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Die TIPS-Spinndüse (Thermally Induced Phase Separation), auch bekannt als TIPS-Membranspinndüse, ist eine wichtige Präzisionskomponente in der Herstellung von TIPS-basierten Membranen und Polymerfasern. Sie fördert und formt präzise ein erhitztes Polymer-Verdünnungsmittel-Gemisch (z. B. PP, PE, PVDF oder PES-Mischungen, gelöst in hochsiedenden Verdünnungsmitteln) durch mikrostrukturierte Öffnungen und ringförmige Strömungskanäle unter kontrollierten Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen. Dies ermöglicht die kontinuierliche Extrusion gleichmäßiger Filamente oder Hohlfasern. Die Auslassgeometrien reichen typischerweise von einigen zehn Mikrometern bis zu mehreren Millimetern, abhängig vom erforderlichen Lumendurchmesser, der Membranwandstärke und dem optimalen Verhältnis zwischen Permeabilität und mechanischer Festigkeit. Nach der Extrusion bewirkt eine kontrollierte Abkühlung die Phasentrennung und Verfestigung, wodurch die gewünschte poröse Membranstruktur entste

Die Zweischicht-Spinnerdüse, auch Kompositmembran-Spinndüse genannt, ist ein entscheidendes Formgebungselement in der Membrantrenn- und Filtrationstechnik. In einem einzigen Co-Extrusionsprozess werden zwei oder mehr Funktionsspinseln präzise zu einer definierten Mehrschichtstruktur kombiniert und durch mikrometergenaue Öffnungen oder Schlitze zu einer Schichtmembran geformt. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine stabile, genaue und kontrollierbare Verteilung, Stapelung und Formung mehrerer Fluidströme in einem mikroskaligen Strömungskanalsystem zu erreichen.

Ein Flachmembran-Gießsystem besteht im Wesentlichen aus vier Kernkomponenten: Gießmasseaufbereitung und -zuführung, Rakel-/Gießsystem, Phasenumkehr- und Erstarrungssystem sowie Nachbehandlungs- und Wickelsystem. Die Leistungsfähigkeit und Stabilität der Flachmembran-Gießanlage bestimmen die Qualität und die Eigenschaften der fertigen Membran.

Die TIPS-Technik (thermisch induzierte Phasentrennung) zur Herstellung mikroporöser Membranen mittels Hohlfasermembranspinnen basiert auf Temperaturänderungen. Das Grundprinzip besteht darin, ein Polymer bei hoher Temperatur in einem hochsiedenden, niedrigflüchtigen Lösungsmittel zu lösen, um eine homogene Lösung zu erhalten, die anschließend durch eine Spinndüse extrudiert wird. Während der Abkühlung nach der Extrusion findet eine Flüssig-Flüssig- oder Fest-Flüssig-Phasentrennung statt, wobei das System schließlich erstarrt und eine polymerreiche und eine lösungsmittelreiche Phase bildet. Durch anschließende Extraktion wird das Lösungsmittel entfernt; der zuvor von der lösungsmittelreichen Phase eingenommene Raum bildet die mikroporöse Struktur der Membran.

Das NIPS-Hohlfasermembranspinnen ist ein Verfahren zur Herstellung von Hohlfasermembranen mittels nicht-lösungsmittelinduzierter Phasentrennung (NIPS). Das Kernprinzip besteht darin, eine Polymerlösung durch eine Spinndüse in ein nicht-lösungsmittelhaltiges Koagulationsbad zu extrudieren. Dort bewirkt der Austausch von Lösungsmittel und Nicht-Lösungsmittel die Phasentrennung und Verfestigung des Polymers, wodurch eine Hohlstruktur mit asymmetrischer, poröser Morphologie entsteht. Dieses Verfahren findet breite Anwendung in der Wasseraufbereitung, der Gastrennung und in der Medizintechnik.