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DE10054591A1 - Device for producing a polymer membrane - Google Patents

Device for producing a polymer membrane

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Publication number
DE10054591A1
DE10054591A1 DE10054591A DE10054591A DE10054591A1 DE 10054591 A1 DE10054591 A1 DE 10054591A1 DE 10054591 A DE10054591 A DE 10054591A DE 10054591 A DE10054591 A DE 10054591A DE 10054591 A1 DE10054591 A1 DE 10054591A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polymer
extrusion nozzle
membrane
feed channels
membranes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10054591A
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Albrecht
Thomas Weigel
Mario Rettschlag
Dieter Paul
Peter Pier-Wetzel
Winfried Ebeling
Wilfried Popke
Frank Stops
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Wetzel GmbH
Original Assignee
GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Wetzel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH, Wetzel GmbH filed Critical GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority to DE10054591A priority Critical patent/DE10054591A1/en
Priority to PCT/DE2001/004078 priority patent/WO2002036327A1/en
Priority to EP01992634A priority patent/EP1330348A1/en
Publication of DE10054591A1 publication Critical patent/DE10054591A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/24Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
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    • B01DSEPARATION
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (10) zur Herstellung einer Polymermembran (11) vorgeschlagen, umfassend eine Extrudierdüse (12) für den Austritt von der Vorrichtung (10) über vorrichtungsinnere Zuführungskanäle (13, 14) zuführbaren, die Membran (11) bildenden Polymerlösungen (15, 16) aus der Austrittsöffnung der Extrudierdüse (12). Zur Herstellung einer mehrschichtigen, schichtenintegrierten Polymermembran (11) sind die Zuführungskanäle (13, 14) in einem Abstand (17) vor der Austrittsöffnung (122) der Extrudierdüse (12) zusammgeführt.The invention relates to a device (10) for producing a polymer membrane (11), comprising an extrusion nozzle (12) for exiting the device (10) via feed channels (13, 14) inside the device, which can be used to form polymer solutions (15) that form the membrane (11) , 16) from the outlet opening of the extrusion nozzle (12). To produce a multi-layer, layer-integrated polymer membrane (11), the feed channels (13, 14) are brought together at a distance (17) in front of the outlet opening (122) of the extrusion nozzle (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Polymermembran, umfassend eine Extrudierdüse für den Austritt von der Vorrichtung über vorrichtungsinnere Zuführungskanäle zuführbaren, die Membran bildenden Polymerlösungen aus der Extrudierdüse.The invention relates to a device for production a polymer membrane comprising an extrusion die for the exit from the device via the device interior Feed channels can be fed, which form the membrane Polymer solutions from the extrusion nozzle.

Es sind im Stand der Technik die verschiedensten Vor­ richtungen zur Herstellung mehrschichtiger Polymermem­ branen, ob nun als Flachmembranen oder als sogenannte Hohlfadenmembranen, bekannt. Die dabei auftretende Problematik wird nachfolgend anhand von Hohlfadenmem­ branen aufgezeigt, die bei der Herstellung der mehr­ schichtigen Polymermembranen auftretenden Probleme gelten aber auch gleichermaßen für Flachmembranen. Insofern soll das nachfolgend Aufgezeigte gleichermaßen auch für Flachmembranen gelten. There are various types of prior art directions for the production of multilayer polymer membranes branches, whether as flat membranes or as so-called Hollow thread membranes, known. The one that occurs The problem is explained below using hollow fiber memes industries that are involved in producing the more layered polymer membranes problems but also apply equally to flat membranes. In this respect, the following is intended equally also apply to flat membranes.  

Zur Herstellung von als Hohlfadenmembranen ausgebildeten Polymermembranen wurden bisher sogenannte Hohlkerndüsen (tube-in-orifice spinnerets) verwendet, wobei derartige Hohlkerndüsen von P Aptel et al., J. Membr. Sci. 22 (1985), 199-215, beschrieben worden sind. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein Hohldorn vorgesehen, über den ein sogenannter Lumenfüller, d. h. ein gasförmiges oder flüssiges Medium, zu einer Ausgangsöffnung der Vorrichtung geführt wird. Der Hohldorn ist in einer Bohrung zentrisch so positioniert, daß ein Ringspalt konstanter Breite entsteht, durch den die Polymerlösung extrudiert wird. Die Vorrichtung ist derart aufgebaut, daß beide Flüssigkeitsströme, nämlich die Polymerlösung und der Lumenfüller flüssigkeitsdicht und getrennt in der Vorrichtung geführt werden und erst am Ausgang der Extrusionsdüse miteinander in Kontakt gebracht werden. Das Medium, das als Lumenfüller durch den Hohldorn bei der Herstellung von Hohlfadenmembranen gefördert wird, ist nötig, um die Form der extrudierten Polymerlösung solange zu stabilisieren, bis der die Membran bildende polymere Werkstoff durch Phaseninversion verfestigt ist. Die Wirkung des Mediums (Lumenfüller) auf die zu struk­ turierende Polymerlösung kann inert, strukturbildend und/oder verfestigend/koagulierend sein.So-called hollow core nozzles (tube-in-orifice spinnerets) have previously been used to produce polymer membranes designed as hollow fiber membranes, such hollow core nozzles being described by P Aptel et al., J. Membr. Sci. 22: 199-215 ( 1985 ). In this known device, a hollow mandrel is provided, via which a so-called lumen filler, ie a gaseous or liquid medium, is guided to an outlet opening of the device. The hollow mandrel is positioned centrally in a bore so that an annular gap of constant width is created through which the polymer solution is extruded. The device is constructed in such a way that both liquid flows, namely the polymer solution and the lumen filler, are guided in the device in a liquid-tight and separate manner and are brought into contact with one another only at the exit of the extrusion nozzle. The medium which is conveyed as a lumen filler through the hollow mandrel in the production of hollow fiber membranes is necessary in order to stabilize the shape of the extruded polymer solution until the polymer material forming the membrane is solidified by phase inversion. The effect of the medium (lumen filler) on the polymer solution to be structured can be inert, structure-forming and / or solidifying / coagulating.

Mehrschichtige Membranen, deren Membranwand aus wenig­ stens zwei getrennten Schichten aus gleichen und/oder unterschiedlichen Polymeren besteht, sind mit derartigen Hohlkerndüsen prinzipiell nicht herstellbar, da nur eine Polymerlösungszuführung vorhanden ist. Es sind lediglich sogenannte Blend-Membranen herstellbar, die aus ge­ mischten Polymerlösungen formiert werden. Derartige Membranen weisen jedoch keine separaten Schichten der die Membranwand aufbauenden Polymere auf. Multi-layer membranes, the membrane wall of which is little at least two separate layers of the same and / or different polymers exist with such In principle, hollow core nozzles cannot be produced, since only one Polymer solution supply is present. They are just so-called blend membranes can be produced, the ge mixed polymer solutions can be formed. such However, membranes do not have separate layers of the membrane-building polymers.  

