专利名称：具有增强折叠部的膜式叶扇小件的制作方法
具有增强折叠部的膜式叶扇小件
背景技术：
发明领域本发明涉及膜式叶扇小件(membrane leaf packets)、螺旋卷组件以及制备和使用它们的方法。(2)相关领域的描述膜式叶扇小件是很多种类型的螺旋卷组件的部件。这样的叶扇小件包括折叠的膜片，所述膜片可以任选包括布置于小件的相对膜式叶扇之间的进料隔体(spacer)。螺旋卷组件典型地通过将一个或多个膜式叶扇小件和一个或多个渗透物隔体围绕渗透物收集管卷绕而制成。在膜式叶扇小件的构造过程中折叠膜片的步骤通常导致裂纹或其它缺陷的形成，裂纹或其它缺陷的形成可能导致泄漏和/或污染。用于减轻这些有害作用的多种技术已经被提出。US 4，842，736强调了沿着折叠部(fold)，沿着膜片的前侧或背侧布置的带材的有限有效性。这些带材被描述为易于在组件使用或清洁过程中层离。该文献还描述了施用到(applied to)折叠区域中的膜片的背侧上的密封剂(例如，聚氨酯)或软的熔融塑料条的一个优选用途。这些密封剂穿透并且密封膜片的背侧的裂缝或空隙。前述技术的一种已知变体在于使密封剂覆盖在具有塑料带的膜片的背侧上(例如，迈拉(Mylar))。塑料带保护密封剂直到固化。US 7，303，675和US 2007/0068864均公开了密封剂(例如，聚氨酯)对沿着折叠区域的膜片的前侧的施用。US 5，147，541强调了带材的缺陷(层离)和密封剂的缺陷(缓慢的固化时间)， 并且描述了一种用于增强折叠部的备选手段，包括增强带对膜片的背侧的施用，以及对前侧施加热和压力，以使折叠区域中的层“密实化”和熔合。US 7, 335, 301强调了“熔合”技术的缺陷；即，熔合膜片的层所需要的时间长度， 并且提出了施用到折叠区域中的可UV固化密封剂的使用。US 5，681，467描述了在折叠操作之前，使用热能或溶胀溶剂来软化折叠区域。由于其相对厚度(与叶扇小件的叶片部分相比)，折叠区域的体积(bulk)限制了能够有效地围绕渗透物管设置的膜式叶扇小件的数量。而且，叶扇小件的折叠部可能限制制造螺旋卷组件的方式。例如，在膜片的背侧上暴露的未固化密封剂的使用可能限制自动化卷绕工艺的使用。即，一旦施用到折叠部上，则未固化的密封剂可以容易地在螺旋卷组件的组装过程中被移除或“被涂污”。尽管在膜片的前侧上密封剂的使用可能避免这种问题， 但是在一旦密封剂固化，施用到前侧上的密封剂就通常导致膜表面的撕裂。不幸的是，带材倾向于从膜片的前侧层离。尽管用于增强膜式叶扇的折叠区域的技术是已知的，但是每一种方法均具有缺陷。期望一种可适用于自动化叶扇和/或组件制造工艺的改进方法。而且，期望一种改进的折叠部增强方法，该方法允许更大数量的膜式叶扇被有效地绕着渗透物管设置。
发明简述本发明涉及膜式叶扇小件、螺旋卷组件以及制备和使用它们的方法。主题叶扇小件包括膜片，所述膜片本身折叠并且用在膜片的背侧上沿着折叠部的至少一部分的密封剂和带材增强。附图简述
