KR20120091161A - 유체 불투과성 세그먼트를 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트 및 관련 방법 - Google Patents
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Abstract
적어도 하나의 양태에서, 본 발명은, 바람직하게는, 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 벽 및 연속 내강을 갖는, 중공 섬유 멤브레인 매트에 관한 것으로, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들은 상기 선형 연결 부재들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되고, 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들의 벽들은 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 스트라이프 내에서 유체-기밀성이며, 상기 스트라이프의 내부에서 상기 중공 섬유 멤브레인은 유체-기밀성이며, 상기 선형 연결 부재들은 바람직하게는 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는다. 본 발명의 다른 양태는 바람직하게는 이러한 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법 및/또는 사용 방법에 관한 것이다.
Description
관련 출원과의 상호참조
본 출원은 2009년 9월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/247,205호에 대한 우선권 및 이의 이득을 주장한다.
기술분야
본 발명은 멤브레인 컨택터 또는 모듈, 중공 섬유 멤브레인 컨택터, 선택된 불투과성 영역을 갖는 멤브레인 컨택터, 선택된 불투과성 영역을 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트(hollow fiber membrane mat), 및/또는 선택된 불투과성 영역을 갖는 중공 섬유 멤브레인에 관한 것이다. 적어도 하나의 양태에 따르면, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트는 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 벽 및 연속 내강(lumen)을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 연결 트레드(connecting thread)들에 의해 서로 연결되고 상기 멤브레인들은 연결 트레드들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성된다. 본 발명은 추가로 이러한 컨택터, 모듈 또는 매트의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
중공 섬유 멤브레인 또는 모세관 멤브레인을 기반으로 한 멤브레인 모듈이 개별 성분들을 액체 밖으로 여과 또는 분리하거나 이러한 성분들을 액체에 첨가하기 위해 가장 다양한 목적에 사용된다. 대체로 중공 섬유 멤브레인은 다공성 구조를 갖는 반투과성 벽을 갖고, 상기 다공성 구조를 통해 각각의 성분들이 액체 안으로 또는 액체 밖으로 침투한다. 많은 경우에, 중공 섬유 멤브레인은 더 우수한 가공성을 위해, 그리고 개선된 유체 역학을 갖는 멤브레인 모듈의 제조를 위해 매트 내에서, 예를 들면, 직조 매트 또는 편직 매트 내에서 일체화된다. 이러한 유형의 매트 및 이로부터 제조되는 다층 권취된 몸체(wound body)가, 예를 들면, 미국 특허 제4940617호에 기재되어 있고 이 특허는 본 명세서에 참조로 인용된다.
그동안, 중공 섬유 멤브레인 모듈은 액체에 대한 기체의 첨가, 액체의 탈기에서 또는 기체 분리 분야에서의 광범위한 용도가 확인되어 왔다. 중공 섬유 멤브레인 모듈, 컨택터, 천 또는 카트리지가, 예를 들면, 미국 특허 제4220535호, 제5186832호, 제5264171호, 제5284584호 및 제5352361호에 기재되어 있으며 이들은 각각 본 명세서에 참조로 인용된다.
제약 및 화학 산업에서의 각종 공정에서는, 다단계 추출 공정을 실행하는 것이 필요한데, 이 과정 중에는, 예를 들면 수성 상 중에 용해된 성분이 초기에 유기 위에 의해 추출되고, 후속적으로 이 성분은 제2 수성 위에 의해 유기 상으로부터 분리된다. 이러한 유형의 다단계 공정은 멤브레인 모듈 내에서 1단계 공정으로 조합될 수 있는데, 상기 멤브레인 모듈은 2개 그룹의 중공 섬유 멤브레인을 함유하며, 여기서, 공급 스트림은 1개 그룹의 중공 섬유 멤브레인을 통해 유동하고, 상기 분리된 성분을 최종적으로 함유하는 스트림(스트립 성분)은 제2 그룹의 중공 섬유 멤브레인을 통해 유동한다. 중공 섬유 멤브레인 주위의 외부 공간은 추출 액체로 충전되며, 이는 제1 그룹의 중공 섬유 멤브레인으로부터 추출되는 성분을 제2 그룹의 중공 섬유 멤브레인으로 수송한다. 여기서, 중공 섬유 멤브레인을 둘러싸는 액체는 액체 멤브레인으로서 기능한다. 이러한 유형의 공정은 또한 CLM(contained liquid membrane; 내장형 액체 멤브레인) 분리 공정으로서 문헌에 기재되어 있다(참조: Majumdar et al., AIChE Journal, vol. 34 (1988), No. 7, pp. 1135-1145; Sengupta et al., AIChE Journal, vol. 34 (1988), No. 10, pp. 1698-1708; Basu et al., J., Membrane Science, vol. 75 (1992), pp. 131-149). 이들 분리 공정에 의해, 성분들이 액체 매질로부터 및 기체상 매질로부터 분리될 수 있다. 인용된 문헌들에 기재된 멤브레인 모듈은 하우징의 중간 섹션에서 서로 평행하게 배열된 2개 그룹의 중공 섬유 멤브레인을 갖는다.
CLM 분리 공정 분야에서의 각종 응용에서, 액체 상(liquid phase), 즉, 액체 멤브레인의 안정성은 불충분하며, 상기 액체 멤브레인의 장기간 지속되는 안정성을 가능하게 하는 대안적인 모듈 설계에 대한 필요성이 존재한다.
액체 상의 증가된 안정성을 갖는 이러한 유형의 멤브레인 모듈 설계 또는 이러한 유형의 멤브레인 컨택터에 대한 하나의 예가 2008년 4월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/112,071호(이는 2009년 11월 5일자로 미국 특허 출원 공보 제2009/0272684 A1호로 공개됨)에 개시되어 있으며 이 출원은 본 명세서에 참조로 인용된다. 여기에 기재된 CLM 컨택터는, 중공 섬유 멤브레인의 종방향으로 서로에 대해 오프셋되어 배열된 반투과성 중공 섬유 멤브레인으로 구성되는 제1 매트 및 제2 매트를 갖고, 상기 매트들은 천공된 중심 관 둘레에 권취된다. 이런 방법으로 중공 섬유 멤브레인 권취된 몸체로 권취된 이들 매트의, 서로에 대해 오프셋된 중공 섬유 멤브레인의 말단부는, CLM 컨택터의 하나의 말단부에서 제1 실링(sealing) 화합물 및 제3 실링 화합물 중에 매립되고, 상기 컨택터의 나모지 말단부에서 제2 실링 화합물 및 제4 실링 화합물 중에 매립되며, 여기서, 제1 챔버가 제1 실링 화합물과 제3 실링 화합물 사이에 형성되고, 제2 챔버가 제2 실링 화합물과 제4 실링 화합물 사이에 형성된다. 이에 의해, 제1 중공 섬유 멤브레인 매트의 중공 섬유 멤브레인의 벽은 제1 챔버의 영역 내에서 유체 불투과성이고, 제2 중공 섬유 멤브레인 매트의 중공 섬유 멤브레인의 벽은 제2 챔버의 영역 내에서 유체 불투과성이며, 한편, 중공 섬유 멤브레인의 벽은 각각의 챔버 외부에서 다공성이며 반투과성이다.
적어도 하나의 측면 또는 양태에 따르면, 본 발명은 액체 멤브레인의 장기간 지속되는 안정성을 가능하게 하는 대안적인 모듈 설계에 대한 필요성을 다룬다.
적어도 본 발명의 특정 측면 또는 양태에 따르면, 개선된 또는 대안적인 멤브레인 컨택터 또는 모듈, 중공 섬유 멤브레인 컨택터, 선택된 불투과성 영역을 갖는 멤브레인 컨택터, 선택된 불투과성 영역을 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트, 및/또는 선택된 불투과성 영역을 갖는 중공 섬유 멤브레인이 제공된다. 적어도 하나의 특정 양태에 따르면, 중공 섬유 멤브레인 매트는 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 벽 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 연결 트레드들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들은 상기 연결 트레드들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성된다.
본 발명의 적어도 선택된 측면 또는 양태에 따르면, 멤브레인 컨택터, 모듈, 및/또는 매트의 개선된 또는 대안적인 제조 방법 및/또는 사용 방법이 제공된다.
