filière de filage à membrane à fibres creuses multicanaux

10. Détails de la collaboration et résultats techniques :

En 2017, LSJ Filter Technology, entreprise chinoise spécialisée dans la R&D de membranes, a lancé un projet de développement de membranes composites multicanaux haute performance. L'objectif était de pallier les limitations de flux et de transfert de masse des fibres creuses monocanal classiques. Le client prévoyait d'utiliser la technique de filage multicœur pour créer de multiples canaux de guidage d'écoulement uniformément répartis au sein d'une même fibre, formant ainsi une structure « une enveloppe, plusieurs cœurs ». Cette architecture augmente significativement la surface spécifique, réduit la résistance à la filtration et améliore le transport hydraulique, la rendant ainsi idéale pour les applications environnementales et de purification d'eau soumises à des charges élevées et sujettes à l'encrassement.

La filière multicœur de Trustech permet à la solution polymère de s'écouler le long de sa couche externe, tandis que le fluide de forage (agent porogène) est injecté par de multiples micro-orifices précisément agencés à l'intérieur. Ce procédé produit une fibre creuse spéciale dotée de plusieurs canaux internes parallèles au sein d'un même brin. Le principal défi de la filière multicœur de Trustech résidait dans la garantie d'une uniformité structurelle et de performances constantes des fibres finales. Ceci exige que chaque orifice de forage à l'intérieur de la filière présente une grande homogénéité en termes de taille, de géométrie et de caractéristiques du trajet d'écoulement interne. Même de légères variations peuvent engendrer des vitesses de fluide de forage inégales, conduisant à des structures multicanaux irrégulières et affectant négativement la précision de séparation et la résistance mécanique.

I. Avancées majeures dans le domaine des filières multicœurs : distribution uniforme du fluide de forage et optimisation structurelle

● Conception à distribution multicœur : La filière multicœur Trustech utilise un flux de résine externe avec distribution de fluide par orifices multiples, compatible avec les configurations à 3, 4, 5 et 7 cœurs. Grâce à un guide conique et un séparateur de flux transversal, elle garantit des diamètres d’orifices identiques et limite les fluctuations de distribution du fluide à moins de 3 %, assurant ainsi l’uniformité structurelle des fibres.

● Contrôle précis des orifices d'alésage : Avec une tolérance d'ouverture de ±0,002 mm et une concentricité d'assemblage de 0,005 mm, la variation du diamètre de l'orifice d'alésage est maintenue à moins de 0,004 mm ; la fluctuation de l'épaisseur de la paroi de la fibre est <5 %, améliorant sensiblement la constance du flux et l'efficacité de séparation.

● Compatibilité NIPS : des structures de guidage d’écoulement étagées sur mesure ajustent les taux de diffusion du fluide de forage et de la solution polymère dans le bain de coagulation, évitant les régions localement denses ou lâches dans la fibre et améliorant l’uniformité de la distribution des pores.

II. Optimisation du procédé NIPS : contrôle de la séparation de phases et amélioration des performances des fibres

● Réglage rapide de la séparation de phase : Une structure anti-gonflement dans la filière multicœur régule le taux d'échange entre le fluide de forage et le bain de coagulation (par exemple, mélanges eau/DMAC), formant un composite uniforme de pores en forme de doigts et d'éponge, augmentant la résistance à la compression et stabilisant le flux (fluctuation < 5 %).

● Optimisation de l'hydrophilie : une distribution uniforme du fluide de forage assure une hydrophilie de surface constante ; l'angle de contact de l'eau diminue et le flux d'eau pure est élevé, ce qui améliore considérablement les performances anti-salissures.

● Fiabilité des matériaux : La filière en acier inoxydable bénéficie d'un durcissement de surface pour une meilleure résistance à la corrosion, adaptée à une utilisation à long terme avec des solvants NIPS tels que le DMAC.

III. Configurations multicœurs flexibles et efficacité de production améliorée

● Options flexibles de nombre de noyaux : Trustech propose des conceptions personnalisables de 3 à 7 noyaux permettant aux clients de choisir le nombre de noyaux adapté à des scénarios de traitement de l'eau spécifiques (par exemple, eaux usées municipales, eaux usées industrielles), permettant une transition rapide de l'échelle du laboratoire à la production de masse.

● Gains en efficacité de production : La conception multicœur augmente la surface de filtration effective par unité de temps de filage de 3 à 5 fois par rapport aux filières monocœur traditionnelles, ce qui augmente le débit et réduit les coûts de production.

● Maintenance aisée : Disponible en constructions classiques ou avec modules de noyau de fluide de forage détachables ; un noyau défectueux peut être remplacé indépendamment, simplifiant la maintenance et s’adaptant aux changements de formulation des matériaux.