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1、10申请公布号CN102006917A43申请公布日20110406CN102006917ACN102006917A21申请号200980113265X22申请日20090407102008019085320080415DEB01D29/6620060171申请人迈纳德膜技术厦门有限公司地址德国威斯巴登72发明人U迈尔布卢门洛特E曼R福格特74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人董华林54发明名称过滤复合材料及其制造方法和由过滤复合材料制成的扁平过滤元件57摘要一种过滤复合材料10包括一个第一和第二过滤膜1,5与一个设置它们之间的排水织物3。排水织物3和过滤膜1,5。
2、借助粘接网2,4相互层压。由过滤复合材料作为坯料制造扁平过滤元件并且该扁平过滤元件具有与相应的应用匹配的几何结构。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010101486PCT申请的申请数据PCT/EP2009/0025432009040787PCT申请的公布数据WO2009/127345DE2009102251INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图3页CN102006930A1/2页21过滤复合材料10,包括一个排水织物3与一个第一过滤膜和第二过滤膜1,5,该第一过滤膜和第二过滤膜与排水织物的上侧与下侧层压,其特征在于,在排水织物3和各过。
3、滤膜1,5之间的层压结构具有大于015巴的动态耐压稳定性。2根据权利要求1所述的过滤复合材料,其特征在于,在排水织物3和各过滤膜1,5之间的层压结构具有大于02巴、优选大于025巴、特别优选大于03巴的动态耐压稳定性。3根据权利要求1所述的过滤复合材料,其特征在于,所述过滤复合材料是带状的并且其长度为5M至500M、优选10M至100M、特别优选20M至60M。4根据权利要求3所述的过滤复合材料,其特征在于,所述过滤复合材料的宽度为05M至20M、优选08M至10M、特别优选09M至2M。5根据权利要求1所述的过滤复合材料,其特征在于,所述排水织物3构成为间隔针织物。6根据权利要求1所述的过滤。
4、复合材料,其特征在于,所述排水织物和各所述过滤膜1,5借助粘接网2,4相互层压。7根据权利要求6所述的过滤复合材料,其特征在于,所述粘接网2,4由熔点在80至200、优选100至180、特别优选120至160范围内的热塑性聚合物制成。8根据权利要求6所述的过滤复合材料,其特征在于,所述粘接网2,4的单位面积重量为10G/M2至80G/M2、优选20G/M2至60G/M2、特别优选30G/M2至50G/M2。9根据权利要求1所述的过滤复合材料,其特征在于,所述粘接网2,4的网孔密度为10000个/M2至400000个/M2、优选100000个/M2至350000个/M2、特别优选200000个/。
5、M2至300000个/M2。10根据权利要求1所述的过滤复合材料,其特征在于,所述过滤膜1,5由一个支承无纺布和一个多孔的膜层构成,该支承无纺布与排水织物3相邻地设置。11根据权利要求9所述的过滤复合材料,其特征在于,所述多孔的膜层通过湿式沉淀与支承无纺布相连接。12根据权利要求9所述的过滤复合材料,其特征在于,所述多孔的膜层层压在支承无纺布上。13用于制造根据权利要求1至12所述的过滤复合材料的方法,分别由一个分开的储存辊供给一个带状的第一过滤膜11、一个由热塑性聚合物制成的带状的第一粘接网12、一个带状的排水织物13、一个由热塑性聚合物制成的带状的第二粘接网14和一个带状的第二过滤膜15,。
