WO2012126624A2 - Vorrichtung zur herstellung einer membran - Google Patents

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WO2012126624A2
WO2012126624A2 PCT/EP2012/001259 EP2012001259W WO2012126624A2 WO 2012126624 A2 WO2012126624 A2 WO 2012126624A2 EP 2012001259 W EP2012001259 W EP 2012001259W WO 2012126624 A2 WO2012126624 A2 WO 2012126624A2
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Erik Müller
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Mahle Innowa GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a device for producing a membrane according to the preamble of claim 1. It is already an apparatus for producing a membrane, in particular a device for producing a phase inversion membrane, which has a process section which is provided to form a polymer strand to form the membrane to lead known.
  • the invention is based on a membrane production apparatus, in particular a phase inversion membrane production apparatus, which has at least one process section which is provided to lead at least one polymer strand to form a membrane, in particular a phase inversion membrane.
  • the membrane production device has at least one device which is intended to specifically compress and / or stretch the polymer strand in at least one subregion of the process route. As a result, roughening or partial rupture of the polymer strand can be achieved at least in a partial region whose
  • CONFIRMATION COPY Aufraugrad is larger than usual, which is particularly easy to produce a rough membrane surface.
  • By upsetting and stretching the polymer strand during the formation of the membrane can be realized in a particularly simple roughness of the rough membrane surface, which is higher than usual. Due to the rough membrane surface, an actual membrane surface can be increased, whereby a flow capacity of the membrane can be increased.
  • a "process route" is to be understood in particular to mean a production route which the polymer strand must cover to form the membrane and / or along which the polymer strand extrudes and a solvent from the polymer strand gradually precipitates.
  • a "polymer strand” is to be understood as meaning, in particular, a continuously extruded and coherent structure which has at least one polymer and is guided or moved along the process path a deformation of the polymer strand along a longitudinal axis of the polymer strand and / or along a transport direction of the polymer strand are understood.
  • a "transport direction” is intended in particular a direction to be understood, in which the polymer strand is moving, and / or in which the polymeric strand is extruded.
  • the means for at least partially resilient compression and / or stretching of the polymer strand is provided.
  • the polymer strand is intentionally subjected to a force which compresses and / or stretches the polymer strand.
  • the force with which the polymer strand is subjected to compression and / or expansion acts at least partially parallel to the longitudinal axis of the polymer strand and / or at least partially parallel to the transport direction of the polymer strand.
  • phase inversion membrane production device is to be understood as meaning, in particular, a device which is intended to produce the membrane by means of a phase inversion or a phase inversion process
  • the phase inversion membrane production device does not provide the membrane by foaming and / or by sintering and / or by a stretching and / or by a nuclear tracking technique and / or by an electronic chemical etching.
  • a “roughness” is intended in particular a deviation shape of a surface to be understood that preferably corresponds to a shape deviation third to fifth order according to DIN 4760th
  • By “provided” is intended in particular special program ⁇ mized, configured and / or equipped to be understood.
  • the process section has at least two conveyor units for transporting the polymer strand and that the device is provided to set transport speeds of the at least two conveyor units which differ from one another.
  • the polymer strand can be compressed and / or stretched in a particularly simple manner.
  • a “conveying unit" is to be understood in particular as meaning a drive which is intended to provide a force acting on the polymer strand for moving the polymer strand, which defines a transport direction and thus a direction of movement of the polymer strand be transported by means of which at least one polymer strand from a conveyor unit.
  • the process route has at least three transport units for transporting the polymer strand and that the device is intended to
  • the device is provided to set a transport speed difference between the at least two conveyor units of at most 5 percent. As a result, damage to the polymer strand can be avoided. It is also proposed that the membrane production device has at least two precipitation baths, through which the process path runs at least partially, whereby precipitation of a solvent and thus formation of the membrane can be realized.
  • the device is provided to set at least two different Desillbadtemperatu ⁇ Ren for compression and / or elongation of the polymer strand.
  • a temperature difference acting on the polymer strand can advantageously be realized, as a result of which the compression and / or the elongation of the polymer strand can be improved.
  • at least one precipitation bath for compression and / or expansion of the polymer strand has a Desillbaduse of at least 0.5 meters.
  • the at least one precipitation bath for compression and / or expansion has a precipitation bath depth of at least 1 ⁇ m. ter, especially advantageously of at least 1, 5 meters and most advantageously of at least 2 meters ⁇ on.
  • the at least one precipitation bath with the precipitation bath depth of at least 0.5 meters with respect to the transport direction of the polymer strand is designed as a first precipitation bath.
  • the pressure differential acting on the polymer strand can be ge ⁇ uses particularly effective.
  • a "precipitation bath designed as a first precipitation bath with respect to a transport direction of the polymer strand" should be understood to mean that the precipitation bath is arranged upstream of the at least one further precipitation bath with respect to the transport direction and / or that the polymer strand is first passed through this precipitation bath after extrusion.
  • the term "first" in this context is intended in particular to characterize an order according to which the polymer strand is passed through the at least two precipitation baths, a first precipitation bath being the precipitation bath through which the polymer strand is first led.
  • the device for compression and / or expansion of the polymer strand is provided to set an inner fluid temperature and a polymer strand temperature, which differ from each other.
  • a further temperature difference acting on the polymer strand can advantageously be realized, as a result of which the compression and / or the elongation of the polymer strand can be further improved.
  • the means for compressing and / or stretching the polymer strand is arranged to set an inner fluid temperature which is less than the polymer strand temperature.
  • the device for compressing and / or expanding the polymer strand is particularly preferably designed to set an internal fluid pressure and a polymer extruded pressure which differ from one another.
  • a further pressure difference acting on the polymer strand can advantageously be realized, as a result of which the compression and / or the elongation of the polymer strand can be further improved.
  • a method for producing a membrane in particular for production by a membrane production device according to the invention, is proposed at least one polymer strand is guided along the formation of the membrane along a process route, wherein the polymer strand is compressed and / or stretched at least in a partial region of the process route.
  • a rough membrane surface can be produced in a particularly simple manner, in particular by setting process parameters.
  • the membrane is prepared by a phase inversion. The process is seen advantageously provided for producing a hollow fiber membrane ⁇ .
  • the polymer strand is fed to the compression and / or elongation along the process route with different transport speeds. As a result, a particularly advantageous and effective compression and / or expansion can be realized.
  • the invention is based on a membrane, in particular a phase inversion membrane, with at least one membrane inner surface and a membrane outer surface.
  • the inner surface of the membrane has a surface roughness of 500 nanometers to 5 micrometers, at least in a partial region.
  • an actual or effective membrane surface, which is covered with a medium can be increased, whereby a flow rate and / or a separation efficiency of the membrane can be increased.
  • a rough membrane inner surface turbulence of the streaked medium can be increased at the membrane inner surface, whereby a detrimental deposition of ingredients of the medium and thus a reduction of effective membrane in ⁇ inner face can be avoided.
  • the membrane inner surface is at least in the near-surface region rough with a surface roughness of 500 nanometers to 5 microns formed.
  • the surface roughness by means of an optical measurement system as measured in particular with ⁇ means of SEM microscopy.
  • the roughness depth is advantageously measured according to DIN 4768.
  • the roughness depth preferably corresponds to an average roughness depth.
  • the roughness depth average differences in height of the membrane surface are detected.
  • the membrane is not a flat membrane.
  • a membrane is to be understood which is produced by a phase inversion process.
  • the membrane formed as a phase inversion membrane is not prepared by foaming and / or by sintering and / or by stretching and / or by a nuclear tracking technique and / or by electrochemical etching.
  • the membrane produced as phase inversion membrane is advantageously made of a synthetic polymer material.
  • the membrane outer surface has a roughness depth at least in a partial region which differs from the roughness depth of the membrane inner surface.
  • the membrane outer surface preferably has a roughness depth at least in a partial region which is smaller than the roughness depth of the membrane inner surface.
  • the membrane inner surface is arranged on a separation-active layer. As a result, the separation efficiency of the membrane can be further increased.
  • Layer is advantageously formed as a filtration-active layer.
  • a "separating active layer” is to be understood in particular as meaning a layer which represents a resistance to at least one first component, in particular of a liquid, for at least a second component of the liquid, at least substantially no resistance with respect to penetration
  • the separating-active layer preferably allows different components, in particular of a liquid, to pass through differently.
  • a "first component " should in this context be understood in particular as a component which is to be filtered out of a liquid or filtered out, such as particles and / or or microorganisms.
  • the release active layer selects the components by particle size from each other.
  • a bioreactor which has at least one membrane according to the invention.
  • a bioreactor can be provided by means of which bacteria can be grown particularly advantageously.
  • a bioreactor should in particular be a be understood in the microorganisms, in particular bacteria, cultivated or fer ⁇ mentiert and thus bred.
  • the membrane according to the invention is intended for the immobilization of microorganisms, in particular of bacteria.
  • cells or small plants may also be cultured in the bioreactor.
  • the microorganisms are on the membrane outer surface and a nutrient for the microorganisms on the membrane inner surface. The microorganisms and the nutrient are advantageously separated from one another by a separation-active layer.
  • Fig. 2 shows schematically a cross-section of a membrane produced by the Membranherstellvorraum.
  • FIGS. 1 and 2 schematically show a membrane production device according to the invention and a cross section of a membrane produced by the membrane production device.
  • the membrane produced by the membrane manufacturing apparatus is formed as a phase inversion membrane.
  • the membrane-making apparatus is considered a phase inversion Membranherstellvorraum formed.
  • the Membranherstellvorraum establishes the designed as a phase inversion membrane- ⁇ membrane by a phase inversion. It produces the membrane by means of wet spinning.
  • the membrane-producing device is provided for producing a membrane designed as a hollow-fiber membrane. It is intended for the production of a single-channel membrane.
  • the membrane production device can also be provided for producing a multi-channel membrane having at least two, in particular three, inner channels.
  • the membrane manufacturing device has a process section 10, which leads a polymer strand 1 2.
  • a process section 10 of the polymer strand- ⁇ 1 2 is extruded, coagulated and fixed, whereby the membrane is formed.
  • the polymer strand 1 2 assumes a liquid state and a solid state along the process path 10. He has along the process route 10 different viscosities.
  • the process route 10 is intended for a prototype. It is designed as a production line of the membrane.
  • the process section 10 has four delivery units 28, 30, 32, 34, which set a transport direction 52 of the polymer strand 1 2.
  • the first conveyor unit 28, the second conveyor unit 30, the third conveyor unit 32 and the fourth conveyor unit 34 each act with a tensile force on the polymer strand 1 2, whereby the polymer strand 1 2 is moved in the transport direction 52.
  • the conveyor units 28, 30, 32, 34 each pull the polymer strand 12.
  • the conveyor units 28, 30, 32, 34 are each independently adjustable. They are unsynchronized.
  • the conveyor units 28, 30, 32, 34 are arranged spatially separated from one another along the transport direction 52. They are arranged one after the other along the transport direction 52.
  • the first conveyor unit 28 is arranged in front of the second conveyor unit 30 with respect to the transport direction 52 of the polymer strand 1 2, the second conveyor unit 30 in front of the third conveyor unit 32 and the third conveyor unit 32 in front of the fourth conveyor unit 34.
  • the designation or marking of the conveyor units 28, 30, 32, 34 corresponds along the transport direction 52 a sequence of successively arranged conveyor units 28, 30, 32, 34 and thus an order in which the polymer strand 12 with the individual conveyor units 28, 30, 32, 34 comes into contact.
  • the first conveyor unit 28 is arranged on the starting side of the process line 10.
  • the fourth conveying unit 34 is arranged at one end of the process path 10. It is designed as a last conveyor unit.
  • the fourth conveyor unit 34 defines the end of the process section 10.
  • the polymer strand 1 2 has at the end of the process section 10 to a solid state.
  • the four conveyor units 28, 30, 32, 34 are each formed analogously, which is why only the first conveyor unit 28 is described in more detail.
  • the conveyor unit 28 has a drive roller 54, a drive motor 56 and a drive shaft, not shown.
  • the drive shaft couples the drive roller 54 to the drive motor 56.
  • the drive motor 56 drives the drive roller 54 by means of the drive shaft.
  • the driven by the drive shaft drive roller 54 sets a transport speed of the polymer strand 1 2 in a portion 20 of the process section 10 a.
  • the drive roller 54 transports the polymer strand 1 2 with the
  • the transport speed results from a rotational speed of the drive shaft and thus the drive roller 54 and a radius of the drive roller 54.
  • the drive roller 54 is in contact with the polymer strand 1 2. It acts with a tensile force on the polymer strand 1 2 a.
  • the drive roller 54 deflects the polymer strand 1 2.
  • the polymer strand 1 2 is partially on the drive roller 54.
  • the drive motor 56 is formed as an electric motor.
  • the conveyor unit 30 sets a transport speed of the polymer strand 1 2 in a partial region 22 of the process section 10, the conveyor unit 32 a transport speed of the polymer strand 1 2 in a partial area 24 and the conveyor unit 34 a transport speed of the polymer strand 1 2 in a portion 26 of the process section 10 a.
  • the conveyor units 28, 30, 32, 34 together set an average transport speed of the polymer strand 1 2 along the process line 10.
  • the average transport speed is advantageously between 0.5 and 20 centimeters per second, more preferably between 1 and 5 centimeters per second and most advantageously between 1 and 3 centimeters per second.
  • the conveyor units 28, 30, 32, 34 set an average transport speed of 2 centimeters per second.
  • the conveyor units 28, 30, 32, 34 can also be designed in another way that appears appropriate to a person skilled in the art.
  • the process section 10 four pulleys 58, 60, 62, 64 on.
  • the first deflection roller 58 is arranged with respect to the transport direction 52 of the polymer strand 1 2 in front of the first conveyor unit 28.
