具有增強摺疊部的膜式葉扇小件的製作方法
2023-10-22 17:54:07 4
專利名稱：具有增強摺疊部的膜式葉扇小件的製作方法
具有增強摺疊部的膜式葉扇小件
背景技術：
發明領域本發明涉及膜式葉扇小件(membrane leaf packets)、螺旋卷組件以及製備和使用它們的方法。(2)相關領域的描述膜式葉扇小件是很多種類型的螺旋卷組件的部件。這樣的葉扇小件包括摺疊的膜片，所述膜片可以任選包括布置於小件的相對膜式葉扇之間的進料隔體(spacer)。螺旋卷組件典型地通過將一個或多個膜式葉扇小件和一個或多個滲透物隔體圍繞滲透物收集管卷繞而製成。在膜式葉扇小件的構造過程中摺疊膜片的步驟通常導致裂紋或其它缺陷的形成，裂紋或其它缺陷的形成可能導致洩漏和/或汙染。用於減輕這些有害作用的多種技術已經被提出。US 4，842，736強調了沿著摺疊部(fold)，沿著膜片的前側或背側布置的帶材的有限有效性。這些帶材被描述為易於在組件使用或清潔過程中層離。該文獻還描述了施用到(applied to)摺疊區域中的膜片的背側上的密封劑(例如，聚氨酯)或軟的熔融塑料條的一個優選用途。這些密封劑穿透並且密封膜片的背側的裂縫或空隙。前述技術的一種已知變體在於使密封劑覆蓋在具有塑料帶的膜片的背側上(例如，邁拉(Mylar))。塑料帶保護密封劑直到固化。US 7，303，675和US 2007/0068864均公開了密封劑(例如，聚氨酯)對沿著摺疊區域的膜片的前側的施用。US 5，147，541強調了帶材的缺陷(層離)和密封劑的缺陷(緩慢的固化時間)， 並且描述了一種用於增強摺疊部的備選手段，包括增強帶對膜片的背側的施用，以及對前側施加熱和壓力，以使摺疊區域中的層「密實化」和熔合。US 7, 335, 301強調了「熔合」技術的缺陷；即，熔合膜片的層所需要的時間長度， 並且提出了施用到摺疊區域中的可UV固化密封劑的使用。US 5，681，467描述了在摺疊操作之前，使用熱能或溶脹溶劑來軟化摺疊區域。由於其相對厚度(與葉扇小件的葉片部分相比)，摺疊區域的體積(bulk)限制了能夠有效地圍繞滲透物管設置的膜式葉扇小件的數量。而且，葉扇小件的摺疊部可能限制製造螺旋卷組件的方式。例如，在膜片的背側上暴露的未固化密封劑的使用可能限制自動化卷繞工藝的使用。即，一旦施用到摺疊部上，則未固化的密封劑可以容易地在螺旋卷組件的組裝過程中被移除或「被塗汙」。儘管在膜片的前側上密封劑的使用可能避免這種問題， 但是在一旦密封劑固化，施用到前側上的密封劑就通常導致膜表面的撕裂。不幸的是，帶材傾向於從膜片的前側層離。儘管用於增強膜式葉扇的摺疊區域的技術是已知的，但是每一種方法均具有缺陷。期望一種可適用於自動化葉扇和/或組件製造工藝的改進方法。而且，期望一種改進的摺疊部增強方法，該方法允許更大數量的膜式葉扇被有效地繞著滲透物管設置。
發明簡述本發明涉及膜式葉扇小件、螺旋卷組件以及製備和使用它們的方法。主題葉扇小件包括膜片，所述膜片本身摺疊並且用在膜片的背側上沿著摺疊部的至少一部分的密封劑和帶材增強。附圖簡述
