SE470534B - Förfarande för framställning av ett membranfilter samt membranfilter för fluidrenare - Google Patents

Description

15 20 25 35 40 fu -. I C... (fw CJ l .fx 2 skikt bildas genom värmebehandling av fiberdukens yta för erhållande av en förtätad bärarstruktur anpassad för applice- ring av membranskiktet, För inneslutning av det inre distanshållande skiktet inuti bärarskiktet sammanfogas eller förseglas motsatta längs- gående kantpartier av det banformiga utgångsmaterialet fluid- tätt i filterbanans längdriktning, t.ex. genom svetsning.

Om dessa kantpartier förses med anvisningar, såsom stansade hål, för ingrepp med organ för styrd frammatning av filterbanan kan banan noggrant styras genom de olika behand- lingsstationerna. Dessutom ges möjlighet att tilldela banan önskade sträckkrafter i såväl längd- som tvärriktning under behandlingen av banan i de olika stationerna.

På skikten av gjutlösning kan enligt uppfinningen ut- bildas ett mönster innefattande inbördes parallella på avstånd anordnade och såsom distansorgan avsedda strängar. Härigenom kan framställas färdiga membranmoduler av membranbanan huvud- sakligen endast genom sammanvikning till staplar av sammanhän- gande banelement, utan behov av separata arkformiga distansor- gan.

Strängarna bildas lämpligen genom formning av spår i gjutlösningen, och i en föredragen utföringsform av uppfin- ningen medelst ett tvärs en löpriktning för banan fram och åter rörligt bestrykningsorgan, vilket uppvisar ett mot tillhörande utsida av banan anliggande profilerat område för framställning av mönstret med växlande orientering i den på ytan applicerade gjutlösningen.

Strängarna kan emellertid även bildas genom applicering av ett separat strängmaterial på gjutlösningen.

Andra särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av patentkraven och efterföljande beskrivning.

Utföringsexempel av uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogad ritning, på vilken FIG.l schematiskt visar en anläggning för framställning av en mem- branfilterbana enligt uppfinningen; FIG.2 visar en schematisk perspektivvy av en svetsningsstation; E;§¿§ visar en vy motsva- rande FIG.2 av en håltagningsstation; Eggpg visar en vy motsva- rande FIG.2 av ett par frammatningshjul; Elgpâ visar en schema- tisk perspektivvy av en beläggningsstation; Eggpg visar ett längdsnitt genom ett första alternativt banformigt utgångs- 10 15 20 25 30 35 40 zïfi- av: g» x 1 x u g! f 3 material för ett membranfilter; och Elgpl visar ett längdsnitt genom ett andra alternativt utgångsmaterial för ett membran- filter.

Den på FIG.1 visade anläggningen innefattar väsentligen följande huvudbeståndsdelar: ett förråd 10 av utgångsmaterial för filterbanan, en svetsningsstation 40, en håltagningsstation 50, en frammatningsstation 60, en beläggningsstation 80 och en gelningsstation 90.

Förrådet 10 innefattar i det visade exemplet tre förråds- rullar 12, 16, 20 av fluidgenomsläppliga banformiga utgångs- material 14, 18 resp. 22 för membranfiltret, av vilka materia- len 14, 22 består av bärarskikt av bestrykningsväv som skall förses med membranskikt i stationen 80, medan det banformiga materialet 18 är en distansbildare av nät- eller gallertyp.

Bestrykningsväven kan i exemplet bestå av fiberduk eller -tyg (non-woven) av polyester och distansbildaren av styv väv av epoxibelagd polyester. Distansbildaren kan emellertid även bestå av fluidgenomsläpplig fiberduk.

I anslutning till förrådsrullen 16 kan som visas i FIG.1 finnas ett vätningstation 24 innehållande t.ex. polyvinylalko- hol för att tilldela distansbildaren 18 lämpliga egenskaper inför efterföljande bearbetningsoperationer.

Före inträdet i svetsningsstationen 30 sammanföres de tre banorna 14, 18, 22 med hjälp av ett par valsar 26, 28 och eventuella ej visade sidostyrningar till en sammansatt bana 30.

