基片支承的亲水性薄膜制造技术

一种基片支承的复合薄膜１０包括有一多孔支承薄膜１２，它形成在结构上的第一层来支承在它上面的第二层薄膜，多孔支承薄膜１２包括有二个侧面１４、１６和穿过它延伸而使二侧面１４、１６间液体相通的许多小孔１８、无孔的、水和水溶性物质渗透薄膜２０设置覆盖于每个小孔１８上以选择性地只让水和水溶性物质渗透通过每个小孔１８。一种制造薄膜１０的方法，包括将多孔支承材料１２形成为第一层，并将无孔的、水和水溶性物质渗透薄膜２０粘附在每个孔１８上以选择性地只让水和水溶性物质渗透过每个小孔１８。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用作从比较疏水性的材料中分离水和水溶性物质的薄膜。特别是本专利技术涉及一种基片支承的无孔亲水性薄膜。批准给专利技术者的并转让给本专利技术受让人的、1988年5月17日申请其申请号为194，984的美国专利，描述了一种为从水中去除烃类和卤代烃类的新颖无孔薄膜材料。该薄膜能高效率地从烃类和卤化烃类中去除水和水溶性物质。当该薄膜对水和水溶性物质起扩散阻档作用时，限制薄膜效率的一个因素就是薄膜的厚度。扩散阻档层的厚度直接与通过它的流量效率成比例。批准给专利技术者并转让给本专利技术受让人的、1988年9月6日申请其申请号为240，632的美国专利，描述了一种复合薄膜材料，它将无孔亲水性材料与对分子具有选择渗透性的第二种材料相结合，而该分子可溶于此两种薄膜材料但不溶于水。该专利也揭示了形成复合薄膜的挤压方法。有几个因素限制无孔亚铜铵薄膜的能力和效率。如上所述，关键性的因素是薄膜的厚度。对减少薄膜厚度可补偿的因素是薄膜的结构稳定性，以保持作为非支承的平面薄膜或空心纤维的完整无缺。上面引用的申请号为194，984的美国专利中公布了这种非支承的亚铜铵纤维素空心纤维。本专利技术包括提供一种超薄型无孔薄膜如亚铜铵纤维素薄膜的装置，该亚铜铵纤维素薄膜具有充分的结构完整性，作为扩散薄膜当与较厚的同一类型非支承的薄膜相比较时，具有明显的更高效率。根据本专利技术，支承的复合薄膜包括有多孔的支承装置，它形成了在其上可在结构上支承薄膜的第一层，该多孔支承装置包括有二个侧面，和许多小孔，小孔通过它延伸出以使其二侧面间的流体相通。无孔的水和水溶性物质的渗透装置设置于每个孔的上面，以选择性地只让水和水溶性物质渗透通过小孔。本专利技术还提供了一种制造支承的复合薄膜的方法，包括以下步骤制成一多孔的支承材料作为第一层，该材料包括有二个侧面和许多小孔，小孔通过它延伸出，以使二侧面间的流体相通。无孔的、水和水溶性物质可渗透的薄膜粘附在每个小孔上，以选择性地只让水和水溶性物质渗透通过每个小孔。本专利技术的其他优越性很容易作出正确评价，通过参考下面详细说明并结合附图，将变得更好理解，其中附图说明图1是根据本专利技术所制造的薄膜的透视图;图2是根据本专利技术所制造的另一种薄膜的局部透视图;图3是大体上沿图2的3-3线割取的放大的局部图;图4为本专利技术的带有部件分解和放大部分的透视图;图5是根据本专利技术制造空心纤维薄膜的装置的示意图，带有以截面形式表示的一些部分;和图6是大体上沿图5的6-6线割取的横截面图。按照本专利技术构思和制造的基片支承的复合薄膜整体在图1中以10表示。一般，薄膜10包括有以12表示的多孔支座，它形成第一层，以使在结构上将一薄膜支承于其上，多孔支座12包括有二个侧面14，16和延伸穿过的许多小孔18。小孔18使多孔支座12的二个侧面14，16之间的流体相通。无孔的、水和水溶性物质可渗透的薄膜20被设置于每个孔18的上面，以选择性地只让水和水溶性物质渗透通过每个小孔18。更具体地来说，图1所示的薄膜为平的复合薄膜，多孔支座12由微孔薄膜材料22组成，它具有许多从一侧面14伸展至其另一侧面16的微细小孔18。可采用任何微孔薄膜材料，如聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚酰胺、或聚酰亚胺，以及微孔陶瓷和烧结金属。这些材料中的每种材料都包括有从它的一个侧面引伸至它的另一侧面的微孔。这种材料可提供用作下面将描述的无孔层的结构支座。示于图1的无孔的、水和水溶物质可渗透的薄膜20形成第二层，粘附并完全复盖第一层薄膜22。无孔的、可渗透水和水溶性物质的薄膜20是由再生纤维素材料制成，如粘性的或亚铜铵再生纤维素。