復(fù)合中空纖維膜及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種提高水滲透率和剝離強(qiáng)度的復(fù)合中空纖維膜及其制造方法，本發(fā)明的復(fù)合中空纖維膜包括：管狀高分子膜，其具有外表面和內(nèi)表面；管狀編織物，其設(shè)置在所述高分子膜的外表面和內(nèi)表面之間，其中，所述管狀編織物由多個(gè)紗線制造，所述紗線分別包括第一多纖維和第二多纖維，所述第一多纖維包括多個(gè)分別具有3～50纖度的第一單纖維，所述第二多纖維包括多個(gè)分別具有超過(guò)0.4纖度且小于3纖度的第二單纖維。
【專利說(shuō)明】
復(fù)合中空纖維膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合中空纖維膜及其制造方法，更具體來(lái)說(shuō)，涉及具有更高的水 滲透率和剝離強(qiáng)度的復(fù)合中空纖維膜及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為用于流體處理的分離方法，有利用加熱或者相變的方法和利用過(guò)濾膜的方法 等。其中利用過(guò)濾膜的分離方法，由于根據(jù)過(guò)濾膜的細(xì)孔大小，能夠穩(wěn)定地得到所要的水 質(zhì)，因此具有能夠提高工序可靠性的優(yōu)點(diǎn)，且如果利用過(guò)濾膜，則無(wú)需進(jìn)行加熱等操作，因 此，具有在使用可受加熱等影響的微生物的分離工序中能夠廣泛利用的優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 過(guò)濾膜根據(jù)其形態(tài)可分為平膜以及中空纖維膜。
[0004] 在內(nèi)部具有中空（lumen)的中空纖維膜與平膜相比具有更大的表面積，因此在水 處理效率方面，優(yōu)于平膜。中空纖維膜廣泛使用于無(wú)菌水、飲用水、超純水制造等的精制過(guò) 濾領(lǐng)域，近年來(lái)其應(yīng)用范圍還擴(kuò)大到污水/廢水處理、凈化槽中的固液分離、工業(yè)廢水中的 浮游物質(zhì)（SS: Suspended So 1 id)去除、河川水的過(guò)濾、工業(yè)用水的過(guò)濾以及游泳館水的過(guò) 濾等。
[0005] 過(guò)濾膜為了能夠應(yīng)用于水處理中，基本上應(yīng)具有優(yōu)秀的滲透性，同時(shí)還應(yīng)具有優(yōu) 秀的耐壓性和機(jī)械強(qiáng)度。但是，中空纖維膜在多孔性結(jié)構(gòu)的特性上，具有不充分的機(jī)械強(qiáng) 度。為了提高中空纖維膜的機(jī)械強(qiáng)度，曾經(jīng)有過(guò)使用管狀編織物來(lái)加強(qiáng)中空纖維膜的嘗試。
[0006] 例如，在美國(guó)專利第7,909，177號(hào)和美國(guó)專利8,201，485號(hào)中分別公開(kāi)有在作為支 撐體的管狀編織物的外表面上涂覆高分子膜來(lái)制造出的復(fù)合中空纖維膜。
[0007] 在這些現(xiàn)有技術(shù)中，為了擴(kuò)大管狀編織物和高分子膜的粘結(jié)面積，在制造管狀編 織物時(shí)單獨(dú)地或與其他纖維一起使用了具有0.01至0.4纖度(Denier)的單纖維所構(gòu)成的細(xì) 纖度多纖維。
[0008] 但是，包括細(xì)纖度多纖維的管狀編織物的孔隙會(huì)很小，所以會(huì)降低復(fù)合中空纖維 膜的水滲透率。
[0009] 除此之外，包括細(xì)纖度多纖維的管狀編織物的小的孔隙會(huì)在形成高分子膜時(shí)，將 無(wú)法使高分子溶液在管狀編織物的厚度方向上貫通。結(jié)果，在管狀編織物和高分子膜之間 提高剝離強(qiáng)度方面存在極限。
[0010] 另外，在高分子溶液在管狀編織物的厚度方向上未貫通的情況下管狀編織物的內(nèi) 表面形成為復(fù)合中空膜內(nèi)表面，但是，管狀編織物在其特征上具有不均勻的內(nèi)表面。管狀編 織物的不均勻的內(nèi)表面會(huì)增加在復(fù)合中空纖維膜內(nèi)的流體流動(dòng)的阻礙，由此會(huì)降低復(fù)合中 空纖維膜的水滲透率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 技術(shù)課題
[0012] 因此，本發(fā)明涉及能夠防止上述關(guān)聯(lián)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)導(dǎo)致的問(wèn)題發(fā)生的復(fù)合中 空纖維膜及其制造方法。
[0013 ]本發(fā)明的一方面，提供一種具有優(yōu)秀的水滲透率和剝離強(qiáng)度的復(fù)合中空纖維膜。
