● Universel : Couvre plusieurs matériaux (PVDF, PSf, PES), mais peut faire des compromis sur la précision (tolérance des orifices, finition).

● Revêtements dédiés : conçus sur mesure pour un matériau spécifique, par exemple : revêtements résistants aux solvants pour le PVDF ; matériaux haute résistance pour le PA ; revêtements céramiques pour le CTA ; titane pour le PA afin de prévenir l’hydrolyse. Ils offrent une précision et une stabilité accrues, mais nécessitent des changements fréquents de revêtement dans les usines multiproduits.

● Recommandation : Pour les volumes élevés, choisissez universel pour réduire les coûts ; pour la haute précision (par exemple, l'hémodialyse), choisissez dédié pour garantir les performances.

● Basé sur la limite d'élasticité du matériau à la température de fonctionnement.

● Coefficient de sécurité :

● Pratique industrielle : 3 à 4 pour les équipements chimiques de précision en continu.

● Formule (simplifiée) : Pression de service admissible ≈ limite d'élasticité / facteur de sécurité.

● Exemple : limite d’élasticité de l’acier inoxydable 304 à une température d’environ 240 MPa ; avec un facteur de sécurité de 4, la limite admissible est d’environ 60 MPa. La conception réelle est fixée bien en dessous pour assurer une marge de sécurité.

● DLC (carbone de type diamant) : Très dur (HV ≥ 2000), hydrophobe, résistant à l’usure ; convient aux polymères à haute viscosité (ex. : PVDF fondu) ou aux systèmes sujets à l’encrassement. Limites : Faible résistance aux acides et bases forts ; l’épaisseur doit être de 0,5 à 2 µm – une épaisseur excessive risque d’écaillage et de contamination.

• Nitruration (par exemple, nitruration ionique) : augmente la dureté superficielle (HV ≥ 1000) et la résistance à la corrosion ; convient aux revêtements TIPS haute température et aux milieux chlorés ; performant avec les polymères PSf/PES. Moins résistant aux solvants fluorés ; hydrophobicité modérée ; réduction de l’encrassement inférieure à celle du DLC ; peut légèrement augmenter la rugosité.

● Principe général : Pour les solvants forts (ex. : DMF), privilégier le DLC ; pour les hautes températures et pressions, privilégier la nitruration. Toujours tester la compatibilité du revêtement afin d’éviter tout défaut chimique.

● Priorité aux matériaux : privilégier l'acier inoxydable SUS304/316L ; n'envisager les revêtements pour conditions extrêmes (forte teneur en solides/forte usure) qu'après une validation à long terme.

● Avantages : Une rugosité plus faible réduit la friction, les résidus et le colmatage ; Ra ≤ 0,8 μm améliore l'uniformité du diamètre et la qualité de la surface, en particulier pour le filage de haute précision.

● Pas strictement « plus bas, mieux c’est » :

● Rendements décroissants en dessous de Ra ~0,4 μm avec un coût en forte augmentation.

● Exceptions : Les parois ultra-lisses peuvent modifier le glissement à la paroi des polymères très élastiques ; les systèmes à haute teneur en solides (> 30 %) peuvent présenter des pulsations d’adhérence-glissement. Certains systèmes présentent une plage de rugosité optimale.

● Un polissage excessif peut réduire les films lubrifiants bénéfiques ; dans les colloïdes chargés de type viscose, l'adsorption peut aggraver la filabilité.

● Risque d’encrassement : Une rugosité plus élevée (Ra > 1,6 μm) favorise l’adhérence des contaminants et le colmatage des orifices.

● Problème : Les surfaces rugueuses augmentent la friction, laissant des résidus de produit qui forment des gels et contaminent les essais suivants.

● Optimisation : viser une faible rugosité (Ra ≤ 0,8 μm) par polissage pour réduire l’encrassement et le blocage.