图1是螺旋卷组件的透视的，部分切掉的视图。图2是膜式叶扇小件的透视的，部分切掉的视图。发明详述膜式叶扇小件在螺旋卷组件的构造中有用。为了更好地理解本发明，下面提供螺旋卷组件的简要概述。螺旋卷组件(也称作“元件”)在多种的流体分离中的使用是熟知的，所述流体分离包括气体和液体相分离这两者。由于它们的螺旋构造，相对较大的膜表面积可以挤进单独的组件中。取决于所使用的特定膜，螺旋卷组件可以在广泛的应用中使用，所述应用包括反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)。普通的液体分离的实例包括液体进料的处理，比如食品、奶制品和甜味剂进料中的浓缩和/或盐的移除；水的脱盐，移除二价离子物种比如钙和钡离子，以及更大组分比如包囊、病毒和杀虫剂的移除。典型的组件包括渗透物收集管、至少一个但优选多个膜包层和外壳。尽管组件可以各种尺寸获得，但是更通常的工业RO组件之一是以标准的8英寸3cm)直径和40英寸(101. 6cm)长度(8x40)获得的。对于典型的8英寸直径组件，26至30个单独的膜包层围绕渗透物收集管(即，对于外径为约1.5至1.9英寸(3.8cm-4.8)的渗透物收集管)卷绕。在操作中，4至8个组件典型地串联连接在公用压力容器内。在容器内的各个组件典型地是相同类型的，但是可以使用不同类型的组件，如在Mickols等的US 2007/027 中所述。组件的外壳可以包括整体式 (integral)流体密封件，以提供在压力容器内的密封件，如在Huschke等的US 6，299, 772 和6，066，254中所述。某些类型的组件可能需要特别包装，以在延长的储存过程中保持性能，如在Marsh等的US 7，156，997中所述。测试组件的方法在Jons等的US 2008/0105038 以及Mickols等的US 2008/0202242中有描述。可商购的螺旋卷组件的具体实例包括获自 FilmTec Corporation 的 BW30_440i 半咸水组件、SW30-XLE_400i 海水脱盐组件和 NF-400 纳滤组件。适合在本发明中使用的螺旋卷组件总体上以图1中的(2)显示。组件(2)通过将一个或多个膜包层以及任选的一个或多个进料通道隔体片(“进料隔体”)(6)围绕渗透物收集管(8)卷绕而形成。每一个膜包层(4)优选包括围绕着渗透物通道隔体片(“渗透物隔体”)(12)的2个基本上矩形的膜片(10)。这种夹心类型的结构例如通过密封剂(14) 沿着三个边(16，18，20)被固定在一起，同时第四个边0 毗邻渗透物收集管(8)，使得渗透物隔体(12)与穿过渗透物收集管(8)的开口 04)流体接触。膜式叶扇小件被布置在膜包层的每一侧上。每一个叶扇小件被显示包括基本上矩形的膜片(10)，所述膜片本身折叠以限定两个膜式“叶扇”，其中每一个叶扇的前侧 (34)彼此面对，并且折叠部与膜包层的第四个边0 轴向对齐，即，与渗透物收集管 ⑶平行。进料隔体(6)显示被设置在折叠的膜片(10)的相对前侧(34)之间，并且沿着其径向末端敞开，以允许进料流体在其轴向方向(即，与渗透物收集管(8)平行)流动通过组件。在这个实施方案中，膜包层(4)通过结合两个相邻布置的膜式叶扇的背侧而形成。尽管没有显示，但是在该组合件中还可以包含另外的中间层。在图1中显示的箭头表示在操作过程中进料和渗透物的近似流动方向(沈，28)。 进料流06)从进口端(30)到出口端(32)，横过膜的前侧(34)。渗透物流08)沿着渗透物隔体(12)在近似垂直于进料流06)的方向上。实际的流动路径随着构造的细节和操作条件而变化。在组件的制造过程中，渗透物隔体(12)围绕渗透物收集管⑶的周围附着，并且膜式叶扇被插入在它们之间。相邻布置的膜式叶扇的背侧围绕它们的周边(16，18，20)的部分而密封，以包围渗透物隔体(1 ，即，形成膜包层G)。