본 발명의 하나의 목적은, 액체 상의 증가된 안정성을 갖는, 즉, 액체 멤브레인의 증가된 안정성을 갖는 이러한 유형의 CLM 컨택터를 위한 중공 섬유 멤브레인 배열체(arrangement)를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 이러한 유형의 중공 섬유 멤브레인 배열체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개선된 또는 신규한 멤브레인 컨택터(1단 또는 다단, 셀-부착 또는 셀-부재, 카트리지 유형, 말단 포트(end port), 측면 포트(side port), 3 포트, 4 포트, 6 포트, 원통형, 직사각형 등을 비제한적으로 포함함), 필터, 카트리지, 또는 모듈, 중공 섬유 멤브레인 컨택터, 필터, 카트리지, 또는 모듈, 선택된 불투과성 영역, 이의 불투과성 섹션 또는 부분을 갖는 멤브레인 컨택터, 중공 섬유 멤브레인 배열체, 멤브레인 매트 또는 천 등을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 이러한 멤브레인 컨택터, 필터, 카트리지, 또는 모듈, 중공 섬유 멤브레인 컨택터, 필터, 카트리지, 또는 모듈, 선택된 불투과성 영역, 이의 불투과성 섹션 또는 부분을 갖는 멤브레인 컨택터, 중공 섬유 멤브레인 배열체, 또는 멤브레인 매트 또는 천의 제조 방법 및/또는 사용 방법을 제공하는 것이다.
적어도, 액체 상의 증가된 안정성을 갖는 CLM 컨택터를 위한 중공 섬유 멤브레인 배열체를 제공하기 위한 본 발명에 따른 목적은 중공 섬유 멤브레인 매트에 의해 다루어지거나 해결되며, 여기서, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트는, 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 벽 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들은 상기 선형 연결 부재들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되며; 서로 이웃하여 배열된 상기 중공 섬유 멤브레인들의 상기 벽들은, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트 내의 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 스트라이프(stripe) 내에서 유체-기밀성(fluid-tight)이고; 상기 선형 연결 부재들은 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 적어도 높은 용융 온도를 갖고; 상기 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 상기 적어도 하나의 스트라이프(상기 스트라이프의 내부에서 상기 중공 섬유 멤브레인은 유체-기밀성이다)의 외부에 있는 선형 연결 부재들이 바람직하게는 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도(포화 스팀)에서 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 목적은, 적어도 하나의 스트라이프-형상 영역을 갖고, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인들의 벽들이 유체 불투과성인, 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법에 의해 추가로 해결되거나 다루어지며, 상기 방법은
a) 중공 섬유 멤브레인 매트를 제공하는 단계로서, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트는 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 다공성 반투과성 벽 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들이 상기 선형 연결 부재들에 의해 일정 거리로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되고, 상기 선형 연결 부재들은 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 적어도 높은 용융 온도를 갖고, 상기 연결 트레드들은 바람직하게는, 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖고,
b) 상기 중공 섬유 막 매트를 수송하는 단계로서, 가열 부재들이 상기 중공 섬유 막 매트의 위와 아래에 그리고 상기 중공 섬유 막 매트의 표면으로부터 그리고 서로로부터 일정 거리로 떨어져 배열되는 상기 가열 부재들을 가지며 수송 방향으로 연장되는 적어도 하나의 가열 장치를 통해 수송 방향으로 작용하는 장력하에서 상기 선형 연결 부재들의 연장 방향으로의 수송 속도로 수송 장비를 사용하여 상기 중공 섬유 막 매트를 수송하는 단계(이를 통해, 상기 수송 방향에 대해 횡방향인 너비 B에 걸친 처리 구역(treatment zone) 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인들에 대해 열이 공급되며, 이에 의해 상기 중공 섬유 매트가 처리 영역(treatment area) 내에서 처리된다), 및 이와 동시에,
c) 구역들(이는, 상기 수송 방향에서 바라볼 때 상기 적어도 하나의 가열 장치의 우측 및 좌측에 위치된다) 내에서 클램핑 장치들(이는, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 평면 연장(flat extension)에 대해 수직인 이들의 접촉 압력에 대해 조정 가능하며, 상기 클램핑 장치들에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인들은 상기 수송 방향에 대해 횡방향인 장력하에 유지된다)에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인 매트를 그립핑(gripping)하는 단계를 포함하며,
여기서, 상기 처리 구역 내에서 온도는, 바람직하게는, 상기 가열 부재들에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 중합체의 용융 온도보다 5 내지 15% 낮은 온도로 조정되어, 상기 중공 섬유 멤브레인의 수축이 상기 처리 영역 내에서 개시되도록 하며, 상기 클램핑 장치들의 접촉 압력을 조정함으로써, 상기 중공 섬유 멤브레인들이 이들의 종방향 연장(longitudinal extension)으로 장력하에 유지되어, 상기 중공 섬유 멤브레인들이 이들의 종방향 연장으로 직선 코스를 유지하도록 한다.
본 발명의 적어도 선택된 양태 또는 측면에 따르면, 상기 처리된 구역, 밴드 또는 스트라이프는 유체 불투과성이거나 유체-기밀성일 수 있는데, 예를 들면, 상기 처리 영역 내의 중공 섬유 멤브레인의 벽은, 복사 가열 부재들 사이의 처리 구역을 통과하는 동안의 온도 처리로 인해, 유체 통과에 대해 불투과성으로 된다. 상기 중공 섬유 멤브레인의 온도 처리는, 처리된 영역 내의 중공 섬유 멤브레인의 수축(shrinkage) 또는 위축(contraction)을 개시할 수 있으며, 이에 의해, 여기에 있는 세공들이 명백히 붕괴되어 다공성 구조가 소실된다.
또는, 멤브레인 컨택터, 필터, 카트리지, 또는 모듈의 원하는 투과성에 기초하여 완전 투과성(전혀 가열되지 않는 섹션)으로부터 거의 전무 또는 전무한 투과성(전부가 가열된 섹션)에 이르기까지 원하는 전체 투과성을 제어 또는 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 여러 개의 스트라이프를 이의 길이를 따라 가열 처리함으로써, 매우 다공성인 멤브레인 컨택터를 덜 다공성인 멤브레인 컨택터로 변화시킬 수 있다.
또한, 멤브레인 컨택터, 필터, 카트리지, 또는 모듈, 중공 섬유 멤브레인 컨택터, 중공섬유 멤브레인 배열체, 매트, 천 등의 초기 섹션 내의 세공을 폐쇄시켜 다공성 또는 투과성 유체 전달 섹션의 열 전달 섹션 업스트림을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 열 전달 섹션 및 유체 전달(또는 분리 또는 여과) 섹션을 갖는 이러한 2중 기능 모듈은 열 전달 모듈 및 유체 전달 모듈을 갖는 다중-모듈 시스템을 대체할 수 있다.
본 발명의 적어도 선택된 양태는, 바람직하게는, 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트에 관한 것으로서, 상기 멤브레인들은 벽 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들은 상기 선형 연결 부재들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되고, 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들의 상기 벽들은, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 내부에 있는 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 스트라이프 내에서, 유체-기밀성이다. 상기 선형 연결 부재들은 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 적어도 높은 바람직한 용융 온도를 갖고, 상기 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 상기 적어도 하나의 스트라이프(상기 스트라이프의 내부에서 상기 중공 섬유 멤브레인은 유체-기밀성이다)의 외부에 있는 선형 연결 부재들은 바람직하게는 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는다. 본 발명의 적어도 선택된 양태는 바람직하게는 추가로 이러한 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
도 1 내지 도 6은 주사 전자 현미경을 사용하여 만들어진 5000× 배율의 중공 섬유 멤브레인 벽 구조 또는 표면의 각각의 이미지이다.
도 1 및 도 2는 각각 하기의 실시예 1에 관한 전 및 후의(또는 미처리 및 처리된) 이미지이다.
도 3 및 도 4는 각각 하기의 실시예 2에 관한 전 및 후의(또는 미처리 및 처리된) 이미지이다.
도 5 및 도 6은 각각 하기의 실시예 3에 관한 전 및 후의(또는 미처리 및 처리된) 이미지이다.
도 1 및 도 2는 각각 하기의 실시예 1에 관한 전 및 후의(또는 미처리 및 처리된) 이미지이다.
도 3 및 도 4는 각각 하기의 실시예 2에 관한 전 및 후의(또는 미처리 및 처리된) 이미지이다.
도 5 및 도 6은 각각 하기의 실시예 3에 관한 전 및 후의(또는 미처리 및 처리된) 이미지이다.
적어도 하나의 측면 또는 양태에 따르면, 본 발명은 액체 멤브레인의 장기간 지속되는 안정성을 가능하게 하는 대안적인 모듈 설계에 대한 필요성을 다룬다.