[0014] 本發(fā)明的另一方面，提供一種具有優(yōu)秀的水滲透率和剝離強(qiáng)度的復(fù)合中空纖維膜 的制造方法。
[0015] 除了上述所涉及的方面之外，下面，將會(huì)有對(duì)本發(fā)明的其他特征以及優(yōu)點(diǎn)的說(shuō)明， 或者本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)從其說(shuō)明中能夠清楚地理解其他特征以及 優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 解決技術(shù)課題的技術(shù)手段
[0017] 根據(jù)上述的本發(fā)明一方面，提供一種復(fù)合中空纖維膜，其特征在于，包括:管狀高 分子膜，其具有外表面和內(nèi)表面;管狀編織物，其設(shè)置在所述高分子膜的外表面和內(nèi)表面之 間，其中，所述管狀編織物由多個(gè)紗線制造，所述紗線分別包括第一多纖維和第二多纖維， 所述第一多纖維包括多個(gè)分別具有3~50纖度的第一單纖維，所述第二多纖維包括多個(gè)分 別具有超過(guò)〇. 4纖度且小于3纖度的第二單纖維。
[0018] 所述第一多纖維可以包括30~150個(gè)所述第一單纖維，所述第二多纖維可以包括 20~100個(gè)所述第二單纖維。
[0019] 所述第一多纖維可以具有100~600纖度，所述第二多纖維可以具有10~200纖度。 [0020]各所述紗線可以包括1~4個(gè)所述第一多纖維和1~4個(gè)所述第二多纖維，在各所述 紗線中所包含的所述第一多纖維和第二多纖維的個(gè)數(shù)之和可以為3個(gè)以上。
[0021] 各所述紗線可以具有150~800纖度。
[0022]所述管狀編織物可以由8~60個(gè)所述紗線制造。
[0023]所述第一單纖維、第二單纖維可以包括聚烯烴樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂、 聚酰胺樹(shù)脂中的至少一種，所述高分子膜可以包括在聚砜樹(shù)脂、聚醚砜樹(shù)脂、磺化聚砜樹(shù) 月旨、聚偏氟乙烯樹(shù)脂、聚丙烯腈樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、聚酯酰亞胺樹(shù)脂中 的至少一種。
[0024] 所述管狀編織物可以具有1.2~2.0_的外徑，相對(duì)于所述外徑的所述管狀編織物 的厚度的比率可以為15~35%。
[0025] 所述高分子膜的內(nèi)表面和所述管狀編織物之間的距離可以為所述管狀編織物厚 度的1~50%。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種復(fù)合中空纖維膜的制造方法，其特征在于，該方法 包括：由多個(gè)分別具有3~50纖度的第一單纖維制造第一多纖維的步驟；由多個(gè)分別具有超 過(guò)0.4纖度且小于3纖度的第二單纖維制造第二多纖維的步驟；由所述第一多纖維和第二多 纖維制造紗線的步驟;為制造管狀編織物，對(duì)多個(gè)所述紗線進(jìn)行編織的步驟;在所述管狀編 織物的外表面上，添加高分子溶液的步驟。
[0027] 在添加所述高分子溶液的步驟中，可以通過(guò)所述高分子溶液在所述管狀編織物的 厚度方向上貫通所述管狀編織物的方式進(jìn)行。
[0028] 添加所述高分子溶液的步驟可以包括:使所述管狀編織物通過(guò)雙管狀噴嘴的內(nèi)側(cè) 管的步驟，通過(guò)所述雙管狀噴嘴的外側(cè)管紡絲所述高分子溶液的步驟。
[0029] 添加所述高分子溶液的步驟可以包括將所述管狀編織物浸漬在所述高分子溶液 的步驟。
[0030] 發(fā)明的效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，替代細(xì)纖度多纖維而使用粗纖度多纖維，由此能夠制造孔隙相對(duì)大 的管狀編織物，其結(jié)果，不僅能夠提高復(fù)合中空纖維膜的水滲透率，而且還能夠顯著提高剝 離強(qiáng)度。
[0032] 具體來(lái)說(shuō)明，由于管狀編織物具有較大孔隙，因此在形成高分子膜時(shí)，高分子溶液 將在管狀編織物的厚度方向上能夠貫通其管狀編織物，并在復(fù)合中空纖維膜的內(nèi)表面上能 夠形成光滑的高分子膜。管狀編織物的大孔隙以及復(fù)合中空纖維膜的光滑的內(nèi)表面將提高 復(fù)合中空纖維膜的水滲透率。另外，由于高分子溶液在管狀編織物的厚度方向上貫通其管 狀編織物，因此將形成所述管狀編織物完全嵌入在高分子膜的狀態(tài)，其結(jié)果，能夠顯著地提 高復(fù)合中空纖維膜的剝離強(qiáng)度。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將中細(xì)度多纖維與所述粗纖度多纖維一起使用，由此能夠控制 以不讓可導(dǎo)致中空堵塞程度的過(guò)多的高分子溶液在管狀編織物的厚度方向上貫通其管狀 編織物。