I den på FIG.2 schematiskt framställda svetsningsstatio- nen 40 är vid vardera området för den sammansatta banans 30 sidokantpartier anordnade smältsvetsaggregat 42 (endast det ena visas), som t.ex. medelst motsatta skiv- eller rullformiga svetsorgan 44,46 linjeformigt komprimerar och sammansmälter banans 30 tre skikt 14, 18, 22 med varandra vid banans 30 senare beskrivna intermittenta frammatning genom svets- och håltagningsstationerna 40 och 50. Därigenom erhålls på avstånd från respektive längskant av banan 30 en längssvets 48 som fluidtätt sammanbinder skikten 14, 18, 22 med varandra eller förseglar kantpartierna.

I den på FIG.3 framställda efterföljande håltagnings- stationen 50 är vid vardera området för den sammansatta banans 30 sidokantpartier anordnade stansaggregat 52 (endast det ena visas). Varje stansaggregat 52 innefattar i det visade exemplet 10 15 20 25 30 40 ä; ¿_j t: ç- : 4 en ej närmare framställd press med en dyna 54 och en hålförsedd banhållare 56 avsedd att fasthålla banans 30 utanför längssvet- sen belägna kantområde 32 mot dynan 54 under håltagningso- perationen. Själva stansverktyget 58 innefattar lämpligen ett flertal på bestämt inbördes avstånd i banans 30 längdriktning anordnade hålstansar för framställning av frammatningshål 34 i kantområdet 32 mellan varje intermittent frammatning av banan 30.

I frammatningsstationen 60 enligt FIG.4 är vid varje kantområde 32 av den nu längssvetsade och hålslagna banan 30 anordnade ett par (endast ett visas) med varandra och med tillhörande kantområde 32 ingripande frammatningshjul 61, 64.

Varje par frammatningshjul 61, 64 är i det visade exemplet försedda med komplementära runt periferin med jämn delning anordnade ingreppsorgan i form av matningsknoppar eller -tänder 62 resp urtag 66, för bestämd, indexerande frammatning av banan 30. Frammatningshjulen är, som antyds av dubbelpilen 67, vidare axiellt förskjutbara för att åstadkomma korrekt tvärsträckning av banan 30 för svets- och stansoperationerna. Detta kan uppnås t.ex. genom att, som antyds för det drivna frammatningshjulet 61 i FIG.4, hjulet är lagrat på splinesförsedd axel 68. Alter- nativt kan varje par av frammatningshjul 61, 64 vara lagrat på ett tvärs banans längdriktning förskjutbart lagerställ (ej visat). Den erfordrade tvärsträckningskraften kan åstadkommas genom t.ex. passiva fjädrar eller manuella eller motordrivna ställorgan (ej visat).

Frammatningshjulens axlar drivs lämpligen av en motor med styrbar eller registrerbar rotationsrörelse, t.ex. en pulsstyrd stegmotor med en stegvinkel som är en jämn multipel av fram- matningständernas 62 delningsvinkel, så att den intermittenta frammatningen av banan 30 alltid sker med ett jämnt antal, med håltagningsstationens antal hålstansar överensstämmande hålav- stånd.

Nedströms om frammatningsstationen 60 frammatas den längssvetsade och hålstansade banan 30 lämpligen kontinuerligt.

För att uppta skillnaderna mellan den kontinuerliga och in- termittenta frammatningen är banan 30 där anordnad med slack.

Som framgår av FIG.1 kan detta slack upptas med en eftergivlig spännanordning 72, t.ex. i form av en viktbelastad vinkel- hävståg enligt det visade exemplet. 10 15 20 25 30 40 5 Fastän i det föregående beskrivits en intermittent fram- matning av banan 30, kan banan även frammatas kontinuerligt genom samtliga stationer. Sålunda kan spännanordningen 72 undvaras om stansningen utförs med en stansanordning som uppvisar t.ex. roterande stansverktyg i form av stanshjul med in- och utdragbara stanselement, vilka under stanshjulets rotation stansar hål den kontinuerligt frammatade banan (ej visat).

Vid spännanordningen 72 finns ett ytterligare två med varandra ingripande hjulpar 74 (endast det ena visas) motsva- rande frammatningshjulen 61, 64 i FIG.4. Hjulparet 74 kan vara odrivet om så är tillräckligt.

