CN102806015A - 中空纤维膜组件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及中空纤维膜组件的制造方法，该方法包括以下步骤：(i)将一组末端平齐的中空纤维膜丝(4)的一端用注型材料浇铸好，且中空纤维膜丝中空部分(4.1)开放，其中，该中空纤维膜丝(4)的浇铸的一端称为A端；(ii)将A端装入模具(1)内并保持固化的第一次浇铸层(2)的外圆周面与模具(1)密封，且第一次浇铸层(2)的端面至模具(1)的底部留有空间(9)，并在模具(1)外装有与模具(1)内腔连通的漏斗(5)；(iii)向漏斗(5)内加入注型材料对A端进行第二次浇铸，注型材料流入中空纤维膜丝(4)内固化后完成A端的第二次浇铸，形成第二次浇铸层(3)；(iv)剥离A端的第一次浇铸层(2)，将第二次浇铸层(3)留在中空纤维膜丝(4)内，从而制成中空纤维膜丝中空部分(4.1)封闭并呈自由状散开的膜组件；(v)将所述中空纤维膜丝(4)的另一端浇铸好且中空纤维膜丝中空部分(4.1)开放，其中，该中空纤维膜丝(4)的浇铸一端称为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制做。
Description
技术领域
本发明属于膜分离技术领域，涉及一种新颖的中空纤维膜组件的制造方法。
背景技术
膜分离技术已广泛地应用于水的净化处理或液体的过滤分离。常见的以中空纤维膜丝为核心构成的膜组件按过滤系统结构不同可分为压力式膜组件和浸入式膜组件。过滤时依靠中空纤维膜丝内外两侧的压力差使待过滤液从中空纤维膜丝内侧或外侧渗透至其外侧或内侧达到分离的目的；根据过滤方向的不同又可分为内压膜组件和外压膜组件。
其中，外压膜组件常用于过滤分离悬浮颗粒多、浓度高的待过滤液，大量的浮颗粒或浓缩液不断聚集停留在中空纤维膜丝外侧表面，造成膜组件污染过滤能力降低，为此需要清洗。外压膜组件一般通过气和液流动擦洗中空纤维膜丝外侧表面来达到清洗的目的。在此清洗过程中，中空纤维膜丝频繁摆动易使根部疲劳断丝，在根部浇铸层形成排污死角。
为此，中国专利申请01817252.0揭示了一种中空纤维膜丝一端封闭并呈自由状散开的膜组件，其在膜分离技术领域使用可避免上述断丝、排污死角等问题。但是，该中空纤维膜组件的制造方法存在很大难度。
中国专利申请201010556829.1公开了一种方法，该方法可以实现中空纤维膜丝一端封闭并呈自由状散开的膜组件制造。但是，该方法操作难度大，依靠抽真空的方法给中空纤维膜丝内封胶，依胶的种类不同它们流动性差异较大，抽吸时很难把握进胶量的多少。
迄今为止，本领域尚未开发出一种制作效率高、操作简单、可规模化生产应用的中空纤维膜组件的制造方法。
因此，本领域迫切需要开发出一种制作效率高、操作简单、可规模化生产应用的中空纤维膜组件的制造方法。
发明内容
本发明提供了一种新颖的中空纤维膜组件的制造方法，从而解决了现有技术中存在的问题。
本发明提供了一种中空纤维膜组件的制造方法，该方法包括以下步骤：
(i)将一组末端平齐的中空纤维膜丝的一端用注型材料浇铸好，且中空纤维膜丝中空部分开放，其中，该中空纤维膜丝的浇铸的一端称为A端；
(ii)将A端装入模具内并保持固化的第一次浇铸层的外圆周面与模具密封，且第一次浇铸层的端面至模具的底部留有空间，并在模具外装有与模具内腔连通的漏斗；
(iii)向漏斗内加入注型材料对A端进行第二次浇铸，注型材料流入中空纤维膜丝内固化后完成A端的第二次浇铸，形成第二次浇铸层；
(iv)剥离A端的第一次浇铸层，将第二次浇铸层留在中空纤维膜丝内，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件；
(v)将所述中空纤维膜丝的另一端浇铸好且中空纤维膜丝中空部分开放，其中，该中空纤维膜丝的浇铸一端称为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制做。
在一个优选的实施方式中，在所述步骤(iv)中，部分剥离A端的第一次浇铸层，将第二次浇铸层留在中空纤维膜丝内，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭，2根或更多根中空纤维膜丝组成一束，束与束之间呈自由状散开的膜组件。
在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(iv)中，完全剥离A端的第一次浇铸层，使得第二次浇铸层高于第一次浇铸层1-20mm留在中空纤维膜丝内，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件。
在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(iv)中，使用手工或机械的方法来完成所述剥离。