圖1是螺旋卷組件的透視的，部分切掉的視圖。圖2是膜式葉扇小件的透視的，部分切掉的視圖。發明詳述膜式葉扇小件在螺旋卷組件的構造中有用。為了更好地理解本發明，下面提供螺旋卷組件的簡要概述。螺旋卷組件(也稱作「元件」)在多種的流體分離中的使用是熟知的，所述流體分離包括氣體和液體相分離這兩者。由於它們的螺旋構造，相對較大的膜表面積可以擠進單獨的組件中。取決於所使用的特定膜，螺旋卷組件可以在廣泛的應用中使用，所述應用包括反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)和微濾(MF)。普通的液體分離的實例包括液體進料的處理，比如食品、奶製品和甜味劑進料中的濃縮和/或鹽的移除；水的脫鹽，移除二價離子物種比如鈣和鋇離子，以及更大組分比如包囊、病毒和殺蟲劑的移除。典型的組件包括滲透物收集管、至少一個但優選多個膜包層和外殼。儘管組件可以各種尺寸獲得，但是更通常的工業RO組件之一是以標準的8英寸3cm)直徑和40英寸(101. 6cm)長度(8x40)獲得的。對於典型的8英寸直徑組件，26至30個單獨的膜包層圍繞滲透物收集管(即，對於外徑為約1.5至1.9英寸(3.8cm-4.8)的滲透物收集管)卷繞。在操作中，4至8個組件典型地串聯連接在公用壓力容器內。在容器內的各個組件典型地是相同類型的，但是可以使用不同類型的組件，如在Mickols等的US 2007/027 中所述。組件的外殼可以包括整體式 (integral)流體密封件，以提供在壓力容器內的密封件，如在Huschke等的US 6，299, 772 和6，066，254中所述。某些類型的組件可能需要特別包裝，以在延長的儲存過程中保持性能，如在Marsh等的US 7，156，997中所述。測試組件的方法在Jons等的US 2008/0105038 以及Mickols等的US 2008/0202242中有描述。可商購的螺旋卷組件的具體實例包括獲自 FilmTec Corporation 的 BW30_440i 半鹹水組件、SW30-XLE_400i 海水脫鹽組件和 NF-400 納濾組件。適合在本發明中使用的螺旋卷組件總體上以圖1中的(2)顯示。組件(2)通過將一個或多個膜包層以及任選的一個或多個進料通道隔體片(「進料隔體」)(6)圍繞滲透物收集管(8)卷繞而形成。每一個膜包層(4)優選包括圍繞著滲透物通道隔體片(「滲透物隔體」)(12)的2個基本上矩形的膜片(10)。這種夾心類型的結構例如通過密封劑(14) 沿著三個邊(16，18，20)被固定在一起，同時第四個邊0 毗鄰滲透物收集管(8)，使得滲透物隔體(12)與穿過滲透物收集管(8)的開口 04)流體接觸。膜式葉扇小件被布置在膜包層的每一側上。每一個葉扇小件被顯示包括基本上矩形的膜片(10)，所述膜片本身摺疊以限定兩個膜式「葉扇」，其中每一個葉扇的前側 (34)彼此面對，並且摺疊部與膜包層的第四個邊0 軸向對齊，即，與滲透物收集管 ⑶平行。進料隔體(6)顯示被設置在摺疊的膜片(10)的相對前側(34)之間，並且沿著其徑向末端敞開，以允許進料流體在其軸向方向(即，與滲透物收集管(8)平行)流動通過組件。在這個實施方案中，膜包層(4)通過結合兩個相鄰布置的膜式葉扇的背側而形成。儘管沒有顯示，但是在該組合件中還可以包含另外的中間層。在圖1中顯示的箭頭表示在操作過程中進料和滲透物的近似流動方向(沈，28)。 進料流06)從進口端(30)到出口端(32)，橫過膜的前側(34)。滲透物流08)沿著滲透物隔體(12)在近似垂直於進料流06)的方向上。實際的流動路徑隨著構造的細節和操作條件而變化。在組件的製造過程中，滲透物隔體(12)圍繞滲透物收集管⑶的周圍附著，並且膜式葉扇被插入在它們之間。相鄰布置的膜式葉扇的背側圍繞它們的周邊(16，18，20)的部分而密封，以包圍滲透物隔體(1 ，即，形成膜包層G)。