Nedströms om hjulparet 74 är anordnat ännu ett hjulpar 76. vid vilket banan 30 omlänkas till vertikal rörelse genom den efterföljande beläggningsstationen 80.

Som framgår av det i FIG.5 ofullständigt visade exemplet, innefattar beläggningsstationen 80 ett par motsatta, mot banan 30 anliggande bestrykningsorgan 100. I bestrykningsorganens 100 periferiytor är svarvade ett flertal inbördes tätt intill- iggande omkretsspår 102 för erhållande av ett profilerat anliggningsområde. Bestrykningsorganen är anordnade att för- skjutas fram och tillbaka tvärs banan 30 med till banans hastighet anpassad frekvens och hastighet. Under dessa rörelser hos banan 30 och valsarna 100, 100 är i det vid bestryknings- organens ovansida bildade nypet upptagen en gjutlösning (inne- hållande t.ex. en polymer upplöst i dimetylformamin). Gjutlös- ningen tillförs under drift kontinuerligt till nypet genom ett tillförselrör 82 (FIG.1). Vidare kan vid beläggningsstationen 80 vara anordnade ej visade, i och för sig kända organ, såsom tråg, avstrykare och tätningsorgan för att innesluta gjutlös- ningen i området för nypet. Under driften vid ovan beskrivna relativrörelser nellan valsarna 100 och banan 30, kommer gjutlösningen att beläggas eller bestrykas på banans 30 båda sidor i ett mönster motsvarande bestrykningsorganens 100 spår- mönster och uppvisande en profil med vågtoppar, åsar eller upphöjda strängar 106 och vågdalar eller spår 108.

Fastän ej visat på den schematiska framställningen i FIG.1, kan beläggningsstationen 80 vara uppdelad i två delsta- tioner, av vilka en första delstation belägger banan med ett jämntjockt membranbildande skikt av gjutlösningen, medan en 10 15 20 25 30 40 ~"2: Tv; i: f' >._.í JÖZ: 5 andra delstation ombesörjer framställningen eller extruderingen av spår- eller strängmönstret i det membranbildande skiktet.

Nedanför beläggningsstationen 80 är anordnad ytterligare en frammatningsstation 84 för den med gjutlösning belagda banan 30. Frammatningshjulen i stationen 84 drivs lämpligen med en konstant hastighet som är anpassad till frammatningsstationens 60 intermittenta frammatningshastighet.

Därefter följer ett vattenhaltigt gelningsbad 90 för gelning av den på hela ytan av banans 30 båda utsidor i spår- mönster applicerade gjutlösningen 104. I gelníngsbadet åstad- kommes på ett inom filtertekniken i och för sig känt sätt att den applicerade gjutlösningen efter denna behandling bringas stelna och bilda ett membranskikt med önskade filteregenskaper (t.ex. nano-, ultra- eller osmosfilteregenskaper) i beroende av gjutlösningens och gelningsbadets halter av lösningsmedel.

Efter gelníngsbadet följer ytterligare en frammatnings- station 78 för frammatning av den preparerade filterbanan för ytterligare hantering, såsom torkning, kapning och framställ- ning av färdiga filtermoduler för fluídrenare.

Det på banans 30 utsidor framställda mönstren av omväx- lande âsar 106 och spår 108 används i de färdiga filtermoduler- na såsom varandra korsande distanselement mellan mot varandra stapelformigt anliggande filterbanstycken för att tillåta inflöde av den fluid som skall renas mellan filterstyckena..

Som motsvarande distanselement för den renade fluid som passe- rat membranskiktet tjänstgör ovan beskrivna distansbildare 18.

I det visade exemplet är beläggningsvalsarna försedda med spår för erhållande av de distansbildande åsarna eller sträng- arna 106. Strängarna kan emellertid även bildas genom applice- ring av distansbildande separata trådar i ett motsvarande mönster på gjutlösningen. Trådarna som kan vara av varje lämpligt material kan appliceras med en skyttelliknande anord- ning på den med gjutlösning belagda banan innan denna nedsänkes i gelníngsbadet (ej visat).

