DE19882417C2

DE19882417C2 - Nichtporöse, gasdurchlässige Membran

Info

Publication number: DE19882417C2
Application number: DE19882417T
Authority: DE
Inventors: Stuart Marshall Nemser
Original assignee: Compact Membrane Systems Inc
Current assignee: CMS TECHNOLOGY HOLDINGS, INC.(N.D.GES.D.STAATES DE
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: CA2290593C; CA2290593A1; US5914154A; JP2002502308A; GB9927879D0; GB2340773A; AU7379098A; WO1998053894A1; GB2340773B; DE19882417T1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von kompakten, einen hohen Gasfluss ermöglichenden, gegen Verschmutzung resistenten Gasfiltern, welches darauf beruht, dass man auf der Filteroberfläche eine kontinuierliche, äußerst dünne Schicht eines nichtporösen, gasdurchlässigen Polymers herstellt, indem man eine Seite eines mikroporösen Substrats mit einer verdünnten Beschichtungslösung eines Polymers kontaktiert, und zwar vorzugsweise mit der Lösung eines amorphen Copolymers von Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol, welches Polymer gleichzeitig hydrophob und oleophob ist. Die Porengröße des Substrats wird so vorgegeben, dass das Polymer beim Durchfluss der Lösung durch das Substrat aus der Lösung herausgefiltert wird, wodurch eine äußerst dünne Polymerschicht zurückbleibt. DOLLAR A Lösungsmittelrückstände werden abgezogen. Man kann das Verfahren zur Beschichtung von Substraten in Form von Folien und Hohlfasern verwenden, insbesondere für aus einer Vielzahl von Hohlfasern bestehende Anordnungen in Modulen. Die Beschichtung hält feste Partikel und flüssige Tröpfchen vom Verstopfen des Gasflusses durch den Filter ab, wobei der Filter außerdem ohne Schwierigkeiten gereinigt und wieder verwendet werden kann. Diese beschichteten Fasermodule sind als Gasfilter für Gasflüsse mit einer hohen Flussgeschwindigkeit verwendbar, unter Einbeziehung von Anwendungen wie z. B. der Sammlung suspendierter Tröpfchen, des Filterns von Luft in Fabrikanlagen für mikroelektronische Bauteile oder des Filterns der ...

Description

SACHGEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gasdurchlässigen Membranen. Genauer gesagt, die Erfindung betrifft nichtporöse, gasdurchlässige Membranen zum Abtrennen eines Gases aus einem Aerosol, und insbesondere betrifft sie Fluorpolymer- Membranfilter zur Entfernung von äußerst feinen, festen Partikeln oder flüssigen Tröpfchen, die in einem Gas suspendiert sind.

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Zahlreiche, moderne industrielle Verfahren involvieren einen Schritt des Kontaktierens von Flüssigkeiten oder Festkörpern mit einem Gas, wobei eine Suspension von flüssigen Tröpfchen und/oder festen Partikeln hergestellt wird, die in dem Gas verteilt sind. Häufig handelt es sich bei der suspendierten Substanz um ein gefährliches oder teures Material, oder zumindest um eine störende Kontamination in einem wertvollen Gasstrom. Daher wird eine Filtration von Tröpfchen und Partikeln aus Gasen für zahlreiche, kommerzielle Anwendungen zunehmend wichtig, so wie zum Beispiel zur Abtrennung oder Begrenzung des Gehalts von wertvollen oder gefährlichen teilchenförmigen Materialien, zum Ventilieren von verbrauchten und gereinigten Gasen, welche in die Umwelt entsorgt werden sollen, sowie zum Reinigen eines kontaminierten Gasstroms, der in einem späteren Verfahrensschritt als Rohmaterial verwendet werden soll.

Zunehmend wird die Membrantechnologie im Rahmen der Filtration von industriellen Gasen angewendet. Da Fluorpolymere bestimmte physikalische Eigenschaften aufweisen, so wie zum Beispiel gute Hydrophobie, Reaktionsträgheit gegenüber einer Vielzahl chemischer und biologischer Materialien und außerdem gute thermische Stabilität, werden derartige Materialien häufig in porösen Membranfiltern verwendet, und zwar insbesondere mikroporöses, expandiertes Polytetrafluorethylen ("E-PTFE"). Eine bemerkenswerte Eigenschaft besteht darin, daß Öl das Material E-PTFE benetzt. Diese Benetzung entspricht einem Maß für die Affinität einer Flüssigkeit zu einem bestimmten Membranmaterial. E- PTFE kann durch Öl in einem solchen Ausmaß benetzt werden, daß durch das Öl die Poren der Membran verstopft werden. Dadurch wird der Gasstrom durch die Membran reduziert und manchmal gänzlich unterbunden. Öl liegt bei einer Vielzahl von Anwendungen vor, im Rahmen derer Verfahrensstufen auf der Basis von Gasen durchgeführt werden, so wie zum Beispiel bei einer hydraulischen Kompression oder bei Anwendungen auf der Basis von Motoren. Demzufolge schränkt die oleophile Natur des Materials E-PTFE dessen Wirksamkeit im Rahmen der Membranfiltration erheblich ein.

Um die Wirksamkeit einer derartigen Gasfiltration zu verbessern, ist nach einer gasdurchlässigen Membran gesucht worden, die sowohl ausgeprägte Hydrophobie, als auch Oleophobie aufweist. Das U.S.-Patent Nr. 5 554 414 von Moya und Mitarbeitern stellt ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem porösen Verbundwerkstoffs bestehenden Erzeugnisses zur Verfügung, welcher besagte Artikel ein poröses, polymeres Substrat und eine hydrophobe/oleophobe, polymere Oberfläche aufweist, die auf der Basis eines verenetzten, ethylenisch ungesättigten Monomers hergestellt worden ist, das eine Fluoralkylgruppe enthält. Die polymere Oberfläche wird hergestellt, indem man ein Substrat in Form einer porösen Membran mit einer Lösung eines polymerisierbaren Monomers, einem Vernetzer und einem Polymerisationsinitiator beschichtet. Das polymerisierbare Monomer wird auf die Oberfläche des Substrats in Form der porösen Membran aufpolymerisiert und vernetzt, und zwar in einer solchen Art und Weise, daß dadurch die gesamte Oberfläche der porösen Membran, unter Einbeziehung der inneren Oberflächen der porösen Membran, durch ein vernetztes Polymer modifiziert wird. Allerdings behält das aus einem Verbundwerkstoff bestehende, poröse Erzeugnis im wesentlichen sämtliche ursprünglichen Eigenschaften des Substrats, insbesondere die Porösität.

Das U.S.-Patent Nr. 5 166 650 von Bowser beschreibt die Verwendung eines amorphen Copolymers für einen Gasfilter, wobei das besagte, amorphe Copolymer 10 bis 40 Mol.-% Tetrafluorethylen ("TFE") und eine komplementäre Menge Perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxol ("PDD") enthält. Mit diesem amorphen Copolymer wird ein gasdurchlässiges Material beschichtet, welches durch das Material hindurchgehende Durchlässe, bzw. kontinuierliche Poren aufweist. Das amorphe Copolymer beschichtet mindestens einen Teil des Innenraums dieser Durchlässe, führt allerdings nicht zu ihrer Blockierung.

Die vorstehend zitierten Referenzen beschreiben vollständig poröse Membranen, die zur Gasfiltration geeignet sind. Mit Hilfe der von den Poren gebildeten Durchlässe können die Gasmoleküle ohne weiteres durch die ganze Struktur hindurch wandern. Daher erlauben solche porösen Strukturen im allgemeinen einen hohen Gasfluss, welcher als die Gasdurchlässigkeit pro Flächeneinheit der Filteroberfläche definiert ist. Somit vermag gewöhnlich bereits ein poröses Filterelement von mäßiger Größe das Gas mit einer für industrielle Zwecke annehmbaren Geschwindigkeit umzuwandeln. Obgleich die Poren allerdings mit Zusammensetzungen von erhöhter Oleophobie beschichtet sind, um die Neigung des Öls zu reduzieren, an der Membran zu haften, bieten die offenen Poren dem Öl immer noch hinreichend Gelegenheit, in die Membran einzudringen und sie schließlich zu verstopfen. Auch in einem Gas suspendierte, feste Partikel können in die Membran eindringen und die Poren verstopfen. Außerdem können eindringende, flüssige und feste Giftstoffe in die Poren eingebettet werden und dann durch eine Reinigung nur schwer wieder entfernt werden. Somit kann der durch einen Gasfilter in Form einer porösen Membran mögliche Gasfluß im Laufe der Benutzungsdauer eines solchen Filters abnehmen.

Die Literaturstelle US-A-5 258 202 offenbart Methoden zur Herstellung und Verwendung verbesserter, mikroporöser Hohlfasern sowie außerdem aus solchen Fasern bestehende Röhrenbündel. Die Literaturstelle US-A-5 238 471 offenbart mit Hilfe von Sprühverfahren aufgebrachte Fluorpolymere, die als zur Gasabtrennung geeignete Membranen verwendbar sind. Die Literaturstelle US-PS-4 767 643 offenbart eine Methode zur kontinuierlichen Vakuumimprägnierung eines faserartigen Folienmaterials. Die Literaturstelle US-PS-4 243 701 offenbart die Herstellung von zur Gasabtrennung geeigneten Membranen. Die Literaturstelle US-PS-4 214 020 offenbart Verfahren zur Beschichtung von aus Hohl fasermembranen bestehenden Bündeln. Die Literaturstelle EP-A1-0 649 676 offenbart die Nachbehandlung von zur Gasabtrennung geeigneten Membranen durch ein fluorhaltiges Polymer. Die Literaturstelle EP-A1-0 641 594 offenbart einen Öl- und wasserabweisenden, gasdurchlässigen Filter. Die Literaturstelle WO-A1-90/15 662 offenbart Perfluordioxol membranen.

Bis vor kurzem ist eine für praktische Zwecke geeignete, nichtporöse, durchlässige Membran für einen Gasfilter nicht verfügbar gewesen. Der Gasfluß durch eine nichtporöse, durchlässige Membran ist direkt proportional zur Durchlässigkeit der Membranzusammensetzung, und außerdem umgekehrt proportional zur Membrandicke. Die meisten polymeren Zusammensetzungen weisen eine niedrige Gasdurchlässigkeit auf. Um somit ein Filterelement mit einer für praktische Zwecke brauchbaren Größe und einer inneren Oberfläche zur Verfügung zu stellen, die gleichzeitig einen für industrielle Anwendungen brauchbaren Gasfluß ermöglicht, müßte bereits eine nichtporöse Membran mit einer Durchlässigkeit von lediglich mäßiger Höhe außerordentlich dünn sein. Bis jetzt ist entsprechend dem Stand der Technik keine Methode bekannt, um eine ausreichend dünne, nichtporöse, gasdurchlässige Membran herzustellen, die für einen Gasfilter geeignet ist.

Es konnte jetzt ein Verfahren zur Herstellung einer Membran aufgefunden werden, die eine außerordentlich dünne, kontinuierliche Schicht einer nichtporösen, gasdurchlässigen Polymerzusammensetzung umfasst. Die Polymerzusammensetzung weist eine ausgezeichnete Durchlässigkeit auf, was einen hohen, ursprünglichen Gasfluss mit sich bringt. Außerdem ist die nichtporöse Struktur auf der Basis der kontinuierlichen Schicht mit einer verbesserten Beständigkeit gegen das Eindringen von Öl und festen Partikeln und einer erhöhten Stabilität des Gasflusses verbunden. Für den Fall, daß die neuartige Membran verschmutzt wird, kann man sie außerdem ohne Schwierigkeiten reinigen, so daß der Gasfluß wieder entsprechend einer Gasdurchlässigkeitsrate eingestellt wird, die nahezu dem Ausgangswert entspricht. Als eine Konsequenz dieser Erfindung ist es jetzt möglich, auf der Basis eines nichtporösen, gasdurchlässigen Polymers einen sehr dünnen Film in einer Membran herzustellen, welche man für eine Verwendung als Gasfilter und für andere Arbeitsvorgänge verwenden kann, die mit dem Durchgang von Gasen verbunden sind.

Dementsprechend stellt diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Membran zur Verfügung, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Auflösen eines gasdurchlässigen Polymers in einem Lösungsmittel, so daß eine Beschichtungslösung erhalten wird;
b) Auswählen eines mikroporösen Substrats mit einer Porengröße, auf deren Basis man das aufgelöste Polymer wirksam aus der Beschichtungslösung herausfiltern kann, welches Substrat eine erste und eine zweite Seite aufweist;
c) Kontaktieren der ersten Seite des mikroporösen Substrats mit der Beschichtungslösung;
d) Veranlassen, dass das Lösungsmittel durch das mikroporöse Substrat hindurch auf die zweite Seite strömt;
e) Entfernen der Beschichtungslösung und des Lösungsmittels von der Membran; und
f) Abziehen des Lösungsmittels von der Membran, wodurch auf der ersten Seite eine kontinuierliche, nichtporöse Schicht des gasdurchlässigen Polymers gebildet wird.

Im Rahmen eines weiteren Aspekts stellt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Beschichten von hohlen Fasern mit einer ultradünnen, kontinuierlichen Schicht eines gasdurchlässigen Polymers zur Verfügung.

Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gasfilters zur Verfügung gestellt, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Auflösen eines gasdurchlässigen Polymers in einem Lösungsmittel, so daß eine Beschichtungslösung erhalten wird;
b) Bereitstellen eines Filtermoduls, welches die folgenden Bestandteile umfasst:
- 1. ein langgezogenes Gehäuse mit zwei Enden, wobei das Gehäuse einen hülsenseitigen Hohlraum definiert;
- 2. eine an einem Ende des Gehäuses angeordnete, erste Röhrenscheibe mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten, ersten Außenfläche;
- 3. eine am anderen Ende des Gehäuses angeordnete, zweite Röhrenscheibe mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten, zweiten, Außenfläche;
- 4. eine Vielzahl von mikroporösen, hohlen Fasern mit offenen Enden, die sich innerhalb des Gehäuses im Rahmen von einer im wesentlichen parallelen Anordnung von der außerhalb des Gehäuses angeordneten, ersten Außenfläche zu der außerhalb des Gehäuses angeordneten, zweiten Außenfläche erstrecken, wobei diese Hohlfasern zusammen einen röhrenseitigen Hohlraum definieren; wobei man auf der Basis der Porengröße der Hohlfasern das aufgelöste Polymer wirksam aus der Beschichtungslösung herausfiltern kann; und
- 5. mindestens einen durch das Gehäuse hindurchführenden Anschluss im Bereich des hülsenseitigen Hohlraums;
c) Verursachen, daß die Beschichtungslösung durch einen der hülsenseitigen Hohlräume und der röhrenseitigen Hohlräume strömt;
d) Veranlassen, dass das Lösungsmittel aus der Beschichtungslösung durch die mikroporösen Hohlfasern hindurch auf die andere Seite des hülsenseitigen Hohlraumes und des röhrenseitigen Hohlraums strömt;
e) Entfernen der Beschichtungslösung und des Lösungsmittels aus dem Modul; und
f) Abziehen des Lösungsmittels von den Hohlfasern, wodurch auf der einen Seite der Hohlfasern eine kontinuierliche, nichtporöse Schicht des gasdurchlässigen Polymers gebildet wird.

Im Rahmen eines anderen Aspekts stellt die vorliegende Erfindung eine Methode zur Abtrennung eines Gases aus einem Aerosol zur Verfügung, welche folgende Maßnahme umfasst:

Hindurchströmen eines Gases durch den einer Filteroberfläche entsprechenden Bereich einer Membran, welche folgende Bestandteile umfasst:
ein mikroporöses Substrat; und
eine nichtporöse, gasdurchlässige Schicht, die auf dem Substrat und auf dem gesamten Bereich entsprechend der Filteroberfläche kontinuierlich aufgebracht ist, welche Schicht aus einem amorphen Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol besteht und welche Schicht außerdem eine Sauerstoffdurchlässigkeit von mindestens 100 barrers bei einer Temperatur unterhalb des Glasübergangspunktes des amorphen Copolymers aufweist.

Außerdem wird auch noch ein neuartiger Gasfilter zur Verfügung gestellt, der eine Membran mit einem Bereich der Filteroberfläche umfasst, die zum Hindurchströmen eines Gases geeignet ist, so daß man suspendierte Tröpfchen von diesem Gas abtrennen kann, wobei die Membran die folgenden Bestandteile umfasst:
ein mikroporöses Substrat mit einer Porengröße von etwa 0,005 bis 0,1 µm; und
eine nichtporöse, gasdurchlässige Schicht, die auf dem Substrat und auf dem gesamten Bereich entsprechend der Filteroberfläche kontinuierlich aufgebracht ist, welche Schicht aus einem amorphen Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol besteht und welche Schicht außerdem eine Sauerstoffdurchlässigkeit von mindestens 100 barrers bei einer Temperatur unterhalb des Glasübergangspunktes des amorphen Copolymers aufweist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt eine Querschnittsansicht eines kompakten Gasfiltermoduls auf der Basis von Hohlfasern entsprechend der vorliegenden Erfindung dar.

Fig. 2 stellt die Ansicht eines Details eines Abschnitts des Gasfiltermoduls der Fig. 1 dar.

Fig. 3 stellt ein schematisches Diagramm einer Apparatur dar, die man zum Auftragen einer dünnen Schicht eines gasdurchlässigen Polymers auf die Hohlfasern eines Gasfiltermoduls entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwenden kann.

Fig. 4 stellt ein schematisches Diagramm einer anderen Apparatur dar, die man zum Auftragen einer dünnen Schicht eines gasdurchlässigen Polymers auf die Hohlfasern eines Gasfiltermoduls entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwenden kann.

Fig. 5 stellt ein schematisches Diagramm einer Apparatur dar, mit der man die Beständigkeit von Membranen enthaltenenden Gasfiltern gegen Benetzen überprüfen kann.

Fig. 6 stellt eine Querschnittsansicht der in Fig. 5 gezeigten Haltevorrichtung für flache Membranfolien dar.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Im Rahmen eines Aspektes beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Methode zur Abtrennung eines Gases aus einem Aerosol. Der Ausdruck "Aerosol" bedeutet eine Suspension von feinen, flüssigen Tröpfchen oder festen Partikeln (im nachstehenden Text wird beides mit dem gemeinsamen Begriff "Tröpfchen" bezeichnet) in einem Gas. Die Erfindung ist dazu geeignet, flüssige Tröpfchen, feste Partikel oder beides gleichzeitig zu filtern. Somit kann man die vorliegende Erfindung auch dazu verwenden, ein konzentrierteres Aerosol herzustellen, indem man eine gewisse Anteilsmenge des Gases entfernt, oder indem man darüberhinaus im wesentlichen das gesamte Gas entfernt, um somit die Tröpfchen zu sammeln. Das gereinigte, abströmende Gas wird im wesentlichen frei von Tröpfchen sein, so daß man die Erfindung auch dazu verwenden kann, aus einem Aerosol ein gereinigtes Gas zu erhalten.