一個或多個膜包層(4)和一個或多個進料隔體(6)圍繞滲透物收集管卷繞或「成卷」，然後被固定在適當位置，比如通過帶材(例如，自粘附網帶)或其它手段固定，直到外殼可以圍繞部分構造的組件O)固定。 用於密封膜包層的邊緣的密封劑優選允許在卷繞過程中各個片材的相對移動。即，密封劑變粘之前的固化速率或時間周期優選比圍繞滲透物收集管組裝和卷繞膜包層和膜式葉扇所需要的時間長。用於構造螺旋卷組件的各種部件的材料在本領域中是熟知的。用於密封膜包層的合適的密封劑包括氨基甲酸酯、環氧化物、矽氧烷、丙烯酸酯、熱熔粘合劑和可紫外固化粘合劑。儘管較不常用，但是其它密封手段也是可以使用的，比如熱的施加、超聲焊接和帶材。 滲透物收集管典型地由塑料材料製成，所述塑料材料如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氯乙烯、聚碸、聚(苯醚)、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。針織品聚酯材料也通常被用作滲透物隔體。代表性的進料隔體在Johnson的美國專利6，881，336中有更詳細的描述。代表性實例的進料隔體包括聚乙烯、聚酯和聚丙烯網材料，比如從Conwed Plastics以商品名VEXAR 商購的那些材料。外殼可以由各種材料包括不鏽鋼、帶材和PVC材料構成；然而，最通常的組件外殼材料是由纖維增強的塑料例如塗布有熱塑性或熱固性樹脂的長玻璃纖維製成。在組件的製造過程中，長玻璃纖維圍繞部件構造的組件卷繞，並且施用樹脂(例如液體環氧樹脂)並使其硬化。組件的端部通常裝配有防撞扁裝置或端帽(未顯示)，所述防撞扁裝置或端帽被設計用於防止膜包層在組件的進口和出口端部之間的壓力差的作用下移位。端帽通常裝配有彈性體密封件(未顯示)，以在組件和外部壓力容器(未顯示)之間形成緊密流體連接(tight fluid connection)。端帽設計的實例在Hallan等的US 6，632，356中有描述，包括FilmTec Corporation的iLEC 互鎖端帽。關於螺旋卷組件的各種部件和構造的其它細節在文獻中有提供，參見例如=Solie的美國專利5，538，642描述了將滲透物隔體附著到滲透物收集管上的技術，Jons等的WO 2007/067751描述了用於形成插入點密封件的修整操作和UV粘合劑的使用，而Reddy等的US 5，096，584描述了特別適合於氣體分離的各種實施方案、部件和構造技術。對於本發明而言，膜片的類型沒有特別限制。膜片的選擇取決於特定應用、進料源、溶質和汙物(foulants)。儘管早期的RO和NF平片膜是由乙酸纖維素材料製成的， 但是不對稱聚碸和聚醚碸膜以及複合膜在近年來變為更普通的。一種優選的複合膜片是FilmTec Corporation的FT-30 膜，該膜包含非織造聚酯材料網(例如，PET平紋布) 的底層(背側)，厚度為約25-125微米的微孔性聚合物比如聚碸的中間層以及頂層(前側)，所述頂層包括薄膜聚醯胺層，其厚度小於約1微米並且更通常為約0. 010至0. 1微米。聚醯胺層優選通過多官能胺單體和多官能醯滷單體之間在微孔性聚碸的表面上的界面縮聚反應而製備，如在Cadotte等的美國專利4, 277，344和5，658，460和Mickols的 US 6，878，278中所描述的。