專利名稱：：用于管式膜的針織支撐件的制作方法
技術領域：
：從WO2005/061081中知道一種在以上討論的支撐件上改進的管式支撐件，其公開了一種用復絲纖維制造管式膜支撐件的鉤編過程?？v向和橫向線在多個不同的點處系在一起，提高了支撐件的穩(wěn)定性。但是，由此得到的支撐件的橫截面不是圓形的，而是多邊形的。而且，復絲纖維的使用導致管式支撐件結構的剛性比單絲結構的小；因此這種類型的支撐件可能更容易绔塌。本發(fā)明還旨在提供一種改進的或至少是可供選擇的制造加固管式聚合物膜的方法和一種用于制造這種膜的改進裝置。本發(fā)明同樣旨在提供一種制造這種膜的方法，該方法克服了現有技術的缺陷。
發(fā)明內容根據本發(fā)明的第二個方面，提供一種用聚合物溶液浸漬空心繩的裝置。本發(fā)明的該裝置包括涂敷頭，該涂敷頭包括繩入口、聚合物溶液的入口、和出口。該裝置進一步包括用于引導繩進入涂敷頭的引導裝置，該引導裝置設置在繩入口處。該出口包括孔口和鑄造秤錘，因此鑄造秤錘設置成，當空心繩通過該裝置時鑄造秤錘位于空心繩的內腔中。圖12示出了圖11的部分繩，該部分繩涂敷有用于連接線圏的固化樹脂。圖14示出了針織空心繩(下部制品)和在根據本發(fā)明的加固膜中的同一繩(上部制品)。[0042圖15示出了圖14的上部制品的頂視圖。才艮據優(yōu)選實施例，鑄造秤錘和孔口中的一個或同時兩個具有分別與管式支撐件(繩)的內徑和外徑相等的尺寸。因此，可以得到一種膜，該膜的內徑和外徑中的一個或同時兩個分別與其支撐件的內徑和外徑相等。這種膜的支撐件仍然完全被膜涂料浸漬，即膜涂料同時存在于支撐件的內壁和外壁。[0061浸漬了膜的繩通過出口212離開涂敷裝置后，浸入沉淀池220中，膜涂料在該沉淀池中凝固以形成多孔的固態(tài)膜物質。沉淀池220可以包括用于膜涂料的凝固劑。為了凝固，該池可以包括膜涂料聚合物的非溶劑，或溶劑和非溶劑的混合物。膜的形成步驟可以根據現有技術中的已知方法來完成。0062所用膜涂料是一種粘性溶液，該粘性溶液包括一個或多個聚合物、所用聚合物的有機溶劑、和親水化合物。溶液的優(yōu)選粘度在0.5Pa.s和500Pa.s之間。這個范圍比在現有技術中通用的大。涂料溶液的粘度可以以管式支撐件類型(孔的尺寸、單絲直徑等)的函數形式進行選取。為了允許以建議進給速度用膜涂料完全浸漬該繩，可優(yōu)選的是繩的通孔尺寸大于0.1mm。聚合物可以是下列中的一個或多個聚醚砜(PES)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚砜、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯和聚氯乙烯。溶劑可以是N-曱基吡咯烷酮(NMP)。膜涂料溶液的總聚合物濃度優(yōu)選為25%或更高。因此沉淀池220可以包括水(作為涂料聚合物的非溶劑)和NMP的混合物。[0063在本發(fā)明的方法可選的隨后步驟中，將膜切割成預期長度的管。這可以在膜通過沉淀池后進行。作為選擇，切割步驟同樣可以在膜浸在沉淀池200中時很好地完成，如圖13中所示。因此，在沉淀池220中，在池的液位下面，可以設置兩個截切式刀230用以切割膜。膜可以在涂料凝固的同時進行切割。優(yōu)選的是，使用兩個刀以避免膜發(fā)生移位。一旦膜203切割成一定尺寸，就將它們在沉淀池220中擱置在一旁，并讓涂料進一步凝固。可以將膜切割成長度大于3米。[0064隨后，洗掉膜上的溶劑、非溶劑和水溶性涂料添加劑，并對膜進行干燥。[0065例如，對于孔尺寸分布不對稱的，即內側具有致密結構(小孔)、外側具有較不致密結構(大孔)的i/o膜，膜的形成步驟可以通過以下方式執(zhí)行在沉淀池(水或涂料的其他非溶劑，或溶劑和非溶劑的混合物)中通過浸入沉淀形成膜的內層，通過與受控水蒸氣接觸(例如在浸入池中之前)形成膜的外層，其中水蒸氣的溫度優(yōu)選在40。C和80。C之間。