Die Größe der Tröpfchen kann von verschiedenen Faktoren abhängen. Diese können den Systemdruck und die Temperatur einschließen, außerdem physikalische Eigenschaften der Tröpfchen, so wie zum Beispiel Zusammensetzung und Viskosität der Flüssigkeit, und auch die Methode, mit Hilfe derer man die besagten Tröpfchen hergestellt hat, so wie zum Beispiel etwa durch Kondensation und durch Atomisierung.

Die Tropfen können von einheitlicher Größe sein oder eine bestimmte Größenverteilung aufweisen. Im allgemeinen entspricht die Größe der in dem Aerosol suspendierten Tröpfchen einem Zahlenwert im Bereich von etwa 0,01 µm bis etwa 1 mm. Die Konzentration der Tröpfchen ist erfindungsgemäß unerheblich. Es sollte allerdings vermerkt werden, daß flüssige Tröpfchen für den Fall eines Kontakts üblicherweise koaleszieren.

Die Abtrennung wird durchgeführt, indem man das Gas durch einen Gasfilter hindurch filtriert, der eine gasdurchlässige Membran aufweist. Im Rahmen des verwendeten Aerosols sind die Eigenschaften des Gases nicht von besonderer Wichtigkeit, so lange das Gas zum Durchdringen der Membran in der Lage ist. Allerdings muß man natürlich voraussetzen können, daß das Gas die Materialien, aus denen die Membran aufgebaut ist, oder auch die Teile des Gasfilters, dem man das Gas aussetzt, in keiner Weise ungünstig beeinflußt oder gar mit den genannten Materialien reagiert. Erfindungsgemäß typische, gasförmige Komponenten umfassen elementare Gase, so wie zum Beispiel Helium, Wasserstoff, Neon, Stickstoff, Argon, Sauerstoff, Krypton und Xenon, Kohlenwasserstoffe, so wie zum Beispiel Methan, Ethylen, Ethan, Acetylen, Propan, Propylen, Cyclopropan, Butan und Butylen; außerdem Halogenkohlenstoffverbindungen oder Halogenkohlenwasserstoffe, so wie zum Beispiel Dichlordifluormethan, Methylenchlorid und Methylchlorid; außerdem auch verschiedene, in der Industrie verwendete oder in der Umwelt vorkommende Gase, so wie zum Beispiel Stickoxide, Kohlenstoffdioxid, Ozon, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Schwefeldioxid, Kohlenstoffmonoxid, Phosgen und jede denkbare Mischung der vorstehend aufgezählten Gase.

Ein Element der Membran entspricht einem nichtporösen Film aus einer gasdurchlässigen Substanz. Vorzugsweise entspricht die gasdurchlässige Substanz einem amorphen Copolymer auf der Basis eines bestimmten, perfluorierten Dioxolmonomers, nämlich insbesondere auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol ("PDD"). Im Rahmen einiger bevorzugter Ausführungsformen wird das Copolymer auf der Basis von PDD copolymerisiert, sowie außerdem auf der Basis mindestens eines weiteren Monomers, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die aus den folgenden Verbindungen besteht: Tetrafluorethylen ("TFE"), Perfluormethylvinylether, Vinylidenfluorid und Chlortrifluorethylen. Im Rahmen von anderen, bevorzugten Ausführungsformen entspricht das Copolymer einem Dipolymer auf der Basis von PDD und einer komplementären Anteilsmenge an TFE, wobei es sich insbesondere um ein Polymer mit einem Gehalt an PDD entsprechend einem Zahlenwert im Bereich von 50 bis 95 Mol-% handeln kann. Beispiele für solche Dipolymere werden ausführlicher in dem US-Patent Nr. 4 754 009, herausgegeben von E. N. Squire am 28. Juni 1988, und in dem US-Patent Nr. 4 530 569 beschrieben, ebenfalls herausgegeben von E. N. Squire am 23. Juli 1985. Perfluorierte Dioxolmonomere werden in dem US-Patent Nr. 4 565 855 offenbart, das von B. C. Anderson, D. C. England und P. R. Resnick am 21. Januar 1986 herausgegeben worden ist. Der Offenbarungsgehalt dieser genannten US-Patente soll hiermit durch die entsprechende Erwähnung in die vorliegende Beschreibung mit einbezogen werden.

Das amorphe Copolymer kann mit Hilfe seiner Glasübergangstemperatur ("T_g") charakterisiert werden. Entsprechend dem Stand der Technik ist die Glasübergangstemperatur als Polymereigenschaft dem Fachmann bestens bekannt. Sie entspricht derjenigen Temperatur, bei welcher der spröde, durchscheinende oder glasartige Ausgangszustand des Copolymers in einen gummiartigen oder plastischen Zustand übergeht. Die Glasübergangstemperatur des amorphen Copolymers hängt von der Zusammensetzung eines gegebenen, im Rahmen der Membran verwendeten Copolymers ab, insbesondere von der möglicherweise anwesenden Anteilsmenge an TFE oder einem anderen Comonomer. Im Rahmen der Fig. 1 des vorstehend erwähnten US-Patents Nr. 4 754 009 von E. N. Squire werden Beispiele für T_g gezeigt, wobei sich diese Zahlenwerte von etwa 260°C für den Fall von Dipolymeren mit einem Gehalt an 15% Tetrafluorethylen-Comonomer bis zu weniger als 100°C für den Fall von Dipolymeren erstrecken, die mindestens 60 Mol-% Tetrafluorethylen enthalten. Man kann allerdings davon ausgehen, daß man die Copolymere auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol entsprechend dieser Erfindung sozusagen "maßschneidern" kann, so daß man einen T_g-Wert realisieren kann, der ausreichend hoch ist, um die auf der Basis einer derartigen Zusammensetzung hergestellte Membran den Temperaturen von Wasserdampf unbeschädigt aussetzen zu können. Daher kann man die Membranen dieser Erfindung so ausführen, daß man sie mit Hilfe von Wasserdampf sterilisieren kann, so daß man sie für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzen kann, im Rahmen derer sterile Materialien erforderlich sind, und zwar insbesondere für diejenigen Anwendungen, im Rahmen derer man mit biologischen Materialien zu tun hat. Vorzugsweise sollte die Glasübergangstemperatur des amorphen Copolymers mindestens 115°C betragen.

Außerdem wird das amorphe Copolymer durch eine erhebliche Hydrophobie und Oleophobie gekennzeichnet. Diese Unverträglichkeit des PDD-Copolymers sowohl mit Wasser, als auch mit Öl führt dazu, dass die gasdurchlässige Membran innerhalb eines weiten Bereichs von Lösungsmitteln nur in einem allenfalls vernachlässigbaren Ausmaß löslich oder quellungsfähig ist. Durch diese Charakteristik wird sichergestellt, dass im Zuge des Kontakts mit einer Vielzahl flüssiger Zusammensetzungen die Struktur der Membran unbeschädigt aufrechterhalten wird und dass gleichzeitig ihre Abmessungen nicht verändert werden.

Die äußere Form der Membran entsprechend der vorliegenden Erfindung kann einer flachen Folie oder irgend einer anderen, geometrischen Konfiguration entsprechen. Eine flache Folie kann einen oder auch mehrere, monolithische(n) Film(e) umfassen, der/die aus der nichtporösen, gasdurchlässigen Substanz besteht/bestehen. Der durch eine durchlässige Membran hindurch stattfindende Gasfluß ist umgekehrt proportional zur Dicke und direkt proportional zu der für den Gastransport zur Verfügung stehenden Fläche der Membran. Einem einschlägig vorgebildeten Fachmann wird unmittelbar einleuchten, dass man einen sehr dünnen Film verwenden sollte, um durch einen gasdurchlässigen Film mit einer für praktische Zwecke sinnvollen Oberflächengröße einen in der Praxis annehmbaren Gasfluss erhalten zu können. Diese Feststellung ist selbst unter Berücksichtigung der Tatsache noch korrekt, daß die Durchlässigkeit zahlreicher kommerziell wichtiger Gase durch dasjenige amorphe Copolymer verhältnismäßig hoch ist, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet wird. Um den erfindungsgemäß erforderlichen Gasfluss zu realisieren, entspricht die bevorzugte Dicke eines nichtporösen Films einem Zahlenwert im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 25 µm.

Einen Polymerfilm mit einer Dicke von weniger als 12 µm kann man im allgemeinen nicht selbsttragend ausführen. Dementsprechend umfasst die gasdurchlässige Membran entsprechend dieser Erfindung im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform ein amorphes Copolymer, das in Form einer nichtporösen Schicht auf einem mikroporösen Substrat vorliegt. Dieses Substrat sorgt dafür, daß die Ausgangsstruktur der nichtporösen Schicht im Zuge ihres Gebrauchs nicht beeinträchtigt wird. Die Struktur des Substrats sollte so ausgestaltet sein, daß eine ausreichende Porosität vorgesehen ist, um den Fluß der gasförmigen Komponente nicht zu behindern. Typische Beispiele für solche porösen Substrate schliessen eine perforierte Folie ein; außerdem ein poröses, siebartiges Gewebe; einen monolithischen, mikroporösen Polymerfilm; eine mikroporöse Hohlfaser sowie irgendeine Kombination auf der Basis der vorstehend aufgezählten Materialien.

Die nichtporöse Schicht ist neben oder unmittelbar auf dem mikroporösen Substrat angeordnet und kann mit Hilfe von einer Vielzahl dem Fachmann bekannter Methoden hergestellt werden, unter Einbeziehung von Beschichtungstechniken wie zum Beispiel Tauchen, Versprühen, Anstreichen oder Verstreichen. Vorzugsweise kann man die nichtporöse Schicht mit Hilfe von einer Lösungsmittel-Beschichtungsmethode aufbringen, und besonders bevorzugt mit Hilfe von einer neuartigen Lösungsmittel- Beschichtungsmethode, die im Rahmen des nachstehenden Textes ausführlicher erklärt werden wird und welche Methode dazu geeignet ist, auf einem mikroporösen Substrat eine äußerst dünne, kontinuierliche, nichtporöse Schicht eines amorphen Copolymers zu plazieren.

Im Hinblick auf die Dicke der nichtporösen Schicht entspricht der Ausdruck "äußerst dünn" einem Zahlenwert im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 10 µm.

Die Membran kann auch einen röhrenförmigen Aufbau aufweisen. Eine Hohlfaser stellt für eine Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine besonders bevorzugte Form eines Substrats dar. Der Ausdruck "Hohlfaser" bezieht sich auf Gegenstände mit einem hohen Aspektverhältnis und äußerst kleinen Abmessungen in Richtung des Querschnitts dieser Gegenstände. Mit dem Ausdruck "hohes Aspektverhältnis" ist das Verhältnis der Faserlänge zu den Abmessungen des Faserquerschnitts gemeint. Obgleich auch andere, hohle äußere Formen möglich sind und ausdrücklich als Bestandteil der Lehre der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, sind zylinderförmige Hohlfasern bevorzugt. Im allgemeinen entspricht der äußere und der innere Faserdurchmesser jeweils einem Zahlenwert im Bereich von etwa 0,1 bis 1 mm, bzw. von etwa 0,05 bis 0,8 mm. Grundsätzlich wird das Abtrennungsverfahren entsprechend dieser Erfindung so durchgeführt, dass man die gasdurchlässige Membrankomponente einer Membran in einem Gasfilter mit dem Aerosol in Kontakt bringt und es dem Gas somit ermöglicht, durch die Membran hindurch zu dringen, wobei die in dem Aerosol vorliegenden Tröpfchen zurückgelassen werden. Der Ausdruck "Filteroberflächengröße" entspricht der tatsächlich für den Gastransport zur Verfügung stehenden Fläche. Im allgemeinen entspricht diese Filteroberflächengröße der tatsächlich für den Gastransport verfügbaren Fläche der Membran, gemessen in der zur Richtung des Gasflusses senkrecht stehenden Richtung. Beispielsweise entspricht die Filteroberflächengröße einer Membran in Form einer rechteckigen, flachen Folie dem Produkt aus Länge und Breite der Folie. In ähnlicher Weise entspricht die Filteroberflächengröße einer einzelnen, zylinderförmigen Hohlfaser dem Produkt aus der Faserlänge und dem Umfang des Zylinders.

Die Bevorzugung eines Substrats in Form einer Hohlfaser beruht auf der Fähigkeit eines solchen Substrats, auf der Basis eines geringen Volumens eine beträchtliche Filteroberflächengröße zu realisieren, und zwar insbesondere innerhalb eines Volumens mit einer insgesamt geringen Querschnittsfläche. Die Filteroberflächengröße einer Hohlfaser pro Volumeneinheit an Fasern steigt umgekehrt proportional zum Faserdurchmesser. Somit entspricht die Dichte der Oberflächengröße einer einzelnen Hohlfaser mit einem geringen Durchmesser einem ausgesprochen großen Wert. Außerdem kann man eine beträchtliche Anzahl Fasern in einer im wesentlichen parallel zur Achse gemäß dem Faserverlauf angeordneten Richtung bündeln und somit ein aus einer Vielzahl von Fasern bestehendes System aufbauen. Tatsächlich kann man durch ein solches Vorgehen die insgesamt realisierte Filteroberflächengröße an die Summe der einzelnen Filteroberflächengrößen der gebündelten Fasern annähern. Aufgrund der Fasergeometrie kann die insgesamt tatsächlich erreichte Filteroberflächengröße eines aus Hohlfasern bestehenden Bündels einem Vielfachen der insgesamt vorliegenden Querschnittsfläche der Gasfiltereinheit entsprechen. Hohlfasern sind als Substrat auch deshalb bevorzugt, weil die Oberflächengröße in diesem Fall eine sehr wirksame Kontaktierung des Aerosol ermöglicht. Das beruht darauf, daß man den Aerosolfluß in der Richtung der Faserachse durch die gebündelten Hohlfasern hindurch leiten kann, und zwar in einer solchen Art und Weise, dass dabei das Aerosol über die gesamte, verfügbare Gasfilterfläche verteilt wird. Im Unterschied dazu können bei einem Gasfilter auf der Basis von Filterelementen in Form flacher Folien "tote Räume" auftreten, die kaum von Aerosol durchspült werde, und/oder bereits filtriertes Gas, dessen Kontakt mit den Filterelementen stagniert, wodurch die Transferrate durch solche Filterelemente naturgemäß erniedrigt wird. Nichtdestoweniger kann man allerdings auf der Basis einer entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung ausgeführten, äußerst dünnen, nichtporösen Schicht, die auf einem Substrat in Form einer flachen Folie aufgebracht ist, dennoch einen hochgradig wirksamen und sehr wohl praktisch brauchbaren Gasfilter realisieren.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die nichtporöse Schicht auf der Basis von amorphem Copolymer kontinuierlich über den gesamten Bereich der Membranoberfläche, der als Gasfilter zur Verfügung steht. Das bedeutet, daß die nichtporöse Schicht ohne jede Lücke das gesamte Substrat bedeckt und im wesentlichen keine Fehlstellen, Durchbrüche oder andere Öffnungen aufweist, welche dazu führen könnten, daß ein nicht auf dem Durchdringen durch die Membran basierender, offener Duchgang realisiert wird, durch welchen für gasförmige Stoffe zwischen der Aerosolseite und der Gasseite des Gasfilters eine Verbindung geschaffen wird. Vorzugsweise befindet sich die nichtporöse Schicht auf der Aerosolseite der gasdurchlässigen Membran. Man kann festhalten, dass die nichtporöse Schicht dem Eindringen flüssiger Tröpfchen oder fester Partikel in die Mikroporen der Membran eine unüberwindliche Barriere entgegensetzt. Somit wird im Zuge des Abtrennungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ein hoher Gasfluss ermöglicht, wobei der Gasfilter gegen ein mögliches Verstopfen zudem wenig anfällig ist, so daß der besagte, hohe Gasfluss auch im Zuge einer längeren Betriebsdauer unverändert stabil bleibt. Außerdem können die flüssigen Tröpfchen und die festen Partikel aufgrund der Barriere in Form der nichtporösen Schicht auch nicht in die Membran eingebettet werden. Falls demzufolge der Filter verunreinigt werden sollte, so kann man ihn ohne Schwierigkeiten reinigen und dabei eine Filterleistung auf der Basis eines Gasflusses wiederherstellen, welcher nahezu der ursprünglich vorhandenen Charakteristik entspricht.

Im Unterschied zur vorliegenden Erfindung basieren die nach dem Stand der Technik üblichen Gasfilter für Aerosole, so wie zum Beispiel der vorstehend erwähnte, der von Mayo und Mitarbeitern offenbart wurde, auf einer mit hydrophobem und oleophobem Material beschichteten, mikroporösen Struktur. Man weiß, dass in derartigen Filtern der Mechanismus der Gasfiltration darauf beruht, daß der Gasfluss durch enge und kompliziert angelegte, aber offene, porenartige Duchgänge erfolgt, die sich über die gesamte Dicke der verwendeten Struktur erstrecken. Das beschichtete Material schließt in diesem Fall ein Eindringen solcher Substanzen in die besagten Duchgänge aber keineswegs aus. Somit ist im Fall einer Verwendung der Gasfilter entsprechend der vorliegenden Erfindung sowohl die Beständigkeit des Filters gegen ein mögliches Verstopfen, als auch die Stabilität des Gasflusses der entsprechenden Charakteristik von nach dem Stand der Technik üblichen Filtern überlegen.

Das Fehlen der besagten Durchgänge führt dazu, dass der Gasfilter entsprechend der vorliegenden Erfindung zur Verarbeitung von solchen Gasen besonders geeignet ist, die mit biologischen Fluiden kontaktiert sind. Der Ausdruck "biologische Fluide" schließt dabei sowohl menschliche, als auch tierische, natürliche Körperflüssigkeiten ein, so wie zum Beispiel Blut, und außerdem natürliche oder synthetische oder aus einer entsprechenden Kombination bestehende Medien für Zellkulturen. Üblicherweise enthalten derartige Fluide Zellen und weitere Mikroorganismen, welche dazu neigen, auf zahlreichen Substratmaterialien zu haften und zu wachsen. Während poröse Membranen auf der Basis von PDD-Copolymer durchaus gegen eine derartige Haftung beständig sein und für eine gewisse Zeit auch beim Einsatz von Systemen auf der Basis biologischer Fluide noch einen guten Gasfluss aufrecht erhalten können, ist es dennoch möglich, daß in den Poren Zellen und Mikroorganismen solange wachsen können, bis der Gasfluss schließlich unterbunden wird. Derartige Mikroorganismen können allerdings die nichtporöse Schicht der neuartigen Gasfilter nicht durchdringen. Falls darüber hinaus auf der Gasfilteroberfläche der nichtporösen Schicht tatsächlich Zellwachstum oder andere Verunreinigungen auftreten sollten, so kann die besagte Oberfläche ohne Schwierigkeiten gereinigt werden, um auf diese Weise die vorstehend beschriebene Filterleistung wieder herzustellen.