在另一个优选的实施方式中，所述加入注型材料的方法包括：根据漏斗内注型材料液位与所需浇铸层的高度差，在重力驱动下将注型材料流入中空纤维膜丝内；以及用压力驱动注型材料直接加入，并限制其回流直至注型材料固化。
在另一个优选的实施方式中，所述注型材料选自：树脂、橡胶、石蜡和热熔胶。
在另一个优选的实施方式中，所述树脂是环氧树脂或聚氨酯；所述橡胶是硅胶或三元乙丙橡胶。
在另一个优选的实施方式中，所述第二次浇铸选用熔点高于第一次浇铸层的材料的物质作为注型材料；当第二次浇铸层固化后，对第一次浇铸层加热使其全部熔化，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件。
在另一个优选的实施方式中，所述A端、B端的制作顺序是可互换调整的。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式制作中空纤维膜组件的示意图。
图2是根据本发明的一个实施方式制作的中空纤维膜组件的结构示意图。
图3是根据本发明的一个实施方式制作的中空纤维膜组件的结构示意图。
图4是根据本发明的另一个实施方式制作中空纤维膜组件的示意图。
图5是根据本发明的另一个实施方式制作的中空纤维膜组件的结构示意图。
图6是根据本发明的又一个实施方式制作中空纤维膜组件的示意图。
具体实施方式
本发明的发明人在进行了广泛而深入的研究之后发现，将若干末端平齐的中空纤维膜丝的一端用注型材料浇铸好且中空纤维膜丝中空部分开放，再次装入模具内并保持已固化浇铸层的外圆周面与模具密封，在模具外装有与模具内腔连通的漏斗，向漏斗内加入注型材料进行第二次浇铸，注型材料固化后完全剥离第一次浇铸层，部分高度的第二次浇铸层留在中空纤维膜丝内，制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件，再将中空纤维膜丝的另一端浇铸好且中空纤维膜丝中空部分开放，完成中空纤维膜组件的封胶制作，制得的中空纤维膜组件尤其适合在膜分离技术领域中悬浮颗粒多、浓度高的待过滤环境中使用，可避免断丝、排污死角等问题。基于上述发现，本发明得以完成。
本发明提供了一种中空纤维膜组件的制造方法，该方法按以下步骤进行：
(i)将若干末端平齐的中空纤维膜丝的一端用注型材料浇铸好并且中空纤维膜丝中空部分开放，此端中空纤维膜丝的浇铸为A端；
(ii)将A端再次装入模具内并保持已固化的浇铸层的外圆周面与模具密封，且浇铸层的端面至模具底部留有一定距离的空间，在模具外装有与模具内腔连通的漏斗；
(iii)向漏斗内加入注型材料对A端进行第二次浇铸，注型材料流入中空纤维膜丝内固化后完成A端的第二次浇铸，形成第二次浇铸层；
(iv)剥离A端的第一次浇铸层，将第二次浇铸层留在中空纤维膜丝内，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件；
(v)再将中空纤维膜丝的另一端浇铸好且中空纤维膜丝中空部分开放，此端中空纤维膜丝的浇铸为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制做。
较佳地，所述步骤(iv)也可以是部分剥离A端的第一次浇铸层，将第二次浇铸层留在中空纤维膜丝内，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭，2根或更多根的中空纤维膜丝组成一束，束与束之间呈自由状散开的膜组件。
较佳地，所述步骤(iv)的剥离方法可以是完全切除A端的第一次浇铸层，将第二次浇铸层以高于第一次浇铸层1-20mm留在中空纤维膜丝内，制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件；也可以是完全剥离第一次浇铸层，1-20mm高度的第二次浇铸层留在中空纤维膜丝内，制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件。
较佳地，所述步骤(iv)的剥离方法可使用手工或机械的方法来完成。
较佳地，所述加入注型材料的方法可以是漏斗内注型材料液位与所需浇铸层有一定高度差，在重力驱动下流入中空纤维膜丝内；也可以用压力驱动注型材料直接加入，并限制其回流直至注型材料固化。
较佳地，所述注型材料可以是环氧树脂、聚氨酯等树脂，或者是硅胶、三元乙丙橡胶等橡胶，或者是石蜡、热熔胶等其它液态时可流动又能固化的物质。
较佳地，在所述A端的第二次浇铸也可选用熔点高于第一次浇铸层的材料的物质作为注型材料；当第二次浇铸层固化后，对第一次浇铸层加热使其全部熔化；此过程中第二次浇铸层和中空纤维膜丝不损伤，制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件。
