EP0579749B2

Fiber spinning process and product thereof

Abstract

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EP0579749B2, drawing sheet 1
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Expired 30 March 2012, 14.5 years ago.

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20 claims: 20 independent, 0 dependent

  1. 1
    An improved process for the manufacture of asymmetrical, microporous, hollow fibers, the process comprising:(a) passing, through an outer annular orifice of a tube-in-orifice spinneret, a polymeric solution comprising about 11 to 25 wt-% of a hydrophobic, polysulfone polymer and about 0.1 to 5 wt-% of a polyvinylpyrrolidone polymer dissolved in an aprotic solvent and having a viscosity of about 700 to 3500cP to form an annular liquid wherein the tube-in-orifice spinneret has an inner tube, said inner tube and said outer annular orifice each having a cross-sectional area such that the ratio of the respective cross-sectional areas of the outer annular orifice to the inner tube is about 5:1 or greater;(b) simultaneously passing in laminar fluid flow, through the inner tube of the tube-in-orifice spinneret, into the center of the annular liquid a precipitating solution comprising: (i) about 30 to 90 wt-% of an alcohol having from one to five carbon atoms:(ii) about 10 to 35 wt-% of water;and(iii) about 0 to 50 wt-% of an aprotic solvent;(c) passing in laminar fluid flow the annular liquid and the precipitating solution in the center of the annular liquid through a vertical drop of from 0.1 to 10 meters in an atmosphere or an augmented atmosphere comprising a mixture of air and a gas, an inert gas, and mixtures thereof, wherein the precipitating solution interacts with the polymeric solution within the annular liquid to form an annular polymer precipitate;(d) quenching the polymer precipitate in a bath to form a hollow fiber, wherein the spinneret and the quenching bath are separated by a vertical distance of from 0.1 to 10 meters;and(e) taking up the fiber at a rate of about 90 to 150% of the rate at which it is formed, the fiber being produced at a rate of at least 30 m/min. Procédé amélioré pour la fabrication de fibres creuses microporeuses asymétriques, ce procédé consistant : (a) à faire passer, à travers un orifice annulaire extérieur d'une filière de type tube dans l'orifice, une solution polymère comprenant environ 11 à 25 % en poids d'un polymère polysulfone hydrophobe et environ 0,1 à 5 % en poids d'un polymère polyvinylpyrrolidone dissous dans un solvant aprotique et ayant une viscosité d'environ 700 à 3500 cP pour former un liquide annulaire, dans lequel la filière de type tube dans l'orifice comporte un tube intérieur, ledit tube intérieur et ledit orifice annulaire extérieur ayant chacun une superficie de section telle que le rapport de la superficie de section de l'orifice annulaire extérieur à celle du tube intérieur est d'environ 5/1 ou davantage ;(b) à faire passer simultanément, en un écoulement fluide laminaire, à travers le tube intérieur de la filière de type tube dans l'orifice, dans le centre du liquide annulaire, une solution de précipitation comprenant : i) d'environ 30 à 90 % en poids d'un alcool ayant de 1 à 5 atomes de carbone ;ii) d'environ 10 à 35 % en poids d'eau ;etiii) d'environ 0 à 50 % en poids d'un solvant aprotique ;(c) à faire passer, en un écoulement fluide laminaire, le liquide annulaire et la solution de précipitation au centre du liquide annulaire, selon un écoulement vertical de 0,1 à 10 mètres, dans l'atmosphère ou une atmosphère augmentée comprenant un mélange d'air et d'un gaz, un gaz inerte, ou leurs mélanges, la solution de précipitation interagissant avec la solution polymère à l'intérieur du liquide annulaire pour former un précipité polymère annulaire ;(d) à faire subir une trempe au précipité polymère, dans un bain, pour former une fibre creuse, la filière et le bain de trempe étant séparés par une distance verticale de 0,1 à 10 mètres ;et(e) à enrouler la fibre à une vitesse d'environ 90 à 150 % celle à laquelle la fibre est formée, la fibre étant produite à une vitesse d'au moins 30 m/min. Verbessertes Verfahren zur Herstellung von asymmetrischen, mikroporösen, hohlen Fasern, wobei man bei dem Verfahren (a) durch eine äußere ringförmige Austrittsöffnung einer Spinndüse, die ein um ein Innenrohr angeordnetes Mundstück aufweist, eine Polymerisatlösung hindurchtreten läßt, die etwa 11 bis 25 Gew.-% eines hydrophoben Polysulfons und etwa 0,1 bis 5 Gew.-% eines Polyvinylpyrrolidons in eimem aprotischen Lösungsmittel gelöst enthält und eine Viskosität von etwa 700 bis 3500 cP aufweist, so daß eine ringförmige Flüssigkeit gebildet wird, wobei das Verhältnis des Querschnittes der äußeren ringförmigen Austrittsöffnung zu dem Querschnitt des Innenrohrs bei etwa 5:1 oder darüber liegt;(b) gleichzeitig in laminarer Flüssigkeitsströmung durch das Innenrohr der Spinndüse in die Mitte der ringförmigen Flüssigkeit eine ausfällende Lösung hindurchtreten läßt, die (i) etwa 30 bis 90 Gew.