PDD-enthaltendes, amorphes Copolymer wird von Gasen mit einer hochgradigen Selektivität durchdrungen, und zwar insbesondere im Hinblick auf Sauerstoff und Stickstoff. Diese O₂/N₂-Selektivität stellt eine Funktion des Gehalts an PDD in dem besagten PDD-Copolymer dar. Die Sauerstoff-Stickstoff-Selektivität eines PDD-Copolymers mit einem Gehalt von 50 bis 90 Mol-% PDD entspricht einem Zahlenverhältnis von mindestens etwa 1,5 : 1. Man kann üblicherweise diese ausgeprägte Gasselektivität des PDD-Copolymers für eine Prüfung der Frage verwenden, ob das gasdurchlässige Element der Membran nichtporös ist. Beispielsweise kann man ohne Schwierigkeiten überprüfen, ob in der Membran Löcher vorhanden sind, indem man eine Seite der Membran schrittweise unter konstantem Druck bestimmten vorgegebenen, reinen Gaskomponenten aussetzt. Indem man dann das Verhältnis der dabei auftretenden, einzelnen Gasflüsse errechnet, kann man anschließend die Selektivität bestimmen.

Falls der Gasfluss bei jedem einzelnen Gas ungefähr vergleichbar ist, so ist dies als Hinweis auf die Möglichkeit zu betrachten, daß die nichtporöse Schicht fehlerhaft sein könnte (indem sie beispielsweise Durchbrüche oder gar Löcher aufweist). Allerdings bestätigt umgekehrt auch das Vorliegen der erwünschten, hohen Gasselektivität, dass die gasdurchlässige Schicht nichtporös ist. Da die nichtporöse, amorphe Copolymerschicht dieser Erfindung äußerst dünn sein kann, gehen Veränderungen der gewählten Verfahrenstechnik bereits mit der Gefahr einher, auf diesem Wege eine fehlerhafte, gasdurchlässige Schicht herzustellen. Daher kann es hilfreich sein, im Zuge einer Prüfung der Gasselektivität sicherzustellen, daß die nichtporöse Schicht in einwandfreiem Zustand vorliegt.

Üblicherweise führt man das neuartige Gasabtrennungsverfahren ungefähr bei Raumtemperatur durch, wobei allerdings auch eine Durchführung des Verfahrens bei höheren Temperaturen möglich ist. Allerdings sollte man die PDD-Copolymer enthaltenden, gasdurchlässigen Membranen bei einer Temperatur verwenden, welche niedriger als die Glasübergangstemperatur des Materials ist, und zwar insbesondere bei einer Temperatur, die mindestens 30°C niedriger als die Glasübergangstemperatur des amorphen Copolymers ist, das im Rahmen der nichtporösen Schicht verwendet wird. Wie im Rahmen des vorstehenden Textes erklärt wurde, können PDD-Copolymere einen bemerkenswert hohen T_g-Wert aufweisen. Daher sind die im Rahmen der Methode gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten, amorphen Copolymermembranen für den Gebrauch bei erhöhten Temperaturen geeignet, wobei auch manche Ausführungsformen eingeschlossen sind, die bei Temperaturen oberhalb von 100°C verwendet werden können. Man kann die Methode entsprechend der vorliegenden Erfindung auch bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen durchführen, so wie zum Beispiel bei etwa 10°C. Allerdings sollte der Gasfilter natürlich nicht bei Temperaturen eingesetzt werden, die außerhalb des Temperaturbereichs liegen, innerhalb dessen das jeweils verwendete Substratmaterial noch gebrauchsfähig ist.

Entsprechend der Lehre dieser Erfindung wurde ein neues Verfahren aufgefunden, welches die Plazierung einer äußerst dünnen Polymerschicht auf einem mikroporösen Substrat ermöglicht. Man kann das neuartige Verfahren auf der Basis eines beliebigen, geeigneten Polymers mit hohem Molekulargewicht durchführen, das sich zur Auflösung in einem flüssigen Lösungsmittel von geringer Viskosität eignet. Allerdings sollte dieses Lösungsmittel das verwendete Substratmaterial natürlich nicht auflösen, mit dem Material reagieren oder es in sonstiger Weise abbauen. Wie vorstehend erwähnt, werden amorphe Copolymere auf der Basis von PDD und TFE bevorzugt, um benetzungsresistente Membranen für Gasfilter herzustellen. Im Rahmen einer Duchführung des neuartigen Verfahrens kann man bestimmte "Perfluor"-Lösungsmittel dazu verwenden, diese PDD/TFE- Copolymere aufzulösen. Geeignete Perfluor-Lösungsmittel schließen bestimmte, weitgehend oder vollständig fluorsubstituierte Kohlenwasserstoffverbindungen oder Fluorkohlenwasserstoffe ein, welche Ether-Sauerstoffbrücken enthalten. Typische Beispiele für Perfluor-Lösungsmittel, die zur Verwendung im Rahmen des neuartigen Verfahrens geeignet sind, schließen Perfluoralkane ein, so wie zum Beispiel Perfluorhexan, Perfluorheptan und Perfluoroktan, die unter den Markennamen PF5060, PF5070 und PF5080 von der Firma 3M Company, Minneapolis, Minnesota/U.S.A. erhältlich sind, sowie außerdem das ebenfalls von der Firma 3M erhältliche Material mit der Bezeichnung FC-75 Fluorinert brand Electronic Liquid. Das Material mit der Bezeichnung FC-75 stellt ein Lösungsmittel auf der Basis von Perfluorverbindungen dar, die hauptsächlich 8 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei man glaubt, dass das Material die Verbindung 2-Butyltetrahydrofuran enthält.

Das neuartige Verfahren schließt die Auflösung des Polymers mit einem hohen Molekulargewicht in einem Lösungsmittel ein, wodurch eine verdünnte Beschichtungslösung hergestellt wird. Dann wird ein geeignetes, mikroporöses Substrat ausgesucht, mit Hilfe dessen man das Polymer in wirksamer Weise aus der Beschichtungslösung herausfiltern kann. Die Beschichtungslösung wird dann mit einer ersten Seite des mikroporösen Substrats kontaktiert. Danach veranlaßt man das Lösungsmittel, durch das mikroporöse Substrat hindurch auf die zweite Seite des Substrats zu strömen, welche der ersten Seite gegenüberliegend angeordnet ist. Dieser Fluss wird fortgesetzt, während sich auf der ersten Seite eine aus dem Polymer mit hohem Molekulargewicht bestehende Schicht aufbaut. Sobald sich diese Polymerschicht bis zu einer vorgegebenen Dicke aufgebaut hat, entfernt man die Lösung, welche die erste Seite kontaktiert, von derselben. Danach werden die innerhalb der Poren und in der feuchten Polymerschicht verbliebenen Lösungsmittelrückstände abgezogen.

Die Konzentration der Lösung hängt von verschiedenen Verfahrensparametern ab, so wie zum Beispiel der Zusammensetzung des aufgelösten Polymers und der Porengröße des mikroporösen Substrats. Vorzugsweise sollte die Konzentration des Polymers in der verdünnten Lösung einem Zahlenwert von weniger als etwa 1 Gew.-% entsprechen, besonders bevorzugt einem Zahlenwert von weniger als etwa 0,5 Gew.-% und insbesondere einem Zahlenwert von weniger als etwa 0,1 Gew.-%.

Der Ausdruck "in wirksamer Weise herausfiltern" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Substrat zwar für die aufgelösten Polymermoleküle eine Barriere darstellt, dem verwendeten Lösungsmittel jedoch den Durchfluss gestattet. Somit steht die Porengröße des verwendeten Substrats in Beziehung zu der Größe der aufgelösten Polymermoleküle. Das bedeutet, dass die Porengröße des Substrats klein genug sein muß, um das Polymer von dem verwendeten Lösungsmittel abzufiltrieren.

Eine bevorzugte Technik, um ein Substrat mit einer geeigneten Porengröße auszuwählen, das man im Rahmen des neuartigen Verfahrens verwenden kann, berücksichtigt sowohl das Molekulargewicht des gasdurchlässigen Polymers, als auch den erwünschten Gasfluss, den die als Produkt erhaltene Membran aufweisen sollte. Nachdem man ein gasdurchlässiges Polymer ausgewählt hat, kann man die Molekülgröße des Polymers in der Lösung dann ohne weiteres bestimmen. So weist beispielsweise PDD-Copolymer üblicherweise ein Molekulargewicht von etwa 600'000 auf. Somit würde ein mikroporöser Filter mit einer Selektionsgrenze für Molekulargewichte ("MWCO"; von engl.: "molecular weight cut off") oberhalb von 50'000 eine Lösung eines solchen PDD-Copolymer in wirksamer Weise filtrieren können. Entsprechend einem von der Firma Osmonics, Inc., Minnetonka, Minnesota/U.S.A. veröffentlichten Filterspektrum entspricht die nominelle Größe eines Polymermoleküls mit einem Molekulargewicht von 50'000 auf der numerischen Skala des Saccharidtyps einem Zahlenwert im Bereich von etwa 0,02 bis 0,03 µm.

Um sich davon zu überzeugen, daß das verwendete Substrat tatsächlich das aufgelöste Polymer in wirksamer Weise herausfiltert, kann man überprüfen, ob das nach dem Durchgang durch das Substrat abgezogene Lösungsmittel im wesentlichen frei von aufgelöstem Polymer ist. Es ist allerdings nicht erforderlich, daß das erhaltene Filtrat von aufgelöstem Polymer vollständig frei ist. Bestimmte gasdurchlässige Polymere, die im Rahmen der Lehre der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, weisen möglicherweise eine breite Molekulargewichtsverteilung auf, was durch einen entsprechenden Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts gekennzeichnet ist. Dementsprechend weist eine solche Verteilung bestimmte Fraktionen mit hohem und niedrigem Molekulargewicht auf, deren Molekulargewichtswert jeweils höher oder niedriger als das mittlere Molekulargewicht ist. In einem solchen Fall wird das Substrat den größten Teil der Polymerfraktionen mit hohem Molekulargewicht abfiltrieren, während dagegen für einen gewissen Anteil der Fraktionen mit niedrigem Molekulargewicht ein Durchgang ermöglicht wird. Vorzugsweise wird das erhaltene Filtrat als im wesentlichen frei von darin aufgelöstem Polymer betrachtet, falls die Konzentration des aufgelösten Polymers in dem besagten Filtrat einem Zahlenwert von weniger als etwa 10% der Konzentration entspricht, die das aufgelöste Polymer in der Beschichtungslösung aufweist. Man kann zur Überprüfung, ob das Filtrat im wesentlichen frei von darin aufgelöstem Polymer ist, verschiedene hierzu geeignete Wege heranziehen. So kann man beispielsweise mit einer Probe des Filtrats eine chemische Analyse durchführen, wobei der Gehalt an Polymer quantitativ bestimmt werden kann, oder man kann alternativ von einer Probe des Filtrats das Lösungsmittel abziehen, um auf diese Art und Weise das Vorliegen eines Polymerrestes aufzuzeigen. Eine bevorzugte Methode, um zu überprüfen, ob tatsächlich eine wirksame Filtration erfolgt ist, umfasst eine Messung der Viskosität des flüssigen Filtrats, die dann anschließend mit der ebenfalls gemessenen Viskosität des reinen Lösungsmittels verglichen wird.

In diesem Fall gilt das Filtrat als ausreichend frei von darin aufgelöstem Polymer, falls die Viskosität des Filtrats ungefähr mit der Viskosität des reinen Lösungsmittels übereinstimmt.

Die vorgegebene Porengröße des Substrats sollte nicht zu klein sein, da eine ausgesprochen kleine Porengröße des mikroporösen Substrats eine Beschränkung des Gasflusses mit sich bringen kann. Vorzugsweise sollte die untere Grenze der Porengröße des Substrats so gewählt werden, dass ein Gasfluss ermöglicht wird, der mindestens etwa fünfmal so groß ist wie der Gasfluss der erwünschten, nichtporösen Polymerschicht. So beträgt beispielsweise der Sauerstofffluss einer 0,5 µm dicken Schicht eines amorphen PDD/TFE-Copolymers mit einem T_g-Wert von 240°C etwa 2'000 Gasdurchlässigkeitseinheiten ("GPU"; von engtl.: "gas permeation units"). Eine derartige Gasdurchlässigkeitseinheit ist wie folgt definiert: 1 cm³/cm²-sec-cm Hg × 10^-6. In diesem Fall sollte also der Gasfluss durch das pure Substrat mindestens einem Zahlenwert von 10'000 GPU entsprechen. Hohlfasern aus Polysulfon mit einer einem MWCO-Wert von 50'000 entsprechenden Porengröße kann man einen Gasfluss entsprechend einem Zahlenwert von 240'000 GPU zurechnen. Demzufolge sollte in diesem Beispiel die Mindestdicke einer aus PDD/TFE-Copolymer bestehenden Schicht mit einem T_g- Wert von 240°C auf Polysulfon einem Zahlenwert von etwa 0,02 µm entsprechen, was einem Gasfluss von etwa 48'000 GPU entsprechen würde.

Damit kann man auch die Bedeutung des Ausdrucks "Polymer mit einem Molekulargewicht von geeigneter Größe" insofern besser verstehen, als daß das Molekulargewicht des Polymers so vorgegeben wird, daß dadurch ein Molekül zur Verfügung gestellt wird, dessen Größe ausreicht, um durch das verwendete, mikroporöse Substrat aus der Polymerlösung herausgefiltert zu werden. Die Porengröße des mikroporösen Substrats sollte klein genug vorgegeben werden, um das verwendete Polymer aus der Lösung herauszufiltern. Das mikroporöse Substrat sollte eine Porengröße entsprechend einer Selektionsgrenze (= MWCO- Wert) aufweisen, die niedriger als das Molekulargewicht des verwendeten Polymers ist. Vorzugsweise sollte die Selektionscharakteristik (= MWCO-Wert) des Substrats höchstens einem Zahlenwert von etwa 50% des Molekulargewichts des verwendeten Polymers entsprechen, und besonders bevorzugt höchstens einem Zahlenwert von etwa 20% des Molekulargewichts des verwendeten Polymers.

Man kann das Abziehen von Lösungsmittelrückständen durchführen, indem man zum Beispiel die Membran unter Druck mit Hilfe eines sauberen, inerten Gasstroms ausspült, indem man an die Membran ein Vakuum anlegt, oder alternativ unter Verwendung einr Kombination dieser beiden Maßnahmen. Das Abziehen wird fortgesetzt, solange bis die Membran tatsächlich von allen Lösungsmittelrückständen getrocknet worden ist. Diese tatsächliche Trockenheit ist dann erreicht, wenn der Gasfluss durch die Membran, so wie zum Beispiel der Fluss der Gase O₂ und N₂, unter bestimmten, während des Durchdringungsvorganges herrschenden Randbedingungen (so wie zum Beispiel Druck und Temperatur) unverändert bleibt. Man kann das überschüssige Lösungsmittel in irgendeiner beliebigen Richtung über die Dicke der Membran abziehen. Allerdings wird dann, wenn man die Methode des Durchspülens der Membran verwendet, mit dem zum Durchspülen verwendeten Gas vorzugsweise die beschichtete Seite der Struktur beaufschlagt. Wenn ein Vakuum verwendet wird, so legt man dieses vorzugsweise an die zweite Seite der Membran an, um auf diese Weise die anwesenden Lösungsmittelrückstände von der ersten Seite zur zweiten Seite der Membran hindurch zu saugen. Obgleich der Druck des verwendeten Inertgases, bzw. der Unterdruck des angelegten Vakuums nicht erfindungswesentlich ist, sollte dennoch vermieden werden, die Membran einer allzu großen Druckdifferenz auszusetzen, um zu vermeiden, daß durch zu heftiges Blasen oder Saugen ein Loch in die Membran gerissen wird. Im allgemeinen ist ein niedriger Druck, bzw. ein leichtes Vakuum ausreichend, um den Schritt des Abziehens von Lösungsmittelrückständen in wenigen Stunden vollständig durchzuführen. Vorzugsweise wird dieses Abziehen bei Raumtemperatur durchgeführt. Man kann das Lösungsmittel allerdings auch bei erhöhter Temperatur abziehen, aber mit der Maßgabe, daß damit keine Beeinträchtigung des Substrats, des Polymers und der Apparatur verbunden sein darf, die zum Festhalten der Membran dient.

Insbesondere zum Beschichten von Hohlfasern ist die Flußrate des zum Abziehen von Lösungsmittelrückständen auf die nichtporöse Schicht aufgeblasenen Gases sehr wichtig. Die Gasspülung sollte mit einer hohen Flußrate über die gesamte Oberfläche der nichtporösen Schicht erfolgen, um somit das Polymer wirkungsvoll daran zu hindern, auf das Substrat mit einer uneinheitlichen Dicke aufzutrocknen, so wie beispielsweise in Form von Klumpen. Im Zuge einer Beschichtung der inneren Oberfläche von Hohlfasern können derartige Klumpen die lichten Öffnungen der Fasern verstopfen. Falls eine ausreichend hohe Flußrate des Gases zugrunde gelegt wird, so wird die nichtporöse Schicht entsprechend ihrer vorgegebenen Schichtdicke über das gesamte Substrat zu einer einheitlichen Schichtdicke auftrocknen. Der einschlägig vorgebildete Durchschnittsfachmann sollte ohne unzumutbaren, zusätzlichen experimentellen Aufwand in der Lage sein, die im Zuge einer derartigen Gasspülung mindestens erforderliche Flußrate zu bestimmen, die zur Herstellung einer Beschichtung mit einheitlicher Dicke erforderlich ist.

Man kann das neuartige Verfahren im Zuge eines einzelnen Zyklus durchführen, oder alternativ im Zuge einer Serie von Zyklen. Im Rahmen einer Durchführung des Verfahrens als Einzelzyklus wird der Schritt des Durchsaugens von Lösungsmittel durch das mikroporöse Substrat solange durchgeführt, bis die Polymerschicht die vorgegebene Schichtdicke aufweist. Alternativ kann eine Abfolge von Verfahrenssschritten viele Male nacheinander wiederholt werden, welche jeweils aus einem Schritt besteht, in dem man Lösungsmittel durch das Substrat hindurchsaugt, und aus einem weiteren Schritt, in dem das Lösungsmittel abgezogen wird. Im Rahmen jeder auf diese Weise durchgeführten Abfolge erhöht sich die Gesamtdicke der Polymerschicht in einem gewissen Ausmaß. Die wiederholte Durchführung solcher Verfahrenszyklen kann solange fortgesetzt werden, bis sich auf dem verwendeten Substrat die erwünschte Schichtdicke aufgebaut hat.