6、并将它们在一个压辊对16,17中结合成一个带状的堆叠20,对该带状的堆叠20在一个被加热的辊对31,32中在该堆叠的上侧和下侧加热并且接着使该带状的堆叠冷却,从而第一和第二粘接网12,14熔化并且接着冷却,由此将排水织物13持久粘接地与各过滤膜11,15连接。14根据权利要求1至12所述的过滤复合材料用于制造扁平过滤元件的应用,方式是,由过滤复合材料制成具有匹配于相应应用的几何结构的坯料,并且将该坯料环绕地在边缘侧液体密封地密封。15由根据权利要求1至12所述的过滤复合材料制成的扁平过滤元件,具有正方形的、矩形的、六角形的、卵形的或圆形的形状。权利要求书CN102006917ACN102006。
7、930A2/2页316由根据权利要求1至12所述的过滤复合材料制成的扁平过滤元件,具有能被穿流的、在边缘侧液体密封地密封的内部空间,该内部空间经由在过滤复合材料中的一个或多个排出开口140与一个或多个排出管道130,131相连接。17根据权利要求16所述的扁平过滤元件,其特征在于,所述扁平过滤元件在交变的压力负载时不被损坏地承受得住大于015巴、优选大于02巴、特别优选大于03巴的内压力。权利要求书CN102006917ACN102006930A1/5页4过滤复合材料及其制造方法和由过滤复合材料制成的扁平过滤元件技术领域0001本发明涉及一种过滤复合材料,包括一个排水织物与一个第一过滤膜和第二。
8、过滤膜,该第一过滤膜和第二过滤膜与排水织物的上侧和下侧层压,本发明还涉及一种用于制造该过滤复合材料的方法以及由此制成的扁平过滤元件。背景技术0002过滤复合材料在现有技术中是已知的并且用于制造扁平过滤元件、卷绕式过滤器等。用于污水净化处理的传统的过滤系统包括扁平过滤元件,这些扁平过滤元件彼此隔开距离地平行布置。扁平过滤元件构造成垫或盒,在该垫或盒中,构成为柔性织物或刚性板的排水结构在两侧由过滤膜包围。过滤膜通常构成为由一个支承无纺布层和一个多孔的膜层形成的两层式复合结构。在相邻的扁平过滤元件之间的区域形成用于要过滤的液体的通道,液体根据所谓的横流过滤原理平行于扁平过滤元件的表面并且因而垂直于过。
9、滤方向地流动。0003EP0730490B1公开了一种过滤复合结构以及一种用于制造该复合结构的方法,该过滤复合结构包括一个多孔的过滤介质、一个多孔的支承介质和一个具有排水机理的基材。多孔的过滤介质和多孔的支承介质借助溶媒与基材这样地相连接,使得过滤介质的渗透性不明显地减小。在优选的实施形式中,基材由聚合物材料制成并且具有凹槽,在相邻凹槽之间的区域与多孔的支承介质相粘接。在另一实施形式中,基材构成为带有相对置的平的表面的片或板,其中每个平的表面与一个多孔的支承介质和一个多孔的过滤介质用溶媒粘接。复合结构的制造按照这样的方法进行,该方法包括以下步骤0004将多孔的过滤介质、多孔的支承介质和基材重叠。
10、放置;0005供给粘合剂成分,该粘合剂成分仅仅略微溶解基材并且流入多孔的支承介质和多孔的过滤介质,引入被溶解的基材,该基材在除去粘合剂成分后固化并且将这三个层相互连接。0006DE3712872A1描述了这样的过滤元件,该过滤元件由一个膜和一个能穿流的排水结构组成。排水结构包括织物、无纺布、穿孔的或压印的薄膜或者这些层材料的组合。基本上扁平的、N角形或圆形形状的过滤元件具有用于引导流体的切口并且在边缘侧以及围绕切口防止泄漏地粘接或焊接。在特别的实施形式中,膜在一侧或两侧呈面状粘附地以压层的形式与织物和/或无纺布连接。在这里,织物/无纺布分别仅仅与一个膜连接。0007德国实用新型DE202005。
11、012047U1公开了一种两层或多层的用于从流体流中除去颗粒的复合过滤介质,包括一个膜过滤层和至少一个设置在它上游的深度过滤层。可选地,复合过滤介质可包括一支撑层,该支撑层布置在膜过滤层的位于上游或下游的侧面上。可选地,支撑层可与膜层压。优选地,深度过滤层、膜过滤层和可选的支撑层由聚合的熔吹聚合物纤维织物、分别由拉伸的PTFE膜过滤介质EPTFE和由纺粘型无纺布材料构成。可选的支撑层相应仅仅与一个膜过滤层连接。说明书CN102006917ACN102006930A2/5页50008EP1554028B1教导一种具有多层的折叠支撑结构的过滤元件。该过滤元件包括一个位于上游的折叠载体、一个过滤介质。