一个或多个膜包层(4)和一个或多个进料隔体(6)围绕渗透物收集管卷绕或“成卷”，然后被固定在适当位置，比如通过带材(例如，自粘附网带)或其它手段固定，直到外壳可以围绕部分构造的组件O)固定。 用于密封膜包层的边缘的密封剂优选允许在卷绕过程中各个片材的相对移动。即，密封剂变粘之前的固化速率或时间周期优选比围绕渗透物收集管组装和卷绕膜包层和膜式叶扇所需要的时间长。用于构造螺旋卷组件的各种部件的材料在本领域中是熟知的。用于密封膜包层的合适的密封剂包括氨基甲酸酯、环氧化物、硅氧烷、丙烯酸酯、热熔粘合剂和可紫外固化粘合剂。尽管较不常用，但是其它密封手段也是可以使用的，比如热的施加、超声焊接和带材。 渗透物收集管典型地由塑料材料制成，所述塑料材料如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚(苯醚)、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。针织品聚酯材料也通常被用作渗透物隔体。代表性的进料隔体在Johnson的美国专利6，881，336中有更详细的描述。代表性实例的进料隔体包括聚乙烯、聚酯和聚丙烯网材料，比如从Conwed Plastics以商品名VEXAR 商购的那些材料。外壳可以由各种材料包括不锈钢、带材和PVC材料构成；然而，最通常的组件外壳材料是由纤维增强的塑料例如涂布有热塑性或热固性树脂的长玻璃纤维制成。在组件的制造过程中，长玻璃纤维围绕部件构造的组件卷绕，并且施用树脂(例如液体环氧树脂)并使其硬化。组件的端部通常装配有防撞扁装置或端帽(未显示)，所述防撞扁装置或端帽被设计用于防止膜包层在组件的进口和出口端部之间的压力差的作用下移位。端帽通常装配有弹性体密封件(未显示)，以在组件和外部压力容器(未显示)之间形成紧密流体连接(tight fluid connection)。端帽设计的实例在Hallan等的US 6，632，356中有描述，包括FilmTec Corporation的iLEC 互锁端帽。关于螺旋卷组件的各种部件和构造的其它细节在文献中有提供，参见例如=Solie的美国专利5，538，642描述了将渗透物隔体附着到渗透物收集管上的技术，Jons等的WO 2007/067751描述了用于形成插入点密封件的修整操作和UV粘合剂的使用，而Reddy等的US 5，096，584描述了特别适合于气体分离的各种实施方案、部件和构造技术。对于本发明而言，膜片的类型没有特别限制。膜片的选择取决于特定应用、进料源、溶质和污物(foulants)。尽管早期的RO和NF平片膜是由乙酸纤维素材料制成的， 但是不对称聚砜和聚醚砜膜以及复合膜在近年来变为更普通的。一种优选的复合膜片是FilmTec Corporation的FT-30 膜，该膜包含非织造聚酯材料网(例如，PET平纹布) 的底层(背侧)，厚度为约25-125微米的微孔性聚合物比如聚砜的中间层以及顶层(前侧)，所述顶层包括薄膜聚酰胺层，其厚度小于约1微米并且更通常为约0. 010至0. 1微米。聚酰胺层优选通过多官能胺单体和多官能酰卤单体之间在微孔性聚砜的表面上的界面缩聚反应而制备，如在Cadotte等的美国专利4, 277，344和5，658，460和Mickols的 US 6，878，278中所描述的。改性这些聚酰胺膜的方法在以下专利中有描述Jons等的美国专利 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。