Das neuartige Verfahren kann in ausgesprochen vorteilhafter Weise zur Beschichtung eines Substrats in Form einer Hohlfaser verwendet werden. Wie vorstehend erwähnt, kann bei Hohlfasern die Dichte der zur Verfügung stehenden Filteroberfläche außerordentlich hoch sein. Unter Verwendung der vorliegenden Methode kann man den gesamten Bereich der Filteroberfläche einer Faser mit einer kontinuierlichen, äußerst dünnen Schicht bedecken, die aus einem nichtporösen, gasdurchlässigen Polymer besteht. Mit Hilfe des neuartigen Verfahrens kann man somit eine röhrenförmige Membran mit einer außerordentlich hohen Dichte der Filteroberfläche erhalten, da die gasdurchlässige Polymerschicht ausgesprochen dünn ist.

Gasfilter sind oftmals so ausgestaltet, dass sie bei kleinem Volumen eine hohe Kapazität aufweisen. Dies beruht darauf, dass man versucht, einen maximalen Gasfluss mit einem gleichzeitig minimalen Druckabfall innerhalb des gesamten Filters zu verbinden, wobei außerdem insgesamt niedrige Abmessungen des Filterquerschnitts vorgesehen werden. Das Beschichtungsverfahren entsprechend dieser Erfindung stellt darüberhinaus die Möglichkeit sicher, ein zur Verwendung im Rahmen eines Gasfilters geeignetes Modul herzustellen, das eine Vielzahl von dicht gepackten, beschichteten Hohlfasern enthält. Daher ist die Lehre der vorliegenden Erfindung zusätzlich mit dem vorteilhaften, technischen Effekt verbunden, eine Möglichkeit zur Herstellung eines kompakten Gasfilters mit einer sehr hohen Kapazität bereitzustelllen.

Obgleich für ein derartiges Modul eine Vielzahl äußerer Formen denkbar ist, ist ein im allgemeinen zylinderförmiger Aufbau erfindungsgemäß bevorzugt. Ein zylinderförmiger Gasfilter kann ohne Schwierigkeiten hergestellt und außerdem auch ganz einfach in bereits existierende Verfahren eingefügt werden, oftmals durch einfaches Verbinden solcher Module im Rahmen einer Rohrleitung mit Hilfe dazu passender Rohrflansche. Außerdem ermöglicht der kreisförmige Querschnitt eines zylinderförmigen Gasfilters auch das Zusammenpacken einer Vielzahl von Einzelfasern pro Flächeneinheit der insgesamt zur Verfügung stehenden Querschnittsfläche eines solchen Filters. Somit kann man einen verhältnismäßig kompakten, aber gleichzeitig mit einer ausgesprochen großen Filteroberfläche ausgestatteten Gasfilter herstellen, indem man eine sehr große Faseranzahl zusammenpackt. So erhält man beispielsweise im Zuge der Beschichtung einer aus Polypropylen bestehenden Hohlfaser mit einem Außendurchmesser von 250 µm pro Volumeneinheit eine Gastransportfläche von 16,4 cm²/cm³, wobei die Dichte der Faserpackung 40% beträgt. Die Packungsdichte entspricht dem prozentualen Anteil der Querschnittsfläche sämtlicher Fasern an der Querschnittsfläche des gesamten Gasfilters. Für den Fall eines zylinderförmigen Gasfilters wird der Querschnitt senkrecht zur Zylinderachse gemessen. Im Unterschied dazu beträgt die typische Flächendichte für den Fall einer Membran mit einer Geometrie entsprechend einer flachen Folie lediglich 1,1 cm²/cm³, was nur einem Sechzehntel des Wertes von gepackten Hohlfasern entspricht.

Zusätzlich weist das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Polymer auch eine außerordentlich hohe Gasdurchlässigkeit auf. Beispielsweise zeigen Membranen auf der Basis von PDD/TFE-Copolymer eine Sauerstoffdurchlässigkeit entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 100 barrers, vorzugsweise mindestens 200 barrers und insbesondere mindestens 500 barrers.

Folglich kann auf der Basis der vorliegenden Methode ein Gasfilter zur Verfügung gestellt werden, dessen Gasfluß den entsprechenden, mit Hilfe der nach dem Stand der Technik üblichen Methoden erhaltenen Filtern überlegen ist, was auf die vorstehend beschriebene Kombination einer hohen Gasdurchlässigkeit und einer äußerst dünnen, aus der nichtporösen Membranzusammensetzung bestehenden Schicht zurückzuführen ist, sowie außerdem auf den in einem kompakten Raum angebotenen, hohen Wert der Filteroberflächengröße.

Im Rahmen der Fig. 1 wird ein Gasfiltermodul auf der Basis von Hohlfasern dargestellt, der für eine Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Das Filtermodul 10 weist ein im allgemeinen langgestrecktes, zylinderförmiges Gehäuse 2 auf, in dem sich eine Vielzahl von Hohlfasern 4 befindet. Diese Fasern werden mit Hilfe von Röhrenscheiben 8 in ortsfester Position gehalten. Die Fasern verlaufen durch die Röhrenscheiben hindurch, so daß es den freien Enden 5 möglich ist, bis an die äußeren Flächen 9 dieser Röhrenscheiben hervor zu treten. Die tatsächliche Filteroberflächengröße jeder einzelnen Faser ist durch den Faserdurchmesser und den zwischen den Röhrenscheiben vorliegenden Abstand definiert.

Aus der Fig. 1 geht hervor, daß die Fasern exakt parallel ausgerichtet sind. Dies entspricht allerdings einem Idealzustand, der in der Praxis nicht zwingend erforderlich ist und in der Regel auch nicht gegeben sein wird. Infolge des außerordentlich hohen Aspektverhältnisses von Länge zu Durchmesser und der polymeren Zusammensetzung des Fasermaterials, ist jede Einzelfaser verhältnismäßig flexibel. Es ist für praktische Zwecke ohne weiteres akzeptabel, daß die Fasern lediglich im wesentlichen parallel angeordnet sind, allerdings mit der Maßgabe, daß der zwischen benachbarten Fasern jeweils auftretende, freie Raum ausreicht, um eine wirksame Kontaktierung des größten Teils der Außenfläche sämtlicher Fasern durch das Gas zu ermöglichen. Das Innere des Gehäuses, das Äußere der Fasern und die im Inneren angeordneten Oberflächen auf der Innenseite der Röhrenscheiben definieren zusammen den hülsenseitigen Hohlraum 6. Das Gehäuse ist mindestens mit einem Anschluss 7a, 7b versehen, um einen Gasfluß in das Innere des hülsenseitigen Hohlraumes oder aus diesem Hohlraum heraus zu ermöglichen.

Zweckmäßig kann man das Modul auch in einem mit den Abdeckungen (31, 32 in Fig. 3) versehenen Gasfilter installieren, welche besagten Abdeckungen über den äußeren Flächen der Röhrenscheiben befestigt sein können. Diese Abdeckungen definieren jeweils Einlass- und Auslasskammern, welche dazu dienen, Fluide in die Leitungen hinein und aus den Leitungen heraus zu leiten. Der freie Raum im Inneren der Hohlfasern und innerhalb der besagten Einlass- und Auslasskammern, soweit diese vorhanden sind, wird nachfolgend als der röhrenseitige Hohlraum bezeichnet. Bei der im Rahmen der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die innere Gasfilteroberfläche 22 jeder einzelnen Faser 24 mit einer aus gasdurchlässigem Polymer 26 bestehenden Schicht bedeckt. Im Rahmen einer ebenfalls in Betracht gezogenen, aber hier nicht wiedergegebenen Ausführungsform kann man mit der erwähnten, gasdurchlässigen Schicht auch die äußere Oberfläche 28 der Faser beschichten. Der Fig. 2 kann man entnehmen, dass die Faser stabil in die Röhrenscheibe eingebettet ist, so daß zwischen dem hülsenseitigen Hohlraum und dem röhrenseitigen Hohlraum eine fluiddichte Versiegelung erfolgt.

Man kann solche Module auf der Basis von Hohlfasern unter Verwendung von Fasern aus unterschiedlichen Materialien herstellen. Hohlfasern kann man beispielsweise von der Firma Spectrum, Inc., Laguna Hills, California/U.S.A. und der Firma Hoechst Celanese Company beziehen. Eine erfindungsgemäß bevorzugte Methode zum Einbetten der Fasern in die Röhrenscheiben schließt die regelmäßige Ausrichtung eines Faserbündels ein, sowie das anschließende, gemeinsame Fixieren der Einzelfasern in einem tiefen Bett aus einem thermoplastischen oder thermisch aushärtbaren, aber bereits ausgehärteten Polymer, so wie zum Beispiel einem Polyurethan. Ein weiteres, aus einem aushärtbaren Polymer bestehendes Bett wird verwendet, um auf der ganzen Länge der Fasern in einem gewissen Abstand (11 in der Fig. 3) zum ersten Bündel zu halten. Die Außenfläche einer flachen Röhrenscheibe kann somit hergestellt werden, indem man senkrecht zu den Faserachsen durch ein auf diese Weise befestigtes Bündel hindurchschneidet. In einer passenden Entfernung von der ersten Außenfläche kann dann ein Schnitt durch das andere, fixierte Bündel erfolgen, um somit die zweite Außenfläche zu erzeugen. Schließlich kann das röhrenförmige Bündel mit den Röhrenscheiben noch mit den Enden eines der Länge nach ausgedehnten Gehäuses verklebt oder auf andere Art und Weise versiegelt werden, so daß ein Modul erhalten werden kann. Die zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Methode zur Herstellung von Modulen, welche unbehandelte Hohlfasern enthalten, also Fasern ohne eine nichtporöse, äußerst dünne, gasdurchlässige Schicht, ist an sich den Fachleuten bestens bekannt. Module, die eine Vielzahl unbeschichteter Hohlfasern enthalten, sind kommerziell erhältlich und werden von verschiedenen Herstellern vertrieben, so wie zum Beispiel von der Firma Spectrum, Inc., und der Firma Hoechst Celanese.

Die praktische Durchführung des neuartigen Verfahrens zur Beschichtung von Hohlfasern kann durch eine Bezugnahme auf die Fig. 3 verstanden werden. Bei einem zylinderförmigen Modul 30 auf der Basis von unbeschichteten Hohlfasern werden die röhrenseitigen Hohlräume mit den Abdeckungen 31 und 32 versehen. Diese Abdeckungen weisen die Anschlüsse 31a und 32a auf, um Fluide in den röhrenseitigen Hohlraum hinein und auch aus diesem Hohlraum heraus zu leiten. Im Rahmen der hier dargestellten Ausführungsform ist das Modul in aufrechter Stellung plaziert, so daß die Längsachsen der im wesentlichen parallel angeordneten Hohlfasern 33 vertikal ausgerichtet sind. Es ist gefunden worden, dass diese aufrechte Orientierung der Fasern bevorzugt ist, um das geforderte Ergebnis einer einheitlich dünnen Beschichtung des Faserinneren zu realisieren. Der im Fußbereich der Leitung angeordnete Anschluss des Moduls ist über die Versorgungsleitung 36 mit einem Vorratsbehälter 34 verbunden. Die Pumpe 37 wird dazu verwendet, aus diesem Vorratsbehälter Polymerlösung durch den röhrenseitigen Hohlraum zu pumpen. Ein im Leitungsinneren auftretender Überschuss an Fluid wird ausgehend von dem im oberen Bereich der Leitung angeordneten Anschluss 32a durch die Entsorgungsleitung 38 und das Regulierventil 40 in den besagten Vorratsbehälter zurück geleitet. Gewöhnlich ist der im oberen Bereich des hülsenseitigen Hohlraums angeordnete Anschluss 7b entweder mit einer Blindleitung (nicht gezeigt), oder mit einem Ventil 35 verschlossen. Außerdem wird auch über die Überlaufleitung 39 aus dem hülsenseitigen Hohlaum stammendes Fluid in den Vorratstank zurückgeleitet.

Die Polymerlösung wird mit Hilfe der Pumpe 37 aus dem Behälter 34 durch den röhrenseitigen Hohlraum des Moduls 30 in Form eines Kreislaufs zurück zu dem besagten Behälter geleitet. Das Regulierventil 40 ist so eingestellt, daß auf den röhrenseitigen Hohlraum ein leichter Druck ausgeübt wird. Dieser Druck zwingt das Lösungsmittel, durch die mikroporösen Hohlfasern hindurch zu treten, wodurch auf der inneren Oberfläche der Fasern der Aufbau einer aus gasdurchlässigem Polymer bestehenden Schicht ausgelöst wird. Sobald der Aufbau dieser Polymerschicht bis zu einer vorgegebenen Dicke fortgeschritten ist, wird die kreislaufartige Durchleitung der Polymerlösung beendet, und es wird das gesamte Fluid aus den röhrenseitigen und hülsenseitigen Hohlräumen abgezogen. Schließlich wird durch die seitliche Leitung eine Gasspülung mit einem hohen Gasfluß vorgenommen, um dabei sämtliche verbliebenen Lösungsmittelrückstände abzuziehen.

Anfangs wird zunächst eine verdünnte Polymerlösung hergestellt, indem man in einem geeigneten Lösungsmittel ein gasdurchlässiges Polymer auflöst. Im Rahmen einer Möglichkeit zur praktischen Durchführung des Verfahrens wird im voraus die erforderliche Menge an Polymer und Lösung auf der Basis der verlangten Dicke einer Beschichtung der röhrenseitigen Fläche errechnet. Das bedeutet, dass die gesamte Oberflächengrösse des Gasfilters mit Hilfe der Abmessungen der verwendeten Hohlfasern und der Angaben des Herstellers der Module errechnet wird. Anschließend kann man die Polymermenge errechnen, die zur Herstellung einer vorgegebenen Dicke der Beschichtung erforderlich ist. Dann wird ein Vorratsbehälter mit einer Lösung beschickt, die mindestens die berechnete Polymermenge enthält. Die tatsächliche Dicke der Beschichtung kann man nach Abschluss des Verfahrens empirisch ermitteln.

Die im vorstehenden Text wiedergegebene Beschreibung des Verfahrens betrifft die Beschichtung der inneren Oberflächen von Hohlfasern mit gasdurchlässigem Polymer. Die Beschichtung der äußeren Oberflächen derartiger Fasern wird allerdings ebenfalls als eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrachtet. Man kann die im Rahmen der Fig. 3 dargestellte Apparatur auch dazu verwenden, die äußeren Faseroberflächen zu beschichten, indem man die Polymerlösung nach Art eines Kreislaufs durch den hülsenseitigen Hohlraum leitet. Dies kann erreicht werden, indem man die Lösung in den im unteren Bereich des hülsenseitigen Hohlraums angeordneten Anschluss 7a hineinpumpt und sie anschließend durch das Ventil 35 aus dem im oberen Bereich des hülsenseitigen Hohlraums angeordneten Anschluss 7b wieder herauspumpt. In vergleichbarer Weise wird der Anschluss 32a in der oberen Abdeckung der Leitung zu einer Blindleitung umfunktioniert, oder es wird das Ventil geschlossen, und das hindurch gedrungene Lösungsmittel wird durch den im Fußbereich der Leitung angeordneten Anschluss der Abdeckung 31a in den Vorratsbehälter zurück geleitet. Die Leitungen 36, 38 und 39 sowie die Pumpe 37 werden jeweils in geeigneter Weise wieder mit den richtigen Durchbrüchen verbunden, um die jeweils gewünschte, kreislaufartige Durchleitung des Fluids zu realisieren.

Man kann ein Gasfiltermodul auf der Basis von Hohlfasern, im Rahmen dessen die Fasern jeweils auf ihrer Rohrinnenseite entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einer aus einem gasdurchlässigen Polymer bestehenden Schicht versehen sind, in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise verwenden. Beispielsweise kann man ein Aerosol dazu veranlassen, durch den röhrenseitigen Hohlraum hindurch zu strömen. Hierfür wird eine entsprechende Aerosolquelle mit dem Eingangsanschluss der Leitung verbunden, so daß es dem Aerosol möglich wird, die Eingangsabdeckung zu erreichen, den beschichteten Innenraum der Hohlfasern zu passieren, den Modul dann durch die Auslaßabdeckung der Leitung wieder zu verlassen und schließlich danach durch den für das Aerosol vorgesehenen Auslaßanschluss in einen Sammelbehälter zu gelangen. Der Auslaßanschluss der Leitung kann vollständig verschlossen werden, so daß der röhrenseitige Hohlraum entweder zu einer Blindleitung umfunktioniert, oder zumindest teilweise blockiert wird. Es wird somit deutlich, daß die filtrierte Gaskomponente durch die aus dem amorphen Copolymer bestehende Beschichtung hindurch wandert, so daß schließlich das filtrierte Gas den Auslaßanschluss des hülsenseitigen Hohlraums erreicht, um dort gesammelt zu werden.

Es muß außerdem an dieser Stelle festgehalten werden, daß sowohl bei der Art und Weise der praktischen Arbeit mit den Modulelementen gemäß der vorliegenden Erfindung, als auch was Anzahl, äußere Form und Plazierung der besagten Modulelemente angeht, eine Vielzahl von Variationen möglich ist, welche ausnahmslos im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Beispielsweise kann die nichtporöse, aus amorphem Copolymer bestehende Schicht auch auf der äußeren, zum hülsenseitigen Hohlraum hin ausgerichteten Fläche der verwendeten Hohlfasern angeordnet werden. In diesem Fall sollte vorzugsweise das Aerosol durch den hülsenseitigen Hohlraum des Moduls strömen, während das filtrierte Gas durch den röhrenseitigen Hohlraum strömen sollte. Der zum Ableiten vorgesehene Anschluss kann auch verwendet werden, um angesammelte Festkörper oder niedergeschlagene Flüssigkeit zu entfernen, da nach dem Ablauf einer gewissen Zeitdauer eine erhebliche Menge solche Materialien aus dem Aerosol herausgefiltert werden.

Bevorzugte Anwendungen für die Lehre der vorliegenden Erfindung schließen die Bereitstellung von nicht kontaminiertem Gas in einer Umgebung ein, welche Reinräumen entspricht, wie sie im Rahmen der Herstellung mikroelektronischer Bauteile üblich sind, außerdem auch die Filtration von Motorabgasen und die Filtratrion im Rahmen von verfahrenstechnischen Anlagen, welche biologisches Material verarbeiten. Man kann die neuartigen Gasfilter auch verwenden, um feinverteilte, kontaminierende Stoffe aus Abgasen abzutrennen, die im Rahmen der Durchführung chemischer Verfahren entstehen, ehe man derartige Gase in der Atmosphäre freisetzt.