12、、一个多层的位于下游的载体,该载体具有设置在下游的第一和第二载体层。过滤介质典型地是多微孔的过滤介质,该过滤介质具有从约01M至约10M的孔隙尺寸并且由传统的过滤材料例如膨胀的特氟隆、尼龙、聚醚砜、聚偏氟乙烯等构成。载体层优选由聚合的非织造的纤维材料制成,其中第一载体层可与过滤介质层压。层压可按照传统的、在现有技术中已知的层压方法执行。0009EP0417287B1描述了一种多孔的异质的膜,该膜由基于苯硫醚的共聚物构成并且层压到聚合的织造材料或无纺布上。0010在过滤系统连续运行时,对于通过膜层的孔隙来说直径过大的颗粒被抑留在膜表面上并且部分地附着。由于这样的颗粒在较长时间段上的积聚,产生滤渣。
13、,该滤渣渐增地堵塞膜表面并且降低系统的过滤效率。在设备维护的范围内,对过滤膜的表面定期以机械和/或化学的方式进行清洁并除去滤渣,例如借助刷子、水射束和清洁剂。除了这些复杂的且成本密集的、通常要求拆开过滤元件的清洁方法,考虑借助反冲洗就地清洁。在反冲洗时,使过滤元件短时间地代替负压而以提高的内压力这样地运行,使得液体从过滤元件内部穿过过滤膜向外流动并且附着在过滤膜表面上的颗粒脱落。该反冲洗在连续运行时周期性地进行,其中周期持续时间以及过滤时间与反冲洗时间的比例取决于实际的过滤条件,并且周期持续时间通常在1至300分钟之间、优选在5至100分钟之间、特别优选在8至30分钟之间。反冲洗的清洁效果决定。
14、性地取决于作用到附着的颗粒上的力。该力与过滤元件中的内压力有关。提高的内压力会损害过滤元件。例如提高的内压力经常引起过滤膜的裂缝和分层。分层可能在一个过滤膜之内在支承无纺布和多孔的膜层之间或者在过滤膜与排水结构之间出现。作为分层的结果,过滤膜或多孔的膜层经常强烈地胀起来,使得它压靠到相邻的过滤元件上,反冲洗在相关的位置处完全无作为并且附着的滤渣被部分地压入膜表面中。0011为了避免这样的故障和损坏,将在反冲洗时的内压力典型地限制到低于005巴的值。将内压力提高到大于005巴的值会改善借助反冲洗的清洁效率并且延长在耗费的化学机械式清洁之间的间隔。发明内容0012据此,本发明的目的在于,创造一种过。
15、滤复合材料,该过滤复合材料能经济地制造并且具有相对于现有技术改善的反冲洗能力。0013该目的通过一种过滤复合材料来实现,包括一个排水织物与一个第一过滤膜和第二过滤膜,该第一过滤膜和第二过滤膜与排水织物的上侧和下侧层压,在排水织物和各过滤膜之间的层压结构具有大于015巴的动态耐压稳定性。在本发明的进一步构成中,在排水织物和各过滤膜之间的层压结构具有大于02巴、优选大于025巴、特别优选大于03巴的动态耐压稳定性。0014在这里以及在下文,概念“动态耐压稳定性”是指过滤元件在其寿命周期期间所承受的在过滤负压和反冲洗提高的内压力之间的交替负载时反冲洗内压力的幅度。与此相对地,按照本发明的过滤复合材料。
16、的断裂压力静态耐压稳定性在具有提高的内压力的单调的或静态的负载时明显高于1巴。说明书CN102006917ACN102006930A3/5页60015在一种有利的实施形式中,过滤复合材料是带状的并且其长度为5至500M、优选10至100M、特别优选20至60M,其中它的宽度为05至20M、优选08至10M、特别优选09至2M。0016优选地,排水织物构成为间隔针织物。在现有技术中已知的间隔针织物包括第一和第二面状的网状结构与设置在第一和第二网状结构之间的由绒头纱POLFADEN构成的绒头纱系统。绒头纱在空间上彼此有规律地并且在网状结构的经线或纬线方向上布置,每根绒头纱被交替地引导穿过第一和第二。
