[发明专利]用于生产加强中空纤维膜的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于生产加强中空纤维膜的装置和方法，该中空纤维膜为例如用于微滤或超滤的中空纤维膜。

背景技术

中空纤维膜可以通过不同的方法由多种聚合物制成。一种方法涉及非溶剂感应相分离(NIPS)，如例如美国专利3,615,024；5,066,401；和6,024,872中所教导的。另一个方法涉及热感应相分离(TIPS)，如例如美国专利4,702,836和7,247,238中所教导的。膜可以在其内表面或其外表面上具有分离层，并且可以例如用于微滤(MF)或超滤(UF)。

中空纤维膜的强度可以通过在预成形的管状编织物上涂覆膜纺液(dope)而增大。Mahendran等人的美国专利5,472,607和6,354,444教导了在具有有限渗透的编织物的外侧上涂覆膜。Hayano等人的美国专利4,061,861、Lee等人的美国专利7,267,872和Shinada等人的美国专利7,306,105还教导了编织物支撑的膜。根据Mahendran等人的教导制成的中空纤维膜已经成功商业化。

已经提供的用于制造加强中空纤维膜的另一个方法涉及在浇注中空纤维的同时将纤维嵌入在中空纤维的壁中。Murase等人的美国公开2002/0046970、Yoon等人的国际公开WO03/097221以及Koenhen的美国专利6,454,943描述了将单丝或复丝纱线沿纵向嵌入在中空纤维的壁中的方法。

发明内容

以下的介绍用来向读者介绍详细的说明，以遵循而并不限制或限定权利要求。

本说明书将描述用于制造加强膜的可供选择的装置和方法，其中一个或多个加强纱线嵌入在中空纤维膜的壁中。所得到的膜可以例如用来提供微滤或超滤水处理。

说明书中描述的中空纤维纺丝喷嘴(spinning nozzle)将一个或多个加强纱线从一个或多个纱线通道排出，该纱线通道在纺液离开喷嘴的平面处或附近具有开口。作为另外一种选择或除此之外，纱线通道的排放开口可以处于与纺液通道的排放开口相同的平面中或附近。纺液通道可以为了一个或多个纱线通道的内侧，一个或多个纱线通道的外侧，或者一个或多个纱线通道的内侧和外侧。不具有通向所述一个或多个纱线通道的纺液入口，并且优选地，当喷嘴在使用时所述一个或多个纱线通道基本上不具有纺液。

加强纱线通常是复丝纱线，但是也可以是单丝的。如果具有多个加强纱线，那么在绕喷嘴的纵向轴线的环中可能具有多个间隔开的离散的纱线排放开口。可任选地，加强纱线包括细丝，该细丝至少在细丝的外表面上具有通过纺液被润湿的聚合物；该细丝进行通过纺液增加润湿的表面处理；或者该细丝至少在细丝的外表面上具有通过纺液被润湿的聚合物并且进行通过纺液增加润湿的表面处理。可任选地，加强纱线可以在其接触纺液之前用溶剂润湿。

在制造加强中空纤维膜的一些现有技术方法中，加强件通过喷丝头被拉入到通道中，穿过注入到相同通道中的纺液，然后在带有一些纺液的情况下离开通道。在这些现有技术方法中，纺液将趋于从加强件进入喷丝头的入口孔口泄漏到喷丝头之外。这个问题是固有的，原因是纺液处于压力之下，并且加强件从周围大气压力进入喷丝头。尝试利用密封装置来解决这个问题是复杂的，并且可能导致加强件的磨损和损坏。相比之下，如本说明书中所述，将加强纱线在纺液离开喷嘴的平面处或附近或者在纺液通道的排放开口的平面中或附近从纱线通道排放，会使得加强纱线在纺液处于大气压力下或接近大气压力下的情况下与纺液连通。这至少降低了纺液通过纱线通道泄漏到喷嘴之外的趋势。

一些现有技术方法使加强件穿过环形纺液通道。尽管加强件可以以优选的间距或布置进入纺液通道，但是加强件可能在环形纺液通道中相对于彼此运动。因此，多个加强件不必退出彼此等距地间隔开的喷丝头。可任选地，如本说明书中所述，在纺液离开喷嘴的平面处或附近通过离散间隔开的开口将多个加强纱线排出，将产生更加均匀地间隔开的加强纱线。