  • the second deflection roller 60 is disposed between the first conveying unit 28 and the second conveying unit 30, along the conveying direction 52 between the second conveying unit 30 and the third conveying unit 34 and the fourth deflecting roller 64 between the third conveying unit 32 and the fourth conveying unit 34 arranged.
  • the deflection rollers 58, 60, 62, 64 are each unranked.
  • the membrane production device has a take-up unit 66 with at least one take-up roll 68.
  • the winding unit 66 is provided for winding the formed membrane after leaving the process section 10. It winds the membrane formed as a polymer strand 1 2 before a post-processing operation.
  • the winding unit 66 is arranged behind the process path 10. Along the transport direction 52 of the polymer strand 1 2, the take-up unit 66 is arranged directly behind the four conveyor units 28, 30, 32, 34.
  • the take-up roller 68 of the take-up unit 66 is formed as a coil.
  • the process section 10 has a spinneret unit 70 with at least one spinneret 72.
  • the spinneret unit 70 is arranged at the beginning of the process path 10.
  • the spinneret unit 70 is provided for guiding an inner fluid and the polymer strand 12 located in a partially liquid state, the inner fluid being guided within the polymer strand 12.
  • the polymer strand 1 2 is formed at the beginning of the process section 10 as a polymer solution.
  • the polymer strand 1 2 has a solvent in which a polymer is dissolved.
  • the solvent used is N-methyl-2 Pyrrolidone used, which fails along the process route 10.
  • the initially formed as the polymer solution ⁇ polymer strand 1 2 is made of polyether sulfone, N-methyl-2-pyrrolidone 'and polyvinylpyrrolidone.
  • the inner fluid is formed as water.
  • the polymer strand 12 is extruded through the spinneret 72.
  • the polymer strand 1 2 leaves the spinneret 72 with the inner fluid in a spinneret exit region 84.
  • the polymer strand 12 has a partially liquid state in the spinneret exit region 84. He leaves the spinneret 72 in a honey-like state.
  • the polymer strand 1 2 has at the beginning of the process section 10 a partially liquid or honey-like state.
  • the spinneret exit area 84 is configured as an ambient pressure environment.
  • the spinneret unit 70 is further provided for an adjustment or a change of at least one parameter of the inner fluid and of the polymer strand 1 2 formed as a polymer solution.
  • the spinneret unit 70 has a temperature and pressure setting unit 74.
  • the temperature unit and the Druckeinstelltechnik can also be carried out separately from each other and / or arranged outside the spinneret unit 70.
  • Membrane production device four precipitation baths 36, 38, 40, 42 on.
  • the solvent is removed to form the membrane along the process section 10.
  • the removal of the solvent is carried out by a dip precipitation.
  • the polymer strand 1 2 is guided along the process path 10 through the four precipitation baths 36, 38, 40, 42.
  • the Kayllbäder 36, 38, 40, 42 are provided for coagulation.
  • the first precipitation bath 36, the second precipitation bath 38, the third precipitation bath 40 and the fourth precipitation bath 42 are arranged one after the other along the transport direction 52. They are spatially separated from each other.
  • the designation or the designation of the precipitation baths 36, 38, 40, 42 corresponds along the transport direction 52 to an order of successively arranged precipitation baths 36, 38, 40, 42 and thus to an order in which the polymer strand 1 2 passes through the individual precipitation baths 36, 38, 40, 42 is performed.
  • the first precipitation bath 36 is disposed immediately after the spinneret exit region 84.
  • the spinneret exit region 84 is thus arranged between the spinneret unit 70 and the first precipitation bath 36.
  • the polymer strand 1 2 leaving the spinneret 72 is guided first along the process path 10 through the first precipitation bath 36, then through the second precipitation bath 38, then through the third precipitation bath 40 and then through the fourth precipitation bath 42.
  • the first precipitation bath 36 is arranged at the start of the process route 10.
  • the fourth precipitation bath 42 is arranged at the end of the process route 10.
  • the first precipitation bath 36 is arranged in front of the first conveyor unit 28 with respect to the transport direction 52 of the polymer strand 1 2.
  • the second precipitation bath 38 is located between the first conveyor unit 28 and the second conveyor unit 30 along the transport direction 52, the third precipitation bath 40 is between the second conveyor unit 30 and the third conveyor unit 32 and the fourth precipitation bath 42 is between the third conveyor unit 32 and the fourth conveyor unit 34 arranged.
  • a guide roller 58, 60, 62, 64 is arranged in each case.
  • the precipitation baths 36, 38, 40, 42 are each filled with a precipitant.
  • the precipitant of each precipitation bath 36, 38, 40, 42 is the same.
  • the precipitant is each formed as water.
  • the precipitant may also be formed as another precipitant which appears expedient to the person skilled in the art and / or differ from precipitation bath to precipitation bath.
  • the membrane production device has four heating units 76, 78, 80, 82 which are each assigned to one of the precipitation baths 36, 38, 40, 42.
  • the heating units 76, 78, 80, 82 are provided to increase the corresponding precipitation bath temperature.
  • the Membranherstellvorraum on a device 1 4 which specifically compresses the polymer strand 1 2 during manufacture of the membrane and expands.
  • the device 1 compresses and stretches the polymer strand 1 2 during the formation of the membrane. It compresses and stretches the polymer strand 12 during an extrusion process and during a precipitation process.
  • the device 1 4 is for compression and expansion of the polymer strand 1 2 before an aftertreatment process, ie provided during a master molding.
  • the device 1 4 is provided for compression and expansion of the polymer strand 1 2 in subregions 16, 1 8, 20, 22, 24, 26 of the process section 10.
  • the device 1 4 deforms the polymer strand 1 2 in the subregions 16, 18, 20, 22, 24, 26 of the process section 10 along a longitudinal axis of the polymer strand 1 2.
  • the device 14 is intended to adjust the transport speed of each of the four conveyor units 28, 30, 32, 34 independently of each other. Further, the means 1 4 for adjusting the inner fluid temperature, the inner fluid pressure, the polymer strand temperature and the polymer strand pressure in the spinneret unit 70 is provided. In addition, the device 1 4 for adjusting the Hurllbadtemperatur the Desillbäder 36, 38, 40, 42 and for setting a temperature in the Spinndüsenausgangs Colour 84 is provided.
  • the device 1 4 has a control and regulating unit 86, which for controlling and regulating, inter alia, the four conveyor units 28, 30, 32, 34, the spinneret unit 70, the Hurllbadtemperaturen the Desillbäder 36, 38, 40, 42 and the temperature in the spinneret exit area 84 is provided.
  • the control and regulating unit 86 is communicatively connected to the conveyor units 28, 30, 32, 34, to the spinneret unit 70, in particular to the temperature and pressure setting unit 74 of the spinneret unit 70 and to the heating units 76, 78, 80, 82.
  • the control and regulating unit 86 comprises at least one processor unit and a memory unit as well as an operating program stored in the memory unit.
  • the control unit 86 forms a control unit, by means of which an operator can adjust parameters of the meh ⁇ eral Membranherstellvorraum manually or select a Radiogrämm and start or end.
  • the operator can use the operating unit under derem adjust the transport speed of each of the four conveyor units 28, 30, 32, 34 independently. Further, the operator may set the inner fluid temperature, the inner fluid pressure, the polymer strand temperature, and the polymer strand pressure in the spinneret unit 70 by the operation unit, respectively.
  • the operator can set the precipitation bath temperatures of all the precipitation baths 36, 38, 40, 42 independently of one another and the temperature of the spinneret output area 84. By selecting and starting an operating program, the operator can set pre-programmed parameters via the control unit.
  • the control and regulating unit 86 and the operating unit can also be designed separately from one another.
  • the control unit 86 of the device 14 is intended to set different transport speeds of the four conveyor units 28, 30, 32, 34.
  • the device 1 4 is provided for setting a transport speed difference between each two conveyor units 28, 30, 32, 34. It is for stretching and compression of the polymer strand 1 2 provided to adjust a transport speed difference between each two adjacent conveyor units 28, 30, 32, 34.
  • the device 1 4 sets for stretching and compression of the polymer strand 1 2 each have a transport speed of the four conveyor units 28, 30, 32, 34, which differs from the transport speeds of the other conveyor units 28, 30, 32, 34 respectively. None of the transport speeds of a conveyor unit 28, 30, 32, 34 corresponds to a transport speed of another conveyor unit 28, 30, 32, 34.
  • the control unit 86 sets between the respective conveyor units 28, 30, 32, 34 each have a transport speed difference, wherein the transport speed differences are different from each other.
  • the control and regulating unit 86 of the device 14 is provided to set time-constant different transport speeds between the conveyor units 28, 30, 32, 34. During operation, the transport speeds of the individual conveying units 28, 30, 32, 34 do not change. Basically, the device 1 4 or the control and Control unit 86 of the device 14 but also provided to adjust the different transport speeds of the conveyor units 28, 30, 32, 34 temporarily and thus for ⁇ certain time intervals.
  • the control and regulating unit 86 of the device 14 is provided by adjusting the transport speed difference between the first conveyor unit 28 and the second conveyor unit 30, the polymer strand 1 2 in the subregions 20, 22 of the process section 10, by adjusting the transport speed difference between the second Feed unit 30 and the third conveyor unit 32 the polymer strand 1 2 in the sub-areas 22, 24 of the process route 10 and by adjusting the transport speed difference between the third conveyor unit 32 and the fourth conveyor unit 34, the polymer strand 1 2 in the sub-areas 24, 26 of the process section 10 compress and stretch.
  • the transport speed difference between the two adjacent conveyor units 28, 30, the transport speed difference between the two adjacent conveyor units 30, 32 and the transport speed difference between the two adjacent conveyor units 32, 34 are different from each other.
  • the transport speed difference between the first conveyor unit 28 and the second conveyor unit 30 is the highest in comparison with the transport speed differences between the remaining conveyor units 30, 32, 34.
  • the transport speed difference between the third conveyor unit 32 and the fourth conveyor unit 34 is the smallest.
  • the control and regulating unit 86 is provided for setting a transport speed difference between two conveyor units 28, 30, 32, 34 of at least 1 percent and at most 5 percent.
  • the transport speed differences between two conveyor units 28, 30, 32, 34, in particular between two adjacent conveyor units 28, 30, 32, 34, in this embodiment, 2 - 3 percent, each with the smallest transport speed of the two considered conveyor units 28, 30, 32, 34 forms the base value for calculating the percentage transport speed difference.
  • the device 1 4 compresses and stretches the polymer strand 1 2 in the subregions 20, 22, 24, 26 of the process path 10.
  • the device 1 4 accelerates and brakes the polymer strand 1 2 during a process Precipitation of the solvent and thus during the formation of the membrane.
  • the device 1 4 is provided for compression and expansion of the polymer strand 1 2 to the polymer strand 1 2 spaced along the process path 10 to apply different tensile forces.
  • the different transport speeds of the four conveyor units 28, 30, 32, 34 and thus the transport speed differences can basically be combined or selected in various ways.
  • the first conveyor unit 28 may have a transport speed which is highest in comparison to the other three transport speeds of the conveyor units 30, 32, 34;
  • the second conveyor unit 30 may have a transport speed which is the second highest,
  • the third conveyor unit 32 may have a transport speed,
  • the second smallest and fourth conveyor units 34 may have a transport speed that is the smallest.
  • the device 14 is provided to adjust the transport speeds of the conveyor units 28, 30, 32, 34 partially equal.
  • the transport speed of the first conveyor unit 28 and the third För ⁇ deraku 32 be the same and the transport speed of the second conveyor unit 30 and the fourth conveyor unit 34 may be the same, with the transport speeds of the conveyor units 28, 32 of the transport speeds of the conveyor units 30, 34 different.
  • the device 1 4 sets transport speeds of the two first conveyor units 28, 30, which are different from each other, and sets transport speeds of the two last conveyor units 32, 34, which are the same.
  • the transport speeds of the two last conveyor units 32, 34 may be the same or different than the transport speeds of the second conveyor unit. be formed unit 30.
  • the device 1 4 for compression and expansion of the polymer strand 1 2 is provided to adjust a take-up speed of at ⁇ winding roller 68 of the winding unit 66, which differs from the transport speed of the fourth conveyor unit 34th
  • the control and regulating unit 86 of the device 1 4 is provided to set different Desillbadtemperaturen for the four precipitation ⁇ baths 36, 38, 40, 42.
  • the device 1 4 is provided for setting Desillbadtemperatu ⁇ Ren of Desillbäder 36, 38, 40, 42, each differing from each other.
  • the device 1 4 is provided for setting a Desillbadtstemperaturdifferenz between two precipitation baths 36, 38, 40, 42. It is provided for setting a Desillbadtstemperaturdifferenz between each two adjacent Desillbädern 36, 38, 40, 42.
  • the control and regulating unit 86 of the device 14 is provided by the setting of Desillbadtstemperaturdifferenz between the first precipitation 36 and the second precipitation 38, the polymer strand 1 2 in the portion 20, by adjusting the Desillbadtstemperaturdifferenz between the second precipitation 38 and the third Precipitation bath 40 the polymer strand 1 2 in the portion 22 and by adjusting the Kayllbadtstemperaturdifferenz between the third precipitation 40 and the fourth precipitation 42 to compress the polymer strand 1 2 in the portion 24 of the process route 10 and stretch.
  • the Desillbadtstemperaturdifferenz between the two adjacent Desillbädern 36, 38, the Desillbadtstemperaturdifferenz between the two adjacent Desillbädern 38, 40 and the Desillbadtstemperaturdifferenz between the two adjacent Desillbädern 40, 42 are different from each other.
  • the different Desillbadtemperaturen and thus by adjusting the Desillbadtemperaturdifferenzen upsetting and expanding the device 1 4 the polymer strand 1 2 in the subregions 20, 22, 24 of the process route 10.
  • the Different Needllbadtemperaturen the Desillbäder 36, 38, 40, 42 expands the polymer strand 1 2 and shrinks together again, whereby the membrane inner surface 46 is roughened.