Diese Erfindung wird jetzt mit Hilfe von Beispielen ausführlicher dargestellt, welche jeweils bestimmte, typische Ausführungsformen darstellen, wobei es sich jeweils bei allen auf Teile, Anteilsmengen und prozentuale Mengen bezogenen Angaben um Gewichtsangaben handelt, sofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist. Wenn es nicht abweichend angegeben ist, oder das Gegenteil unmittelbar aus dem Kontext hervorgeht, sind alle im Text angegebenen Drücke jeweils auf den Atmosphärendruck bezogen. Ursprünglich nicht in Form von SI-Angaben vorliegende Gewichts- und Maßangaben wurden jeweils in SI- Einheiten umgerechnet.

BEISPIELE

Im Rahmen der nachstehend beschriebenen Beispiele verwendete Materialien schließen folgendes mit ein:
Polymer A: Teflon® AF 2400 (E. I. du Pont de Nemours and Co., Wilmington, Delaware/U.S.A.), ein Dipolymer, bestehend aus 85 Mol-% Perfluoro-2,2- dimethyl-1,3-dioxol und 15 Mol-% Tetrafluorethylen mit einer Glasübergangstemperatur von 240°C;
Polymer B: Teflon® AF 1600 (E. I. du Pont de Nemours and Co., Wilmington, Delaware/U.S.A.), ein Dipolymer, bestehend aus 65 Mol-% Perfluoro-2,2- dimethyl-1,3-dioxol und 35 Mol-% Tetrafluorethylen mit einer Glasübergangstemperatur von 160°C;
E-PTFE Expandiertes Polytetrafluorethylen;
O-1 Kraftfahrzeug-Motorenöl des Typs SAE 10W-30 von der Firma Quaker State;
O-2 Vakuumöl von der Firma Norton Petroleium Co., Newark, Delaware/U.S.A.

Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Es wurde eine 0,025 Gew.-prozentige Beschichtungslösung des Polymers B in FC-75 hergestellt. Ungefähr 8,9 cm × 20 cm einer mikroporösen, rechteckigen E-PTFE-Folie, erhalten von der Firma W. L. Gore and Associates, Elkton, Maryland/U.S.A. mit der Bezeichnung Goretex® No. X19290-BAG 10F2 und einer nominellen Porengröße von 0,05 µm wurden auf eine saubere Glasplatte gelegt, wobei sich die Schmalseite in der (oben angeordneten) 12-Uhr-Position befand. Die Dicke der E-PTFE-Folie betrug etwa 127 µm. Die Folie wurde mit Hilfe eines entlang der oberen Kante plazierten, druckempfindlichen Klebebandes auf der Platte befestigt. Dann wurde die Folie in einem durchsichtigen Kasten plaziert, der mit gasförmigem Stickstoff durchspült wurde, um die Gefahr einer möglichen Kontamination während des Beschichtens zu minimalisieren. Es wurde so viel FC-75 auf der Folie plaziert, bis diese damit gesättigt war. Überschüssiges Lösungsmittel und mögliche Lufttaschen wurden entfernt, indem man unter leichtem Druck eine Rollenquetsche aus Gummi von oben nach unten über die ganze Folie zog. Dann wurde im Bereich der oberen Folienkante etwas Beschichtungsmittel in Form einer Wulst auf die Folie gelegt, und es wurde ein Rakel mit einer Tiefe von 254 µm kontinuierlich von oben nach unten über die Folienoberfläche gezogen. Danach wurde die Beschichtung bei Raumtemperatur für eine Stunde stehen gelassen, um zu trocknen. Anschließend wurde die beschichtete Folie für 15 Stunden bei 50°C in einem Vakuumofen plaziert und bei 10 cm³/min. mit gasförmigem Stickstoff gespült.

Ein Teile der unbeschichteten E-PTFE-Folie (Vergleichsbeispiel 1) wurde dann in einer Haltevorrichtung für Membranen plaziert, und es erfolgte mit dieser Folie jeweils eine separate Messung der Durchlässigkeitsraten von Sauerstoff und Stickstoff. Aufgrund der Messungen des Gasflusses, die in der Tabelle I gezeigt werden, wurde die O₂/N₂-Selektivität errechnet. In vergleichbarer Weise wurden der Gasfluss und die Selektivität der mit Polymer B beschichteten E-PTFE-Folie (Vergleichsbeispiel 2) bestimmt. Dann wurden die beiden Öle O-1 und O-2 jeweils getrennt voneinander auf Proben der Folien gemäß den beiden Vergleichsbeispielen 1 und 2 niedergeschlagen, und zwar im wesentlichen in Übereinstimmung mit der Vorgehensweise, die im Rahmen des durch diese Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung einbezogenen Kapitels "Visual Oil Wetting" der U.S.- Patentschrift 5 116 650 beschrieben ist. Die Benetzungscharakteristik der Proben wurde entsprechend den in der Tabelle II beschriebenen Ergebnissen beobachtet, wobei allerdings die Proben dabei nicht berührt wurden. Vor dem Kontakt mit dem Öl wiesen die Folien eine einheitliche, helle Farbe auf. Die Benetzung der Folien konnte durch Augenschein festgestellt werden und zeigte sich im Bereich der benetzten Folienfläche in Form einer Entfärbung der Folie zu einer kontrastierenden, grauen Farbe. Nach 24 Stunden wurde die benetzte Oberfläche der zu untersuchenden Proben bis zu einem Winkel von 45° zur Horizontalen gekippt. Es wurde dann die Neigung der Öltropfen beobachtet, die so entstandene schiefe Ebene herabzurollen, wodurch eine Benetzung der Folie durch das Öl angezeigt werden konnte. Es wurde außerdem eine 0,01 Gew.-prozentige Lösung des Polymers A in FC-75 hergestellt. Die Lösung des Polymers A wurde verwendet, um ein frisches, rechteckiges Folienstück aus E-PTFE (Vergleichsbeispiel 3) in gleicher Weise zu beschichten, wie dies im Rahmen des Vergleichsbeispiels 2 beschrieben wird.

Mit Hilfe einer 0,2 Gew.-prozentigen Lösung des Polymers A, die verwendet wurde, um eine aus mikroporösem Polysulfon bestehende, von der Firma Memtec aus San Diego, California/U.S.A. hergestellte Folie zu beschichten, wurde anschließend die Vorgehensweise zur Herstellung der beschichteten, flachen Folien wiederholt. Die Porosität des Polysulfon- Substrats entsprach einem MWCO-Wert von 100'000. Wie im vorstehenden Text bereits beschrieben, wurde außerdem die Selektivität und die Ölbenetzbarkeit des unbeschichteten Polysulfon-Substrats (Vergleichbeispiel 4) und des beschichteten Polysulfons (Beispiel 1) bestimmt.

Im Rahmen der Vergleichsbeispiele 2 und 3 wies ein jeweils separat bestimmter, im Vergleich zu den entsprechenden Werten des Vergleichsbeispiels 1 niedrigerer Gasfluss darauf hin, dass die Beschichtung auf der PTFE-Folie die Porengröße des Substrats etwas reduzierte. Gleichwohl führte die Tatsache, dass die Selektivität für O₂ und N₂ nahe bei der Zahl eins blieb, auf die Schlußfolgerung, daß auch nach einer Beschichtung des Substrats die Poren offen geblieben waren. Die beiden Polymere A und B weisen jeweils eine hohe O₂/N₂- Gasselektivität auf. Anhand des Beispiels 1 wird aufgezeigt, dass die Gasdurchlässigkeit von Sauerstoff im Vergleich zu Stickstoff etwa dem doppelten Zahlenwert entspricht, wobei außerdem verifiziert werden kann, dass die Polysulfon-Beschichtung nichtporös ist und kontinuierlich auf das gesamte Substrat aufgetragen wurde.

Die Tabelle II zeigt, dass die nichtporöse Membran des Beispiels 1 gegen die Benetzung durch Öl erheblich resistenter ist, als dies bei den porösen, beschichteten E-PTFE-Strukturen der Fall ist. Eine Beschichtung des E-PTFE-Materials verbesserte somit die Beständigkeit gegen die Benetzung durch Öl im Vergleich zu den unbeschichteten E-PTFE-Folien (Vergleichsbeispiel 1). Nachdem man allerdings Öl auf das Substrat des Vergleichsbeispiels 2 aufgetragen hatte, begann dieser Tropfen innerhalb von wenigen Minuten, die Membran zu benetzen, was durch einen sich ausbreitenden, grauen Fleck nachgewiesen werden konnte. Die Probe gemäß dem Vergleichsbeispiel 3 erwies sich als beständiger gegen die Benetzung durch Öl, aber nachdem man die Probe über einen Zeitraum von 3,25 Stunden mit dem Öl kontaktiert hatte, wurde auch in diesem Fall ein meßbarer Bereich unter dem Tropfen benetzt. Die nichtporöse Beschichtung des Polymers A (Beispiel 1) führte im Vergleich mit den Ergebnissen des Vergleichsbeispiels 4 zu einer dramatisch verbeserten Beständigkeit gegen die Benetzung mit Öl. In diesem Fall konnte auch nach dem Ablauf von 3,25 Stunden kein sichtbarer Beleg für eine Benetzung festgestellt werden. Außerdem liefen in den Fällen der nichtporös beschichteten Polysulfonproben die Öltropfen ungehindert abwärts, sobald die flache Struktur geneigt wurde, während sich dagegen die Öltropfen bei der beständigsten, porös beschichteten E-PTFE-Probe überhaupt nicht in Bewegung setzten. Auch nach dem Ablauf von 168 Stunden erwies sich das Material des Beispiels 1 immer noch als beständig gegen die Öltropfen. Dieses Verhalten zeigt auch, dass die nichtporös beschichteten Membranen gegen die Benetzung mit Öl erheblich beständiger als die nach dem Stand der Technik üblichen Strukturen sind.

Tabelle I

Tabelle II

Beispiel 2

Es wurden 16,38 g des Polymers A in eine Glasflasche eingetragen, die 900 ml (1620 g) FC- 75 enthielt. Die Flasche wurde verschlossen, von Hand etwa 10 Minuten geschüttelt und danach über Nacht unter einer heißen Lampe auf einer Walzenmühle plaziert. Auf diese Weise wurde eine Basislösung erhalten, die 1 Gew.-% Polymer A enthielt. Indem man zu 90 ml dieser 1-Gew.-prozentigen Basislösung dann in einer sauberen Glasflasche 810 ml FC-75 hinzufügte und anschließend die Flasche von Hand etwa 5 Minuten lang schüttelte, konnte eine 0,1 Gew.-prozentige Beschichtungslösung erhalten werden. Diese Verdünnung der Basislösung wurde wiederholt durchgeführt, um einen ausreichenden Vorrat an Beschichtungslösung zur Verfügung zu haben. Dann wurde ein Standard-Hohlfasermodul des Typs "Krosflo" (hergestellt von der Firma "Spectrum, Inc., Laguna Hills, California/U.S.A., Artikel Nr. K25S 100 01N, mit einem Polysulfongehäuse mit einem Innendurchmesser von 6,35 cm und etwa 5087 Polysulfon-Hohlfasern mit einem Innendurchmesser von jeweils 460 µm und einem Aussendurchmesser von 640 µm sowie einer Porengröße, die einem MWCO-Wert von 50'000 entsprach), durch den Hersteller einem Umbau unterzogen, der in einer Entfernung der Fingernetze auf den Anschlüssen im Bereich des hülsenseitigen Hohlraums bestand. Die Gesamtlänge der Fasern betrug 22,86 cm, wobei die wirksame Läne 19,05 cm betrug. Das umgebaute Hohlfasermodul wurde in einer vertikal orientierten Position aufgestellt, im wesentlichen übereinstimmend mit der Darstellung in Fig. 3. Der Anschluss 7b im oberen Bereich des hülsenseitigen Hohlraums wurde zu einer Blindleitung umfunktioniert und somit verschlossen. Auf den Endabschnitten des Fasermoduls wurden durchsichtige Abdeckungen angebracht. Die oben und unten angeordneten seitlichen Leitungsanschlüsse 31a und 32a mit einem nominellen Durchmesser von 3,8 cm sowie der im unteren Bereich des hülsenseitigen Hohlraums angeordnete Anschluss 7a wurden mit Hilfe von röhrenförmigen, mit Widerhaken versehenen Adaptern soweit verengt, dass sie eine mit Platin ausgehärtete, aus Silikonkautschuk bestehende Leitung mit einem inneren Durchmesser von 79 mm aufnehmen konnten. Eine peristaltische Pumpe des Typs "Masterflex L/S Quickload", die mit Hilfe eines Motors betrieben wurde, dessen Geschwindigkeit entsprechend dem Bereich von 6 bis 600 Umdrehungen pro Minute geregelt werden konnte, wurde in einem Abstand von etwa 15,25 cm unterhalb des im Fußbereich der Leitung angeordneten Anschlusses 31a plaziert. Aus Silikonkautschuk bestehendes Leitungsmaterial wurde verwendet, um 40038 00070 552 001000280000000200012000285913992700040 0002019882417 00004 39919das Modul und die Pumpe jeweils mit einem Vorratsbehälter mit einer Kapazität von 2 Litern zu verbinden, wobei ein aus Polyethylenmaterial mit niedriger Dichte bestehendes Behältnis als der im Rahmen der Fig. 3 abgebildete Vorratsbehälter diente.

Ursprünglich wurde der besagte Vorratsbehälter mit 1800 ml der 0,1 Gew.-prozentigen Beschichtungslösung beschickt. Dann wurde die Pumpe gestartet, um einen Fluss aus dem Vorratsbehälter heraus in den im Fußbereich der Leitung angeordneten Anschluss des Moduls aufzubauen. Durch die durchsichtigen Abdeckungen hindurch konnte mittels Augenschein eine Beobachtung der oberen und unteren Faserenden innerhalb des Moduls erfolgen. Die Flussgeschwindigkeit wurde so eingestellt, daß zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Lösung erstmals in sämtliche Fasern einströmte, und dem Überlaufen der Lösung an den oberen Faserenden ein Zeitraum von 15 Sekunden verstrich. Nachdem aufgrund der Befüllung des Moduls der Pegelstand an Lösung innerhalb des Vorratsbehälters absank, wurde der Vorratsbehälter zusätzlich mit weiteren 400 ml Beschichtungslösung beschickt. Nachdem ein von den oberen Enden der Leitungen ausgehender Fluss aufgebaut worden war, wurde zu bestimmten, vorgegebenen Zeiten ein Fluss vom Anschluss im unteren Bereich des hülsenseitigen Hohlraums abgeleitet, und es wurde der Zeitraum bestimmt, der erforderlich war, um 25 ml des Permeats zu sammeln. Der durch die Entsorgungsleitung 38 erfolgende Fluss wurde reguliert, indem man in jeweils passender Weise die Schlauchklemme 40 löste oder anzog, wobei es in jedem Fall die Vorgabe war, den Zeitraum innerhalb eines Bereichs von 8 bis 15 Sekunden zu halten, der zum Sammeln von 25 ml Permeat erforderlich war. Die tatsächlich gemessenen Daten sind zusammen mit den entsprechenden Sammelzeiten in der Tabelle III wiedergegeben.

Tabelle III

Die Viskosität des Permeats wurde mit Hilfe eines von der Firma Technical Glass Products, Inc., (Dover, New Jersey/U.S.A.) hergestellten Viskosimeters mit der Seriennummer 191 ("cross arm"-Typ) gemessen. Bei Verwendung einer Standardmenge an Permeat betrug der Zeitraum, den das Permeat zum vollständigen Durchfluss durch das Viskosimeter benötigte, 225,66 Sekunden. Eine 0,1 Gew.-prozentige Lösung des Polymers A benötigt dagegen 325 Sekunden, um durch dasselbe Viskosimeter hindurch zu fliessen. Diese Messungen bestätigen, dass das Permeat im wesentlichen frei von darin aufgelöstem Polymer ist, und dass außerdem das mikroporöse Substrat das Polymer in wirksamer Weise aus der Polymerlösung herausgefiltert hat. Nach einem kreislaufartigen Umlauf der Lösung mit einer Dauer von 10 Minuten wurde die Pumpe ausgeschaltet. Die Versorgungsleitung wurde dann unterhalb des seitlichen Leitungsanschlusses mit einer Arterienklemme abgeklemmt und unterhalb dieser Arterienklemme durchtrennt. Auch die vom oberen, seitlichen Leitungsanschluss ausgehende Leitung wurde abgeschnitten. Dann wurde das Modul gekippt, um das Permeat aus dem hülsenseitigen Hohlraum heraus und in den Vorratsbehälter hinein zu leiten. Die innerhalb des röhrenseitigen Hohlraums noch vorhandene Polymerlösung wurde in ein sauberes Becherglas gefüllt, indem man die Arterienklemme danach wieder entfernte. Dann wurde das Modul wieder vertikal ausgerichtet, und es wurde eine Versorgungsleitung mit dem oberen, seitlichen Leitungsanschluss verbunden, durch welchen gasförmiger Stickstoff unter niedrigem Druck eingeleitet werden konnte. Dann wurde der röhrenseitige Hohlraum des Moduls während eines Zeitraums von 5,5 Stunden bei einer Geschwindigkeit von 30 l/min mit gasförmigem Stickstoff durchspült. Außerdem wurde zu bestimmten, nach dem Zufallsprinzip ausgesuchten Zeitpunkten der Modul zeitweise gekippt, um irgendwelche innerhalb des hülsenseitigen Hohlraums angesammelte Flüssigkeiten zu entleeren.

Die Dicke und die Gasselektivität des Polymers A auf den Fasern wurde jeweils in der folgenden Art und Weise bestimmt. Zunächst wurden die Durchlässigkeiten der reinen Gase durch das Polymer A mit Hilfe von vorher angefertigten, entsprechenden Tabellen ermittelt. Diese tabellierten Daten konnten aufgrund von Messungen der Flussrate reiner Gase durch aus dem Polymer A bestehende, monolithische Membranen von einheitlicher Dicke erhalten werden, welche entsprechend der Methode hergestellt worden waren, die in der U.S.- Patentschrift Nr. 5 051 114 beschrieben wird, wobei diese Literaturstelle aufgrund der entsprechenden Bezugnahme einen Bestandteil der vorliegenden Offenbarung darstellen soll. Einer der beiden Anschlüsse im oberen Bereich des röhrenseitigen Hohlraums, und einer der beiden Anschlüsse im Bereich des hülsenseitigen Hohlraums wurde jeweils geschlossen. Es wurde dann über den offenen Anschluss im Bereich des röhrenseitigen Hohlraums ein aus reinem Gas bestehender Gasstrom mit einer Temperatur von 25°C und einem leichten Überdruck hinein geleitet. Es wurde diesem Gasstrom ermöglicht, durch die beschichteten Hohlfasern hindurch zu dringen, und der Gasstrom wurde anschließend beim Verlassen des hülsenseitigen Hohlraums über den offenen Anschluss in eine kalibrierte Bürette hinein geleitet. Auf der Basis der bekannten Daten zur Gasdurchlässigkeit, der Filteroberflächengröße des Moduls und der Geschwindigkeit des Gasflusses konnte errechnet werden, dass die mittlere Dicke der Beschichtung auf den Hohlfasern einem Zahlenwert von 0,1 µm entsprach. Diese Messungen der Flussgeschwindigkeit wurden jeweils getrennt mit reinem Sauerstoff und reinem Stickstoff durchgeführt. Auf dieser Basis konnte dann die O₂/N₂-Selektivität errechnet werden, indem man die Flussgeschwindigkeit von Sauerstoff durch die Flussgeschwindigkeit von Stickstoff dividierte, wobei sich ein Zahlenwert von 1,90 ergab. Dieses Beispiel demonstriert somit eine Methode zum Beschichten der gesamten Filteroberfläche von Hohlfasern mit einer aus einem amorphen Polymer bestehenden, äußerst dünnen Schicht.