代表性的膜式叶扇小件总体上以图2中的06)显示。叶扇小件06)包括自身折叠的膜片G8)(折叠部(50))。膜片08)包括前侧(52)和背侧(54)。膜片08)自身折叠，使得膜片G8)的前侧(5 彼此面对。在一个优选实施方案中，前侧(5 包括接触进料流体的主要的分离表面，而背侧(54)为膜片08)提供整体支撑并且朝向与进料流体相反的方向。尽管膜片G8)可以具有各种形状，但是该膜片优选包括矩形平片。折叠部(50) 限定沿着膜片G8)的宽度的纵轴。“折叠区域”是指折叠部(50)和直接相邻的区域，所述直接相邻的区域可以结构上由折叠和随后的组装行为约束。尽管取决于特定的膜片和折叠技术，但是折叠区域典型地从折叠部(50)的纵轴伸出来几个毫米(在垂直的方向上)。从折叠部(50)垂直伸出来的膜片G8)的部分在本文中被称作模式叶扇(56/58)，并且优选具有近似相等的长度，其可以短于、等于或长于折叠部(50)的轴长度(即，膜片的宽度)。 在优选的实施方案中，进料隔体(60)被布置在膜式叶扇小件内，即，“被夹心”在膜式叶片 (56/58)之间，以促进进料流体沿着膜片G8)的前侧(5 流动。进料隔体(60)的使用是任选的。还可以使用备选的进料沟道化结构，包括沿着膜片的前侧延伸的脊、沟道或凸起表面。带材(6 沿着折叠部(50)设置在膜片08)的背侧(54)上，并且优选延伸超过折叠区域(即，在垂直于折叠部(50)的轴的方向上)。尽管未显示，但是优选将密封剂沿着折叠部(50)施用在膜片08)的背侧(54)上，所述密封剂被带材(6 覆盖。带材(6 提供了折叠部(50)的初始增强，并且在叶扇或组件的制造过程中起着覆盖密封剂的作用。密封剂一旦固化，在折叠区域中提供了增强，并且在折叠区域中提供了保护，以防止膜片G8)的开裂、起泡或其它缺陷。密封剂(有时在文献中也被称作“胶”或“粘合剂”)优选以可流动的粘稠液体的形式提供，但是可以以其它形式比如膏、可熔融的带等提供。当作为粘稠液体提供时，粘度应当足够高，从而允许粘合剂容易被施用，即，不从施用的位置“流动”，也不在折叠部形成、 压缩或组件卷绕或“成卷”操作过程中过渡挤出超过折叠区域。而且，粘度应当足够低，以允许在固化之前至少部分地渗透到膜片内。通常地，密封剂的粘度应当低于约50，OOOcP,并且为 了增加选择权(preference)，低于约 25，OOOcP ； 10, OOOcP ；5, OOOcP ；2, 500cP，而且在某些实施方案中，低于约1500cP。密封剂粘度的合适范围为从典型地约100至约50，OOOcP, 优选500至约10，OOOcP并且更优选约700至5，OOOcP0为了提供在组件成卷过程中膜片之间的有益运动(即，“滑动”)，密封剂优选具有比完成组件成卷操作所需要的时间更长的固化时间。这个时间周期作为组件制备技术的函数可以明显变化。例如，自动化成卷方法可以在几分钟内完成，而传统的手动成卷可以耗费超过1小时，这取决于特定组件的构造。一旦固化，密封剂应当是挠性的。形成太刚性结构的密封剂可以导致膜片在操作过程的撕裂。 用于将密封剂施用到折叠区域中的技术没有特别限制，并且将典型地取决于密封剂的选择和关于膜成卷工艺的细节。施用技术包括刷涂、喷涂、辊涂、缝模涂等。一种优选的技术包括经由喷嘴施用器的挤出。在折叠部形成之前、过程中或之后，可以将密封剂直接施用至膜片的背侧上。备选地，密封剂可以施用至带材(粘合剂侧)，之后将带材施用到膜片上。