改性這些聚醯胺膜的方法在以下專利中有描述Jons等的美國專利 5，876，602 ；Mickols 等的 US 5，755，964、US 6，280，853 和 WO 2007/133362 ；Cadotte 等的 US 4, 888, 116 ；US 4, 765, 897 ；US 4，964，998 以及 Niu 等的 US 2007/0251883 和 US 2008/0185332。代表性的膜式葉扇小件總體上以圖2中的06)顯示。葉扇小件06)包括自身摺疊的膜片G8)(摺疊部(50))。膜片08)包括前側(52)和背側(54)。膜片08)自身摺疊，使得膜片G8)的前側(5 彼此面對。在一個優選實施方案中，前側(5 包括接觸進料流體的主要的分離表面，而背側(54)為膜片08)提供整體支撐並且朝向與進料流體相反的方向。儘管膜片G8)可以具有各種形狀，但是該膜片優選包括矩形平片。摺疊部(50) 限定沿著膜片G8)的寬度的縱軸。「摺疊區域」是指摺疊部(50)和直接相鄰的區域，所述直接相鄰的區域可以結構上由摺疊和隨後的組裝行為約束。儘管取決於特定的膜片和摺疊技術，但是摺疊區域典型地從摺疊部(50)的縱軸伸出來幾個毫米(在垂直的方向上)。從摺疊部(50)垂直伸出來的膜片G8)的部分在本文中被稱作模式葉扇(56/58)，並且優選具有近似相等的長度，其可以短於、等於或長於摺疊部(50)的軸長度(即，膜片的寬度)。 在優選的實施方案中，進料隔體(60)被布置在膜式葉扇小件內，即，「被夾心」在膜式葉片 (56/58)之間，以促進進料流體沿著膜片G8)的前側(5 流動。進料隔體(60)的使用是任選的。還可以使用備選的進料溝道化結構，包括沿著膜片的前側延伸的脊、溝道或凸起表面。帶材(6 沿著摺疊部(50)設置在膜片08)的背側(54)上，並且優選延伸超過摺疊區域(即，在垂直於摺疊部(50)的軸的方向上)。儘管未顯示，但是優選將密封劑沿著摺疊部(50)施用在膜片08)的背側(54)上，所述密封劑被帶材(6 覆蓋。帶材(6 提供了摺疊部(50)的初始增強，並且在葉扇或組件的製造過程中起著覆蓋密封劑的作用。密封劑一旦固化，在摺疊區域中提供了增強，並且在摺疊區域中提供了保護，以防止膜片G8)的開裂、起泡或其它缺陷。密封劑(有時在文獻中也被稱作「膠」或「粘合劑」)優選以可流動的粘稠液體的形式提供，但是可以以其它形式比如膏、可熔融的帶等提供。當作為粘稠液體提供時，粘度應當足夠高，從而允許粘合劑容易被施用，即，不從施用的位置「流動」，也不在摺疊部形成、 壓縮或組件卷繞或「成卷」操作過程中過渡擠出超過摺疊區域。而且，粘度應當足夠低，以允許在固化之前至少部分地滲透到膜片內。通常地，密封劑的粘度應當低於約50，OOOcP,並且為 了增加選擇權(preference)，低於約 25，OOOcP ； 10, OOOcP ；5, OOOcP ；2, 500cP，而且在某些實施方案中，低於約1500cP。密封劑粘度的合適範圍為從典型地約100至約50，OOOcP, 優選500至約10，OOOcP並且更優選約700至5，OOOcP0為了提供在組件成卷過程中膜片之間的有益運動(即，「滑動」)，密封劑優選具有比完成組件成卷操作所需要的時間更長的固化時間。這個時間周期作為組件製備技術的函數可以明顯變化。例如，自動化成卷方法可以在幾分鐘內完成，而傳統的手動成卷可以耗費超過1小時，這取決於特定組件的構造。一旦固化，密封劑應當是撓性的。形成太剛性結構的密封劑可以導致膜片在操作過程的撕裂。 用於將密封劑施用到摺疊區域中的技術沒有特別限制，並且將典型地取決於密封劑的選擇和關於膜成卷工藝的細節。施用技術包括刷塗、噴塗、輥塗、縫模塗等。