  • the polymer strand 1 2 expands and shrinks together again during a precipitation ment of the solvent and thus during the formation of the membrane.
  • the device 14 is provided for compression and expansion of the polymer strand 1 2 to the polymer strand 1 2 spaced along the process path 10 with different Desillbadtemperaturen and thus to impose temperature differences.
  • the device 1 by means of the heating unit 76 a Dollbad ⁇ temperature of the first Desillbads 36 of 15 ° C, by means of the heating unit 78 Hurllbadtemperatur the second Desillbads 38 of 25 ° C, by means of the heating unit 80 Hurllbadtemperatur the third Desillbads 40 of 30 ° C and by means of the heating unit 82 a precipitation bath temperature of the fourth precipitation 42 of 45 ° C.
  • the device 1 4 for compression and elongation of the polymer strand 1 2 a
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1 2
  • a for compression and elongation of the polymer strand 1
  • control unit 86 is provided to set a compression and expansion of the polymer strand 1 2 a temperature in the spinneret exit region 84, which differs from the internal fluid temperature and the polymer strand temperature in the spinneret unit 70.
  • the control and regulating unit 86 is provided to set a temperature difference between the polymer strand temperature and the temperature in the spinneret exit region 84 and a temperature difference between the temperature in the spinneret exit region 84 and the precipitation bath temperature of the first precipitation bath 36.
  • the control and regulating unit 86 By adjusting the temperature difference between the polymer strand temperature and the temperature in the spinneret exit region 84, the polymer strand 1 2 in the section 16 of the process section 10 is compressed and expanded.
  • the control and regulating unit 86 For compression and expansion of the polymer strand 1 2 in the portion 1 8 of the process section 10, the control and regulating unit 86, the temperature difference between the spinneret exit region 84 and the first precipitation 36.
  • the control unit 86 sets a temperature in the spinneret exit area 84 of 40 ° C. It thus provides a tempera- difference between the spinneret exit area 84 and the precipitation bath 36 of 25 ° C.
  • control unit 86 of the device 14 for compression and expansion of the polymer strand 1 2 is provided to set an inner fluid temperature and a poly ⁇ merstrangtemperatur that differ from each other.
  • the control unit 86 adjusts an inner fluid temperature and a polymer strand temperature by means of the temperature and pressure adjusting unit 74, wherein the inner fluid temperature and the polymer strand temperature are different from each other.
  • the control unit 86 is for adjusting a temperature difference between the inner fluid and the polymer strand 1 2 in the
  • the control and regulating unit 86 sets by means of the temperature and Druckeinstellech 74 for compression and expansion of the polymer strand 12 an inner fluid ⁇ temperature, which is smaller than the Polymerstrangtemperatur.
  • the control and regulating unit 86 of the device 1 4 cools the internal fluid by means of the temperature and Druckeinstelltechnik 74 for compression and expansion of the polymer strand 1 2.
  • the control and regulating unit 86 a polymer strand temperature of the polymer strand 1 2 in the spinneret unit 70th from 25 to 30 ° C.
  • control and regulating unit 86 of the device 14 for compressing and expanding the polymer strand 1 2 is provided to set an internal fluid pressure and a polymer extrusion pressure which differ from each other.
  • the control unit 86 adjusts an inner fluid pressure and a polymer extruding pressure by means of the temperature and pressure adjusting unit 74, wherein the inner fluid pressure and the polymer extruding pressure are different from each other.
  • the control and regulating unit 86 is provided for adjusting a pressure difference between the inner fluid and the polymer strand 1 2 formed as a polymer solution.
  • the control unit 86 sets in this embodiment, an inner fluid pressure which is smaller than the polymer strand pressure.
  • control and Re ⁇ gel unit 86 includes a polymer strand pressure of 5 bar a.
  • the spinneret 72 and the spinneret exit region 84 partially form the means 1 4 for compression and expansion of the polymer strand.
  • the spinneret 72 has a free polymer strand exit 88 and the spinneret exit area 84 has an ambient pressure that differs from the internal fluid pressure and polymer extrusion pressure, thereby upsetting and expanding the polymer strand 12 as it leaves the spinneret 72 in the section 16.
  • the first precipitation bath 36 of the four precipitation baths 36, 38, 40, 42 also partially forms the device 1 4, which is provided for compression and expansion of the polymer strand 1 2 from.
  • the first precipitation bath 36 has for compression and expansion of the polymer strand 1 2 and thus for the partial formation of the device 1 4 a Wegllbad brieflye 44 of more than 0.5 meters.
  • the first precipitation bath 36 has the largest precipitation bath depth 44.
  • the first precipitation bath 36 provides, for compression and expansion, a pressure difference resulting from the precipitation bath depth 44 of more than 0.5 meter and acting on the polymer strand 12.
  • the pressure difference acts on the polymer strand 1 2, which is passed through the first precipitation bath 36, whereby the polymer strand 1 2 is compressed and stretched due to the pressure difference in the first precipitation bath 36.
  • the polymer strand 1 2 is compressed and stretched by the pressure difference in the precipitation bath 36 in the partial area 18 of the process section 10.
  • the precipitation bath 36 for compression and elongation of the polymer strand 1 2 a Mahllbadtiefe 44 of more than 1 meter.
  • the felling ⁇ bath depth 44 of the first precipitation bath 36 is about 1, 5 meters.
  • the deflection roller 58 is intended to guide the polymer strand 1 2 in the region of a precipitation bath bottom 90 of the first precipitation bath 36. It is arranged in the region of the precipitation bath bottom 90 of the first precipitation bath 36.
  • the deflection roller 58 is intended to set an effective Seallbadtiefe.
  • the effective Desillbadtiefe is a Dollbadtiefe, in which the polymer strand 1 2 is conducted in the precipitation bath 36.
  • the precipitation baths 38, 40, 42 may additionally or alternatively also have a precipitation bath depth of more than 0.5 meter. It is also conceivable that the effective precipitation bath depth, which can be set by the deflection roller 58, and thus the pressure difference acting on the polymer strand 1 2, can be changed.
  • the device 14 which is provided for compression and expansion of the polymer strand 1 2, by means of the control and regulating unit 86, by means of the conveyor units 28, 30, 32, 34, by means of the temperature and Druckeinstellech 74, by means of Schueinhei - 76, 78, 80, 82, formed by means of the spinneret 72, by means of the Spinndüsenausgangs Kunststoffs 84 and by means of the first precipitation 36.
  • the device 14 can be formed by means of other units that appear appropriate to the person skilled in the art.
  • the device 1 4 dispenses with at least one of the units for compression and expansion of the polymer strand 1 2.
  • the device uses 1 4 at least the conveyor units 28, 30, 32, 34 for compression and expansion of the polymer strand 1 second
  • the membrane formed by the membrane manufacturing apparatus is shown schematically in a cross section in FIG.
  • the membrane is formed as a phase inversion membrane. It is designed as a hollow fiber membrane.
  • the membrane is designed as a phase inversion hollow fiber membrane.
  • the membrane is made by a phase inversion process.
  • the membrane is placed in a liquid filter, in particular in a water filter used.
  • the membrane is intended for liquid processing, in particular for water treatment.
  • the membrane is intended for filtration.
  • the membrane has a cylindrical membrane outer surface 48 and a cylindrical one
  • the membrane inner surface 46 is formed as an inner membrane ⁇ upper surface and the membrane outer surface 48 as an outer membrane surface. They are each open-pored.
  • the membrane inner surface 46 is formed by a cylindrical inner channel surface.
  • the inner channel surface forms a longitudinal inner channel 92 of the membrane. It is designed as an inner channel wall.
  • the membrane outer surface 48 surrounds the membrane inner surface 46 and thus the longitudinal inner channel 92.
  • the inner channel 92 is provided for transporting a filtering liquid or a filtered liquid, depending on which direction a permeate flows or in which direction a permeation takes place.
  • the membrane is designed as a single-channel membrane. In principle, the membrane can also be designed as a multi-channel membrane and thus have more than one inner channel 92.
  • the membrane has a porous support layer 94 and a porous release active layer 50.
  • the separation-active layer 50 is arranged on the membrane inner surface 46.
  • the release active layer 50 is formed as a filtration active layer.
  • the release active layer 50 is very thin and dense compared to the support layer 94.
  • the release active layer 50 has a
  • the support layer 94 is provided for stabilization.
  • the support layer 94 has a high permeability compared to the separation-active layer 50.
  • Support layer 94 is larger than a mean pore size of the separation active layer 50. Porosity of the support layer 94 is very large compared to the porosity of the separation active layer 50.
  • the release active layer 50 and the support layer 94 are made of a same polymer. The membrane is thus designed as an integral-asymmetric membrane.
  • the mean pore size of the separation-active layer 50 is about ten times smaller than the mean pore size the support layer 94.
  • the support layer 94 has a mean pore size of 5 to 25 microns, and more preferably a mean pore size of 10 to 20 microns.
  • the membrane inner surface 46 is formed rough.
  • the membrane inner surface 46 has a high roughness in a dimension of the mean pore size of the membrane inner surface 46.
  • the roughness is formed as a microroughness.
  • the membrane inner surface 46 has a surface roughness of 500 nanometers - 5 microns.
  • the membrane inner surface 46 has a roughness depth of 1 micron. In principle, the membrane inner surface 46 may also have the roughness depth only in some areas.
  • the membrane outer surface 48 has a roughness, which differs from the surface roughness of the membrane inner surface 46.
  • the roughness of the membrane outer surface 48 is smaller than the roughness depth of the membrane inner surface 46.
  • the membrane outer surface 48 is formed smooth compared to the membrane inner surface 46.
  • the membrane outer surface 48 has a roughness depth of 500 nanometers-5 micrometers, at least in a partial region, and is thus made rough. In this,sbei ⁇ game, the membrane outer surface 48 has a surface roughness of less than 1 micrometer.
  • the membrane consists of a polymer with increased hydrophilicity, ie with an increased water wettability.
  • the membrane is made of polyethersulfone
  • the solvent used for the polymer is the solvent N-methyl-2-pyrrolidone.
  • Polyvinylpyrrolidone is used for the polymerization.
  • the polymer solution for producing the membrane thus has at least polyethersulfone, N-methyl-2-pyrrolidone and polyvinylpyrrolidone.
  • the membrane is made by the membrane manufacturing apparatus described above.
  • the polymer strand 1 2 formed as a polymer solution is extruded by means of the spinneret 72 and guided along the process line 10.
  • the polymer strand 1 2 which leaves the spinneret 72 like a honeycomb is passed through four precipitation baths 36, 38, 40, 42 for precipitation of the solvent and thus for coagulation by means of the four conveyor units 28, 30, 32, 34. long process route 10, the polymer strand 1 2 forms to the membrane and assumes a solid state.
  • the polymer strand 1 2 in the partial regions 16, 18, 20, 22, 24, 26 of the process path 10 is compressed and stretched.
  • Polymer strand 1 2 is compressed and stretched during the extrusion and during the precipitation or coagulation and thus during the formation of the membrane.
  • the polymer strand 1 2 is compressed and stretched by means of a transport speed difference.
  • the polymer strand 1 2 is guided at an average transport speed along the process path 10, which results from four different transport speeds of the conveyor units 28, 30, 32, 34.
  • the different transport speeds of the conveyor units 28, 30, 32, 34 can be realized by changing a rotational speed of the corresponding drive shaft or drive roller 54 and / or by different radii of the corresponding drive roller 54.
  • the polymer strand 1 2 is led to compression and expansion by precipitation baths 36, 38, 40, 42 with different Whyllbadtemperatur and thus acted upon along the process path 10 with different Whyllbadtemperaturen.
  • the polymer strand 1 2 is guided for compression and expansion by the precipitation bath 36 with at least 0.5 meter Whyllbad briefly be acted upon along the process path 10 with different Whyllbadtemperaturen.
  • the polymer strand 1 2 is guided for compression and expansion by the precipitation bath 36 with at least 0.5 meter Marine Wooldorfe 44 and compressed and stretched due to a water pressure difference in the precipitation 36.
  • the polymer strand 1 2 is led to the compression and expansion in at least 0.5 meters Whyllbadtiefe 44 through the precipitation 36. It is guided for compression and expansion in the area of the precipitation bath bottom 90.
  • an internal fluid temperature is set which differs from a polymer strand temperature.
  • the inner fluid is cooled to compress and strain the polymer strand 1 2.
  • an inner fluid pressure is set for compression and expansion of the poly
  • the wound-up polymer strand 1 2 is bundled and cut.
  • the bundled polymer strand formed as a phase inversion membrane is first rinsed.
  • the bundled polymer strand is placed in sodium hypochlorite or in a sodium hypochlorite solution after flushing in order to increase the porosity, whereby the polyvinylpyrrolidone is dissolved out.
  • the condensed polymer strand can be inserted in the first post-treatment in potassium hypochlorite or potassium hypochlorite solution in a.
  • the bundled polymer strand is inserted into glycerol or into a glycerol solution to improve wettability.
  • the bundled polymer strand can be rinsed after the first aftertreatment.
  • the bundled polymer strand is dried and further processed to a final product.
  • the invention does not relate to a number of conveyor units 28, 30, 32, 34, a number of precipitation baths 36, 38, 40, 42, a number of deflecting rollers 58, 60, 62, 64, a number of take-up rollers 68, a number of the heating units 76, 78, 80, 82, a number of spinnerets 72, a number of guides through the Klallbä ⁇ of 36, 38, 40, 42, a number of polymer strands 1 2 and / or the like limited ,
  • each in the art as useful erschei ⁇ designating possible combination of the elements or units, in particular of the above elements or units falls within the scope of the invention.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Membranherstellvorrichtung, insbesondere einer Phaseninversionsmembranherstellvorrichtung, die zumindest eine Verfahrensstrecke (10) aufweist, die dazu vorgesehen ist, zur Ausbildung einer Membran, insbesondere einer Phaseninversionsmembran, einen Polymerstrang (12) zu führen. Es wird vorgeschlagen, dass die Membranherstellvorrichtung zumindest eine Einrichtung (14) aufweist, die dazu vorgesehen ist, in wenigstens einem Teilbereich (16, 18, 20, 22, 24, 26) der Verfahrensstrecke (10) den Polymerstrang (12) gezielt zu stauchen und/oder zu dehnen.