17、网状结构的网孔,使得绒头纱具有锯齿状或螺旋状的延伸。塑料特别是聚酯以及无机材料例如玻璃纤维或金属适合于作为用于间隔针织物的材料。网状结构的厚度在01至4MM之间,绒头纱系统的高度为03至10MM。绒头纱系统的网孔密度为100至300个/CM2,并且绒头纱具有30至100TDEX的线比重。优选地,间隔针织物被热硬化。热硬化的间隔针织物的制造在两个步骤中进行。首先,在针织机上以由热塑性聚合物构成的绒头纱制造间隔针织物,绒头纱仅仅弹性变形。接着,将间隔针织物短时间地加热到在热塑性聚合物的玻璃化转变温度之上的温度,给绒头纱赋予通过针织图案给定的锯齿式或螺旋式形状。在硬化的间隔针织物受机械负载时,绒头纱。
18、弹性变形并且在卸载时重新处于所赋予的锯齿式或螺旋式形状。与此相应地,热硬化的间隔针织物突出之处在于提高的刚度和一种形状记忆。0017排水织物和各过滤膜优选借助粘接网相互面状附着地连接。特别是,粘接网由熔点在80至200、优选100至180、特别优选120至160范围内的热塑性聚合物制成。由热塑性聚合物制成的粘接网例如借助雕刻辊成型。与此相应地,可以产生不同形式设计的网状图案。借助粘接网制成的层压结构的附着强度和耐压稳定性主要由粘接网的网孔密度和单位面积重量决定。在这里,网孔密度的概念是指每粘接网单位面积的孔数量。0018为了层压按照本发明的过滤复合材料,使用网孔密度为10000至400000个。
19、/M2、优选100000至350000个/M2、特别优选200000至300000个/M2的粘接网。在这里,粘接网的单位面积重量在10至80G/M2、优选20至60G/M2、特别优选30至50G/M2的范围内。0019在本发明的进一步构成中,过滤膜由一个支承无纺布和一个多孔的膜层构成,该支承无纺布与排水织物相邻地设置。多孔的膜层通过湿式沉淀/凝固或层压与支承无纺布连接。0020在湿式沉淀时,将多孔的膜层沉积在支承无纺布上;否则层压到支承无纺布上。0021优选地,多孔的膜层由聚醚砜、聚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、醋酸纤维素、再生纤维素、聚烯烃或含氟聚合物制成。多孔的膜层例如这样。
20、产生,即用聚合物熔液涂覆无纺布或织物并且使聚合物在一个后续的相转变步骤PHASENINVERSIONSSCHRITT中沉淀。替代于此,使聚合物薄膜以合适的方式拉伸,在聚合物薄膜中产生孔隙。然后将拉伸的聚合物薄膜层压到支承无纺布上以便机械稳定。根据这些方法制成的过滤膜可以在商业上获得,例如以名称NADIR膜MICRODYNNADIR有限公司,威斯巴登或者CELGARD扁平片膜CELGARDINC,CHARLOTTE,NC,USA。0022本发明的另一目的在于,提供一种用于制造上述过滤复合材料的方法。该目的这样来实现,即分别由一个分开的储存辊供给一个带状的第一过滤膜、一个由热塑性聚合物制成的带状的。
21、第一粘接网、一个带状的排水织物、一个由热塑性聚合物制成的带状的第二粘接网和一个带状的第二过滤膜,并将它们在一个压辊对中结合成一个带状的堆叠,对该说明书CN102006917ACN102006930A4/5页7带状的堆叠在一个被加热的辊对中在其上侧和下侧进行加热并且接着使该带状的堆叠冷却,从而第一和第二粘接网熔化并且接着冷却,由此将排水织物持久粘接地与过滤膜连接。0023此外,本发明的目的还在于提供一种扁平过滤元件,该扁平过滤元件具有相对于现有技术改善的反冲洗能力。该目的这样实现,即由上述的过滤复合材料制成具有匹配于相应应用的几何结构的坯料,该坯料优选具有正方形的、矩形的、六角形的、卵形的或圆形。
22、的形状,并且环绕地在边缘侧液体密封地密封该坯料。0024边缘的密封借助已知的方法实现,例如0025通过热焊接或超声焊接将排水织物与过滤膜连接;0026粘接,在扁平过滤元件的边缘区域内将液态粘接剂引入排水元件和各过滤膜之间并使之硬化或交联;0027浸渍粘接,对扁平过滤元件的边缘区域在上侧和下侧以及在剖面或对接棱上施加粘接剂;0028用丝线机器缝合或者0029通过机械夹紧装置。0030然后这样地制出一个或多个排出开口,即用机械切割工具或激光切开并去除过滤膜的一部分。经常合理的是,将排出管道引导穿过一个或多个彼此平行布置的扁平过滤元件堆叠布置结构。为此,扁平过滤元件在两侧必须具有带有全等的面积相同的。
