapsulación avanza hacia los orificios desde ambos extremos, causando una contrapresión que inhibe el avance del material de encapsulación hacia los orificios. Como resultado de esto, cuando se endurece la composición de encapsulación, puede cortarse transversalmente a través de la parte media de la composición de encapsulación en los extremos de cada haz para exponer orificios abiertos, lo que es necesario para obtener una membrana de filtración operativa.

Aquí, las fibras huecas (41) se han representado onduladas, pero esto es solo con fines ilustrativos, ya que se conocen otras estructuras en la técnica. Además, en variantes comerciales importantes, las membranas de fibra hueca están compuestas por una membrana compuesta permeable al gas formada por una capa homogénea permeable al gas y una capa de soporte porosa sobre la que se dispone la capa homogénea.

En el contexto de la presente solicitud, la configuración del módulo de membrana de fibra hueca no se limita a la ilustrada en la Figura 4. El módulo puede incluir además, por ejemplo, uno o más dispositivos para restringir el haz de membrana de fibra hueca en una región fija mediante el material de encapsulación. Se describen módulos de filtración de membrana de fibra hueca a modo de ejemplo construidos usando composiciones de encapsulación endurecibles, por ejemplo, en: los documentos de Patente de Estados Unidos n.° 8.758.621; Patente de Estados Unidos n.° 8.518.256; Patente de Estados Unidos n.° 7.931.463; Patente de Estados Unidos n.° 7.022.231; Patente de Estados Unidos n.° 7.005.100; Patente de Estados Unidos n.° 6.974.554; Patente de Estados Unidos n.° 6.648.945; Patente de Estados Unidos n.° 6.290.756; y US2006/0150373.

Se ha de reconocer que el material de encapsulación (3, 48) o el material de unión (38) se usa, entre otras cosas, para sellar el módulo de membrana completo y estabilizar las fibras huecas o láminas del mismo. Además, el material de encapsulación o unión asegura que las corrientes de producto y las corrientes de alimentación no se mezclen y que pueda mantenerse cualquier presión o vacío aplicado. Por consiguiente, para numerosas aplicaciones, cualquier defecto de sellado provisto por estas composiciones será determinante en la vida operativa del módulo de membrana.

Tradicionalmente, tales composiciones de encapsulación se basan en resinas de poliuretano y epoxi. En lo que respecta a las primeras, el documento de Patente de Estados Unidos n.° 4.227.295 (Bodnar et al.) describe un método para encapsular los extremos de un haz de fibras huecas dispuestas en un alojamiento y que tiene utilidad en dializadores de sangre. Los extremos del haz de fibras capilares se sellan cada uno con un compuesto de encapsulación de poliuretano, comunicándose los orificios de las fibras capilares a través del sellador en cada extremo.

Los isocianatos usados en tales composiciones de poliuretano convencionales presentan un riesgo toxicológico reconocido. Esto está relacionado, por una parte, con el procesamiento de estos materiales de revestimiento durante su uso, debido a que los isocianatos normalmente tienen alta toxicidad y alto potencial alergénico (Osha Safety and Health Topics: Isocyanates https://www.osha.gov/SLTC/isocyanates/). Por otra parte, existe el riesgo de que, en sustratos flexibles, el isocianato aromático que ha reaccionado de forma incompleta migre a través del sustrato y allí se hidrolice mediante humedad o componentes que contienen agua a aminas aromáticas cancerígenas.

En presencia de humedad, el endurecimiento de poliuretano genera dióxido de carbono que forma burbujas en el endurecimiento del material: esta espuma hace que el material se expanda a medida que se endurece, debilitando el material endurecido y conduciendo a fugas potenciales en el filtro acabado. Para obviar este efecto, debería eliminarse la humedad del proceso de encapsulación pero, por supuesto, la necesidad de climatización y/o agentes desecantes añade complejidad y coste a la fabricación de filtros.

El documento de Patente US 20160145476 (Jordan Jr. et al.) describe una composición de poliuretano de múltiples partes adecuada para uso en un adhesivo para dispositivos separadores y, en particular, para encapsular fibras huecas, comprendiendo dicha composición: una primera parte que comprende una composición de prepolímero de poliuretano; y una segunda parte que comprende un desecante y un poliol que tiene una funcionalidad de hidroxilo de 4 a 6. La composición se caracteriza además por la necesidad de un plastificante que puede incluirse en una o ambas partes de la composición.

Las composiciones de encapsulación basadas en resinas epoxi, tales como las desveladas en el documento de Patente US 20170189860 A1 (Mitsubishi Rayon Co. Ltd) no son tan sensibles a la humedad. Sin embargo, las resinas epoxi generan calor durante el endurecido, lo que hace que el epoxi se expanda a medida que se endurece, pero se contrae a medida que se enfría una vez completada la reacción. El enfriamiento puede crear tensiones y vacíos en el producto acabado y producir agrietamiento y otros defectos. Estos efectos pueden mitigarse ralentizando la reacción de endurecimiento para reducir la cantidad de material generado o enfriando el material a medida que cura para reducir la expansión térmica. De forma problemática, ralentizar el proceso aumentará el tiempo de espera del proceso y reducirá la eficacia de fabricación, mientras que enfriar añade complejidad y coste a la operación de encapsulación.

Además de lo expuesto anteriormente, y como se discute en el documento de Patente WO2000/035567 (Millipore Corporation), la aplicación de resinas epoxi a dispositivos de fibra hueca bobinada de múltiples capas ha resultado ser difícil. Los medios convencionales de aplicación de la composición de encapsulación usando mandriles a menudo no influyen en el sellado apropiado del epoxi alrededor de todas las fibras, especialmente las fibras situadas en o cerca del mandril. Se considera que múltiples capas de fibras, estrechamente bobinadas, forman una barrera para que el epoxi penetre en las capas internas de fibras. Y cuando las fibras no se encapsulan adecuadamente, el rendimiento del módulo no coincidirá con los resultados de rendimiento deseados.

Ciertos autores ya han reconocido que es deseable encontrar alternativas viables al uso de composiciones de poliuretano y epoxi en módulos de membrana. Por ejemplo, el documento de Patente WO2016/054380 (HB Fuller Company) desvela un método para fabricar módulos de filtración bobinados en espiral con una composición adhesiva endurecible sin disolvente, sin isocianato (sin NCO), multienvasada. La composición adhesiva desvelada es específicamente una composición de tres componentes (3K) que comprende: a) un donador de Michael multifuncional; b) un aceptor de Michael multifuncional; y, c) un catalizador de reacción de Michael y, en particular, un catalizador de base fuerte tal como una guanidina o una amidina. Los aceptores de Michael multifuncionales desvelados se seleccionan entre el grupo que consiste en: alcoholes polihídricos; óxidos de polialquileno; poliuretano; polietileno acetato de vinilo; alcohol polivinílico; polibutadieno y polibutadieno hidrogenado; compuestos alquídicos y poliésteres alquídicos; polímeros (met)acrílicos; poliolefinas; poliésteres; poliolefina halogenada; poliésteres halogenados; y combinaciones de los mismos. Las composiciones a modo de ejemplo de esta cita se caracterizan por el uso de compuestos de (met)acrilato como aceptores de Michael y por el uso de 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno (DBU) como catalizador básico, catalizador que debe almacenarse por separado de ambos componentes reactivos.

El documento de Patente WO2016/054367 (HB Fuller Company) desvela análogamente un método para fabricar módulos de filtración de fibra hueca que incluye encapsular una parte extrema de una pluralidad de membranas de fibra hueca con una composición endurecible sin disolvente, sin isocianato (sin NCO), multienvasada. Nuevamente, la composición endurecible desvelada es específicamente una composición de tres componentes (3K) que comprende: a) un donador de Michael multifuncional; b) un aceptor de Michael multifuncional; y, c) un catalizador de reacción de Michael y, en particular, un catalizador de base fuerte tal como una guanidina o una amidina. Además, las composiciones a modo de ejemplo se caracterizan idénticamente por el uso de DBU tóxico que debe almacenarse por separado de los compuestos de (met)acrilato y los donadores de Michael de los componentes adicionales de la composición.

El documento de Patente WO 2016/049281 desvela un módulo de separación que incluye al menos una hoja de separación que incluye dos membranas compuestas porosas y un espaciador de malla de permeado intercalado entre las mismas y una unión de sellado de borde que adhiere las membranas y los espaciadores entre sí. El documento de Patente WO2016/049281 se refiere a un material especial para encapsular. Desvela los dos componentes definidos en la reivindicación 1 en combinación con resinas epoxi.

La composición de los dos componentes definida en la reivindicación 1 se conoce en la técnica, véase, por ejemplo, el documento de Patente WO 2011/039318, aunque, sin embargo, no se han desvelado en el contexto de membranas.

