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DE10217137A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen

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Publication number
DE10217137A1
DE10217137A1 DE10217137A DE10217137A DE10217137A1 DE 10217137 A1 DE10217137 A1 DE 10217137A1 DE 10217137 A DE10217137 A DE 10217137A DE 10217137 A DE10217137 A DE 10217137A DE 10217137 A1 DE10217137 A1 DE 10217137A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gel
capillary membranes
plastic mass
fiber bundle
head piece
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.)
Withdrawn
Application number
DE10217137A
Other languages
English (en)
Inventor
Klaus Vosenkaul
Stefan Schaefer
Christoph Kullmann
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.)
Koch Membrane Systems GmbH
Original Assignee
Puron AG
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 Puron AG filed Critical Puron AG
Priority to DE10217137A priority Critical patent/DE10217137A1/de
Priority to AU2003227633A priority patent/AU2003227633A1/en
Priority to PCT/EP2003/003954 priority patent/WO2003086591A1/de
Publication of DE10217137A1 publication Critical patent/DE10217137A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/74Moulding material on a relatively small portion of the preformed part, e.g. outsert moulding
    • B29C70/76Moulding on edges or extremities of the preformed part
    • B29C70/766Moulding on edges or extremities of the preformed part on the end part of a tubular article
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/021Manufacturing thereof
    • B01D63/022Encapsulating hollow fibres
    • B01D63/0221Encapsulating hollow fibres using a mould
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545Perforating, cutting or machining during or after moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen. Erfindungsgemäß wird ein Ende des Faserbündels in eine formbeständige, leicht deformierbare Schicht aus einem Gel gesteckt. Auf die Gelschicht wird eine aushärtende Kunststoffmasse aufgebracht. Die Gelschicht wird entfernt, nachdem die Kunststoffmasse zu einem Kopfstück ausgehärtet ist, in welchem die Kapillarmembranen eingegossen sind. Auf diese Weise werden die Enden der Kapillarmembranen freigelegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen.
  • In Kopfstücken eingegossene Bündel aus Kapillarmembranen werden zur Membranfiltration in flüssigen oder gasförmigen Medien eingesetzt. Die Kapillarmembranen können je nach Ausführung und Anwendungsfall Außendurchmesser zwischen 20 µm und etwa 5 mm aufweisen. Um eine ordnungsgemäße Funktion bei der Membranfiltration sicherzustellen, müssen die Kapillarmembranen fehlstellenfrei in das Kopfstück eingegossen sein. Ferner muss sichergestellt werden, dass die Kapillarmembranen bei der Herstellung des als Gießteil gefertigten Kopfstückes endseitig nicht verklebt oder mechanisch beschädigt werden. Mechanische Bearbeitungen durch Schneiden ist zu vermeiden, da viele Membranmaterialien bei einer mechanischen Bearbeitung ausfasern.
  • Bei einem aus US 5 639 373 bekannten Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen wird das Ende des Faserbündels in eine flüssige Schicht eingetaucht, die zu einem festen Träger erstarrt. Anschließend wird auf diese Trägerschicht Kunststoffmasse aufgebracht und die Fasern in der Kunststoffmasse eingegossen. Nach Aushärten der Kunststoffmasse wird die Trägerschicht wieder verflüssigt und entfernt, wobei die Enden der Kapillarmembranen freigelegt werden. Fertigungstechnische Probleme ergeben sich bei einer engen Packung der Kapillarmembranen infolge von Kapillarkräften, die zwischen den Kapillarmembranen wirken. Wenn das Faserbündel in die Flüssigkeit eingetaucht wird, steigt die Flüssigkeit an der Außenseite der Kapillarmembranen nach Maßgabe der wirkenden Kapillarkräfte nach oben. Bei der nachfolgenden Fertigung des Kopfstückes wird das Eindringen der Kunststoffmasse von außen in das Innere des Faserbündels behindert und ist ein sicheres Umschließen der einzelnen Fasern mit Kunststoffmasse nicht mehr gewährleistet.
