CN102173052A - 热板熔接机及平片式滤膜元件封接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热板熔接机以及一种平片式滤膜元件封接方法，该热板熔接机包括：一框形的加热板，该加热板与一平片式滤膜元件的封接边框尺寸相同；一与该加热板对置的工件底板，该工件底板上设有一框形的挡条，该挡条所围的区域与该平片式滤膜元件尺寸匹配；一与该加热板相连的驱动轴，用于驱动该加热板移近并压紧于该工件底板上该挡条所围的区域上，或离开该工件底板上该挡条所围的区域。本发明首次将热板熔接技术应用至平片式滤膜元件的封接过程，能够以更高的质量和效率完成对平片式滤膜元件的封接。

Description

热板熔接机及平片式滤膜元件封接方法

技术领域

本发明涉及热板熔接技术，特别是涉及一种热板熔接机以及一种利用该热板熔接机实现的平片式滤膜元件封接方法。

背景技术

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)是一种将高效的膜分离技术与传统的生物法相结合的新型高效的污水处理工艺，其现已成为膜分离技术的研究与开发中最活跃的项目之一，是一项实现环境工程污水治理、并且实现污水资源化的最新技术。MBR已在世界上许多国家的污水治理项目中代替了传统的生物法(活性污泥法)投入使用，该些污水治理项目包括市政污水处理、工业有机废水处理、城市垃圾场渗漉液处理、家庭排出水处理回用等等。目前世界各地已有几万套MBR装置被投入了各种应用之中，其中90％用于市政污水处理，有些发达国家采用MBR工艺处理市政污水的规模已达到日处理市政污水十几万吨(单项工程)。

MBR市场具有巨大的增长潜力，发展前景乐观。这一点体现在目前MBR市场发展的主要推动力上，并且该些推动力日后还将发挥更大的作用。这些市场推动力主要包括：对于水质更加严格的立法要求、为降低成本而设置的资助资金及鼓励政策、对MBR技术的信心等等。

MBR工艺的关键部件是膜分离元件。目前大型污水处理工程中采用的膜分离元件主要有两种形式：浸没式中空纤维式滤膜元件，以及浸没式平片式滤膜元件。对比试验表明，在同等工况运行条件下，采用平片式滤膜元件处理废水具有膜通量更高、跨膜压差更小、膜清洗周期更长等特点。其次，虽然中空纤维式滤膜元件成本较低，但却在断丝和污泥清洗上存在着较大的难度，而平片式滤膜元件则机械强度好，滤膜表面的清洗也十分方便。日本久保田公司是世界上最大的平片式MBR滤膜元件的生产商，目前在全球已建成近三千座MBR装置，该公司的产品性能好、质量稳定，而在其平片式滤膜元件的制造工艺中，一个重要的环节便是采用了超声波热焊封接工艺来实现对平片式滤膜元件的封接。

用于平片式滤膜元件的平板式滤膜的制造方法为：将适于制成微孔分离膜的特定高分子材料，与特定成孔剂配制成特定的鋳膜液后，采用相转化法将该鋳膜液涂布于致密的无纺布表面，由此便完成了平板式滤膜的制造。此处采用的底衬无纺布大多为聚酯类无纺布，也可以选用聚乙烯无纺布等等。为了达到平片式滤膜元件的结构要求，还需要应用超声波热焊工艺，对平板式滤膜的边框与中间的塑料导流板的边框进行超声波热焊封接加工。此处，该塑料导流板的材质通常选用ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)，也可以选用其它易于注塑加工成形的工程塑料。在进行超声波热焊加工时，导流板的塑料将被热熔，同时平板式滤膜的底衬无纺布也将被热熔，两者在一定的压力作用下通常能够发生熔接过程，并且熔接完成之后将具有一定的强度和较好的密封性。

但是采用超声波热焊封接工艺在实际生产应用中存在着严重的生产效率局限性。由于市场上超声波焊接设备的主要部件“超声波焊头”的宽度一般均不超过30公分，而一片有效膜面积为0.8平方米的平片式滤膜元件的待封接边框的焊接长度约为3米，为此需要2～3台超声波发生器同时工作，并执行八、九次焊接动作才能够完成一片平片式滤膜元件的焊接过程，并且对同一条边框的多次焊接还必然会导致整体的焊接平整度及平顺度的低下。除此之外，超声波焊接设备的结构也相当复杂，价格也较高。