Basándose en la técnica establecida, la presente invención aborda la necesidad de una composición de encapsulación o unión sin isocianato cuya viscosidad pueda modularse fácilmente para diferentes aplicaciones de filtración y que conserve una velocidad de endurecimiento operativa. También se aborda la necesidad de una composición de encapsulación o unión insensible a la humedad que no forme burbujas ni espuma tras su mezcla y posterior endurecimiento.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un módulo de filtración de membrana que comprende un alojamiento en el que está dispuesta la membrana de filtración en una relación posicional fija mediante un material de encapsulación o unión obtenido mediante el endurecimiento de una composición de dos componentes (2K) que consiste en:

un primer componente (A) que comprende al menos un compuesto (a) que tiene al menos dos grupos funcionales acetoacetato; y,

un segundo componente (B) que comprende al menos un compuesto (b) que tiene al menos un grupo amino, siendo cada uno de dichos grupos amino un grupo amino primario o secundario.

Generalmente, para proporcionar una composición de encapsulación o unión eficaz, la proporción de equivalencia molar de acetoacetato con respecto a amina en la composición de dos componentes (2K) debería estar en un intervalo de 2:1 a 1:2, preferentemente en el intervalo de 1,2:1 a 0,8:1, y más preferentemente ser 1:1. No se requiere la presencia de un catalizador en la composición de dos componentes (2K).

El o cada compuesto (a) del Componente A debería caracterizarse deseablemente por: un peso molecular promedio en número (Mn) de menos de 12.000 g/mol, preferentemente menos de 10.000 g/mol; y/o, una funcionalidad acetoacetoxi de 2 a 6, por ejemplo, de 2 a 4. Independientemente, o además de esta caracterización, es preferente que el Componente A de dicha composición comprenda o consista en al menos un poliol acetoacetilado, siendo obtenible dicho al menos un poliol acetoacetilado de acuerdo con la siguiente ecuación:

en donde:

R es un grupo alquilo C¹-C¹², preferentemente un grupo alquilo C-i-Cs;

L representa la estructura de la cadena principal del poliol; y,

El poliol reactivo L(OH)q definido en esta ecuación puede ser un alcohol polihídrico monomérico. Alternativamente, el poliol reactivo L(OH)q puede ser un alcohol polihídrico oligomérico o polimérico seleccionado entre el grupo que consiste en: polieterpolioles; poliesterpolioles; poliesteramidapolioles; policarbonatopolioles; polibutadienopolioles; poliuretanopolioles; poliacrilatopolioles; y combinaciones de los mismos.

El o cada compuesto (b) del componente (B) se caracteriza preferentemente por: un peso molecular promedio en número de menos de 5.000 g/mol, preferentemente menos de 2.000 g/mol; y, de 1 a 10, preferentemente de 2 a 6 grupos amino, en donde cada uno de dichos grupos amino es un grupo amino primario o secundario.

En una realización, el componente (B) comprende preferentemente al menos una polioxialquilenamina basada en aductos de polioxipropileno, polioxietileno y poli(oxietileno)poli(oxipropileno) y que tiene 2 o 3 grupos amino, siendo cada uno de dichos grupos amino un grupo amino primario o secundario. En una realización adicional pero no necesariamente mutuamente exclusiva, el componente (B) de dicha composición comprende o consiste en al menos una amina reactiva de acuerdo con la Fórmula (III):

R2R3NH Fórmula (III)

en donde:

R2 es hidrógeno o un grupo alquilo C¹-C⁶; y,

R3 es un grupo hidrocarbilo que tiene hasta 36 átomos de carbono que contiene grupos aromáticos, grupo hidrocarbilo que está opcionalmente sustituido con uno o más grupos -NHR2 y que está además opcionalmente interrumpido con uno o más átomos de O y/o con uno o más grupos -N(R4)- en los que R4 es un átomo de hidrógeno; o,

R3 es un grupo alifático C¹-C³⁶que está opcionalmente sustituido con uno o más grupos -NHR2 y que está además opcionalmente interrumpido con uno o más átomos de O y/o con uno o más grupos -N(R4)- en los que R4 es un átomo de hidrógeno; y,

R2 y R3 pueden formar un anillo junto con el átomo de N al que están unidos.

El segundo aspecto de la presente invención se define como el uso de una composición endurecible de dos componentes (2K) en la encapsulación o unión de al menos una membrana dentro del alojamiento de un módulo de filtración, consistiendo dicha composición endurecible de dos componentes (2K) en:

un primer componente (A) que comprende al menos un compuesto (a) que tiene al menos dos grupos funcionales acetoacetato; y

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para fabricar un módulo de membrana de fibra hueca, comprendiendo dicho método:

i) preparar una composición endurecible mezclando el componente (A) y el componentes (B) de una composición de dos componentes (2K), caracterizándose dicha composición por que consiste en:

un segundo componente (B) que comprende al menos un compuesto (b) que tiene al menos un grupo amino, siendo cada uno de dichos grupos amino un grupo amino primario o secundario;

ii) aplicar la mezcla obtenida en la etapa i) sobre al menos una parte extrema de una pluralidad de membranas de fibra hueca; y

iii) permitir que la composición endurecible solidifique y endurezca, encapsulando de ese modo dicha al menos una parte extrema de la pluralidad de membranas de fibra hueca.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para fabricar un módulo de filtración bobinado en espiral, comprendiendo dicho módulo de filtración bobinado en espiral un tubo de recogida de permeado (34) y uno o más paquetes de hojas de membranas bobinados alrededor de dicho tubo de recogida, teniendo cada paquete de hojas de membrana una primera y segunda láminas de membrana (31), láminas entre las que está dispuesto un espaciador de permeado (33) y en donde cada una de dichas láminas de membrana (31) tiene un lado de membrana y un lado de soporte, comprendiendo el método:

i) preparar una composición endurecible mezclando el componente (A) y el componente (B) de una composición de dos componentes (2K), caracterizándose dicha composición por que consiste en:

ii) aplicar la mezcla obtenida en la etapa i) sobre al menos una parte del lado de soporte de la primera hoja de membranas;

iii) bobinar los paquetes de hojas de membranas alrededor del tubo de recogida de permeado (34); y,

iv) permitir que la composición endurecible solidifique y endurezca, uniendo de ese modo el lado de soporte de la segunda hoja de membranas al lado de soporte de la primera hoja de membranas.

DEFINICIONES

Como se usa en el presente documento, las formas en singular "un", "uno", "una", "el' y "la" incluyen las referencias en plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

Los términos y expresiones "comprender', "comprende" y "comprendido por", como se usan en el presente documento, son sinónimos de "incluir", "incluye", "contener" o "contiene", y son inclusive o de extremo abierto y no excluyen miembros, elementos o etapas de método adicionales no enumeradas.

Cuando se expresan cantidades, concentraciones, dimensiones u otros parámetros en forma de un intervalo, un intervalo preferente, un valor de límite superior, un valor de límite inferior o valores de límite superior e inferior preferentes, se ha de entender que también se desvela específicamente cualquier intervalo obtenible por combinación de cualquier valor de límite superior o preferente con cualquier valor de límite inferior o preferente, independientemente de si los intervalos obtenidos se mencionan claramente en el contexto.

Los términos y expresiones "preferente", "preferentemente", "deseablemente", "en particular' y "particularmente" se usan frecuentemente en el presente documento para referirse a realizaciones de la divulgación que pueden proporcionar beneficios particulares, en ciertas circunstancias. Sin embargo, la enumeración de una o más realizaciones preferibles o preferentes no implica que otras realizaciones no sean útiles y no se pretenda excluir esas otras realizaciones del alcance de la divulgación.

Los pesos moleculares dados en el presente texto se refieren a pesos moleculares promedio en número (Mn), a menos que se estipule de otro modo. Todos los datos de peso molecular se refieren a valores obtenidos mediante cromatografía de permeación en gel (GPC), a menos que se estipule de otro modo.

La temperatura de transición vítrea (Tg) de copolímeros puede calcularse a partir de la composición monomérica del copolímero. Si el copolímero es homogéneo y se prepara mediante un proceso de copolimerización estadística, entonces la Tg puede calcularse a partir de los valores de Tg de todos los homopolímeros correspondientes, de acuerdo con la ecuación de Fox:

J __ = w_¿ w +

Tg m Tg 1 Tg 2 Tg 3

en donde:

Tgm: Tg del copolímero (en Kelvin);

T g i Tg del homopolímero de comonómero 1 (en Kelvin);

Tg²: Tg del homopolímero de comonómero 2; y

w i fracción en peso del comonómero 1 en el copolímero; etc.

La temperatura de transición vítrea (Tg) real de un copolímero y de cualquier otra resina del presente documento puede determinarse mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC). El uso de DSC para determinar Tg se conoce bien en la técnica, y se describe por B. Cassel y M. P. DiVito en "Use of DSC To Obtain Accurate Thermodynamic and Kinetic Data", American Laboratory, enero de 1994, pág. 14-19, y por B. Wunderlich en Thermal Analysis, Academic Press, Inc., 1990.

A menos que se indique de otro modo, los índices de OH dados en el presente documento se obtuvieron siguiendo Deutsche (DGF) Einheitsmethoden zur Untersuchung von Fetten, Fettprodukten, Tensiden und verwandten Stoffen (Gesamtinhaltsverzeichnis 2016) C-V 17b (53).