Description

Vorrichtung zur Herstellung einer Membran Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Membran nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist bereits eine Vorrichtung zur Herstellung einer Membran, insbesondere eine Vorrichtung zur Herstellung einer Phaseninversionsmembran, die eine Verfahrensstrecke aufweist, die dazu vorgesehen ist, zur Ausbildung der Membran einen Polymerstrang zu führen, bekannt.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Membranherstellvorrichtung, insbesondere einer Phaseninver- sionsmembranherstellvorrichtung, die zumindest eine Verfahrensstrecke aufweist, die dazu vorgesehen ist, zur Ausbildung einer Membran, insbesondere einer Phaseninversionsmembran, zumindest einen Polymerstrang zu führen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Membranherstellvorrichtung zumindest eine Einrichtung aufweist, die dazu vorgesehen ist, in wenigstens einem Teilbereich der Verfahrensstrecke den Polymerstrang gezielt zu stauchen und/oder zu dehnen. Dadurch kann ein Aufrauen bzw. ein teil- weises Aufreißen des Polymerstrangs zumindest in einem Teilbereich erreicht werden, dessen
BESTÄTIGUNGSKOPIE Aufraugrad größer als üblich ist, wodurch besonders einfach eine raue Membranoberfläche hergestellt werden kann. Durch das Stauchen und Dehnen des Polymerstrangs während der Ausbildung der Membran kann besonders einfach eine Rautiefe der rauen Membranoberfläche realisiert werden, die höher als üblich ist. Durch die raue Membranoberfläche kann eine tatsächliche Membranoberfläche erhöht werden, wodurch eine Durchflussleistung der Membran erhöht werden kann. Unter„üblich" soll insbesondere im Vergleich zu einer Herstellung ohne ein Stauchen und Dehnen des Polymerstrangs verstanden werden. Unter einer„Verfahrensstrecke" soll insbesondere ein Herstellweg verstanden werden, den der Polymerstrang zur Ausbildung der Membran zurücklegen muss und/oder entlang dem der Polymerstrang extrudiert wird und ein Lösungsmittel aus dem Polymerstrang nach und nach ausfällt. Unter einem„Polymerstrang" soll insbesondere ein kontinuierlich extrudiertes und zusammenhängendes Gebilde verstanden werden, das zumindest ein Polymer aufweist und entlang der Verfahrensstrecke geführt bzw. bewegt wird. Der Polymerstrang ist vorzugsweise fadenförmig ausgebildet. Unter„zu stauchen und/oder zu dehnen" soll insbesondere eine Verformung des Polymerstrangs entlang einer Längsachse des Polymerstrangs und/oder entlang einer Transportrichtung des Polymerstrangs verstanden werden. Unter einer„Transportrichtung" soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, in die sich der Polymerstrang bewegt und/oder in die der Polymerstrang extrudiert wird. Vorzugsweise ist die Einrichtung zur zumindest teilweisen elastischen Stauchung und/oder Dehnung des Polymerstrangs vorgesehen. Unter„gezielt" soll in diesem Zusammenhang insbe- sondere verstanden werden, dass der Polymerstrang gewollt mit einer Kraft beaufschlagt wird, die den Polymerstrang staucht und/oder dehnt. Vorzugsweise wirkt die Kraft, mit der der Polymerstrang zur Stauchung und/oder Dehnung beaufschlagt wird, zumindest teilweise parallel zu der Längsachse des Polymerstrangs und/oder zumindest teilweise parallel zu der Transportrichtung des Polymerstrangs.
Unter einer„Phaseninversionsmembranherstellvorrichtung" soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, die Membran mittels einer Phaseninversion bzw. eines Phaseninversionsverfahrens herzustellen. Vorzugsweise stellt die Phaseninversionsmemb- ranherstellvorrichtung die Membran nicht durch ein Schäumen und/oder durch eine Sinterung und/oder durch eine Reckung und/oder durch eine Kernspurtechnik und/oder durch ein elektro- chemisches Ätzen her. Unter einer„Rauheit" soll insbesondere eine Gestaltabweichung einer Oberfläche verstanden werden, die vorzugsweise einer Gestaltabweichung dritter bis fünfter Ordnung nach DIN 4760 entspricht. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell program¬ miert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verfahrensstrecke zumindest zwei Fördereinheiten zur Transportierung des Polymerstrangs aufweist und die Einrichtung dazu vorgesehen ist, Transportgeschwindigkeiten der zumindest zwei Fördereinheiten einzustellen, die sich voneinander unterscheiden. Dadurch kann der Polymerstrang besonders einfach gestaucht und/oder ge- dehnt werden. Durch die unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten kann mit unterschiedlichen zur Längsachse und zur Transportrichtung parallel wirkenden Kräften auf den Polymerstrang eingewirkt werden, wodurch der Polymerstrang gedehnt und gestaucht wird. Unter einer „Fördereinheit" soll insbesondere ein Antrieb verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, eine auf den Polymerstrang wirkende Kraft zur Bewegung des Polymerstrangs bereitzustellen, die eine Transportrichtung und damit eine Bewegungsrichtung des Polymerstrangs definiert. Unter einer„Transportgeschwindigkeit" soll insbesondere eine Geschwindigkeit verstanden werden, mittels deren der zumindest eine Polymerstrang von einer Fördereinheit befördert wird.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verfahrensstrecke zumindest drei Fördereinheiten zur Transportierung des Polymerstrangs aufweist und dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist,
Transportgeschwindigkeiten der zumindest drei Fördereinheiten einzustellen, die sich voneinander unterscheiden. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Stauchung und/oder Dehnung des Polymerstrangs realisiert werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung dazu vorgesehen ist, zeitlich konstante unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten einzustellen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Führung des Polymerstrangs realisiert werden, bei der insbesondere eine gleichmäßige Stauchung und/oder Dehnung des Polymerstrangs erreicht werden kann. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung dazu vorgesehen ist, eine Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den zumindest zwei Fördereinheiten von zumindest 1 Prozent einzustellen. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Unterschied zwischen den zumindest zwei Trans¬ portgeschwindigkeiten gefunden werden. Unter einer„Transportgeschwindigkeitsdifferenz" soll insbesondere eine Abweichung zwischen den zumindest zwei unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten verstanden werden. Vorzugsweise wird bei einer prozentualen Transportgeschwindigkeitsdifferenz von einer kleinsten Transportgeschwindigkeit als Grundwert ausgegangen, wobei die prozentuale Transportgeschwindigkeitsdifferenz einer Abweichung von dem Grundwert entspricht.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, eine Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den zumindest zwei Fördereinheiten von höchstens 5 Prozent einzustellen. Dadurch kann eine Beschädigung des Polymerstrangs vermieden werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Membranherstellvorrichtung zumindest zwei Fällbäder aufweist, durch die die Verfahrensstrecke zumindest teilweise verläuft, wodurch ein Ausfällen eines Lösungsmittels und damit eine Ausbildung der Membran realisiert werden kann.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung dazu vorgesehen ist, zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs zumindest zwei unterschiedliche Fällbadtemperatu¬ ren einzustellen. Dadurch kann vorteilhaft eine auf den Polymerstrang wirkende Temperaturdifferenz realisiert werden, wodurch die Stauchung und/oder die Dehnung des Polymerstrangs verbessert werden können. Weiter ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Fällbad zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs eine Fällbadtiefe von zumindest 0,5 Meter aufweist. Durch die Führung des Polymerstrangs in der Fällbadtiefe von zumindest 0,5 Meter kann vorteilhaft eine auf den Polymerstrang wirkende Druckdifferenz realisiert werden, wodurch die Stauchung und/oder die Dehnung des Polymerstrangs weiter verbessert werden kann. Vorteilhafterweise weist das zu- mindest eine Fällbad zur Stauchung und/oder Dehnung eine Fällbadtiefe von zumindest 1 Me- ter, besonders vorteilhaft von zumindest 1 , 5 Meter und ganz besonders vorteilhaft von zumin¬ dest 2 Meter auf.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Fällbad mit der Fällbadtiefe von zumindest 0,5 Meter bezüglich der Transportrichtung des Polymerstrangs als erstes Fällbad ausgebildet ist. Dadurch kann die auf den Polymerstrang wirkende Druckdifferenz besonders effektiv ge¬ nutzt werden. Unter einem„bezüglich einer Transportrichtung des Polymerstrangs als erstes Fällbad ausgebildeten Fällbad" soll insbesondere verstanden werden, dass das Fällbad bezüglich der Transportrichtung vor dem zumindest einen weiteren Fällbad angeordnet ist und/oder dass der Polymerstrang nach einer Extrusion als erstes durch dieses Fällbad geführt wird. Die Bezeichnung„erste" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Reihenfolge kennzeichnen, nach der der Polymerstrang durch die zumindest zwei Fällbäder geführt wird, wobei ein erstes Fällbad das Fällbad ist, durch das der Polymerstrang als erstes geführt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einrichtung zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs dazu vorgesehen, eine Innenfluidtemperatur und eine Polymerstrangtemperatur einzustellen, die sich voneinander unterscheiden. Dadurch kann vorteilhaft eine weitere auf den Polymerstrang wirkende Temperaturdifferenz realisiert werden, wodurch die Stauchung und/oder die Dehnung des Polymerstrangs weiter verbessert werden können. Vorzugsweise ist die Einrichtung zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs dazu vorgesehen, eine Innenfluidtemperatur einzustellen, die kleiner ist als die Polymerstrangtemperatur.
Besonders bevorzugt ist die Einrichtung zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs dazu vorgesehen, einen Innenfluiddruck und einen Polymerstrangdruck einzustellen, die sich voneinander unterscheiden. Dadurch kann vorteilhaft eine weitere auf den Polymerstrang wirkende Druckdifferenz realisiert werden, wodurch die Stauchung und/oder die Dehnung des Polymerstrangs weiter verbessert werden können.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Membran, insbesondere zur Herstellung durch eine erfindungsgemäße Membranherstellvorrichtung vorgeschlagen, bei dem zur Ausbildung der Membran entlang einer Verfahrensstrecke zumindest ein Polymerstrang geführt wird, wobei der Polymerstrang wenigstens in einem Teilbereich der Verfahrensstrecke gestaucht und/oder gedehnt wird. Dadurch kann besonders einfach, insbesondere durch Einstellung von Verfahrensparametern eine raue Membranoberfläche hergestellt werden. Vorzugsweise wird die Membran in dem Verfahren durch eine Phaseninversion hergestellt bzw. gebildet. Das Verfahren ist vorteilhafterweise zur Herstellung einer Hohlfasermembran vorge¬ sehen.
Es wird für das Verfahren weiter vorgeschlagen, dass der Polymerstrang zur Stauchung und/oder Dehnung entlang der Verfahrensstrecke mit unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten geführt wird. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte und effektive Stauchung und/oder Dehnung realisiert werden.
Zudem geht die Erfindung aus von einer Membran, insbesondere einer Phaseninversionsmemb- ran, mit zumindest einer Membraninnenfläche und einer Membranaußenfläche.
Es wird vorgeschlagen, dass zumindest die Membraninnenfläche wenigstens in einem Teilbereich eine Rautiefe von 500 Nanometer bis 5 Mikrometer aufweist. Dadurch kann eine tatsächliche bzw. wirksame Membranoberfläche, die mit einem Medium überströmt wird, vergrößert werden, wodurch eine Durchflussleistung und/oder eine Trennleistung der Membran erhöht werden kann. Durch eine raue Membraninnenfläche kann eine Turbulenz des überströmten Mediums an der Membraninnenfläche erhöht werden, wodurch eine nachteilige Ablagerung von Inhaltsstoffen des Mediums und damit eine Reduzierung einer wirksamen Membranin¬ nenfläche vermieden werden kann. Vorzugsweise ist die Membraninnenfläche wenigstens im oberflächennahen Bereich rau mit einer Rautiefe von 500 Nanometer bis 5 Mikrometer ausgebildet. Vorteilhafterweise ist die Rautiefe mittels eines optischen Messsystems, insbesondere mit¬ tels REM-Mikroskopie, gemessen. Die Messung der Rautiefe erfolgt vorteilhafterweise nach DIN 4768. Die Rautiefe entspricht vorzugsweise einer gemittelten Rautiefe. Vorzugsweise sind durch die Rautiefe durchschnittliche Höhenunterschiede der Membranoberfläche erfasst. Vor- teilhafterweise ist die Membran keine Flachmembran. Unter einer„Phaseninversionsmembran" soll insbesondere eine Membran verstanden werden, die durch ein Phaseninversionsverfahren hergestellt ist. Vorzugsweise ist die als Phaseninversionsmembran ausgebildete Membran nicht durch ein Schäumen und/oder durch eine Sinterung und/oder durch eine Reckung und/oder durch eine Kernspurtechnik und/oder durch ein elektrochemisches Atzen hergestellt. Die als Phaseninversionsmembran hergestellte Membran ist vorteilhafterweise aus einem synthetischen Polymermaterial hergestellt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Membranaußenfläche wenigstens in einem Teilbereich eine Rautiefe aufweist, die sich von der Rautiefe der Membraninnenfläche unterscheidet. Da- durch kann eine besonders vorteilhafte Membran bereitgestellt werden. Vorzugsweise weist die Membranaußenfläche wenigstens in einem Teilbereich eine Rautiefe auf, die kleiner ist als die Rautiefe der Membraninnenfläche.
