Führender Hersteller von Hohlfasermembran-Spinnmaschinen und Spinndüsen – Trustech

Hohlfaserspinndüse, TIPS-Spinndüse

Eine TIPS-Membranspinndüse (Thermally Induced Phase Separation) ist die Kernkomponente für die Herstellung mikroporöser Polymermembranen mittels thermisch induzierter Phasentrennung. Die Trusstech TIPS-Spinndüse ist ein Hohlfaserspinnkopf, der speziell für das Verfahren der „Hochtemperatur-Schmelzkühlung-induzierten Porosität“ entwickelt wurde und zur Herstellung mikroporöser Membranen aus kristallinen Polymeren wie PVDF, PP und PE dient. Ihre Struktur und Funktion müssen gleichzeitig die Anforderungen an die Schmelzversiegelung bei ca. -200 °C, die durch schnelle Abkühlung induzierte Porenbildung und die kontrollierbare Porosität erfüllen. Ihr Funktionsprinzip beruht auf der Induktion der Phasentrennung in einer Polymerlösung durch Temperaturänderungen, wodurch letztendlich ein Membranmaterial mit mikroporöser Struktur entsteht.

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Strukturelle Merkmale

Hohlfaserspinndüse, TIPS-Spinndüse 3 Lösungsherstellung: Oberhalb des Schmelzpunkts des Polymers wird dieses in einem hochsiedenden, schwerflüchtigen Lösungsmittel als Verdünnungsmittel gelöst, um eine homogene Lösung zu erhalten. Polypropylen (PP) muss beispielsweise bei Temperaturen oberhalb seines Schmelzpunkts (ca. 165 °C) gelöst werden.

Hohlfaserspinndüse, TIPS-Spinndüse 4 Phasentrennungsprozess: Nach dem Extrudieren durch die Spinndüse löst die Abkühlung die Phasentrennung aus:

Fest-Flüssig-Phasentrennung (S–L): Das Polymer kristallisiert aus und bildet die kontinuierliche Phase, während das Lösungsmittel die dispergierte Phase darstellt.

Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (L–L): Polymer und Lösungsmittel bilden eine zweiphasige Struktur; die polymerreiche Phase bildet die Membranmatrix, während die polymerarme Phase die Poren bildet.

Hohlfaserspinndüse, TIPS-Spinndüse 5 Lösungsmittelextraktion: Durch Extraktion des Verdünnungsmittels mit einem flüchtigen Mittel (z. B. Ethanol) entsteht eine Polymermembran mit mikroporöser Struktur.

Trustech Hohlspinndüse Einzelloch FCT 5. Generation (4)

Trustech Hohlfaser-Spinndüse, Einzelloch 02

Funktionale Merkmale

Das Moduldesign der Durchflussregelung der Hohlfaserspinndüse der FCT-Generation 6 ist einfach aufgebaut und leicht zu bedienen; jede Düsenöffnung kann einzeln gesteuert werden.

Kontrollierbarkeit der Porenstruktur

Porengröße und -verteilung: Durch die Anpassung von Parametern wie Verdünnungsmitteltyp und Abkühlrate lassen sich Porengröße (0,01–10 μm) und Porosität (30–90 %) präzise einstellen. Beispielsweise kann die Porengrößenverteilung durch Absenken der Phasentrennungstemperatur oder Verlängern der Phasentrennungszeit verbreitert werden. Vielfältige Mikromorphologien: Es können offene oder geschlossene Zellstrukturen, isotrope oder anisotrope sowie asymmetrische Architekturen ausgebildet werden, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen (z. B. Filtration, Trennung) gerecht zu werden.

Breite Materialanpassungsfähigkeit

Anwendbare Polymere: Geeignet für kristalline Polymere wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und stark wasserstoffbrückengebundene Polymere wie Polyvinylidenfluorid (PVDF), die keine gängigen Lösungsmittel bei Raumtemperatur besitzen, aber mittels TIPS zu Membranen verarbeitet werden können. Industrielle Anwendungen: Die industrielle Produktion wurde für Materialien wie PP, PE, Polysulfon (PSf) und PVDF realisiert.

