Ведущий производитель машин и фильер для формования мембран из полых волокон — Trustech
● Влияние разделения фаз: несовместимые остаточные растворители (например, ДМФ) изменяют скорость коагуляции — слишком большие поры или дефектная оболочка — снижая поток/селективность.
● Загрязнение материала: остаточные едкие вещества (сильные кислоты/щелочи) реагируют с мембраной (например, гидролиз ПА); мелкие частицы металла могут застревать и снижать отторжение.
● Биосовместимость: для медицинских мембран требуется очень низкий уровень остаточных количеств (например, этанол ≤10 ppm), чтобы избежать побочных реакций.
● Ускорение коррозии: остаточный Cl⁻ (например, от очистки HCl) вызывает точечную коррозию нержавеющей стали.
● Специализированные: разработаны для конкретного материала, например, для покрытий, устойчивых к растворителям, для ПВДФ; высокопрочных материалов для полиамида; керамических покрытий для CTA; титана для полиамида для предотвращения гидролиза. Высокая точность/стабильность, но требуется частая переналадка на многопрофильных заводах.
● Рекомендация: для больших объемов выбирайте универсальный вариант, чтобы снизить стоимость; для высокой точности (например, гемодиализ) выбирайте специализированный вариант, чтобы гарантировать производительность.
● Влияние реологии: отрегулируйте температуру/давление соответствующим образом.
● Температурная чувствительность: некоторые добавки разлагаются при высоких температурах, образуя гели в мертвых зонах, что приводит к засорам.
● Нерастворимые добавки/нанонаполнители (TiO₂, УНТ, активированный уголь):
● Высокая чувствительность — основной риск — засорение. Размер частиц ≤1/5 отверстия (например, ≤20 мкм для отверстия 0,1 мм), с отличной дисперсией (без агломерации).
● Истирание: твердые наполнители изнашивают отверстия и капилляры, изменяя критические размеры.
● Агломерация: скапливается в сужениях/отверстиях, вызывая закупорки.
● Осаждение: плотные наполнители оседают в мертвых зонах с низким сдвигом.
● Коэффициент безопасности:
● Отраслевая практика: 3–4 для непрерывного прецизионного химического оборудования.
● Формула (упрощенная): Допустимое рабочее давление ≈ предел текучести / коэффициент запаса прочности.
● Пример: предел текучести стали марки 304 при температуре ~240 МПа; при SF = 4 допустимая текучесть ≈ 60 МПа. Фактический расчетный предел прочности значительно ниже.
● Азотирование (например, ионное азотирование): повышает твердость поверхности (HV ≥ 1000) и коррозионную стойкость; подходит для высокотемпературных TIPS и хлорированных сред; хорошо подходит для легированных покрытий PSf/PES. Менее устойчив к фторированным растворителям; умеренная гидрофобность; снижение зависания меньше, чем у DLC; может немного увеличить шероховатость.
● Общий принцип: для сильных растворителей (например, ДМФ) предпочтительнее DLC; для высоких температур/давления — азотирование. Всегда проверяйте совместимость покрытия, чтобы избежать химического разрушения.
● Материал в приоритете: отдавайте предпочтение стали марки SUS304/316L; покрытия для экстремальных условий (высокое содержание твердых веществ/высокий износ) рассматривайте только после долгосрочной проверки.
● Не совсем «чем ниже, тем лучше»:
● Уменьшение доходности ниже Ra ~0,4 мкм при резком росте стоимости.
● Исключения: сверхгладкие стенки могут влиять на скольжение высокоэластичных расплавов; в системах с высоким содержанием твердых веществ (>30%) может наблюдаться пульсация скольжения-прерывания. Некоторые системы обладают оптимальным диапазоном шероховатости.
● Чрезмерная полировка может уменьшить полезные смазывающие пленки; в вязкоподобных заряженных коллоидах адсорбция может ухудшить прядомость.
● Зависание: шероховатые поверхности увеличивают трение, оставляя остатки смазки, которые образуют гели и загрязняют последующие циклы.
● Оптимизация: стремитесь к низкой шероховатости (Ra ≤ 0,8 мкм) с помощью полировки, чтобы уменьшить загрязнение и зависание.
● Эксцентриситет: повреждение может вызвать неравномерные зажимные нагрузки, создавая небольшие изгибающие моменты, которые нарушают выравнивание внутреннего потока и приводят к эксцентричности волокон.
● Последствия износа: расширение отверстия, скругление кромок, микротрещины вызывают:
● Более высокий поток → более тонкие стенки.
● Меньше сдвигового усилия → более рыхлая кожа.
● Более высокий эксцентриситет → меньшая прочность.
● Изменчивость партий: даже идентичные чертежи приводят к микроразнообразию в отверстии/зазоре, концентричности и отделке, что изменяет динамику прядения и эксплуатационные характеристики мембраны (поток, отталкивание, прочность).
● Управление качеством: Относитесь к фильерам для производства полых волокон как к критически важным активам; регистрируйте историю использования в сравнении с эксплуатационными характеристиками продукта; отбраковывайте/восстанавливайте, если показатели выходят за пределы допусков.
● Измерение давления: используйте высокоскоростные датчики на входе фильеры с полыми волокнами; обращайте внимание на пульсацию, синхронную с насосом.
● Корреляционный тест: измените скорость насоса; если период дефекта сохраняется, это указывает на сильную связь.
● Исключите износ насоса: убедитесь, что пульсация вызвана не только механическими проблемами насоса (зацепление шестерен, износ).
● Основная причина: податливость системы (жесткость/длина линии), сжимаемость смазки и пульсации насоса образуют резонанс, который усиливает волны давления.
● Стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением: хлориды способствуют коррозионному растрескиванию под напряжением в нержавеющих сталях. Если возможно воздействие хлоридов (сырьё, вода для очистки), отдавайте предпочтение стали 316L; в экстремальных условиях используйте Hastelloy C-276.
● Основа: Выбирайте материалы с доказанной устойчивостью к ожидаемым растворителям, окислителям и среде SCC.
● Слишком высокая температура: термическая деградация; низкая вязкость; разрывы в воздушном зазоре; трещины/пустоты в поперечном сечении.
● Равномерный контроль температуры: обеспечивает получение плотных поперечных сечений без трещин; улучшает однородность диаметра и механические свойства.
● Градиенты вязкости: более горячие зоны → ниже μ → более быстрый поток → меньшее разбухание; более холодные зоны → выше μ → более медленный поток → большее разбухание; приводит к разнице диаметров отверстий.
● Кинетика фазового разделения: температура напрямую влияет на обмен растворителя и нерастворителя; неравномерная температура приводит к разным размерам пор/пористости по всей пластине.
● Локальные горячие точки: меньше μ → более быстрый поток → более тонкие стенки; более грубые пальцеобразные поры.
● Локальные холодные точки: Задержка разделения фаз → более толстая оболочка или губчатая структура; меньший поток.
● Окружной ΔT: вызывает неравномерность толщины стенок, эксцентриситет, даже спиральные волокна.
● Осевая ΔT (TIPS): Преждевременная кристаллизация перед выходом приводит к нестабильной экструзии.
О компании Trustech