Weiter ist vorteilhaft, wenn die Membraninnenfläche an einer trennaktiven Schicht angeordnet ist. Dadurch kann die Trennleistung der Membran weiter erhöht werden. Die trennaktive
Schicht ist vorteilhafterweise als eine filtrationsaktive Schicht ausgebildet. Unter einer„trennaktiven Schicht" soll insbesondere eine Schicht verstanden werden, die in Bezug auf ein Durchdringen einen Widerstand für zumindest eine erste Komponente insbesondere einer Flüssigkeit darstellt. Vorteilhafterweise stellt die trennaktive Schicht für zumindest eine zweite Komponente der Flüssigkeit zumindest im Wesentlichen keinen Widerstand bezüglich des Durchdringens dar. Die trennaktive Schicht lässt vorzugsweise unterschiedliche Komponenten insbesondere einer Flüssigkeit unterschiedlich gut passieren. Unter einer„ ersten Komponente" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Komponente verstanden werden, die aus einer Flüssigkeit herausgefiltert werden soll bzw. herausgefiltert wird, wie beispielsweise Partikel und/oder Mikroorga- nismen. Vorzugsweise selektiert die trennaktive Schicht die Komponenten nach Teilchengröße voneinander.
Weiter wird ein Bioreaktor vorgeschlagen, der zumindest eine erfindungsgemäße Membran aufweist. Dadurch kann ein Bioreaktor bereitgestellt werden, mittels dessen besonders vorteil- haft Bakterien gezüchtet werden können. Unter einem„Bioreaktor" soll insbesondere eine Ein- heit verstanden werden, in der Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, kultiviert bzw. fer¬ mentiert und damit gezüchtet werden. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Membran zur Immobilisierung von Mikroorganismen, insbesondere von Bakterien vorgesehen. Vorzugsweise können in dem Bioreaktor auch Zellen oder kleine Pflanzen kultiviert werden. Vorteilhafterweise befinden sich die Mikroorganismen auf der Membranaußenfläche und ein Nährmittel für die Mikroorganismen auf der Membraninnenfläche. Die Mikroorganismen und das Nährmittel sind vorteilhafterweise durch eine trennaktive Schicht voneinander getrennt.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Membranherstellvorrichtung, mittels deren eine erfindungsgemäße Membran nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine Membranherstellvorrichtung und
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt einer durch die Membranherstellvorrichtung hergestellten Membran.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren 1 und 2 sind schematisch eine erfindungsgemäße Membranherstellvorrichtung und ein Querschnitt einer durch die Membranherstellvorrichtung hergestellten Membran dargestellt. Die von der Membranherstellvorrichtung hergestellte Membran ist als eine Phasenin- versionsmembran ausgebildet. Die Membranherstellvorrichtung ist als eine Phaseninversions- membranherstellvorrichtung ausgebildet. Die Membranherstellvorrichtung stellt die als Phasen¬ inversionsmembran ausgebildete Membran mittels einer Phaseninversion her. Sie stellt die Membran mittels eines Nassspinnens her. Die Membranherstellvorrichtung ist zur Herstellung einer als Hohlfasermembran ausgebildeten Membran vorgesehen. Sie ist zur Herstellung einer Einkanalmembran vorgesehen. Grundsätzlich kann die Membranherstellvorrichtung auch zur Herstellung einer Mehrkanalmembran mit zumindest zwei, insbesondere mit drei Innenkanälen vorgesehen werden.
Zur Ausbildung der Membran weist die Membranherstellvorrichtung eine Verfahrensstrecke 10 auf, die einen Polymerstrang 1 2 führt. Entlang der Verfahrensstrecke 10 wird der Polymer¬ strang 1 2 extrudiert, koaguliert und fixiert, wodurch die Membran ausgebildet ist. Der Polymerstrang 1 2 nimmt entlang der Verfahrensstrecke 10 einen flüssigen Zustand und einen festen Zustand an. Er weist entlang der Verfahrensstrecke 10 verschiedene Viskositäten auf. Die Verfahrensstrecke 10 ist für ein Urformen vorgesehen. Sie ist als eine Herstellstrecke der Membran ausgebildet.
Zur Transportierung und zur Führung des Polymerstrangs 1 2 weist die Verfahrensstrecke 10 vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 auf, die eine Transportrichtung 52 des Polymerstrangs 1 2 einstellen. Die erste Fördereinheit 28, die zweite Fördereinheit 30, die dritte Fördereinheit 32 und die vierte Fördereinheit 34 wirken jeweils mit einer Zugkraft auf den Polymerstrang 1 2, wodurch der Polymerstrang 1 2 in die Transportrichtung 52 bewegt wird. Die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 ziehen jeweils den Polymerstrang 12. Die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 sind jeweils unabhängig voneinander einstellbar. Sie sind unsynchronisiert. Die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 sind entlang der Transportrichtung 52 räumlich getrennt voneinander angeordnet. Sie sind entlang der Transportrichtung 52 nacheinander angeordnet. Die erste Fördereinheit 28 ist bezüglich der Transportrichtung 52 des Polymerstrangs 1 2 vor der zweiten Fördereinheit 30, die zweite Fördereinheit 30 vor der dritten Fördereinheit 32 und die dritte Fördereinheit 32 vor der vierten Fördereinheit 34 angeordnet. Die Bezeichnung bzw. Kennzeichnung der Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 entspricht entlang der Transportrichtung 52 einer Reihenfolge der hintereinander angeordneten Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 und somit einer Reihenfolge, mit der der Polymerstrang 12 mit den einzelnen Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 in Kontakt kommt. Die erste Fördereinheit 28 ist anfangsseitig der Verfahrensstrecke 10 angeordnet. Die vierte Fördereinheit 34 ist an einem Ende der Verfahrensstrecke 10 angeord- net. Sie ist als eine letzte Fördereinheit ausgebildet. Die vierte Fördereinheit 34 definiert das Ende der Verfahrensstrecke 10. Der Polymerstrang 1 2 weist am Ende der Verfahrensstrecke 10 einen festen Zustand auf.
Die vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 sind jeweils analog ausgebildet, weshalb lediglich die erste Fördereinheit 28 näher beschrieben wird. Die Fördereinheit 28 weist eine Antriebsrolle 54, einen Antriebsmotor 56 und eine nicht dargestellte Antriebswelle auf. Die Antriebswelle koppelt die Antriebsrolle 54 mit dem Antriebsmotor 56. Der Antriebsmotor 56 treibt die Antriebsrolle 54 mittels der Antriebswelle an. Die von der Antriebswelle angetriebene Antriebsrolle 54 stellt eine Transportgeschwindigkeit des Polymerstrangs 1 2 in einem Teilbereich 20 der Verfahrensstrecke 10 ein. Die Antriebsrolle 54 transportiert den Polymerstrang 1 2 mit der
Transportgeschwindigkeit. Die Transportgeschwindigkeit resultiert aus einer Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle und damit der Antriebsrolle 54 und einem Radius der Antriebsrolle 54. Die Antriebsrolle 54 steht mit dem Polymerstrang 1 2 in Kontakt. Sie wirkt mit einer Zugkraft auf den Polymerstrang 1 2 ein. Die Antriebsrolle 54 lenkt den Polymerstrang 1 2 um. Der Poly- merstrang 1 2 liegt teilweise auf der Antriebsrolle 54. Der Antriebsmotor 56 ist als ein Elektromotor ausgebildet.
Die Fördereinheit 30 stellt eine Transportgeschwindigkeit des Polymerstrangs 1 2 in einem Teilbereich 22 der Verfahrensstrecke 10, die Fördereinheit 32 eine Transportgeschwindigkeit des Polymerstrangs 1 2 in einem Teilbereich 24 und die Fördereinheit 34 eine Transportgeschwindigkeit des Polymerstrangs 1 2 in einem Teilbereich 26 der Verfahrensstrecke 10 ein. Die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 stellen zusammen eine mittlere Transportgeschwindigkeit des Polymerstrangs 1 2 entlang der Verfahrensstrecke 10 ein. Die mittlere Transportgeschwindigkeit liegt vorteilhaft zwischen 0,5 und 20 Zentimeter pro Sekunde, besonders vorteilhaft zwischen 1 und 5 Zentimeter pro Sekunde und ganz besonders vorteilhaft zwischen 1 und 3 Zentimeter pro Sekunde. In diesem Ausführungsbeispiel stellen die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 eine mittlere Transportgeschwindigkeit von 2 Zentimeter pro Sekunde ein. Grundsätzlich können die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 auch auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise ausgebildet werden.
Zur weiteren Umlenkung des Polymersfrangs 1 2 weist die Verfahrensstrecke 10 vier Umlenkrollen 58, 60, 62, 64 auf. Die erste Umlenkrolle 58 ist bezüglich der Transportrichtung 52 des Polymerstrangs 1 2 vor der ersten Fördereinheit 28 angeordnet. Die zweite Umlenkrolle 60 ist entlang der Transportrichtung 52 zwischen der ersten Fördereinheit 28 und der zweiten För- dereinheit 30, die dritte Umlenkrolle 62 zwischen der zweiten Fördereinheit 30 und der dritten Fördereinheit 34 und die vierte Umlenkrolle 64 zwischen der dritten Fördereinheit 32 und der vierten Fördereinheit 34 angeordnet. Die Umlenkrollen 58, 60, 62, 64 sind jeweils unangetrie- ben. Zur Aufwicklung des Polymerstrangs 1 2 weist die Membranherstellvorrichtung eine Aufwickeleinheit 66 mit zumindest einer Aufwickelrolle 68 auf. Die Aufwickeleinheit 66 ist zur Aufwicklung der ausgebildeten Membran nach Verlassen der Verfahrensstrecke 10 vorgesehen. Sie wickelt den als Membran ausgebildeten Polymerstrang 1 2 vor einem Nachbearbeitungsvorgang auf. Die Aufwickeleinheit 66 ist hinter der Verfahrensstrecke 10 angeordnet. Entlang der Transportrichtung 52 des Polymerstrangs 1 2 ist die Aufwickeleinheit 66 direkt hinter den vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 angeordnet. Die Aufwickelrolle 68 der Aufwickeleinheit 66 ist als eine Spule ausgebildet.
Zur Extrusion des Polymerstrangs 1 2 weist die Verfahrensstrecke 10 eine Spinndüseneinheit 70 mit zumindest einer Spinndüse 72 auf. Die Spinndüseneinheit 70 ist an einem Anfang der Verfahrensstrecke 10 angeordnet. Die Spinndüseneinheit 70 ist zur Führung eines Innenfluids und des in einem teilweise flüssigen Zustand befindlichen Polymerstrangs 1 2 vorgesehen, wobei das Innenfluid innerhalb des Polymerstrangs 1 2 geführt wird. Der Polymerstrang 1 2 ist am Anfang der Verfahrensstrecke 10 als eine Polymerlösung ausgebildet. Der Polymerstrang 1 2 weist ein Lösungsmittel auf, in dem ein Polymer gelöst ist. Als Lösungsmittel wird dabei N-Methyl-2- Pyrrolidon verwendet, das entlang der Verfahrensstrecke 10 ausfällt. Der zunächst als Polymer¬ lösung ausgebildete Polymerstrang 1 2 besteht aus Polyethersulfon, N-Methyl-2-Pyrrolidon' und Polyvinylpyrrolidon. Das Innenfluid ist als Wasser ausgebildet. Der Polymerstrang 1 2 wird durch die Spinndüse 72 extrudiert. Der Polymerstrang 1 2 verlässt die Spinndüse 72 mit dem Innenfluid in einen Spinndüsenausgangsbereich 84. Der Polymerstrang 1 2 weist in dem Spinndüsenausgangsbereich 84 einen teilweise flüssigen Zustand auf. Er verlässt die Spinndüse 72 in einem honigartigen Zustand. Der Polymerstrang 1 2 weist am Anfang der Verfahrensstrecke 10 einen teilweise flüssigen bzw. honigartigen Zustand auf. Der Spinndüsenausgangsbereich 84 ist als eine Umgebung mit einem Umgebungsdruck ausgebildet.
Die Spinndüseneinheit 70 ist weiter zu einer Einstellung bzw. zu einer Veränderung von zumindest einem Parameter des Innenfluids und des als Polymerlösung ausgebildeten Polymerstrangs 1 2 vorgesehen. Zur Einstellung einer Innenfluidtemperatur, eines Innenfluiddrucks, einer Poly- merstrangtemperatur und eines Polymerstrangdrucks weist die Spinndüseneinheit 70 eine Temperatur- und Druckeinstelleinheit 74 auf. Grundsätzlich können die Temperatureinheit und die Druckeinstelleinheit auch getrennt voneinander ausgeführt und/oder außerhalb der Spinndüseneinheit 70 angeordnet sein Zur Entfernung des Lösungsmittels aus dem Polymerstrang 1 2 und damit zur Fällung weist die
Membranherstellvorrichtung vier Fällbäder 36, 38, 40, 42 auf. Das Lösungsmittel wird zur Ausbildung der Membran entlang der Verfahrensstrecke 10 entfernt. Die Entfernung des Lösungsmittels erfolgt durch eine Tauchfällung. Der Polymerstrang 1 2 wird entlang der Verfahrensstrecke 10 durch die vier Fällbäder 36, 38, 40, 42 geführt. Die Fällbäder 36, 38, 40, 42 sind zur Koagulierung vorgesehen. Das erste Fällbad 36, das zweite Fällbad 38, das dritte Fällbad 40 und das vierte Fällbad 42 sind entlang der Transportrichtung 52 nacheinander angeordnet. Sie sind räumlich getrennt voneinander angeordnet. Die Bezeichnung bzw. die Kennzeichnung der Fällbäder 36, 38, 40, 42 entspricht entlang der Transportrichtung 52 einer Reihenfolge der nacheinander angeordneten Fällbäder 36, 38, 40, 42 und somit einer Reihenfolge, in der der Polymerstrang 1 2 durch die einzelnen Fällbäder 36, 38, 40, 42 geführt wird. Das erste Fällbad 36 ist direkt nach dem Spinndüsenausgangsbereich 84 angeordnet. Der Spinndüsenausgangsbereich 84 ist somit zwischen der Spinndüseneinheit 70 und dem ersten Fällbad 36 angeordnet. Der die Spinndüse 72 verlassende Polymerstrang 1 2 wird entlang der Verfahrensstrecke 10 zuerst durch das erste Fällbad 36, dann durch das zweite Fällbad 38, dann durch das dritte Fällbad 40 und anschließend durch das vierte Fällbad 42 geführt. Das erste Fällbad 36 ist anfangsseitig der Verfahrensstrecke 10 angeordnet. Das vierte Fällbad 42 ist endseitig der Verfahrensstrecke 10 angeordnet. Das erste Fällbad 36 ist bezüglich der Transportrichtung 52 des Polymerstrangs 1 2 vor der ersten Fördereinheit 28 angeordnet. Das zweite Fällbad 38 ist entlang der Transportrichtung 52 zwischen der ersten Fördereinheit 28 und der zweiten Fördereinheit 30, das dritte Fällbad 40 ist zwischen der zweiten Fördereinheit 30 und der dritten Fördereinheit 32 und das vierte Fällbad 42 ist zwischen der dritten Fördereinheit 32 und der vierten Fördereinheit 34 ange- ordnet. In jeweils einem der Fällbäder 36, 38, 40, 42 ist jeweils eine Umlenkrolle 58, 60, 62, 64 angeordnet.