[0066本發(fā)明的制造方法允許以相對^f氐的成本和高處理量制造優(yōu)良的加固管式聚合物膜。[0067本發(fā)明還提供一種加固管式聚合物膜，該聚合物膜可以通過本發(fā)明的方法制造，并且相比現有技術的聚合物膜具有改進的機械性能。本發(fā)明的膜有兩個重要的方面具有高機械強度的剛性支撐件和膜物質在支撐件上的牢固錨固。[0068I考慮到第一個方面，本發(fā)明的加固管式聚合物膜的支撐件是由單絲線制成的空心繩。該繩優(yōu)選具有圓形橫截面。單絲線具有比相同直徑的復絲大的剛度。該繩優(yōu)選是織造、針織、編織、鉤織式的，或由任何其他的能夠得到無縫空心繩的相似技術制造。因此該支撐件不包括焊縫。[0069根據優(yōu)選實施例，該繩是針織或鉤織的，由此部分單絲線形成線圏(例如針織繩中的針織線圏)，這些線圏與其他線圏或部分線接合以形成織物。上述繩已經顯示出高的抗爆裂性(抗i/0跨膜壓差性)，但是在一些情況下繩的抗蜂塌性可能不夠。抗蜂塌性可以通過在制造該繩時采用較大直徑的單絲線來改進。[0070本發(fā)明提到的替代溶劑是為了連接相鄰和/或接合線圈(例如，如果是針織或鉤織繩)或線的接合部分(例如，如果是織造繩)。線圏的連接或線的接合部分的連接可以通過熱固定來完成，或通過在支撐件上施加快速硬化的(例如，可用紫外線固化的或熱硬化的)樹脂來完成。這些連接防止線圏或線部分相對彼此發(fā)生移動并且改進支撐架的剛度。線圏或線部分的連接可以另外通過使用較大直徑的單絲線來實現以增大繩的機械強度。[0071本發(fā)明的管式支撐件的另一個重要方面是膜物質在支撐件上的錨固。膜物質在繩上的良好錨固可以通過提供粗糙的開口結構的支撐件來實現。[00721首先，該管式支撐件的結構是多孔的，優(yōu)選顯示出一定程度的粗糙度并優(yōu)選包括高程度的單絲線扭曲度。粗糙的支撐件結構允許膜物質有足夠的錨固點，這些錨固點有助于提高膜物質在支撐件上的粘附強度，并增大管式膜的抗壓性。0073第二，本發(fā)明的管式支撐件(繩)的結構優(yōu)選是充分開口的(多孔的)并且包括貫穿支撐件的壁的通孔。這使得膜涂料能夠很好地滲透到支撐件中。因此，膜物質存在于支撐件結構中并嵌入支撐件中。此外膜物質可以存在于支撐件的外側和/或管式支撐件的內側。支撐件包括足夠大的通孔。而且，當支撐件中的孔(孔口)較大時，這使得較大面積的壁可以用于過濾。另一方面，支撐件結構中的孔不可以太大，因為較大的距離更難于通過膜物質橋接。優(yōu)選的是，支撐件的通孔(孔口)的尺寸大于或等于O.lmm，更優(yōu)選的是在0.1mm和10mm之間。最優(yōu)選的是，通孔的尺寸在0.2m和5mm之間。[t)074得到剛性的具有通孔的管式支撐件可能需要適當選擇用于支撐件的單絲線的尺寸，并且在連接或固定支撐件的線部分或線圏時應當慎重。這些連接不能完全閉合織物的孔(孔口)。[0075另外，為了進一步改進抗蜂塌性，大直徑管式支撐件可以具有插在空心繩中的螺旋線。該螺旋線在繩中起到一種彈簧的作用，從而防止繩打褶。該彈簧線優(yōu)選具有比織物的線大的直徑，并且優(yōu)選是單絲線，該單絲線選自與繩的織物使用的線相同的材料組。作為選擇，彈簧線可以由金屬制造。該彈簧可以通過熱固定或利用快速硬化涂層連接在管式繩上。[0076支撐件嵌在膜物質中，因此管式支撐件的內側壁和外側壁都具有膜物質。膜物質形成穿過支撐件且位于支撐件內的一體結構。0077至于膜物質(涂料)的特性，可優(yōu)選的是涂料中具有足夠大的聚合物濃度，以增大涂料的粘度。聚合物的分子量優(yōu)選足夠大，以得到具有足夠機械強度的聚合物。選擇性地，該聚合物可以是交聯的以增大機械強度。本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述通過針織過程制造管式支撐繩[0078I例如，可以在單獨控制針的機器上制造針織空心繩。圖1示出了針織機的"核心"單元IO。