Beispiel 3

Es wurde eine 0,025 Gew.-prozentige Beschichtungslösung des Polymers A hergestellt, indem in einer sauberen Glasflasche 877,5 ml FC-75 zu 22,5 ml der im Rahmen des Beispiels 2 hergestellten Basislösung hinzugefügt und von Hand fünf Minuten lang geschüttelt wurden. Diese Verdünnung der Basislösung wurde wiederholt, um somit einen ausreichend großen Vorrat an Beschichtungslösung zur Verfügung zu haben.

Dann wurde ein weiteres, mit dem im Rahmen des Beispiels 2 verwendeten identisches Hohlfasermodul des Typs "Krosflo" in vertikaler Position installiert. Das Modul 41 wurde mit einem zur Zirkulation von Lösung geeigneten System verbunden, so wie es im Rahmen der Fig. 4 schematisch dargestellt wird. Die Pumpe und der Vorratsbehälter war jeweils mit der im Rahmen von Beispiel 2 verwendeten Ausrüstung identisch. Der obere Anschluss im Bereich des hülsenseitigen Hohlraums wurde wiederum verschlossen, indem man ihn zu einer Blindleitung umfunktionierte. Der untere Anschluss der seitlichen Schale wurde dagegen mittels der Leitung 42 mit einem Filterkolben 43 des Typs KIMAX verbunden, der eine Kapazität von 1000 ml aufwies. Der Dampfraum dieses Filterkolbens wurde mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Vakuumquelle über die Entsorgungsleitung 44 abgesaugt, wobei die Vakuumquelle aus einer zweiteiligen, in Eis eingetauchten Vakuumfalle mit einer Länge von 36,8 cm und einem Innendurchmesser von 3,8 cm sowie einer üblichen Labor-Vakuumpumpe des Typs "Welch Duo-seal" bestand. Über ein (nicht gezeigtes), regulierbares Ventil konnte in diese Vakuumfalle Luft eingeblasen werden, so daß eine gezielte Steuerung des im Filterkolben herrschenden Drucks möglich war.

Ursprünglich wurde der besagte Vorratsbehälter mit 1800 ml Beschichtungslösung beschickt. Der im Filterkolben herrschende Druck wurde auf einen absoluten Zahlenwert von 7,5 cm Quecksilbersäule eingestellt. Dann wurde die zur Lösungszirkulation vorgesehene Pumpe gestartet, um einen Fluss in den Fußbereich des Moduls hinein aufzubauen. Die Flussgeschwindigkeit wurde mit Hilfe einer entsprechenden Kontrolle durch Augenschein so eingestellt, dass bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sämtliche Fasern mit der Lösung befüllt waren, ein Zeitraum von 15 Sekunden verstrich. Daraufhin begann sich das Permeat innerhalb des Filterkolbens anzusammeln. Nachdem der Pegelstand an Lösung innerhalb des Vorratsbehälters erfolgreich absank und somit zusätzlicher Platz entstanden war, wurde der Vorratsbehälter mit weiteren 700 ml Beschichtungslösung beschickt. Wie im Rahmen des Beispiels 2 wurde auch hier die Viskosität des Permeats gemessen, wobei sich herausstellte, dass diese mit der Viskosität von FC-75 identisch war. Einhunderfünf Sekunden, nachdem die Fasern befüllt worden waren, wurde der Druck so eingestellt, dass das Vakuum im Filterkolben einem absoluten Zahlenwert von 3,8 cm Quecksilbersäule entsprach. Zweihundertzehn Sekunden nach der Befüllung der Fasern wurde der Vorratsbehälter entleert und die zur Lösungsmittelzirkulation vorgesehene Pumpe wurde ausgeschaltet. Das Modul wurde dann von der Lösungsapparatur abgetrennt, und es wurde die vorhandene Flüssigkeit entleert. Die Fasern wurden danach in einem gasförmigen Stickstoffstrom getrocknet, der wie im Rahmen des Beispiels 2 mit einer Geschwindigkeit von 30 l/min. 5,5 Stunden lang durch den röhrenseitigen Hohlraum gespült wurde. Auf der Basis der im Rahmen des Beispiels 2 beschriebenen Messmethoden wurde gefunden, dass die mittlere Dicke der Polymer A- Schicht auf den Hohlfasern 0,1 µm betrug, während die O₂/N₂-Selektivität einem Zahlenwert von 1,84 entsprach.

Beispiele 4-6

Es wurde die im Rahmen des Beispiels 2 beschriebene Vorgehensweise zum Beschichten der inneren Oberfläche von Hohlfasern wiederholt, aber mit den nachfolgend beschriebenen Abwandlungen. Es wurde ein Hohlfasermodul des Typs Spectrum mit einem Durchmesser von 2,54 cm und der Nummer M15S260 O/N sowie etwa 361 Fasern und einer wirksamen Länge von 14,2 cm verwendet, welches insgesamt eine Filteroberflächengröße von 680 cm² aufwies. Es wurde jeweils der Gasfluss von Sauerstoff und Stickstoff sowie die Selektivität der Membranen bestimmt, wobei die dabei erhaltenen Daten in der Tabelle IV zusammengestellt sind. Diese Beispiele demonstrieren, dass man mit Hilfe der Lehre der vorliegenden Erfindung einen Gasfilter mit einem insgesamt kleinen Querschnitt herstellen kann, der eine kontinuierliche, äußerst dünne Schicht einer gasdurchlässigen Membran aufweist und somit einen beachtlichen Gasfluss ermöglicht.

Tabelle IV

Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel 5

Der zylinderförmige, in der Fig. 5 dem Bezugszeichen 55 entsprechende Modul auf der Basis von beschichteten Hohlfasern gemäß dem Beispiel 4 wurde mit einer im Rahmen der Fig. 5 dargestellten Prüfungsapparatur verbunden (Beispiel 5). Insgesamt betrug die auf den Zylinderdurchmesser Dhf bezogene Querschnittsfläche dieses Moduls 5,1 cm². Die Filteroberfläche dieses Moduls betrug 680 cm². Eine Zentrifugalpumpe 80 wurde mit der Ölvorrichtung 82 ausgestattet, die aus einem Docht bestand, der in einen Behälter mit dem Öl O-2 eingetaucht war. Der besagte Docht wurde mit der Absaugseite der Pumpe verbunden, was dazu führte, dass Öltröpfchen in der Luft 83 suspendiert wurden, die aus der Pumpe herausströmte. Somit wurde infolge der Sogwirkung der Pumpe Luft aufgenommen und mittels des Ventils 51 durch die Leitung 54 in die Umgebung abgeblasen. Ein gewisser Anteil der mit Öl angereicherten Luft wurde mittels des manuell kontrollierten Ventils 52 abgeleitet und in die Haltvorrichtung 60 für Membranen in Form flacher Folien überführt. Ein Überschuss an mit Öl angereicherter Luft wurde durch eine entsprechende, mit dem manuell geregelten Ventil 62 versehene Leitung aus der besagten Haltevorrichtung für Membranen abgezogen. Durch die in der Haltevorrichtung angeordnete Membran bereits hindurchgedrungene Luft wurde mit Hilfe der Leitung 64 entsorgt, die dafür vorgesehen war, mit dem Fußbereich eines (nicht gezeigten) gläsernen, kalibrierten Zylinders verbunden zu werden. In diesen kalibrierten Zylinder wurde Seifenlösung eingetragen, um unter Verwendung der nach dem Stand der Technik üblichen Blasenausdehnungs-Technologie volumetrisch die Flussgeschwindigkeit des Permeats zu bestimmen. Ein anderer Teil der durchgepumpten Luft wurde mit Hilfe des manuell geregelten Steuerventils 53 in den oberen Bereich der Leitung des hülsenseitigen Hohlraums des Fasermoduls 55 umgeleitet. Ein Überschuss an mit Öl angereicherter Luft strömte durch die Leitungen hindurch und wurde durch eine Leitung entsorgt, die mit dem manuell geregelten Ventil 56 versehen war. Sowohl vom oberen, als auch vom unteren Anschluss im Bereich des hülsenseitigen Hohlraums wurde die durch den Modul hindurch gedrungene Luft mit Hilfe des gemeinsamen Ventils 57 entsorgt, welches ebenfalls so ausgebildet war, dass es mit einem Messzylinder verbunden werden konnte, der eine Messung des Gasflusses mit Hilfe der Seifenblasenausdehnung ermöglichte.

Im Rahmen der Fig. 6 wird die schematische Ansicht eines Querschnitts durch die Haltevorrichtung 60 für kreisförmige Membranen in Form von flachen Folien mit einem Durchmesser Dfs von 47 mm dargestellt, die von der Firma Millipore Corporation, Bedford, Massachusetts/U.S.A. hergestellt wird. Insgesamt betrug die Querschnittsfläche dieser Haltevorrichtung für Membranen in Form von flachen Folien 17,3 cm², wobei die Filteroberflächengröße der Membran insgesamt 9,6 cm² betrug. Die Haltevorrichtung weist einen oberen Block 61 und einen unteren Block 63 auf, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie eine gasdurchlässige Membran 65 und eine an der Rückseite derselben angeordnete, steife, perforierte Platte einschliessen können. Der untere Block ist außerdem so bearbeitet, daß im Blockinneren ein Kanal 77 definiert ist. Das zu filternde Gas wurde durch die Einlassöffnung 68 eingespeist. Alle Anschlüsse waren mit (nicht gezeigten) Verbindungsleitungen versehen. Die eintretende Luft bewegte sich in Pfeilrichtung auf die Membran zu. Die Luft wurde in einen unmittelbar neben der Membran angeordneten, engen Hohlraum eingeleitet und in einem Auslaßkanal 72 gesammelt, von wo aus sie durch den Anschluss 69 entsorgt werden konnte. Die Luft, welche die Membran bereits passiert hatte, wurde mittels des Anschlusses 70 in Pfeilrichtung aus dem Hohlraum 71 entfernt. Diese Luft, welche die Membran bereits passiert hatte, wurde von der eintretenden Luft mit Hilfe der Membran und einem aus einem Elastomeren bestehenden O-Ring 67 abgetrennt.

Von der beschichteten Membran des Vergleichsbeispiels 2 wurde ein kreisförmiger Ausschnitt mit einem Durchmesser von 47 mm in der Haltevorrichtung für Membranen in Form von flachen Folien plaziert, wobei die beschichtete Seite direkt dem eintretenden Gas ausgesetzt wurde (Vergleichsbeispiel 5). Dann wurde die Pumpe 80 eingeschaltet, wodurch ein mit Öl angereicherter Luftstrom ausgelöst wurde, der durch das Ventil 51 zur Position 54 strömte. Die Ventile 56 und 62 zur Entsorgung von überschüssigem Öl wurden geschlossen. Die manuell regelbaren Ventile 52 und 53 wurden geöffnet, um die mit Öl angereicherte Luft auf die Membran in Form einer flachen Folie, bzw. in den Hohlfasermodul hinein zu leiten. Die Ventile wurden dabei so eingestellt, dass durch jede der Entsorgungsleitungen 64 und 57 das Gas jeweils mit einer Geschwindigkeit von 2 l/min. hindurch strömte. Von Zeit zu Zeit wurde der an den beiden Manometern 58 und 59 angezeigte Druck abgelesen und zusammen mit den entsprechenden Ergebnissen der Messung des Gasflusses notiert. Bei diesem Experiment wurde somit der neuartige Gasfilter und eine nach dem Stand der Technik übliche Membran in Form einer flachen Folie einem Gas ausgesetzt, welches dieselbe Konzentration an Öl aufwies. Im Rahmen der Tabelle V sind die im Zuge dieses Experiments erhaltenen Daten zusammengestellt.

Tabelle V

Die vorstehend zusammengestellten Daten zeigen, dass die an der Membran in Form einer flachen Folie anliegende Druckdifferenz über einen Zeitraum von etwa 90 Stunden stabil blieb und danach rasch anstieg. Nach dem Ablauf von 121 Stunden war die Membran in Form einer flachen Folie im wesentlichen vollständig verstopft. Der Gasfluss durch die Membran in Form einer flachen Folie begann nach Ablauf von etwa 68 Stunden erste Anzeichen eines Nachlassens zu zeigen. Nach 121 Stunden sank er nahezu auf den Nullwert ab. Bereits unmittelbar nach Beginn der Prüfung stieg die an dem beschichteten Hohlfasermodul anliegende Druckdifferenz allmählich an. Ursprünglich war die an dem Hohlfasermodul anliegende Druckdifferenz größer als diejenige an der flachen Folie, so wie man dies bei einer kontinuierlichen, nichtporösen Gasflussbarriere im Vergleich zu einer porösen Membran auch erwarten würde.

Nach Ablauf von etwa 89 Stunden wurde damit begonnen, fünf Minuten lang Luft durch die Ventile 56 und 62 auszublasen, die für überschüssige, mit Öl angereicherte Luft vorgesehen sind. Diese Maßnahme wurde durchgeführt, um somit den Versuch einer Reinigung der Gasfilter von möglicherweise darin angehäuftem Öl anzustellen. Im Zuge dieser "Ausblasschritte" konnte der Haltevorrichtung für Membranen in Form flacher Folien kein flüssiges Öl entnommen werden, während dagegen aus dem Fasermodul durchaus flüssiges Öl herausfloss. Diese Befunde legten den Schluss nahe, dass das Öl zwar die flache Membran ungehindert passieren konnte, während die Hohlfasern dagegen nicht passiert werden konnten. Das Modul wies ein durchsichtiges Gehäuse auf. Durch optische Kontrolle während des Versuches konnte aufgezeigt werden, dass kein flüssiges Öl durch die Fasern hindurchdrang, so daß sich auch kein Öl in dem hülsenseitigen Hohlraum ansammeln konnte. Als allerdings die besagte Haltevorrichtung für flache Folien nach dem Ende der Untersuchung geöffnet wurde, konnte sowohl in der Membran, als auch auf der nach oben ausgerichteten Oberfläche der Membran jeweils flüssiges Öl festgestellt werden. Diese Befunde bestätigen die vorstehend ausgeführte Vermutung im Hinblick auf den Durchgang von Öl durch die Membranen.

Das Hinausblasen von Luft durch die für überschüssige, mit Öl angereicherte Luft vorgesehenen Leitungen führte dazu, dass in beiden Gasfiltern der Gasfluss jeweils unmittelbar wieder auf den Sollwert von 2,0 l/min eingestellt wurde. Dieser Spülvorgang wurde danach noch zusätzlich fünf Mal wiederholt. Nach vier dieser Vorgänge wurde jeweils eine erhebliche Steigerung des Gasflusses durch den Hohlfasermodul festgestellt. Die Membran in Form einer flachen Folie reagierte dagegen überhaupt nicht auf irgendeinen der nachfolgenden Spülvorgänge. Im Fall des Hohlfasermoduls blieb der Fluss an hindurch dringender Luft für mehr als 168 Stunden bei einem Wert, der mehr als 50% des ursprünglich eingestellten Sollwertes betrug. Als die Untersuchung nach dem Ablauf von 213 Stunden beendet wurde, betrug der Gasfluss im Fall des Hohlfasermoduls 46% des Sollwertes. Auch der nach dem Passieren des Hohlfasermoduls auftretende Druckabfall war niedriger als die entsprechende Differenz der Druckmessungen im Fall der Membran in Form einer flachen Folie. Diese Daten demonstrieren, dass die neuartige Membran mit einer kontinuierlichen, nichtporösen Barriere in Form einer gasdurchlässigen Membran gegen eine durch Öl ausgelöste, mögliche Verstopfung über einen erheblich längeren Zeitraum beständig ist, als dies bei einer porösen Membran der Fall ist. Außerdem kann man bei einer nichtporösen Membran den ursprünglichen Gassfluss durch eine wiederholte Reinigung jeweils wieder bis zur Ausgangsstärke regenerieren.

Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 6

Es wurde eine Probe einer frisch hergestellten, porösen Membran gemäß dem Vergleichsbeispiel 3 mit einem Durchmesser von 47 mm in eine Haltevorrichtung für Membranen in Form flacher Folien eingebaut (Vergleichsbeispiel 6). Die Anschlüsse 68 und 69 (Fig. 6) wurden verschlossen, und in den Anschluss 70 wurde das Öl O-2 hinein gegossen, um das Innere der Haltevorrichtung zu befüllen. In ähnlicher Weise wurde das Ventil 56 (Fig. 5) des Hohlfasermoduls entsprechend dem Beispiel 6 verschlossen, und der röhrenseitige Hohlraum des Moduls wurde ebenfalls mit dem Öl O-2 befüllt. In diesem mit Flüssigkeit gefüllten Zustand wurden die Gasfilter eine Stunde lang belassen. Das Öl wurde den Gasfiltern entnommen, die im Rahmen der Prüfungsapparatur gemäß der Fig. 5 installiert worden waren. Die für den Luftüberschuss vorgesehenen Ventile 62 und 56 wurden geöffnet, und die Pumpe 80 wurde eingeschaltet. Um Ölrückstände zu entfernen, wurden die Gasfilter 10 Minuten lang mit Luft durchspült. Dann wurden die Ventile 62 und 56 wieder geschlossen, und die Ventile 51, 52 und 53 wurden so eingestellt, dass mit Hilfe der Manometer 58 und 59 ein kontrollierter Druck von 5 lbs_f/in² vorgegeben werden konnte. Die im Rahmen dieses Experiments erhaltenen Daten sind in der Tabelle VI zusammengestellt.

Tabelle VI

Dieses Experiment demonstriert, dass die neuartige Membran mit einer kontinuierlichen, nichtporösen Schicht eines oleophoben, gasdurchlässigen Polymers im Vergleich zu einer mit dem gleichen Polymer beschichteten, mikroporösen Struktur über eine verbesserte Beständigkeit gegen eine mögliche Benetzung durch Öl verfügt. Der Gasfluss durch das neuartige Hohlfasermodul erwies sich als hoch und blieb zudem über einen Zeitraum von mehr als 24 Stunden stabil. Die nach dem Stand der Technik übliche Membran war dagegen bereits nach weniger als drei Stunden verstopft.