一種優選的技術包括經由噴嘴施用器的擠出。在摺疊部形成之前、過程中或之後，可以將密封劑直接施用至膜片的背側上。備選地，密封劑可以施用至帶材(粘合劑側)，之後將帶材施用到膜片上。例如，密封劑可以經由點式(point)噴嘴擠出，以沿著帶材的中心軸形成珠粒(例如，約6mm 寬度的珠粒)，隨後其在摺疊部形成之前、過程中或之後，附著於膜片的背側上。密封劑和帶材優選沿著摺疊部的整個長度延伸。這種工藝可以是自動化的。密封劑的選擇沒有特別限制，並且典型地基於特定組件的構造和製作工藝。實例包括熱熔粘合劑、氨基甲酸酯、環氧化物和矽氧烷；然而，在大部分的實施方案中優選氨基甲酸酯。組件的計劃最終用途可以限制合適密封劑的選擇。例如，很多應用需要政府批准的密封劑(例如，FDA批准的)。在將帶材施用到膜片上的步驟過程中，密封劑典型地被鋪展在與摺疊部垂直的方向上，以限定典型地寬度範圍在約8至50mm的「鋪展區域」(即，離摺疊部的縱軸在相反的垂直方向上約4至25mm)，但是更優選為約18至24mm。一旦鋪展，所施用的密封劑的溼塗布平均厚度優選小於約0. 25mm,並且更優選小於約0. IOmm0所施用的溼塗布平均厚度可以通過確定單位「鋪展區域」的密封劑總量來計算。備選地，這樣的厚度可以經由顯微鏡術或其它熟知的分析技術而用實驗方法確定。儘管所施用的密封劑在橫過鋪展區域的實際厚度可以變化，但是該厚度橫過鋪展區域優選是相對均勻的。用於增強膜式葉扇的摺疊部的帶材優選是撓性的材料條或帶(例如，聚酯、聚丙烯等)，所述撓性的材料條或帶包括含壓敏粘合劑(例如，丙烯酸類、合成橡膠樹脂，等)的前側以及包括背側。所述帶材優選比摺疊區域更寬。帶材還優選比密封劑的鋪展區域更寬， 使得在帶材的前側上的壓敏粘合劑可以直接接觸膜式葉扇的背側(即，在超出密封劑鋪展區域的周邊邊緣的區域中)。摺疊區域、帶材和密封劑鋪展區域的寬度全都高度取決於特定的製造工藝、構造的材料和應用。在若干應用中，已經發現約48mm的帶材寬度適合於具有約4mm的摺疊區域和小於約30mm的密封劑「鋪展區域」的膜式葉扇。在一個優選的實施方案中，帶材的背側表面具有小於約0. 42、優選小於約0. 4、更優選小於約0. 35並且還更優選小於約0. 3的摩擦係數(由ASTM D1894-06，使用兩個相同的帶材樣品的背側表面所測量的)。為了降低摺疊區域的體積，帶材優選較薄，即，小於約Imm厚，更優選小於約0. 1mm，並且還更優選小於約0. 05mm。為了促進自動化葉扇製造工藝，帶材優選具有均勻的抗撕裂強度。合適帶材的實例是商購自3M Corporation的Tartan 369通用盒密封帶。對於某些應用，帶材還需要為特定的應用進行認證或政府批准。膜式葉扇小件可以通過手工組裝，但是組裝工藝優選是自動化的。作為舉例，膜片可以比如通過使用加熱的芯軸進行摺疊。優選將密封劑施用到帶材一段的前側(粘合劑側)，然後將帶材沿著膜片的背側表面、沿著摺疊部的整個長度施用。在膜片保持卷的一部分的同時，或在膜片已經被切割成合適大小的面板之後，進行摺疊和粘帶(taping)的步驟。密封劑的施用優選通過自動塗布工藝的方式進行，其中可以嚴密地控制密封劑覆蓋率。 帶材和膜片可以以長卷提供。一旦形成，就可以將進料隔體布置在膜式葉扇小件的葉扇之間。進料隔體可以從連續卷作為自動工藝的一部分提供，其中在葉扇小件組裝過程中所述進料隔體被切割成一定的長度。葉扇小件可以插入在預先附著至滲透物收集管上的滲透物隔體的片之間。為了放止間隙和可能的洩漏，插入的葉扇小件的摺疊部儘可能靠近滲透物收集管布置。