-% eines Alkohols mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;(ii) etwa 10 bis 35 Gew.-% Wasser und(iii) etwa 0 bis 50 Gew.-% eines aprotischen Lösungsmittels enthält;(c) die ringförmige Flüssigkeit und die ausfällende Lösung in der Mitte der ringförmigen Flüssigkeit in laminarer Flüssigkeitsströmung über eine vertikale Distanz von 0,1 bis 10 m in einer Atmosphäre oder einer angereicherten Atmosphäre aus einem Gemisch aus Luft und einem Gas, einem Inertgas oder einem Gemisch daraus fallen läßt, wobei die Ausfällungslösung mit der als ringförmige Flüssigkeit auftretenden Polymerisatlösung in Wechselwirkung tritt, wobei eine ringförmige Polymerisat-Ausfällung gebildet wird;(d) das ausgefällte Polymerisat in einem Bad unter Ausbildung einer Hohlfaser abschreckt, wobei die Spinndüse und das Abschreckungsbad durch eine vertikale Entfernung von 0,1 bis 10 m getrennt sind;und(e) die Faser mit einer Geschwindigkeit von etwa 90 bis 150% der Geschwindigkeit, mit der sie gebildet wird, abzieht, wobei die Faser mit einer Geschwindigkeit von mindestens 30 m/ min hergestellt wird.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel la polysulfone est un polymère de formule :The process of claim 1 wherein the polysulfone comprises a polymer of the formula: Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Polysulfon ein Polymerisat der Formel darstellt.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel la polysulfone est choisie dans l'ensemble constitué par les polyéthersulfones et les polyarylsulfones. The process of claim 1 wherein the polysulfone is selected from the group which comprises polyethersulfone and polyarylsulphone. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Polysulfon aus der Gruppe der Polyethersulfone und Polyarylsulfone ausgewählt ist.
  4. 4
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel le polymère polyvinylpyrrolidone a un indice K d'environ 80 à 93. The process of claim 1 wherein the polyvinylpyrrolidone polymer has a K-value of about 80 to 93. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Polyvinylpyrrolidon einen K-Wert von etwa 80 bis 93 aufweist.
  5. 5
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel le solvant aprotique est choisi dans l'ensemble constitué par le diméthylformamide, le diméthylacétamide, le diméthylsulfoxyde, la N-méthylpyrrolidone et leurs mélanges. The process of claim 1 wherein the aprotic solvent is selected from the group which comprises dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone or a mixture thereof. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das aprotische Lösungsmittel aus der Gruppe Dimelthylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, N-methylpyrrolidon oder einem Gemisch daraus ausgewählt ist.
  6. 6
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'alcool inférieur est choisi dans l'ensemble constitué par le méthanol, l'éthanol, le propanol, l'isopropanol et leurs mélanges. The process of claim 1 wherein the lower alcohol is selected from the group which comprises methanol, ethanol propanol, isopropanol or a mixture thereof. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der niedrigmolekulare Alkohol aus der Gruppe Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, oder einem Gemisch daraus ausgewählt ist.
  7. 7
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel le bain de trempe est maintenu à environ 15 à 45°C. The process of claim 1 wherein the quenching bath is maintained at about 15 to 45°C. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Abschreckungsbad bei etwa 15 bis 45°C gehalten wird.
  8. 8
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'atmosphère augmentée est de l'air humidifié, de l'azote, de l'argon ou un de leurs mélanges. The process of claim 1 wherein the augmented atmosphere comprises humidified air, nitrogen, argon or a mixture thereof. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die angereicherte Atmosphäre befeuchtete Luft, Stickstoff, Argon oder ein Gemisch daraus enthält.
  9. 9
    Procédé selon la revendication 8, qui comprend la circulation de l'atmosphère augmentée. The process of claim 8 comprising circulating the augmented atmosphere. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die angereicherte Atmosphäre zirkulierengelassen wird.
  10. 10
    Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'air humidifié est de l'air avec une humidité relative de 20 à 100 %. The process of claim 8 wherein the humidified air comprises air with a relative humidity of about 20 to 100%. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die befeuchtete Luft aus Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von etwa 20 bis 100% besteht.
  11. 11