例如，密封剂可以经由点式(point)喷嘴挤出，以沿着带材的中心轴形成珠粒(例如，约6mm 宽度的珠粒)，随后其在折叠部形成之前、过程中或之后，附着于膜片的背侧上。密封剂和带材优选沿着折叠部的整个长度延伸。这种工艺可以是自动化的。密封剂的选择没有特别限制，并且典型地基于特定组件的构造和制作工艺。实例包括热熔粘合剂、氨基甲酸酯、环氧化物和硅氧烷；然而，在大部分的实施方案中优选氨基甲酸酯。组件的计划最终用途可以限制合适密封剂的选择。例如，很多应用需要政府批准的密封剂(例如，FDA批准的)。在将带材施用到膜片上的步骤过程中，密封剂典型地被铺展在与折叠部垂直的方向上，以限定典型地宽度范围在约8至50mm的“铺展区域”(即，离折叠部的纵轴在相反的垂直方向上约4至25mm)，但是更优选为约18至24mm。一旦铺展，所施用的密封剂的湿涂布平均厚度优选小于约0. 25mm,并且更优选小于约0. IOmm0所施用的湿涂布平均厚度可以通过确定单位“铺展区域”的密封剂总量来计算。备选地，这样的厚度可以经由显微镜术或其它熟知的分析技术而用实验方法确定。尽管所施用的密封剂在横过铺展区域的实际厚度可以变化，但是该厚度横过铺展区域优选是相对均勻的。用于增强膜式叶扇的折叠部的带材优选是挠性的材料条或带(例如，聚酯、聚丙烯等)，所述挠性的材料条或带包括含压敏粘合剂(例如，丙烯酸类、合成橡胶树脂，等)的前侧以及包括背侧。所述带材优选比折叠区域更宽。带材还优选比密封剂的铺展区域更宽， 使得在带材的前侧上的压敏粘合剂可以直接接触膜式叶扇的背侧(即，在超出密封剂铺展区域的周边边缘的区域中)。折叠区域、带材和密封剂铺展区域的宽度全都高度取决于特定的制造工艺、构造的材料和应用。在若干应用中，已经发现约48mm的带材宽度适合于具有约4mm的折叠区域和小于约30mm的密封剂“铺展区域”的膜式叶扇。在一个优选的实施方案中，带材的背侧表面具有小于约0. 42、优选小于约0. 4、更优选小于约0. 35并且还更优选小于约0. 3的摩擦系数(由ASTM D1894-06，使用两个相同的带材样品的背侧表面所测量的)。为了降低折叠区域的体积，带材优选较薄，即，小于约Imm厚，更优选小于约0. 1mm，并且还更优选小于约0. 05mm。为了促进自动化叶扇制造工艺，带材优选具有均勻的抗撕裂强度。合适带材的实例是商购自3M Corporation的Tartan 369通用盒密封带。对于某些应用，带材还需要为特定的应用进行认证或政府批准。膜式叶扇小件可以通过手工组装，但是组装工艺优选是自动化的。作为举例，膜片可以比如通过使用加热的芯轴进行折叠。优选将密封剂施用到带材一段的前侧(粘合剂侧)，然后将带材沿着膜片的背侧表面、沿着折叠部的整个长度施用。在膜片保持卷的一部分的同时，或在膜片已经被切割成合适大小的面板之后，进行折叠和粘带(taping)的步骤。密封剂的施用优选通过自动涂布工艺的方式进行，其中可以严密地控制密封剂覆盖率。 带材和膜片可以以长卷提供。一旦形成，就可以将进料隔体布置在膜式叶扇小件的叶扇之间。进料隔体可以从连续卷作为自动工艺的一部分提供，其中在叶扇小件组装过程中所述进料隔体被切割成一定的长度。叶扇小件可以插入在预先附着至渗透物收集管上的渗透物隔体的片之间。为了放止间隙和可能的泄漏，插入的叶扇小件的折叠部尽可能靠近渗透物收集管布置。
