CN103071400B - 一种微孔膜烧结滤芯的生产方法 - Google Patents
一种微孔膜烧结滤芯的生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种微孔膜烧结滤芯的生产方法，适用于组合式净水器的组合安装场合，属于水资源净化技术领域；这种方法生产的微孔膜烧结滤芯的微孔是纯物理的热熔融粘结形成，没有化学反应；这种方法的原理是：主料在加温烧结过程中，利用在其熔融过程中与辅料粘结后在随后的冷却过程中收缩形成三维的空间间隙，其微孔的形状、大小与采用的主料、辅料的形状、颗粒的大小有关，这种生产方法具有工艺成型简便，配方全面，精度控制准确，而且性能可靠，制造成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种饮用水净水器滤芯，特别是一种微孔膜烧结滤芯的生产方法，适用于组合式净水器的组合安装场合，属于水资源净化技术领域。
背景技术
目前，随着社会的快速发展，人民生活水平的提高，各种饮用水净水器也先后进入人们的生活，组合式净水器是一种结构简单，安装方便，净水效果明显，普及率较高的新型饮用水净水器。这种净水器都是利用自来水为水源，采用接头和连接软管将不同滤料的滤芯组合成一台饮用水净水器的。在这种饮用水净水器中，滤芯是核心部件，而且用量很大，一般的饮用水净水器采用3-10只组成。滤芯的结构关系到净水的质量和安装的便捷。在净水行业微孔滤膜的定义，一般为孔径直径在0.01微米到10微米范围的多孔性滤膜。基本上，微孔滤膜多为固态物，其内部结构为含有三维空间的连续性规则或不规则的微型小孔，此种小孔提供了类似地下四通八达隧道的通路。当在压力条件下，过滤含固态杂质或颗粒液体的时候，流体中所含杂质或颗粒就会被截留在滤膜的表面或者内部的微型小孔内部。从而达到过滤去除杂质或颗粒的功能。例如：中国专利CN200810061885.0的“管式微滤膜的制备工艺”，其特征是：本发明公开了一种管式微滤膜的制备工艺，属于微滤膜技术领域，选择分子量在100万～600万的超高分子量聚乙烯粉末，与液体润滑剂按重量百分比30～80％混合均匀，将混合好的超高分子量聚乙烯物料放入模具中，压制成管式微滤膜毛坯，将管式微滤膜毛坯经高温烧结得成品，烧结温度为300～400℃，烧结时间1～5小时，经高温烧结后的成品经检验后包装入库。采用本发明制备而得的管式微滤膜，经检测，其孔径为0.2～0.5微米，耐高温最高可达120度，具有良好的过滤性和耐高温性，产品的使用寿命大大提高，可广泛应用于生化防护、水处理、食品过滤及生物分离等技术领域。CN92105873.X的“高效过滤元件芯及其生产工艺”，其特征是：该产品采用超高分子量聚乙烯粉末为过滤介质，装入事先做好的各种形状的模具内，放入加热炉内烧结，取出并脱模。该产品韧性好，耐酸碱，不易破碎，过滤精度为0.3-150μ，孔隙率48～54％，压力降为0.03Pa，噪音下降30分贝，产品纯度高，无毒、无自污染，易反吹可复再生使用，生产工艺简单。CN86107857的“多孔膜的生产方法”：该方法包括以下步骤：将聚合物溶解于其良溶剂中，使所得的聚合物溶液以均匀厚度在底物上流动并扩展，在其不良溶剂中固化所得的上述聚合物溶液层，该方法特征在于使用氟化烃作为上述不良溶剂。CN201110266826.9的“一种离子膜的生产方法”，其特征在于：所述离子膜的生产方法包括步骤：A：将磺酸树脂与二甲基甲酰胺进行混合处理，并进行搅拌；B：对所述步骤A中所得到的混合液进行过滤处理；C：将滤液放置在塑料容器中进行沉淀处理；D：将经沉淀处理的滤液倒入烘干装置内，在120℃的恒温下进行烘干处理90分钟，在恒温烘干的同时进行抽真空处理；E：将烘干成型的离子膜取出进行冷却处理。CN201080009728.0的“DDR型沸石膜的生产方法”，其特征是：具有：晶种形成工序，将多孔性基质浸泡于分散了DDR型沸石粉末的含有三环癸胺、二氧化硅和水的晶种形成用原料溶液中，进行水热合成，以使在所述多孔性基质表面形成多个DDR型沸石晶粒，和膜形成工序，将所述表面形成有DDR型沸石晶粒的多孔性基质浸泡于含有三环癸胺、二氧化硅和水而不含有DDR型沸石粉末的膜形成用原料溶液，进行水热合成，在所述多孔性基质的表面形成DDR型沸石膜。