而热板熔接技术则是在上世纪八十年代问世的，其工作原理如下：热板熔接机利用一个智能控温的加热板来熔接塑料件；在熔接时，该加热板置于两个塑料件之间，该加热板的上下两个表面均为有效的加热面，当塑料件紧贴住该加热板时，塑料件接触该加热板的接触面便会开始熔化，当经过一预设的加热时间之后，工件的待熔接表面上的塑料将达到一定的熔化程度，此时两个工件离开该加热板，该加热板自动移开，随后两个工件迅速地在外界施压的状态下合并在一起，当达到一定的冷却固化时间以及熔接深度之后，整个熔接过程便告完成。这种热板熔接机的优点是：其可应用于各种大小的工件，无熔接面积的限制，可以应用于任何熔接面上，并且熔接面可以允许塑料余量补偿，从而熔接强度能够得到保证，另外，还可以针对各种不同的材料调整熔接程序，作业灵活方便、可控性强、精度高。

然而，虽然现有的热板熔接机具备上述诸多优点，基于其现有结构，普通的热板熔接机还无法直接应用于平片式滤膜元件的封接过程，至今也还无人将其成功地应用于平片式滤膜元件的封接过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的超声波熔接技术应用于平片式滤膜元件时封接质量与封接效率低下的缺陷，提供一种将热板熔接技术应用至平片式滤膜元件的封接，从而实现平片式滤膜元件的封接质量与封接效率的同时提高的热板熔接机以及一种利用该热板熔接机实现的平片式滤膜元件封接方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种热板熔接机，其特点在于，其包括：一框形的加热板，该加热板与一平片式滤膜元件的封接边框尺寸相同；一与该加热板对置的工件底板，该工件底板上设有一框形的挡条，该挡条所围的区域与该平片式滤膜元件尺寸匹配；一与该加热板相连的驱动轴，用于驱动该加热板移近并压紧于该工件底板上该挡条所围的区域上，或离开该工件底板上该挡条所围的区域。

较佳地，该热板熔接机还包括一与该加热板相连的导向件，用于在该加热板移动时保持该加热板平行于该工件底板。

较佳地，该导向件为两个与该加热板相连的定位轴，用于使该加热板沿着该两个定位轴平移。

较佳地，该平片式滤膜元件为用于MBR的平片式滤膜元件。

较佳地，该驱动轴为气动驱动轴。

较佳地，该加热板的材料为铝。

本发明还提供了一种利用上述热板熔接机实现的平片式滤膜元件封接方法，其特点在于，该方法包括：S1、将该加热板预热至一预设加热温度；S2、将两面各附有一张平板式滤膜的一导流板平置于该工件底板上该挡条所围的区域中；S3、该驱动轴驱动该加热板向该工件底板移动，然后压紧于一张所述的平板式滤膜与该导流板的待封接边框上并维持一预设熔接时间；S4、该驱动轴驱动该加热板离开该工件底板；S5、整体翻转两面附有所述平板式滤膜的该导流板，然后平置于该工件底板上该挡条所围的区域中；S6、该驱动轴驱动该加热板向该工件底板移动，然后压紧于另一张所述的平板式滤膜与该导流板的待封接边框上并维持一预设熔接时间；S4、该驱动轴驱动该加热板离开该工件底板。

较佳地，该预设加热温度为190℃～220℃。

较佳地，该预设熔接时间为7～8秒.

较佳地，该驱动轴为气动驱动轴，且工作气压为6～7kg/cm²。

本发明的积极进步效果在于：本发明在对现有的热板熔接技术进行了针对性改进之后，首次将其应用至平片式滤膜元件的封接过程，相比于原先采用的超声波焊接技术，本发明中的加热板执行一次熔接动作便能够完成对平片式滤膜元件的一侧滤膜的封接，不但封接效率更高，而且还能够避免因对同一条边框进行多次焊接所造成的焊接平整度及平顺度低下的现象，极大地提高封接质量。