每個組件包括的膜式葉扇小件的數量可以以根據「葉扇密度」描述。對於本說明書而言，術語「葉扇密度」是指在圍繞滲透物收集管的周長的每單位長度(英寸)，膜式葉扇小件的數量。自動製造技術考慮到了(allow for)具有相對更高的葉扇密度的組件的製備，然而，每一個葉扇小件的摺疊區域的體積和相關性質(以及其它因素)對葉扇密度加以了限制-特別是在高度自動化組件製造工藝的過程中，所述高度自動化組件製造工藝包括使用未固化的密封劑作為集成組件製造工藝的一部分的情況下原位製造膜式葉扇小件的那些工藝。例如，對於包括具有背側增強(即，密封劑和塑料條)的膜式葉扇小件的組件， 通常難於一致地實現大於約6個膜式葉扇小件/英寸的滲透物管周長(2. 36個小件/cm) 的葉扇密度。在更高的葉扇密度，膜片(沿著摺疊部)的背側表面和相鄰布置的滲透物隔體之間的摩擦力妨礙了膜式葉扇小件的完全插入。膜式葉扇小件沿著整個摺疊部的未對準或不完全插入可以導致洩漏。這個問題在使用未固化密封劑的製造工藝的情況下加劇，其中密封劑起著潤滑劑的作用，從而允許當插入的葉扇小件滑動遠離滲透物收集管時形成間隙。特別是對於使用密封劑和保護塑料條的實施方案，與更高葉扇密度相關的壓縮力可以導致葉扇在插入之後的移動，從而導致未對準的問題。而且，與更高的葉扇密度相關的摩擦力也可以使保護塑料條從摺疊區域移動，由此暴露未固化的密封劑。作為本發明的一部分， 使用包含壓敏粘合劑的帶材可以避免這樣的移動以及對應的未固化密封劑的暴露。然而， 帶材的背側和相鄰布置的滲透物隔體之間的摩擦力仍然可以妨礙膜式葉扇小件在組件構造過程中的完全插入和/或合適對齊，尤其是在更高的葉扇密度，例如高於約7(2. 76個小件/cm)、7· 5 (2. 95個小件/cm)、8 (3. 15個小件/cm)並且特別是8. 5 (3. 35個小件/cm)的情況下。為了實現這些更高的葉扇密度，具有低摩擦背側表面的帶材是優選的。更具體地， 帶材背側表面的摩擦係數小於約0. 42、優選小於0. 4、更優選小於約0. 35並且還更優選小於約0. 3 (由ASTM D1894-06所測量的)。本發明還包括螺旋卷組件，所述螺旋卷組件包含滲透物收集管以及前面描述過的多個膜式葉扇小件和膜包層。在一個優選的實施方案中，組件的葉扇密度至少約6(即，至少約6個膜式葉扇小件/英寸的滲透物收集管周長)、優選至少約7 (2. 76個小件/cm)、更優選至少約7. 5 (2. 95個小件/cm)，並且在某些實施方案中至少約8 (3. 15個小件/cm)，並且甚至8. 5(3. 35個小件/cm)。組件優選包括如前所述，沿著膜片的背側，沿著摺疊部設置有密封劑和帶材的膜式葉扇小件。所述帶材優選具有摩擦係數小於約0. 42、優選小於0. 4、 更優選小於約0. 35並且還更優選小於約0. 3的背側，所述摩擦係數根據ASTM D1894-06測量。說明書到處都提到了 ASTM D1894-06。這個標準測試方法基於標準樣品的尺寸 (即，2英寸寬)。對於本發明而言，應當理解，這個同樣的一般測試方法可以用於寬度不是2 英寸的樣品。例如，很多適合於在本發明中使用的帶材可以以約1至3英寸(2. 54-7. 62cm) 的寬度商購。對於本發明而言，這些帶材的寬度對於根據ASTM D1894-06的摩擦係數的測量不存在實質影響。即，ASTM D1894-06的一般測試方法是用於測得摩擦係數的優選方式，而與樣品寬度無關-特別是對於最適合於本發明的帶材寬度(即，約1至3英寸 (2. 54-7. 62cm)，更優選1.5至2. 5英寸(3.81-6· 35cm)的寬度)。對於本發明而言，對於每一個帶材的摩擦係數值均基於相同材料的帶材基準，即，摩擦是在兩個相同的帶材樣品的背側表面之間測量的。實施例