Los índices de amina dados en el presente documento se determinan por valoración con ácido clorhídrico 0,1 N de acuerdo con la norma ASTM D2572-91 y posteriormente se recalculan a mg de KOH.

El "tiempo de gel" se usa en el presente documento de acuerdo con su definición estándar como el tiempo que tarda una composición endurecible mezclada en gelificar o ser tan altamente viscosa que ya no pueda considerarse capaz de trabajarse o manipularse.

Como se usa en el presente documento, la temperatura ambiente es 23 °C más o menos 2 °C.

Como se usa en el presente documento, la expresión "material de encapsulación o unión" pretende incluir materiales que pueden usarse para mantener una membrana de filtración, tal como una membrana bobinada en espiral o una membrana de fibra hueca, en una relación posicional fija. Por ejemplo, el material de encapsulación mantendrá las fibras huecas en una relación posicional fija entre sí, cuando proceda. El material de encapsulación o unión también puede servir para flujo de alimentación directa, filtrado, concentrado y retenido en, alrededor y a través de la membrana.

Como se usa en el presente documento, la expresión "composición de dos componentes" se refiere a una composición que consiste en dos componentes que están almacenados en recipientes separados debido a su reactividad mutua. Generalmente, los dos componentes no se mezclan hasta poco antes de la aplicación de la composición a un sustrato. Cuando los dos componentes separados se mezclan y aplican, los compuestos mutuamente reactivos de los dos componentes reaccionan para reticularse y formar, por ejemplo, una matriz o una película endurecida sobre un sustrato.

El término "polio!', como se usa en el presente documento, incluirá dioles y compuestos hidroxílicos de funcionalidad superior.

La expresión "grupo hidrocarbilo" se usa en el presente documento en su sentido habitual, que conocen bien los expertos en la materia.

Como se usa en el presente documento, la expresión "grupo alifático" se refiere a un resto no aromático que contiene principalmente átomos de carbono e hidrógeno. Como tal, un resto hidrocarbilo alifático Ci a C³⁶contiene de 1 a 36 átomos de carbono. El resto puede ser de cadena lineal, cíclico, bicíclico, ramificado, saturado o insaturado. También puede contener combinaciones de restos de cadena lineal, cíclicos, bicíclicos, ramificados, saturados o insaturados. El término incluye, por ejemplo, grupos alquilo, alquenilo y alquinilo. Además, cuando así se indique, el resto del grupo alifático puede contener heteroátomos en la cadena principal del mismo.

Como se usa en el presente documento, "aromático" se refiere a un grupo principal de hidrocarburos cíclicos insaturados que contienen uno o más anillos. El término pretende incluir grupos tanto arilo como heteroarilo, por ejemplo, grupos arilo C6 a C¹⁰.

Como se usa en el presente documento, la expresión "grupo arilo Ce a C¹⁰" se refiere a un sistema anular monocíclico o multicíclico aromático de 6 a 10 átomos de carbono. El "grupo arilo" puede estar opcionalmente sustituido con uno o más grupos alquilo, alquileno, alcoxi o haloalcoxi C¹-C¹². Algunos grupos arilo a modo de ejemplo incluyen fenilo o naftilo, o fenilo sustituido o naftilo sustituido.

A menos que se indique de otro modo, el término "alquilo", como se usa en el presente documento, incluye restos de cadena lineal y, cuando el número de átomos de carbono sea suficiente, restos ramificados. Como tal, la expresión "alquilo C¹-C¹²' incluye grupos alquilo saturados tanto lineales como ramificados que tienen de 1 a 12 átomos de carbono. Del mismo modo, la expresión "alquilo Ci-Ce' incluye grupos alquilo saturados tanto lineales como ramificados que tienen de 1 a 6 átomos de carbono. Algunos ejemplos de grupos alquilo C¹-C⁶incluyen los grupos metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, terc-butilo, pentilo y hexilo.

La expresión "cicloalquilo C³-C⁶", como se usa en el presente documento, significa un hidrocarburo cíclico saturado que tiene 3-6 átomos de carbono, es decir, ciclopropilo, ciclobutilo, ciclopentilo o ciclohexilo.

El término "alcoxi", como se usa en el presente documento, significa "-O-alquilo" o "alquil-O-", en donde "alquilo" se define como se ha indicado anteriormente.

Como se usa en el presente documento, la expresión "interrumpido por uno o más" del heteroátomo indicado significa que el o cada heteroátomo puede estar situado en cualquier posición a lo largo de la cadena de hidrocarbilo incluyendo cualquier extremo de la cadena.

Con el fin de completar: a) un grupo amino primario es una agrupación atómica del tipo "-NH²"; (b) un grupo amino secundario es una agrupación atómica del tipo "-NHR"; y, c) un grupo amino terciario es una agrupación atómica del tipo "-NR²", no siendo R hidrógeno. Un polímero aminofuncional significa un polímero que posee al menos un grupo amino.

Como se usa en el presente documento, la expresión "cantidad catalítica" significa una cantidad subestequiométrica de catalizador con respecto a un reactivo.

Como se usa en el presente documento, la cualificación "sin disolvente" pretende indicar que no está presente disolvente o agua en la composición indicada antes del endurecimiento excepto por cantidades traza que puedan estar presentes como impurezas. Convencionalmente, tales impurezas son menos de un 1 % en peso, preferentemente menos de un 0,5 % en peso, y más preferentemente menos de un 0,01 % en peso, basado en el peso total de la composición de encapsulación o unión.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Componente A

Como se ha indicado anteriormente, el Componente A comprende al menos un compuesto (a) que tiene al menos dos grupos acetoacetoxi. Como tal, este componente puede comprender un único compuesto que tenga al menos dos grupos acetoacetoxi o una mezcla de dos o más compuestos que tengan cada uno al menos dos grupos acetoacetoxi. Cada uno de dichos compuestos (a) del Componente A debería caracterizarse deseablemente por: un peso molecular promedio en número (Mn) de menos de 12.000 g/mol, por ejemplo, menos de 10.000 g/mol o menos de 6.000 g/mol; y/o, una funcionalidad acetoacetoxi de 2 a 6, por ejemplo, de 2 a 4.

En una realización preferente, el Componente A comprende o consiste en al menos un poliol acetoacetilado, siendo obtenible dicho poliol acetoacetilado de acuerdo con la siguiente ecuación (Reacción 1):

en donde:

R es un grupo alquilo C¹-C¹²;

L representa la estructura de la cadena principal del poliol; y,

q * ².

La Reacción 1 anterior puede describirse como la transesterificación - o, más específicamente, la transacetilación - de un poliol con un compuesto de acetoacetato como se define en la siguiente Fórmula (I):

Fórmula (l)

en donde R es dicho grupo alquilo C¹-C¹². Más habitualmente, el grupo alquilo constituyente R tiene de 1 a 8 y, preferentemente, de 1 a 6 átomos de carbono. Algunos acetoacetatos de alquilo a modo de ejemplo incluyen: acetoacetato de t-butilo; acetoacetato de isobutilo; acetoacetato de n-butilo; acetoacetato de isopropilo; acetoacetato de n-propilo; acetoacetato de etilo; y, acetoacetato de metilo. En el presente documento, es preferente el acetoacetato de t-butilo.

El poliol de la Reacción 1 anterior está representado en el presente documento por la siguiente Fórmula (II):

L-(OH)q Fórmula (II)

en donde q > 2 y L representa la estructura de la cadena principal. Tales polioles (II) pueden incluir opcionalmente heteroátomos en su cadena principal o en las cadenas laterales colgantes. Además, el poliol (II) puede ser un alcohol polihídrico monomérico o puede poseer una cadena principal oligomérica o polimérica. Independientemente de esto, es preferente que el poliol (II) tenga un peso molecular promedio en número (Mn) de menos de 12.000 g/mol; y, una funcionalidad hidroxilo, q, de 2 a 6, preferentemente de 2 a 4.

En una primera realización, el Componente A comprende un poliol acetoacetilado obtenido a partir de un alcohol polihídrico monomérico. Algunos ejemplos de alcoholes polihídricos monoméricos adecuados incluyen, pero no se limitan a: 1,2-butanodiol; 1,3-butanodiol; 1,4-butanodiol; 2,3-butanodiol; 2,4-pentanodiol; butiletilpropanodiol (BEPD); 1,4-hexanodiol; 1,4-ciclohexanodimetanol; pentaeritritol; dipentaeritritol; trimetiloletano; trimetilolpropano; ditrimetilolpropano; triciclodecanodimetanol; hidroquinona bis(2-hidroxietil) éter; alquilenglicoles, tales como etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, butilenglicol, pentametilenglicol, hexametilenglicol, hexilenglicol y neopentilglicol; glicerol; aceite de ricino; cera de ricino; azúcares tales como glucosa, sacarosa, fructosa, rafinosa, maltodextrosa, galactosa, xilosa, maltosa, lactosa, manosa y eritrosa; alditoles tales como eritritol, xilitol, malitol, manitol, isosorbida y sorbitol; y, diaminas alifáticas hidroxialquiladas tales como o,o'-bis(dietanolaminometil)-p-nonilfenol, W,A/,W,W-tetra(2-hidroxipropil)etilendiamina (Quadrol L, disponible en BASF) y A/,W,A/,W-tetra(2-hidrox¡et¡l)et¡lend¡am¡na. Un ejemplo comercial de un poliol acetoacetilado obtenido a partir de un alcohol polihídrico monomérico es Lonzamon AATMP.