每个组件包括的膜式叶扇小件的数量可以以根据“叶扇密度”描述。对于本说明书而言，术语“叶扇密度”是指在围绕渗透物收集管的周长的每单位长度(英寸)，膜式叶扇小件的数量。自动制造技术考虑到了(allow for)具有相对更高的叶扇密度的组件的制备，然而，每一个叶扇小件的折叠区域的体积和相关性质(以及其它因素)对叶扇密度加以了限制-特别是在高度自动化组件制造工艺的过程中，所述高度自动化组件制造工艺包括使用未固化的密封剂作为集成组件制造工艺的一部分的情况下原位制造膜式叶扇小件的那些工艺。例如，对于包括具有背侧增强(即，密封剂和塑料条)的膜式叶扇小件的组件， 通常难于一致地实现大于约6个膜式叶扇小件/英寸的渗透物管周长(2. 36个小件/cm) 的叶扇密度。在更高的叶扇密度，膜片(沿着折叠部)的背侧表面和相邻布置的渗透物隔体之间的摩擦力妨碍了膜式叶扇小件的完全插入。膜式叶扇小件沿着整个折叠部的未对准或不完全插入可以导致泄漏。这个问题在使用未固化密封剂的制造工艺的情况下加剧，其中密封剂起着润滑剂的作用，从而允许当插入的叶扇小件滑动远离渗透物收集管时形成间隙。特别是对于使用密封剂和保护塑料条的实施方案，与更高叶扇密度相关的压缩力可以导致叶扇在插入之后的移动，从而导致未对准的问题。而且，与更高的叶扇密度相关的摩擦力也可以使保护塑料条从折叠区域移动，由此暴露未固化的密封剂。作为本发明的一部分， 使用包含压敏粘合剂的带材可以避免这样的移动以及对应的未固化密封剂的暴露。然而， 带材的背侧和相邻布置的渗透物隔体之间的摩擦力仍然可以妨碍膜式叶扇小件在组件构造过程中的完全插入和/或合适对齐，尤其是在更高的叶扇密度，例如高于约7(2. 76个小件/cm)、7· 5 (2. 95个小件/cm)、8 (3. 15个小件/cm)并且特别是8. 5 (3. 35个小件/cm)的情况下。为了实现这些更高的叶扇密度，具有低摩擦背侧表面的带材是优选的。更具体地， 带材背侧表面的摩擦系数小于约0. 42、优选小于0. 4、更优选小于约0. 35并且还更优选小于约0. 3 (由ASTM D1894-06所测量的)。本发明还包括螺旋卷组件，所述螺旋卷组件包含渗透物收集管以及前面描述过的多个膜式叶扇小件和膜包层。在一个优选的实施方案中，组件的叶扇密度至少约6(即，至少约6个膜式叶扇小件/英寸的渗透物收集管周长)、优选至少约7 (2. 76个小件/cm)、更优选至少约7. 5 (2. 95个小件/cm)，并且在某些实施方案中至少约8 (3. 15个小件/cm)，并且甚至8. 5(3. 35个小件/cm)。组件优选包括如前所述，沿着膜片的背侧，沿着折叠部设置有密封剂和带材的膜式叶扇小件。所述带材优选具有摩擦系数小于约0. 42、优选小于0. 4、 更优选小于约0. 35并且还更优选小于约0. 3的背侧，所述摩擦系数根据ASTM D1894-06测量。说明书到处都提到了 ASTM D1894-06。这个标准测试方法基于标准样品的尺寸 (即，2英寸宽)。对于本发明而言，应当理解，这个同样的一般测试方法可以用于宽度不是2 英寸的样品。例如，很多适合于在本发明中使用的带材可以以约1至3英寸(2. 54-7. 62cm) 的宽度商购。对于本发明而言，这些带材的宽度对于根据ASTM D1894-06的摩擦系数的测量不存在实质影响。即，ASTM D1894-06的一般测试方法是用于测得摩擦系数的优选方式，而与样品宽度无关-特别是对于最适合于本发明的带材宽度(即，约1至3英寸 (2. 54-7. 62cm)，更优选1.5至2. 5英寸(3.81-6· 35cm)的宽度)。对于本发明而言，对于每一个带材的摩擦系数值均基于相同材料的带材基准，即，摩擦是在两个相同的带材样品的背侧表面之间测量的。实施例