為了更好地說明本發明的各個方面，對使用常規的膜式葉扇小件構建螺旋卷組件進行了嘗試，其中每一個葉扇小件均包含沿著膜片背側，沿著摺疊部的氨基甲酸酯密封劑和塑料邁拉條。然而，不是構建葉扇密度為約5或6的常規組件，而是嘗試8. 8的葉扇密度。 如果成功，則這種組件將包含97個單獨的膜式葉扇小件。如下面所示，這種組件的構建在插入僅14個膜式葉扇小件之後就失敗了。製備另外的螺旋卷組件，不同的是將塑料邁拉條用四種不同帶材中的一個代替。 每一種帶材均包含具有不同摩擦係數的背側表面(即，帶材A = 0. 322 ；帶材B = O. 412 ； 帶材C = O. 282 ；帶材D = O. 265)。對於所有的組件而言，除了用於增強膜式葉扇小件的摺疊部的帶材之外，所有的其它部件和構造方法都基本上相同。每一個組件都包括外徑為約 89mm(3. 5英寸)的滲透物收集管。膜式葉扇小件使用厚度為約0. 15mm(6密耳)的FT-30 型複合膜平片和厚度為約0. 7mmQ8密耳)的聚丙烯網進料隔體製造。在所有實施例中使用的膜式葉扇小件基本上與在商購的螺旋卷組件如FilmTec的商品SWHR-LE 400組件中使用的那些相同。膜片使用芯棒摺疊。對於每一個膜式葉扇小件，將氨基甲酸酯密封劑(粘度為約22，OOOcP)施用到約48mm(1.875英寸)寬度的帶材上，所述帶材隨後被按壓(compress) 到沿著摺疊部的膜片背側表面上。沿著摺疊部的整個長度(約900mm的摺疊部長度)，所得的密封劑的溼塗布平均施用率為約3. 2mm3/mm(0. 005英寸7英寸)，近似寬度為約12至 15mm0對於每一個螺旋卷組件，經由超聲焊接，將滲透物隔體以相等的距離間隔圍繞滲透物收集的外周附著。在每一種情況下，FREFLOW Tricot聚酯片被用作滲透物隔體。滲透物隔體具有約0. 25mm(10密耳)的厚度以及每英寸60個橫撐。一旦滲透物隔體圍繞滲透物收集管附著，就將各個膜式葉扇小件插入在相鄰的滲透物隔體之間，使得每一個葉扇小件的摺疊部與滲透物收集管嚴密對齊。測量對於每一個組件成功插入的膜式葉扇小件的數量，並且提供在下表1中。在每一種情況下，在使用帶材而不是使用邁拉條的情況下，導致成功的葉扇小件插入的數量更高。而且，背側表面的平均摩擦係數更低的帶材的使用導致成功的葉扇小件插入的數量更高。表 1
\邁拉條帶材A帶材B帶材C帶材D平均摩擦係數 (標準偏差)0.322 (0.013)0.412 (0.082)0.282 (0.024)0.265 (0.015)失敗之前的膜式葉扇的數量1450 (平均66和35)40 (平均35和45)插入全部葉扇插入全部葉扇 根據ASTM D1894-06測量摩擦係數值，但是通過使用寬度為約48mm(1. 875英寸) 英寸而不是2.0英寸(5.08cm)的帶材進行改進。對於每一個帶材的摩擦係數值均基於使用相同材料的帶材基準進行測定，即，在兩個相同的帶材樣品的背側表面之間測量摩擦。在
9每一種情況下，對每一個帶材的三個樣品測試平均值，並且報告標準偏差。
