Soporte para membrana laminada de material textil no tejido obtenido por vía húmeda.

Un soporte compuesto (14) para una membrana semipermeable (12),

y dicho soporte (14) comprende:

- una capa de material textil no tejido hilado (16, 80) formada por filamentos continuos de polímero termoplástico,dicha capa de material textil no tejido hilado (16, 80) definiendo una primera superficie externa (17) del soporte (14),

- una capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) formada por fibras de polímero termoplástico delongitud específica, dicha capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) definiendo una segundasuperficie externa (22),

- un aglomerante termoplástico que une entre sí la capa no tejida e hilada y la capa de material textil no tejido obtenidopor vía húmeda, y dicho aglomerante de polímero termoplástico se encuentra presente en dicha capa de material textilno tejido e hilado (16, 80) en forma de filamentos de aglomerante y dicho aglomerante termoplástico está presente endicha capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82), y dicho aglomerante termoplástico sirve para unirla capa de material textil no tejido hilado y la capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda para formar uncompuesto integral y unitario.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/021604.

Solicitante: Fiberweb, Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 70 Old Hickory Boulevard Old Hickory, TN 37138 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HALEY,CLEMENT,J, ANGELINI,Peter.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D29/05 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 29/00 Otros filtros con elementos filtrantes estacionarios durante la filtración, p. ej. filtros de aspiración o de presión, o sus elementos filtrantes B01D 24/00 - B01D 27/00;   Filtrado de estos elementos. › con soportes.
  • B01D39/00 B01D […] › Sustancia filtrante para fluidos líquidos o gaseosos.
  • B01D69/10 B01D […] › B01D 69/00 Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos o a los aparatos de separación, caracterizadas por su forma, por su estructura o por sus propiedades; Procedimientos especialmente adaptados para su fabricación. › Membranas sobre soportes; Soportes para membranas.

PDF original: ES-2387566_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Soporte para membrana laminada de material textil no tejido obtenido por vía húmeda

5 CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a materiales textiles no tejidos que resultan adecuados para su uso como medios de soporte para filtrado. La presente invención se refiere más específicamente a materiales textiles laminados no tejidos que resultan adecuados para su uso como medios de soporte de filtrado de precisión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los procedimientos de filtrado de precisión, tales como ósmosis inversa, nanofiltrado, ultrafiltrado y microfiltrado, se usan dentro de un amplio abanico de aplicaciones, entre las que se incluye la desalinización de agua de mar, 15 producción de zumo de frutas y el tratamiento de aguas residuales industriales, entre otras. Por lo general, se usan membranas de filtrado sintéticas, conocidas comúnmente como membranas semipermeables, junto con procedimientos de filtrado de precisión. Las membranas semipermeables proporcionan un transporte de masa selectivo, lo que generalmente permite que las moléculas del disolvente, y no las del soluto, atraviesen todo su espesor. Las membranas semipermeables consisten generalmente en una delgada capa de polímero, como por

ejemplo una capa de película colada. Las membranas de filtrado sintéticas pueden estar formadas a partir de varios polímeros, en los que se incluyen polímeros de acetato de celulosa, poliamida, polisulfona, fluoruro de polivinilideno, y similares.

Las condiciones del procedimiento presentes durante el filtrado pueden ser bastante rigurosas. Por ejemplo, se

pueden emplear presiones elevadas de hasta aproximadamente 8, 3 MPa (1200 psi) para separar la sal del agua de mar usando la ósmosis inversa. Desafortunadamente, las membranas semipermeables son, por lo general, relativamente frágiles. Se sabe que las construcciones de filtros laminados que incorporan un sustrato de soporte junto con la membrana semipermeable mejoran la durabilidad de los medios de filtrado. Entre los ejemplos de sustratos de soporte se encuentran diversos materiales porosos, que incluyen materiales sinterizados y materiales

textiles no tejidos.

Las construcciones de filtros laminados se formaban tradicionalmente colando la membrana semipermeable directamente sobre el sustrato de soporte. Más recientemente, se han creado membranas compuestas, a menudo denominadas de película delgada (“TFC”, por sus siglas en inglés) . Las membranas compuestas incluyen una capa

de polímero poroso, como, por ejemplo, una película de polímero poroso, además de la membrana semipermeable. Por lo general, la capa de polímero poroso está situada entre la membrana semipermeable y el sustrato de soporte. La capa de polímero poroso intermedia permite usar capas semipermeables mucho más delgadas, con las que se obtienen índices de flujo más altos.