【附圖說(shuō)明】
[0034]附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分，并用于幫助對(duì)本發(fā)明的理解，且在附圖中對(duì)本發(fā)明的 實(shí)施例進(jìn)行了例示，與本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】一起對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0035] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合中空纖維膜的截面示意性圖；
[0036] 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的紗線截面示意性圖；
[0037] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的粗纖度多纖維截面示意性圖；
[0038] 圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的中纖度多纖維截面示意性圖。
[0039]最佳實(shí)施方式
[0040] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的中空纖維膜及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0041] 在不超出本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及范圍內(nèi)能夠進(jìn)行多種變更及變形，對(duì)本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)是理所當(dāng)然的。因此，在本發(fā)明均包括權(quán)利要求書(shū)所記載的內(nèi)容以及屬于其等 同范圍的變更及變形內(nèi)容。
[0042] 在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)中，"細(xì)纖度多纖維"被定義為由具有0.01~ 0.4纖度的單纖維構(gòu)成的多纖維，"中纖度多纖維"被定義為由具有超過(guò)0.4纖度且小于3纖 度的單纖維構(gòu)成的多纖維。除了細(xì)纖度多纖維、中纖度多纖維外，由具有3纖度以上的單纖 維構(gòu)成的多纖維通常被分為"粗纖度多纖維"。
[0043] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合中空纖維膜的截面示意性圖。
[0044] 如圖1所示，本發(fā)明的復(fù)合中空纖維膜包括:管狀高分子膜200,其具有外表面210 和內(nèi)表面220,以及管狀編織物100,其設(shè)置在所述高分子膜200的外表面和內(nèi)表面之間。
[0045] 所述管狀高分子膜200可以包括在聚砜樹(shù)脂、聚醚砜樹(shù)脂、磺化聚砜樹(shù)脂、聚偏氟 乙烯樹(shù)脂、聚丙烯腈樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、聚酯酰亞胺樹(shù)脂中的至少一 種。
[0046] 所述高分子膜200可以由致密結(jié)構(gòu)的表層和海綿結(jié)構(gòu)的內(nèi)層構(gòu)成。在所述表層形 成有孔徑為〇.〇1~Uim的微細(xì)孔，在所述內(nèi)層形成有孔徑為?ομπι以下、優(yōu)選5μπι以下的微細(xì) 孔。
[0047] 在本發(fā)明的高分子膜200的內(nèi)層不存在超過(guò)ΙΟμπι的缺陷部分，即不存在孔徑超過(guò) ΙΟμπι的微細(xì)孔。如果在內(nèi)層存在超過(guò)ΙΟμπι的缺陷部分，則會(huì)大大降低過(guò)濾可靠性。
[0048] 所述管狀編織物100包括多個(gè)紗線110,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述管狀編織 物100分別可以由8~60個(gè)具有150~800纖度的紗線110制造。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，管狀編織物100具有1.2~2.0mm的外徑ED。在管狀編織 物100的外徑ED在小于1.2mm時(shí)，復(fù)合中空纖維膜的內(nèi)徑也會(huì)過(guò)分地變小，會(huì)導(dǎo)致很低的滲 透流量。相反，如果管狀編織物100的外徑ED在大于2.0_時(shí)，一束復(fù)合中空纖維膜的截面在 占規(guī)定面積時(shí)會(huì)無(wú)法使所述復(fù)合中空纖維膜束的膜面積有意義地?cái)U(kuò)大。