為了在針織過程實現不間斷產品，繞著固定的圓筒或針座12針織連續(xù)長絲。針座12的外側設置有多個軸向凹槽。每個凹槽容納一根針11。這些針由凸輪系統(tǒng)13致動。凸輪系統(tǒng)確保不是所有的針都同時上升或下降，而是上升/下降的軸向運動類似波狀運動。固定的線柵欄(fence)14接收線并將其傳送給針。[0079圖2a和2b示出了針11的輪廓。參見圖2a，針具有突起24，該突起是接合在凸輪13中的隨動件。隨動件24使凸輪13能夠豎向(向上/向下)移動針。針具有接合在線中的鉤21和能夠繞著鉸鏈22旋轉的唇狀物23。這些針安裝在針座12中，同時鉤21和唇狀物23朝向外?？磮D3a和3b可以清楚唇狀物23的作用。圖3a示出了安裝在針座上的針11的展開圖。這些針描繪了一個波狀的向上/向下運動。圖3a和3b左邊的針向上運動；右邊的針向下運動。而且，每根針都在其針織的針織線圏的眼33中運動。當針在圖3b中的最高位置3時，唇狀物23位于針織線圏眼的上方。在針向下運動期間，鉤21在點32處接合在首次使用的線中。如在圖3b的位置4中所示，針織線圈眼卡住唇狀物23。唇狀物23在繞著鉸鏈22向上旋轉時打開針織線圏眼并使帶有該首次使用的線的鉤21能夠穿過針織線圏眼。同時，唇狀物23閉合鉤21,由此防止該首次使用的線脫開。在針的最下面位置，鉤21仍然接合線，一旦向上運動開始鉤21就松開線。針在向上運動中被該段新的首次使用的線圍繞，該段新的首次使用的線接著又形成新的針織線圏眼。這個新的針織線圏眼將向下旋轉唇狀物23，由此打開鉤21，并且重復該過程以獲得新的針織線圏。線柵欄14確保針可以鉤在線中。[00801由此得到的產品的特征是由螺旋針織的線組成的繩，如圖4示意性示出的。這意味著針織線圏沿著螺旋線40布置。螺旋線40的一個整轉之間的距離41(圖4中的點a和b)是螺距，其中針織線圏沿著螺旋線40針織。該螺距由繩從針座12的抽出速度、針的往復頻率和針的尺寸決定。大螺距得到更加開口的針織結構-針織線圈彼此進一步分開定位。[00811圖5、6和7示出了由單絲線制成的繩，其中針織線圏沿著螺旋線布置。如在圖7中可看見的，使用了八根針來編織該繩，并且內徑是5mm。[0082針織空心繩的內徑由所用針的數量和針座的直徑決定。外徑由所用單絲的直徑和數量(一個或多個)決定。[0083因此，在針織過程中可以同時使用兩個或多個單絲。在后面的情況下，使用與上述單個單絲線的情況相同的制造技術，唯一不同的是同一根針同時使用和縫編兩個或多個單絲線。圖8和9中示出了采用了兩個單絲線的繩。從圖9中可以看見使用了六根針來針織該繩。重要的是要認識到這些線不構成多絲線，而仍然是獨立的單絲線。這些線被針織并由此被一起結合在同一個針織線圏中。[00841為了正確的操作，單絲線來自豎向安裝在預退巻系統(tǒng)上的法蘭筒管。線必須通過該機器頂部的張力控制器來執(zhí)行無張力進給，從而實現線的主動進給。這是一個重要的生產階段，由此可以形成沒有瑕瘋的繩。0085另一個重要方面是繩的排列。這發(fā)生在機器的下游，優(yōu)選在任何連接步驟之后。排列的張力必須小心翼翼地調節(jié)，以確保管式繩不會被壓縮。為了生產長度不中斷的繩，應當使用大且輕的梭子，至少要大得足以接收5000至10000m。[0086內徑從最小的l.Omm—直到15mm的圓形針織支撐管可以由一根直徑在O.lmm至l.Omm范圍內的單絲(聚酯、聚丙烯等)制成。針的數量和尺寸以及針座的直徑與繩的預期內/外徑相匹配。針織機中針的運動通過使用圓形凸輪系統(tǒng)來單獨控制。該凸輪箱確保不是所有的針都同時上升或下降，而是成波浪形運動。旋轉的速度可以在500rpm和5000rpm之間變化。[0087在優(yōu)選實施例中，可以在繩中插入螺旋線。該線在針織織物內部起一種彈簧的作用，從而防止繩打褶。該螺旋彈簧預先制造，而后在針織過程中插入繩中。參見圖10，螺旋彈簧103穿過孔102供入核心單元10。筒管101將待針織的纖維104供給線柵欄14和核心單元IO。