La presente invención tampoco excluye que el componente A comprenda un poliol acetoacetilado obtenido a partir de un alcohol polihídrico oligomérico o polimérico. En particular, el poliol (II) puede seleccionarse entre el grupo que consiste en: polioxialquilenopolioles, también denominados polieterpolioles; poliesterpolioles, incluyendo policaprolactonapolioles; poliesteramidapolioles; policarbonatopolioles; polibutadienopolioles; poliuretanopolioles; poliacrilatopolioles; y combinaciones de los mismos. Deseablemente, tales polioles oligoméricos o poliméricos se caracterizarían por: un peso molecular promedio en número (Mn) de como máximo 10.000 g/mol, y preferentemente de 250 a 6.000 g/mol. Además, es de particular interés el uso de uno o más polieterpolioles o poliesterpolioles como material de partida. Y un ejemplo comercial de un polieterpoliol es Voranol CP260 (disponible en DowDuPont).

Como se conoce en la técnica, los poliesterpolioles pueden prepararse a partir de reacciones de condensación de ácidos carboxílicos o anhídridos polibásicos y un exceso estequiométrico de alcoholes polihídricos, o a partir de una mezcla de ácidos carboxílicos polibásicos, ácidos carboxílicos monobásicos y alcoholes polihídricos. Los ácidos carboxílicos y anhídridos polibásicos adecuados para uso en la preparación de poliesterpolioles incluyen los que tienen de 2 a 18 átomos de carbono y, en particular, los que tienen de 2 a 10 átomos de carbono. Algunos ejemplos no limitantes de tales ácidos carboxílicos y anhídridos polibásicos incluyen: ácido adípico; ácido glutárico; ácido succínico; ácido malónico; ácido pimélico; ácido sebácico; ácido subérico; ácido azelaico; ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico; ácido Itálico; anhídrido Itálico; ácido isoftálico; ácido tereftálico; ácido tetrahidroftálico; ácido hexahidroftálico; y combinaciones de los mismos. Algunos ácidos carboxílicos monobásicos que pueden usarse incluyen los que tienen de 1 a 18 átomos de carbono o, preferentemente, de 1 a 10 átomos de carbono, de los que podrían mencionarse los siguientes ejemplos: ácido fórmico; ácido acético; ácido propiónico; ácido butírico; ácido valérico; ácido caproico; ácido caprílico; ácido cáprico; ácido láurico; ácido mirístico; ácido palmítico; ácido esteárico; y combinaciones de los mismos. Los alcoholes polihídricos adecuados tienen de 2 a 18 átomos de carbono y deseablemente de 2 a 10 átomos de carbono. Algunos alcoholes polihídricos a modo de ejemplo incluyen, pero no se limitan a: etilenglicol; propilenglicol; hexano-1,6-diol; trimetilolpropano; glicerol; neopentilglicol; pentaeritritol; butilenglicol; 2-metil-1,3-propanodiol; hexilenglicol; y combinaciones de los mismos.

Los polieterpolioles pueden producirse mediante procesos conocidos en la técnica, tales como la reacción de óxidos de alqueno con una molécula iniciadora polihídrica en presencia de un catalizador apropiado, tal como un hidróxido de metal alcalino, alcóxido de metal alcalino o pentacloruro de antimonio. Algunos ejemplos de óxidos de alqueno incluyen: tetrahidrofurano; óxido de etileno; óxido de 1,2-propileno; óxido de 1,2- y 2,3-butileno; y óxido de estireno. Y algunos ejemplos de moléculas iniciadoras adecuadas incluyen, pero no se limitan a: agua; etilenglicol; 1,2- y 1.3- propanodiol; 1,4-butanodiol; dietilenglicol; y trimetilolpropano. Los polieterpolioles preferentes para uso en el presente documento son: poli(óxido de propileno)poliol; poli(óxido de etileno)poliol; PT-MEG; y mezclas de los mismos.

Los policarbonatopolioles para uso en el presente documento pueden seleccionarse entre, pero no se limitan a, policarbonatodioles. Tales policarbonatodioles pueden producirse por reacción de un diol con carbonatos de dialquilo o diarilo o fosgeno. Los dioles reactivos pueden seleccionarse entre, pero no se limitan a: 1,2-propanodiol; 1.3- propanodiol; 1,4-butanodiol; 1,5-pentanodiol; 1,6-hexanodiol; dietilenglicol; trioxietilenglicol; y mezclas de los mismos. Un carbonato de diarilo a modo de ejemplo es carbonato de difenilo.

La Reacción 1 de transesterificación (transacetilación) puede realizarse mediante métodos convencionales conocidos en la técnica de química de polímeros. A este respecto, puede hacerse referencia a, entre otros: Witzman et al. "Comparison of Methods for the Preparation of Acetoacetylated Coating Resins", Journal of Coatings Technology, Vol.

62, N.° 789, octubre de 1990; y, Witzeman et al. "Transacetoacetylation with tert-butyl acetoacetate: Synthetic Applications", J. Org. Chemistry 1991, 56, 1713-1718. Habitualmente, la reacción entre el poliol oligomérico o polimérico y el acetoacetato implicará mezclar dichos poliol y acetoacetato en un vaso adecuado, con o sin disolvente, a una temperatura elevada, por ejemplo, de 50 °C a 200 °C o de 80 °C a 150 °C; preferentemente, la reacción se realiza en ausencia de disolvente. La reacción se lleva a la compleción retirando por destilación a presión reducida el alcohol (R-OH) formado. Además, la reacción se realiza preferentemente en presencia de una cantidad catalítica de un catalizador de transesterificación, del que algunos ejemplos adecuados incluyen, pero no se limitan a, acetato de calcio, acetato de cinc, acetato de bismuto, óxido de plomo y ácido tricloroacético.

La reacción debería transcurrir hasta al menos un 99 % de conversión de los grupos hidroxilo en grupos funcionales acetoacetoxi: este grado de conversión puede monitorizarse y confirmarse mediante espectroscopia infrarroja. Aunque los reactivos pueden usarse en cantidades tales que esté presente un grupo OH por cada grupo acetoacetoxi, también es preferente usar un exceso molar del acetoacetato para asegurar una reacción completa.

Aunque el producto de la reacción de transacetilación descrita anteriormente puede usarse directamente en el Componente (A) de la presente composición de encapsulación o unión, del mismo modo, ese producto de reacción puede aislarse primero y purificarse usando métodos conocido en la técnica. A este respecto, pueden mencionarse como técnicas adecuadas extracción, evaporación, destilación y cromatografía.

Componente B

El segundo componente (B) de la composición de la presente invención comprende al menos un compuesto que contiene nitrógeno (b) que tiene al menos un átomo de nitrógeno de amina reactivo con grupos carbonilo. Tales compuestos pueden ser alifáticos, cicloalifáticos o aromáticos, poliméricos o no poliméricos, y pueden usarse solos o en combinación. Además, dicho compuesto que contiene nitrógeno puede ser una amina primaria, una amina secundaria o una amina primaria/secundaria.

Deseablemente, el componente (B) comprende al menos un compuesto que contiene nitrógeno (b) que tiene un peso molecular promedio en número de menos de 10.000 g/mol, en particular menos de 5.000 g/mol, por ejemplo menos de 2.000 g/mol o menos de 1.000 g/mol, y que tiene de 1 a 10, por ejemplo, de 2 a 6 grupos amino primario y/o secundario. Aplicando esta definición, el componente (B) puede contener una o más aminas polifuncionales basadas en aductos de oligómeros de óxidos de alquileno C¹a C8 o, deseablemente, C²a C⁴. Más preferentemente, el componente (B) puede contener al menos una polioxialquilenamina basada en aductos de polioxipropileno, polioxietileno y poli(oxietileno)poli(oxipropileno) y que tiene de 2 a 6, por ejemplo, 2 o 3 grupos amino, siendo cada uno de dichos grupos amino un grupo amino primario o secundario: algunos ejemplos comerciales de tales polioxialquilenos terminados en amina incluyen la serie "JEFFAMINE" de "D", "ED", "T" y "XTJ" disponible en Huntsman Chemical Corporation, Salt Lake City, Utah, de los cuales Jeffamine D230 y D400 son de particular interés.

En una realización adicional, pero no mutuamente exclusiva, el componente (B) comprende al menos una amina reactiva y que tiene de 1 a 10, por ejemplo, de 2 a 6 o de 2 a 4 grupos amino primarios y/o secundarios de acuerdo con la siguiente Fórmula (III) del presente documento:

R2R3NH Fórmula (III)

en donde:

R2 es hidrógeno o un grupo alquilo C¹-C⁶; y,

R2 y R3 pueden formar un anillo junto con el átomo de N al que están unidos.