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel la filière et le bain de trempe sont séparés de 0,1 à 10 mètres et de préférence d'environ 1 à 3 mètres. The process of claim 1 wherein the spinneret and quenching bath are separated by from 0.1 to 10 meters, and preferably from about 1 to 3 m. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Spinndüse und das Abschreckbad um 0,1 bis 10 m, vorzugsweise 1 bis 3 m voneinander getrennt sind.
  12. 12
    Procédé selon la revendication 1, qui comprend en outre le lavage de la fibre creuse après la trempe. The process of claim 1 which further comprises washing the hollow fiber after quenching. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die hohle Faser nach dem Abschrecken gewaschen wird.
  13. 13
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel la solution polymère est amenée à la filière à une vitesse d'au moins environ 0,1 ml/min et à une température d'environ 5 à 85°C. The process of claim 1 wherein the polymeric solution is delivered to the spinneret at a rate of at least about 0.1 mL/min and a temperature of about 5 to 85°C. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Polymerisatlösung der Düse mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 0,1 ml/min und einer Temperatur von etwa 5 bis 85°C zugeführt wird.
  14. 14
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel la solution de précipitation est amenée à la filière à une vitesse d'au moins 0,1 ml/min et à une température d'environ -10 à 85°C. The process of claim 1 wherein the precipitating solution is delivered to the spinneret at a rate of at least about 0.1 mL/min and a temperature of about -10 to 85°C. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die ausfällende Lösung der Spinndüse mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 0,1 ml/min und einer Temperatur von etwa -10 bis 85°C zugeführt wird.
  15. 15
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'orifice annulaire extérieur de la filière a un diamètre extérieur d'environ 0,381 à 1,14 mm (0,015 à 0,045 pouce) et un diamètre intérieur d'environ 0,127 à 0,254 mm (0,005 à 0,010 pouce). The process of claim 1 wherein the outer annular orifice of the spinneret has an outside diameter of about 0.015 to 0.045 inches (0.381 to 1.14 millimetres) and an inside diameter of about 0.005 to 0.010 inches (0.127 to 0.254 millimetres). Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die äußere ringförmige Austrittsöffnung der Spinndüse einen Außendurchmesser von etwa 0,015 bis 0,045 Zoll (0,381 bis 1,14 mm) und einen Innendurchmesser von etwa 0,005 bis 0,010 Zoll (0,127 bis 0,254 mm) aufweist.
  16. 16
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel le tube de la filière a un diamètre intérieur d'environ 0,0254 à 0,254 mm (0,001 à 0,010 pouce). The process of claim 1 wherein the tube of the spinneret has an inside diameter of about 0.001 to 0.010 inches (0.0254 to 0.254 millimetres). Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Rohr der Spinndüse einen Innendurchmesser von etwa 0,001 bis 0,010 Zoll (0,0254 bis 0,254 mm) aufweist.
  17. 17
    A process for manufacture of asymmetrical, microporous, hollow fibers according to claim 1 wherein said process produces fibers capable of withstanding take up rates of about 75 m/min or greater. Procédé pour fabriquer des fibres creuses microporeuses asymétriques selon la revendication 1, dans lequel ledit procédé produit des fibres capables de supporter des vitesses d'enroulement d'environ 75 m/min ou davantage. Verfahren zur Herstellung von asymmetrischen, mikroporösen, hohlen Fasern gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren Fasern erzeugt, die Abziehgeschwindigkeiten von etwa 75 m/min oder darüber aushalten.
  18. 18
    A process according to claim 18 wherein the asymmetrical, microporous, hollow fibers comprise a mixture of polysulfone and polyvinyl pyrrolidone. Procédé selon la revendication 17, dans lequel les fibres creuses microporeuses asymétriques sont constituées d'un mélange de polysulfone et de polyvinylpyrrolidone. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die asymmetrische, mikroporöse, hohle Faser aus einem Gemisch aus Polysulfon und Polyvinylpyrrolidon besteht.
  19. 19
    Procédé selon la revendication 18, dans lequel la polysulfone est un polymère de formule :The process of claim 19 wherein the polysulfone comprises a polymer of the formula: Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Polysulfon ein Polymerisat der Formel ist.
  20. 20
    Procédé selon la revendication 18, dans lequel la polysulfone est choisie dans l'ensemble constitué par les polyéthersulfones et les polyarylsulfones. The process of claim 19 wherein the polysulfone is selected from the group which comprises polyethersulfone and polyarylsulphone. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Polysulfon aus der Gruppe der Polyethersulfone und Polyarylsulfone ausgewählt ist.
Independent claims20