Eine Weiterentwicklung der vorangehend beschriebenen Hohlkerndüse ist in der EP-A-0 483 143 offenbart, mit der die Herstellung von Hohlfadenmembranen unter Ver­ wendung einer sogenannten Coextrusionsdüse beschrieben wird, bei der neben einer membranbildenden Polymerlösung gleichzeitig ein inneres flüssiges Medium (Lumenfüller) und ein die äußere Oberfläche der extrudierten Polymer­ lösung kontaktierendes, äußeres flüssiges Medium separat in der Vorrichtung geführt und am Ausgang der Extru­ sionsdüse zusammengeführt werden. Derartige Mehrkanal­ düsen werden auch Triple-Düsen (double-tube-in-orifice spinnerettes) genannt. Zu dem vorgenannten Prinzip der Triple-Düsen ist in der einschlägigen Fachliteratur zwar mehrfach behauptet worden, daß mittels dieser mehr­ schichtige Hohlfadenmembranen herstellbar sein sollen, derartige Hohlfadenmembranen haben aber keinen Eingang in die kommerzielle Nutzung gefunden und sind im Markt auch nicht verfügbar. Es muß bezweifelt werden, daß mit dieser bekannten Vorrichtung hergestellte Hohlfadenmem­ branen tatsächlich den in sie gestellten Erwartungen gerecht werden können, d. h. einerseits ein sehr sicherer Betrieb der Vorrichtung, der in hohem Maße ein Reprodu­ zierfähigkeit der damit hergestellten Polymermembranen sicherstellt, und andererseits sicherstellt, daß wirk­ lich mehrschichtige Polymermembranen hergestellt werden können, bei denen die einzelnen Polymerschichten eine hohe Integrität untereinander aufweisen.A further development of the one described above Hollow core nozzle is disclosed in EP-A-0 483 143, with who manufacture hollow fiber membranes under Ver described using a so-called coextrusion die in addition to a membrane-forming polymer solution at the same time an inner liquid medium (lumen filler) and an the outer surface of the extruded polymer solution contacting external liquid medium separately guided in the device and at the exit of the extru sion nozzle are brought together. Such multi-channel Triple-nozzles (double-tube-in-orifice) are also used spinnerettes) called. On the aforementioned principle of Triple nozzles are indeed in the relevant specialist literature It has been said several times that by means of this more layered hollow fiber membranes should be able to be produced, such hollow fiber membranes have no entrance found in commercial use and are in the market also not available. It must be doubted that with hollow filament manufactured by this known device industries actually meet the expectations placed on them can do justice, d. H. on the one hand, a very safe one Operation of the device, which is highly reproductive ability to decorate the polymer membranes thus produced ensures, and on the other hand ensures that effective Lich multi-layer polymer membranes are produced can, in which the individual polymer layers a show high integrity with each other.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, mehr­ schichtige Polymermembranen mit sehr großer struktu­ reller Integrität der einzelnen Polymerschichten unter­ einander herzustellen, wobei die Vorrichtung mit hohem Reproduktionsvermögen in der Lage sein soll, derartige Membranen fortlaufend sicher herstellen zu können und wobei die Vorrichtung einfach und kostengünstig her­ stellbar sein soll.It is therefore an object of the present invention to To create a device with which it is possible to do more Layered polymer membranes with a very large structure integrity of the individual polymer layers manufacture each other, the device with high Reproductive ability should be able to do such  To be able to continuously manufacture membranes safely and the device being simple and inexpensive should be adjustable.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß zur Herstellung einer mehrschichtigen, schichteninte­ grierten Polymermembran die Zuführungskanäle in einem Abstand vor der Austrittsöffnung der Extrusionsdüse zusammengeführt sind.The object is achieved according to the invention in that for the production of a multilayered, layered ink grated polymer membrane the feed channels in one Distance in front of the outlet opening of the extrusion nozzle are merged.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß, wie aufgabengemäß gefordert, mit dieser Vorrichtung die Herstellung von Mehrschichtmembranen hoher Integri­ tät möglich ist, d. h. mittels der Vorrichtung eine sichere Herstellung mehrschichtiger Polymermembranen durch Extrusion der verformten und zum Lösungsverbund vereinten Polymerlösung aus der Extrudierdüse ausgeführt wird. Diese herausragende Eigenschaft der Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß die die Polymerschichten der Polymermembran bildenden Polymerströme bereits vor dem Verlassen aus der Öffnung der Düse innerhalb der Düse schon schichtartig miteinander kontaktiert werden und dieser Polymerlösungsverbund gemeinsam in der formierten Form aus der Vorrichtung extrudiert wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß ebenfalls aufgabengemäß eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt wird, die, bis auf die spezielle erfinderische Lösung, die übrigen Grundprinzipien des konstruktiven Aufbaus derartiger Vorrichtungen nicht verläßt, d. h. einen einfachen und einen kontinuierlichen und fortwäh­ rend reproduzierbaren Herstellungsprozeß für Polymer­ membranen sicher gewährleisten.The main advantage of the invention is that, as required by the task, with this device the production of multilayer membranes of high integri activity is possible, d. H. by means of the device safe production of multilayer polymer membranes by extrusion of the deformed and to the solution composite combined polymer solution from the extrusion nozzle becomes. This outstanding feature of the device is achieved in that the the polymer layers of Polymer streams forming polymer membrane even before Exiting from the opening of the nozzle inside the nozzle already be contacted in layers and this polymer solution composite together in the formed Form is extruded from the device. Another The advantage of the solution according to the invention is that a device is also available according to the task that is, except for the special inventive Solution, the remaining basic principles of constructive Does not leave the construction of such devices, d. H. a simple and a continuous and continuous rend reproducible manufacturing process for polymer Ensure membranes safely.

Die Anzahl der Zuführungskanäle bestimmt die Anzahl der Schichten der mit der Vorrichtung herstellbaren Polymermembran. Es sind also, diesem Prinzip folgend, beliebig­ schichtige Polymermembranen herstellbar.The number of feed channels determines the number of Layers of the polymer membrane that can be produced with the device.  So, following this principle, they are arbitrary Layered polymer membranes can be produced.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Vorrichtung insbesondere auch nicht nur zur Herstellung von mehrschichtigen Flachmembranen geeignet, sondern insbesondere auch zur Herstellung einer als Hohlfadenmembran ausgebildeten Polymermembran, wobei in diesem Falle die Extrudierdüse im wesentlichen kreis­ ringförmig ausgebildet ist.According to an advantageous embodiment of the device the device is in particular not only for Suitable for the production of multilayer flat membranes, but especially for the production of a Hollow thread membrane trained polymer membrane, wherein in in this case the extrusion nozzle is essentially circular is annular.