Con el fin de completar, cuando R2 y R3 forman un anillo, se ha de reconocer que tal anillo puede ser heterocíclico puesto que puede incluir uno o más átomos de nitrógeno.

También se han obtenido buenos resultados cuando la amina reactiva de acuerdo con la Fórmula (III) se caracteriza por que: R2 es hidrógeno; y, R3 es un grupo alquilo C¹a C³⁶, preferentemente un grupo alquilo C¹a C¹²que está opcionalmente sustituido con al menos un grupo -NHR2 y que está opcionalmente interrumpido con uno o más grupos -N(R4)- en los que R4 es un átomo de hidrógeno. Algunas diaminas primarias a modo de ejemplo de esta realización incluyen: tetrametilendiamina; pentametilendiamina; hexametilendiamina; octametilendiamina; y, dodecametilendiamina. Algunas diaminas primaria-secundaria a modo de ejemplo de esta realización incluyen: W-metiletilendiamina; W-etiletilendiamina; A/-metil-1,3-d¡am¡nopropano; 2-(isopropilamino)etilamina; W-propiletilendiamina; W-propil-1,3-propanodiamina; W-ciclohexil-1,3-propanodiamina; 4-(aminometil)piperidina; 3-(aminometil)piperidina; 2-(aminometil)piperidina; y, 4-aminopiperidina.

Aminas comerciales adicionales a modo de ejemplo para uso en la presente invención incluyen, pero no se limitan a: 2-metil-1,5-diaminopentano disponible como Dytek A en Invista Arpadis; 1,2-diaminociclohexano, disponible como una mezcla de isómeros como Dytek DCH-99 en Invista Arpadis; W,W'-dimetilhexanodiamina (MAHMA) disponible en Sigma-Aldrich; diaminas basadas en dímero de ácido graso disponibles como Priamina 1071, 1073, 1074 y 1075 en Croda; fenalcaminas disponibles como Cardolite NX-5608, NX-5607 y LITE 3060 disponible en Cardolite Corporation; y, polietileniminas (PEI) disponibles con los nombres comerciales Lupasol G 20 (sin agua) y Lupasol FG en BASF.

Y aún otras aminas a modo de ejemplo disponibles para uso en el componente (B) de la presente invención incluyen: piperidina; pirrolidina; y, W,W'-dimetil-1,6-hexanodiamina.

En ciertas circunstancias, puede ser beneficioso que las aminas reactivas incluyan una amina primaria de acuerdo con la Fórmula (III) que se caracteriza por que R2 es hidrógeno y R3 es un grupo alquilo C¹a C¹², preferentemente un grupo alquilo C¹a C6. Algunas aminas a modo de ejemplo de este tipo incluyen: n-butilamina; n-hexilamina; n-octilamina; n-decilamina; y, n-dodecilamina.

Se ha de observar que la composición de la presente invención puede comprender un gran exceso de dicha amina o dicho acetoacetato: la composición puede caracterizarse ampliamente, por ejemplo, por una proporción de equivalencia molar de acetoacetato con respecto a amina de 1:10 a 10:1. Sin embargo, la cantidad de amina en el componente (B) de la presente composición se selecciona generalmente de modo que la proporción de equivalencia molar de acetoacetato con respecto a amina pueda estar en el intervalo de 2:1 a 1:2, por ejemplo, de 1,2:1 a 0,8:1. De ese modo, aunque es preferente que esté disponible un mol de amina por cada equivalente de acetoacetato en la composición, pueden tolerarse variaciones alrededor de esta proporción de equivalencia 1:1 preferente.

Una ventaja de la química de la presente composición de encapsulación y unión es que su velocidad de endurecimiento puede ajustarse o moderarse para controlar la velocidad de desarrollo de las propiedades mecánicas del material endurecido. Por ejemplo, una reacción de endurecimiento rápida y un desarrollo rápido concomitante de esas propiedades mecánicas puede ser ventajoso en aplicaciones de encapsulación para membranas de fibra hueca.

Ingredientes adjuntos y aditivos de la composición

Para formar la composición de encapsulación o unión, los componentes reactivos (A) y (B) se juntan y mezclan de un modo tal que se induzca el endurecimiento de los mismos. Más particularmente, los componentes (A) y (B) pueden mezclarse en cantidades predeterminadas a mano, a máquina, mediante (co)extrusión o mediante cualquier otro medio que pueda asegurar una mezcla fina y altamente homogénea de los mismos. Tras la mezcla inicial - significando "inicial" en el presente documento hasta 1 minuto después de que se hayan combinado los componentes (A) y (B) - la composición de encapsulación o unión es un líquido a temperatura ambiente. Sin embargo, este hecho no excluye que la temperatura de mezcla sea inferior a la temperatura ambiente, por ejemplo hasta 15 °C inferior a la temperatura ambiente.

Por supuesto, la composición de encapsulación o unión puede contener ingredientes adjuntos y aditivos. Sin embargo, las composiciones de dos componentes (2K) deberían formularse ampliamente para exhibir una viscosidad inicial de menos de 200.000 mPas. Por ejemplo, las composiciones usadas para encapsulación en módulos de filtración de membrana de fibra hueca pueden caracterizarse por una viscosidad inicial de menos de 10.000 mPa s, preferentemente menos de 5.000 mPa s y más preferentemente menos de 2.500 mPa s a 25 °C. Las composiciones usadas para unir módulos de filtración de membrana bobinados en espiral pueden caracterizarse por una viscosidad inicial de menos de 30.000 mPa s, preferentemente menos de 15.000 mPa s y más preferentemente menos de 7.500 mPa s a 25 °C. En una realización preferente particular, la composición de encapsulación o unión de acuerdo con la presente invención se caracteriza por una viscosidad inicial de menos de 30.000 mPa s, preferentemente menos de 20.000 mPa s y más preferentemente menos de 1.500 mPa s.

Independientemente, o además de dichas características de viscosidad, la composición de dos componentes (2K) debería formularse para que no forme burbujas (espuma) tras la mezcla y posterior endurecimiento. Además, la composición de encapsulación o unión debería formularse además para demostrar al menos una, deseablemente al menos dos y lo más deseablemente todas las siguientes propiedades: i) un tiempo de gel de 5 a 120 minutos, por ejemplo, de 5 a 30 minutos después de la combinación de las dos partes de la composición; ii) una temperatura exotérmica máxima de no más de 120 °C, preferentemente no más de 100 °C y más preferentemente no más de 80 °C; y, iii) una dureza Shore A de al menos 50, preferentemente al menos 60 y más preferentemente al menos 70 después de endurecerse y almacenarse durante 7 días a temperatura ambiente y humedad relativa del 50 %. En una realización preferente particular, la composición de encapsulación o unión de la invención tiene un tiempo de gel de 3 a 120 minutos después de la combinación de las dos partes de la composición.

La composición de la presente invención puede no tener disolvente. En una alternativa, la composición puede comprender uno o más disolventes, en donde al menos uno de dichos disolventes es preferentemente miscible en agua. Por tanto, se prevé que la composición pueda caracterizarse por un sistema de disolventes que consiste en dos o más disolventes que son miscibles en agua. Del mismo modo, la composición puede caracterizarse por un sistema de disolventes que consiste en al menos un disolvente que es inmiscible en agua y al menos un disolvente que es miscible en agua. Con el fin de completar, el término "inmiscible", como se usa en el presente documento, significa que están presentes dos fases en cierta proporción.

Algunos ejemplos no limitantes de disolventes miscibles en agua incluyen, sin limitación, ácido acético, acetona, acetonitrilo, dimetilformamida, dimetilsulfóxido, dioxano, etanol, metanol, n-propanol, isopropanol, y tetrahidrofurano. Algunos ejemplos no limitantes de disolventes que son inmiscibles en agua incluyen benceno, n-butanol, acetato de butilo, tetracloruro de carbono, cloroformo, ciclohexano, 1,2-dicloroetano, diclorometano, acetato de etilo, dietil éter, heptano, hexano, metil-1-butil éter, metil etil cetona, pentano, diisopropil éter, tolueno, triclorometano, xileno, y combinaciones de los mismos.

Cuando se usa, la cantidad de disolvente presente en la composición puede determinarse basándose en consideraciones prácticas normales. Sin embargo, en general, la proporción volumen respecto a masa del disolvente respecto al compuesto o compuestos funcionalizados con acetoacetato estará en el intervalo de 1:1 a 100:1. En algunas realizaciones, la proporción volumen respecto a masa del disolvente respecto al compuesto o compuestos funcionalizados con acetoacetato puede estar en el intervalo de 1:1 a 50:1.