Durante el filtrado, generalmente la corriente de líquido entrante es transportada a través de la membrana semipermeable o compuesta, en una fase inicial, y sale a través del sustrato de soporte. Por consiguiente, el sustrato de soporte debe proporcionar propiedades de resistencia y al mismo tiempo ejercer un efecto mínimo sobre las propiedades de transporte de la membrana semipermeable o compuesta, por ejemplo, la permeabilidad o el índice flujo.

45 Los sustratos de soporte adecuados, por ejemplo, materiales textiles no tejidos adecuados, también presentan otras propiedades ventajosas. Por ejemplo, el sustrato de soporte debería presentar una aceptable adhesión a la capa de polímero poroso intermedia o la membrana semipermeable, para evitar la exfoliación durante el filtrado. Es posible lograr una adhesión adecuada si se permite que la capa intermedia de polímero poroso o membrana semipermeable

50 penetre, en dirección descendente, en la superficie del sustrato de soporte. No obstante, la penetración de la capa intermedia de polímero poroso o membrana semipermeable en el sustrato de soporte constituye un equilibrio delicado. Una penetración inadecuada da lugar a una adhesión inaceptable dentro de los medios de filtrado. Un exceso en la penetración en el sustrato de soporte, por ejemplo, la penetración de la capa intermedia de polímero poroso o membrana semipermeable en el sustrato de soporte hasta la superficie opuesta a la superficie de colada, da lugar a unas

55 propiedades de filtrado irregulares (por ejemplo, un flujo reducido) y/o produce daños en la membrana semipermeable debido a la excesiva presurización parcial durante el filtrado.

Además de las propiedades descritas, los sustratos de soporte también deben proporcionar de manera ventajosa una superficie adecuadamente lisa sobre la que aplicar la capa intermedia de polímero poroso o membrana semipermeable. Las imperfecciones superficiales, en particular las protuberancias de la superficie, crean picaduras dentro de la capa intermedia de polímero poroso y/o la membrana semipermeable, lo cual afecta negativamente al rendimiento del filtro.

Se ha descubierto que los sustratos de soporte fabricados a partir de fibras no tejidas obtenidas por vía húmeda proporcionan una superficie favorablemente lisa y una afinidad aceptable con las membranas semipermeables. En la patente de EE.UU. nº 5.851.355, a nombre de Goettmann, incorporada en la presente memoria descriptiva a modo de referencia, se describen ejemplos de mallas no tejidas obtenidas por vía húmeda destinadas a su uso como soportes de membranas semipermeables. La compañía BBA ha comercializado sustratos de soporte formados a partir de mallas de

fibras no tejidas obtenidas por vía húmeda, bajo la denominación de producto de materiales no tejidos MEMBACK®.

Se pueden usar construcciones de soporte compuestas para mejorar la economía de los medios de filtrado semipermeables, especialmente soportes de filtrado que incorporan mallas no tejidas obtenidas por vía húmeda. Por ejemplo, en la patente de EE.UU. nº 4.728.394 y 4.795.559, se describen soportes de membrana que incluyen una capa

de fibras cardadas unida a una malla obtenida por vía húmeda. No obstante, aunque las membranas porosas que incorporan mallas cardadas proporcionan una serie de propiedades beneficiosas, dichos laminados pueden adolecer de un nivel inaceptable de picaduras dentro de la membrana compuesta o semipermeable. Además, las mallas cardadas constituyen un sustrato relativamente caro.

El documento US-A-5.804.280 describe un material compuesto consistente en una membrana en forma de película, un soporte, un medio de escurrido y un sustrato, así como un procedimiento para la fabricación de dicho soporte. En este documento se explica que se debe excluir el uso de un adhesivo para unir los diferentes elementos de la estructura del compuesto.

Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad de disponer de soportes compuestos que incorporen mallas obtenidas por vía húmeda y que se puedan producir de manera más económica.

BREVE RESUMEN DE LA INVENCIN

La presente invención proporciona soportes compuestos que presentan un rendimiento mejorado en filtros, debido a sus ventajosas propiedades superficiales. Además, los presentes soportes compuestos se pueden producir de manera económica.

Los soportes compuestos de la presente invención incluyen una malla de fibras obtenidas por vía húmeda junto con un

material textil hilado (spunbond) . Se ha descubierto que los soportes compuestos formados a partir de capas hiladas obtenidas por vía húmeda producen menos disparidades superficiales dentro de los medios de filtrado resultantes, lo cual resulta sorprendente.