[0050] 另一方面，為了使復(fù)合中空纖維膜束的膜面積擴(kuò)大，雖然使管狀編織物100的外徑 變小很重要，但還重要的是使管狀編織物100的厚度T變薄。管狀編織物100的外徑ED變小 時(shí)，其內(nèi)徑ID也會(huì)成比例地變小，此時(shí)無(wú)法期待復(fù)合中空纖維膜200的滲透流量的增大。
[0051] 因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，相對(duì)于所述管狀編織物100的外徑ED的所述管狀 編織物100的厚度T的比率為15~35%。
[0052]相對(duì)于所述管狀編織物100的外徑ED的所述管狀編織物100的厚度T的比例超過(guò) 35%時(shí)，即，管狀編織物100的厚度T相對(duì)于其外徑ED過(guò)于厚時(shí)，會(huì)使管狀編織物100的內(nèi)徑 ID變小，由此將使沿著復(fù)合中空纖維膜的中空流動(dòng)的過(guò)濾水的流動(dòng)變小，且因復(fù)合中空纖 維膜的厚度的增加導(dǎo)致滲透膜的流體量本身也會(huì)變少。
[0053]相反，如果相對(duì)于管狀編織物100的外徑ED的管狀編織物100的厚度T的比例小于 15%時(shí)，即，管狀編織物100的厚度T相對(duì)于其外徑ED過(guò)于薄時(shí)，會(huì)降低機(jī)械強(qiáng)度，由此無(wú)法 保障作為管狀編織物1〇〇的加強(qiáng)材料的功能。
[0054]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，管狀編織物100具有1.2~2.0mm外徑ED和0.2~ 0.7mm的厚度T。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述高分子膜200的內(nèi)表面220和所述管狀編織物100 之間的距離D為所述管狀編織物100厚度T的1~50%。
[0056]如果所述距離D小于所述管狀編織物100厚度T的1%時(shí)，復(fù)合中空纖維膜的剝離強(qiáng) 度無(wú)法有意義地提高，所述管狀編織物100的不均勻狀態(tài)直接轉(zhuǎn)印到高分子膜200內(nèi)表面 220，因此無(wú)法將對(duì)復(fù)合中空纖維膜內(nèi)的流體流動(dòng)的阻礙降低到所要達(dá)到的程度。
[0057]相反，如果所述距離D大于所述管狀編織物100厚度T的50%時(shí)，復(fù)合中空纖維膜的 中空將過(guò)于變窄，對(duì)于復(fù)合中空纖維膜內(nèi)的流體流動(dòng)的阻礙將變大。
[0058]在本發(fā)明中，管狀編織物100的外徑ED、內(nèi)徑ID、厚度T以及所述高分子膜200的內(nèi) 表面220和所述管狀編織物100的之間的距離D將通過(guò)如下方法被測(cè)定。
[0059]用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)截面切取用薄片切片機(jī)(microtome)對(duì)復(fù)合中空纖維 膜在任意位置上以垂直于長(zhǎng)度方向進(jìn)行切片，由此獲得樣品，然后用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)其 截面進(jìn)行分析。選擇5個(gè)各管狀編織物100的外徑ED、內(nèi)徑ID的最長(zhǎng)和最短長(zhǎng)度的偏差在 20 %以內(nèi)的樣品。被選擇的各樣品中管狀編織物100的外徑ED是由最長(zhǎng)外徑以及最短外徑 的平均值來(lái)確定，其管狀編織物100的內(nèi)徑ID是由最長(zhǎng)內(nèi)徑以及最短內(nèi)徑的平均值來(lái)確定， 高分子膜200的內(nèi)表面220和管狀編織物100之間的距離D是由最長(zhǎng)距離和最短距離的平均 值來(lái)確定。5個(gè)樣品的管狀編織物100的外徑ED、管狀編織物100的內(nèi)徑ID以及高分子膜200 的內(nèi)表面220和管狀編織物100的之間的距離D分別通過(guò)算術(shù)平均最終可獲得管狀編織物 100的外徑ED、管狀編織物100的內(nèi)徑ID以及高分子膜200的內(nèi)表面220和管狀編織物100的 之間的距離D。管狀編織物100的厚度(指平均厚度)為管狀編織物100外徑ED和管狀編織物 100內(nèi)徑ID之差。
[0060]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的紗線110的截面示意性圖；
[0061] 如圖2所示，本發(fā)明的紗線110分別包括第一多纖維111和第二多纖維112。所述第 一多纖維具有100~600纖度，所述第二多纖維具有10~200纖度。