적어도 본 발명의 특정 측면 또는 양태에 따르면, 개선된 또는 대안적인 멤브레인 컨택터 또는 모듈, 중공 섬유 멤브레인 컨택터, 선택된 불투과성 영역을 갖는 멤브레인 컨택터, 선택된 불투과성 영역을 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트, 및/또는 선택된 불투과성 영역을 갖는 중공 섬유 멤브레인이 제공된다. 적어도 하나의 특정 양태에 따르면, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트는 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 벽 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 연결 트레드들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들은 상기 연결 트레드들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성된다.
본 발명의 적어도 선택된 측면 또는 양태에 따르면, 멤브레인 컨택터, 모듈, 및/또는 매트의 개선된 또는 대안적인 제조 방법 및/또는 사용 방법이 제공된다.
본 발명의 내용에서, 유체 불투과성 및 유체-기밀성은 처리 영역 또는 처리된 영역 내의 중공 섬유 멤브레인의 벽이 기체 또는 액체의 대류 수송 또는 통과에 대하여 불투과성임을, 즉, 실링됨을 의미하는 것으로 이해된다. 5000× 배율로 주사 전자 현미경 하에서 유체 불투과성 또는 유체-기밀성 중공 섬유 멤브레인을 조사할 때, 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 처리된 영역 또는 적어도 하나의 스트라이프 내의 중공 섬유 멤브레인의 벽의 표면들 중의 하나에서는 적어도 세공들이 눈에 보이지 않는 반면, 이 표면은 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 처리된 영역 또는 적어도 하나의 스트라이프의 외부에 세공들을 갖는다.
가열 부재에 의해, 처리 구역 내에서 중공 섬유로 열이 공급될 수 있는데, 대류에 의해, 예를 들면, 고온-공기 블로워를 사용함으로써 공급될 수 있다. 상기 열은 또한, 예를 들면, 아래에 기재되는 바와 같이 중공 섬유 매트가 온도 안정 캐리어 벨트들에 의해 커버되는 경우에 전도에 의해 공급될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 양태에 따른 바람직한 방법의 경우, 처리 구역 내에서의 중공 섬유 멤브레인의 온도 처리 과정에서, 열의 인가 도중 중공 섬유 멤브레인들이 서로를 향해 이동하는 것을 방지하거나 적어도 이를 낮게 유지하는 것이 중요하다. 보다 상세하게는, 처리 영역 내에서 중공 섬유 멤브레인들이 서로 접촉되고 중공 섬유 멤브레인들이 서로 융합 또는 점착될 수 있는 정도까지, 중공 섬유 멤브레인들이 서로를 향해 이동해서는 안 된다. 따라서, 본 발명의 방법의 바람직한 양태에서, 수송 방향으로 연장되는 적어도 하나의 가열 장치는, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 위와 아래에, 그리고 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 표면으로부터 뿐만 아니라 서로에 대해서도 일정 거리에 배열된 복사 가열 부재들을 갖는다. 예를 들면, 고온 공기 블로워 대신 복사 가열 부재를 사용하는 경우, 중공 섬유 멤브레인의 처리된 영역으로부터 미처리된 영역으로의 급격한 이행이, 수 밀리미터 또는 심지어는 수 센티미터에 걸쳐 연장되는 이행부(transition)(이는 예를 들면, CLM 컨택터에서의 응용에 있어서 불리한 점일 것이다) 대신 수득될 수 있다는 추가의 이점을 갖는다.
복사 가열 부재들에 관해서는, 바람직한 양태에서, 이들은 핫플레이트일 수 있는데, 이는, 중공 섬유 멤브레인 매트의 온도가, 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 중합체의 용융 온도보다 5 내지 15% 낮도록 아래에 충분히 높은 온도로 가열된다. 상기 핫플레이트는, 중공 섬유 멤브레인 매트 내의 스트라이프 또는 세그먼트의 의도된 너비에 상응하여(상기 스트라이프 내의 중공 섬유 멤브레인의 벽들은 유체-기밀성이다) 수송 방향에 대해 횡방향으로 너비 B를 갖는 직사각형 윤곽을 가질 수 있다. 수송 방향으로의 핫플레이트의 길이 L은 복사 가열 부재의 영역 내에서의 중공 섬유 멤브레인의 필요한 체류 시간에 따라 수송 속도를 고려하여 결정되며, 약 5㎝ 내지 약 20㎝의 바람직한 범위 내에 있을 수 있다. 핫플레이트들의 서로에 대한 거리는 대체로 수 밀리미터이며, 바람직하게는 4 내지 8㎜의 범위이다.
복사 가열 부재는 또한 적외선(IR) 라디에이터를 포함할 수 있는데, 상기 적외선 라디에이터는, 중공 섬유 멤브레인 매트의 온도가 바람직하게는 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 중합체의 용융 온도보다 5 내지 15% 낮게 되도록, 중공 섬유 멤브레인 매트에 대해 적합한 거리에 위치된다. 이 경우에, 적외선 복사를, 예를 들면, 적절한 치수의 애퍼처(aperture)에 의해 중공 섬유 멤브레인 매트의 필요한 처리 영역으로 제한하는 것이 유리할 수 있다.
유체 불투과성 또는 유체-기밀성 중공 섬유 멤브레인에 관해서는, 처리 영역 내의 중공 섬유 멤브레인의 벽은, 복사 가열 부재들 사이의 처리 구역을 통과하는 동안의 온도 처리로 인해, 유체 통과에 대해 불투과성으로 된다. 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 중합체의 용융 온도보다 5 내지 15% 낮은 바람직한 온도에서의 중공 섬유 멤브레인의 온도 처리는, 처리된 영역 내의 중공 섬유 멤브레인의 수축 또는 위축을 개시하며, 이에 의해, 여기에 있는 세공들이 명백히 붕괴되어 다공성 구조가 소실된다.
또는, 멤브레인 컨택터, 필터, 카트리지, 또는 모듈의 원하는 투과성에 기초하여 완전 투과성(전혀 가열되지 않는 섹션)으로부터 거의 전무 또는 전무한 투과성(전부가 가열된 섹션)에 이르기까지 원하는 전체 투과성을 제어 또는 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 여러 개의 스트라이프를 이의 길이를 따라 가열 처리함으로써, 매우 다공성인 멤브레인 컨택터를 덜 다공성인 멤브레인 컨택터로 변화시킬 수 있다.
또한, 멤브레인 컨택터, 필터, 카트리지, 또는 모듈, 중공 섬유 멤브레인 컨택터, 중공섬유 멤브레인 배열체, 매트, 천 등의 초기 섹션 내의 세공을 폐쇄시켜, 다공성 또는 투과성 유체 전달 섹션의 열 전달 섹션 업스트림을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 열 전달 섹션 및 유체 전달(또는 분리 또는 여과) 섹션을 갖는 이러한 2중 기능 모듈은 열 전달 모듈 및 유체 전달 모듈을 갖는 다중-모듈 시스템을 대체할 수 있다.
처리 구역의 길이 및 이에 따른 가열 부재들의 길이는 수송 방향으로 결정함에 있어서, 중공 섬유 멤브레인 매트의 수송 속도를 고려하여, 처리 구역 내에서의 중공 섬유 멤브레인의 체류 시간이 수축 공정이 원하는 정도로, 예를 들면, 다공성 구조가 소실되고 처리된 영역 내의 중공 섬유 멤브레인의 벽이 유체 불투과성으로 될 정도로 진행될 수 있게 아래에 충분하도록 결정되어야 한다. 처리 구역 내에서의 중공 섬유 멤브레인 매트의 체류 시간은 바람직하게는 0.5 내지 5분, 더 바람직하게는 1 내지 3분의 범위이다.
중공 섬유 멤브레인의 처리된 영역 내의 다공성 구조는, 온도 인가로 인해 중공 섬유 멤브레인의 외측 위에서 뿐만 아니라, 충분한 체류 시간에서, 내강을 대면하는 내측 위에서도 소실되는 것으로 밝혀졌다. 상기 처리 전에 처리 영역 내의 표면 위에 뚜렷이 상이한 다공성 구조를 가지고 있던 중공 섬유 멤브레인에서, 주사 전자 현미경을 사용한 조사에 의해 입증된 바와 같이, 본 발명에 따른 처리의 결과로서, 외측 위에 및 내측 위에 세공들이 없는 실링된 표면을 수득하였다. 판단에 대한 근거는 주사 전자 현미경을 사용하여 5000× 배율로 수행한 표면의 조사였다. 본 발명에 따른 중공 섬유 멤브레인 매트 또는 본 발명의 방법에 따라 제조된 중공 섬유 멤브레인 매트의 바람직한 양태에서, 중공 섬유 멤브레인의 벽은 적어도 하나의 스트라이프 내에서 내강을 대면하는 표면 위에서, 그리고 외측과 대면하는 표면 위에서 세공들이 없다.
