İçi boş fiber ultrafiltrasyon membranlarının kalıplama işlemi, bunların mikro yapısını, ayırma performansını ve operasyonel stabilitesini belirleyen çok önemli bir adımdır. Temeli, polimer malzemeleri düzenli içi boş yapıya ve kontrol edilebilir gözenek boyutuna sahip bir fiber morfolojisine dönüştürmektir. Mevcut endüstriyel ana akım, çok-aşamalı parametre koordinasyonu yoluyla yüksek-performanslı membran hazırlığı elde eden, hassas eğirme teknolojisiyle birleştirilmiş bir faz ters çevirme yöntemini kullanır.
Kalıplama, döküm çözeltisinin hazırlanmasıyla başlar; çözelti homojenliğini ve uygun bir viskozite aralığını sağlamak için polimer türlerinin ve solvent sistemlerinin dikkatli bir şekilde seçilmesini gerektirir. Buna dayanarak, ekstrüzyon, iki-bileşenli veya çok-kanallı bir düze aracılığıyla gerçekleştirilir, eş zamanlı olarak içi boş bir boşluk ve bir dış polimer akışı oluşturularak ilk fiber prototipi elde edilir. Bu işlem sırasında, fiberin mekanik mukavemetini ve akı dağılımını doğrudan etkileyen eşit olmayan duvar kalınlığını veya boşluk çökmesini önlemek için ekstrüzyon hızı, çekirdek sıvı bileşimi ve sıcaklığın sıkı bir şekilde eşleştirilmesi gerekir.
Sonraki fazın ters çevrilmesi süreci yapısal sonuçlandırmanın özüdür. Lifler jel banyosuna girdikten sonra, banyodaki çözücü ve-çözücü olmayan çift yönlü difüzyona uğrayarak polimer faz ayrımını başlatır ve yavaş yavaş mikro gözenekli bir ağ oluşturur. Jelleşme sıcaklığı, süresi ve banyo bileşimi gözenek boyutunu, gözenekliliğini ve bağlantısını belirler, böylece membranın tutma doğruluğunu ve nüfuz etme performansını tanımlar. Düşük-sıcaklıktaki yavaş jelleşme, parmak-benzeri gözenek yapılarının oluşumunu kolaylaştırarak akıyı artırır; yüksek-sıcaklıktaki hızlı jelleşme, kolayca sünger-gibi gözenekler oluşturarak tutma stabilitesini artırır.
Membranın kirlenme önleyici ve dayanıklılığını daha da geliştirmek için, yüzey enerjisini ve su temas açısını optimize etmek ve kirletici yapışma olasılığını azaltmak için kalıplamadan sonra plazma aşındırma, UV aşılama veya hidrofilik kaplama gibi yüzey modifikasyon işlemleri gerçekleştirilebilir.
Modül kapsülleme de kalıplama sistemine dahil edilmiştir. Çok sayıda tekli elyaf, önceden belirlenmiş bir yoğunluğa ve düzenlemeye göre basınca- dayanıklı bir kabuk içine paketlenir; her iki ucu da akış kanalları oluşturmak için reçineyle kapatılır ve çalışma sırasında eşit hidrolik dağıtım ve kontrol edilebilir basınç kaybı sağlanır. Genel süreç, malzemelerin, süreçlerin ve yapının entegre tasarımını vurgular; herhangi bir bağlantıdaki sapmalar nihai membranın tutarlılığını ve güvenilirliğini etkileyecektir.
Hassas içi boş fiber ultrafiltrasyon membran kalıplama işlemi, yalnızca mikro yapının doğru şekilde oluşturulmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda karmaşık çalışma koşulları altında membran ayırma teknolojisinin büyük-ölçekli uygulaması için sağlam destek sağlar.