Prozessvorteile

Effiziente Membranbildung: Die schnelle Phasentrennung durch Wärmeaustausch vermeidet die durch den Austausch von Lösungsmitteln und Nichtlösungsmitteln in NIPS verursachten Probleme mit geringer Porosität. Hohe Bedienbarkeit und Kontrolle: Weniger Einflussfaktoren als bei NIPS erleichtern die Kontrolle von Membranstruktur und -leistung. Hervorragende mechanische Eigenschaften: Hohe Faserfestigkeit mit einer Zugfestigkeit von bis zu 6,21 MPa, die das 2- bis 4-Fache herkömmlicher Verfahren beträgt. Die Flexibilität ist jedoch relativ gering, und eine Langzeitnutzung kann zu Verformungen und Quellungen führen.

Trustech Spinneret – Wichtige Designelemente

Diese Parameter sind grundlegend für die Konstruktion von Spinndüsen und bestimmen direkt die endgültige Leistungsfähigkeit der Membran:

Parameter	Beschreibung	Einfluss auf die Membranleistung
Strömungskanal (R)	Der Verteiler für den Transport, die Pufferung und die Verteilung der Schmier- und Bohrflüssigkeiten.	Um eine optimale Spinnleistung zu erzielen, sollten unterschiedliche Strukturen hinsichtlich Materialeigenschaften, Viskosität, Düsenöffnungsgröße und Lochanzahl optimiert werden.
Ringspaltbreite (d)	Der Spalt (die Dicke) des Dope-Flusskanals.	Sie bestimmt in erster Linie die Wandstärke der Hohlfasern. Schmalere Spalte führen zu dünneren Wänden und einem geringeren Stofftransportwiderstand, können aber die mechanische Festigkeit verringern.
Außendurchmesser des Bohrrohrs (d₁)	Der Außendurchmesser des zentralen Rohrs, das die Innenwand des ringförmigen Spalts bildet.	Zusammen mit dem Innendurchmesser der Außenhülse bestimmt er die Breite des Ringspalts.
Außenhülseninnendurchmesser (d₂)	Der Innendurchmesser der äußeren Hülse der Spinndüse, die die Außenwand des ringförmigen Spalts bildet.	Zusammen mit dem Außendurchmesser des Bohrrohrs bestimmt er die Ringspaltbreite und den Faseraußendurchmesser.
Innendurchmesser des Zentralrohrs (d₃)	Der Durchmesser des Bohrflüssigkeitskanals.	Er bestimmt in erster Linie den Innendurchmesser der Faser. Der Innendurchmesser beeinflusst die Packungsdichte des Membranmoduls und den Druckabfall der Flüssigkeit innerhalb der Faser.
Innendurchmesser des Zentralrohrs (d₃)	Der Durchmesser des Bohrflüssigkeitskanals.
Längen-zu-Spalt-Verhältnis (L/d)	Das Verhältnis der Strömungskanallänge (L) zur Ringspaltbreite (d).	Es beeinflusst die Spinnstabilität. Die Wahl eines geeigneten L/d-Verhältnisses entsprechend den Materialeigenschaften und Prozessbedingungen trägt zur Stabilisierung des Flusses und zur Vermeidung von Eintrittseffekten bei, was zu einer gleichmäßigeren extrudierten Fasermembran führt.
Konzentrizität:	Die koaxiale Ausrichtung zwischen dem Innendurchmesser der Spinnschicht am Spinndüsenauslass und dem Innen- und Außendurchmesser des Bohrrohrs.	Es beeinflusst die Gleichmäßigkeit der Wandstärke und den Blasendruck.
Konzentrizität:
Geometrie der Extrusionsfläche	Die vorderste Geometrie der Spinndüse, z. B. flach oder mikrokonisch.	Es beeinflusst den Materialabzug und die Verformung nach der Extrusion, was insbesondere für das Luftspaltsegment beim Trocken-Nass-Spinnverfahren von Bedeutung ist.