[0062] 各所述紗線包括1~4個(gè)所述第一多纖維和1~4個(gè)所述第二多纖維，在各所述紗線 中所包含的所述第一多纖維和第二多纖維的個(gè)數(shù)之和可以為3個(gè)以上。
[0063] 圖3和圖4分別為根據(jù)本發(fā)明的第一多纖維111和第二多纖維112截面的示意性圖。 [0064]如圖3和圖4所示，本發(fā)明的所述第一多纖維111為包括多個(gè)具有3~50纖度的第一 單纖維10的粗纖度多纖維，本發(fā)明的所述第二多纖維112為包括多個(gè)具有超過(guò)0.4纖度且小 于3纖度的第二單纖維20的中纖度多纖維。
[0065]替代細(xì)纖度多纖維而包括粗纖度多纖維111的本發(fā)明的管狀編織物100相對(duì)具有 較大孔隙，所以不僅能夠提高復(fù)合中空纖維膜的水滲透率，而且還顯著提高復(fù)合中空纖維 膜的剝離強(qiáng)度。
[0066]具體來(lái)說(shuō)明，由于管狀編織物100相對(duì)具有較大孔隙，因此在形成高分子膜200時(shí)， 高分子溶液將在管狀編織物100的厚度方向上能夠貫通其管狀編織物100,并在復(fù)合中空纖 維膜的內(nèi)表面上能夠形成光滑的高分子膜200。管狀編織物100的大孔隙以及復(fù)合中空纖維 膜的光滑的內(nèi)表面將提高復(fù)合中空纖維膜的水滲透率。另外，由于高分子溶液在管狀編織 物100的厚度方向上貫通其管狀編織物100,因此將形成所述管狀編織物100完全嵌入在高 分子膜200的狀態(tài)，其結(jié)果，能夠顯著地提高復(fù)合中空纖維膜的剝離強(qiáng)度。
[0067] 另外，本發(fā)明的管狀編織物100除了包括粗細(xì)度多纖維111外，還包括中纖度多纖 維112,因此能夠防止以可導(dǎo)致中空堵塞程度過(guò)多的高分子溶液在管狀編織物100的厚度方 向上貫通其管狀編織物100而使復(fù)合中空纖維膜的中空堵塞的現(xiàn)象。
[0068] 所述第一多纖維111可以包括30~150個(gè)所述第一單纖維10,所述第二多纖維112 可以包括20~100個(gè)所述第二單纖維20。
[0069]所述第一單纖維10、第二單纖維20可以包括聚烯烴樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂中的至少一種。
[0070] 下面，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合中空纖維膜的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0071] 首先，制造管狀編織物100。所述管狀編織物100制造方法包括：由多個(gè)具有3~50 纖度的第一單纖維10制造第一多纖維111的步驟；由多個(gè)具有超過(guò)0.4纖度且小于3纖度的 第二單纖維20制造第二多纖維112的步驟；由所述第一多纖維111和第二多纖維112制造紗 線110的步驟;對(duì)多個(gè)紗線110進(jìn)行編織的步驟。
[0072] 在此，在通過(guò)對(duì)多個(gè)紗線110進(jìn)行編織來(lái)形成的管狀編織物100的外表面上，通過(guò) 添加高分子溶液來(lái)形成高分子膜200,由此完成復(fù)合中空纖維膜。
[0073] 所述高分子溶液可以通過(guò)將高分子樹(shù)脂和添加劑(聚乙烯吡咯烷酮以及/或親水 性化合物)溶解在有機(jī)溶劑來(lái)制造。上述高分子溶液可以包括10~50重量％的高分子樹(shù)脂、 1~30重量％的添加劑（聚乙烯吡咯烷酮以及/或親水性化合物)和20~89重量％的有機(jī)溶 劑。
[0074]所述高分子樹(shù)脂可以是聚砜樹(shù)脂、聚醚砜樹(shù)脂、磺化聚砜樹(shù)脂、聚偏氟乙烯樹(shù)脂 (PVDF)、聚丙烯腈(PAN)樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、或者聚酯酰亞胺樹(shù)脂。 [0075]所述有機(jī)溶劑可以是二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、或者這些的混合物。
[0076] 所述親水性化合物為水或者為乙二醇類化合物，優(yōu)選可以使用分子量為2,000以 下的聚乙二醇。親水性化合物起到降低高分子溶液穩(wěn)定性的作用，因此相對(duì)地提高在高分 子膜200上體現(xiàn)海綿型結(jié)構(gòu)的可能性。即，高分子溶液的穩(wěn)定性越高，越在高分子膜200內(nèi)部 形成缺陷部位(孔徑超過(guò)1〇μπι的微細(xì)孔），由此容易形成手指型(Finger-like)結(jié)構(gòu)，所以作 為添加劑，通過(guò)添加如水或乙二醇類化合物的親水性化合物，由此降低高分子溶液的穩(wěn)定 性，且使高分子膜200帶親水性，由此能夠增加復(fù)合中空纖維膜的水滲透率。