Beispiel 9

Es wurde eine 0,1 Gew.-prozentige Basislösung hergestellt, indem 1,164 g des Polymers B in eine Glasflasche mit 900 ml (1620 g) FC-75 eingetragen und diese Glasflasche anschließend von Hand etwa 10 Minuten lang geschüttelt wurde. Diese Lösung wurde danach heftig durchmischt, indem man die besagte Flasche über Nacht unter einer geeigneten Lampe erhitzte und dabei gleichzeitig auf einer Walzenmühle hin- und herrollte. Dann wurde eine 0,005 Gew.-prozentige Beschichtungslösung hergestellt, indem in einer sauberen Glasflasche 50 ml der besagten Basislösung mit 950 ml FC-75 verdünnt und fünf Minuten lang geschüttelt wurden. Diese Verdünnung der Basislösung wurde wiederholt, um auf diese Weise 4 Liter Beschichtungslösung herzustellen.

Ein etwa 1'153 mikroporöse Polysulfonfasern mit einem Innendurchmesser von 460 µm und einem Außendurchmesser von 640 µm aufweisendes Hohlfasermodul des Typs "MiniKros" (hergestellt von der Firma "Spectrum, Inc.", Bauteilnummer S555 001 HF-2) mit einem Polysulfongehäuse, dessen Innendurchmesser 3,2 cm betrug, wurde in einer Beschichtungsapparatur entsprechend der in der Fig. 4 dargestellten installiert, allerdings horizontal. Für die Polysulfonfasern wurde eine Porosität entsprechend einem MWCO-Wert von 50'000 ermittelt. Die wirksame Länge der Polysulfonfasern betrug 20 cm, so dass sich insgesamt eine Filteroberflächengrösse von 3895 cm² ergab. Die Pumpe und der Vorratsbehälter war jeweils mit der im Rahmen von Beispiel 2 verwendeten Ausrüstung identisch. Die beiden Anschlüsse der seitlichen Schale wurden mit Hilfe von in einer "Y". - artigen Konfiguration verbundenen, aus Silikonkautschuk bestehenden Leitungen verknüpft, und die gemeinsame Leitung wurde dann wiederum mit einem Filterkolben des Typs KIMAX verbunden, der eine Kapazität von 1000 ml aufwies. Der Dampfraum dieses Filterkolbens wurde mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Vakuumquelle über die Entsorgungsleitung 44 abgesaugt, wobei die Vakuumquelle aus einer zweiteiligen, in Eis eingetauchten Vakuumfalle mit einer Länge von 36,8 cm und einem Innendurchmesser von 3,8 cm sowie einer üblichen Labor-Vakuumpumpe des Typs "Welch Duo-seal" bestand. Über ein (nicht gezeigtes), regulierbares Ventil konnte in diese Vakuumfalle Luft eingeblasen werden, so daß eine gezielte Steuerung des im Filterkolben herrschenden Drucks möglich war.

Ursprünglich wurde der besagte Vorratsbehälter mit 1800 ml Beschichtungslösung beschickt. Der im Filterkolben herrschende Druck wurde auf ein Vakuum entsprechend einem absoluten Zahlenwert von 30 cm Quecksilbersäule eingestellt. Dann wurde die zur Lösungszirkulation vorgesehene Pumpe gestartet, um den Fluss der Beschichtungslösung in den Modul aufzubauen. Daraufhin begann sich das Permeat innerhalb des Filterkolbens anzusammeln. Nachdem der Pegelstand an Lösung innerhalb des Vorratsbehälters ausreichend absank und somit zusätzlicher Platz entstanden war, wurde der Vorratsbehälter mit weiteren 1'700 ml Beschichtungslösung beschickt.

Drei Minuten nach dem Beginn des kreislaufartigen Umlaufs der Lösung war der Filterkolben befüllt. Damit ein leerer Kolben installiert werden konnte, wurde ein Ventil in der Vakuumlinie (44, vgl. Fig. 4) zeitweise geschlossen. Danach wurde das Ventil wieder geöffnet, und die Filtration konnte erneut beginnen. Ein solcher Austausch des Filterkolbens wurde jeweils 7 Minuten und 11 Minuten nach dem Beginn des Experiments erneut wiederholt. Nachdem der Vorgang 14 Minuten angedauert hatte, war der Vorratsbehälter leer und die zur Lösungsmittelzirkulation vorgesehene Pumpe wurde ausgeschaltet. Der Modul wurde dann von der Lösungsapparatur abgetrennt, und es wurde die vorhandene Flüssigkeit entleert. Die Fasern wurden danach in einem gasförmigen Stickstoffstrom getrocknet, der wie im Rahmen des Beispiels 2 mit einer Geschwindigkeit von 30 l/min. 5,5 Stunden lang durch den röhrenseitigen Hohlraum gespült wurde. Wie im Rahmen des Beispiels 2 wurde auch hier anschließend die Viskosität des Permeats gemessen, wobei sich herausstellte, dass diese mit der Viskosität von FC-75 identisch war, das heisst, sie war durch eine Tropfzeit von 225 Sekunden durch ein Viskosimeter des Typs Nr. 191 gegeben. Auf der Basis der im Rahmen des Beispiels 2 beschriebenen Messmethoden wurde gefunden, dass die mittlere Dicke der Polymer B-Schicht auf den Hohlfasern 0,45 µm betrug, während die O₂/N₂-Selektivität einem Zahlenwert von 2,59 entsprach.

Beispiel 10

Es wurde ein Hohlfasermodul beschichtet, wie in Beispiel 9 beschrieben, aber mit den folgenden Abwandlungen. Es wurde eine 0,5 Gew.-prozentige Beschichtungslösung des Polymers A verwendet. Die Beschichtungslösung wurde hergestellt, indem man zu 500 ml der im Rahmen des Beispiels 2 hergestellten Basislösung 500 ml FC-75 hinzufügte und diese Mischung von Hand etwa fünf Minuten lang schüttelte.

Bei dem verwendeten Hohlfasermodul handelte es sich um einen etwa 1'000 mikroporöse Polypropylenfasern mit einem Innendurchmesser von 200 µm und einem Außendurchmesser von 250 µm aufweisenden Hohlfasermodul des Typs "MiniKros Sampler" (hergestellt von der Firma "Spectrum, Inc.", Spezialausführung mit der Nummer 032596-1) mit einem Polysulfongehäuse, dessen Innendurchmesser 1,6 cm betrug. Die nominelle Porengröße der Polypropylenfasern betrug 0,05 µm. Der Vorratsbehälter wurde mit 500 ml Beschichtungslösung beschickt, und der im Filterkolben herrschende Druck wurde auf ein Vakuum entsprechend einem absoluten Zahlenwert von 5 cm Quecksilbersäule eingestellt. Danach wurde der Modul vertikal orientiert in die Apparatur zum kreislaufartigen Umlauf der Lösung eingebaut. Dann wurde die zur Lösungszirkulation vorgesehene Pumpe gestartet, um den Fluss der Beschichtungslösung in den Fussbereich des Moduls aufzubauen, wobei eine Geschwindigkeit vorgegeben wurde, die in 4 Sekunden zur Befüllung der Leitungen führte. Nachdem die Beschichtungslösung während eines Zeitraums von 9 Minuten und 15 Sekunden kreislaufartig umgelaufen war, wurde die zur Lösungsmittelzirkulation vorgesehene Pumpe ausgeschaltet. Der Modul wurde dann von der Zirkulationsapparatur abgetrennt, und es wurde die vorhandene Flüssigkeit entleert. Die Fasern wurden danach in einem gasförmigen Stickstoffstrom getrocknet, der mit einer Geschwindigkeit von 1 l/min. 5,5 Stunden lang durch den röhrenseitigen Hohlraum gespült wurde. Dann wurde auch für diesen beschichteten Modul die Dicke der nichtporösen Polymerschicht auf dem Faserinneren gemessen, wobei ein Zahlenwert von 0,9 µm bestimmt wurde, während eine O₂/N₂- Selektivität entsprechend einem Zahlenwert von 1,81 gemessen werden konnte.

Beispiel 11

Es wurde ein Hohlfasermodul auf der jeweiligen Außenseite der Fasern, das heisst, auf der Seite der Faseraußenhaut beschichtet. Die Vorgehensweise war insofern mit der des Beispiels 10 vergleichbar, als dass auch in diesem Fall die Beschichtungslösung unter Vakuum durch die Hohlfasern hindurch gesaugt wurde. Es wurden für die Beschichtungslösung insgesamt 200 ml einer 0,1 Gew.-prozentigen Basislösung des Polymers B verwendet, wie sie im Rahmen des Beispiels 9 hergestellt worden war. Es wurde ein etwa 1'190 mikroporöse Polypropylenfasern mit einer Porengröße von 0,05 µm und einer wirksamen Länge von 21,3 cm aufweisendes Hohlfasermodul des Typs "MiniKros Sampler" (hergestellt von der Firma "Spectrum, Inc.", Spezialausführung mit der Nummer 081696-2) verwendet, der horizontal orientiert in die Apparatur zum kreislaufartigen Umlauf der Lösung eingebaut wurde. Die Beschichtungslösung wurde in einen der Anschlüsse der Seitenschale eingeleitet und über den anderen Anschluss der Seitenschale wieder in den Vorratsbehälter zurück geleitet. Die beiden seitlichen Leitungsanschlüsse wurden mit Hilfe eines "Y"-förmigen Verbindungsstücks miteinander verknüpft, und die gemeinsame Leitung wurde mit dem zum Sammeln des Permeats innerhalb des Vakuumsystems vorgesehenen Kolben verbunden. Somit wurde das FC-75 aus der Lösung auf dem hülsenseitigen Hohlraum heraus und durch die mikroporösen Fasern hindurch in das Faserinnere hinein gesaugt. Das Vakuum im röhrenseitigen Hohlraum wurde so eingestellt, dass der herrschende Druck einem absoluten Zahlenwert von 500 mm Quecksilbersäule entsprach.

Der kreislaufartige Umlauf wurde beendet, sobald der Vorratsbehälter geleert worden war. Der Modul wurde dann von der Zirkulationsapparatur abgetrennt, und es wurde die vorhandene Flüssigkeit entleert. Ein Stickstoffstrom wurde mit einer Geschwindigkeit von 8 l/min. 20 Minuten lang durch die Schalenseite gespült. Um das Trocknen fortzusetzen, wurde danach auch noch ein zusätzlicher, ebenfalls zum Trocknen vorgesehener Strom aus gasförmigem Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 0,5 l/min. 8 Stunden lang durch die Schalenseite gespült. Nach dem Beschichten wurde auch für diesen Modul die Beschichtungsdicke gemessen, wobei ein Zahlenwert von 0,3 µm bestimmt wurde, während eine O₂/N₂-Selektivität entsprechend einem Zahlenwert von 1,72 gemessen werden konnte.

Beispiel 12

Es wurde ein Hohlfasermodul, das etwa 99 aus mikroporösem Polyvinylidenfluorid ("PVDF") bestehende Hohlfasern enthielt, mit dem Polymer A beschichtet, und zwar im wesentlichen in der gleichen Art und Weise, die im Rahmen des Beispiels 2 beschrieben wurde, aber mit den folgenden Abwandlungen: Es wurde ein Modul des Typs "Krosflow" (hergestellt von der Firma "Spectrum, Inc.") mit der Seriennummer S555001HF-12 mit einem Innendurchmesser von 1,6 cm verwendet. Die Fasern wiesen einen Innendurchmesser von 1,0 mm und einen Aussendurchmesser von 1,2 mm auf, wobei eine Porengröße entsprechend einem MWCO-Wert von 500'000 ermittelt wurde. Die Gesamtlänge der Fasern betrug 13,6 cm, und die wirksame Länge 12,5 cm.

Der Modul wurde mit Hilfe von aus Silikonkautschuk bestehenden Leitungen horizontal orientiert in die Apparatur zum kreislaufartigen Umlauf der Lösung eingebaut, die von jedem der Anschlüsse auf der Schalenseite ausgingen, welche ihrerseits mit Hilfe eines "Y"- förmigen Verbindungsstücks miteinander verknüpft waren. Statt das Permeat in den Vorratsbehälter zurück zu leiten, wurde die von diesem "Y"-förmigen Verbindungsstück ausgehende, gemeinsame Entsorgungsleitung mit einer Sammelflasche verbunden. Der Vorratsbehälter mit einer Kapazität von 1 l wurde mit 200 ml Beschichtungslösung beschickt. Die Pumpe wurde mit einer Flussgeschwindigkeit von etwa 5 ml/sec betrieben. Die Rückflussleitung, die aus dem Auslass im Bereich des röhrenseitigen Hohlraums heraus in den Vorratsbehälter zurück führte, wurde mit Hilfe einer Schlauchklemme auf einen Querschnitt eingestellt, der einen Rückfluss von etwa 3,5 ml/sec. erlaubte. Auf diese Weise wurden etwa 1,5 ml Permeat pro Sekunde gesammelt. Die Pumpe wurde ausgeschaltet, sobald der Vorratsbehälter geleert worden war. Die innerhalb des Moduls vorhandene Flüssigkeit wurde entleert, und ein Stickstoffstrom wurde mit niedrigem Druck bei einer Geschwindigkeit von 2 l/min. 4 Stunden lang durch den röhrenseitigen Hohlraum gespült.

Nach dem Beschichten wurde auch für dieses Modul die Beschichtungsdicke gemessen, wobei ein Zahlenwert von 2,70 µm bestimmt wurde, während eine O₂/N₂-Selektivität entsprechend einem Zahlenwert von 1,87 gemessen werden konnte.

Obgleich zu Zwecken der Illustration im Rahmen der Zeichnungen und der Beispiele bestimmte Ausführungsformen der Erfindung ausgesucht wurden und die vorhergehende Beschreibung sich auf bestimmte technische Ausführungsformen beschränkt, um diese speziellen Ausführungsformen der Erfindung zu beschreiben, soll diese Beschreibung keinesfalls den mit Hilfe der Patentansprüche definierten Schutzbereich der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise beschränken.

Vergleichsbeispiel 6

Es wurde unter Verwendung der im Rahmen des Beispiels 9 beschriebenen Vorgehensweise ein Modul mit 12 Hohlfasern und einer Filteroberflächengröße von 11,5 cm² auf der Innenseite der Fasern mit einer Schicht versehen, die aus dem von der Firma Ciba-Geigy hergestellten Polyimidpolymer mit der Bezeichnung "Matrimid 5218" bestand. Bei den besagten Hohlfasern handelte es sich um mikroporöses Polypropylen mit einer Porosität von etwa 0,05 µm, was einem MWCO-Wert von etwa 100'000 entspricht. Das Polyimid wies ein Molekulargewicht von 30'000 und in N-Methylpyrrolidon eine logarithmische Viskositätszahl (engl.: "inherent viscosity") von 0,6 auf. Das Polymer wurde entsprechend einer Konzentration von 1,5 Gew.-% in klarem Dimethylformamid aufgelöst, wobei 100 ml einer orange gefärbten Beschichtungslösung erhalten werden konnten. Die Beschichtungslösung wurde unter einem Vakuum durch die Fasern gesaugt, das einem absoluten Druck von etwa 380 ml Quecksilbersäule entsprach. Es wurde beobachtet, das die Permeatflüssigkeit orange gefärbt war, was als Hinweis darauf zu werten ist, dass das Polymer durch die verwendeten, mikroporösen Hohlfasern nicht in wirksamer Weise gefiltert werden konnte.

Durch das unbeschichtete Modul hindurch wiesen sowohl Stickstoff, als auch Sauerstoff jeweils einen Gasfluss von etwa 65'000 GPU auf. Nach dem Beschichten wurde sowohl der Gasfluss von Stickstoff, als auch der von Sauerstoff auf einen Zahlenwert von jeweils 14'700 reduziert. Die O₂/N₂-Selektivität verblieb ungefähr bei einem Zahlenwert von eins, was als Hinweis auf die Tatsache zu betrachten ist, dass auf dem Polypropylensubstrat keine kontinuierliche, nichtporöse Schicht eines gasdurchlässigen Polymers gebildet worden war. Nichtporöses Polyimid weist eine O₂/N₂-Selektivität auf, die größer als 5,0 ist. Dieses Beispiel demonstriert, wie wichtig es ist, das Molekulargewicht des aufgelösten Polymers und die Porengröße des Substrats miteinander in Beziehung zu setzen, um auf diese Weise zu ermöglichen, dass das Substrat das Polymer in einer so wirksamen Weise herausfiltert, dass dadurch auf dem Substrat eine kontinuierliche, nichtporöse Schicht entsprechend der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann.

Beispiele 13-14 und Vergleichsbeispiele 7-8

Es wurden vier Module, deren Konstruktion mit der im Rahmen der Beispiele 4 bis 6 verwendeten vergleichbar war, auf der Innenseite der Polysulfon-Hohlfasern entsprechend der Methode dieser Erfindung jeweils mit äußerst dünnen, aus dem Polymer A bestehenden Schichten versehen. Die einschlägigen Daten sind im Rahmen der Tabelle VII zusammengestellt. Der wichtigste Unterschied zwischen diesen Beispielen besteht darin, dass im Rahmen der Vergleichsbeispiele das Lösungsmittel durch Trocknen in einem Vakuumofen über Nacht und bei einer Temperatur von 100°C abgezogen wurde, während dagegen im Rahmen der Ausführungsbeispiele über Nacht mit der jeweils angegebenen Flussrate mit gasförmigem Stickstoff gespült wurde.

Auf der Basis des gemessenen Flusses durch die Fasern und der bekannten Duchlässigkeit der Beschichtungszusammensetzung wurde die mittlere Beschichtungsdicke errechnet. Der mittlere Innendurchmesser der verwendeten Fasern wurde jeweils mit Hilfe hydraulischer Berechnungen gemessen, die auf dem gemessenen Fluss bei einem gemessenen Druckabfall über die gesamte Leitungsanordnung basieren. Die unbeschichteten Fasern wiesen einen mittleren Innendurchmesser von 420 µm auf. Diese Daten zeigen, dass ungeachtet der sehr dünnen Beschichtung, die in allen Fällen weitaus dünner als 1 µm war, der mittlere Innendurchmesser der Fasern bei den Hohlfasermodulen der Vergleichsbeispiele erheblich kleiner war, als es den zu erwartenden Abmessungen im Bereich von etwa 418 µm entsprach. Man darf annehmen, dass die Differenz auf die uneinheitliche Dicke der Beschichtung der Faserinnenseiten zurückgeht. Wenn das Lösungsmittel jeweils durch eine Gasspülung mit hoher Flussgeschwindigkeit entfernt wurde, wie dies bei den Beispielen 13 und 14 der Fall war, so war der gefundene, mittlere Faserdurchmesser jeweils erheblich näher an den erwarteten Abmessungen. Diese Beispiele demonstrieren somit, dass eine hohe Flussgeschwindigkeit des Spülungsgases wichtig ist, um die entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung erforderliche Beschichtungsgeometrie zu realisieren.