Trustech Hohlspinndüse Einzelloch FCT 5. Generation (5)

Die Vorteile von Trustech TIPS Spinneret

Hohlfaserspinndüse, TIPS-Spinndüse 12 Hochgradig kontrollierbare Porenstruktur: Durch die Anpassung von Parametern wie Verdünnungsmitteltyp und Abkühlgeschwindigkeit lassen sich Porengröße (0,01–10 μm) und Porosität (30 % - 90 %) präzise einstellen, wodurch vielfältige Mikrostrukturen wie offene/geschlossene Zellen, isotrope/anisotrope und asymmetrische Architekturen möglich werden.

Hohlfaserspinndüse, TIPS-Spinndüse 13 Kompatibel mit schwerlöslichen kristallinen Polymeren: Entwickelt für hochschmelzende kristalline Polymere ohne gute Lösungsmittel bei Raumtemperatur, wie z. B. PVDF, PP und PE. Nutzt ein Hochtemperatur-Phasentrennverfahren vom Schmelzpunkt zur Abkühlung, um eine stabile mikroporöse Membranbildung und die Produktion im industriellen Maßstab zu ermöglichen.

Hohlfaserspinndüse, TIPS-Spinndüse 14 Hohe Formgebungseffizienz und überlegene mechanische Eigenschaften: Im Vergleich zu NIPS ist der TIPS-Phasentrennungsprozess einfacher zu steuern und ermöglicht eine schnellere Membranbildung; die resultierende Faserzugfestigkeit ist 2- bis 4-mal so hoch wie bei herkömmlichen Verfahren (bis zu 6,21 MPa) und eignet sich für die Herstellung hochfester UF- und MF-Membranen.

Produktparameter

Marke	Trustech	Anwendung	TIPPS/Schmelzen
Material	SUS304, SUS630, SUS316L	Löcher/Packung	1-32
Öleinlassgewinde	G1/8, BSP1/8, NPT1/8	Minimale Membran-OD	0,20 mm
Gewinde für Flüssigkeitseinlassbohrung	G1/8, BSP1/8, NPT1/8	Thread anpassen	Ja
Präzision	±0,002 mm	Konzentrizität	0,003 mm
Design	Konventionelles Design/ FCT-Design	Verbindungen	Standard
Viskositätsanwendung	1000-300000 cP	Rauheit	Ra 0,2–0,8
Lösungsmittel	DMAC, DMF, NMP	Temperatur	260℃

Geeignete Materialien

PET (Polyethylenterephthalat), PP (Polypropylen), PA6 (Polyamid 6), PE (Polyethylen), PVDF (Polyvinylidenfluorid), PS (Polystyrol), PI (Polyimid), PA (Polyamid, Nylon), PMP (Polymethylpenten), PBT (Polybutylenterephthalat), PTFE (Polytetrafluorethylen)

Konventionelles Design

FCT-Design

Allgemeine Spezifikationen

NEIN.	Allgemeine Spezifikation	Anwendung	Designtyp	Typ
1	1.4/0.8/0.6	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
2	1.5/0.9/0.6	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
3	1.6/1.0/0.6	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
4	1.8/1.1/0.5	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
5	1.9/1.2/0.6	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
6	2.0/1.0/0.7	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
7	3.1/1.8/1.5	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
8	3.1/1.8/1.5	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
9	3.2/2.2/1.8	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
10	3.3/1.1/0.9	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende
11	3.4/2.4/2.0	TIPPS/Schmelzen	Konventionelles Design/ FCT-Design	Einzel-/Mehrfachblende

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FAQ

Was ist die thermisch induzierte Phasentrennungsmethode?

Das TIPS-Hohlfasermembran-Spinnverfahren ist eine thermisch induzierte Phasentrennungstechnik, bei der ein Polymer bei hoher Temperatur gelöst, durch eine Spinndüse extrudiert und anschließend rasch abgekühlt wird, um die Phasentrennung auszulösen. Dadurch entsteht direkt eine mikroporöse Hohlfasermembran. Merkmale: leicht steuerbare Struktur, Kompatibilität mit schwerlöslichen Polymeren wie PP/PE/PVDF und hohe mechanische Festigkeit.

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Trustech ist ein führendes chinesisches Unternehmen, das sich auf die Forschung, Entwicklung und Herstellung von Hohlfasermembran-Spinnmaschinen, Flachmembran-Gießmaschinen und Hohlfaser-Spinndüsen spezialisiert hat.

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