较佳地，所述A端、B端的制作顺序可互换调整。
下面结合附图对本发明作进一步的描述，但是应理解，它们仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
图1是根据本发明的一个实施方式制作中空纤维膜组件的示意图。如图1所示，中空纤维膜组件的制造按以下步骤进行：将若干末端平齐的中空纤维膜丝4的一端用注型材料浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端中空纤维膜丝4的浇铸为A端；将A端再次装入模具1内并保持已固化的第一次浇铸层2的外圆周面与模具1密封，且浇铸层2的端面至模具1底部留有一定距离的空间9，在模具1外装有与模具1内腔连通的漏斗5；向漏斗5内加入注型材料对A端进行第二次浇铸，漏斗5内注型材料液位高于第一次浇铸层2上平面，注型材料在重力驱动下流入中空纤维膜丝4内，当中空纤维膜丝4内与漏斗5内注型材料液位持平时流动停止，注型材料固化后形成A端的第二次浇铸层3；用刀10完全切除(剥离)A端的第一次浇铸层2，部分高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内；再将中空纤维膜丝4的另一端浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端中空纤维膜丝4的浇铸为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制作。
图2是根据本发明的一个实施方式制作的中空纤维膜组件的结构示意图。如图2所示，该中空纤维膜组件包括A端和B端，其中在A端中，第一次浇铸层已被完全切除(剥离)，部分高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内，中空纤维膜丝4中空部分4.1封闭。
图3是根据本发明的一个实施方式制作的中空纤维膜组件的结构示意图。如图3所示，该中空纤维膜组件包括A端和B端，其中在A端中，第一次浇铸层已被完全切除(剥离)，部分高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内，中空纤维膜丝4中空部分4.1封闭。
图4是根据本发明的另一个实施方式制作中空纤维膜组件的示意图。如图4所示，中空纤维膜组件的制造按以下步骤进行：将若干末端平齐的中空纤维膜丝4的一端用注型材料浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端中空纤维膜丝4的浇铸为A端；将A端再次装入模具1内并保持已固化的第一次浇铸层2的外圆周面与模具1密封，且浇铸层2的端面至模具1底部留有一定距离的空间，在模具1外装有与模具1内腔连通的导管6；通过导管6连接的压力驱动装置8，将计算好用量的注型材料注入中空纤维膜丝4内，关闭止回阀7，注型材料固化后形成A端的第二次浇铸层3；用刀10完全切除(剥离)A端的第一次浇铸层2，部分高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内；再将中空纤维膜丝4的另一端浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端中空纤维膜丝4的浇铸为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制作。
图5是根据本发明的另一个实施方式制作的中空纤维膜组件的结构示意图。如图5所示，该中空纤维膜组件包括A端和B端，其中在A端中，第一次浇铸层已被完全切除(剥离)，部分高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内，中空纤维膜丝4中空部分4.1封闭。
图6是根据本发明的又一个实施方式制作中空纤维膜组件的示意图。如图6所示，中空纤维膜组件的制造按以下步骤进行：将若干末端平齐的中空纤维膜丝4的一端用注型材料浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端的浇铸为A端；将A端再次装入模具1内并保持已固化的第一次浇铸层2外圆周面与模具1密封，且浇铸层2的端面至模具1底部留有一定距离的空间，在模具1外装有与模具1内腔连通的漏斗5；向漏斗5内加入注型材料对A端进行第二次浇铸，漏斗5内注型材料液位高于第一次浇铸层2所包裹的中空纤维膜丝4的末端面20mm，注型材料在重力驱动下流入中空纤维膜丝4内，当中空纤维膜丝4内与漏斗5内注型材料液位持平时流动停止，注型材料固化后形成A端的第二次浇铸层3；完全剥离A端的第一次浇铸层2(如局部视图放大图所示)，约20mm高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内；再将中空纤维膜丝4的另一端浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端的浇铸为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制作。