[0077] 在所述管狀編織物100的外表面上添加所述高分子溶液的步驟中，可以通過(guò)所述 高分子溶液在所述管狀編織物1〇〇的厚度方向上貫通所述管狀編織物1〇〇的方式進(jìn)行。
[0078] 例如，添加所述高分子溶液的步驟可以包括使所述管狀編織物100通過(guò)雙管狀噴 嘴的內(nèi)側(cè)管的步驟，通過(guò)所述雙管狀噴嘴的外側(cè)管紡絲所述高分子溶液的步驟。被紡絲的 所述高分子溶液將被涂覆于通過(guò)所述內(nèi)側(cè)管的所述管狀編織物1〇〇的外表面上，且在所述 管狀編織物1 〇〇的厚度方向上貫穿所述管狀編織物1 〇〇。
[0079] 所述高分子溶液與所述管狀編織物100-起從雙管狀噴嘴向空氣中排出后在凝固 液中被凝固，接著，依次進(jìn)行清洗、干燥工序。
[0080] 為了使所述高分子溶液通過(guò)凝固而形成的高分子膜200具有均勻的厚度，所述管 狀編織物100的行進(jìn)速度和流入所述雙管狀噴嘴的外側(cè)管的所述高分子溶液的量應(yīng)達(dá)到平 衡，將其平衡用高分子溶液的供給速度Q和管狀編織物100的速度U所示的關(guān)系式為如下：
[0081] Q = jrpuDoT
[0082] 在此，Q是單位時(shí)間被供給的高分子溶液的量，p是高分子溶液的密度，u是管狀編 織物1 〇〇的行進(jìn)速度，Do為管狀編織物100的外徑，T為高分子膜200的厚度。
[0083] 從上述式可知，高分子膜200的厚度T可以利用高分子溶液的供給量、紡絲溶液的 密度、管狀高分子發(fā)泡體210的行進(jìn)速度等來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0084] 作為可替代的方案可以是，添加所述高分子溶液的步驟通過(guò)將所述管狀編織物 1〇〇浸漬(dipping)在所述高分子溶液來(lái)進(jìn)行。所述浸漬工序后還進(jìn)行干燥/加熱工序。
[0085] 下面，通過(guò)實(shí)施例和比較例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0086] 管狀編織物的制造
[0087] 實(shí)施例1
[0088] 用3個(gè)粗纖度多纖維和1個(gè)中纖度多纖維進(jìn)行紡織制造紗線。其中，粗纖度多纖維 是由48個(gè)具有3.125纖度的PET單纖維來(lái)形成，中纖度多纖維由36個(gè)具有2.083纖度的PET單 纖維來(lái)形成。對(duì)20個(gè)這樣的紗線進(jìn)行編織而制造了外徑1.4_的管狀編織物。
[0089] 比較例1
[0090] 對(duì)3個(gè)粗纖度多纖維進(jìn)行紡織制造紗線。其中，粗纖度多纖維是由48個(gè)具有3.125 纖度的PET單纖維來(lái)形成。對(duì)20個(gè)這樣的紗線進(jìn)行編織而制造了外徑1.4mm的管狀編織物。
[0091] 比較例2
[0092] 對(duì)6個(gè)細(xì)纖度多纖維進(jìn)行紡織制造紗線。其中，細(xì)纖度多纖維是由216個(gè)具有0.3纖 度的PET單纖維來(lái)形成。對(duì)12個(gè)這樣的紗線進(jìn)行編織而制造了外徑2.4mm的管狀編織物。
[0093] 比較例3
[0094] 對(duì)3個(gè)細(xì)纖度多纖維和1個(gè)粗纖度多纖維進(jìn)行紡織制造紗線。其中，細(xì)纖度多纖維 是由216個(gè)具有0.3纖度的PET單纖維來(lái)形成，粗纖度多纖維是由48個(gè)具有7.5纖度的PET單 纖維來(lái)形成。對(duì)20個(gè)這樣的紗線進(jìn)行編織而制造了外徑2.1_的管狀編織物。
[0095] 比較例4
[0096] 對(duì)3個(gè)細(xì)纖度多纖維和1個(gè)中纖度多纖維進(jìn)行紡織制造紗線。其中，細(xì)纖度多纖維 是由200個(gè)具有0.31纖度的PET單纖維來(lái)形成，中纖度多纖維是由72個(gè)具有2纖度的PET單纖 維來(lái)形成。對(duì)20個(gè)這樣的紗線進(jìn)行編織而制造了外徑1.8_的管狀編織物。 _7] 高分子溶液的制造
[0098] 將17重量％的聚砜、9重量％的聚乙烯吡咯烷酮、10重量％的聚乙二醇與64重量％ 的二甲基甲酰胺(有機(jī)溶劑)一起邊攪拌邊進(jìn)行溶解，由此制造了透明的高分子溶液。
[0099] 復(fù)合中空纖維膜的制造 [0100] 實(shí)施例2
[0101 ]將所述高分子溶液供給到包括雙管狀噴嘴的外側(cè)管（直徑：2.38mm)的雙管狀噴 嘴，同時(shí)使通過(guò)實(shí)施例1制造出的管狀編織物在所述雙管狀噴嘴內(nèi)側(cè)管中通過(guò)。此時(shí)，相對(duì) 于高分子溶液的供給速度的管狀編織物的行進(jìn)速度比k被設(shè)定為750g/m 2。使添加所述高分 子溶液的管狀編織物在l〇cm的孔隙中通過(guò)，然后依次在35°C的凝固槽、洗凈槽中通過(guò)，由此 制造了復(fù)合中空纖維膜。
