Elemento de soporte para un módulo de membranas de fibra hueca y procedimiento de encapsulamiento de fibras huecas.

Un procedimiento para encapsular membranas de fibra hueca que comprende las etapas de:

a) formar un manojo de membranas de fibra hueca (12), manteniéndose juntas las membranas por una capa de material adhesivo (18) separada de los extremos de las membranas para proporcionar una región de encapsulamiento entre la capa de material adhesivo y los extremos de las membranas; y una segunda capa de material adhesivo (22) adyacente a los extremos y en el lado opuesto de la región de encapsulamiento del primer material, y una cavidad (44) formada en parte por la primera y segunda capa de material adhesivo;

b) colocar el manojo de membranas en un molde (32, 34) en el que el molde se sella contra el material adhesivo para completar la cavidad (44) de la región del encapsulamiento,

c) inyectar un material de encapsulamiento líquido dentro de la cavidad (44) de tal manera que el material de encapsulamiento fluye alrededor de las membranas (12), y en el que el material de encapsulamiento es un material termoplástico que se fabrica de líquido fundiéndolo y solidificándolo mediante enfriamiento;

d) solidificar el material de encapsulamiento en un sello con las membranas; y,

e) retirar el manojo de membranas del molde.

Elemento de soporte para un módulo de membranas de fibra hueca y procedimiento de encapsulamiento de fibras huecas Campo La presente memoria descriptiva puede referirse a procedimientos de encapsulamiento de membranas de fibra hueca, a procedimientos de fabricación de elementos de soporte para módulos de membranas de fibra hueca, a membranas de fibra hueca encapsuladas o a elementos de soporte o módulos de membranas de fibra hueca encapsuladas.

Antecedentes La siguiente descripción no admite, ni implica, que el aparato o procedimiento que se explica a continuación se pueda citar como técnica anterior o parte de los conocimientos generales de una persona experta en la materia en cualquier país particular.

Con el fin de filtrar o permear con membranas de fibra hueca, un gran número de finas fibras huecas deben fijarse a un elemento de soporte, de tal manera que sus superficies exteriores se cierren cada una completamente herméticamente al exterior del elemento de soporte pero sus lúmenes están abiertos a un espacio interior en el elemento de soporte. El espacio interior del elemento de soporte se conecta entonces a una fuente de aspiración o presión para crear una presión transmembrana a través de las paredes de las membranas y transportar los fluidos hacia o desde los lúmenes de las membranas.

En la patente de Estados Unidos N º 5.639.373, los ex tremos de una matriz de fibras se sumergen en un líquido fugitivo, tal como una cera, hasta que el líquido fugitivo se solidifica alrededor de los mismos. Un líquido de fijación, tal como una resina, se vierte entonces sobre el líquido fugitivo y se deja endurecer alrededor de las membranas. El líquido fugitivo se retira entonces, por ejemplo por calentamiento o por disolución, dejando a los lúmenes de las membranas abiertos al espacio anteriormente ocupado por el líquido fugitivo. En la patente de estados Unidos Nº 6.042.677, se utiliza un proceso similar pero la matriz de fibras se mantiene en un lecho de polvo que se utiliza en lugar del líquido fugitivo solidificado. De acuerdo con el documento WO 01/85315 las fibras se fijan previamente con una sola banda de adhesivo antes del encapsulamiento.

En la patente de Estados Unidos Nº 5.922.201, una fib ra hueca continua se transforma en un tejido de tal manera que las longitudes adyacentes de las fibras están separadas unas de otras y no tienen extremos abiertos. Un borde del tejido se inserta en un bote de resina líquida que se centrifuga o se hacen vibrar a medida que se cura para estimular el flujo en los espacios entre las fibras. Después que la resina se cura, el bloque de resina y fibra se corta para separar el tejido en longitudes individuales de fibras que tienen extremos abiertos. El bloque de resina se encola o une posteriormente a través de juntas al resto de un elemento de soporte. El documento US 4 138 460 desvela un procedimiento para encapsular un manojo de fibras mediante moldeo por inyección.

En solicitud de patente europea Nº EP 0 931 582, se ut iliza una tubería elástica para fabricar un elemento de soporte. Una abertura se corta en la tubería y se construye un vertedero alrededor de la abertura. Los extremos abiertos de las membranas de fibra hueca se insertan en la abertura tirando primero de la abertura abierta y permitiendo después que se cierre sobre las membranas. La resina líquida se vierte sobre los extremos de las membranas y se retiene en posición por el vertedero hasta que se cura. La tensión superficial impide que la resina fluya a través de la abertura en los espacios entre las fibras adyacentes.

Sumario La invención se define en las reivindicaciones.

Los inventores han observado diversas dificultades con los procedimientos de encapsulamiento de la técnica anterior. En particular, el uso de líquidos curables, resinosos crea diversos inconvenientes. Por ejemplo, los materiales curables, tales como poliuretano, epoxi o silicona son costosos. El tiempo requerido para curar estos materiales también es largo, típicamente al menos 10 minutos y más a menudo horas, porque el curado rápido de un gran bloque de resina crea un exceso de calor. Las resinas también pueden requerir cuidadosos procedimientos de mezcla o curado, o pueden liberar productos químicos nocivos a medida que se curan. La capilaridad de la resina líquida hasta la longitud de las fibras antes del curado también puede ser un problema.