本发明的主要优点在于：
本发明的方法可制造一种中空纤维膜丝一端中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件，尤其适合在膜分离技术领域中悬浮颗粒多、浓度高的待过滤环境中使用，可避免断丝、排污死角等问题，且本发明方法的制作效率高、操作简单、可规模化生产应用。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
实施例1
按图1所示制造中空纤维膜组件：将若干末端平齐的中空纤维膜丝4的一端用注型材料浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端中空纤维膜丝4的浇铸为A端；将A端再次装入模具1内并保持已固化的第一次浇铸层2的外圆周面与模具1密封，且浇铸层2的端面至模具1底部留有一定距离的空间9，在模具1外装有与模具1内腔连通的漏斗5；向漏斗5内加入注型材料对A端进行第二次浇铸，漏斗5内注型材料液位高于第一次浇铸层2上平面，注型材料在重力驱动下流入中空纤维膜丝4内，当中空纤维膜丝4内与漏斗5内注型材料液位持平时流动停止，注型材料固化后形成A端的第二次浇铸层3；用刀10完全切除(剥离)A端的第一次浇铸层2，部分高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内；再将中空纤维膜丝4的另一端浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端中空纤维膜丝4的浇铸为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制作。
实施例2
按图4所示制造中空纤维膜组件：将若干末端平齐的中空纤维膜丝4的一端用注型材料浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端中空纤维膜丝4的浇铸为A端；将A端再次装入模具1内并保持已固化的第一次浇铸层2的外圆周面与模具1密封，且浇铸层2的端面至模具1底部留有一定距离的空间，在模具1外装有与模具1内腔连通的导管6；通过导管6连接的压力驱动装置8，将计算好用量的注型材料注入中空纤维膜丝4内，关闭止回阀7，注型材料固化后形成A端的第二次浇铸层3；用刀10完全切除(剥离)A端的第一次浇铸层2，部分高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内；再将中空纤维膜丝4的另一端浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端中空纤维膜丝4的浇铸为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制作。
实施例3
如图6所示制造中空纤维膜组件将若干末端平齐的中空纤维膜丝4的一端用硅胶为注型材料浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端的浇铸为A端；将A端再次装入模具1内并保持已固化的硅胶为注型材料的第一次浇铸层2外圆周面与模具1密封，且浇铸层2的端面至模具1底部留有一定距离的空间，在模具1外装有与模具1内腔连通的漏斗5；向漏斗5内加入注型材料对A端进行第二次浇铸，漏斗5内注型材料液位高于第一次浇铸层2所包裹的中空纤维膜丝4的末端面20mm，注型材料在重力驱动下流入中空纤维膜丝4内，当中空纤维膜丝4内与漏斗5内注型材料液位持平时流动停止，注型材料固化后形成A端的第二次浇铸层3；完全剥离A端的第一次浇铸层2的硅胶，约20mm高度的第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内；再将中空纤维膜丝4的另一端浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端的浇铸为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制作。
实施例4