Vorzugsweise ist bei der Ausgestaltung der Vorrichtung zur Herstellung von als Hohlfadenmembranen ausgebildeten Polymermembranen im axialen Zentrum der Extrudierdüse eine Austrittsöffnung für ein Medium, daß flüssig oder gasförmig sein kann, vorgesehen, wobei dieses Medium als sogenannter Lumenfüller dient, mit dem, wie schon eingangs im Zusammenhang mit der Schilderung des Standes der Technik erwähnt, die mehrschichtigen, hochstruktu­ rell integrierten, aus der Öffnung der Extrusionsdüse austretenden Polymerlösungen solange stabilisiert werden, bis der die Polymermembran bildende polymere Werkstoff durch Phaseninversion verfestigt ist, wobei das Medium auf die zu strukturierende Polymerlösung inerte, strukturbildende und/oder verfestigende bzw. koagulierende Wirkung haben kann.Preferably in the design of the device for the production of hollow fiber membranes Polymer membranes in the axial center of the extrusion nozzle an outlet for a medium that is liquid or can be gaseous, provided, this medium as so-called lumen filler serves with the, as already initially in connection with the description of the stand the technology mentioned, the multi-layered, highly structured rell integrated, from the opening of the extrusion nozzle escaping polymer solutions stabilized as long until the polymer forming the polymer membrane Material is solidified by phase inversion, whereby the medium onto the polymer solution to be structured inert, structure-forming and / or solidifying or can have a coagulating effect.

Für bestimmte Polymerlösungen der einzelnen Polymer­ schichten der Membran, beispielsweise bei Anwendung eines sogenannten Naßspinnprozesses, ist es sinnvoll, der Extrusionsdüse vorzugsweise in Austrittsrichtung der Polymermembran nachgeschaltet eine Nachbehandlungs­ strecke vorzusehen, um die Struktur der mittels der Vorrichtung hergestellten mehrschichtigen Polymermem­ branen zusätzlich vorteilhaft zu beeinflussen. For certain polymer solutions of each polymer layers of the membrane, for example when used a so-called wet spinning process, it makes sense the extrusion nozzle preferably in the exit direction of the Polymer membrane downstream of an aftertreatment to provide the structure of the structure by means of the Device produced multilayer polymer membrane to influence branches in an advantageous manner.  

Dabei kann beispielsweise die Nachbehandlungsstrecke vorteilhafterweise ein Fällbad sein. Durch Vorsehen der Nachbehandlungsstrecke, beispielsweise durch das vorbe­ schriebene Fällbad, kann gezielt eine Verfestigung der aus der Austrittsöffnung der Extrusionsdüse austretenden mehrschichtigen Polymermembran erreicht werden, d. h. die Phaseninversion gezielt beeinflußt werden. Die Nachbe­ handlungsstrecke kann unmittelbar der Austrittsöffnung der Extrusionsdüse nachfolgend vorgesehen sein oder in vorbestimmtem Abstand, um so eine gezielte Beeinflussung der die Austrittsöffnung der Extrusionsdüse verlassenden mehrschichtigen Polymermembran vorzunehmen.For example, the aftertreatment section advantageously be a precipitation bath. By providing the Post-treatment route, for example through the vorbe Written precipitation bath, can specifically solidify the emerging from the outlet opening of the extrusion nozzle multilayer polymer membrane can be achieved, d. H. the Phase inversion can be influenced in a targeted manner. The Nachbe action line can be directly the exit opening be provided downstream of the extrusion die or in predetermined distance, so as to have a targeted influence the exiting the exit opening of the extrusion nozzle multilayer polymer membrane.

Versuche haben ergeben, daß Polymermembranen hervorra­ gender Eigenschaften hergestellt werden können, wenn vorzugsweise der Abstand, d. h. die Länge zwischen der Austrittsöffnung der Extrusionsdüse und der Zusammen­ führung der Zuführungskanäle für die Polymerlösungen innerhalb der Vorrichtung, in einem Bereich zwischen 0,001 mm und 2 mm, vorzugsweise 0,005 mm und 1 mm, insbesondere 0,1 mm bis 0,5 mm liegt. Der Abstand wird gegebenenfalls in Abhängigkeit der Anzahl der Schichten festgelegt. In die Bemessung des Abstandes geht auch die Transportkinetik der zugeführten Polymerlösungen ein.Experiments have shown that polymer membranes emerge gender characteristics can be produced if preferably the distance, d. H. the length between the Outlet opening of the extrusion die and the assembly guidance of the feed channels for the polymer solutions within the device, in a range between 0.001 mm and 2 mm, preferably 0.005 mm and 1 mm, is in particular 0.1 mm to 0.5 mm. The distance will possibly depending on the number of layers established. The distance also goes into the dimensioning Transport kinetics of the polymer solutions supplied.

Unter Berücksichtigung des vorangehend Gesagten ist es gleichermaßen vorteilhaft, die lichte Öffnungsweite der Extrudierdüse in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise 0,15 mm und 1 mm, insbesondere 0,15 mm und 0,3 mm vorzusehen.Taking into account the foregoing, it is equally advantageous, the clear opening width of the Extrusion nozzle in a range between 0.1 mm and 5 mm, preferably 0.15 mm and 1 mm, in particular 0.15 mm and 0.3 mm.

Unter Berücksichtigung des vorangehend Gesagten ist es darüber hinaus vorteilhaft, die lichte Öffnungsweite der Zuführungskanäle am Ort ihrer Zusammenführung < 0,002 mm, vorzugsweise < 0,04 mm groß vorzusehen. Taking into account the foregoing, it is furthermore advantageous, the clear opening width of the Feed channels at the point where they are brought together <0.002 mm, preferably <0.04 mm in size.  

Unter Berücksichtigung des vorangehend Gesagten ist es schließlich ebenfalls vorteilhaft, daß das Verhältnis der lichten Öffnungsweite bei zwei vorgesehenen Zufüh­ rungskanälen für jeweils eine darüber zuzuführende Polymerlösung < 250, vorzugsweise < 50, insbesondere < 10 ist.Taking into account the foregoing, it is finally also advantageous that the ratio the clear opening width with two intended feeders channels for each one to be fed over it Polymer solution <250, preferably <50, in particular < 10 is.