Die Fällbäder 36, 38, 40, 42 sind jeweils mit einem Fällmittel gefüllt. Das Fällmittel jedes Fällbads 36, 38, 40, 42 ist gleich. Das Fällmittel ist jeweils als Wasser ausgebildet. Grundsätzlich kann das Fällmittel auch als ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fällmittel ausgebildet werden und/oder sich von Fällbad zu Fällbad unterscheiden.
Zur Einstellung einer Fällbadtemperatur weist die Membranherstellvorrichtung vier Heizeinheiten 76, 78, 80, 82 auf, die jeweils einem der Fällbäder 36, 38, 40, 42 zugeordnet sind. Die Heizeinheiten 76, 78, 80, 82 sind zur Erhöhung der entsprechenden Fällbadtemperatur vorgesehen.
Zur Bereitstellung einer rauen Membraninnenfläche 46 der Membran und damit zur Realisie¬ rung einer rauen Membranstruktur weist die Membranherstellvorrichtung eine Einrichtung 1 4 auf, die den Polymerstrang 1 2 während der Herstellung der Membran gezielt staucht und dehnt. Die Einrichtung 1 staucht und dehnt den Polymerstrang 1 2 während der Ausbildung der Membran. Sie staucht und dehnt den Polymerstrang 1 2 während einem Extrusionsvorgang und während einem Ausfällungsvorgang. Die Einrichtung 1 4 ist zur Stauchung und zur Dehnung des Polymerstrangs 1 2 vor einem Nachbehandlungsvorgang, d.h. während einem Urformen vorgesehen.
Die Einrichtung 1 4 ist zur Stauchung und zur Dehnung des Polymerstrangs 1 2 in Teilbereichen 16, 1 8, 20, 22, 24, 26 der Verfahrensstrecke 10 vorgesehen. Die Einrichtung 1 4 verformt den Polymerstrang 1 2 in den Teilbereichen 16, 1 8, 20, 22, 24, 26 der Verfahrensstrecke 10 ent- lang einer Längsachse des Polymerstrangs 1 2.
Die Einrichtung 14 ist dazu vorgesehen, die Transportgeschwindigkeit von jeder der vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 unabhängig voneinander einzustellen. Weiter ist die Einrichtung 1 4 zur Einstellung der Innenfluidtemperatur, des Innenfluiddrucks, der Polymerstrangtemperatur und des Polymerstrangdrucks in der Spinndüseneinheit 70 vorgesehen. Außerdem ist die Einrichtung 1 4 zur Einstellung der Fällbadtemperatur der Fällbäder 36, 38, 40, 42 und zur Einstellung einer Temperatur in dem Spinndüsenausgangsbereich 84 vorgesehen.
Die Einrichtung 1 4 weist eine Steuer- und Regeleinheit 86 auf, die zur Steuerung und Regelung unter anderem der vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34, der Spinndüseneinheit 70, der Fällbadtemperaturen der Fällbäder 36, 38, 40, 42 und der Temperatur in dem Spinndüsenausgangsbereich 84 vorgesehen ist. Die Steuer- und Regeleinheit 86 ist an die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34, an die Spinndüseneinheit 70, insbesondere an die Temperatur- und Druckeinstelleinheit 74 der Spinndüseneinheit 70 und an die Heizeinheiten 76, 78, 80, 82 kommunizierend ange- bunden. Die Steuer- und Regeleinheit 86 umfasst zumindest eine Prozessoreinheit und eine Speichereinheit sowie ein in der Speichereinheit gespeichertes Betriebsprogramm.
Die Steuer- und Regeleinheit 86 bildet eine Bedieneinheit aus, mittels deren ein Bediener meh¬ rere Parameter der Membranherstellvorrichtung manuell einstellen oder ein Betriebsprogrämm wählen und starten bzw. beenden kann. Der Bediener kann mittels der Bedieneinheit unter an- derem die Transportgeschwindigkeit von jeder der vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 unabhängig voneinander einstellen. Weiter kann der Bediener mittels der Bedieneinheit jeweils die Innenfluidtemperatur, den Innenfluiddruck, die Polymerstrangtemperatur und den Polymerstrangdruck in der Spinndüseneinheit 70 einstellen. Außerdem kann der Bediener mittels der Bedieneinheit die Fällbadtemperaturen aller Fällbäder 36, 38, 40, 42 unabhängig voneinander und die Temperatur des Spinndüsenausgangsbereichs 84 einstellen. Durch Auswahl und Starten eines Betriebsprogramms kann der Bediener über die Bedieneinheit vorprogrammierte Parameter einstellen. Grundsätzlich können die Steuer- und Regeleinheit 86 und die Bedieneinheit auch separat voneinander ausgebildet sein.
Die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 14 ist dazu vorgesehen, unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten der vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 einzustellen. Die Einrichtung 1 4 ist zur Einstellung von einer Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen jeweils zwei Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 vorgesehen. Sie ist zur Dehnung und Stauchung des Polymer- Strangs 1 2 dazu vorgesehen, eine Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen jeweils zwei benachbarten Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 einzustellen.
Die Einrichtung 1 4 stellt zur Dehnung und Stauchung des Polymerstrangs 1 2 jeweils eine Transportgeschwindigkeit der vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 ein, die sich jeweils von den Transportgeschwindigkeiten der anderen Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 unterscheidet. Keine der Transportgeschwindigkeiten einer Fördereinheit 28, 30, 32, 34 entspricht einer Transportgeschwindigkeit einer anderen Fördereinheit 28, 30, 32, 34. Die Steuer- und Regeleinheit 86 stellt zwischen den jeweiligen Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 jeweils eine Transportgeschwindigkeitsdifferenz ein, wobei die Transportgeschwindigkeitsdifferenzen sich jeweils voneinander unterscheiden.
Die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 14 ist dazu vorgesehen, zeitlich konstante unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten zwischen den Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 einzustellen. Während einem Betrieb ändern sich die Transportgeschwindigkeiten der einzelnen För- dereinheiten 28, 30, 32, 34 nicht. Grundsätzlich kann die Einrichtung 1 4 bzw. die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 14 aber auch dazu vorgesehen werden, die unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten der Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 zeitweise und damit für be¬ stimmte Zeitintervalle einzustellen. Die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 14 ist dazu vorgesehen, durch die Einstellung der Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten Fördereinheit 28 und der zweiten Fördereinheit 30 den Polymerstrang 1 2 in den Teilbereichen 20, 22 der Verfahrensstrecke 10, durch die Einstellung der Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der zweiten Fördereinheit 30 und der dritten Fördereinheit 32 den Polymerstrang 1 2 in den Teilbereichen 22, 24 der Verfahrensstrecke 10 und durch die Einstellung der Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der dritten Fördereinheit 32 und der vierten Fördereinheit 34 den Polymerstrang 1 2 in den Teilbereichen 24, 26 der Verfahrensstrecke 10 zu stauchen und zu dehnen. Die Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den zwei benachbarten Fördereinheiten 28, 30, die Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den zwei benachbarten Fördereinheiten 30, 32 und die Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den zwei benachbarten Fördereinheiten 32, 34 unterscheiden sich voneinander.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der ersten Fördereinheit 28 und der zweiten Fördereinheit 30 im Vergleich zu den Transportgeschwindig- keitsdifferenzen zwischen den restlichen Fördereinheiten 30, 32, 34 am höchsten ausgebildet. Die Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der dritten Fördereinheit 32 und der vierten Fördereinheit 34 ist am kleinsten ausgebildet. Grundsätzlich können die Transportgeschwindigkeitsdifferenzen im Vergleich zu den anderen Transportgeschwindigkeitsdifferenzen auch anders ausgebildet oder aber auch gleich sein. Die Steuer- und Regeleinheit 86 ist zur Einstellung einer Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen zwei Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 von zumindest 1 Prozent und höchstens 5 Prozent vorgesehen. Die Transportgeschwindigkeitsdifferenzen zwischen zwei Fördereinheiten 28, 30, 32, 34, insbesondere zwischen zwei benachbarten Fördereinheiten 28, 30, 32, 34, betragen in diesem Ausführungsbeispiel 2 - 3 Prozent, wobei jeweils die kleinste Transportgeschwindigkeit von den zwei betrachteten Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 den Grundwert zur Berechnung der prozentualen Transportgeschwindigkeitsdifferenz bildet.
Durch eine Einstellung der verschiedenen Transportgeschwindigkeiten bzw. der Transportge- schwindigkeitsdifferenzen staucht und dehnt die Einrichtung 1 4 den Polymerstrang 1 2 in den Teilbereichen 20 ,22, 24, 26 der Verfahrensstrecke 10. Die Einrichtung 1 4 beschleunigt und bremst den Polymerstrang 1 2 während einer Ausfällung des Lösungsmittels und damit während der Ausbildung der Membran. Die Einrichtung 1 4 ist zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 dazu vorgesehen, den Polymerstrang 1 2 entlang der Verfahrensstrecke 10 beabstandet mit unterschiedlichen Zugkräften zu beaufschlagen.
Die unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten der vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 und damit die Transportgeschwindigkeitsdifferenzen können grundsätzlich auf verschiedenste Art und Weise kombiniert bzw. gewählt werden. Beispielsweise kann die erste Fördereinheit 28 eine Transportgeschwindigkeit aufweisen, die im Vergleich zu den anderen drei Transportgeschwindigkeiten der Fördereinheiten 30, 32, 34 am höchsten, die zweite Fördereinheit 30 kann eine Transportgeschwindigkeit aufweisen, die am zweithöchsten, die dritte Fördereinheit 32 kann eine Transportgeschwindigkeit aufweisen, die am zweitkleinsten und die vierte Fördereinheit 34 kann eine Transportgeschwindigkeit aufweisen, die am kleinsten ausgebildet ist. Grund- sätzlich ist es auch denkbar, dass die Einrichtung 14 dazu vorgesehen ist, die Transportgeschwindigkeiten der Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 teilweise gleich einzustellen. Dabei kann beispielsweise die Transportgeschwindigkeit der ersten Fördereinheit 28 und der dritten För¬ dereinheit 32 gleich sein und die Transportgeschwindigkeit der zweiten Fördereinheit 30 und der vierten Fördereinheit 34 kann gleich sein, wobei sich die Transportgeschwindigkeiten der Fördereinheiten 28, 32 von den Transportgeschwindigkeiten der Fördereinheiten 30, 34 unterscheiden. Weiter ist es denkbar, dass die Einrichtung 1 4 Transportgeschwindigkeiten der beiden ersten Fördereinheiten 28, 30 einstellt, die unterschiedlich zueinander ausgebildet sind, und Transportgeschwindigkeiten der beiden letzten Fördereinheiten 32, 34 einstellt, die gleich ausgebildet sind. Dabei können die Transportgeschwindigkeiten der beiden letzten Fördereinheiten 32, 34 gleich oder unterschiedlich zu den Transportgeschwindigkeiten der zweiten Förderein- heit 30 ausgebildet sein. Außerdem ist es denkbar, dass die Einrichtung 1 4 zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 dazu vorgesehen ist, eine Aufwickelgeschwindigkeit der Auf¬ wickelrolle 68 der Aufwickeleinheit 66 einzustellen, die sich von der Transportgeschwindigkeit der vierten Fördereinheit 34 unterscheidet.
Zur weiteren Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 ist die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 1 4 dazu vorgesehen, unterschiedliche Fällbadtemperaturen für die vier Fäll¬ bäder 36, 38, 40, 42 einzustellen. Die Einrichtung 1 4 ist zur Einstellung von Fällbadtemperatu¬ ren der Fällbäder 36, 38, 40, 42 vorgesehen, die sich jeweils voneinander unterscheiden. Die Einrichtung 1 4 ist zur Einstellung von einer Fällbadtemperaturdifferenz zwischen jeweils zwei Fällbädern 36, 38, 40, 42 vorgesehen. Sie ist zur Einstellung von einer Fällbadtemperaturdifferenz zwischen jeweils zwei benachbarten Fällbädern 36, 38, 40, 42 vorgesehen.