Tabelle VII

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung einer Membran, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Auflösen eines gasdurchlässigen Polymers in einem Lösungsmittel, so daß eine Beschichtungslösung erhalten wird;
b) Auswählen eines mikroporösen Substrats mit einer Porengröße, auf deren Basis man das aufgelöste Polymer wirksam aus der Beschichtungslösung herausfiltern kann, welches Substrat eine erste und eine zweite Seite aufweist;
c) Kontaktieren der ersten Seite des mikroporösen Substrats mit der Beschichtungslösung;
d) Veranlassen, dass das Lösungsmittel durch das mikroporöse Substrat hindurch auf die zweite Seite strömt;
e) Entfernen der Beschichtungslösung und des Lösungsmittels von der Membran; und
f) Abziehen des Lösungsmittels von der Membran, wodurch auf der ersten Seite eine kontinuierliche, nichtporöse Schicht des gasdurchlässigen Polymers gebildet wird,

wobei das gasdurchlässige Polymer ein amorphes Copolymer der Verbindung Perfluor-2,2- dimethyl-1,3-dioxol ist, dessen Sauerstoffdurchlässigkeit bei einer Temperatur, die niedriger als die Glasübergangstemperatur des amorphen Copolymers ist, einem Zahlenwert von mindestens 100 barrers entspricht.

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Schritte (c) bis (f) solange wiederholt werden, bis die nichtporöse Schicht des gasdurchlässigen Polymers auf dem mikroporösen Substrat eine vorgegebene Dicke aufweist.

3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die nichtporöse Schicht etwa 0,01 bis etwa 25 µm dick ist.

4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem amorphen Copolymer um ein Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und einer komplementären Menge mindestens eines weiteren Monomers handelt, welches aus einer Gruppe ausgewählt worden ist, die aus folgenden Verbindungen besteht: Tetrafluorethylen, Perfluormethylvinylether, Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Chlortrifluorethylen.

5. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei es sich bei dem amorphen Copolymer um ein Dipolymer der Verbindungen Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und Tetrafluorethylen handelt.

6. Das Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Dipolymer 50 bis 95 Mol-% polymerisiertes Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol umfasst.

7. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Membran eine Sauerstoff/Stickstoff-Selektivität von mindestens etwa 1,5 : 1 aufweist.

8. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem mikroporösen Substrat um ein Polymer handelt, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die aus folgenden Materialien besteht: Polyolefine; fluorierte Polyolefine; Polysulfone; Zelluloseester-Polymere; Copolymere auf der Basis von Olefinen; Copolymere auf der Basis von fluorierten Olefinen; Copolymere auf der Basis von Polysulfonen; Copolymere auf der Basis von Celluloseestern, und eine Mischung der vorgenannten Materialien.

9. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei es sich bei dem mikroporösen Substrat um Polypropylen handelt.

10. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei es sich bei dem mikroporösen Substrat um Polyvinylidenfluorid handelt.

11. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Substrat eine Selektionsgrenze für Polymere mit einem Molekulargewicht aufweist, welches niedriger ist als der Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts, den das gasdurchlässige Polymer aufweist.

12. Das Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Selektionsgrenze für das Molekulargewicht höchstens 50'000 beträgt.

13. Das Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Porengrösse des Substrats einen Durchfluss von gasförmigem Sauerstoff durch das unbeschichtete Substrat hindurch mit einer Flussgeschwindigkeit ermöglicht, die mindestens fünfmal so groß ist, wie die Flussgeschwindigkeit von gasförmigem Sauerstoff durch die nichtporöse Schicht hindurch.

14. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Porengrösse des Substrats einen Durchfluss von gasförmigem Sauerstoff entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 10'000 Gasdurchlässigkeitseinheiten ermöglicht.

15. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem mikroporösen Substrat um eine Hohlfaser handelt.

16. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei höchstens eine Menge von etwa 1 Gew.-% gasdurchlässiges Polymer in der Beschichtungslösung aufgelöst ist.

17. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt, in dem das Lösungsmittel abgezogen wird, das Kontaktieren der nichtporösen Schicht mit einem eingeblasenen Gas umfasst, wobei das Einblasen mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die ausreicht, um die nichtporöse Schicht mit einer einheitlichen Dicke auf der Membran aufzutrocknen.

18. Ein Verfahren zur Herstellung eines Gasfilters, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Auflösen eines gasdurchlässigen Polymers in einem Lösungsmittel, so daß eine Beschichtungslösung erhalten wird;
b) Bereitstellen eines Filtermoduls, welches die folgenden Bestandteile umfasst:
- 1. ein langgezogenes Gehäuse mit zwei Enden, wobei das Gehäuse einen hülsenseitigen Hohlraum definiert;
- 2. eine an einem Ende des Gehäuses angeordnete, erste Röhrenscheibe mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten, ersten Außenfläche;
- 3. eine am anderen Ende des Gehäuses angeordnete, zweite Röhrenscheibe mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten, zweiten Außenfläche;
- 4. eine Vielzahl von mikroporösen Hohlfasern mit offenen Enden, welche Hohlfasern sich innerhalb des Gehäuses im Rahmen von einer im wesentlichen parallelen Anordnung von der außerhalb des Gehäuses angeordneten, ersten Außenfläche zu der außerhalb des Gehäuses angeordneten, zweiten Außenfläche erstrecken, wobei diese Hohlfasern zusammen einen röhrenseitigen Hohlraum definieren; und wobei man auf der Basis der Porengröße der Hohlfasern das aufgelöste Polymer wirksam aus der Beschichtungslösung herausfiltern kann; und
- 5. mindestens einen durch das Gehäuse hindurchführenden Anschluss im Bereich des hülsenseitigen Hohlraums;
c) Verursachen, daß die Beschichtungslösung durch einen der hülsenseitigen Hohlräume und der röhrenseitigen Hohlräume strömt;
d) Veranlassen, dass das Lösungsmittel aus der Beschichtungslösung durch die mikroporösen Hohlfasern hindurch auf die andere Seite des hülsenseitigen Hohlraumes und des röhrenseitigen Hohlraums strömt;
e) Entfernen der Beschichtungslösung und des Lösungsmittels aus dem Modul; und
f) Abziehen des Lösungsmittels von den Hohlfasern, wodurch auf einer Seite der Hohlfasern eine kontinuierliche, nichtporöse Schicht des gasdurchlässigen Polymers gebildet wird.

19. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, welches außerdem einen zusätzlichen Schritt umfasst, im Rahmen dessen man den Filtermodul so positioniert, dass die mikroporösen Hohlfasern vertikal orientiert werden, und zwar bevor man das Fliessen der Beschichtungslösung verursacht, und wobei man zudem verursacht, dass die Beschichtungslösung in Aufwärtsrichtung durch den röhrenseitigen Hohlraum fliesst.

20. Das Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei der Schritt, in dem das Lösungsmittel abgezogen wird, das Einblasen eines Inertgases durch den röhrenseitigen Hohlraum umfasst, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um das Lösungsmittel wirksam abzuziehen, ohne dass ein grösserer Anteil der Hohlfasern durch das Polymer verstopft wird.

21. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Schritte (c) bis (f) solange wiederholt werden, bis die nichtporöse Schicht des gasdurchlässigen Polymers auf den Hohlfasern eine vorgegebene Dicke aufweist.

22. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das gasdurchlässige Polymer ein amorphes Copolymer der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol ist, dessen Sauerstoffdurchlässigkeit bei einer Temperatur, die niedriger als die Glasübergangstemperatur des amorphen Copolymers ist, einem Zahlenwert von mindestens 100 barrers entspricht.

23. Das Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei es sich bei dem amorphen Copolymer um ein Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und einer komplementären Menge mindestens eines weiteren Monomers handelt, welches aus einer Gruppe ausgewählt worden ist, die aus folgenden Verbindungen besteht: Tetrafluorethylen, Perfluormethylvinylether, Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Chlortrifluorethylen.

24. Das Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei es sich bei dem amorphen Copolymer um ein Dipolymer der Verbindungen Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und Tetrafluorethylen handelt.

25. Das Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei das Dipolymer 50 bis 95 Mol-% polymerisiertes Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol umfasst.

26. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei der Gasfilter eine Sauerstoff/Stickstoff-Selektivität von mindestens 1,5 : 1 aufweist.

27. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Hohlfasern aus einem Polymer bestehen, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die aus folgenden Materialien besteht: Polyolefine; fluorierte Polyolefine; Polysulfone; Zelluloseester-Polymere; Copolymere auf der Basis von Olefinen; Copolymere auf der Basis von fluorierten Olefinen; Copolymere auf der Basis von Polysulfonen; Copolymere auf der Basis von Celluloseestern, und eine Mischung der vorgenannten Materialien.

28. Das Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Hohlfasern aus Polypropylen bestehen.

29. Das Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Hohlfasern aus Polyvinylidenfluorid bestehen.

30. Das Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Hohlfasern eine Selektionsgrenze für Polymere mit einem Molekulargewicht aufweisen, welches niedriger ist als der Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts, den das gasdurchlässige Polymer aufweist.

31. Das Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei die Selektionsgrenze für das Molekulargewicht höchstens 50'000 beträgt.

32. Das Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei die Porengrösse der Hohlfasern einen Durchfluss von gasförmigem Sauerstoff mit einer Flussgeschwindigkeit ermöglicht, die mindestens fünfmal so groß ist, wie die Flussgeschwindigkeit von gasförmigem Sauerstoff durch die nichtporöse Schicht hindurch.

33. Das Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei die Porengrösse der Hohlfasern einen Durchfluss von gasförmigem Sauerstoff entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 10'000 Gasdurchlässigkeitseinheiten ermöglicht.

34. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Porengröße der Hohlfasern etwa 0,005 bis 0,1 µm beträgt.

35. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die nichtporöse Schicht etwa 0,01 bis etwa 25 µm dick ist.

36. Ein Gasfilter, der eine Membran mit einem Bereich entsprechend einer Filteroberfläche umfasst, die zum Hindurchströmen eines Gases geeignet ist, so daß man suspendierte Tröpfchen von diesem Gas abtrennen kann, wobei die Membran die folgenden Bestandteile umfasst:
ein mikroporöses Substrat mit einer Porengröße von etwa 0,005 bis 0,1 µm; und
eine nichtporöse, gasdurchlässige Schicht, die auf dem Substrat und auf dem gesamten Bereich der Filteroberfläche kontinuierlich aufgebracht ist, welche Schicht aus einem amorphen Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl- 1,3-dioxol besteht und welche Schicht außerdem eine Sauerstoffdurchlässigkeit von mindestens 100 barrers bei einer Temperatur unterhalb des Glasübergangspunktes des amorphen Copolymers aufweist.

37. Der Gasfilter gemäß Anspruch 36, wobei die nichtporöse Schicht etwa 0,01 bis etwa 25 µm dick ist.

38. Der Gasfilter gemäß Anspruch 36, wobei es sich bei dem amorphen Copolymer um ein Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und einer komplementären Menge mindestens eines weiteren Monomers handelt, welches aus einer Gruppe ausgewählt worden ist, die aus folgenden Verbindungen besteht: Tetrafluorethylen, Perfluormethylvinylether, Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Chlortrifluorethylen.

39. Der Gasfilter gemäß Anspruch 36, wobei es sich bei dem amorphen Copolymer um ein Dipolymer der Verbindungen Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und Tetrafluorethylen handelt.

40. Der Gasfilter gemäß Anspruch 39, wobei das Dipolymer 50 bis 95 Mol-% polymerisiertes Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol umfasst.

41. Der Gasfilter gemäß Anspruch 40, wobei die gasdurchlässige Struktur eine Sauerstoff/Stickstoff-Selektivität von mindestens 1,5 : 1 aufweist.

42. Der Gasfilter gemäß Anspruch 36, wobei das amorphe Copolymer eine Glasübergangstemperatur von mindestens 115°C aufweist.

43. Der Gasfilter gemäß Anspruch 36, wobei die nichtporöse Schicht eine Sauerstoffdurchlässigkeit entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 200 barrers aufweist.

44. Der Gasfilter gemäß Anspruch 43, wobei die nichtporöse Schicht eine Sauerstoffdurchlässigkeit entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 500 barrers aufweist.

45. Der Gasfilter gemäß Anspruch 36, wobei es sich bei dem mikroporösen Substrat um ein Polymer handelt, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die aus folgenden Materialien besteht: Polyolefine; fluorierte Polyolefine; Polysulfone; Zelluloseester-Polymere; Copolymere auf der Basis von Polyolefinen; Copolymere auf der Basis von fluorierten Polyolefinen; Copolymere auf der Basis von Polysulfonen; Copolymere auf der Basis von Celluloseestern, und eine Mischung der vorgenannten Materialien.

46. Der Gasfilter gemäß Anspruch 45, wobei das mikroporöse Substrat aus Polyvinylidenfluorid besteht.

47. Der Gasfilter gemäß Anspruch 45, wobei das mikroporöse Substrat aus Polypropylen besteht.

48. Der Gasfilter gemäß Anspruch 36, wobei es sich bei dem mikroporösen Substrat um eine Hohlfaser handelt.

49. Ein Verfahren zur Abtrennung eines Gases aus einem Aerosol, welches folgende Maßnahme umfasst: Hindurchströmen eines Gases durch einen der Filteroberfläche einer Membran entsprechenden Bereich, welche Membran folgende Bestandteile umfasst:
ein mikroporöses Substrat; und
eine nichtporöse, gasdurchlässige Schicht, die auf dem Substrat und auf dem gesamten Bereich entsprechend der Filteroberfläche kontinuierlich aufgebracht ist, welche Schicht aus einem amorphen Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2- dimethyl-1,3-dioxol besteht und welche Schicht außerdem eine Sauerstoffdurchlässigkeit entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 100 barrers bei einer Temperatur unterhalb des Glasübergangspunktes des amorphen Copolymers aufweist.

50. Das Verfahren gemäß Anspruch 49, wobei die nichtporöse Schicht etwa 0,01 bis etwa 25 µm dick ist.

51. Das Verfahren gemäß Anspruch 50, wobei es sich bei dem amorphen Copolymer um ein Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und einer komplementären Menge mindestens eines weiteren Monomers handelt, welches aus einer Gruppe ausgewählt worden ist, die aus folgenden Verbindungen besteht: Tetrafluorethylen, Perfluormethylvinylether, Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Chlortrifluorethylen.

52. Das Verfahren gemäß Anspruch 51, wobei es sich bei dem amorphen Copolymer um ein Dipolymer der Verbindungen Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol und Tetrafluorethylen handelt.

53. Das Verfahren gemäß Anspruch 52, wobei das Dipolymer 50 bis 95 Mol-% polymerisiertes Perfluor-2,2-dimethyl-1,3-dioxol umfasst.

54. Das Verfahren gemäß Anspruch 53, wobei die gasdurchlässige Struktur eine Sauerstoff/Stickstoff-Selektivität von mindestens 1,5 : 1 aufweist.

55. Das Verfahren gemäß Anspruch 49, wobei das amorphe Copolymer eine Glasübergangstemperatur von mindestens 115°C aufweist.

56. Das Verfahren gemäß Anspruch 49, wobei die nichtporöse Schicht eine Sauerstoffdurchlässigkeit entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 200 barrers aufweist.

57. Das Verfahren gemäß Anspruch 56, wobei die nichtporöse Schicht eine Sauerstoffdurchlässigkeit entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 500 barrers aufweist.

58. Das Verfahren gemäß Anspruch 49, wobei es sich bei dem mikroporösen Substrat um ein Polymer handelt, das aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die aus folgenden Materialien besteht: Polyolefine; fluorierte Polyolefine; Polysulfone; Zelluloseester-Polymere; Copolymere auf der Basis von Polyolefinen; Copolymere auf der Basis von fluorierten Polyolefinen; Copolymere auf der Basis von Polysulfonen; Copolymere auf der Basis von Celluloseestern, und eine Mischung der vorgenannten Materialien.

59. Das Verfahren gemäß Anspruch 58, wobei das mikroporöse Substrat aus Polyvinylidenfluorid besteht.

60. Das Verfahren gemäß Anspruch 58, wobei das mikroporöse Substrat aus Polypropylen besteht.

61. Das Verfahren gemäß Anspruch 49, wobei es sich bei dem mikroporösen Substrat um eine Hohlfaser handelt.

62. Ein Verfahren zur Verwendung eines Gasfilters zur Entfernung von Partikeln aus einem Reinraum in einer Fabrikanlage zur Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen, wobei der Gasfilter eine Membran umfasst, die folgende Bestandteile einschliesst: ein mikroporöses Substrat mit einer Porengröße von etwa 0,005 bis 0,1 µm; und eine nichtporöse, gasdurchlässige Schicht, die auf dem Substrat und auf dem gesamten Bereich entsprechend der Filteroberfläche kontinuierlich aufgebracht ist, welche Schicht aus einem amorphen Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2- dimethyl-1,3-dioxol besteht und welche Schicht außerdem eine Sauerstoffdurchlässigkeit entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 100 barrers bei einer Temperatur unterhalb des Glasübergangspunktes des amorphen Copolymers aufweist.

63. Ein Verfahren zur Verwendung eines Gasfilters zur Entfernung von gesundheitsschädlichen Mitteln aus der Luft in einer medizinischen Einrichtung, wobei der Gasfilter eine Membran umfasst, die folgende Bestandteile einschliesst:
ein mikroporöses Substrat mit einer Porengröße von etwa 0,005 bis 0,1 µm; und
eine nichtporöse, gasdurchlässige Schicht, die auf dem Substrat und auf dem gesamten Bereich entsprechend der Filteroberfläche kontinuierlich aufgebracht ist, welche Schicht aus einem amorphen Copolymer auf der Basis der Verbindung Perfluor-2,2- dimethyl-1,3-dioxol besteht und welche Schicht außerdem eine Sauerstoffdurchlässigkeit entsprechend einem Zahlenwert von mindestens 100 barrers bei einer Temperatur unterhalb des Glasübergangspunktes des amorphen Copolymers aufweist.

64. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Membran von einer Hohlfaser verschieden ist.

65. Ein Verfahren zur Herstellung einer Membran, welches die folgenden Schritte umfasst:

wobei die mikroporöse Struktur eine Hohlfaser umfasst, welche eine innere und eine äußere Oberfläche definiert, so dass die erste Seite der inneren Oberfläche und die zweite Seite der äußeren Oberfläche entspricht.