附图说明

图1为本发明的该热板熔接机的结构示意图。

图2为本发明中的该平片式滤膜元件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的该热板熔接机包括有一加热板1。该加热板1的加热温度的控制可以通过现有的温控模块实现，该加热板1为框形，并且该框形的尺寸与一平片式滤膜元件2的封接边框的尺寸相同，另外，为了保证更佳的封接质量，该加热板1的板面应当尽可能地光滑、平整、耐磨，并且由不会与该平片式滤膜元件2的滤膜发生粘连的材料制成，例如该加热板1可以为铝制，由于滤膜材料经过特种药剂干化处理，因此滤膜不会与铝制材料发生粘连，从而使得熔接过程后该加热板1不会与滤膜发生粘连现象。

该热板熔接机还包括有一与该加热板1对置、例如设于该加热板1下方的工件底板5。该工件底板5用于承载待加工工件，即该平片式滤膜元件2的待封接的导流板及导流板两面的平板式滤膜，而为了保证待加工工件的待封接位置能够与该加热板1的热压位置对准，该工件底板5上还设有一圈框形的挡条，该圈挡条所围的区域与该平片式滤膜元件2尺寸相匹配，以用于确定该平片式滤膜元件2的放置位置。

该热板熔接机还包括一与该加热板1相连的驱动轴3，用于驱动该加热板1移近并压紧于该工件底板5上该挡条所围的区域上，或离开该工件底板5上该挡条所围的区域，此处的该驱动轴3可以为例如一气动驱动轴，即通过一现有的气压系统实现驱动。

为了保证该加热板1在移动过程中能够始终平行于该工件底板5，该热板熔接机还可以包括一与该加热板1相连的导向件，如图1所示，该导向件例如为两个与该加热板1相连的定位轴4，该加热板1将沿着该两个定位轴4平移。

本发明的该热板熔接机能够适用于各种类型的平片式滤膜元件，只需针对所采用的平片式滤膜元件的尺寸以及封接边框的位置，对该加热板1以及该工件底板5上挡条的尺寸进行适应性设计即可。在本实施例中，该平片式滤膜元件为用于MBR的平片式滤膜元件。图2所示即为一种可选的平片式滤膜元件的结构示意图，该平片式滤膜元件2主要由中间的导流板21及该导流板21两侧的平板式滤膜22构成，并在一角处具有一抽吸小管23，该导流板21的材质可以为ABS塑料或其它易于注塑加工成形的工程塑料，该平板式滤膜22的底衬为无纺布24，该无纺布24的材质可以为聚酯或其它高分子聚合物。附图标记25所示即为该平板式滤膜22与该导流板21将要相互封接的边框部位，即该平片式滤膜元件2的封接边框，而附图标记26所示即为将由本发明的该热板熔接机的该加热板1进行热压的部位。

本发明的该热板熔接机除了具有上述各组件之外，当然还可以包括其它各种常见组件，例如：在其上部可以设有工作参数显示界面6，例如加热温度、气压系统的工作气压、熔接时间等等；在其上部还可以设有一供操作人员进行控制操作的触摸屏操作界面7；在其上部还可以设有电源开关8；其下部可以设计为一底架9，上述的工件底板5即可以设于该底架9上，另外，在该底架9上还可以设有操作按钮10；等等。

利用本发明的该热板熔接机所实现的平片式滤膜元件封接方法包括以下步骤：

S1、启动该热板熔接机，经过例如30分钟的等待将该加热板1预热至一预设加热温度，同时设定好该热板熔接机的各种工作参数。

S2、将两面各附有一张平板式滤膜的一导流板平置于该工件底板5上该挡条所围的区域中。

S3、启动例如上述的气压系统，该驱动轴3驱动该加热板1向该工件底板5移动，使该加热板1的框形结构压紧于当前处于最上方的一张平板式滤膜与该导流板的待封接边框上并维持一预设熔接时间。

S4、在该预设熔接时间结束之后，该驱动轴3驱动该加热板1离开该工件底板5，至此便完成了对该平片式滤膜元件的一侧滤膜的封接。

S5、由操作人员取出已经完成了一侧封接的该平片式滤膜元件的中间件，并将其整体翻转，然后再次平置于该工件底板5上该挡条所围的区域中。

S6、再次执行步骤S3和S4，完成对该平片式滤膜元件的另一侧滤膜的封接。

针对普通的平片式滤膜元件，尤其针对上海斯纳普膜分离科技有限公司的SINAP80型平片式滤膜元件，上述的预设加热温度较佳地为190℃～220℃，上述的预设熔接时间较佳地为7～8秒，上述的工作气压较佳地为6～7kg/cm²。