적어도 선택된 양태에 따라 중공 섬유 멤브레인 매트의 바람직한 온도 처리 동안에는, 한편으로는, 중공 섬유 멤브레인의 함께 한 크림핑(crimping)과 또한 이들의 완전한 붕괴, 그리고 이와 함께 적어도 하나의 처리 영역 내의 중공 섬유 멤브레인의 내강의 초킹(choking)을 방지하기 위해, 중공 섬유 멤브레인들이 이들의 종방향으로의, 즉, 이들의 연장 방향으로의 장력하에 유지되는 것이 중요하다. 다른 한편으로는, 선형 연결 부재들이 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 열가소성 중합체의 용용 온도만큼 적어도 높은 용융 온도를 갖는 것과, 선형 연결 부재들이 저 수축성인 것, 즉, 이들이, 바람직하게는 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도(포화 스팀)에서 2% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는 것이 중요하다. 그렇지 않으면, 선형 연결 부재들은 상기 온도 인가하에 너무 높은 수축율을 가질 수 있으며, 이는 선형 연결 부재들에 의한 중공 섬유 멤브레인의 협착(constriction), 및 (사용되는 연결 요소에 따라서는) 심지어는 중공 섬유 내강의 초킹을 가져올 수 있을 것이다. 더욱이, 너무 높은 수축율의 경우, 이웃한 중공 섬유 멤브레인들이 접촉될 수 있고 함께 융합될 수 있으며, 이에 의해 중공 섬유 매트 내에 바람직하지 않은 뻣뻣한(stiff) 세그먼트들을 초래할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 적어도 본 발명의 특정 양태에 따른 중공 섬유 멤브레인 매트 또는 본 발명의 적어도 선택된 양태에 따른 방법에 의해 제조된 중공 섬유 멤브레인 매트의 선형 연결 부재들은 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 2% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는다. 과열 스팀 수축율을 결정하기 위해, 선형 연결 부재 재료가 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도(포화 스팀)에서 30분 동안 처리된다.
마지막으로, 적어도 특정 양태에서, 가열 장치를 통과하는 동안, 중공 섬유 멤브레인 매트는 수송 방향으로, 즉, 선형 연결 부재들의 연장 방향으로 작용하는 장력하에 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 의해, 중공 섬유 멤브레인은 또한 열 인가 동안 서로 간격을 둔 상태로 유지되고, 이웃한 중공 섬유 멤브레인들의 점착이 방지된다. 이에 의해, 수송 방향으로의 장력은 중공 섬유 멤브레인 매트의 선형 연결 부재들을 통해서만 인가될 수 있는데, 그 이유는, 중공 섬유 멤브레인 그 자체는 서로 접촉하고 있지 않기 때문이다. 따라서, 수송 방향으로 작용하는 장력은 바람직하게는, 중공 섬유 멤브레인 매트의 너비에 걸쳐 존재하는 선형 연결 부재 1개당 5 내지 15cN의 범위이다(1cN = 1.02g). 매트 너비에 걸쳐 균일한 장력을 달성하기 위해서는, 중공 섬유 멤브레인 매트를, 예를 들면, 플레이트 형태의 지지체 위로 공급하거나, 또는 수송 속도로 구동되는 캐리어 벨트 위에 올려놓는 것이 유리할 수 있다.
기재된 바와 같이, 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 중합체의 용융 온도보다 다소 낮은 온도에서의 중공 섬유 멤브레인의 온도 처리는 처리 영역 내의 중공 섬유 멤브레인의 수축 또는 위축을 개시하며, 이에 따라 이들 영역 내의 세공들이 명백히 붕괴되어 세공성 구조가 소실된다(또는 감소된다). 더욱이, 중공 섬유 멤브레인의 함께 한 크림핑과 또한 이들의 완전한 붕괴, 그리고 이와 함께 중공 섬유 멤브레인의 내강의 초킹이 일어날 수 있다. 이에 대항하기 위해, 본 발명의 적어도 선택된 양태에 따른 바람직한 방법에서, 중공 섬유 멤브레인 매트는 클램핑 장치들(이는, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 평면 연장에 대해 수직인 이들의 접촉 압력에 대해 조정 가능하다)에 의해 적어도 하나의 가열 장치의 우측 및 좌측의 구역들 내에서 그립핑된다. 본 발명에서, 접촉 압력은, 중공 섬유 멤브레인들이 이들의 종방향 연장으로 실제로 수축할 수 있지만, 이들이 직선 코스를 유지하도록 장력하에 유지되도록, 조정되어야 한다. 본 발명에서, 너무 높은 접촉 압력에서는, 중공 섬유 멤브레인 매트의 처리 영역 내의 온도 처리에 의해 개시된 수축으로부터 발생되는 중공 섬유 멤브레인의 연장 방향으로의 필요한 이동이 억제됨을 알아야 한다. 그 결과, 처리 영역 내의 모세관이 이들의 외경에서 수축하게 되는데, 즉, 더 얇아지거나 심지어는 파단시 신도가 초과되는 경우 찢어지게 된다. 반면, 너무 낮은 접촉 압력의 경우, 매트가 처리 영역 내에서 제어되지 않은 상태로 접촉하게 되고, 모세관의 휨(warping) 및/또는 엉킴(kinking)이 일어나거나, 또는 중공 섬유 멤브레인의 내강이 또한 붕괴된다. 각각의 경우에 적합한 접촉 압력은 간단한 시험에 의해 시각적으로 결정될 수 있다.
클램핑 장치는, 예를 들면, 구동식 롤러를 통해 공급되는 금속 벨트일 수 있는데, 상기 벨트는, 중공 섬유 멤브레인 매트를 가압하고, 상기 벨트는 중공 섬유 멤브레인 매트가 적어도 하나의 가열 장치를 통해 공급되는 속도로, 즉, 수송 속도로 이동한다. 그러나, 클램핑 장치는 또한, 예를 들면, 스키드-형상 및 조정 가능한 클램핑 슈(shoe)의 형태의 고정식 부재일 수 있는데, 이에 의해, 중공 섬유 멤브레인 매트는 바람직하게는 측부 엣지 위에서 그립핑되고 이로써 접촉 압력이 상기 매트 위에 발휘된다. 클램핑 장치는 물론 처리 구역의 높이에서 중공 섬유 멤브레인 매트의 수송 방향을 따라 위치되어야 한다.
본 발명에 따르면, 중공 섬유 멤브레인 매트 내에 배열된 중공 섬유 멤브레인은 열가소성 중합체로 구성된다. 특히, 폴리올레핀(예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리이소부틸렌 또는 플루오르화 폴리올레핀), 설폰 중합체(예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리아릴에테르설폰), 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리메틸펜텐(PMP), 에틸 비닐 알코올(EVA), 이들 중합체의 공중합체 또는 블렌드 또는 혼합물의 그룹으로부터 선택되는 합성 중합체가 본 발명에서 고려된다. 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 특히 바람직한 중합체는 폴리올레핀이며, 더 특히 바람직한 중합체는 폴리프로필렌이다. 중공 섬유 멤브레인 매트는 하나 초과의 타입 및/또는 크기의 중공 섬유 멤브레인으로 구성될 수 있다.