Por supuesto, las composiciones de la presente invención también pueden contener aditivos convencionales tales como pigmentos, cargas, plastificantes, agentes de nivelado, agentes de supresión de espuma, agentes de control de la reología, catalizadores, antioxidantes, adherentes y estabilizadores de UV. La elección de los aditivos apropiados se limita solo a los que deben ser compatibles con los demás componentes de la composición y no pueden ser perjudiciales para el uso de la composición en aplicaciones de encapsulación o unión. Los aditivos pueden estar dispuestos en cualquier parte ((A) o (B)) de la composición de dos componentes

Cuando se emplean cargas, se deberían incluir habitualmente en una cantidad de hasta un 75 % en peso, por ejemplo hasta un 50 % en peso o hasta un 30 % en peso, basado en el peso de la composición. Por ejemplo, son adecuadas para uso como cargas en el presente documento creta, cal en polvo, ácido silícico precipitado y/o pirógeno, zeolitas, bentonitas, carbonato de magnesio, diatomita, alúmina, arcilla, talco, óxido de titanio, óxido de hierro, óxido de cinc, arena, cuarzo, pedernal, mica, polvo de vidrio y otras sustancias minerales molidas. También pueden usarse cargas orgánicas, en particular negro de humo, grafito, fibras de madera, harina de madera, serrín, celulosa, algodón, pulpa, algodón, virutas de madera, paja picada, paja, cáscaras de nuez molidas y otras fibras picadas. También pueden añadirse fibras cortas tales como fibras de vidrio, filamento de vidrio, poliacrilonitrilo, fibras de carbono, fibras de Kevlar o fibras de polietileno. Asimismo, el polvo de aluminio es adecuado como carga. Además, las partículas de núcleo corteza presentan cargas adecuadas que pueden usarse en la composición de la invención. Se ha descubierto sorprendentemente que la adición de cargas en el intervalo reivindicado ayuda a evitar la extensión de perlas, que es de particular importancia en aplicaciones de membrana bobinada en espiral.

En ciertas realizaciones, pueden incluirse plastificantes para moderar la blandura y flexibilidad de la composición de encapsulación o unión endurecida. En este caso, pueden seleccionarse uno o más plastificantes entre el grupo que consiste en: aceite vegetal; aceite mineral; aceite de soja; resinas de terpeno; ésteres aromáticos tales como ftalato de dioctilo, ftalato de diundecilo, fosfato de tricresilo y melitato de triisononilo; ésteres lineales tales como adipato de ditridecilo; parafina clorada; aceites de proceso aromáticos y nafténicos; alquilnaftalenos; y resinas de poliisopreno, polibutadieno o polibutileno de bajo peso molecular. Convencionalmente, la cantidad de plastificante debería ser de 0 a un 20 % en peso, preferentemente de 0 a un 10 % en peso o de 0 a un 5 % en peso basado en el peso total de la composición de encapsulación.

La reacción del componente (A) y el componente (B) puede catalizarse y esto puede ser eficaz cuando el componente (B) comprende una amina aromática. Algunos catalizadores conocidos incluyen, por ejemplo, octoato estannoso, dioleato estannoso, palmitato estannoso, oxalato estannoso, eterato de trifluoruro de boro y ácidos orgánicos que tienen valores de pKa de 0,1 a 0,8. Un ácido orgánico adecuado para usarse como catalizador es, por ejemplo, ácido paratoluenosulfónico. Y, cuando se usa, la cantidad de catalizador - determinada en ausencia de cualquier soporte aplicable - debería ser de un 0,001 a un 5 % en peso, preferentemente de un 0,01 a un 2 % en peso, basado en el peso total de la amina reactiva usada. Sin embargo, es altamente preferente que la presente composición no tenga catalizadores.

Métodos y aplicaciones

Como se ha descrito anteriormente, no existe ninguna intención particular en limitar el tipo de módulo de membrana de filtración al que aplicar la composición de encapsulación o unión descrita anteriormente. Como tal, el experto habitual en la materia podrá seleccionar el método y lugares más apropiados para la aplicación de la composición en los módulos. Es decir, sin intención de limitar la presente invención, se ha de reconocer que la encapsulación estática y encapsulación centrífuga de membranas en un molde son dos técnicas comunes y valiosas para dicha aplicación. En una técnica de encapsulación estática, la composición de encapsulación se introduce en un molde de encapsulación de membrana mientras que el molde está sustancialmente estacionario. En los métodos de encapsulación centrífuga, la composición de encapsulación se introduce en un molde de encapsulación de membrana mientras el molde está girando de modo que la rotación del molde fuerza al material de encapsulación hacia un extremo del molde giratorio mediante la fuerza centrífuga.

Además de lo anterior, es fundamental para cualquier método de aplicación que la composición de encapsulación o unión sea suficientemente fluida tras la aplicación para que penetre en las capas deseadas de láminas (láminas planas) o haces fibrosos y a continuación se endurezca para sellar las superficies exteriores de las láminas o las fibras del haz para formar un sello hermético a fluidos. Las temperaturas de aplicación útiles variarán habitualmente de 10 °C a 50 °C o de 20 °C a 35 °C, siendo preferentes las temperaturas inferiores dado que pueden prolongar la vida de trabajo de la composición endurecible.

Ciertamente, no se excluye el pretratamiento de las membranas, por ejemplo, de las fibras huecas o de las láminas, antes de la etapa de aplicar la composición de encapsulación o unión. Por ejemplo, puede ser ventajoso tratar estos cuerpos con un agente humectante retirable que sea compatible tanto con la membrana como con la composición aplicada. Tales agentes humectantes pueden asegurar que la encapsulación sea reproducible y pueden eliminar problemas de formación de meniscos y el bloqueo de poros de otro modo activos de las membranas tras la aplicación de la composición. Puede hacerse referencia con respecto a tal pretratamiento a, entre otros: documento de Patente de Estados Unidos n.° 4.389.363 (Molthop).

El endurecimiento de las composiciones de encapsulación o unión de la invención se produce habitualmente a temperaturas en el intervalo de -10 °C a 120 °C, preferentemente de 0 °C a 70 °C, y en particular de 20 °C a 60 °C. La temperatura adecuada depende de los compuestos específicos presentes y la velocidad de endurecimiento deseada y puede determinarse en el caso individual por el experto en la materia usando ensayos preliminares sencillos, si fuera necesario. Por supuesto, el curado a temperaturas de 10 °C a 35 °C o de 20 °C a 30 °C es especialmente ventajoso dado que obvia el requisito de calentar o enfriar sustancialmente la mezcla a partir de la temperatura ambiente habitualmente reinante. Sin embargo, cuando proceda, la temperatura de la mezcla formada a partir de los componentes (A) y (B) puede elevarse por encima de la temperatura de la mezcla y/o la temperatura de aplicación usando medios convencionales: en la preparación de membranas de fibra hueca y membranas bobinadas en espiral es conveniente usar inducción de microondas para este fin.

Un objetivo adicional de la presente invención es un método para fabricar un módulo de membrana de fibra hueca, comprendiendo dicho método:

ii) aplicar la mezcla obtenida en la etapa i) sobre al menos una parte extrema de una pluralidad de membranas de fibra hueca; y,

iii) permitir que la composición endurecible solidifique y endurezca, encapsulando de ese modo dicha al menos una parte extrema de la pluralidad de membranas de fibras huecas.

Un módulo de filtración bobinado en espiral puede montarse envolviendo uno o más paquetes de hojas de membranas y alimentando láminas espaciadoras alrededor del tubo de recogida de permeado central. Cada paquete de hojas incluye dos láminas de membrana generalmente rectangulares que rodean una lámina de soporte de permeado. Esta estructura en "sándwich" se mantiene conjuntamente mediante un adhesivo de unión a lo largo de tres bordes de cada lámina de membrana: el borde posterior más alejado del tubo de permeado, y los dos bordes laterales que se convertirán en los extremos de alimentación (entrada) y concentrado (salida) del módulo. El adhesivo de unión en los dos bordes laterales fija y sella además las láminas de membrana al tubo de recogida de permeado en cada extremo del módulo. El cuarto borde (es decir, el borde doblado) de las láminas de membrana está abierto y es colindante al tubo de recogida de permeado de modo que la lámina de soporte de permeado está en contacto fluido con pequeños orificios sobre el tubo de recogida de permeado y el fluido se hace pasar a través del tubo de recogida de permeado.

Alternativamente, el proceso descrito en el presente documento puede repetirse varias veces de modo que sea posible fabricar paquetes de hojas de múltiples capas que consistan en más de dos paquetes de hojas unidos. Por ejemplo, podría unirse un tercer paquete de hojas al segundo paquete de hojas repitiendo el proceso mencionado anteriormente, de modo que estén montados conjuntamente una pluralidad de paquetes de hojas antes de la etapa de bobinado para formar el módulo.

La composición de la invención permite el movimiento relativo de diversas láminas de membrana durante el proceso de bobinado. Es decir, la velocidad de endurecimiento o período del tiempo de gel es mayor que el requerido para montar y bobinar uno o más paquetes de hojas de membranas alrededor del tubo de recogida de permeado para producir un módulo de filtración.