[0102] 比較例5
[0103] 除了使用通過(guò)比較例1制造出的管狀編織物來(lái)替代通過(guò)實(shí)施例1制造出的管狀編 織物外，與實(shí)施例2相同的方法制造了復(fù)合中空纖維膜。
[0104] 比較例6
[0105] 除了使用通過(guò)比較例2制造出的管狀編織物來(lái)替代通過(guò)實(shí)施例1制造出的管狀編 織物外，與實(shí)施例2相同的方法制造了復(fù)合中空纖維膜。
[0106] 比較例7
[0107] 除了使用通過(guò)比較例3制造出的管狀編織物來(lái)替代通過(guò)實(shí)施例1制造出的管狀編 織物外，與實(shí)施例2相同的方法制造了復(fù)合中空纖維膜。
[0108] 比較例8
[0109] 除了使用通過(guò)比較例4制造出的管狀編織物來(lái)替代通過(guò)實(shí)施例1制造出的管狀編 織物外，與實(shí)施例2相同的方法制造了復(fù)合中空纖維膜。
[0110] 通過(guò)下述方法分別獲得了分別通過(guò)實(shí)施例2、比較例5~比較例8制造出的復(fù)合中 空纖維膜的水滲透率和剝離強(qiáng)度，其結(jié)果表示在下述表1中。
[0111] 水滲透率(Lp)
[0112] 準(zhǔn)備了直徑10_、長(zhǎng)170mm的丙烯酸軟管和復(fù)合中空纖維膜。對(duì)所述復(fù)合中空纖維 膜按照160mm長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行切斷，然后對(duì)其一端用粘結(jié)劑進(jìn)行了密封。將所述復(fù)合中空纖維膜 放入所述丙烯酸軟管中后對(duì)丙烯酸軟管的一端和所述復(fù)合中空纖維膜之間進(jìn)行了密封。接 著，在丙烯酸軟管中放入純水，并施加氮壓，測(cè)量了一分鐘的滲透復(fù)合中空纖維膜的純水的 量。所述水滲透率Lp的單位為ml/(cm 2 Xmin X kg/cm2) 〇
[0113] 剝離強(qiáng)度
[0114] 利用拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)量了從管狀編織物中剝離高分子膜的瞬間負(fù)荷，并按照施加剪 切力的面積(m2)來(lái)計(jì)算出了剝離強(qiáng)度。具體測(cè)量條件為如下：
[0115] -測(cè)量?jī)x器：英斯特朗（Instron)4303
[0116] -負(fù)荷傳感器(Load cell): 1KN
[0117] -試驗(yàn)速度（Crosshead speed): 25mm/min [0118]-把握距離（Grasp distance) :50mm
[0119]-試片:在直徑6mm的聚丙烯管中用聚氨酯樹(shù)脂粘結(jié)并固定一股復(fù)合中空纖維膜以 其粘結(jié)部長(zhǎng)度為l〇cm，由此制造試片。
[0120]剝離強(qiáng)度(Pa) =屈服點(diǎn)的負(fù)荷(kg)/施加剪切力的面積(m2)
[0121] 剝離強(qiáng)度被定義為試片被拉伸時(shí)施加于涂覆高分子膜的每單位面積的剪切力 (shear strength)，施加剪切力的面積(m2)由"π X復(fù)合中空纖維膜的外徑(m) X復(fù)合中空 纖維膜的粘結(jié)部的長(zhǎng)度(m)"來(lái)計(jì)算。
[0122] 表1
[0123]
[0124] 從上表1中可知，不存在細(xì)纖度多纖維而包括粗纖度多纖維的管狀編織物所制造 的實(shí)施例2的復(fù)合中空纖維膜與包括細(xì)纖度多纖維的管狀編織物所制造的比較例6~比較 例8的復(fù)合中空纖維膜相比，具有優(yōu)秀的水滲透性和剝離強(qiáng)度。
[0125] 由于根據(jù)實(shí)施例2的復(fù)合中空纖維膜的管狀編織物具有較大的孔隙，因此在形成 高分子膜時(shí)，高分子溶液在管狀編織物的厚度方向上貫通其中，由此在復(fù)合中空纖維膜的 內(nèi)表面上形成光滑的高分子膜。相對(duì)于此，在比較例6~比較例8的復(fù)合中空纖維膜的管狀 編織物由于細(xì)纖度的多纖維的存在，具有相對(duì)小的孔隙，因此高分子溶液不能在管狀編織 物的厚度方向上貫通其中，其結(jié)果，管狀編織物的不均勻的內(nèi)表面將成為復(fù)合中空纖維膜 的內(nèi)表面。
[0126] 從結(jié)果可以認(rèn)為是，實(shí)施例2的復(fù)合中空纖維膜相比于比較例6~比較例8的復(fù)合 中空纖維膜，通過(guò)管狀編織物的較大孔隙自身以及復(fù)合中空纖維膜的光滑的內(nèi)表面來(lái)提高 其水滲透率。另外，通過(guò)形成所述管狀編織物完全嵌入在高分子膜內(nèi)的形態(tài)，由此將提高復(fù) 合中空纖維膜的剝離強(qiáng)度。