En un procedimiento para encapsular membranas de fibra hueca, las membranas se proporcionan en un manojo que tiene una capa de un material compresible que rodea las membranas en un plano separado de los extremos de las membranas. La capa de material compresible se puede formar mediante la colocación de capas de adhesivo, tal como un adhesivo de fusión en caliente sobre las láminas de fibras, apilando opcionalmente varias láminas de fibras entre sí. Las fibras se colocan después en un molde que comprime la banda de material compresible para formar una cavidad generalmente cerrada herméticamente que contiene las fibras. Un material de encapsulamiento fundido se inyecta en la cavidad para rodear las membranas. El material de encapsulamiento se enfría en el molde y se endurece formando un bloque de material de encapsulamiento sólido conectado herméticamente a las membranas. Dos capas de material compresible separadas entre sí se proporcionan en el manojo. El molde comprime ambas capas para proporcionar una cavidad entre las dos capas que se carga con material de encapsulamiento termoplástico inyectado. En este caso, el líquido de fijación no fluye a los extremos de las membranas que permanecen abiertos.

En un procedimiento para fabricar un elemento de soporte que tiene membranas de fibra hueca encapsuladas, se utiliza un procedimiento como se ha descrito anteriormente para transformar las membranas en un bloque de material de encapsulamiento. En un procedimiento, el material de encapsulamiento se retira del molde y luego se corta para volver a abrir los extremos de las fibras. El bloque de material de encapsulamiento se sella después a una bandea del elemento de soporte para formar una zona de recogida de permeado en comunicación con los extremos de las fibras. En otro procedimiento, un bloque de material de encapsulamiento formado entre dos bandas de material compresible se sella a una bandeja del elemento de soporte con los extremos abiertos de las fibras, y la capa de material compresible más cercano a los mismos, dentro de una zona de recogida de permeado. En otro procedimiento, un bloque de material de encapsulamiento se forma entre dos bandas de material compresible, mientras que la banda de material compresible más cercana a los extremos de las membranas se inserta en una bandeja del elemento de soporte. De esta manera, el bloque de material de encapsulamiento se forma dentro o alrededor de, y sella a, la parte superior de la bandeja del elemento de soporte y de las membranas, al mismo tiempo.

En otros aspectos, la memoria descriptiva describe las membranas encapsuladas o elementos de soporte.

Breve descripción de los dibujos Ejemplos de realizaciones de la invención o invenciones se describirán a continuación con referencia a las siguientes figuras.

La Figura 1 muestra una vista en planta de una capa de material compresible adhesivo colocado sobre una lámina de fibras.

La Figura 2 muestra una vista isométrica de láminas de fibras de la Figura 1 ensambladas en un gran manojo de fibras que tienen una capa de material compresible adhesivo.

La Figura 3 es una vista en corte isométrica del manojo de la Figura 2 que se inserta en un primer molde.

La Figura 4 muestra una vista en corte isométrica del manojo de la Figura 2 que se inserta en un segundo molde.

La Figura 5 muestra una vista en corte de un manojo de membranas encapsuladas unido a una bandeja del elemento de soporte.

La Figura 6 es una fotografía de un manojo de fibras encapsuladas cortado a través del material de encapsulamiento.

La Figura 7 es una imagen de un conjunto de membranas encapsuladas.

Descripción de las realizaciones La Figura 1 muestra una lámina 10 de membranas de fibra hueca 12. La lámina 10 se forma colocando las membranas 12 en una superficie de apoyo, tal como una mesa, de modo que las membranas 12 están por lo general paralelas entre sí, pero separadas unos de otros, por ejemplo, entre 0, 2 y 2 veces su diámetro, al menos en una región de encapsulamiento 14 cerca de sus extremos abiertos 16. Opcionalmente, la lámina 10 se puede formar por cualquier procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para encapsular membranas de fibra hueca que comprende las etapas de:

a) formar un manojo de membranas de fibra hueca (12) , manteniéndose juntas las membranas por una capa de material adhesivo (18) separada de los extremos de las membranas para proporcionar una región de encapsulamiento entre la capa de material adhesivo y los extremos de las membranas; y una segunda capa de material adhesivo (22) adyacente a los extremos y en el lado opuesto de la región de encapsulamiento del primer material, y una cavidad (44) formada en parte por la primera y segunda capa de material adhesivo; b) colocar el manojo de membranas en un molde (32, 34) en el que el molde se sella contra el material adhesivo para completar la cavidad (44) de la región del encapsulamiento, c) inyectar un material de encapsulamiento líquido dentro de la cavidad (44) de tal manera que el material de encapsulamiento fluye alrededor de las membranas (12) , y en el que el material de encapsulamiento es un material termoplástico que se fabrica de líquido fundiéndolo y solidificándolo mediante enfriamiento; d) solidificar el material de encapsulamiento en un sello con las membranas; y, e) retirar el manojo de membranas del molde.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el material de encapsulamiento solidificado se corta a través de las fibras para proporcionar una cara del material de encapsulamiento que tiene extremos abiertos de las membranas a ras con la cara.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la cavidad está formada en parte por el sellado del molde contra la segunda capa de material adhesivo.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la cavidad está formada en parte por el sellado del molde contra una bandeja de permeado (52) que rodea los extremos de las membranas y

sellándose la bandeja de permeado (52) contra la segunda capa de adhesivo, la cavidad dispuesta para incluir también una parte de la superficie de las paredes de la bandeja de permeado.

5. Un procedimiento para crear un elemento de soporte que comprende las etapas de crear un conjunto de fibras huecas encapsuladas en un material de encapsulamiento de acuerdo con la reivindicación 1, y el sellado del material de encapsulamiento a una bandeja de permeado para formar una cavidad de fluido en la bandeja de permeado en comunicación con los extremos de las membranas.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa de formar el manojo de membranas en la etapa (a) comprende además proporcionar una lámina de membranas y colocar una capa de adhesivo de fusión en caliente sobre la lámina de membranas.

7. El procedimiento de la reivindicación 6 que comprende además una etapa de apilar una pluralidad de las láminas de la reivindicación 6 con sus respectivas capas adhesivas una encima de la otra.