其中，在步骤S3中，该加热板1的有效加热面仅为其下方表面，而不是像现有技术中的加热板那样上下两个表面均为有效加热面。当该加热板1紧贴住该平片式滤膜元件2的滤膜表面后，高分子滤膜、底衬无纺布以及塑料导流板均会开始受热熔化，在经过一定的加热时间之后，上述各熔化对象均将达到一定的熔化程度，并在受压的条件下合并在一起，然后再经过一定的固化时间，整个熔接过程便告完成。

本发明在对现有的热板熔接技术进行了针对性改进之后，首次将其应用至平片式滤膜元件的封接过程，加热板的一次熔接动作便能够完成对平片式滤膜元件一侧滤膜的封接，相比于原先采用的超声波熔接技术而言，工作效率能够提高3倍至4倍，并且封接的平整度及平顺度均较高，从而保证完成封接的平片式滤膜元件品质稳定。

本发明是对原有的热板熔接技术的重大改进，使得结构较为精密复杂的平片式滤膜元件也首次能够采用高效的热板熔接工艺来实现较好的熔接效果。以上海斯纳普膜分离科技有限公司的SINAP80型平片式滤膜元件为例，采用本发明的技术之后，加工效率提高3倍以上，此处示例性地将5个批次由本发明的该热板熔接机完成封接的SINAP80型平片式滤膜元件的检测结果列表如下，由此可见获得的产品质量是十分稳定的：

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热板熔接机，其特征在于，其包括：

一框形的加热板，该加热板与一平片式滤膜元件的封接边框尺寸相同；

一与该加热板对置的工件底板，该工件底板上设有一框形的挡条，该挡条所围的区域与该平片式滤膜元件尺寸匹配；

一与该加热板相连的驱动轴，用于驱动该加热板移近并压紧于该工件底板上该挡条所围的区域上，或离开该工件底板上该挡条所围的区域。

2.如权利要求1所述的热板熔接机，其特征在于，该热板熔接机还包括一与该加热板相连的导向件，用于在该加热板移动时保持该加热板平行于该工件底板。

3.如权利要求2所述的热板熔接机，其特征在于，该导向件为两个与该加热板相连的定位轴，用于使该加热板沿着该两个定位轴平移。

4.如权利要求1所述的热板熔接机，其特征在于，该平片式滤膜元件为用于MBR的平片式滤膜元件。

5.如权利要求1所述的热板熔接机，其特征在于，该驱动轴为气动驱动轴。

6.如权利要求1所述的热板熔接机，其特征在于，该加热板的材料为铝。

7.一种利用权利要求1所述的热板熔接机实现的平片式滤膜元件封接方法，其特征在于，该方法包括：

S1、将该加热板预热至一预设加热温度；

S2、将两面各附有一张平板式滤膜的一塑料导流板平置于该工件底板上该挡条所围的区域中；

S3、该驱动轴驱动该加热板向该工件底板移动，然后压紧于一张所述的平板式滤膜与该塑料导流板的待封接边框上并维持一预设熔接时间；

S4、该驱动轴驱动该加热板离开该工件底板；

S5、整体翻转两面附有所述平板式滤膜的该塑料导流板，然后平置于该工件底板上该挡条所围的区域中；

S6、该驱动轴驱动该加热板向该工件底板移动，然后压紧于另一张所述的平板式滤膜与该塑料导流板的待封接边框上并维持一预设熔接时间；

S4、该驱动轴驱动该加热板离开该工件底板。

8.如权利要求7所述的平片式滤膜元件封接方法，其特征在于，该预设加热温度为190℃～220℃。

9.如权利要求7所述的平片式滤膜元件封接方法，其特征在于，该预设熔接时间为7～8秒.

10.如权利要求7所述的平片式滤膜元件封接方法，其特征在于，该驱动轴为气动驱动轴，且工作气压为6～7kg/cm²。