I föregående beskrivning används tre separata banor 14, 18, 22 för framställning av filterbanan 30. Som visas i FIG.6 och 7 kan utgångsmaterialet för filterbanan alternativt och med fördel även bestå av två banor eller endast en bana med bärar- skikt och distanshållande skikt integrerade med varandra.

De båda banorna 110, 110 i FIG.6 består var och en av 'x 10 15 20 25 30 (hf U| 7 tft 52% fluidgenomsläpplig fiberduk av termoplastiskt material, t.ex polyester, vars ena yta utsatts för värmepåverkan för omvand- ling av ytskiktets 114 struktur, så att ytskiktet 114 förtätas och erhåller lämpliga bäraregenskaper avseende hållfasthet och benägenhet för applicering av den membranbildande gjutlös- ningen. Det båda kvarvarande opåverkade fiberduksskikten 112 bildar tillsammans banans distanshållande mellanskikt (permeat spacer) som tillåter fluidflöde inuti det färdiga membranfil- tret.

Fiberdukbanan 116 i FIG.7 är på motsvarande sätt Värmebe- handlad på båda sidor för erhållande av en filterbana utbildad i ett stycke eller integrerad med två motsatta bärarskikt 120, 120 och ett distanshållande mellanskikt 118. Värmebehandlingen kan även utsträckas till banans kantpartier för förtätning eller fluidtät tillslutning av dessa (ej visat).

Den i föregående utföringsexempel beskrivna membran- filterbanan kan anpassas för avsedd användning på olika sätt kända inom tekniken för fluidrenare, t.ex. av RO-, ultrafilter- och nanofiltertyp. Exempelvis kan som tidigare omnämnts banan sammanvikas till en stapelformad membranmodul, men även kapas till separata filterelement avsedda att placeras i ett stapel- förhållande. Det inre av varje filterelement eller -kuvert i stapeln ansluts därvid till en utgående permeatledning för den fluid som skall renas vid passage av filtrets menbranskikt.

Denna anslutning kan på fördelaktigt sätt uppnås genom att genomgående öppningar upptages i områden för varje filtere- lement hos banan. Öppningarna är placerade så att de vid sammanläggning av stapeln bildar åtminstone en genomgående kanal i stapeln. Om området runt varje öppning vid filterele- mentens utsidor fluidtätt förbinds med motsvarande område hos utsidan av de därtill angränsande filterelementen, kommer kanalen att kommunicera endast med filterelementens insidor.

Därigenom kan på enkelt sätt permeatet eller den renade fluiden bortledas från en gemensam kanal för samtliga permeatutrymmen i filterelementen (ej visat).

Claims (26)

10 15 20 25 30 40 '13 5% 8 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av ett membranfilter för en fluidrenare, vilket membranfilter innefattar ett par yttre membranskikt och ett däremellan anordnat distanshållande skikt, k ä n n e t e c k n a t av att på utsidorna av ett banformigt fluidgenomsläppligt utgångsmaterial av bärarskikt för membran- skikten och det distanshållande skiktet appliceras skikt av en membranbildande gjutlösning och att utgångsmaterialet bringas passera genom ett bad för gelníng av gjutlösningen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det banformiga utgångsmaterialet bildas genom sammanlägg- ning av två banor av bärarskikt för membranskikten och en därtill mellanliggande bana av det distanshållande skiktet.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det banformiga utgångsmaterialet bildas genom sammanlägg- ning av två banor vilka var och en uppvisar ett yttre bärar- skikt integrerat med ett inre distanshållande skikt.

4. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det banformiga utgångsmaterialet innefattar en bana upp- visande två yttre bärarskikt integrerade med ett inre distans- hållande skikt.

5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k - n a t av att det det banformiga utgångsmaterialet innefattar termoplastisk fiberduk för det distanshållande skiktet och att nämnda yttre bärarskikt bildas genom värmebehandling av fiber- dukens yta.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a t av att motsatta längsgående kantpartier av det banformiga utgångsmaterialet fluidtätt sammanfogas i filterbanans längdriktning.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att kantpartierna sammanfogas genom svetsning.

8. Förfarande enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k - n a t av att kantpartierna förses med anvisningar för ingrepp med organ för styrd frammatning av filterbanan.

9. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att anvisningarna i kantpartierna framställs genom stansning av hål i kantpartierna.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a t av att på skikten av gjutlösning utbildas v\ 10 15 20 25 40 9 êlfi) .fišfš ett mönster innefattande inbördes parallella på avstånd anord- nade och såsom distansorgan avsedda strängar.

11. Förfarande enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av att strängarna utbildas genom formning av spår i gjutlös- ningen.

12. Förfarande enligt krav 10 eller 11, k ä n n e - t e c k n a t av att strängarna utbildas medelst ett tvärs en löpriktning för banan fram och åter rörligt bestrykningsorgan, vilket uppvisar ett mot tillhörande utsida av banan anliggande profilerat område för framställning av mönstret med växlande orientering i den på ytan applicerade gjutlösningen.

13. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att strängarna utbildas genom applicering av ett separat strängmaterial på gjutlösningen.

14. Membranfilter för en fluidrenare, innefattande ett par yttre membranskikt och ett däremellan anordnat distanshål- lande skikt, k ä n n e t e c k n a t av att det är bildat av ett banformigt fluidgenomsläppligt utgångsmaterial (30) in- nefattande ett par motsatta, med det distanshållande skiktet (18; 112; 118) förbundna yttre bärarskikt (14, 22; 114; 120), och att på utgångsmaterialets utsidor är applicerad en gelad membranbildande gjutlösning (104).

15. Membranfilter enligt krav 14, k ä n n e t e c k - n a t av att det det banformiga utgångsmaterialet (30) är bildat av två banor (14, 22) av bärarskikt för membranskikten och en därtill mellanliggande bana (18) av det distanshållande skiktet.

16. Membranfilter enligt krav 14, k ä n n e t e c k - n a t av att det det banformiga utgångsmaterialet är bildat av två banor (110), vilka var och en uppvisar ett yttre bärarskikt (114) integrerat med ett inre distanshållande skikt (112).

17. Membranfilter enligt krav 14, k ä n n e t e c k - n a t av att det det banformiga utgångsmaterialet är bildat av en bana (116) uppvisande två yttre bärarskikt (120) integrerade med ett inre distanshållande skikt (118).

18. Membranfilter enligt krav något av krav 16-17, k ä n n e t e c k n a t av att att det inre distanshållande skiktet (112; 118) innefattar termoplastisk fiberduk och att nämnda yttre bärarskikt (114; 120) är bildat genom värmebe- handling av fiberdukens yta. 10 15 20 25 30 '¿ 10 R ~\.,__'l J (51 (ri

19. Membranfilter enligt krav något av krav 14-17, k ä n n e t e c k n a t av att motsatta längsgående kant- partier (32) av det banformiga utgångsmaterialet är fluidtätt förseglade i filterbanans (30) längdriktning.

20. Membranfilter enligt krav 19, k ä n n e t e c k - n a t av att att kantpartierna (32) är sammanfogade genom svetsning.

21. Membranfilter enligt krav 19 eller 20, k ä n n e - t e c k n a t av att kantpartierna (32) är utbildade med anvisningar (34) för ingrepp med organ (61, 64) för styrd frammatning av filterbanan (30).

22. Membranfilter enligt krav 21, k ä n n e t e c k - n a t av att anvisningarna i kantpartierna (32) innefattar stansade hål (34) i kantpartierna.

23. Membranfilter enligt något av krav 14-22, k ä n - n e t e c k n a t av att på skikten av gjutlösning (104) är utbildat ett mönster innefattande inbördes parallella på avstånd anordnade och såsom distansorgan avsedda strängar (106).

24. Membranfilter enligt krav 23, k ä n n e t e c k - n a t av att strängarna (106) är utbildade genom formning av spår (108) i gjutlösningen (104).

25. Membranfilter enligt krav 24, k ä n n e t e c k - n a t av att strängarna är utbildade medelst ett tvärs en löp- riktning för banan (30) fram och åter rörligt bestrykningsorgan (100) vilket uppvisar ett mot tillhörande utsida av banan an- liggande profilerat område för framställning av mönstret (106, 108) med växlande orientering i den på ytan applicerade gjut- lösningen.

26. Membranfilter enligt krav 24, k ä n n e t e c k - n a t av att strängarna är utbildade genom applicering av ett separat strängmaterial på gjutlösningen. ___________