Por tanto, un objetivo adicional de la presente invención es un método para fabricar un módulo de filtración bobinado en espiral, comprendiendo dicho módulo de filtración bobinado en espiral un tubo de recogida de permeado (34) y uno o más paquetes de hojas de membranas bobinados alrededor de dicho tubo de recogida, teniendo cada paquete de hojas de membranas una primera y segunda láminas de membrana (31), láminas entre las que está dispuesto un espaciador de permeado (33) y en donde cada una de dichas láminas de membrana (31) tiene un lado de membrana y un lado de soporte, comprendiendo el método:

iii) bobinar el paquete o paquetes de hojas de membranas alrededor del tubo de recogida de permeado (34); y, iv) permitir que la composición endurecible solidifique y endurezca, uniendo de ese modo el lado de soporte de la segunda hoja de membranas al lado de soporte de la primera hoja de membranas.

En los siguientes ejemplos se describen diversas características y realizaciones de la divulgación, que se pretende que sean representativos y no limitantes.

Ejemplos

Los siguientes Métodos de ensayo se emplearon en los Ejemplos:

i) Viscosidad:

La viscosidad inicial de la composición de dos (2) componentes recién mezclada se calculó basándose en las viscosidades de las sustancias puras contenidas y sus proporciones de contenido. Experimentalmente, la viscosidad tras la mezcla se registró usando un equipo Brookfield DV-II+ Pro (eje 7) a 25 °C o un equipo Haake Mars Modular Advance Rheometer System (reómetro de placas paralelas, disponible en Thermo Scientific) a 80 °C. En el último caso, el valor de viscosidad podría registrarse hasta aproximadamente 3 minutos después de la mezcla. Por consiguiente, los valores experimentales exceden significativamente de los calculados.

ii) Tiempo de gel:

a) Los tiempos de gel se determinaron usando un equipo Brookfield DV-II+ Pro (eje 7) a 25 °C. Las formulaciones (12 g) se mezclaron manualmente en la proporción de acuerdo con la Tabla 1 mostrada posteriormente en el presente documento y se vertieron rápidamente en un vaso de aluminio. El tiempo de gel se definió como el tiempo transcurrido después de la mezcla en el que se alcanzó un nivel de viscosidad de 100 Pas.

b) Además, los tiempos de gel se determinaron en el reómetro de placas paralelas mencionado anteriormente a 80 °C. Se aplicó una formulación recién mezclada manualmente (aproximadamente 500 mg) a la placa inferior y la medición se inició tan pronto como fue posible y convencionalmente en los 3 minutos posteriores a la mezcla. El tiempo de gel se definió como el tiempo transcurrido después de la mezcla en el que la viscosidad alcanzó un valor de 2.000 Pa s.

iii) Dureza Shore:

Se preparó un disco de muestra combinando los dos componentes de la composición (A, B: Tabla 1) a temperatura ambiente en un vial de polipropileno (PP) y además homogeneizando la mezcla en un mezclador planetario (Speed Mixer: 800 rpm; 30 segundos; presión ambiental). A continuación, el vial se almacenó a 50 °C durante 12 minutos y a continuación se almacenó adicionalmente a temperatura y presión ambiente imitando de ese modo las condiciones de endurecimiento de un proceso de producción de filtros de fibra hueca habitual.

La dureza Shore se determinó presionando un durómetro manual - Zwick 3130 para dureza Shore A y Zwick 3131 para dureza Shore D - sobre la muestra (grosor > 6 mm; tiempo de contacto de 3 segundos antes de la medición) de acuerdo con la norma DIN ISO 7619-1. La dureza se registró después del endurecimiento inicial (12 minutos a 50 °C) y además se monitorizó cada 30 minutos tras almacenamiento a temperatura y presión ambiente, hasta que se alcanzó Shore 75 A (Shore 75 A se considera indicativo de un valor de dureza que permite buenos cortes en procesos de filtro de fibra hueca). Se registró otro punto de datos (dureza final) después de 7 días de almacenamiento a temperatura ambiente.

iv) Resistencia a la esterilización:

Se incubaron discos de muestra completamente endurecidos de aproximadamente 25 g de peso en un esterilizador de vapor (DX-65 de Systec GmbH) a 121 °C durante 15 min, después de lo cual las muestras se dejaron enfriar a temperatura ambiente. A continuación, se registraron las durezas Shore de las muestras. El ensayo de esterilización se consideró superado cuando la dureza Shore no disminuyó más de 10 unidades Shore A después del tratamiento.

v) Contracción:

Para los Ejemplos de acuerdo con la presente invención, se preparó un disco de muestra de aproximadamente 10 g de peso combinando los dos componentes de la composición (A, B: Tabla 1) a temperatura ambiente en un vial de polipropileno (PP) y además homogeneizando la mezcla en un mezclador planetario (Speed Mixer: 800 rpm; 30 segundos; presión ambiente). El vial se almacenó a 50 °C durante al menos 4 días, después de lo cual se alcanzó habitualmente la dureza final. En ese momento, se determinó la contracción mediante mediciones de densidad basadas en un método de flotabilidad aplicando el principio de Arquímedes.

La composición de poliuretano comercial (Ejemplo comparativo 1) se endureció en una autoclave con una capa de N²presurizado (5 bar) durante 16 horas para evitar la formación de burbujas. A continuación, se determinó la contracción como se ha indicado anteriormente.

vi) Ensayo de burbuja:

La formación de burbujas se determinó mezclando los dos componentes (A, B: Tabla 1) en la proporción indicada, mezclando a velocidad lenta (800 rpm, 30 segundos) y dejando endurecer el adhesivo en condiciones ambientales. Después de 1 semana, se inspeccionó ópticamente la película fundida. En los casos en que no hubo burbujas, el ensayo se consideró superado.

vii) Temperatura de transición vítrea (Tg)

La temperatura de transición vítrea (Tg) se determinó con composiciones completamente endurecidas de acuerdo con la norma DIN EN ISO 11357-2: "Kunststoffe - Dynamische Differenz-Thermoanalyse (DSC) - Teil 2: Bestimmung der Glasübergangstemperatur und der Glasübergangsstufenhohe"y utilizando un calorímetro diferencial de barrido (DSC) Q2000 disponible en TA Instruments.

Los siguientes productos se emplearon en los Ejemplos:

Loctite CR 3502: resina de moldeado basada en poliuretano, amarillenta, de 2 partes, disponible en Henkel.

Loctite CR4100: resina basada en poliuretano, de 2 partes, disponible en Henkel.

Loctite UK 8050/UK 5050: adhesivo basado en poliuretano, de 2 partes, disponible en Henkel.

Voranol CP260: polietertriol que tiene un peso equivalente de hidroxilo de 87 g/eq, disponible en DowDuPont.

Quadrol L: tetra(2-hidroxipropil)etilendiamina que tiene un peso equivalente de hidroxilo de 73,1 g/eq, disponible en BASF.

Jeffamine D-230 (en lo sucesivo D230): polieteramina primaria difuncional que tiene un peso equivalente de amina de aproximadamente 119 g/eq, disponible en Huntsman International LLC. Jeffamine T-403 (en lo sucesivo T403): polieteramina primaria trifuncional que tiene un peso equivalente de amina de aproximadamente 162 g/eq, disponible en Huntsman International LLC. Jeffamine M-600 (en lo sucesivo M600): polieteramina primaria monofuncional que tiene un peso equivalente de amina de aproximadamente 582 g/eq, disponible en Huntsman International LLC.

Jeffamine D-400 (en lo sucesivo D400): polieteramina primaria difuncional que tiene un peso equivalente de amina de aproximadamente 115 g/eq, disponible en Huntsman International LLC. Dytek A (en lo sucesivo DyA): diamina primaria alifática de cadena corta (2-metil-1,5-diaminopentano) que tiene un peso equivalente de amina de aproximadamente 58,1 g/eq, disponible en Invista Arpadis.

Dytek DCH-99 (en lo sucesivo DyDCH): diamina primaria cicloalifática (1,2-diaminociclohexano, mezcla de isómeros) que tiene un peso equivalente de amina de aproximadamente 57,1 g/eq, disponible en Invista Arpadis.

W,W-dimetilhexanodiamina (MAHMA): diamina secundaria alifática que tiene un peso equivalente de amina de aproximadamente 72,13 g/eq, disponible en Sigma-Aldrich.

Aerosil R 202 (en lo sucesivo R202): sílice ahumada hidrófoba modificada, disponible en Evonik

Ejemplo de síntesis A1

Un matraz con agitador de cabecera se cargó con trimetilolpropano (TMP, 34,73 g, 776 meq de OH) y acetoacetato de terc-butilo (Lonza TBAA, 128,92 g, 815 mmol) a temperatura ambiente en atmósfera de nitrógeno y posteriormente se calentó a 120 °C. El ferc-butanol formado se recogió en una trampa de Dean-Stark bajo un condensador de reflujo. Después de 4 horas de reacción, se retiraron los residuos de ferc-butanol y TBAA sin reaccionar a presión reducida a 140 °C. La compleción de la reacción se confirmó por espectroscopía infrarroja, específicamente la desaparición de la banda de OH.