Die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 14 ist dazu vorgesehen, durch die Einstellung der Fällbadtemperaturdifferenz zwischen dem ersten Fällbad 36 und der zweiten Fällbad 38 den Polymerstrang 1 2 in dem Teilbereich 20, durch die Einstellung der Fällbadtemperaturdifferenz zwischen dem zweiten Fällbad 38 und dem dritten Fällbad 40 den Polymerstrang 1 2 in dem Teilbereich 22 und durch die Einstellung der Fällbadtemperaturdifferenz zwischen dem dritten Fällbad 40 und dem vierten Fällbad 42 den Polymerstrang 1 2 in dem Teilbereich 24 der Verfahrensstrecke 10 zu stauchen und zu dehnen. Die Fällbadtemperaturdifferenz zwischen den zwei benachbarten Fällbädern 36, 38, die Fällbadtemperaturdifferenz zwischen den zwei benachbarten Fällbädern 38, 40 und die Fällbadtemperaturdifferenz zwischen den zwei benachbarten Fällbädern 40, 42 unterscheiden sich voneinander. Durch eine Einstellung der verschiedenen Fällbadtemperaturen und damit durch die Einstellung der Fällbadtemperaturdifferenzen staucht und dehnt die Einrichtung 1 4 den Polymerstrang 1 2 in den Teilbereichen 20, 22, 24 der Verfahrensstrecke 10. Durch die Einstellung der unterschiedlichen Fällbadtemperaturen der Fällbäder 36, 38, 40, 42 dehnt sich der Polymerstrang 1 2 aus und schrumpft wieder zusammen, wodurch die Membraninnenfläche 46 aufgeraut wird. Der Polymerstrang 1 2 dehnt sich aus und schrumpft wieder zusammen während einer Ausfäl- lung des Lösungsmittels und damit während der Ausbildung der Membran. Die Einrichtung 14 ist zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 dazu vorgesehen, den Polymerstrang 1 2 entlang der Verfahrensstrecke 10 beabstandet mit unterschiedlichen Fällbadtemperaturen und damit mit Temperaturdifferenzen zu beaufschlagen.
In diesem Ausführungsbeispiel stellt die Einrichtung 1 mittels der Heizeinheit 76 eine Fällbad¬ temperatur des ersten Fällbads 36 von 15 °C, mittels der Heizeinheit 78 eine Fällbadtemperatur des zweiten Fällbads 38 von 25 °C, mittels der Heizeinheit 80 eine Fällbadtemperatur des dritten Fällbads 40 von 30 °C und mittels der Heizeinheit 82 eine Fällbadtemperatur des vier- ten Fällbads 42 von 45 °C ein. Somit stellt die Einrichtung 1 4 zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 eine Fällbadtemperaturdifferenz zwischen dem ersten Fällbad 36 und dem zweiten Fällbad 38 von 10 °C, eine Fällbadtemperaturdifferenz zwischen dem zweiten Fällbad 38 und dem dritten Fällbad 40 von 5 °C und eine Fällbadtemperaturdifferenz zwischen dem dritten Fällbad 40 und dem vierten Fällbad 42 von 15 °C ein.
Weiter ist die Steuer- und Regeleinheit 86 dazu vorgesehen, zur Stauchung und zur Dehnung des Polymerstrangs 1 2 eine Temperatur in dem Spinndüsenausgangsbereich 84 einzustellen, die sich von der Innenfluidtemperatur und der Polymerstrangtemperatur in der Spinndüseneinheit 70 unterscheidet. Die Steuer- und Regeleinheit 86 ist dazu vorgesehen, eine Temperaturdif- ferenz zwischen der Polymerstrangtemperatur und der Temperatur in dem Spinndüsenausgangsbereich 84 und eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur in dem Spinndüsenausgangsbereich 84 und der Fällbadtemperatur des ersten Fällbads 36 einzustellen.
Durch die Einstellung der Temperaturdifferenz zwischen der Polymerstrangtemperatur und der Temperatur in dem Spinndüsenausgangsbereich 84 wird der Polymerstrang 1 2 in dem Teilbereich 16 der Verfahrensstrecke 10 gestaucht und gedehnt. Zur Stauchung und zur Dehnung des Polymerstrangs 1 2 in dem Teilbereich 1 8 der Verfahrensstrecke 10 stellt die Steuer- und Regeleinheit 86 die Temperaturdifferenz zwischen dem Spinndüsenausgangsbereich 84 und dem ersten Fällbad 36 ein. In diesem Ausführungsbeispiel stellt die Steuer- und Regeleinheit 86 eine Temperatur in dem Spinndüsenausgangsbereich 84 von 40 °C ein. Sie stellt somit eine Tempera- turdifferenz zwischen dem Spinndüsenausgangsbereich 84 und dem ersfen Fällbad 36 von 25 °C ein.
Des Weiteren ist die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 14 zur Stauchung und zur Dehnung des Polymerstrangs 1 2 dazu vorgesehen, eine Innenfluidtemperatur und eine Poly¬ merstrangtemperatur einzustellen, die sich voneinander unterscheiden. Die Steuer- und Regeleinheit 86 stellt eine Innenfluidtemperatur und eine Polymerstrangtemperatur mittels der Temperatur- und Druckeinstelleinheit 74 ein, wobei sich die Innenfluidtemperatur und die Polymerstrangtemperatur voneinander unterscheiden. Die Steuer- und Regeleinheit 86 ist zur Einstellung von einer Temperaturdifferenz zwischen dem Innenfluid und dem Polymerstrang 1 2 in der
Spinndüseneinheit 70 vorgesehen. Die Steuer- und Regeleinheit 86 stellt mittels der Temperatur- und Druckeinstelleinheit 74 zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 12 eine Innenfluid¬ temperatur ein, die kleiner ist als die Polymerstrangtemperatur. Die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 1 4 kühlt das Innenfluid mittels der Temperatur- und Druckeinstelleinheit 74 zur Stauchung und zur Dehnung des Polymerstrangs 1 2. In diesem Ausführungsbeispiel stellt die Steuer- und Regeleinheit 86 eine Polymerstrangtemperatur des Polymerstrangs 1 2 in der Spinndüseneinheit 70 von 25 - 30 °C ein.
Außerdem ist die Steuer- und Regeleinheit 86 der Einrichtung 14 zur Stauchung und zur Deh- nung des Polymerstrangs 1 2 dazu vorgesehen, einen Innenfluiddruck und einen Polymerstrang¬ druck einzustellen, die sich voneinander unterscheiden. Die Steuer- und Regeleinheit 86 stellt einen Innenfluiddruck und einen Polymerstrangdruck mittels der Temperatur- und Druckeinstelleinheit 74 ein, wobei sich der Innenfluiddruck und der Polymerstrangdruck voneinander unterscheiden. Die Steuer- und Regeleinheit 86 ist zur Einstellung von einer Druckdifferenz zwischen dem Innenfluid und dem als Polymerlösung ausgebildeten Polymerstrang 1 2 vorgesehen. Die Steuer- und Regeleinheit 86 stellt in diesem Ausführungsbeispiel einen Innenfluiddruck ein, der kleiner ist als der Polymerstrangdruck. In diesem Ausführungsbeispiel stellt die Steuer- und Re¬ geleinheit 86 einen Polymerstrangdruck von 5 bar ein. Die Spinndüse 72 und der Spinndüsenausgangsbereich 84 bilden teilweise die Einrichtung 1 4, die zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs vorgesehen ist, aus. Die Spinndüse 72 weist einen freien Polymerstrangaustritt 88 und der Spinndüsenausgangsbereich 84 weist einen Umgebungsdruck auf, der sich von dem Innenfluiddruck und dem Polymerstrangdruck unter- scheidet, wodurch der Polymerstrang 1 2 beim Verlassen der Spinndüse 72 in dem Teilbereich 16 gestaucht und gedehnt wird.
Das erste Fällbad 36 der vier Fällbäder 36, 38, 40, 42 bildet ebenfalls teilweise die Einrichtung 1 4, die zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 vorgesehen ist, aus. Das erste Fällbad 36 weist zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 und damit zur teilweisen Ausbildung der Einrichtung 1 4 eine Fällbadtiefe 44 von mehr als 0,5 Meter auf. Im Vergleich zu Fällbadtiefen des zweiten Fällbads 38, des dritten Fällbads 40 und des vierten Fällbads 42 weist das erste Fällbad 36 die größte Fällbadtiefe 44 auf. Das erste Fällbad 36 stellt zur Stauchung und zur Dehnung eine durch die Fällbadtiefe 44 von mehr als 0,5 Meter resultierende und auf den Polymerstrang 1 2 wirkende Druckdifferenz bereit. Die Druckdifferenz wirkt auf den Polymerstrang 1 2, der durch das erste Fällbad 36 geführt wird, wodurch der Polymerstrang 1 2 aufgrund des Druckunterschieds in dem ersten Fällbad 36 gestaucht und gedehnt wird. Der Polymerstrang 1 2 wird durch die Druckdifferenz in dem Fäll- bad 36 in dem Teilbereich 1 8 der Verfahrensstrecke 10 gestaucht und gedehnt.
Durch die auf den Polymerstrang 1 2 wirkende Druckdifferenz in dem ersten Fällbad 36 wird der Polymerstrang 1 2 in dem ersten Fällbad 36 zusammengedrückt und wieder entspannt, wodurch die Membraninnenfläche 46 aufgeraut wird. Die Druckdifferenz in dem Fällbad 36 wirkt während einer Ausfällung des Lösungsmittels und damit während der Ausbildung der Membran auf den Polymerstrang 1 2. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Fällbad 36 zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 eine Fällbadtiefe 44 von mehr als 1 Meter auf. Die Fäll¬ badtiefe 44 des ersten Fällbads 36 beträgt ca. 1 ,5 Meter. Zur Nutzung der Druckdifferenz in dem ersten Fällbad 36 und damit zur Führung des Polymerstrangs 1 2 in einer Fällbadtiefe 44 von mehr als 0,5 Meter weist die Membranherstellvorrichtung die erste Umlenkrolle 58 auf. Die Umlenkrolle 58 ist dazu vorgesehen, den Polymerstrang 1 2 im Bereich eines Fällbadbodens 90 des ersten Fällbads 36 zu führen. Sie ist im Bereich des Fällbadbodens 90 des ersten Fällbads 36 angeordnet. Die Umlenkrolle 58 ist dazu vorgesehen, eine wirksame Fällbadtiefe einzustellen. Die wirksame Fällbadtiefe ist dabei eine Fällbadtiefe, in der der Polymerstrang 1 2 in dem Fällbad 36 geführt wird. Grundsätzlich können die Fällbäder 38, 40, 42 zusätzlich oder alternativ ebenfalls eine Fällbadtiefe von mehr als 0,5 Meter aufweisen. Weiter ist es denkbar, dass die durch die Umlenkrolle 58 einstellbare wirksame Fällbad- tiefe und damit die auf den Polymerstrang 1 2 wirkende Druckdifferenz veränderbar ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 14, die zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 vorgesehen ist, mittels der Steuer- und Regeleinheit 86, mittels der Fördereinheiten 28, 30, 32, 34, mittels der Temperatur- und Druckeinstelleinheit 74, mittels der Heizeinhei- ten 76, 78, 80, 82, mittels der Spinndüse 72, mittels des Spinndüsenausgangsbereichs 84 und mittels des ersten Fällbads 36 ausgebildet. Grundsätzlich kann die Einrichtung 14 mittels anderer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender Einheiten ausgebildet werden. Weiter ist es denkbar, dass die Einrichtung 1 4 zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 auf wenigstens eine der Einheiten verzichtet. Außerdem ist es denkbar, dass die Einrichtung 14 zur Stauchung und Dehnung lediglich die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34, lediglich die Temperatur- und
Druckeinstelleinheit 74, lediglich die Heizeinheiten 76, 78, 80, 82, lediglich die Spinndüse 72, lediglich den Spinndüsenausgangsbereich 84 oder lediglich das erste Fällbad 36 nutzt. Besonders bevorzugt nutzt die Einrichtung 1 4 wenigstens die Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2.
Die durch die Membranherstellvorrichtung ausgebildete Membran ist in einem Querschnitt schematisch in der Figur 2 dargestellt. Die Membran ist als eine Phaseninversionsmembran ausgebildet. Sie ist als eine Hohlfasermembran ausgebildet. Die Membran ist als eine Phaseninver- sionshohlfasermembran ausgebildet. Die Membran ist mittels eines Phaseninversionsverfahrens hergestellt. Die Membran wird in einem Flüssigkeitsfilter, insbesondere in einem Wasserfilter eingesetzt. Die Membran ist zur Flüssigkeitsaufbereitung, insbesondere zur Wasseraufbereitung vorgesehen. Die Membran ist zur Filtration vorgesehen.
Die Membran weist eine zylindrische Membranaußenfläche 48 und eine zylindrische
Membraninnenfläche 46 auf. Die Membraninnenfläche 46 ist als eine innere Membranober¬ fläche und die Membranaußenfläche 48 als eine äußere Membranoberfläche ausgebildet. Sie sind jeweils offenporig ausgebildet. Die Membraninnenfläche 46 ist durch eine zylindrische Innenkanalfläche ausgebildet. Die Innenkanalfläche bildet einen längs verlaufenden Innenkanal 92 der Membran aus. Sie ist als eine Innenkanalwand ausgebildet. Die Membranaußenfläche 48 umgibt die Membraninnenfläche 46 und damit den längs verlaufenden Innenkanal 92. Der Innenkanal 92 ist zum Transport einer filternden Flüssigkeit oder einer gefilterten Flüssigkeit vorgesehen, je nachdem, in welche Richtung ein Permeat fließt bzw. in welche Richtung eine Per- meation stattfindet. Die Membran ist als eine Einkanalmembran ausgebildet. Grundsätzlich kann die Membran auch als eine Mehrkanalmembran ausgebildet sein und somit mehr als einen In- nenkanal 92 aufweisen.