  • Bei einem aus US 6 294 039 bekannten Verfahren werden die in das Kopfstück einzugießenden Membranen mit ihrem freien Ende in eine Schicht aus feinteiligen Feststoffen eingesetzt, auf die zu einem Kopfstück aushärtende Kunststoffmasse aufgebracht wird. Nachdem das Kopfstück ausgehärtet ist, wird die Feststoffschicht wieder entfernt, wobei die Enden der Kapillarmembranen freigelegt werden. Das Verfahren ist fertigungstechnisch insofern nachteilig, als nur eine verhältnismäßig geringe Zahl von Kapillarmembranen gleichzeitig in die Feststoffschicht eingetaucht werden kann, da das Material nur eine geringe Verdrängung erlaubt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren anzugeben, mit dem fehlerfreie Kopfstücke mit Faserbündeln aus endseitig offenen Kapillarmembranen gefertigt werden kann.
  • Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen, wobei
    ein Ende des Faserbündels in eine formbeständige, leicht deformierbare Schicht aus einem Gel gesteckt wird,
    auf die Gelschicht eine Kunststoffmasse aufgebracht wird und
    die Gelschicht entfernt wird, nachdem die Kunststoffmasse zu einem Kopfstück ausgehärtet ist, in welchem die Kapillarmembranen eingegossen sind.
  • Die erfindungsgemäß verwendete Gelschicht als Trägerschicht zum Aufbringen der das Kopfstück formenden Kunststoffmasse hat weder die Eigenschaft einer Flüssigkeit, noch die eines pulverförmigen Mediums. Das Gel ist ein formbeständiges, leicht deformierbares Medium, in das die Kapillarmembranen eingesteckt werden können. Die eingesteckten Kapillarmembranen sind in der Gelschicht fixiert und werden von dem Material dicht umschlossen. Dadurch ist eine gute Abdichtung gegenüber der oberseitig aufgebrachten Kunststoffmasse gewährleistet. Es können Kopfstücke mit Faserbündeln hergestellt werden, die sich durch eine sehr große Packungsdichte der Kapillarmembranen auszeichnen.
  • Es ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten für die weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß einer ersten Ausführungsform wird in eine Gießform eine Masse flüssig eingebracht, die zu einem Gel erstarrt. Alternativ kann das Gel auch als vorgefertigter Formkörper in die Gießform eingelegt werden. Anschließend wird das Faserbündel in das Gel gesteckt und danach die Kunststoffmasse in die Gießform flüssig eingebracht. Die Kunststoffmasse breitet sich zwischen den Kapillarmembranen aus und füllt den freien Querschnitt der Gießform aus. Nachdem das Kopfstück ausreichend ausgehärtet ist, kann das Kopfstück ausgeformt und das Gel entfernt werden. Das Entfernen des Gels erfolgt durch Verflüssigung durch Erhitzung oder durch Lösen, z. B. in Wasser.
  • Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die gießfähige Kunststoffmasse in einer Gießform auf die Gelschicht aufgebracht wird, dass die Enden der Kapillarmembranen mit Gel verschlossen werden und dass die Kapillarmembranen anschließend durch die flüssige Kunststoffmasse hindurch in die darunter liegende Gelschicht eingesteckt werden. Das Gel streift dabei mitgeschleppte Kunststoffmasse ab und verhindert, dass die unteren Öffnungen der Kapillarmembranen mit Kunststoffmasse belegt werden. Bei dieser Verfahrensweise ist vorteilhaft, dass der Gießprozess für die Kunststoffmasse besonders gut gesteuert und kontrolliert werden kann.
  • Für die Gelschicht können Lyogele, Hydrogele, Oleogele oder Carbogele verwendet werden. Lyogele lassen sich durch Energiezufuhr verflüssigen. Formbeständige Hydrogele entstehen beispielsweise aus wenigen Anteilen Agar oder Gelatine mit Wasser. Oleogele bestehen aus Wachsen, Fetten oder fetten Ölen. Als Carbogele sind beispielsweise Paraffine oder Vaseline einsetzbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für die Gelschicht Hydrogele auf Basis von Gelatine verwendet.