중공 섬유 멤브레인은 바람직하게는 서로 간격을 두고 서로 평행하게 이어진 복수의 선형 연결 부재들에 의해 본 발명에 따른 중공 섬유 멤브레인 매트 내에서 연결된다. 선형 연결 부재들(이에 의해 중공 섬유 멤브레인이 매트 내에서 일체화되고, 이에 의해 중공 섬유 멤브레인들이 서로에 대해 일정 거리로 유지된다)는 스트립-형상 부재일 수 있는데, 상기 스트립-형상 부재는 중공 섬유 멤브레인 위에 라미네이팅될 수 있거나, 또는 상기 스트립-형상 부재는 접착제에 의해 중공 섬유 멤브레인에 점착될 수 있다. 선형 연결 부재들은 또한 리본형 물질로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 중공 섬유 멤브레인 매트 및 방법의 바람직한 양태에서, 선형 연결 부재들은 연결 트레드, 즉, 얀(yarn) 또는 섬유로, 이들은 중공 섬유 멤브레인을 서로 연결시킨다. 연결 트레드는 단일 중공 섬유 멤브레인 둘레에 휘감길 수 있다. 상기 매트 내의 중공 섬유 멤브레인은 바람직하게는 편직 방법을 사용하여 연결 트레드에 의해 연결되는데, 즉, 중공 섬유 멤브레인 매트는 바람직하게는 편직 매트이다. 특히 바람직한 양태에서, 연결 트레드는 멀티필라멘트 얀이다. 멀티필라멘트 폴리에스테르 얀이 연결 트레드에 대해 가장 바람직하다. 본 발명의 내용에서, 바람직한 얀은, 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 높은 용융 온도를 갖고, 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 바람직하게는 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖고, 더 바람직하게는 2% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는다. 중공 섬유 멤브레인은 복수의 상이한 타입 및/또는 크기의 선형 연결 부재들에 의해 중공 섬유 멤브레인 매트 내에서 연결될 수 있다. 또한, 중공 섬유 멤브레인 또는 매트는 스페이서에 의해 간격을 둘 수 있고/있거나, 포팅재(potting), 예를 들면, 각각의 단부에서의 에폭시 수지, 및/또는 튜브 시트(tube sheet)에 의해 중공 섬유 멤브레인 매트, 컨택터, 필터, 카트리지, 또는 모듈 내에서 연결 또는 고정될 수 있고/있거나, 천공된 중심 관 주위에 형성될 수 있다.
적어도 본 발명의 특정 양태에 따른 바람직한 방법의 단계 b)에 사용되는 수송 장비에 관하여, 이는 시트형 제품의 연속 수송에 사용되는 것과 같은 통상의 장비일 수 있다. 예를 들면, 수송 장비는 구동식 롤러를 가질 수 있으며, 이로부터 중공 섬유 매트가 풀리거나 이 위에 중공 섬유 매트가 제어된 방식으로 권취된다. 수송 장비는 추가로 롤러 쌍들을 갖는데, 이들 롤러 쌍에 의해 중공 섬유 매트는, 예를 들면, 수송 벨트와 함께 적어도 하나의 가열 장치로 공급되고 이로부터 인출된다. 이는, 중공 섬유 멤브레인 매트가, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 위와 아래에 위치되고 중공 섬유 멤브레인 매트를 커버하는 캐리어 벨트 사이에서 가열 장치를 통해 수송되는 경우, 적어도 하나의 가열 장치를 통한 중공 섬유 멤브레인 매트의 온화하고 균일한 수송에 유리하다. 동시에 가열 부재들 사이의 처리 구역 내에서 중공 섬유 멤브레인 매트를 커버하는 경우, 중공 섬유 멤브레인이 처리 구역을 통해 온화한 방법으로 공급되고, 특히 상기 온도 처리로부터 생성되는 이 영역 내에서의 중공 섬유 멤브레인의 수직 또는 수평 이동이 또한 방지된다는 이점을 갖는다. 이러한 유형의 이동은, 예를 들면, 이웃한 중공 섬유 멤브레인 사이의 접촉을 초래하고 그 결과 중공 섬유 멤브레인의 점착을 가져올 수 있다.
캐리어 벨트는 바람직하게는 충분한 강도 및 낮은 신도를 갖는 연신된 중합체 필름, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 것들일 수 있다. 추가의 바람직한 양태에서, 캐리어 벨트는 온도 안정성 얀으로 제조된 미세한 천(fine fabric), 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌 얀 및/또는 아라미드 얀으로 제조된 천일 수 있다. 중공 섬유 멤브레인 매트는 바람직하게는 이의 전체 너비에 걸쳐, 그리고 이에 따라 또한 처리 구역들을 통과하는 영역들에 걸쳐 캐리어 벨트들에 의해 커버되어서(여기서, 따라서 캐리어 벨트는 온도 안정성 재료로 구성되고, 매트와 캐리어 벨트 사이가 달라붙는 일은 일어나지 않는다), 캐리어 벨트가 적어도 하나의 가열 장치를 통과한 후, 중공 섬유 멤브레인 매트로부터 문제 없이 그리고 잔류물을 남기지 않고 인출될 수 있게 한다. 따라서, 캐리어 벨트는 바람직하게는 비점착성이다. 캐리어 벨트는 또한 처리 구역을 통과하는 동안에 가열 부재와 중공 섬유 매트 사이에서 스페이서로서 작용할 수 있다. 상부 측 및 하부 측 위에 위치된 캐리어 벨트는 바람직하게는 구동하여, 필요한 속도로 수송 방향으로 중공 섬유 멤브레인 매트를 수송하며, 따라서 상기 캐리어 벨트는 동시에 수송 장치를 구성한다.
중공 섬유 멤브레인 매트를 이의 전체의 상부 측 및 하부 측 위에서 커버하는 캐리어 벨트의 사용은, 중공 섬유 멤브레인 매트가 적어도 하나의 가열 장치를 포함하는 처리 장비를 통해 균일하게 휨(wrapping) 없이 공급될 수 있다는 추가의 이점을 갖는다. 또한, 클램핑 장치를 통한 온화한 그립핑 및 공급(이는 중공 섬유 멤브레인의 연장 방향으로 중공 섬유 멤브레인 매트의 안정화를 달성한다)이 또한 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 양태에서, 중공 섬유 멤브레인 매트는 이의 측면 엣지들의 영역 내에서 상기 캐리어 벨트들에 의해 커버되고, 상기 커버하는 캐리어 벨트들과 함께 스키드-형상 클램핑 장치를 통해 공급된다.
본 발명에 따른 중공 섬유 매트 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 중공 섬유 매트의 용도에 따라, 이 매트가 하나 초과의 영역 또는 하나 초과의 스트라이프(이 영역 또는 스트라이프 내에서는 상기 매트 내에 배열된 중공 섬유 멤브레인의 벽이 유체 불투과성이다)를 갖는 것이 필요할 수 있다. 이러한 유형의 중공 섬유 멤브레인 매트를 제조하기 위해, 중공 섬유 멤브레인 매트는 적어도 하나의 제2 가열 장치를 통해 공급되는데, 상기 제2 가열 장치는 상기 제1 가열 장치로부터 일정 거리로 떨어져 수송 방향에 대해 횡방향으로 배열되고, 상기 제2 가열 장치에 의해 적어도 하나의 추가의 스트라이프-형상 영역이 상기 선형 연결 부재들의 연장 방향으로 생성되며, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인의 상기 벽들은 유체 불투과성이다.
유체 불투과성 영역으로 인해, 본 발명에 따른 바람직한 중공 섬유 멤브레인 매트 또는 본 발명에 따른 방법에 따라 제조된 바람직한 중공 섬유 멤브레인 매트는, 예를 들면 CLM 컨택터(이는 이들 컨택터 내에 형성된 액체 멤브레인의 높은 안정성을 필요로 한다)에 최상으로 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 6은 주사 전자 현미경을 사용하여 만들어진 5000× 배율의 중공 섬유 멤브레인 벽 구조 또는 표면의 각각의 이미지이다.
이제, 본 발명의 적어도 선택된 양태를 하기의 실시예에 의해 더 상세하게 설명할 것이다.
실시예
1:
너비가 750㎜인 중공 섬유 멤브레인 편직 매트를 제조하였다. 중공 섬유 멤브레인 매트 내에 배열된 중공 섬유 멤브레인은, 벽이 전체에 걸쳐 다공성이고 직경이 400㎛이고 벽 두께가 40㎛인 연신된 폴리프로필렌 중공 섬유 멤브레인(타입 X40, Celgard LLC, 미국 노스캐롤라이나주 샬롯테에 소재함)이었다. 중공 섬유 멤브레인을 멀티필라멘트 폴리에스테르 트레드에 의해 중공 섬유 멤브레인 매트 내로 결합시켰는데, 여기서는 150개의 경사 트레드(warp thread), 즉, 연결 트레드를 수송 방향으로 매트의 너비에 걸쳐 균일하게 분포시켰다. 폴리에스테르 트레드는 1% 미만의 과열 스팀 수축율을 가졌다.
중공 섬유 멤브레인 매트를 7.6㎝/min의 수송 속도로 롤로부터 인출하고, 매트의 상부 측 및 하부 측 위에 있는 폴리테트라플루오로에틸렌 얀 및 아라미드 얀으로 제조된 천으로 제조된 구동식 캐리어 벨트와 함께 공급하고, 온도 처리 후, 경사 트레드당 약 10cN의 장력으로 롤 위에 감았다.