該彈簧不接合在任何針織線圏中。該彈簧線優(yōu)選具有比織物的線更大的直徑，并且優(yōu)選是單絲線，該單絲線選自與繩的織物使用的線相同的材料組。作為選擇，該彈簧線可以由金屬制成。管式膜的例子[0088采用本發(fā)明的制造方法制備了四個膜(#1、#2、#3、#4)。所有四個管式支撐件都由針織聚酯(PET)單絲空心繩制成。針織管式支撐件使用了十四根針，但是在支撐件之間具有變化的單絲直徑(從0.2至0.4mm，見表1)。由于針的數量保持不變，因此支撐件的外徑保持相等(6.2)，而內徑減小以便增大單絲的直徑。只有膜#2的支撐件接收用紫外線固化了的環(huán)氧樹脂涂層，該涂層用于連接單絲的接合部分。四個支撐繩中的通孔的尺寸在0.2mm和0.6mm之間。[0089在本發(fā)明的涂敷裝置中用涂料浸漬該繩，在該涂敷裝置中，出口孔的直徑為6.5mm(比繩的外徑略大)并且例如膜#3使用了外徑為4.9mm的鑄造秤錘。所有膜都在沉淀池液位下方20cm深處切割成1米長。[0090制備膜涂料溶液，其由20wt。/。聚醚砜(型號RadelA100)、10wt%PVP和70wt%NMP組成。根據本發(fā)明的方法膜涂料被涂敷在支撐件上。凝固介質是水。圖14和15示出了膜#3的外表面和橫截面。[0091I測試膜的機械抗爆裂性(由內側壓力產生)和抗外側壓力性(绔塌壓力和膜分離壓力)。為了比較，還測試了用焊接的雙層聚酯支撐件(圖16中的支撐件160)支撐的膜(#0)，US5034129中描述了這種膜。表1:多個膜的機械抗性測試的試驗結果(測試結果涉及液體介質)<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>[0092從表1可以發(fā)現所有膜呈現極好的抗爆裂性(大于17bar)，但是對外側壓力的抗性有大的差異。現有技術的膜#0從lbar開始已經被分離，并且從2bar開始容易出現垮塌，結果證明是不適反洗的膜。具有編織單絲支撐件的膜#1至#4根本不會與支撐件分離，甚至在它們的垮塌壓力下也不會。從表l中還觀察到在編織過程中使用具有較大直徑的PET單絲導致較大的绔塌壓力。[0093至于具有連接線的膜#2，表1顯示具有直徑為0.2mm的連接線的膜弁2的機械抗性等于具有直徑為0.3mm的未連接線(在涂敷膜之前未被連接)的膜#3的，這顯示了本發(fā)明膜的改進的反洗能力。[009引根據本發(fā)明的膜適于微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、氣體分離(GS)、膜蒸餾(MD)、蒸汽滲透(VP)、全蒸發(fā)(PV)。這些膜可以在許多部門找到它們的應用，包括但不限于-交叉流表面式膜生物反應器(MBR)，-浸式膜生物反應器。權利要求1.一種制造加固管式聚合物膜(203)的方法，包括以下步驟-用單絲線制造無縫多孔管式支撐件(201)，-用聚合物溶液浸漬所述管式支撐件以得到浸漬管式支撐件，由此從支撐件的外側供給聚合物溶液，管式支撐件的內腔至少部分充有聚合物溶液，-調節(jié)浸漬管式支撐件的內徑，-調節(jié)浸漬管式支撐件的外徑，以及-將浸漬管式支撐件浸在沉淀池中以得到加固膜。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述調節(jié)內徑的步驟包括使浸漬管式支撐件經過鑄造秤錘，所述調節(jié)外徑的步驟包括使浸漬管式支撐件穿過一孔口。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在所述制造步驟中，無縫多孔管式支撐件包括通孔，通孔的尺寸大于或等于O.lmm，優(yōu)選在O.lmm和10mm之間，更優(yōu)選在0.2mm和5mm之間。4.根據上述任一權利要求所述的方法，包括在浸漬管式支撐件浸在沉淀池中時切割所述浸漬管式支撐件的步驟。5.