就再生纤维来说，它是指所用的纤维素为其自然状态的再生纤维素。换言之，该纤维素分子本身在化学上是不改变的。亚铜铵再生纤维素在其自然状态下基本上是非化学上衍生的纤维素。亚铜铵再生纤维素在化学上为纤维素分子片。其具体的超微结构不太知道，但是人们知道该分子片没有延伸而通过它的小孔。在分子片之间存在有牢固的氢连接(键合)，建立起一高度的结晶结构。该结构是十分亲水的，并可为水和被溶解的水溶性物质提供水溶液通道。水和被溶解的水溶性物质可扩散通过该薄膜。亚铜铵再生纤维素所提供的薄膜要比化学上衍生出的纤维材料制成的薄膜(如乙酸纤维素)明显的薄得多。物质扩散通过亚铜铵纤维素薄膜所行经的距离要比物质通过乙酸纤维素薄膜所行经的距离明显的要小得多。因此，亚铜铵纤维素薄膜在流体动力学方面具有显著的积极效果，它可提供出相当小但更为有效的阻档层，而只让扩散的水和已溶解的水溶性组分在其上通过。然而，它不同于已有技术的装置，包括亚铜铵纤维素纤维都是非支承的。本专利技术的多孔支座可使第二层的无孔亚铜铵纤维素放在其上面，它要比以前使用的非支承的亚铜铵纤维明显的薄得多。薄至1微米或更小些的无孔亚铜铵纤维素薄层可被粘附在多孔支座层上，并且它具有足够的结构完整性，以提供一种流体分离系统。如图2和3所示，多孔支座层12包括有小孔18，在小孔18内单独有亚铜铵纤维素材料20。这种方式下，亚铜铵纤维素的超薄层或气泡可附着在小孔内，并按本专利技术而起作用。通过使小孔变得更小，亚铜铵纤维素层可制得更薄，以增大和提高薄膜的效率，因为将薄膜制得更薄可增加水和水溶性物质通过的流速。再生纤维素薄膜为无孔的，对非常小的颗粒，包括微生物的通过，起到阻档作用，同时可让水透过。由于水藉扩散而渗透，较薄的再生纤维素薄膜可使水的流动比在相同条件下相似类型的较厚的薄膜要快。根据本专利技术空心纤维也可被设计应用，以及上面讨论的片状微孔薄膜，都可用作再生纤维素薄层的支座。图4表示本专利技术的第二个具体方案，其中微孔纤维一般以10′表示，它包括有一多孔支承层12′和外面无孔的再生亚铜铵纤维素薄膜层20′。另外，支承微孔层也可被制成为外层，放在无孔亚铜铵纤维素内层的上面。可使用这种纤维形成的纤维束，并结合使用在美国专利(批准的，申请号为194，984，有关流体分离内容)中所揭示的装置。根据本专利技术所设计的这种装置，扩散通过隔离薄膜的水的流体流速比已有技术的装置要快得多的多。本专利技术还提供了一种制造支承的薄膜10的方法，它包括的步骤是制成多孔支承材料12作为第一层。材料12包括有两个面14，16和在两个面14，16之间供流体相通延伸通过它的许多小孔18。无孔的、水和水溶性物质可渗透的薄膜20被粘附在每孔小孔18的上面，以选择性地使水和水溶性物质渗透通过每孔小孔18。更具体地来说，该方法所利用的装置，基本上是美国专利4，288，494和4，333，906(两篇都是Porter等人的)中所描述的。本专利技术的专利技术者被名为上述专利的共同专利技术人。该装置示意地示于图5和6。直接参考图5和6，该装置整体以21表示，该装置21包括有一喷丝头，整体以22表示，它包括一壳体24，具有由内壁28围成的圆形室26。室26的一端与喷丝头22的外底部相通。室26的上端与壳体24侧边的入口30相通。圆形管32有一腔34，以其长度延伸，并同心地固定在室26内。管32的一端与喷丝头22的外底面相通。管32的另一端超出喷丝头22的顶部而伸出一些距离。管32的外表面与内壁28共同一起围成一环形空间36，纤维形成材料通过该环形空间被挤压出。芯部流体，或者是液体或者是气体，可流过管32的腔34。装置21还包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基片支承的薄膜１０包含有多孔支座装置１２，它形成在结构上可支承所述薄膜于其上的第一层，所述的多孔支座装置１２包括有两个面１４、１６和穿过它延伸而在所述的两个面１４、１６间提供流体相通的许多小孔１８，其特征是无孔的、水和水溶性物质渗透装置２０设置复盖在每个小孔１８上，以选择性地只让水和水溶性物质渗透过每个所述的小孔１８。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰爱泰勒，
申请(专利权)人：分离动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]