가열 장치는 매트의 위와 아래 각각에 위치된 복사 가열 부재를 포함하였다. 각각의 복사 가열 부재는 너비가 125㎜이고 길이가 100㎜인 알루미늄으로 제조된 핫플레이트를 포함하였으며, 이들 핫플레이트를 핫플레이트 1개당 2개의 가열 카트리지에 의해 155℃까지 가열하였다. 이들 핫플레이트는 서로 5㎜ 떨어져 있고, 중공 섬유 멤브레인 매트를 캐리어 벨트와 함께, 핫플레이트들 사이의 중앙을 통해 공급하였다. 이러한 방법에 의해, 중공 섬유 멤브레인 매트의 영역 내에서도 온도가 약 155℃였으며, 이 온도는 폴리프로필렌의 용융 온도보다 약 7% 낮았다.
측면 엣지들의 영역 내에서, 스키드-형상 클램핑 장치를 중공 섬유 멤브레인 매트에 내리눌렀으며, 이 클램핑 장치 아래에서, 중공 섬유 멤브레인 매트를 캐리어 벨트와 함께 끌어당겼다. 가열 장치의 영역 내에서 중공 섬유 멤브레인의 직선 코스는 보장하면서, 그러나 동시에, 온도 인가의 결과로서 가열 장치의 영역 내에서 종방향으로 중공 섬유 멤브레인의 수축이 가능하도록 클램핑 장치들의 접촉 압력을 조정하였다.
가열 장치를 통과하는 동안, 중공 섬유 멤브레인은 처리 영역 내에서 약 35 내지 40%로 수축되었다. 가열 구역을 통과한 후, 중공 섬유 멤브레인 벽의 구조가 변경되었는데, 이는 시각적 외관이 백색에서 투명하게 변화된 것에 의해 인식되었다. 중공 섬유 멤브레인의 투명한 영역 내에서, 원래의 다공성 벽 구조(도 1)는 치밀한 필름 구조(도 2)로 변형되었다. 따라서, 중공 섬유 멤브레인 매트는 연결 트레드와 평행하게 연장되는 스트라이프를 가지게 되었으며, 상기 스트라가트 내에서 폴리프로필렌 중공 섬유 멤브레인의 벽은 유체 불투과성이었다.
실시예
2:
본 절차는 실시예 1에서와 동일하였다. 실시예 1에 사용된 연신된 폴리프로필렌 중공 섬유 멤브레인으로 제조된 중공 섬유 멤브레인 매트 대신에, 미연신된 폴리프로필렌 중공 섬유 멤브레인(타입 PP 50280, 독일 부퍼탈 소재의 Membrana GmbH)으로 제조된 중공 섬유 멤브레인 매트를 제공하였다.
처리 구역을 통과한 후, 중공 섬유 멤브레인 벽의 구조가 변경되었는데, 이는 시각적 외관이 백색에서 투명하게 변화된 것에 의해 인식되었다. 주사 전자 현미경에서의 조사에 의해 입증된 바와 같이, 중공 섬유 멤브레인의 처리된 투명한 영역 내에서, 원래의 다공성 벽 구조(도 3)는 유체-기밀성 필름 구조(도 4)로 바뀌었다.
실시예
3:
본 절차는 실시예 1에서와 동일하였다. 실시예 1과는 대조적으로, 폴리-(4-메틸-1-펜텐)으로부터 제조된 중공 섬유 멤브레인을 사용하였다(타입 90200, Membrana GmbH). 핫플레이트를 210℃까지 가열하였으며, 이에 의해 폴리-(4-메틸-1-펜텐)의 용융 온도보다 약 15% 낮은 온도까지 가열되었다.
온도 처리로 인해, 폴리-(4-메틸-1-펜텐)으로 제조된 중공 섬유 멤브레인은 마찬가지로 외관이 백색으로 투명하게 변화하였다. 내강을 대면하는 중공 섬유 멤브레인의 원래의 다공성 내부 표면(도 5)은 온도 처리 후에 치밀하였다(도 6). 이들 폴리-(4-메틸-1-펜텐) 중공 섬유 멤브레인의 경우에도 역시 중공 섬유 멤브레인 벽이 연결 트레드와 평행한 스트라이프 내에서 유체-기밀성인 매트를 수득하였다.
비교예
1:
본 절차는 실시예 1에서와 동일하였다. 실시예 1과는 대조적으로, 핫플레이트를 170℃까지 가열하였으며, 이에 의해 상기 폴리프로필렌의 용융 온도의 바로 위의 온도까지 가열되었다.
처리 구역 내에서의 고온 응력의 결과로서, 이웃한 중공 섬유 멤브레인의 융합 및 중공 섬유 멤브레인의 내강의 붕괴가 대부분의 중공 섬유 멤브레인에서 확인되었다.
비교예
2:
본 절차는 실시예 3에서와 동일하였다. 실시예 3과는 대조적으로, 핫플레이트를 195℃까지 가열하였으며, 이에 의해 폴리-(4-메틸-1-펜텐)의 용융 온도보다 약 20% 낮은 온도까지 가열되었다.
처리 영역 내에서, 중공 섬유 멤브레인의 외관상 변화가 없었다. 중공 섬유 멤브레인은 처리 후에 여전히 백색이었는데, 즉, 중공 섬유 멤브레인의 벽이 이 영역 내에서 다공성 구조를 계속 갖고 있었다.
본 발명의 적어도 선택된 양태는 바람직하게는, 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고 상기 멤브레인들은 벽 및 연속 내강을 갖는, 중공 섬유 멤브레인 매트에 관한 것으로; 상기 중공 섬유 멤브레인들은 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들은 상기 선형 연결 부재들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되고, 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들의 상기 벽들은, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 내부에 있는 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 스트라이프 내에서 유체-기밀성이다. 상기 선형 연결 부재들은 바람직하게는 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 적어도 높은 용융 온도를 갖고, 상기 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 상기 적어도 하나의 스트라이프(상기 스트라이프의 내부에서 상기 중공 섬유 멤브레인은 유체-기밀성이다)의 외부에 있는 선형 연결 부재들은 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는다. 본 발명의 적어도 선택된 양태는 바람직하게는 추가로 이러한 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
본 발명의 적어도 선택된 양태에 따르면, 중공 섬유 멤브레인 매트는 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 벽 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 상기 선형 연결 부재들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 적어도 하나의 열가소성 중합체로 구성되는 중공 섬유 멤브레인 매트로서; 서로 이웃하여 배열된 상기 중공 섬유 멤브레인들의 상기 벽들은, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트 내의 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 스트라이프 내에서 유체-기밀성이고; 상기 선형 연결 부재들은 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 적어도 높은 용융 온도를 갖고; 상기 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 상기 적어도 하나의 스트라이프(상기 스트라이프의 내부에서 상기 중공 섬유 멤브레인은 유체-기밀성이다)의 외부에 있는 선형 연결 부재들은 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 선형 연결 부재들이 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 2% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는 것을 특징으로 하는 상기의 중공 섬유 멤브레인 매트.
상기 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 중합체가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 상기의 중공 섬유 멤브레인 매트.
상기 선형 연결 부재들이 연결 트레드인 것을 특징으로 하는 상기의 중공 섬유 멤브레인 매트.
상기 연결 트레드가 멀티필라멘트 폴리에스테르 얀인 것을 특징으로 하는 상기의 중공 섬유 멤브레인 매트.
일정 거리에서 상기 중공 섬유 멤브레인을 유지하는 상기 연결 트레드가 편직 방법을 통해 도입되는 것을 특징으로 하는 상기의 중공 섬유 멤브레인 매트.
상기 적어도 하나의 스트라이프 내의 상기 중공 섬유 멤브레인의 상기 벽들이 내강과 대면하는 표면 위에서, 그리고 외측과 대면하는 표면 위에서, 세공이 없는 것을 특징으로 하는 상기의 중공 섬유 멤브레인 매트.