● Fuites : Les rayures/indentations perturbent la planéité et les lignes d'étanchéité ; sous pression, le produit fuit de préférence au niveau des défauts.

● Excentricité : Les dommages peuvent induire des charges de serrage inégales, générant de petits moments de flexion qui déforment l'alignement du flux interne et provoquent des fibres excentrées.

● Nouveau vs. ancien : Les différences d'orifice au niveau du micron (±2 μm) modifient le diamètre extérieur/l'épaisseur de la paroi, altérant le MWCO et le flux.

● Effets de l'usure : élargissement des orifices, arrondissement des bords, microfissures causées par :

● Débit plus élevé → parois plus fines.

● Cisaillement plus faible → peau plus lâche.

● Excentricité plus élevée → force plus faible.

● Variabilité des lots : Même des dessins identiques produisent une microvariation dans l'orifice/l'écart, la concentricité et la finition, ce qui modifie la dynamique de filage et les performances de la membrane (flux, rejet, résistance).

● Gestion de la qualité : Traiter les filières à fibres creuses comme des actifs critiques ; consigner l'historique d'utilisation par rapport aux performances du produit ; mettre au rebut/remettre à neuf lorsqu'elles dépassent les tolérances.

● Symptôme : Défauts « bambou » ou épais-minces strictement périodiques avec des fréquences liées aux harmoniques de vitesse de rotation/déplacement de la pompe.

● Détection de pression : utiliser des transducteurs à haute vitesse à l'entrée de la filière à fibres creuses ; rechercher une ondulation synchrone avec la pompe.

● Test de corrélation : Modifier la vitesse de la pompe ; si la période de défaut se poursuit, un couplage fort est indiqué.

● Éliminer l'usure de la pompe : s'assurer que l'ondulation n'est pas uniquement due à des problèmes mécaniques de la pompe (engrenage, usure).

● Cause première : La conformité du système (rigidité/longueur de la ligne), la compressibilité du produit et l'ondulation de la pompe forment une résonance qui amplifie les ondes de pression.

● Résistance aux solvants : essentielle pour les solvants polaires forts dans le NIPS (DMF, NMP, DMAC, DMSO).

● Résistance à la corrosion sous contrainte : Les chlorures sont le principal facteur de corrosion sous contrainte dans les aciers inoxydables. En cas d’exposition possible aux chlorures (matières premières, eaux de nettoyage), privilégier l’acier 316L ; pour des conditions extrêmes, utiliser l’Hastelloy C-276.

● Base : Choisir des matériaux ayant une résistance éprouvée aux solvants, aux oxydants et à l'environnement SCC prévus.

● Température trop basse : la viscosité augmente ; le transport est difficile ; des surfaces rugueuses et des nodules apparaissent.

● Température trop élevée : dégradation thermique ; faible viscosité ; ruptures dans l’espace d’air ; fissures/vides dans la section transversale.

● Contrôle uniforme de la température : Produit des sections transversales denses et sans fissures ; améliore l'uniformité du diamètre et les propriétés mécaniques.

● Gradients de viscosité : Zones plus chaudes → μ plus faible → écoulement plus rapide → gonflement plus faible ; zones plus froides → μ plus élevé → écoulement plus lent → gonflement plus important ; entraîne des différences de diamètre entre les trous.

● Cinétique de séparation de phase : La température affecte directement l'échange solvant-non-solvant ; une température non uniforme produit des tailles de pores/porosités différentes sur la plaque.

● Points chauds locaux : μ plus faible → flux plus rapide → parois plus fines ; pores plus grossiers en forme de doigts.

● Points froids locaux : Séparation de phase retardée → peau plus épaisse ou structure spongieuse ; flux plus faible.

● ΔT circonférentiel : provoque une non-uniformité de l'épaisseur de la paroi, une excentricité, voire des fibres hélicoïdales.

● ΔT axial (TIPS) : Une solidification prématurée avant la sortie provoque une extrusion instable.