儘管膜式葉扇小件和螺旋卷組件的詳細描述的大部分集中在傳統的RO和NF應用，但是本領域的技術人員將容易理解，可應用於其它螺旋卷組件，包括但不限於涉及UF、 MF、電滲析、電離的那些螺旋卷組件以及設計用於氣體分離和非水性液體進料的組件。可應用的螺旋卷組件沒有特別限制，並且很多不同的構造和尺寸可應用於本發明。例如，在一個優選實施方案中，兩個相鄰布置的膜式葉扇的不連續膜片被用於構造膜包層。然而，在一個備選實施方案中，膜片可以是連續的並且可以自身向後摺疊，從而產生如在Solie的US 5，538，642中描述的交替的葉扇和包層。而且，各種各樣的膜片可以在具體描述的那些之外使用。應當理解，本說明書的意圖不在於將本發明限制為所描述的特定實施方案，而是在於涵蓋落入本公開的精神和範圍內的所有改進、等價內容和備選方案。本發明的很多實施方案已經進行了描述，並且在某些情況下，某些實施方案、選擇、範圍、構成或其它特徵已經表徵為「優選的」。這些「優選的」特徵的指定決不應當解釋為本發明的必要或關鍵的方面。
權利要求
1.一種膜式葉扇小件，所述膜式葉扇小件包括膜片，所述膜片包括第一和第二側，所述的膜片被摺疊以限定從摺疊部伸出來的第一和第二膜式葉扇；密封劑，所述密封劑沿著所述摺疊部的至少一部分被設置在所述膜片的背側上；以及帶材，所述帶材沿著所述摺疊部的至少一部分被設置在所述膜片的背側上。
2.權利要求1所述的膜式葉扇小件，其中所述帶材覆蓋所述膜片的背側上的所述密封劑。
3.權利要求1所述的膜式葉扇小件，其中所述帶材包括前側和背側，其中所述背側具有摩擦係數低於約0. 42的表面。
4.權利要求1所述的膜式葉扇小件，其中所述帶材包括前側和背側，其中所述背側具有摩擦係數低於約0. 35的表面。
5.權利要求1所述的膜式葉扇小件，其中所述帶材包括前側和背側，其中所述前側包含壓敏粘合劑，並且所述背側具有摩擦係數低於0. 3的表面。
6.一種用於製備膜式葉扇小件的方法，所述方法包括 提供具有第一和第二側的膜片；將所述膜片摺疊以限定從摺疊部伸出來的第一和第二膜式葉扇； 提供粘度低於約50，OOOcP的密封劑；提供包括前側和背側的帶材，其中所述背側具有摩擦係數低於約0. 42的表面；以及將所述密封劑和所述帶材沿著所述摺疊部的至少一部分施用，使得所述帶材覆蓋所述密封劑。
7.權利要求7所述的方法，其中首先將所述密封劑施用至所述帶材的前側的一段，隨後將所述帶材沿著所述摺疊部的至少一部分施用。
8.一種螺旋卷組件，所述螺旋卷組件包括圍繞滲透物收集管卷繞的多個膜式葉扇小件和膜包層，其中所述膜式葉扇小件包括膜片，所述膜片包括第一和第二側，所述的膜片被摺疊以限定從摺疊部伸出來的第一和第二膜式葉扇；密封劑，所述密封劑沿著所述摺疊部的至少一部分被設置在所述膜片的背側上；以及帶材，所述帶材沿著所述摺疊部的至少一部分被設置在所述膜片的背側上，其中所述帶材包括前側和背側，並且其中所述背側具有摩擦係數小於約0. 42的表面。
9.權利要求8所述的組件，其中所述帶材的背側具有摩擦係數低於約0.35的表面。
10.權利要求8所述的組件，其中所述組件的特徵在於具有至少約7的葉扇密度。
全文摘要
本發明涉及膜式葉扇小件、螺旋卷組件及製備和使用它們的方法。主題葉扇小件包括膜片，所述膜片本身摺疊並且在膜片的背側上沿著摺疊部的至少一部分用密封劑和帶材增強。
文檔編號B01D65/00GK102245283SQ200980149525
公開日2011年11月16日 申請日期2009年11月16日 優先權日2008年12月9日
發明者託馬斯·蘭茲, 託馬斯·海恩斯, 潘·欣頓, 約恩·詹森, 阿比謝克·什裡瓦斯塔瓦 申請人:陶氏環球技術有限責任公司