적어도 본 발명의 특정 양태에 따르면, 적어도 하나의 스트라이프-형상 영역을 갖고, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인들의 벽들이 유체 불투과성인 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법은,
a) 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 다공성 벽, 미세다공성 벽 및 반투과성 벽 중의 적어도 하나 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들이 상기 선형 연결 부재들에 의해 일정 거리로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되고, 상기 선형 연결 부재들은 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 적어도 높은 용융 온도를 갖고, 상기 선형 연결 부재들은 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는, 중공 섬유 멤브레인 매트를 제공하는 단계,
b) 상기 선형 연결 부재들의 연장 방향으로, 수송 방향으로 작용하는 장력하에, 수송 장비에 의해, 일정 수송 속도로, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 위와 아래에, 그리고 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 표면으로부터 그리고 서로로부터 일정 거리에 배열된 가열 부재들을 갖고 상기 수송 방향으로 연장되는 적어도 하나의 가열 장치(이를 통해, 상기 수송 방향에 대해 횡방향인 너비 B에 걸친 처리 구역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인들로 열이 공급되며, 이에 의해 상기 중공 섬유 매트가 처리 영역 내에서 처리된다)를 통해 상기 중공 섬유 멤브레인 매트를 수송하는 단계, 및 이와 동시에,
c) 구역들(이는, 상기 수송 방향에서 바라볼 때 상기 적어도 하나의 가열 장치의 우측 및 좌측에 위치된다) 내에서 클램핑 장치들(이는, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 평면 연장에 대해 수직인 이들의 접촉 압력에 대해 조정 가능하며, 상기 클램핑 장치들에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인들은 상기 수송 방향에 대해 횡방향인 장력하에 유지된다)에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인 매트를 그립핑하는 단계를 포함하며,
여기서, 상기 처리 구역 내에서 온도는, 상기 가열 부재들에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 중합체의 용융 온도보다 5 내지 15% 낮은 온도로 조정되어, 상기 중공 섬유 멤브레인의 수축이 상기 처리 영역 내에서 개시되도록 하며, 상기 클램핑 장치들의 접촉 압력을 조정함으로써, 상기 중공 섬유 멤브레인들이 이들의 종방향 연장으로 장력하에 유지되어, 상기 중공 섬유 멤브레인들이 이들의 종방향 연장으로 직선 코스를 유지하도록 한다.
상기 중공 섬유 멤브레인 매트가, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 위와 아래에 배열되고 적어도 상기 적어도 하나의 가열 장치의 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인 매트를 커버하는 캐리어 벨트 사이에서, 적어도 하나의 제1 가열 장치를 통해 수송되는 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 중공 섬유 멤브레인 매트가 이의 측면 엣지들의 영역 내에서 상기 캐리어 벨트들에 의해 커버되고, 상기 커버하는 캐리어 벨트들과 함께 스키드-형상 클램핑 장치들에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
수송 방향으로의 상기 가열 부재들의 길이 및 상기 수송 속도가, 상기 처리 구역 내에서의 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 체류 시간이 0.5 내지 5분의 범위 내에 있도록 조정되는 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 가열 부재가 복사 가열 부재인 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 복사 가열 부재들이 평면 핫플레이트들인 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 핫플레이트들 사이의 거리가 4 내지 8㎜인 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 중공 섬유 멤브레인 매트가 적어도 하나의 제2 가열 장치를 통해 공급되며, 상기 제2 가열 장치는 상기 제1 가열 장치로부터 일정 거리로 떨어져 수송 방향에 대해 횡방향으로 배열되고, 상기 제2 가열 장치에 의해 적어도 하나의 추가의 스트라이프-형상 영역이 상기 선형 연결 부재들의 연장 방향으로 생성되며, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인의 상기 벽들은 유체 불투과성인 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 수송 방향으로 작용하는 상기 장력이 선형 연결 부재 1개당 5 내지 15cN의 범위인 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 상기 중합체가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 선형 연결 부재들이 연결 트레드들, 부재들 또는 섬유들인 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
상기 연결 트레드가 멀티필라멘트 폴리에스테르 얀인 것을 특징으로 하는 상기의 방법.
적어도 하나의 스트라이프-형상 영역을 갖고, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인의 상기 벽들이 유체 불투과성이고, 상기의 방법에 의해 형성되는 중공 섬유 멤브레인 매트.
적어도 하나의 양태에서, 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트로서, 상기 멤브레인이 벽 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되며, 서로 이웃하여 배열된 상기 중공 섬유 멤브레인들의 벽들이, 상기 매트의 길이를 따라 연장되며, 열에 의해 형성된 적어도 하나의 밴드, 스트라이프 또는 섹션에서, 감소된 다공성 및 유체-기밀성 중의 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 중공 섬유 멤브레인 매트가 제공된다.
전형적인 중공 섬유 제조 공정에서의 열 고정(setting) 및/또는 수축 제어 단계는 본 발명에 따라 세공의 다공성을 폐쇄 또는 감소시키기 위해 이용되는 열 수축(세공 붕괴) 메커니즘에서 역할을 할 수 있는 것으로 여겨진다. 중공 섬유가 중공 섬유 제조 중에 열 고정을 하기 위해 사용된 것보다 더 높은 온도로 가열되는 경우에는, 세공 구조를 생성시킨 공정이 역전되기 시작하고 기존의 세공이 폐쇄될 것이다. 이는 세공 구조 내의 표면적이 매우 크기(500㎡/g 초과) 때문에 일어날 수 있다. 충분한 에너지가 가열을 통해 가해질 때, 중합체의 표면 장력은 중합체가 결정 용융점에 접근함에 따라 신속한 섬유 위축 및 세공 폐쇄를 일으킬 수 있다. 이 공정은 단지 시작은 되지만 중합체 결정성의 완전하고 완벽한 용융에는 도달하지 않도록 온도를 제어하는 것이 중요할 수 있다. 이것이 일어날 경우, 섬유의 튜브형 성질(tubular nature)이 소실될 수 있다. 중공 섬유는 바람직하게는 직조 매트 구조 내에 포함되기 때문에, 약간의 수축이 일어날 수 있지만 이는 경사 트레드에 의해 억제될 수 있다. 원하는 것은, 생성되는 중공 섬유가 튜브형 구조를 갖지만 적어도 특정 세그먼트 내의 벽 내의 세공은 감소된 크기를 갖거나, 붕괴되고 효과적으로 제거된 중공 섬유이다.
적어도 특정 양태에 따르면, 미처리된 어레이는 영향을 받지 않은 채로 두면서 중공 섬유 어레이의 스트라이프 또는 밴드를 선택적으로 가열 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법은 건식 연신(dry stretch)으로 형성된 중공 섬유 멤브레인에 대해 사용될 때 가장 효과적일 수 있다. 구체적으로 제어된 온도 및 기계적 하중 조건을 적용시킴으로써, 가열 처리된 구역 내의 다공성이 감소 또는 완전히 제거될 수 있다. 또한, 어레이의 너비 내에서, 변화하는 너비를 갖는 하나 이상의 가열 처리된 구역을 생성할 수 있다.
이 기술은 다중 튜브 시트를 갖는 컨택터 또는 모듈에 매우 유용할 수 있다. 이들 튜브 시트는 단일 모듈 내에서 상이한 부피를 생성할 수 있다. 이들 구역의 하나 이상에 의해 생성된 부피 내에서 이 특별한 가열 처리를 적용하는 것이 유익할 수 있다. 예를 들면, 이들 부피 중의 하나로 들어가는 유체 스트림 중의 하나가 기체상이라면, 이것은 무심코 멤브레인의 세공 구조로 들어갈 것이다. 선택적으로 이 구역을 가열 처리함으로써, 멤브레인이 불투과성이 되게 하고 기체상 유동을 의도된 멤브레인으로 안내되게 할 수 있다.
발생 가능한 바람직한 한 양태에서, 본 발명의 가열 처리 방법은 구역 B1부터 구역 B2까지, 그리고 구역 C1부터 구역 C2까지의 2개의 상이한 기체 스트림 유동을 갖는 내장형 액체 멤브레인(CLM) 모듈에 사용될 수 있다. 선택적 가열 처리가 B1 구역 및 C2 구역 내에서 튜브 시트 사이에 생성된 부피에 적용된다. 이는 2개의 기체 스트림이 중도에 모듈의 CLM 부분으로 들어가기 전에 함께 혼합되는 것을 방지한다.
적어도 하나의 양태에서, 본 발명은 바람직하게는, 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고 상기 멤브레인들은 벽 및 연속 내강을 갖는, 중공 섬유 멤브레인 매트에 관한 것으로; 상기 중공 섬유 멤브레인들은 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들은 상기 선형 연결 부재들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되고, 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들의 상기 벽들은, 상기 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 밴드, 섹션 또는 스트라이프 내에서 유체-기밀성이며, 상기 스트라이프의 내부에서 상기 중공 섬유 멤브레인은 유체-기밀성이다. 본 발명의 다른 양태는 바람직하게는 이러한 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법 및/또는 사용 방법에 관한 것이다.
적어도 특정 양태에서, 본 발명은 바람직하게는, 중첩하여 배열되고 서로 이웃한 중공 섬유 멤브레인을 갖고 상기 멤브레인이 벽 및 연속 내강을 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트 또는 배열체(또는 하나 이상의 이러한 매트를 포함하는 컨택터)에 관한 것으로, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되고, 적어도 서로 이웃하여 배열된 상기 중공 섬유 멤브레인의 벽은 매트(또는 컨택터)의 길이를 따라 연장되는 적어도 하나의 스트라이프 내에서 유체-기밀성이고, 상기 스트라이프의 내부에서 상기 중공 섬유 멤브레인은 유체-기밀성이다. 본 발명의 다른 양태는 바람직하게는 이러한 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법 및/또는 사용 방법에 관한 것이다.