为了更好地说明本发明的各个方面，对使用常规的膜式叶扇小件构建螺旋卷组件进行了尝试，其中每一个叶扇小件均包含沿着膜片背侧，沿着折叠部的氨基甲酸酯密封剂和塑料迈拉条。然而，不是构建叶扇密度为约5或6的常规组件，而是尝试8. 8的叶扇密度。 如果成功，则这种组件将包含97个单独的膜式叶扇小件。如下面所示，这种组件的构建在插入仅14个膜式叶扇小件之后就失败了。制备另外的螺旋卷组件，不同的是将塑料迈拉条用四种不同带材中的一个代替。 每一种带材均包含具有不同摩擦系数的背侧表面(即，带材A = 0. 322 ；带材B = O. 412 ； 带材C = O. 282 ；带材D = O. 265)。对于所有的组件而言，除了用于增强膜式叶扇小件的折叠部的带材之外，所有的其它部件和构造方法都基本上相同。每一个组件都包括外径为约 89mm(3. 5英寸)的渗透物收集管。膜式叶扇小件使用厚度为约0. 15mm(6密耳)的FT-30 型复合膜平片和厚度为约0. 7mmQ8密耳)的聚丙烯网进料隔体制造。在所有实施例中使用的膜式叶扇小件基本上与在商购的螺旋卷组件如FilmTec的商品SWHR-LE 400组件中使用的那些相同。膜片使用芯棒折叠。对于每一个膜式叶扇小件，将氨基甲酸酯密封剂(粘度为约22，OOOcP)施用到约48mm(1.875英寸)宽度的带材上，所述带材随后被按压(compress) 到沿着折叠部的膜片背侧表面上。沿着折叠部的整个长度(约900mm的折叠部长度)，所得的密封剂的湿涂布平均施用率为约3. 2mm3/mm(0. 005英寸7英寸)，近似宽度为约12至 15mm0对于每一个螺旋卷组件，经由超声焊接，将渗透物隔体以相等的距离间隔围绕渗透物收集的外周附着。在每一种情况下，FREFLOW Tricot聚酯片被用作渗透物隔体。渗透物隔体具有约0. 25mm(10密耳)的厚度以及每英寸60个横撑。一旦渗透物隔体围绕渗透物收集管附着，就将各个膜式叶扇小件插入在相邻的渗透物隔体之间，使得每一个叶扇小件的折叠部与渗透物收集管严密对齐。测量对于每一个组件成功插入的膜式叶扇小件的数量，并且提供在下表1中。在每一种情况下，在使用带材而不是使用迈拉条的情况下，导致成功的叶扇小件插入的数量更高。而且，背侧表面的平均摩擦系数更低的带材的使用导致成功的叶扇小件插入的数量更高。表 1
\迈拉条带材A带材B带材C带材D平均摩擦系数 (标准偏差)0.322 (0.013)0.412 (0.082)0.282 (0.024)0.265 (0.015)失败之前的膜式叶扇的数量1450 (平均66和35)40 (平均35和45)插入全部叶扇插入全部叶扇 根据ASTM D1894-06测量摩擦系数值，但是通过使用宽度为约48mm(1. 875英寸) 英寸而不是2.0英寸(5.08cm)的带材进行改进。对于每一个带材的摩擦系数值均基于使用相同材料的带材基准进行测定，即，在两个相同的带材样品的背侧表面之间测量摩擦。在
9每一种情况下，对每一个带材的三个样品测试平均值，并且报告标准偏差。