如图6所示制造中空纤维膜组件：将若干末端平齐的中空纤维膜丝4的一端用熔点52℃的石蜡为注型材料浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端的浇铸为A端；将A端再次装入模具1内并保持已固化的石蜡为注型材料的第一次浇铸层2外圆周面与模具1密封，且浇铸层2的端面至模具1底部留有一定距离的空间，在模具1外装有与模具1内腔连通的漏斗5；向漏斗5内加入环氧树脂为注型材料对A端进行第二次浇铸，漏斗5内环氧树脂液位高于第一次浇铸层2所包裹的中空纤维膜丝4的末端面20mm，环氧树脂在重力驱动下流入中空纤维膜丝4内，当中空纤维膜丝4内与漏斗5内环氧树脂液位持平时流动停止，环氧树脂固化后形成A端的第二次浇铸层3；由于石蜡熔化温度低于环氧树脂，将A端的第一次浇铸层2完全浸入恒温55℃的加温水池中，当石蜡全部熔化后，约20mm高度已固化的环氧树作为第二次浇铸层3留在中空纤维膜丝4内，从而制成中空纤维膜丝4中空部分4.1封闭并呈自由状散开的膜组件；再将中空纤维膜丝4的另一端浇铸好且中空纤维膜丝4中空部分4.1开放，此端的浇铸为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制作。
技术效果：
本发明制造出一种中空纤维膜丝一端中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件，尤其适合在膜分离技术领域中悬浮颗粒多、浓度高的待过滤环境中使用，可避免断丝、排污死角等问题。
虽然为了清楚和理解的目的，已对本发明进行了详细的描述，但是在阅读了本申请说明书之后，本领域技术人员将会明白，在不偏离本发明的精神和实质的前提下，可以对本发明进行各种修改和改变，这些修改和改变均落入所附权利要求书及其等价内容所包括的范围之内。
Claims (9)
1.一种中空纤维膜组件的制造方法，该方法包括以下步骤：
(i)将一组末端平齐的中空纤维膜丝(4)的一端用注型材料浇铸好，且中空纤维膜丝中空部分(4.1)开放，其中，该中空纤维膜丝(4)的浇铸的一端称为A端；
(ii)将A端装入模具(1)内并保持固化的第一次浇铸层(2)的外圆周面与模具(1)密封，且第一次浇铸层(2)的端面至模具(1)的底部留有空间(9)，并在模具(1)外装有与模具(1)内腔连通的漏斗(5)；
(iii)向漏斗(5)内加入注型材料对A端进行第二次浇铸，注型材料流入中空纤维膜丝(4)内固化后完成A端的第二次浇铸，形成第二次浇铸层(3)；
(iv)剥离A端的第一次浇铸层(2)，将第二次浇铸层(3)留在中空纤维膜丝(4)内，从而制成中空纤维膜丝中空部分(4.1)封闭并呈自由状散开的膜组件；
(v)将所述中空纤维膜丝(4)的另一端浇铸好且中空纤维膜丝中空部分(4.1)开放，其中，该中空纤维膜丝(4)的浇铸一端称为B端，完成中空纤维膜组件的封胶制做。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(iv)中，部分剥离A端的第一次浇铸层，将第二次浇铸层留在中空纤维膜丝内，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭，2根或更多根中空纤维膜丝组成一束，束与束之间呈自由状散开的膜组件。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(iv)中，完全剥离A端的第一次浇铸层，使得第二次浇铸层高于第一次浇铸层1-20mm留在中空纤维膜丝内，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤(iv)中，使用手工或机械的方法来完成所述剥离。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加入注型材料的方法包括：根据漏斗内注型材料液位与所需浇铸层的高度差，在重力驱动下将注型材料流入中空纤维膜丝内；以及用压力驱动注型材料直接加入，并限制其回流直至注型材料固化。
6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述注型材料选自：树脂、橡胶、石蜡和热熔胶。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述树脂是环氧树脂或聚氨酯；所述橡胶是硅胶或三元乙丙橡胶。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二次浇铸选用熔点高于第一次浇铸层的材料的物质作为注型材料；当第二次浇铸层固化后，对第一次浇铸层加热使其全部熔化，从而制成中空纤维膜丝中空部分封闭并呈自由状散开的膜组件。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述A端、B端的制作顺序是可互换调整的。
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