Los soportes compuestos de la invención incluyen generalmente una primera capa de material textil no tejido hilado

formado por filamentos continuos de polímero termoplástico, que define una primera superficie externa superpuesta a una segunda capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda formado por fibras de polímero termoplástico con una longitud específica, que define una segunda superficie externa, y un aglomerante termoplástico que une la capa no tejida hilada con la capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda, teniendo que dicho aglomerante de polímero termoplástico en dicha capa no tejida hilada se encuentra en forma de filamentos, dicho aglomerante

45 termoplástico... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un soporte compuesto (14) para una membrana semipermeable (12) , y dicho soporte (14) comprende:

- una capa de material textil no tejido hilado (16, 80) formada por filamentos continuos de polímero termoplástico, dicha capa de material textil no tejido hilado (16, 80) definiendo una primera superficie externa (17) del soporte (14) ,

- una capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) formada por fibras de polímero termoplástico de

longitud específica, dicha capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) definiendo una segunda 10 superficie externa (22) ,

- un aglomerante termoplástico que une entre sí la capa no tejida e hilada y la capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda, y dicho aglomerante de polímero termoplástico se encuentra presente en dicha capa de material textil no tejido e hilado (16, 80) en forma de filamentos de aglomerante y dicho aglomerante termoplástico está presente en

dicha capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) , y dicho aglomerante termoplástico sirve para unir la capa de material textil no tejido hilado y la capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda para formar un compuesto integral y unitario.

2. El soporte compuesto (14) de la reivindicación 1, en el que los filamentos continuos de dicha al menos

una capa de material textil no tejido e hilado (16, 80) y las fibras de longitud específica de dicha al menos una capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) están formados por el mismo polímero termoplástico, dicho aglomerante de polímero termoplástico adherido a los filamentos de dicha al menos una capa de material textil no tejido e hilado (16, 80) y a las fibras de dicha al menos una capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) .

3. El soporte compuesto (14) de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dichos filamentos continuos de polímero termoplástico están formados por poliéster, poliamida o copolímeros de los mismos.

4. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas 30 fibras de polímero termoplástico de longitud específica están formadas por poliéster, poliamida.

5. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el filamento continuo de dicha capa de material textil no tejido e hilado (16, 80) y las fibras de longitud específica de dicha capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) están formadas a partir de poliéster.

6. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho aglomerante de polímero termoplástico comprende un copolímero de poliéster que posee una temperatura de fusión inferior a la del poliéster de dichos filamentos y fibras.

40 7. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las fibras de dicho material textil no tejido obtenido por vía húmeda poseen una longitud de entre aproximadamente 2, 5 y 40 mm y están formadas con un denier de entre aproximadamente 0, 2 y 3, 3 dtex por filamento (de 02, a 3, 0 deniers por filamento) .

45 8. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los filamentos de dicha capa poseen un valor de entre 1, 1 y 11, 1 dtex por filamento (de 1 a 10 deniers por filamento) .

9. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha

capa no tejida e hilada posee un gramaje de entre aproximadamente 10 y 35, 5 g/m2 y dicha capa no tejida obtenida 50 por vía húmeda posee un gramaje de entre aproximadamente 30 y 70 g/m2.

10. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho soporte compuesto (14) posee un gramaje de hasta 80 g/m2.

55 11. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha capa de material textil no tejido e hilado (16, 80) está formada de filamentos de matriz de un homopolímero de poliéster y filamentos de aglomerante de un copolímero de poliéster con un punto de fusión más bajo, y dicha capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) está formada por fibras de matriz de un homopolímero de poliéster y filamentos de aglomerante de un copolímero de poliéster con un punto de fusión más bajo, y en el que la capa de material textil no tejido e hilado y la capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda están unidas entre sí mediante las fibras de aglomerante fusionadas para formar un compuesto integral y unitario.

12. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la 5 segunda superficie externa (22) del soporte (14) es una superficie calandrada lisa.

13. Uso de al menos un soporte compuesto (14) , tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la fabricación de un dispositivo de filtrado (10) .

14. Un dispositivo de filtrado (10) que comprende el soporte compuesto (14) tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 12 y una membrana semipermeable (12) o capa de polímero poroso (13) , en el que la membrana semipermeable (12) o la capa de polímero poroso (13) está adherida a dicha segunda superficie externa (22) del soporte compuesto (14) .