尽管膜式叶扇小件和螺旋卷组件的详细描述的大部分集中在传统的RO和NF应用，但是本领域的技术人员将容易理解，可应用于其它螺旋卷组件，包括但不限于涉及UF、 MF、电渗析、电离的那些螺旋卷组件以及设计用于气体分离和非水性液体进料的组件。可应用的螺旋卷组件没有特别限制，并且很多不同的构造和尺寸可应用于本发明。例如，在一个优选实施方案中，两个相邻布置的膜式叶扇的不连续膜片被用于构造膜包层。然而，在一个备选实施方案中，膜片可以是连续的并且可以自身向后折叠，从而产生如在Solie的US 5，538，642中描述的交替的叶扇和包层。而且，各种各样的膜片可以在具体描述的那些之外使用。应当理解，本说明书的意图不在于将本发明限制为所描述的特定实施方案，而是在于涵盖落入本公开的精神和范围内的所有改进、等价内容和备选方案。本发明的很多实施方案已经进行了描述，并且在某些情况下，某些实施方案、选择、范围、构成或其它特征已经表征为“优选的”。这些“优选的”特征的指定决不应当解释为本发明的必要或关键的方面。
权利要求
1.一种膜式叶扇小件，所述膜式叶扇小件包括膜片，所述膜片包括第一和第二侧，所述的膜片被折叠以限定从折叠部伸出来的第一和第二膜式叶扇；密封剂，所述密封剂沿着所述折叠部的至少一部分被设置在所述膜片的背侧上；以及带材，所述带材沿着所述折叠部的至少一部分被设置在所述膜片的背侧上。
2.权利要求1所述的膜式叶扇小件，其中所述带材覆盖所述膜片的背侧上的所述密封剂。
3.权利要求1所述的膜式叶扇小件，其中所述带材包括前侧和背侧，其中所述背侧具有摩擦系数低于约0. 42的表面。
4.权利要求1所述的膜式叶扇小件，其中所述带材包括前侧和背侧，其中所述背侧具有摩擦系数低于约0. 35的表面。
5.权利要求1所述的膜式叶扇小件，其中所述带材包括前侧和背侧，其中所述前侧包含压敏粘合剂，并且所述背侧具有摩擦系数低于0. 3的表面。
6.一种用于制备膜式叶扇小件的方法，所述方法包括 提供具有第一和第二侧的膜片；将所述膜片折叠以限定从折叠部伸出来的第一和第二膜式叶扇； 提供粘度低于约50，OOOcP的密封剂；提供包括前侧和背侧的带材，其中所述背侧具有摩擦系数低于约0. 42的表面；以及将所述密封剂和所述带材沿着所述折叠部的至少一部分施用，使得所述带材覆盖所述密封剂。
7.权利要求7所述的方法，其中首先将所述密封剂施用至所述带材的前侧的一段，随后将所述带材沿着所述折叠部的至少一部分施用。
8.一种螺旋卷组件，所述螺旋卷组件包括围绕渗透物收集管卷绕的多个膜式叶扇小件和膜包层，其中所述膜式叶扇小件包括膜片，所述膜片包括第一和第二侧，所述的膜片被折叠以限定从折叠部伸出来的第一和第二膜式叶扇；密封剂，所述密封剂沿着所述折叠部的至少一部分被设置在所述膜片的背侧上；以及带材，所述带材沿着所述折叠部的至少一部分被设置在所述膜片的背侧上，其中所述带材包括前侧和背侧，并且其中所述背侧具有摩擦系数小于约0. 42的表面。
9.权利要求8所述的组件，其中所述带材的背侧具有摩擦系数低于约0.35的表面。
10.权利要求8所述的组件，其中所述组件的特征在于具有至少约7的叶扇密度。
全文摘要
本发明涉及膜式叶扇小件、螺旋卷组件及制备和使用它们的方法。主题叶扇小件包括膜片，所述膜片本身折叠并且在膜片的背侧上沿着折叠部的至少一部分用密封剂和带材增强。
文档编号B01D65/00GK102245283SQ200980149525
公开日2011年11月16日 申请日期2009年11月16日 优先权日2008年12月9日
发明者托马斯·兰兹, 托马斯·海恩斯, 潘·欣顿, 约恩·约翰逊, 阿比谢克·什里瓦斯塔瓦 申请人:陶氏环球技术有限责任公司