Neben dem Abstand der lichten Öffnungsweite der Extru­ dierdüse, der lichten Öffnungsweite der Zuführkanäle und dem Verhältnis der lichten Öffnungsweiten, hier am Beispiel von zwei Zuführungskanälen aufgezeigt, geht in die Ausbildung der Vorrichtung zur Herstellung be­ stimmter mehrschichtiger Polymermembranen auch die Richtung der Zuführkanäle untereinander, bezogen auf die Austrittsachse bzw. Austrittsebene der Extrudierdüse ein. So ist es beispielsweise vorteilhaft, die Zuführ­ kanäle relativ zur Austrittsebene bzw. Austrittsachse der Extrudierdüse in einem Winkel von α < 90°, vorzugs­ weise < 45°, zueinander geneigt auszubilden, wobei es ebenfalls vorteilhaft ist, die Zuführkanäle relativ zueinander in einem Winkel von β < 90°, vorzugsweise < 45°, bezogen auf den Ort ihrer Zusammenführung als Scheitelpunkt des Winkels β, zueinander geneigt auszu­ bilden.In addition to the distance between the clear opening width of the extru nozzle, the clear opening width of the feed channels and the ratio of the clear opening widths, here on Example of two feed channels shown goes in the formation of the device for manufacturing be the multilayered polymer membranes Direction of the feed channels with respect to each other Exit axis or exit plane of the extrusion nozzle on. So it is advantageous, for example, the feed channels relative to the exit plane or exit axis the extrusion nozzle at an angle of α <90 °, preferred wise <45 ° to form inclined to each other, it is also advantageous, the feed channels relative to each other at an angle of β <90 °, preferably < 45 °, based on the location of their merging as Peak of the angle β, inclined to each other form.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach­ folgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Aus­ führungsbeispieles und unter Bezugnahme auf mittels der Vorrichtung herstellbare mehrschichtige, als Hohlfaden­ membranen ausgebildete Polymermembranen beschrieben. Darin zeigen:The invention will now be described with reference to the following schematic drawings using an off management example and with reference to by means of Device producible multilayer, as hollow thread Membranes formed polymer membranes described. In it show:

Fig. 1 im Schnitt eine Vorrichtung zur Herstellung einer zweischichtigen Polymerhohlfadenmembran, wie sie bisher im Stand der Technik verwendet wurde, Fig. 1 in section a device for producing a two-layer polymer hollow fiber membrane as has been used in the prior art,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, Fig. 2 is a plan view of the embodiment shown in FIG. 1 device,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer zweischicht­ igen Polymerhohlfadenmembran, Fig. 3 is a section through an inventive apparatus for producing a two-layer strength polymer hollow fiber membrane,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung, Fig. 4 is a plan view of the embodiment shown in Fig. 3 device,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie C-D von Fig. 3, Fig. 5 is a section along line CD of FIG. 3,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. 3, Fig. 6 shows a section along line AB of Fig. 3,

Fig. 7 eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Querschnittes einer zweischichtigen Polymer­ hohlfadenmembran unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten, den Stand der Technik darstel­ lenden Vorrichtung bei Verwendung von Polymer­ lösungen gleicher Zusammensetzung, die über die beiden Zuführkanäle zugeführt worden sind, Fig. 7 is a scanning electron micrograph of the cross section of a two layer polymer hollow fiber membrane illustrated in FIG. 1 using the prior art depicting lumbar device when using polymer solutions of the same composition which have been supplied via the two feed channels,

Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Dar­ stellung von Fig. 7, Fig. 8 shows an enlarged detail from the Dar position of FIG. 7,

Fig. 9 eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Querschnitts einer mittels der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung hergestellten zweischichtigen Polymermembran bei Verwendung von Polymer­ lösungen gleicher Zusammensetzung, die über die beiden Zuführkanäle zugeführt worden sind, Fig. 9 is a scanning electron micrograph of the cross section of a produced by the two-layer polymer membrane erfindungsge MAESSEN device when using polymer solutions of the same composition which have been supplied via the two feed channels,

Fig. 10 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Darstel­ lung von Fig. 9, Fig. 10 shows an enlarged detail from the lung depicting of Fig. 9,

Fig. 11-18 Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen des Quer­ schnitts einer mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten zweischichtigen Polymermembran, jeweils im Schnitt und jeweils in Darstellung in vergrößertem Ausschnitt, wobei die einzelnen Prüfkörper der Rasterelek­ tronenmikroskop-Aufnahme aus einer Hohlfaden­ länge von 1000 m einer zweischichtigen Poly­ merhohlfadenmembran entnommen worden, Fig. 11-18 scanning electron microscope images of the cross section of a two-layer polymer membrane produced by means of the device according to the invention, each in section and in each case in an enlarged section, the individual test specimens of the scanning electron microscope image from a hollow fiber length of 1000 m of a two-layer poly the hollow fiber membrane has been removed,

Fig. 19 eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Querschnitts einer zweischichtigen Polymer­ hohlfadenmembran, die mittels der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung unter gleichen Bedingungen wie die in Fig. 9 und 10 dargestellten zwei­ schichtigen Polymerhohlfadenmembranen mit dem Unterschied hergestellt wurde, daß zwei unter­ schiedliche Polymerlösungen gleichen Grundpoly­ mers und als Lumenfüller ein Wasser/Lösemittel­ gemisch eingesetzt wurden, Fig. 19 is a scanning electron microscope image of the cross section of a two-layer polymer hollow fiber membrane, which was produced by means of the device according to the invention under the same conditions as the two-layer polymer hollow fiber membranes shown in FIGS . 9 and 10 with the difference that two different polymer solutions have the same basic polymer and a water / solvent mixture was used as the lumen filler,

Fig. 20 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Darstel­ lung von Fig. 19, Fig. 20 shows an enlarged detail from the lung depicting of Fig. 19,

Fig. 21 eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Querschnitts einer zweischichtigen Mehrschicht­ hohlfadenmembran, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angefertigt wurde und unter den gleichen Bedingungen wie die in den Fig. 19 und 20 dargestellten zweischichtigen Polymerhohl­ fadenmembranen hergestellt wurden, wobei die Polymerlösungen aus unterschiedlichen Polymeren bestanden, undHollow fiber membrane Fig. 21 is a scanning electron micrograph of the cross section of a two-layer multi-layer, which was made with the inventive apparatus and were prepared under the same conditions as those shown in Fig. 19 and two-layered hollow polymer represented 20-filament membranes, the polymer solutions of different polymers passed and

Fig. 22 eine Vergrößerte Darstellung der Fig. 21. Fig. 22 is an enlarged view of Fig. 21.

Zunächst wird Bezug genommen auf die Fig. 1 und 2, die eine Vorrichtung 10 darstellen, wie sie bisher im Stand der Technik zur Herstellung von zweischichtigen, als Hohlfadenmembranen ausgebildeten Polymermembranen 11 verwendet wurde. Die Vorrichtung 10 umfaßt einen Körper, der zylindrisch ausgebildet sein kann. Der Körper der Vorrichtung 10 weist ein zur Durchgangsachse 18 axiales Durchgangsloch 26 auf, das axial von einem gasförmigen oder flüssigen Medium (einem sogenannten Lumenfüller) in Austrittsrichtung 21 durchströmt werden kann. Zudem weist die Vorrichtung 10 eine Mehrzahl von Zuführungs­ kanälen 13 und 14 auf, die hier im wesentlichen rota­ tionssymetrisch um die Achse 18 angeordnet sind, wobei eine vorbestimmte Anzahl von jeweiligen Zuführkanälen 13 bzw. 14 vorgesehen werden kann. Sowohl die Zufuhrkanäle 13, 14 als auch der axial die Vorrichtung 10 durchque­ rende Zuführkanal 26 für den Lumenfüller (flüssiges oder gasförmiges Mittel) 27 münden mit ihren Öffnungen (Extrudierdüse 12, Extrudierdüse 21, Austrittsöffnung 20) in einer Ebene, d. h., bezogen auf die Darstellung von Fig. 1, in der oberen Fläche der Vorrichtung 10, vergleiche dazu auch die Draufsicht gemäß Fig. 2.First of all, reference is made to FIGS. 1 and 2, which represent a device 10 as it has been used in the prior art for the production of two-layer polymer membranes 11 designed as hollow fiber membranes. The device 10 comprises a body which can be cylindrical. The body of the device 10 has a through hole 26 which is axial to the through axis 18 and through which a gaseous or liquid medium (a so-called lumen filler) can flow axially in the exit direction 21 . In addition, the device 10 has a plurality of feed channels 13 and 14 , which are arranged here essentially rotationally symmetrically about the axis 18 , it being possible for a predetermined number of respective feed channels 13 and 14 to be provided. Both the feed channels 13 , 14 and the axially through the device 10 through feed channel 26 for the lumen filler (liquid or gaseous medium) 27 open with their openings (extrusion nozzle 12 , extrusion nozzle 21 , outlet opening 20 ) in one plane, that is, based on the Representation of FIG. 1, in the upper surface of the device 10 , also compare the top view according to FIG. 2.

Während des Betriebes der bekannten Vorrichtung 10 wird die Polymerlösung 15 über die Zufuhrkanäle 13 und Polymerlösung 16 über die Zufuhrkanäle 14 der Vorrich­ tung 10 zugeführt und ein Lumenfüller (flüssiges oder gasförmiges Medium) 27 über den zentralen Zuführkanal 26. Es entsteht dabei nach Austritt der Polymerlösungen 15, 16 sowie gegebenenfalls des Mediums (Lumenfüller) 27 einen zweischichtige Hohlfadenpolymermembran 11, bei der allerdings keine Verbindung der einzelnen Polymerlö­ sungen 15, 16 mit hoher struktureller Integrität ent­ steht, vergleiche auch Fig. 7 und 8, die Querschnitte von mit der bekannten Vorrichtung 10 hergestellten zweischichtigen Polymerhohlfadenmembranen darstellen. Deutlich ist in den Fig. 7 und 8 sichtbar, daß keine wirkliche integrale Verbindung zwischen der äußeren und der inneren Polymerschicht erreicht wird.During operation of the known device 10 , the polymer solution 15 is fed via the feed channels 13 and polymer solution 16 via the feed channels 14 of the device 10 and a lumen filler (liquid or gaseous medium) 27 via the central feed channel 26 . After the polymer solutions 15 , 16 and possibly the medium (lumen filler) 27 have emerged, a two-layer hollow fiber polymer membrane 11 is formed , in which, however, there is no connection of the individual polymer solutions 15 , 16 with high structural integrity, see also FIGS. 7 and 8, represent the cross sections of two-layer polymer hollow fiber membranes produced with the known device 10 . It is clearly visible in FIGS. 7 and 8 that no real integral connection between the outer and the inner polymer layer is achieved.

Die in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung unterscheidet sich von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Erfindung dadurch, daß die beiden Zuführkanäle 13, 14 vor der eigentlichen Aus­ trittsebene der Polymermembran 11 aus der Vorrichtung, d. h. gemäß der Darstellung von Fig. 1 unterhalb der oberen Begrenzungsfläche, in einem vorbestimmten Abstand 17 zu dieser zusammengeführt werden. Dadurch ist es möglich, daß die über die Zuführkanäle 13, 14 zuge­ führten unterschiedlichen oder gleichen Polymerlösungen 15, 16 schon unmittelbar am Ort 25 der Zusammenführung der beiden Zuführungskanälen 13, 14 in der Extrudierdüse 12 selbst zusammengeführt werden und dadurch eine hohe strukturelle Integrität beider zugeführten Polymerlö­ sungen 15, 16 erreicht wird.The device 10 according to the invention shown in FIGS. 3 to 6 differs from that shown in FIGS. 1 and 2 in that the two feed channels 13 , 14 before the actual exit plane of the polymer membrane 11 from the device, ie according to the illustration of FIG. 1 are below the upper boundary surface at a predetermined distance 17 merged therewith. This makes it possible for the different or the same polymer solutions 15 , 16 supplied via the feed channels 13 , 14 to be brought together directly at the location 25 of the merging of the two feed channels 13 , 14 in the extrusion nozzle 12 itself, and thereby to provide a high structural integrity for both Polymer solutions 15 , 16 is reached.

Der Teil der Vorrichtung 10, in dem die Extrdierdüse 12 ausgebildet ist, kann durch ein gesondert ausgebildetes, ggf. plattenförmiges Extrudierdüsenelement 121, gebildet werden, das mittels hier nicht dargestellter Bolzen druckdicht mit dem übrigen Körper der Vorrichtung 10 verbindbar ist. Das Extrudierdüsenelement 121 kann in etwa eine Dicke entsprechend des Abstandes 17 haben, vergl. Fig. 3. Dadurch kann eine schnelle Austauschbar­ keit unterschiedlicher Extrudierdüsenelemente 120 erreicht werden und ein schneller Austausch zu Wartungs- und Reinigungszwecken.The part of the device 10 in which the extrusion nozzle 12 is formed can be formed by a separately designed, possibly plate-shaped extrusion nozzle element 121 , which can be connected in a pressure-tight manner to the rest of the device 10 by means of bolts (not shown here). The extrusion nozzle element 121 may have a thickness corresponding to the distance 17 , see FIG. 3. This enables a quick interchangeability of different extrusion nozzle elements 120 and a quick exchange for maintenance and cleaning purposes.

Der wesentliche Unterschied der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Fig. 3 bis 6 gegenüber der be­ kannten Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 besteht zudem noch darin, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 nur eine Austrittsöffnung der Extrudierdüse 12 vorhanden ist. Die Extrudierdüse 12 ist im wesentlichen kreis­ ringförmig ausgebildet, vergleiche Fig. 4, so daß mit der Vorrichtung 10 als Hohlfadenmembranen ausgebildete mehrschichtige Polymermembranen hergestellt werden können. Es sei aber noch darauf verwiesen, daß die Vorrichtung 10 gemäß Fig. 3 sich grundsätzlich auch zur Herstellung von mehrschichtigen Polymerflachmembranen eignet, wobei in diesem Falle die Extrudierdüse 12 als lineare bzw. ebene Flachdüse ausgebildet ist.The essential difference of the device according to the invention according to FIGS. 3 to 6 compared to the known device according to FIGS. 1 and 2 is also that only one outlet opening of the extrusion nozzle 12 is present in the device 10 according to the invention. The extrusion nozzle 12 is essentially circular in shape, see FIG. 4, so that the device 10 can be used to produce multilayer polymer membranes designed as hollow fiber membranes. However, it should also be pointed out that the device 10 according to FIG. 3 is in principle also suitable for the production of multilayer polymer flat membranes, in which case the extrusion nozzle 12 is designed as a linear or flat flat nozzle.

Die Fig. 5 und 6 stellen Schnitte C-D bzw. A-B entlang der aufgezeigten Linien C-D und A-B gemäß Fig. 3 dar. Diese Darstellungen beziehen sich auch auf eine Ausbil­ dung der Vorrichtung 10 zur Herstellung mehrschichtiger Polymerhohlfadenmembranen. FIGS. 5 and 6 show sections CD and AB along the indicated lines CD and AB according to FIG. 3. These representations also refer to complete training of the apparatus 10 for preparing multilayered polymer hollow fiber membranes.

Der vorgenannte Abstand 17 wird in Abhängigkeit der verwendeten Polymerlösungen 15, 16 bzw. der lichten Öffnungsweite 22 der Extrudierdüse 12 festgelegt. Der Abstand 17 liegt beispielsweise in einem Bereich zwi­ schen 0,001 mm und 2 mm, vorzugsweise 0,05 mm und 1 mm, insbesondere 0,1 mm bis 0,5 mm. Die lichte Öffnungsweite 22 der Extrudierdüse liegt in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise 0,15 mm und 1 mm, insbesondere 0,15 mm und 0,3 mm. The aforementioned distance 17 is determined as a function of the polymer solutions 15 , 16 used or the clear opening width 22 of the extrusion nozzle 12 . The distance 17 is, for example, in a range between 0.001 mm and 2 mm, preferably 0.05 mm and 1 mm, in particular 0.1 mm to 0.5 mm. The clear opening width 22 of the extrusion nozzle is in a range between 0.1 mm and 5 mm, preferably 0.15 mm and 1 mm, in particular 0.15 mm and 0.3 mm.

Auch die lichte Öffnungsweite 23, 24 der Zuführkanäle 13, 14 am Ort 25 ihrer Zusammenführung ist bei der Konstruktion bzw. Realisierung der Vorrichtung 10 zu beachten und geht ebenfalls als Parameter in die Bemes­ sung der Vorrichtung 10 ein. So beträgt beispielweise die lichte Öffnungsweite 23, 24 der Zuführungskanäle 13, 14 am Ort 25 ihrer Zusammenführung < 0,02 mm, vorzugs­ weise < 0,04 mm.The clear opening width 23 , 24 of the feed channels 13 , 14 at the location 25 of their merging is to be observed in the construction or implementation of the device 10 and is also included as a parameter in the dimensioning of the device 10 . For example, the clear opening width 23 , 24 of the feed channels 13 , 14 at the point 25 of their merging is <0.02 mm, preferably <0.04 mm.

Auch geht das Verhältnis der lichten Öffnungsweiten 23, 24 bei zwei vorgesehenen Zuführungskanälen 13, 14, die hier beispielhaft betrachtet werden, für jeweils eine darüber zuzuführende Polymerlösung 15, 16 ein, wobei das Verhältnis < 250, vorzugsweise < 50, insbesondere < 10 beträgt. Ebenfalls sind die Zuführkanäle 13, 14 relativ zur Austrittsebene bzw. Austrittsachse 18 der Extrudier­ düse 12 in einem Winkel von α < 90°, vorzugsweise < 45°, zueinander geneigt, wobei die Zufuhrkanäle 13, 14 relativ zueinander in einem Winkel von β < 90°, vorzugs­ weise < 45°, bezogen auf den Ort 25 ihrer Zusammenführ­ ung als Scheitelpunkt des Winkels β, zueinander geneigt sind. Bei der Darstellung der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 3 liegt die eine Bezugsseite der beiden Winkel α, β in der selben Ebene, d. h. in einer parallelen zur Aus­ trittsebene bzw. Austrittsachse 18. Dieses ist aber nicht zwingend erforderlich, d. h., um im Beispiel von der Darstellung von Fig. 3 zu bleiben, es könnte bei­ spielsweise der Zuführkanal 13 bis zum Ort 25 der Zusammenführung beider Kanäle 13, 14 mit seinem Winkel relativ zur Austrittsachse 13 bzw. zur Austrittsebene im oben aufgeführten Winkelbereich liegen.The ratio of the clear opening widths 23 , 24 in two provided feed channels 13 , 14 , which are considered here by way of example, is also used for a polymer solution 15 , 16 to be fed in above, the ratio being <250, preferably <50, in particular <10. Also the supply passages 13, 14 relative to the exit plane or exit axis 18 of the extrusion nozzle 12 at an angle of α <90 °, preferably <45 °, inclined to each other, wherein the supply channels 13, 14 relative to each other at an angle of β <90 °, preferably <45 °, based on the location 25 of their merging as the apex of the angle β, are inclined to one another. In the illustration of the device 10 of FIG. 3 is a reference side of the two angles α, β in the same plane, ie in a plane parallel to the tread plane and exit from axle 18. However, this is not absolutely necessary, that is, in order to stay in the example of the illustration in FIG. 3, it could be, for example, the feed channel 13 up to the location 25 of the merging of the two channels 13 , 14 with its angle relative to the exit axis 13 or Exit plane are in the angular range listed above.

Der Vorrichtung 10 nachgeschaltet, d. h. im wesentlichen der Extrusionsdüse 12 in Austrittsrichtung 21, kann eine in Form eines Fällbades oder sonstwie geeignet ausgebildete Nachbehandlungsstrecke vorgesehen sein (nicht dargestellt).Downstream of the device 10 , ie essentially the extrusion nozzle 12 in the exit direction 21 , an aftertreatment section in the form of a precipitation bath or in another suitable manner can be provided (not shown).

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)Example 1 (comparative example)

Entsprechend der dem Fachmann bekannten, allgemeinen Arbeitsschritte zur Herstellung von mehrschichtigen Hohlfadenmembranen wird eine Polymerlösung 1 (Medium 1), bestehend aus 18 Teilen Polysulfon-PSu (Amoco, Udel 3500), 12 Teilen Polyvenylpyrrolidon-PVP (Fluka, Typ K 25) und 70 Teilen N,N-Dinethylacetamid-DMAc (Merck) hergestellt. Polymerlösung 2 (Medium 2) besteht aus einer identischen Komposition. Als Lumenfüller wird Wasser, Raumtemperatur verwendet. Das Fällbad (Medium 4) besteht ebenfalls aus Wasser. Medium 1, 2 und 3 werden unter Verwendung der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Doppelhohlkerndüse bekannter Bauart am Ausgang der Verformungsvorrichtung zu einen stabili­ sierten Polymerlösungsverbund formiert und direkt in das Fällbad extrudiert, nach Verfestigung des Membranbild­ ners aus dem Fällbad abgezogen, gewaschen und bei Raumtemperatur getrocknet. Die als Verformungsvorrich­ tung verwendete Doppelhohlkerndüse besitzt die folgenden Dimensionen: 190 µm/360 µm/600 µm/860 µm/1060 µm = Hohldorndurchmesser/innerer Durchmesser des inneren Ringspaltes/äußerer Durchmesser des inneren Rings­ spaltes/innerer Durchmesser des äußeren Ringspaltes/­ äußerer Durchmesser des äußeren Ringspaltes.In accordance with the general working steps known to those skilled in the art for producing multilayer hollow fiber membranes, a polymer solution 1 (medium 1 ) consisting of 18 parts of polysulfone-PSu (Amoco, Udel 3500 ), 12 parts of polyvenylpyrrolidone-PVP (Fluka, type K 25) and 70 Share N, N-Dinethylacetamide-DMAc (Merck). Polymer solution 2 (medium 2 ) consists of an identical composition. Water, room temperature is used as the lumen filler. The precipitation bath (medium 4 ) also consists of water. Medium 1 , 2 and 3 are formed using the known double hollow core nozzle schematically shown in FIGS . 1 and 2 at the exit of the shaping device to form a stabilized polymer solution composite and extruded directly into the precipitation bath, after solidification of the membrane former removed from the precipitation bath, washed and dried at room temperature. The device used as Verformungsvorrich device has the following dimensions: 190 microns / 360 microns / 600 microns / 860 microns / 1060 microns = hollow mandrel diameter / inner diameter of the inner ring gap / outer diameter of the inner ring gap / inner diameter of the outer ring gap / outer diameter of outer annular gap.

Es ist festgestellt worden, daß der Spinnprozeß nicht sicher durchführbar ist und nur ca. 5 bis 10 min ein Formkörper hergestellt werden konnte. Die "Mehrschicht­ hohlfadenmembran" wurde anhand von REM-Aufnahmen (Fig. 7 und 8) charakterisiert. Die Figuren zeigen, daß beide, die Membranwand bildenden Polymerschichten, obwohl diese aus ein und derselben Polymer/Polymerlösung bestehen/­ formiert wurden, keinen Schichtverbund bilden. Die Integrität des Verbundes ist folglich selbst unter den Bedingungen gleicher Polymerlösungskompositionen und damit optimaler Voraussetzungen für einen Verbund nicht gegeben.It has been found that the spinning process cannot be carried out safely and that a shaped body could only be produced for about 5 to 10 minutes. The "multilayer hollow fiber membrane" was characterized on the basis of SEM images ( FIGS. 7 and 8). The figures show that both polymer layers forming the membrane wall, although these consist / have been formed from one and the same polymer / polymer solution, do not form a layer composite. The integrity of the composite is therefore not given even under the conditions of the same polymer solution compositions and thus optimal conditions for a composite.

Beispiel 2Example 2

Unter den Bedingungen des Beispieles 1 wurde der Her­ stellung der Mehrschichthohlfadenmembran mit dem Unter­ schied wiederholt, daß anstelle der bekannten Verfor­ mungsvorrichtung die in Fig. 3 schematisch dargestellte und charakterisierte, erfindungsgemäße Doppelhohlkerdüse verwendet wurde.Under the conditions of Example 1, the manufacture of the multilayer hollow fiber membrane was repeated with the difference that, instead of the known deformation device, the inventive double hollow nozzle shown and characterized in FIG. 3 was used.

Der Spinnprozeß konnte über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden, wurde jedoch nach 1 h abgebro­ chen. Der Querschnitt und der vergrößerte Querschnitt der so hergestellten Mehrschichthohlfadenmembran sind in Fig. 9 und 10 in Form von REM-Aufnahmen dargestellt. Diese Aufnahmen belegen eine vollständige Integrität der die Membranwand aufbauenden Polymerschichten.The spinning process could be maintained for a long period of time, but was stopped after 1 hour. The cross section and the enlarged cross section of the multilayer hollow fiber membrane produced in this way are shown in FIGS. 9 and 10 in the form of SEM images. These recordings demonstrate complete integrity of the polymer layers that build up the membrane wall.

Beispiel 3Example 3

Aus dem Hohlfadenmaterial (ca. 1000 m) des Versuches Beispiel 2 wurden 4 Proben zufällig ausgewählt und mittels REM untersucht. Die Ergebnisse der Aufnahmen sind in den Fig. 11 bis 18 zusammengestellt. In keinem Falle wurde eine strukturelle Inhomogenität festge­ stellt. Die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Hohlfadenmembranen besitzen folglich eine nicht zu übertreffende Integrität der Membranwandschichten, wie dies auch bei Anwendung von Polymerlösungen gleicher Zusammensetzung und bei Anwen­ dung einer geeigneten Verformungseinrichtung der Fall erwartet wird.4 samples were randomly selected from the hollow fiber material (approx. 1000 m) from experiment Example 2 and examined by SEM. The results of the recordings are shown in FIGS. 11 to 18. In no case was a structural inhomogeneity found. The hollow fiber membranes produced using the device according to the invention consequently have an unbeatable integrity of the membrane wall layers, as is also the case when using polymer solutions of the same composition and when using a suitable shaping device.

Beispiel 4Example 4

Entsprechend der Beschreibung des Beispieles 2 und unter Nutzung der dort beschriebenen, erfindungsgemäßen Verformungsvorrichtung wurde eine Mehrschichthohlfaden­ membran mit den folgenden Unterschieden hergestellt:
In accordance with the description of Example 2 and using the shaping device according to the invention described there, a multilayer hollow fiber membrane was produced with the following differences:

  • a) Polymerlösung 1, bestehend aus 15 Teilen PSu, 5 Teilen PVP und 80 Teilen DMAca) Polymer solution 1 , consisting of 15 parts PSu, 5 parts PVP and 80 parts DMAc
  • b) Polymerlösung 2 bestehend aus 20 Teilen PSu, 20 Teilen PVP und 60 Teilen N-Methylpyrollidonb) Polymer solution 2 consisting of 20 parts of PSu, 20 parts of PVP and 60 parts of N-methylpyrollidone
  • c) Lumenfüller, bestehend aus 80 Teilen DMAc und 20 Teilen Wasserc) Lumen filler, consisting of 80 parts DMAc and 20 Share water

Der Spinnprozeß konnte über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden, wurde jedoch nach 1 h abgebro­ chen. Der Querschnitt und der vergrößerte Querschnitt der so hergestellten Mehrschichthohlfadenmembran sind in den Fig. 19 und 20 in Form von REM-Aufnahmen darge­ stellt. Diese Aufnahmen belegen eine vollständige Integrität der die Membranwand aufbauenden Polymer­ schichten.The spinning process could be maintained for a long period of time, but was stopped after 1 hour. The cross section and the enlarged cross section of the multilayer hollow fiber membrane thus produced are shown in FIGS . 19 and 20 in the form of SEM images. These recordings demonstrate complete integrity of the polymer layers that build up the membrane wall.

Beispiel 5Example 5

Entsprechend der Beschreibung des Beispieles 6 und unter der Nutzung der dort beschriebenen, erfindungsgemäßen Verformungsvorrichtung wurde eine Mehrschichthohlfaden­ membran mit dem Unterschied hergestellt, das als Polymerlösung 2 eine Lösung, bestehend aus 15 Teilen Poly­ acrylnitril und 85 Dimethylformamid, verwendet wurde.According to the description of Example 6 and using the shaping device according to the invention described there, a multilayer hollow fiber membrane was produced with the difference that a solution consisting of 15 parts of polyacrylonitrile and 85 dimethylformamide was used as polymer solution 2 .

Der Spinnprozeß konnte über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden, wurde jedoch nach 1 h abgebro­ chen. Der Querschnitt und der vergrößerte Querschnitt der so hergestellten Mehrschichthohlfadenmembran sind in Fig. 21 bis 22 in Form von REM-Aufnahmen dargestellt. Diese Aufnahmen belegen eine ausreichende Integrität der die Membranwand aufbauenden Polymerschichten. The spinning process could be maintained for a long period of time, but was stopped after 1 hour. The cross section and the enlarged cross section of the multilayer hollow fiber membrane produced in this way are shown in FIGS. 21 to 22 in the form of SEM images. These recordings demonstrate sufficient integrity of the polymer layers building up the membrane wall.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Vorrichtung
contraption

1111

Polymermembran
polymer membrane

1212

Extrudierdüse
extrusion

120120

Extrudierdüse
extrusion

121121

Extrudierdüsenelement
Extrudierdüsenelement

122122

Austrittsöffnung
outlet opening

1313

Zuführkanal
feed

1414

Zuführkanal
feed

1515

Polymerlösung
polymer solution

1616

Polymerlösung
polymer solution

1717

Abstand
distance

1818

Achse (Extrudierdüse)
Axis (extrusion nozzle)

1919

Zentrum (Extrudierdüse)
Center (extrusion nozzle)

2020

Austrittsöffnung
outlet opening

2121

Austrittsrichtung
exit direction

2222

lichte Öffnungsweite (Extrudierdüse)
clear opening width (extrusion nozzle)

2323

lichte Öffnungsweite (Zuführkanal clear opening width (feed channel

1313

)
)

2424

lichte Öffnungsweite (Zuführkanal clear opening width (feed channel

1414

)
)

2525

Ort (der Zusammenführung)
Location (of the merge)

2626

Zuführkanal (Medium)/Durchgangsloch
Feed channel (medium) / through hole

2727

Medium (Lumenfüller)
Medium (lumen filler)

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Polymermembran, umfassend eine Extrudierdüse für den Austritt von der Vorrichtung über vorrichtungsinnere Zuführungskanäle zuführbaren, die Membran bildenden Polymerlösungen aus der Extrudierdüse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer mehrschichtigen, schichtenintegrierten Polymermembran (11) die Zuführungskanäle (13, 14) in einem Abstand (17) vor der Austrittsöffnung (122) der Extrudierdüse (12) zusammengeführt sind.1. Device for the production of a polymer membrane, comprising an extrusion nozzle for the exit from the device via supply channels inside the device, the membrane-forming polymer solutions from the extrusion nozzle, characterized in that for the production of a multilayer, layer-integrated polymer membrane ( 11 ), the supply channels ( 13 , 14 ) are brought together at a distance ( 17 ) in front of the outlet opening ( 122 ) of the extrusion nozzle ( 12 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer als Hohlfadenmembran ausge­ bildeten Polymermembran (11) die Extrudierdüse (12) im wesentlichen kreisringförmig ausgebildet ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for the production of a polymer membrane formed as a hollow fiber membrane ( 11 ), the extrusion nozzle ( 12 ) is substantially annular. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im axialen (18) Zentrum (19) der Extrudierdüse (12) eine Austrittsöffnung (20) für ein Medium vorgesehen ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that an outlet opening ( 20 ) for a medium is provided in the axial ( 18 ) center ( 19 ) of the extrusion nozzle ( 12 ). 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrudierdüse (12) in Austrittsrichtung (21) der Polymermembran 811) nachgeschaltet eine Nachbehandlungsstrecke vorgesehen ist.4. The device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the extrusion nozzle ( 12 ) in the exit direction ( 21 ) of the polymer membrane 811 ) is provided with a post-treatment section. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlungsstrecke ein Fällbad ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the aftertreatment line is a precipitation bath. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (17) in einem Bereich zwischen 0,001 mm und 2 mm, vorzugsweise 0,005 mm und 1 mm insbesondere 0,1 mm bis 0,5 mm liegt.6. The device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the distance ( 17 ) is in a range between 0.001 mm and 2 mm, preferably 0.005 mm and 1 mm, in particular 0.1 mm to 0.5 mm. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Öffnungs­ weite (22) der Extrodierdüse (12) in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise 0,15 mm und 1 mm, insbesondere 0,15 mm und 0,3 mm liegt.7. The device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the clear opening width ( 22 ) of the extrusion nozzle ( 12 ) in a range between 0.1 mm and 5 mm, preferably 0.15 mm and 1 mm, in particular 0.15 mm and 0.3 mm. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Öffnungs­ weite (23; 24) der Zuführungskanäle (13; 14) am Ort (25) ihrer Zusammenführung < 0,02 mm, vorzugsweise < 0,04 mm groß ist.8. The device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the clear opening width ( 23 ; 24 ) of the feed channels ( 13 ; 14 ) at the location ( 25 ) of their bringing together <0.02 mm, preferably <0, Is 04 mm in size. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der lichten Öffnungsweiten (23; 24) bei zwei vorgesehenen Zuführungskanälen (13, 14) für jeweils eine darüber zuzuführende Polymerlösung (15; 16) < 250, vorzugsweise < 50, insbesondere < 10, ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the ratio of the clear opening widths ( 23 ; 24 ) in two provided feed channels ( 13 , 14 ) for each one polymer solution to be fed ( 15 ; 16 ) <250, preferably <50, in particular < 10, is. 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführkanäle (13; 14) relativ zur Austrittsebene bzw. Austrittsachse (18) der Extrudierdüse (12) in einem Winkel von α < 90°, vorzugsweise < 45°, zueinander geneigt sind.10. The device according to one or more of claims 2 to 9, characterized in that the feed channels ( 13 ; 14 ) relative to the exit plane or exit axis ( 18 ) of the extrusion nozzle ( 12 ) at an angle of α <90 °, preferably <45 °, are inclined towards each other. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführkanäle (13, 14) relativ zueinander in einem Winkel von 225 β < 90°, vorzugsweise < 45°, bezogen auf den Ort (25) ihrer Zusammenführung als Scheitelpunkt des Winkels β, zuein­ ander geneigt sind.11. The device according to one or more of claims 2 to 9, characterized in that the feed channels ( 13 , 14 ) relative to each other at an angle of 225 β <90 °, preferably <45 °, based on the location ( 25 ) of their merging as the apex of the angle β, are inclined to each other.
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