  • Als Kunststoffmasse eignen sich thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Fertigungseinrichtung zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen. Die Vorrichtung weist eine Gießform 1 aus einer Grundplatte 2 und einem äußeren Aufnahmekörper 3 auf. In die Gießform 1 wird eine Masse flüssig in einer Schichtstärke zwischen 5 und 50 mm eingebracht, die zu einem Gel 4 erstarrt. Das Gel 4 bildet eine formbeständige, leicht deformierbare Schicht, in die ein Ende des Faserbündels 5 eingesteckt wird. Die Kapillarmembranen 6 durchstoßen die Gelschicht 4, wobei sie in das Material eindringen von ihm umschlossen werden. Auf die Gelschicht 4 wird anschließend eine Kunststoffmasse 7 aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff aufgebracht, die sich zwischen den Kapillarmembranen 6 ausbreitet und den freien Querschnitt der Gießform 1 ausfüllt. Die Kunststoffmasse 7 härtet zu einem formstabilen Kopfstück aus, dessen Kontur durch die Gießform 1 vorgegeben ist. Sobald das Kopfstück ausgehärtet ist, wird es aus der Gießform 1 ausgeformt. Anschließend wird die Gelschicht 4 durch Erhitzen verflüssigt oder in Wasser gelöst. Auf diese Weise wird sie entfernt, wobei die offenen Enden der Kapillarmembranen 6 freigelegt werden.
  • Vorzugsweise wird für die Gelschicht Gelatine verwendet.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass zunächst die Gelschicht 4 sowie die gießfähige Kunststoffmasse 7 in die Gießform 1 eingebracht werden. Die Enden der Kapillarmembranen 6 werden einzeln mit Gel, z. B. mit erstarrten Gelatinetropen, verschlossen. Anschließend werden die Kapillarmembranen 5 durch die flüssige Kunststoffmasse 7 hindurch in die darunter liegende Gelschicht 4 eingesteckt. Die Gelschicht 4 aus z. B. Gelatine streift dabei die mitgeschleppte Kunststoffmasse im oberen Bereich der Gelschicht ab und verhindert, dass die Öffnungen der Kapillarmembranen mit Kunststoffmasse belegt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen, wobei
ein Ende des Faserbündels in eine formbeständige, leicht deformierbare Schicht aus einem Gel gesteckt wird,
auf die Gelschicht eine Kunststoffmasse aufgebracht wird und
die Gelschicht entfernt wird, nachdem die Kunststoffmasse zu einem Kopfstück ausgehärtet ist, in welchem die Kapillarmembranen eingegossen sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in eine Gießform eine Masse flüssig eingebracht wird, die zu einem Gel erstarrt, wobei anschließend das Faserbündel in das Gel gesteckt wird und danach die Kunststoffmasse in die Gießform eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gel als vorgefertigter Formkörper in eine Gießform eingelegt wird, anschließend das Faserbündel in das Gel gesteckt und danach die Kunststoffmasse in die Gießform eingebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gießfähige Kunststoffmasse in einer Gießform auf die Gelschicht aufgebracht wird, wobei die Enden der Kapillarmembranen mit Gel verschlossen werden und wobei die Kapillarmembranen anschließend durch die flüssige Kunststoffmasse hindurch in die darunter liegende Gelschicht eingesteckt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei für die Gelschicht Lyogele, Hydrogele, Oleogele oder Carbogele verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei für die Gelschicht Gelatine verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gelschicht nach Aushärtung des Kopfstückes durch Erhitzen verflüssigt oder in Wasser gelöst wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei als Kunststoffmasse thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe verwendet werden.
DE10217137A 2002-04-17 2002-04-17 Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes mit einem Faserbündel aus endseitig offenen Kapillarmembranen Withdrawn DE10217137A1 (de)

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