상기의 실시예 및 양태는 제한적이지 않으며 본 발명은 본 발명의 요지 및 범위로부터 벗어남 없이 다른 형태 또는 변형으로 구현될 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위로서 나타낸 첨부된 특허청구범위를 참조할 수 있다.
Claims (21)
- 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트로서,
상기 중공 섬유 멤브레인들은 벽 및 연속 내강(lumen)을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들(linear connecting elements)에 의해 서로 연결되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 상기 선형 연결 부재들에 의해 서로 떨어진 채로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 적어도 하나의 열가소성 중합체로 구성되며, 서로 이웃하여 배열된 상기 중공 섬유 멤브레인들의 상기 벽들은, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트 내의 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 적어도 하나의 스트라이프(stripe) 내에서 유체-기밀성(fluid-tight)이고; 상기 선형 연결 부재들은 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 적어도 높은 용융 온도를 갖고; 상기 선형 연결 부재들에 대해 평행하게 연장되는 상기 적어도 하나의 스트라이프(상기 스트라이프의 내부에서 상기 중공 섬유 멤브레인은 유체-기밀성이다)의 외부에 있는 선형 연결 부재들은 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는 것을 특징으로 하는, 중공 섬유 멤브레인 매트. - 제1항에 있어서, 상기 선형 연결 부재들이 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 2% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는 것을 특징으로 하는, 중공 섬유 멤브레인 매트.
- 제1항에 있어서, 상기 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 상기 적어도 하나의 중합체가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는, 중공 섬유 멤브레인 매트.
- 제1항에 있어서, 상기 선형 연결 부재들이 연결 트레드(connecting thread)들인 것을 특징으로 하는, 중공 섬유 멤브레인 매트.
- 제4항에 있어서, 상기 연결 트레드들이 멀티필라멘트 폴리에스테르 얀(yarn)들인 것을 특징으로 하는, 중공 섬유 멤브레인 매트.
- 제1항에 있어서, 상기 멤브레인 매트가 적어도 2개의 상이한 타입들 또는 크기들의 중공 섬유 멤브레인을 함유하는 것을 특징으로 하는, 중공 섬유 멤브레인 매트.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스트라이프 내의 상기 중공 섬유 멤브레인의 상기 벽들이 내강과 대면하는 표면 위에서, 그리고 외측과 대면하는 표면 위에서, 세공이 없는 것을 특징으로 하는, 중공 섬유 멤브레인 매트.
- 적어도 하나의 스트라이프-형상 영역을 갖고, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인들의 벽들이 유체 불투과성인 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법으로서, 상기 방법은
a. 중공 섬유 멤브레인 매트(여기서, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트는 서로 평행하게 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 다공성 벽, 미세다공성 벽 및 반투과성 벽 중의 적어도 하나 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은, 서로 간격을 두고 서로 평행하게 배열된 복수의 선형 연결 부재들에 의해 서로 연결되고, 상기 멤브레인들이 상기 선형 연결 부재들에 의해 일정 거리로 유지되고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되고, 상기 선형 연결 부재들은 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 열가소성 중합체의 용융 온도만큼 적어도 높은 용융 온도를 갖고, 상기 선형 연결 부재들은 121℃의 온도 및 100%의 대기 습도에서 5% 이하의 과열 스팀 수축율을 갖는다)를 제공하는 단계,
b. 상기 중공 섬유 막 매트를 수송하는 단계로서, 가열 부재들이 상기 중공 섬유 막 매트의 위와 아래에 그리고 상기 중공 섬유 막 매트의 표면으로부터 그리고 서로로부터 일정 거리로 떨어져 배열되는 상기 가열 부재들을 가지며 수송 방향으로 연장되는 적어도 하나의 가열 장치를 통해 수송 방향으로 작용하는 장력하에서 상기 선형 연결 부재들의 연장 방향으로의 수송 속도로 수송 장비를 사용하여 상기 중공 섬유 막 매트를 수송하는 단계(이를 통해, 상기 수송 방향에 대해 횡방향인 너비 B에 걸친 처리 구역(treatment zone) 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인들에 대해 열이 공급되며, 이에 의해 상기 중공 섬유 매트가 처리 영역(treatment area) 내에서 처리된다), 및 이와 동시에,
c. 구역들(이는, 상기 수송 방향에서 바라볼 때 상기 적어도 하나의 가열 장치의 우측 및 좌측에 위치된다) 내에서 클램핑 장치들(이는, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 평면 연장(flat extension)에 대해 수직인 이들의 접촉 압력에 대해 조정 가능하며, 상기 클램핑 장치들에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인들은 상기 수송 방향에 대해 횡방향인 장력하에 유지된다)에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인 매트를 그립핑(gripping)하는 단계를 포함하며,
여기서, 상기 처리 구역 내에서 온도는, 상기 가열 부재들에 의해 상기 중공 섬유 멤브레인들을 구성하는 상기 중합체의 용융 온도보다 5 내지 15% 낮은 온도로 조정되어, 상기 중공 섬유 멤브레인의 수축이 상기 처리 영역 내에서 개시되도록 하며, 상기 클램핑 장치들의 접촉 압력을 조정함으로써, 상기 중공 섬유 멤브레인들이 이들의 종방향 연장(longitudinal extension)으로 장력하에 유지되어, 상기 중공 섬유 멤브레인들이 이들의 종방향 연장으로 직선 코스를 유지하도록 하는,
적어도 하나의 스트라이프-형상 영역을 갖고, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인들의 벽들이 유체 불투과성인 중공 섬유 멤브레인 매트의 제조 방법. - 제8항에 있어서, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트가, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 위와 아래에 배열되고 적어도 상기 적어도 하나의 가열 장치의 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인 매트를 커버하는 캐리어 벨트 사이에서, 적어도 하나의 제1 가열 장치를 통해 수송되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트가 이의 측면 엣지들의 영역 내에서 상기 캐리어 벨트들에 의해 커버되고, 상기 커버하는 캐리어 벨트들과 함께 스키드-형상 클램핑 장치들에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 수송 방향으로의 상기 가열 부재들의 길이 및 상기 수송 속도가, 상기 처리 구역 내에서의 상기 중공 섬유 멤브레인 매트의 체류 시간이 0.5 내지 5분의 범위 내에 있도록 조정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 가열 부재가 복사 가열 부재인 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 복사 가열 부재들이 평면 핫플레이트들인 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 핫플레이트들 사이의 거리가 4 내지 8㎜인 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 중공 섬유 멤브레인 매트가 적어도 하나의 제2 가열 장치를 통해 공급되며, 상기 제2 가열 장치는 상기 제1 가열 장치로부터 일정 거리로 떨어져 수송 방향에 대해 횡방향으로 배열되고, 상기 제2 가열 장치에 의해 적어도 하나의 추가의 스트라이프-형상 영역이 상기 선형 연결 부재들의 연장 방향으로 생성되며, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인의 상기 벽들은 유체 불투과성인 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 수송 방향으로 작용하는 상기 장력이 선형 연결 부재 1개당 5 내지 15cN의 범위인 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 중공 섬유 멤브레인을 구성하는 상기 중합체가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 선형 연결 부재들이 연결 트레드들, 부재들 또는 섬유들인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 연결 부재들이 멀티필라멘트 폴리에스테르 얀인 것을 특징으로 하는, 방법.
- 적어도 하나의 스트라이프-형상 영역을 갖고, 이 영역 내에서 상기 중공 섬유 멤브레인의 상기 벽들이 유체 불투과성이고, 제8항의 방법에 의해 형성되는, 중공 섬유 멤브레인 매트.
- 서로 이웃하여 배열된 중공 섬유 멤브레인들을 갖는 중공 섬유 멤브레인 매트로서, 상기 멤브레인이 벽 및 연속 내강을 갖고, 상기 중공 섬유 멤브레인들은 열가소성 중합체로 구성되며, 서로 이웃하여 배열된 상기 중공 섬유 멤브레인들의 벽들이, 상기 매트의 길이를 따라 연장되며, 열에 의해 형성된 적어도 하나의 밴드, 스트라이프 또는 섹션에서, 감소된 다공성 및 유체-기밀성 중의 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는, 중공 섬유 멤브레인 매트.
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