El producto deseado (A1) se obtuvo en forma de un líquido ligeramente amarillo con una viscosidad de Brookfield de 176 mPas a 25 °C (eje 2).

Ejemplo de síntesis A2

El compuesto A2 se sintetizó de acuerdo con el procedimiento del Ejemplo de síntesis A1, excepto en que se usó Voranol CP260 en lugar de TMP.

Ejemplo de síntesis A3

El compuesto A3 se sintetizó de acuerdo con el procedimiento del Ejemplo de síntesis A1, excepto en que se usó Quadrol L en lugar de TMP y que la temperatura de reacción no excedió de 80 °C.

Composiciones de encapsulación

Las composiciones de encapsulación reactivas se prepararon mezclando el Componente A y el Componente B de acuerdo con la Tabla 1 mostrada a continuación el presente documento. En la Tabla 1, los números corresponden a porcentajes en peso, basado en el peso total de la formulación; cuando proceda, los valores entre corchetes corresponden a porcentajes equivalentes molares.

Resultados del ensayo

De acuerdo con los protocolos indicados anteriormente, la Tabla 2 proporciona los resultados obtenidos del ensayo de las composiciones de encapsulación descritas en la Tabla 1.

Se descubrió que las composiciones de acuerdo con los Ejemplos 1 a 3, 7 y 8 aún eran líquidas después de 12 min, que corresponde a un tiempo de ciclo habitual en procesos de fibra hueca. Después de continuar el endurecimiento a temperatura ambiente, se formaron polímeros adecuados para aplicación de encapsulación y unión, como se ejemplifica mediante las durezas Shore alcanzadas.

Todas las composiciones alcanzaron una dureza Shore que se descubrió que era adecuada para encapsular, unir y procesar adicionalmente módulos de filtración de fibra hueca sin dañar la integridad de las fibras huecas moldeadas. En particular, se descubrió que los Ejemplos 2 y 7 eran adecuados para unir filtros bobinados en espiral. En aplicaciones preferentes, se requiere cierta tixotropía para asegurar que una perla aplicada no se extienda demasiado, pero al mismo tiempo permita la penetración en las capas de membrana. Esto puede conseguirse añadiendo un modificador de la reología tal como sílice ahumada, como puede observarse en los ejemplos 11 y 12.

La Tabla 3 resume un conjunto de ejemplos que muestra la aplicabilidad de la composición de la invención en módulos de filtro bobinados en espiral. A este respecto, las características más importantes son la capacidad para penetrar a través de las capas de membrana de filtro y la estabilidad química en un amplio intervalo de valores de pH dado que se requiere que los filtros bobinados en espiral resistan varios ciclos de lavado en diversos intervalos de pH durante su tiempo de vida.

Tabla 3

viii) Potencial de penetración

El potencial de penetración de la membrana de la invención se estimó mediante mediciones de tiempo de gel. Se usó el método de Brookfield descrito anteriormente en ii, a). Se descubrió sorprendentemente que la penetración de membranas habituales fue posible hasta una viscosidad de 15 Pas, determinada a temperatura ambiente (23 °C /-2 °C). El tiempo que se tardó en alcanzar una viscosidad de 15 Pa s para composiciones seleccionadas se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4

El proceso de producción habitual requiere una penetración del adhesivo durante al menos 10 min después de la aplicación. Como puede observarse a partir de los datos de la Tabla 4, todos los ejemplos de la invención muestran un potencial de penetración muy satisfactorio.

ix) Estabilidad química

La estabilidad química de las composiciones de la invención se evaluó mediante ensayo de inmersión en volumen. Para ello, se prepararon seis discos de polímero de aproximadamente 10 g con una anchura de aproximadamente 10 mm a partir de cada formulación adhesiva y se endurecieron durante 7 días a temperatura ambiente. Se registró el peso de cada disco, y el disco se sumergió en una solución acuosa que tenía un pH determinado (pH 2,5, 3,5, 5, 7, 11,5, 12,5 y 13,5, respectivamente) y se almacenó a 50 °C durante 14 días. Las soluciones respectivas se prepararon diluyendo soluciones concentradas de HCl (pH 2,5 a 5) y NaOH (pH 11,5 a 13,5) con agua desionizada hasta que se alcanzó el valor de pH deseado. Para la solución con pH 7, se usó directamente agua desionizada.

Después del tiempo establecido, las muestras de polímero se retiraron de las soluciones y se secaron durante 3 días sobre una toalla de papel a temperatura ambiente. Posteriormente, se registró nuevamente el peso de cada disco. Se estimó que el disco era químicamente estable cuando la diferencia de peso del disco fue inferior a un 1,0 %.

La prueba de inmersión en volumen se realizó con el Ejemplo 11 y el Ejemplo 12. Se descubrió que todas las muestras preparadas eran químicamente estables en un intervalo de pH de 2,5 a 13,5. Se conoce que este intervalo es suficiente en la filtración bobinada en espiral, por ejemplo, aplicaciones en desalinización de agua marina, tratamiento de aguas residuales o aplicaciones relacionadas con alimentos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un módulo de filtración de membrana que comprende un alojamiento en el que el módulo de filtración está dispuesto en una relación posicional fija mediante un material de encapsulación o unión obtenido mediante el endurecimiento de una composición de dos componentes (2K) que consiste en:

2. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el o cada compuesto (a) del Componente A está caracterizado por:

un peso molecular promedio en número (Mn) de menos de 12.000 g/mol, preferentemente menos de 10.000 g/mol; y/o, de 2 a 6 funcionalidades acetoacetoxi, por ejemplo de 2 a 4.

3. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el Componente A de dicha composición comprende o consiste en al menos un poliol acetoacetilado (a), siendo obtenible dicho al menos un poliol acetoacetilado de acuerdo con la siguiente ecuación:

en donde:

R es un grupo alquilo C¹-C¹², preferentemente un grupo alquilo C¹-C⁸;

L representa la estructura de la cadena principal del poliol; y,

q ^ ².

4. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el poliol L(OH)q es un alcohol polihídrico monomérico.

5. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el poliol L(OH)q es un alcohol polihídrico oligomérico o polimérico seleccionado entre el grupo que consiste en: polieterpolioles; poliesterpolioles; poliesteramidapolioles; policarbonatopolioles; polibutadienopolioles; poliuretanopolioles; poliacrilatopolioles; y combinaciones de los mismos.

6. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el poliol oligomérico o polimérico L(OH)q tiene un peso molecular promedio en número (Mn) de 500 a 10.000 g/mol, preferentemente de 1.000 a 6.000 g/mol.

7. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en donde el poliol oligomérico o polimérico L(OH)q es un polieterpoliol seleccionado entre el grupo que consiste en poli(óxido de propileno)poliol; poli(óxido de etileno)poliol y mezclas de los mismos.

8. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el o cada compuesto (b) del componente (B) está caracterizado por:

un peso molecular promedio en número de menos de 5.000 g/mol, preferentemente menos de 2.000 g/mol; y, de 1 a 10, preferentemente de 2 a 6 grupos amino.

9. El módulo de filtración de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el componente (B) comprende al menos una polioxialquilenamina basada en aductos de polioxipropileno, polioxietileno y poli(oxietileno)poli(oxipropileno) y que tiene 2 o 3 grupos amino.

10. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el componente (B) de dicha composición comprende o consiste en al menos una amina reactiva de acuerdo con la Fórmula (III):

R2R3NH Fórmula (III)

en donde:

R2 es hidrógeno o un grupo alquilo C¹-C⁶; y,

R3 es un grupo hidrocarbilo que tiene hasta 36 átomos de carbono que contiene grupos aromáticos, grupo hidrocarbilo que está opcionalmente sustituido con uno o más grupos -NHR2 y está además opcionalmente interrumpido con uno o más átomos de O y/o con uno o más grupos -N(R4)- en los que R4 es un átomo de hidrógeno; o,

R2 y R3 pueden formar un anillo junto con el átomo de N al que están unidos.

11. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la relación de equivalencia molar de acetoacetato con respecto a amina en la composición de dos componentes (2K) está en el intervalo de 2:1 a 1:2, está preferentemente en el intervalo de 1,2:1 a 0,8:1 y es más preferentemente 1:1.

12. El módulo de filtración de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la composición de dos componentes (2K) no tiene catalizadores.

13. Uso de una composición endurecible de dos componentes (2K) en la encapsulación o unión de al menos una membrana dentro del alojamiento de un módulo de filtración, consistiendo dicha composición endurecible de dos componentes (2K) en:

14. Un método para fabricar un módulo de membrana de fibra hueca, comprendiendo dicho método:

15. Un método para fabricar un módulo de filtración bobinado en espiral, comprendiendo dicho módulo de filtración bobinado en espiral un tubo de recogida de permeado (34) y uno o más paquetes de hojas de membranas bobinados alrededor de dicho tubo de recogida, teniendo cada paquete de hojas de membranas una primera y segunda láminas de membrana (31), láminas entre las que está dispuesto un espaciador de permeado (33) y en donde cada una de dichas láminas de membrana (31) tiene un lado de membrana y un lado de soporte, comprendiendo el método: