NL1003625C2 - Semipermeabel capillair, alsmede een werkwijze en een inrichting voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Semipermeabel capillair, alsmede een werkwijze en een inrichting voor het vervaardigen daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een semipermeabel capillair omvattende een buisvormige semipermeabele wand uit membraanvormend materiaal.

Een dergelijk semipermeabel capillair is bekend uit 5 DE-A-22 36 226. Hierin wordt een capillair beschreven dat in zijn geheel bestaat uit gesponnen polymeeroplossing. Deze gesponnen polymeeroplossing wordt in contact gebracht met een coagulatievloeistof. Afhankelijk van de doorstro-mingsrichting van de coagulatievloeistof door de wand 10 ontstaat een zeer dichte huid aan de binnen- of buitenzijde, terwijl aan de andere zijde een poreuze structuur ontstaat. De dichte huid dient als semipermeabele membraan-laag en de poreuze structuur als steunmateriaal.

Nadelig bij dit bekende capillair is dat het door het 15 ontbreken van een wapening zwak is. De semipermeabele wand kan hierdoor snel beschadigen. Om een dergelijk capillair sterker te maken kan de wanddikte worden vergroot, dit verhoogt echter de doorstromingsweerstand aanzienlijk, waardoor de filtratieprestaties sterk verminderen.

20 Het doel van de onderhavige uitvinding is een gewapend buisvormig semipermeabel capillair te verschaffen waarbij deze nadelen worden ondervangen.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt doordat het capillair verder omvat een buisvormige versterkingslaag 25 uit ten minste één in een buisvorm gebrachte langwerpige band waarvan ten minste de langsranden elkaar overlappen, waarbij de versterkingslaag met de wand en de elkaar overlappende bandgedeelten onderling zijn verbonden door het membraanvormende materiaal. Aldus omvat het capillair met 30 voordeel een met een versterkingslaag gewapende semipermeabele wand. Voor het verkrijgen van een bepaalde sterkte kan de wanddikte met voordeel klein blijven, waardoor de f iltratieprestaties hoog blijven. Het membraanvormende materi- 1003625.

- 2 - aal heeft naast het vormen van de gewapende semipermeabele wand nog een functie, nl. het met elkaar verbinden van de elkaar overlappende bandgedeelten. Het capillair volgens de uitvinding is goedkoop, snel een eenvoudig te vervaardigen.

5 Opgemerkt wordt dat uit GB-A- 2 289 634 een onder steund buisvormig semipermeabel membraan bekend is. Het membraan omvat hier een buisvormige steunlaag van een non-woven polyestermateriaal en een daarop aangebrachte dunne membraanlaag. De buisvormige steunlaag is hierbij uit 10 langwerpig band gevormd waarbij de langsranden door middel van ultrasoon lassen aan elkaar zijn gelast. Het betreft hier derhalve geen capillair en de hierin beschreven techniek kan niet eenvoudigweg voor capillairen worden toegepast.

15 In het bijzonder heeft het band van het semipermeabele capillair volgens de uitvinding een open samenhangende structuur, welke, bij voorkeur volledig, is ingebed in het membraanvormend materiaal. De open samenhangende structuur van de versterkingslaag dient als wapening van het mem-20 braanvormende materiaal. De versterkingslaag is volledig verankerd in het membraanvormende materiaal en daardoor is de verbinding tussen de versterkingslaag en de wand zeer sterk. De wand zal niet snel losraken van de versterkingslaag en bij een eventuele vervorming van het capillair niet 25 snel beschadigen. De sterke verbinding is in het bijzonder voordelig bij het in tegenstroom terugspoelen voor het reinigen van het capillair, omdat dan de doorstromingsrich-ting van de semipermeabele wand en de versterkingslaag wordt omgekeerd ten opzichte van die tijdens gebruik. Het 30 bandmateriaal kan bijvoorbeeld bestaan uit een strook non-woven, geweven, gebreid, of gevlochten materiaal.

Omdat volgens de uitvinding ten minste de langsranden van de in een buisvorm gebrachte band of banden elkaar overlappen is de verbinding tussen de elkaar overlappende 35 bandgedeelten met voordeel gevormd door het membraanvormende materiaal zelf. Lijmen of lassen van de elkaar overlappende bandgedeelten is bij capillairen nagenoeg niet mogeljk omdat het daarvoor benodigde aambeeld dat binnenin «o o * s ?: 5.

- 3 - de buisvormige versterkingslaag dient te worden opgenomen bij dergelijke kleine buisdiameters te weinig massa zou hebben. Verder zou lijmen of lassen de produktiesnelheid aanzienlijk vertragen. Bovendien is bij de verbinding 5 volgens de uitvinding de verbindingsnaad zelf ook semipermeabel, hetgeen het werkzame semipermeabele membraanopper-vlak optimaal houdt en de mogelijkheid biedt de verbin-dingsnaad breed uit te voeren teneinde een sterke verbinding te verkrijgen. Dit in tegenstelling tot lijm- en 10 lasnaden die veelal ondoordringbaar zijn en daarom zo smal mogelijk gehouden worden. Het voordeel is de binnendiameter van het capillair kleiner of gelijk aan 5 mm. Per m3 volume kan aldus een zeer groot gewapend semipermeabel wandopper-vlak worden verkregen.

15 In het bijzonder is de overlap groter of gelijk aan 90°. Aldus wordt een zeer sterke verbinding tussen de elkaar overlappende bandgedeelten verkregen. Door de overlap nog groter te maken, in het bijzonder groter of gelijk aan 360° wordt niet alleen een zeer sterke verbinding 20 verkregen, maar ook een zeer stevige uit meerdere lagen opgebouwde buisvormige versterkingslaag.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een semipermeabel capillair volgens één van de conclusies 6-7, alsook op een inrichting 25 voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze volgens één van de conclusies 8-10.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 een aanzicht is in dwarsdoorsnede van een 30 eerste uitvoeringsvorm van een semipermeabel capillair volgens de uitvinding; fig. 2 een aanzicht is overeenkomstig fig. l van een tweede uitvoeringsvorm; fig. 3 een aanzicht is overeenkomstig fig. 1 van een 35 derde uitvoeringsvorm; fig. 4 een aanzicht is overeenkomstig fig. 1 van een vierde uitvoeringsvorm; fig. 5 schematisch een inrichting voor het uitvoeren 1 00 3 6 2 5.

- 4 - van een werkwijze volgens de uitvinding toont; en fig. 6 een detail op vergrote schaal toont van een variant van de in fig. 5 weergegeven inrichting.

Fig. 1 toont een semipermeabel capillair volgens de 5 uitvinding met een buisvormige versterkingslaag die aan de binnenzijde een semipermeabele wand 2 uit membraanvormend materiaal heeft. De versterkingslaag heeft een open samenhangende structuur en is gevormd door een in een buisvorm gebrachte band 1. De in een buisvorm gebrachte band 1 over-10 lapt zichzelf over een hoek van ca. 90°. Volgens de uitvinding is de open samenhangende structuur van de verster-kingslaag volledig ingebed in het membraanvormende materiaal waaruit ook de semipermeabele wand 2 gevormd is. Door de inbedding wordt niet alleen het capillair versterkt en 15 een sterke verbinding tussen de versterkingslaag en de semipermeabele wand 2 gevormd, maar met voordeel tegelijkertijd een verbinding tussen de elkaar overlappende bandge-deelten verkregen. De semipermeabele wand vormt aldus een continue fase met de versterkingslaag, zodat een gewapend 20 capillair is verkregen.

In fig. 2 is een soortgelijk capillair als in fig. l weergegeven. De versterkingslaag is wederom gevormd door een in een buisvorm gebrachte band 3. De overlap bedraagt nu echter ca. 360° en de semipermeabele wand 4 is voorzien 25 aan de buitenzijde. Door de grote overlap is de versterkingslaag over de gehele doorsnede opgebouwd uit twee lagen. De open samenhangende structuur van de versterkingslaag is wederom ingebed in het membraanvormende materiaal. Aldus wordt een zeer stevig capillair, en een zeer sterke 30 verbinding tussen de elkaar overlappende bandgedeelten verkregen.

In de in fig. 3 getoonde variant is de versterkingslaag gevormd door twee banden 5,6 die tezamen in een buisvorm zijn gebracht. De semipermeabele wand 7 is ditmaal 35 voorzien aan de buitenzijde. De overlappen tussen de twee banden 5,6 is bij beide langsranden wederom ca. 90°.

In fig. 4 is een soortgelijk capillair als in fig. 3 weergegeven. De versterkingslaag is wederom gevormd door 1003625.

- 5 - twee in een buisvorm gebrachte banden 8,9. De overlap is nu echter volledig en de semipermeabele wand 10 is voorzien aan de binnen- en buitenzijde. Aldus is de versterkingslaag net als in fig. 2 over de gehele doorsnede opgebouwd uit 5 twee lagen.

De uitvinding is niet beperkt tot de in fig. 1-4 getoonde uitvoeringsvormen van het capillair. De overlap kan bijvoorbeeld kleiner of groter zijn. Ook kan de versterkingslaag zijn gevormd uit meer dan twee banden.

10 Het membraanvormende materiaal bestaat in het bijzon der uit een polymeeroplossing die coaguleert in een coagu-latievloeistof zoals water, maar kan bijvoorbeeld ook bestaan uit een polymeer met olie die coaguleert door een temperatuurverlaging. De polymeeroplossing kan zijn ge-15 vormd uit polysulfon, polyvinylideenfluoride, polyethersul-fon of polyacrylonitril, of een ander voor het vormen van de semipermeabele wand geschikt polymeer. De versterkingslaag is gevormd door ten minste één in een buisvorm gebrachte band die kan zijn opgebouwd uit een non-woven 20 vezelvliesmateriasl, een breisel, weefsel of vlechtwerk, of een ander voor het vormen van de versterkingslaag met een open samenhangende structuur geschikt materiaal. De binnen-diameter van de capillairen volgens de uitvinding ligt bij voorkeur in het gebied tussen de 1-5 mm.

25 In fig. 5 is een inrichting weergegeven die geschikt is voor het in een continu proces vervaardigen van een uitvoeringsvorm van een gewapend semipermeabel capillair volgens de uitvinding, waarbij de versterkingslaag uit één in een buisvorm gebrachte band met een open samenhangende 30 structuur wordt gevormd. Bij de inrichting wordt band 11 door een vormkamer 12 geleid. De langwerpige band 11 wordt toegevoerd vanaf een rol en is bovenin fig. 5 weergegeven in zijaanzicht, oftewel op de langsrand gezien. De vormkamer 12 omvat een conusvormig deel 13 en een buisvormig deel 35 14. Doordat de band 11 in het steeds nauwer wordende conus vormige deel 13 naar beneden wordt bewogen wordt de bij aanvang vlakke band 11 buisvormig opgerold. De band 11 wordt zodanig buisvormig opgerold dat ten minste de langs- 1003625.

- 6 - randen ervan elkaar overlappen. Tijdens het oprollen wordt de band 11 doordrenkt net een nembraanvormend materiaal 20. Doordat dit doordrenken tegelijkertijd met het oprollen plaatsvindt wordt in het bijzonder het zich tussen de 5 elkaar overlappende bandgedeelten bevindende membraanvor-mende materiaal door de open samenhangende structuur geperst, zodat deze goed en volledig daarmee doordrenkt wordt. Het conusvormige deel 13 is hiertoe gevuld met het membraanvormende materiaal 20, dat wordt toegevoerd via een 10 leiding 21. Met voordeel werkt het membraanvormende materiaal 20 tijdens het oprollen van de band 11 als smeermiddel. Vervolgens wordt de aldus gevormde buisvormige met mem-braanvormend materiaal doordrenkte versterkingslaag door het buisvormige deel 14 geleid en aldaar in contact ge-15 bracht met een coagulatievloeistof 25. Hierdoor coaguleert het membraanvormende materiaal 20 en ontstaat, afhankelijk van de dimensies van het conusvormige deel 13 en I.v+ buisvormige deel 14, een semipermeabele wand op de binnen-en/of buitenzijde van de buisvormige versterkingslaag. 20 Daarnaast ontstaat een zeer sterke verbinding tussen de elkaar overlappende bandgedeelten van de band ll doordat het zich in de open samenhangende structuur van de band 11 en in het bijzonder ter plaatse van de elkaar overlappende bandgedeelten bevindende membraanvormende materiaal 20 uit-25 hardt.

In de in fig. 5 getoonde inrichting wordt de semipermeabele wand in hoofdzaak op de binnenzijde van de buisvormige versterkingslaag aangebracht. Dit wordt bewerkstelligd doordat de binnendiameter van het buisvormige deel 14 30 even groot is uitgevoerd als de kleinste binnendiameter denfe van het conusvormige deel 13. De in het conusvormige deel 13 tot deze kleinste binnendiameter buisvormig opgerolde band 11 ligt hierdoor met zijn buitenzijde in hoofdzaak aan tegen de binnenwand van het buisvormige deel 14. 35 Hierdoor wordt aan de buitenzijde van de buisvormige versterkingslaag weinig tot geen ruimte vrijgelaten, waardoor de vorming van een aaneengesloten semipermeabele wand aldaar wordt voorkomen. Daarnaast wordt de coagulatievloei- 1003625.

- 7 - stof 25 eerst aan de binnenzijde van de buisvormige met membraanvormend materiaal doordrenkte versterkingslaag toegevoerd. Dit vindt plaats via een leiding 26, die zich vanuit het conusvormige deel 13 uitstrekt tot bovenin het 5 buisvormige deel 14, en wel tot binnenin de gevormde buisvormige versterkingslaag. De dikte van de te vormen sem-ipermeabele wand wordt bepaald door het verschil in diameter van de buitendiameter van de leiding 26 en de binnendi-ameter van de in het conusvormige deel 13 gevormde buisvor-10 mige versterkingslaag. Hierdoor wordt een semipermeabele wand uit het membraanvormende materiaal 20 gevormd op de binnenzijde van de met membraanvormend materiaal doordrenkte buisvormige versterkingslaag. Eerst na uittreding van de buisvormige versterkingslaag uit het buisvormige deel 14 15 komt de buitenzijde ervan in aanraking met coagulatievloei-stof 25. Hiertoe bevindt zich onder de vormkamer 12 een bak 28, die via een leiding 27 wordt gevuld met coagulatie-vloeistof 25.

In de in fig. 6 getoonde inrichting wordt de semiper-20 meabele wand in hoofdzaak op de buitenzijde van de buisvormige versterkingslaag aangebracht. Dit wordt bewerkstelligd doordat de binnendiameter d^, van het buisvormige deel 14 groter is uitgevoerd dan de kleinste binnendiameter dc van het conusvormige deel 13. Hierdoor wordt aan de buiten-25 zijde van de buisvormige versterkingslaag ruimte vrijgelaten, zodat zich aldaar een aaneengesloten semipermeabele wand kan vormen. In het bijzonder wordt via een toevoerleiding 29 extra membraanvormend materiaal 20 aangebracht op de buitenzijde van de buisvormige versterkingslaag. De 30 leiding 26 heeft hier een buitendiameter die nagenoeg overeenkomt met de binnendiameter van de in het conusvormige deel 13 gevormde buisvormige versterkingslaag. Hierdoor wordt aan de binnenzijde van de buisvormige versterkingslaag weinig tot geen ruimte vrijgelaten, waardoor de vor-35 ming van een aaneengesloten semipermeabele wand aldaar wordt voorkomen. De leiding 26 is zodanig aangebracht dat deze stroomafwaarts van de toevoerleiding 29 uitmondt en dient er tevens toe dat de buisvormige versterkingslaag 1003825.

- 8 - niet in elkaar kan worden gedrukt als gevolg van het toevoeren van extra membraanvormend materiaal 20 via de toevoer leiding 29.

Indien de semipermeabele wand zowel aan de binnen-5 alsook aan de buitenzijde dient te worden aangebracht, kan een inrichting worden toegepast die een combinatie is van de in fig. 5 en 6 weergegeven inrichtingen.

Zoals te zien in fig. 5 wordt de band 11 in de vorm-kamer 12 naar beneden bewogen door het aandrijven van zich 10 bovenin de vormkamer 12 bevindende leirollen 30 en/of een zich onder de vormkamer 12 bevindende leirol 31. De leirollen 30 zijn zodanig in de vormkamer 12 aangebracht dat zij deze aan de bovenzijde afsluiten. Het is hierdoor met voordeel mogelijk het membraanvormende materiaal 20 op een 15 bepaalde boven de atmosferische druk liggende druk te brengen, waardoor het membraanvormende materiaal 20 de open samenhangende band 10 goed kan doordrenken. Bij een voldoende hoge druk kan in de uitvoeringsvorm van fig. 6 zelfs de leiding 29 worden weggelaten; het membraanvormende 20 materiaal hoeft dan namelijk niet afzonderlijk te worden toegevoerd maar wordt door de open samenhangende structuur van de buisvormige versterkingslaag heen naar de ruimte tussen het buisvormige deel 14 en de buisvormige versterkingslaag geperst.

25 Het vervaardigen van een gewapend semipermeabel capil lair waarbij de versterkingslaag is opgebouwd uit twee banden kan plaatsvinden met behulp van een inrichting waarbij de vormkamer twee in of achter elkaar geplaatste conusvormige delen omvat. Ook kan deze uitvoeringsvorm van 30 het capillair worden vervaardigd met een inrichting zoals weergegeven in fig. 5 en 6. Beide banden dienen dan gebruik te maken van tegenover elkaar liggende wanddelen van het conusvormige deel 13. In plaats van één bandtoevoer zijn nu twee afzonderlijke bandtoevoeren nodig. Verder dient nauw-35 keurig bewaakt te worden hoe de twee banden in elkaar schuiven zodat zij elkaar op de juiste wijze overlappen.

Met de inrichting volgens de uitvinding kan op zeer eenvoudige, snelle en goedkope wijze een gewapend semiper- - 9 - meabel capillair worden verkregen. In plaats van de hierboven beschreven inrichting zijn natuurlijk nog vele andere uitvoeringsvormen mogelijk voor het vervaardigen van gewapende semipermeabele capillairen volgens de uitvinding. Zo 5 kan bijvoorbeeld in plaats van de vormkamer ook worden gedacht aan één of meerdere achter elkaar geplaatste omvormers die het band in een buisvorm dwingen. Verder kan het doordrenken van het band ook vóór of na het in een buisvorm brengen plaatsvinden.

1003625.

Claims (10)

1. Semipermeabel capillair omvattende een buisvormige semipermeabele wand uit membraanvormend materiaal, met het kenmerk, dat het capillair verder omvat een buisvormige versterkingslaag uit ten minste één in een buisvorm ge- 5 brachte langwerpige band waarvan ten minste de langsranden elkaar overlappen, waarbij de versterkingslaag met de wand en de elkaar overlappende bandgedeelten onderling zijn verbonden door het membraanvormende materiaal.

2. Semipermeabel capillair volgens conclusie 1, met het 10 kenmerk, dat het band een open samenhangende structuur heeft welke is ingebed in het membraanvormende materiaal.

3. Semipermeabel capillair volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de binnendiameter kleiner of gelijk is aan 5 mm.

4. Semipermeabel capillair volgens één van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de overlap groter of gelijk is aan 90°.

5. Semipermeabel capillair volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de overlap groter of gelijk is aan 360°.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een semipermeabel capillair, met het kenmerk, dat ten minste één langwerpige bij aanvang vlakke band met een open samenhangende structuur zodanig in een buisvorm wordt gebracht dat ten minste de langsranden elkaar overlappen, waarbij de open samenhan-25 gende structuur wordt doordrenkt met membraanvormend materiaal, waarna het membraanvormend materiaal in de in de buisvorm gebrachte band of banden wordt gecoaguleerd met een coagulatievloeistof of op andere wijze, zodat tegelijkertijd zowel een verbinding tussen de elkaar overlappende 30 bandgedeelten alsook een semipermeabele membraanlaag op de 1003625. - 11 - binnen- en/of buitenwand van de in een buisvorm gebrachte band wordt gevormd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de band tijdens het in een buisvorm brengen wordt doordrenkt 5 met het membraanvormende materiaal.

8. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de conclusies 6-7, omvattende vormmiddelen voor het in de buisvorm brengen van de bij aanvang vlakke band, en doorvoermiddelen voor het door de vormmiddelen bewegen van 10 de band, met het kenmerk, dat de vormmiddelen een vormkamer (12) omvatten met een conusvormig deel (13) en een buisvormig deel (14), welk conusvormig deel (13) vulmiddelen (21) omvat voor het vullen van het conusvormige deel (13) met membraanvormend materiaal (20), en welke inrichting toe-15 voermiddelen (26, 27) omvat voor het toevoeren van coagu-latievloeistof (25).

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de binnendiameter van het buisvormige deel (14) in hoofdzaak even groot is als de kleinste diameter van het conus- 20 vormige deel (13) .

10. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de binnendiameter van het buisvormige deel (14) groter is dan de kleinste diameter van het conusvormige deel (13) . 1003625.