23、几何结构的排出开口。为此,以必需的几何结构切开并去除第一与第二过滤膜必要时还有位于中间的排水织物。0031然后将排出开口与排出管道连接,优选借助粘接。0032由此获得的扁平过滤元件在与过滤和反冲洗的工作阶段相对应的压力交变负载时不被损坏地承受得住大于015巴、优选大于02巴、特别优选大于03巴的内压力。附图说明0033下面参照附图的示意图示详细地描述本发明。图中0034图1以分解图示出过滤复合材料的部分剖开的透视图,0035图2示意性示出用于制造过滤复合材料的装置,以及0036图3示出扁平过滤元件的透视的剖视图。具体实施方式0037在图1中示出的过滤复合材料10包括一个第一过滤膜1、一个由一种。
24、热塑性聚合物制成的第一粘接网2、一个排水织物3、一个由一种热塑性聚合物制成的第二粘接网4和一个第二过滤膜5。过滤膜1和5例如通过热焊接或超声焊接、粘接、机器缝合或机械夹紧与排水织物3连接。连接线或接缝示意地通过附图标记6、7示出。0038在图1中示出的过滤复合材料由借助在图2中示意示出的装置制成的连续带材料20产生。为此,分别从多个储存辊将一个第一过滤膜带11、一个第一粘接网带12、一个排水织物带13、一个第二粘接网带14和一个第二过滤膜带15在一对压辊16、17中结合成一个带状的堆叠。该堆叠穿过一个被加热的辊对31、32其中每个辊都被加热和另一个压辊对41、42。带状的堆叠在被加热的辊对中在。
25、其上侧和下侧强烈地受热,使得第一和第二粘说明书CN102006917ACN102006930A5/5页8接网带12、14点状地和/或线状地熔化或变粘。通过压辊对给堆叠施加足够的压力,从而短时间熔化或变粘的粘接网带12、14将排水织物带13与过滤膜带11、15连接。粘接网带12、14在从辊对41、42的缝隙出来之后冷却并且由此持续地并且面状附着地将排水织物带13与各过滤膜带连接成连续的带材料20。由连续带材料20制成具有匹配于相应应用的几何结构的坯料。这些坯料环形地在边缘侧液体密封地封闭或密封。图1示出一个这样的具有矩形形状的坯料。0039排水织物13和过滤膜带11、15的在两侧点状和/或线状的。
26、通过熔化或变粘的粘接网带12、14的连接得到过滤复合材料的很高的耐压稳定性,因为连接点或线的数量很大。如果在由过滤复合材料制成的过滤元件上施加内压力,例如这种连接防止过滤元件的胀起,从而在借助反冲洗清洁相邻的过滤元件时既不会损坏相邻的过滤元件、也不会相反地阻塞相邻的过滤元件。0040在图3中示出扁平过滤元件100的透视的剖视图,该过滤元件经济地由以拟连续的方法制成的连续带材料20的一块坯料制成。扁平过滤元件100包括一流动阻力尽可能小的框架120。在框架120中,对称地从外向内设置有两个过滤膜101、105、两个粘接网102、104和一个排水织物103。0041在扁平过滤元件100的整个面中设。
27、有一个排出开口140,该排出口在过滤元件100的厚度上延伸。也可以设有多个排出开口140,这些排出开口均设置在整个面的同样大的面区域中。每个这样的排出开口便位于所属的面区域的中心点。0042排出开口140相对于过滤元件100的各层沿着棱边141液体密封地密封或封闭。在排出开口140的两侧设有排出管道130、131,这些排出管道保证经由过滤元件100的渗透的基本上恒定的透过膜的压差。由此得到均匀的滤渣生长并由此得到经济的过滤器利用。该效应例如通过排水织物支持,该排水织物的流动阻力随着与排出开口或排出管道的距离的减小而变小。此外,排水织物的流动阻力可通过排水织物厚度的减小和/或排水织物层数量的减小而降低。说明书CN102006917ACN102006930A1/3页9图1说明书附图CN102006917ACN102006930A2/3页10图2说明书附图CN102006917ACN102006930A3/3页11图3说明书附图CN102006917A。