[0127]另外顯示出，僅由粗細(xì)度多纖維形成的管狀編織物所制造的比較例5的復(fù)合中空 纖維膜具有與實(shí)施例2的復(fù)合中空纖維膜類似的剝離強(qiáng)度，但是其水滲透率明顯低很多，這 可以認(rèn)為是，過(guò)多的高分子溶液貫通管狀編織物使復(fù)合中空纖維膜的中空變窄為幾乎被堵 塞的程度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)合中空纖維膜，其特征在于，包括： 管狀高分子膜，其具有外表面和內(nèi)表面； 管狀編織物，其設(shè)置在所述高分子膜的外表面和內(nèi)表面之間， 其中，所述管狀編織物由多個(gè)紗線制造， 所述紗線分別包括第一多纖維和第二多纖維， 所述第一多纖維包括多個(gè)分別具有3~50纖度的第一單纖維， 所述第二多纖維包括多個(gè)分別具有超過(guò)0.4纖度且小于3纖度的第二單纖維。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于， 所述第一多纖維包括30~150個(gè)所述第一單纖維， 所述第二多纖維包括20~100個(gè)所述第二單纖維。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于， 所述第一多纖維具有100~600纖度， 所述第二多纖維具有10~200纖度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于， 各所述紗線包括1~4個(gè)所述第一多纖維和1~4個(gè)所述第二多纖維， 在各所述紗線中所包含的所述第一多纖維和第二多纖維的個(gè)數(shù)之和為3個(gè)以上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于， 各所述紗線具有150~800纖度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于， 所述管狀編織物由8~60個(gè)所述紗線制造。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于， 所述第一單纖維、第二單纖維包括聚烯烴樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù) 脂中的至少一種， 所述高分子膜包括在聚砜樹(shù)脂、聚醚砜樹(shù)脂、磺化聚砜樹(shù)脂、聚偏氟乙烯樹(shù)脂、聚丙烯 腈樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、聚酯酰亞胺樹(shù)脂中的至少一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于， 所述管狀編織物具有1.2~2.0mm的外徑， 相對(duì)于所述外徑的所述管狀編織物的厚度的比率為15~35%。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于， 所述高分子膜的內(nèi)表面和所述管狀編織物之間的距離為所述管狀編織物厚度的1~ 50% 〇10. -種復(fù)合中空纖維膜的制造方法，其特征在于，該方法包括： 由多個(gè)分別具有3~50纖度的第一單纖維制造第一多纖維的步驟； 由多個(gè)分別具有超過(guò)0.4纖度且小于3纖度的第二單纖維制造第二多纖維的步驟； 由所述第一多纖維和第二多纖維制造紗線的步驟； 為制造管狀編織物，對(duì)多個(gè)所述紗線進(jìn)行編織的步驟； 在所述管狀編織物的外表面上，添加高分子溶液的步驟。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合中空纖維膜的制造方法，其特征在于， 在添加所述高分子溶液的步驟中，通過(guò)所述高分子溶液在所述管狀編織物的厚度方向 上貫通所述管狀編織物的方式進(jìn)行。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合中空纖維膜的制造方法，其特征在于， 添加所述高分子溶液的步驟包括： 使所述管狀編織物通過(guò)雙管狀噴嘴的內(nèi)側(cè)管的步驟， 通過(guò)所述雙管狀噴嘴的外側(cè)管紡絲所述高分子溶液的步驟。13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合中空纖維膜的制造方法，其特征在于， 添加所述高分子溶液的步驟包括將所述管狀編織物浸漬在所述高分子溶液的步驟。
【文檔編號(hào)】B01D71/26GK105873668SQ201480071697
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日
【發(fā)明人】李娥凜, 李宰勳, 慎鏞哲, 文熙岏
【申請(qǐng)人】可隆工業(yè)株式會(huì)社