Die Membran weist eine poröse Stützschicht 94 und eine poröse trennaktive Schicht 50 auf. Die trennaktive Schicht 50 ist an der Membraninnenfläche 46 angeordnet. Die trennaktive Schicht 50 ist als eine filtrationsaktive Schicht ausgebildet. Die trennaktive Schicht 50 ist im Vergleich zu der Stützschicht 94 sehr dünn und dicht. Die trennaktive Schicht 50 weist eine
Dicke von 60 - 1 20 Mikrometer und besonders vorteilhaft eine Dicke von 80 - 100 Mikrometer auf.
Die Stützschicht 94 ist zur Stabilisierung vorgesehen. Die Stützschicht 94 weist eine im Ver- gleich zu der trennaktiven Schicht 50 hohe Permeabilität auf. Eine mittlere Porengröße der
Stützschicht 94 ist größer als eine mittlere Porengröße der trennaktiven Schicht 50. Eine Porosität der Stützschicht 94 ist im Vergleich zu der Porosität der trennaktiven Schicht 50 sehr groß. Die trennaktive Schicht 50 und die Stützschicht 94 bestehen aus einem gleichen Polymer. Die Membran ist somit als eine integral-asymmetrische Membran ausgeführt. Die mittlere Porengrö- ße der trennaktiven Schicht 50 ist um etwa das Zehnfache kleiner als die mittlere Porengröße der Stützschicht 94. Die Stützschicht 94 weist eine mittlere Porengröße von 5 - 25 Mikrometer und besonders vorteilhaft eine mittlere Porengröße von 10 - 20 Mikrometer auf.
Zur Erhöhung einer aktiven Membraninnenfläche 46 und damit zur Erhöhung einer Durchfluss- leistung einer Membran ist die Membraninnenfläche 46 rau ausgebildet. Die Membraninnenfläche 46 weist in einer Dimension der mittleren Porengröße der Membraninnenfläche 46 eine hohe Rauigkeit auf. Die Rauigkeit ist als eine Mikrorauigkeit ausgebildet. Die Membraninnenfläche 46 weist eine Rautiefe von 500 Nanometer - 5 Mikrometer auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Membraninnenfläche 46 eine Rautiefe von 1 Mikrometer auf. Grund- sätzlich kann die Membraninnenfläche 46 die Rautiefe auch nur in Teilbereichen aufweisen.
Die Membranaußenfläche 48 weist eine Rautiefe auf, die sich von der Rautiefe der Membraninnenfläche 46 unterscheidet. Die Rautiefe der Membranaußenfläche 48 ist kleiner als die Rautiefe der Membraninnenfläche 46. Die Membranaußenfläche 48 ist im Vergleich zu der Membraninnenfläche 46 glatt ausgebildet. Weiter ist es auch denkbar, dass alternativ oder zusätzlich die Membranaußenfläche 48 wenigstens in einem Teilbereich eine Rautiefe von 500 Nanometer - 5 Mikrometer aufweist und somit rau ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbei¬ spiel weist die Membranaußenfläche 48 eine Rautiefe von kleiner als 1 Mikrometer auf. Die Membran besteht aus einem Polymer mit erhöhter Hydrophilie, d.h. mit einer erhöhten Wasserbenetzbarkeit. Die Membran besteht aus Polyethersulfon Als Lösungsmittel für das Polymer wird das Lösungsmittel N-Methyl-2-Pyrrolidon verwendet. Zur Polymerisation wird Polyvinylpyr- rolidon verwendet. Die Polymerlösung zur Herstellung der Membran weist somit zumindest Polyethersulfon, N-Methyl-2-Pyrrolidon und Polyvinylpyrrolidon auf.
Die Membran wird durch die oben beschriebene Membranherstellvorrichtung hergestellt. Der als Polymerlösung ausgebildete Polymerstrang 1 2 wird mittels der Spinndüse 72 extrudiert und entlang der Verfahrensstrecke 10 geführt. Der aus der Spinndüse 72 honigartig dustretende Polymerstrang 1 2 wird zur Ausfällung des Lösungsmittels und damit zur Koagulation mittels der vier Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 durch vier Fällbäder 36, 38, 40, 42 geführt, wodurch ent- lang der Verfahrensstrecke 10 sich der Polymerstrang 1 2 zu der Membran bildet und einen festen Zustand annimmt.
Damit sich eine raue Membraninnenfläche 46 ausbildet, wird der Polymerstrang 1 2 in den Teilbereichen 16, 18, 20, 22, 24, 26 der Verfahrensstrecke 10 gestaucht und gedehnt. Der
Polymerstrang 1 2 wird während der Extrusion und während der Ausfällung bzw. der Koagulation und damit während der Ausbildung zur Membran gestaucht und gedehnt.
Zur Stauchung und Dehnung wird der Polymerstrang 1 2 entlang der Verfahrensstrecke 10 mit unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten in den Teilbereichen 20, 22, 24, 26 der Verfahrensstrecke 10 geführt. Der Polymerstrang 1 2 wird mittels einer Transportgeschwindigkeitsdifferenz gestaucht und gedehnt. Gleichzeitig wird der Polymerstrang 1 2 mit einer mittleren Transportgeschwindigkeit entlang der Verfahrensstrecke 10 geführt, die aus vier verschiedenen Transportgeschwindigkeiten der Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 resultiert.
Die unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten der Fördereinheiten 28, 30, 32, 34 können durch eine Veränderung einer Rotationsgeschwindigkeit der entsprechenden Antriebswelle bzw. Antriebsrolle 54 und/oder durch unterschiedliche Radien der entsprechenden Antriebsrolle 54 realisiert werden.
Weiter wird der Polymerstrang 1 2 zur Stauchung und Dehnung durch Fällbäder 36, 38, 40, 42 mit unterschiedlicher Fällbadtemperatur geführt und damit entlang der Verfahrensstrecke 10 mit unterschiedlichen Fällbadtemperaturen beaufschlagt. Zusätzlich wird der Polymerstrang 1 2 zur Stauchung und Dehnung durch das Fällbad 36 mit zumindest 0,5 Meter Fällbadtiefe 44 geführt und aufgrund einer Wasserdruckdifferenz in dem Fällbad 36 gestaucht und gedehnt. Der Polymerstrang 1 2 wird zur Stauchung und Dehnung in zumindest 0,5 Meter Fällbadtiefe 44 durch das Fällbad 36 geführt. Er wird zur Stauchung und zur Dehnung im Bereich des Fällbadbodens 90 geführt. Des Weiteren wird zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 eine Innenfluidtempera- tur eingestellt, die sich von einer Polymerstrangtemperatur unterscheidet. Das Innenfluid wird zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 gekühlt. Außerdem wird zur Stauchung und Dehnung des Polymerstrangs 1 2 ein Innenfluiddruck eingestellt, der sich von einem Polymerstrangdruck unterscheidet.
Nach der Verfahrensstrecke 10 und damit nach der Extrusion und der Ausfällung bzw. Koagulation wird der als Membran ausgebildete Polymerstrang 1 2 aufgewickelt. Zur Nachbehandlung wird der aufgewickelte Polymerstrang 1 2 gebündelt und geschnitten.
In einem Nachbehandlungsvorgang wird der gebündelte als Phaseninversionsmembran ausgebildete Polymerstrang zuerst gespült. In einer ersten Nachbehandlung wird der gebündelte Polymerstrang zur Erhöhung der Porosität nach dem Spülen in Natriumhypochlorit bzw. in eine Natriumhypochloritlösung eingelegt, wodurch sich das Polyvinylpyrrolidon herausgelöst. Alterna¬ tiv kann der gebündelte Polymerstrang in der ersten Nachbehandlung in Kaliumhypochlorit bzw. in eine Kaliumhypochloritlösung eingelegt werden.
In einer zweiten Nachbehandlung wird der gebündelte Polymerstrang zur Verbesserung einer Benetzbarkeit in Glycerin bzw. in eine Glycerinlösung eingelegt. Optional kann der gebündelte Polymerstrang nach der ersten Nachbehandlung gespült werden. Nach der zweiten Nachbehandlung wird der gebündelte Polymerstrang getrocknet und zu einem Endprodukt weiterverarbeitet. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung nicht auf eine Anzahl der Fördereinheiten 28, 30, 32, 34, eine Anzahl der Fällbäder 36, 38, 40, 42, eine Anzahl der Umlenkrollen 58, 60, 62, 64, eine Anzahl von Aufwickelrollen 68, eine Anzahl der Heizeinheiten 76, 78, 80, 82, eine Anzahl von Spinndüsen 72, eine Anzahl von Führungen durch die Fällbä¬ der 36, 38, 40, 42, eine Anzahl von Polymersträngen 1 2 und/oder dergleichen beschränkt. Grundsätzlich ist jede dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anzahl von Elementen bzw. Einheiten, insbesondere der oben genannten Elemente bzw. Einheiten, denkbar, ohne den Er¬ findungsgedanken der Erfindung zu verlassen. Auch jede dem Fachmann als sinnvoll erschei¬ nende Kombinationsmöglichkeit der Elemente bzw. Einheiten, insbesondere der oben genannten Elemente bzw. Einheiten, fällt unter den Schutzumfang der Erfindung.
Bezugszeichen
10 Verfahrensstrecke 54 Antriebsrolle
1 2 Polymerstrang 56 Antriebsmotor
1 4 Einrichtung 58 Umlenkrolle
16 Teilbereich 60 Umlenkrolle
1 8 Teilbereich 62 Umlenkrolle
20 Teilbereich 64 Umlenkrolle
22 Teilbereich 66 Aufwickeleinheit
24 Teilbereich 68 Aufwickelrolle
26 Teilbereich 70 Spinndüseneinheit
28 Fördereinheit 72 Spinndüse
30 Fördereinheit 74 Temperatur- und Druckeinstelleinheit
32 Fördereinheit 76 Heizeinheit
34 Fördereinheit 78 Heizeinheit
36 Fällbad 80 Heizeinheit
38 Fällbad 82 Heizeinheit
40 Fällbad 84 Spinndüsenausgangsbereich
42 Fällbad 86 Steuer- und Regeleinheit
44 Fällbadtiefe 88 Polymerstrangaustritt
46 Membraninnenfläche 90 Fällbadboden
48 Membranaußenfläche 92 Innenkanal
50 trennaktive Schicht 94 Stützschicht
52 Transportrichtung

Claims

Ansprüche
1. Membranherstellvorrichtung, insbesondere eine Phaseninversionsmembranherstellvorrich- tung, die zumindest eine Verfahrensstrecke ( 10) aufweist, die dazu vorgesehen ist, zur Ausbildung einer Membran, insbesondere einer Phaseninversionsmembran, zumindest einen Polymerstrang ( 1 2) zu führen,
gekennzeichnet durch
zumindest eine Einrichtung ( 1 4), die dazu vorgesehen ist, in wenigstens einem Teilbereich ( 16, 1 8, 20, 22, 24, 26) der Verfahrensstrecke ( 10) den Polymerstrang ( 1 2) gezielt zu stauchen und/oder zu dehnen.
2. Membranherstellvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verfahrensstrecke ( 10) zumindest zwei Fördereinheiten (28, 30, 32, 34) zur Transportierung des Polymerstrangs ( 1 2) aufweist und die Einrichtung ( 1 4) dazu vorgesehen ist, Transportgeschwindigkeiten der zumindest zwei Fördereinheiten (28, 30, 32, 34) einzustellen, die sich voneinander unterscheiden.
3. Membranherstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung ( 1 4) dazu vorgesehen ist, zeitlich konstante unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten einzustellen.
4. Membranherstellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung ( 1 4) dazu vorgesehen ist, eine Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwi¬ schen den zumindest zwei Fördereinheiten (28, 30, 32, 34) von zumindest 1 Prozent ein¬ zustellen.
5. Membranherstellvorrichtung zumindest nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung ( 1 4) dazu vorgesehen ist, eine Transportgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den zumindest zwei Fördereinheiten (28, 30, 32, 34) von höchstens 5 Prozent einzustellen.
6. Membranherstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung ( 1 4) dazu vorgesehen ist, zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs ( 1 2) zumindest zwei unterschiedliche Fällbadtemperaturen einzustellen.
7. Membranherstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
zumindest ein Fällbad (36), das zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs ( 1 2) eine Fällbadtiefe (44) von zumindest 0,5 Meter aufweist.
8. Membranherstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung ( 14) zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs ( 1 2) dazu vorgesehen ist, eine Innenfluidtemperatur und eine Polymerstrangtemperatur einzustellen, die sich voneinander unterscheiden.
9. Membranherstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung ( 1 4) zur Stauchung und/oder zur Dehnung des Polymerstrangs ( 1 2) dazu vorgesehen ist, einen Innenfluiddruck und einen Polymerstrangdruck einzustellen, die sich voneinander unterscheiden.
10. Verfahren zur Herstellung einer Membran, insbesondere durch eine Membranherstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Ausbildung der Membran entlang einer Verfahrensstrecke ( 10) zumindest ein Polymerstrang ( 1 2) geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Polymerstrang ( 1 2) wenigstens in einem Teilbereich ( 16, 1 8, 20, 22, 24, 26) der Ver¬ fahrensstrecke ( 10) gestaucht und/oder gedehnt wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Polymerstrang ( 1 2) zur Stauchung und/oder Dehnung entlang der Verfahrensstrecke ( 10) mit unterschiedlichen Transportgeschwindigkeiten geführt wird.
1 2. Membran, insbesondere eine Phaseninversionsmembran, mit zumindest einer Membraninnenfläche (46) und einer Membranaußenfläche (48),
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest die Membraninnenfläche (46) wenigstens in einem Teilbereich eine Rautiefe von 500 Nanometer bis 5 Mikrometer aufweist.
1 3. Membran nach Anspruch 1 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Membranaußenfläche (48) wenigstens in einem Teilbereich eine Rautiefe aufweist, die sich von der Rautiefe der Membraninnenfläche (46) unterscheidet. Membran nach Anspruch 1 2 oder 1 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Membraninnenfläche (46) an einer trennaktiven Schicht (50) angeordnet ist
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