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述浸漬步驟在涂敷裝置(200)中完成，管式支撐件被推動通過涂敷裝置(200)。6.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述制造步驟包括連接所述單絲線的接合和/或接觸部分。7.根據權利要求6所述的方法，其中所述連接單絲線的所述部分的步驟包括熱固定所述部分。8.根據權利要求6所述的方法，其中所述連接單絲線的所述部分的步驟包括用樹脂涂敷支撐件以及固化或硬化所述樹脂，優(yōu)選用紫外線固化所述樹脂或用硬化促進劑硬化所述樹脂。9.根據上述任一權利要求所述的方法，進一步包括在浸漬步驟之前，將預先形成的螺旋線插入管式支撐件中和將所述螺旋線連接在管式支撐件上的步驟。10.根據上述任一權利要求所述的方法，其中在浸漬步驟中，聚合物溶液的粘度在0.5Pa.s和500Pa.s之間。11.一種使用聚合物溶液浸漬空心繩(201)的設備(200)，所述設備包括涂敷頭(210)，其中所述涂敷頭包括繩入口(211)、聚合物溶液的入口(215)、和出口(212)，所述設備包括用于引導繩進入涂敷頭的引導裝置(216)，所述引導裝置設置在繩入口處，所述出口包括孔口(214)和鑄造秤錘(213)，使得鑄造種錘設置成，當空心繩穿過所述設備時鑄造秤錘位于空心繩的內腔中。12.根據權利要求11所述的設備，其中所述引導裝置包括管(216)，所述管-設置在繩入口處并伸入涂敷頭中，-在涂敷頭中包括穿孔(217)。13.根據權利要求12所述的設備，其中所述管為圓柱形或圓錐形。14.一種包括管式支撐件和膜物質的管式聚合物膜，其中—管式支撐件是無縫的并且包括單絲線，-管式支撐件包括通孔，-管式支撐件嵌在膜物質中，以及-膜物質同時存在于管式支撐件的內壁和外壁并且充填所述通孔。15.根據權利要求14所述的管式聚合物膜，其中所述通孔的尺寸大于或等于O.lmm，優(yōu)選在O.lmm和10mm之間，更優(yōu)選在0.2mm和5mm之間。16.根據權利要求14或15所述的管式聚合物膜，其中單絲線的接合和/或接觸部分通過除膜物質外的其它方式連接，以及除膜物質外還包括其他方式連接。17.根據權利要求16所述的管式加固膜，其中單絲線的所述接合和/或接觸部分由固化或硬化樹脂連接。18.根據權利要求16或17所述的管式聚合物膜，其中所述管式支撐件包括單絲線的線圏并且相鄰和/或接合的線圏被連接。19.根據權利要求18所述的管式加固膜，其中所述管式支撐件是針織或鉤織的。20.根據權利要求14至19中任一項所述的管式加固膜，其中所述單絲線選自由聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酮、聚醚醚酮和聚苯硫醚組成的組。21.根據權利要求14至20中任一項所述的管式加固膜，其中所述管式加固膜的外徑與管式支撐件的外徑相等。22.根據權利要求14至21中任一項所述的管式加固膜，其中所述管式加固膜的內徑與管式支撐件的內徑相等。23.根據權利要求14至21中任一項所述的管式加固膜，包括位于管式支撐件內部的螺旋線，所述螺旋線嵌在膜物質中。全文摘要一種制造加固管式膜的方法，包括以下步驟用單絲線制造管式支撐件，用膜涂料浸漬該支撐件以及調節(jié)膜的內徑和外徑。一種涂敷裝置，包括鑄造秤錘和孔口，以分別調節(jié)膜的內徑和外徑。一種管式加固聚合物膜，包括管式支撐件和膜物質。該管式支撐件由單絲線制成并且具有充分開口的結構(孔大于0.1mm)。線的接觸和/或接合部分可以在用膜涂料浸漬支撐件之前被連接。支撐件可以包括單絲線的線圈，這些線圈也被連接。文檔編號B01D69/10GK101421021SQ200780013091公開日2009年4月29日申請日期2007年4月10日優(yōu)先權日2006年4月10日發(fā)明者B·莫萊恩貝爾格斯,H·貝克爾斯,M·韋貝克,R·米肖恩德特,W·杜瓦揚申請人:佛蘭芒技術研究所