15. Un dispositivo de filtrado (10) de acuerdo con la reivindicación 14, en el que dicha membrana semipermeable (12) comprende al menos un polímero seleccionado entre el grupo formado por: acetato de celulosa, triacetato de celulosa, mezclas de acetato de celulosa-triacetato de celulosa, gelatina, poliamina, poliimida, poli (éter imida) , poliamida aromática, polibencimidazol, polibencimidazolona, poliacrilonitrilo, copolímero poliacrilonitrilo-poli (cloruro de vinilo) , polisulfona, poliétersulfona, poli (óxido de dimetilfenileno) , poli (fluoruro de vinilideno) , complejos

polielectrolíticos, poliolefinas, poli (metacrilato de metilo) y copolímeros de los mismos.

16. Un dispositivo de filtrado (10) de acuerdo con la reivindicación 14 o 15, en el que una capa de polímero poroso (13) está adherida a dicha segunda superficie externa (22) , y una membrana semipermeable (12) está adherida a dicha capa de polímero poroso (13) .

17. Un dispositivo de filtrado (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en el que dicha capa de polímero poroso (13) comprende polisulfona.

18. El soporte compuesto (14) de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 12, en el que la 30 segunda superficie externa (22) del soporte (14) es una superficie calandrada lisa.

19. Un procedimiento para la producción de un soporte compuesto (14) para una membrana semipermeable (12) , que comprende:

- la formación de una capa de material textil no tejido hilado (16, 80) de filamentos continuos de polímero, que comprende un aglomerante termoplástico en forma fibrosa,

- la formación de una capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) de fibras de polímero

termoplástico de longitud específica y que comprende un aglomerante termoplástico en forma fibrosa, y 40

- la unión de dicha capa de material textil no tejido e hilada y dicha capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda para formar un soporte compuesto (14) , con dicho aglomerante de polímero termoplástico, con lo cual, dicha al menos una capa de material textil no tejido e hilado (18, 82) define una primera superficie externa (17) y dicha al menos una capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda define una segunda superficie externa (22) del soporte

45 compuesto (14) .

20. Un procedimiento para la producción de un soporte compuesto (14) de acuerdo con la reivindicación 19, en el que dicha unión comprende también el transporte del soporte compuesto (14) a través de una línea de contacto (90) entre un par de rodillos de calandra (94, 96) .

21. Un procedimiento para la producción de un soporte compuesto (14) de acuerdo con la reivindicación 20, en el que los rodillos de calandra (94, 96) se encuentran a una temperatura de entre aproximadamente 120 ºC y 230 ºC y la línea de contacto entre rodillos (90) ejerce presiones comprendidas entre aproximadamente 14.410 y

35.025 N/m (de 80 a 200 pli) . 55

22. Un procedimiento para la producción de un soporte compuesto (14) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, en el que dicha unión comprende además el transporte del soporte compuesto (14) a través de una segunda línea de contacto (98) entre un segundo para de rodillos de calandra en colaboración (96, 104) .

23. Un procedimiento para la producción de un soporte compuesto (14) de acuerdo con la reivindicación 22, en el que la segunda línea de contacto (98) se encuentra a una temperatura de entre 180 ºC y 320 ºC y la segunda línea de contacto entre rodillos (98) ejerce presiones comprendidas entre aproximadamente 1, 0 y 1, 8 MPa

(de 150 a 260 psi) .

24. Un procedimiento para la producción de un soporte compuesto (14) de acuerdo con la reivindicación 22 o 23, en el que dicha segunda línea de contacto entre rodillos (98) ejerce una presión mayor que la de dicha primera línea de contacto entre rodillos (90) .

25. Un procedimiento para la producción de un soporte compuesto (14) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 24, en el que el espacio con la segunda línea de contacto entre rodillos (98) es más estrecho que el espacio contenido en la primera línea de contacto entre rodillos (90) .

26. Un procedimiento para la producción de un soporte compuesto (14) para una membrana semipermeable (12) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 25, en el que:

- la etapa de formación de una primera capa de material textil no tejido e hila (16, 80) comprende la extrusión de

múltiples filamentos continuos termoplásticos, con la deposición aleatoria de los filamentos sobre una superficie de recogida y la unión de los filamentos entre sí para formar una malla no tejida e hilada;

- la etapa de formación de una capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) comprende la obtención por vía húmeda de fibras de polímero termoplástico de longitud específica para formar una malla y la unión de las 25 fibras entre sí para formar una malla no tejida obtenida por vía húmeda;

- la disposición de dicha capa de material textil no tejido e hilada (16, 80) y dicha capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda (18, 82) en una relación de caras enfrentadas y la orientación de dichas capas a través de una serie de líneas de contacto entre rodillos calentadas (90, 98) para unir la capa de material textil no tejido e hilado

y la capa de material textil no tejido obtenido por vía húmeda.


 

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