CN200610039386.2的“复合打孔膜的生产方法”，其特征是：以热熔性树脂粒子作为亲水或疏水层打孔膜的原料，以无纺布作为亲水层面料，按以下方法进行生产：将热熔性树脂粒子通过流延机高温挤出，从流延机的T形模头流出高温熔融状态的流延膜；同时，将无纺布从放料辊经导辊送料；然后让处于高温熔融状态的流延膜与送来的无纺布贴合，并滚绕经过一个表面均布网孔的滚筒型网笼，其中，流延膜位于内侧，并紧贴滚筒表面，无纺布位于外侧紧贴流延膜，此时，借助流延膜的熔融高温将无纺布粘合到流延膜上，与此同时，设在滚筒内部的真空吸嘴从内侧面对网孔产生高强度负压，迫使复合膜破裂形成与网孔相对应的孔形，同时，抽吸作用使复合膜在瞬间急速冷却至固体状态，最后经导辊送往后处理设备，最终收卷为成品。CN201110239245.6的“肠壁式螺旋状中空纤维过滤膜的生产方法”，其特征是：在于先制作平板式复合过滤膜，然后再将平板式复合过滤膜与支撑材料折叠皱合卷滚在一起，经旋转制成肠壁式螺旋状中空纤维过滤膜。CN90109725.X的“多层聚四氟乙烯多孔膜的生产方法”，其特征是：一种多层聚四氟乙烯多孔膜的生产方法，该膜包含至少两层有不同平均孔径的层，所述方法包括如下步骤：在挤压模具的筒体内部分别装填至少两种已各混合了液体润滑剂的聚四氟乙烯细粉末；随后糊料挤塑所述粉末，得到一种多层挤出物，然后任选地进行辊压；然后，在所述液体润滑剂从中脱除之后或在不脱除所述液体润滑剂的条件下，对所述挤出物或所述辊压的挤出物至少进行单轴拉伸。CN200610023361.3的“多孔性半渗透滤膜的生产方法”，其特征是：依次包括下列步骤：(1)将工程塑料或高分子材料溶解在有机溶剂中，并加入水溶性高分子添加物；(2)将上述溶液平铺在连续转动的滚轮或输送带上，将空调空气与溶液接触，然后将在滚轮上或输送带上的初生滤膜放入5～50℃水浴池中进行终成型，然后将成型的滤膜从滚轮上或输送带上剥离；(3)后处理：将滤膜进行不等速或等速拉伸，并经清洗剂清洗，然后在25～80℃下进行干燥，得产品。CN200710022424.8的“复合型半渗透亲水性滤膜的生产方法”，其特征是：依次包括下列步骤：(1)将工程塑料或高分子材料溶解在有机溶剂中，并加入水溶性高分子添加物；(2)将上述溶液经温度调适后平涂在连续转动的滚轮或输送带上，将已调适后含水蒸汽的空气与此溶液薄层接触，以进行初步《相转化》过程；3)在已初步《相转化》后的溶液薄层上方，平铺一层干燥的半渗透亲水性成品膜，以使其粘在经初步轻微《相转化》后的溶液薄层上方，然后此组合物，再与已适当调适过含水蒸气的空气接触，以完成《相转化》过程，以使工程塑料或高分子大部分沉淀；(4)将此组合后的复合型半渗透滤膜送入5～50℃水浴池中进行终成形，并强化其粘接面的牢固性，然后将终成型的滤膜从滚轮上或输送带上剥离；(5)后处理：将复合型滤膜进行不等速或等速拉伸，并经清洗剂清洗，最后经加温干燥而得产品。还有在中国“膜科学与技术”刊物的第26卷，第一期上刊登了一篇“超高分子量聚乙烯微孔膜的亲水改性研究”，其方法是利用臭氧处理超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微孔膜，使其表面产生活性点，然后将甲基丙烯酸......接枝在膜表面，......较好的亲水性。
上述专利和方法存在操作工艺繁杂，有的还是化学反应的生产工艺，化学反应的工艺改变了材料的原有特性，如：化学接枝，改变性能等；而且产生微孔的精度也不易控制；还有的配方不全面，制造成本高等等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种净水器滤芯，特别是一种微孔膜烧结滤芯的生产方法，本发明的微孔膜烧结滤芯的微孔是纯物理的热熔融粘结形成，没有化学反应；这种方法的原理是：主料在加温烧结过程中，利用在其熔融过程中与辅料粘结后在随后的冷却过程中收缩形成三维的空间间隙，其微孔的形状、大小与采用的主料、辅料的形状、颗粒的大小有关，这种生产方法具有工艺成型简便，配方全面，精度控制准确，而且性能可靠，制造成本低廉的优点。
本发明的目的是采用了由如下生产工艺来实现的：
(1)配料：配料比例是采用容积比：主料5090％：辅料5010％。
(2)混料：将上述材料倒入机械混料机中进行常温搅拌，使主、辅料充分搅拌均匀；
(3)装模：将上述混合均匀的混合料倒入不锈钢模具中，并采用机械的方法进行压实；
(4)烧结：将上述装好材料的模具放入烧结炉中进行烧结；
(5)冷却：将模具从烧结炉中取出并降温至常温；
(6)脱模：采用机械的压力机脱模，取出烧结滤芯；
(7)检查：按照烧结滤芯的标准进行外观的检验，检出不合格的产品，报废：
(8)包装：采用真空塑料包装袋进行单只真空灭菌包装；
(9)入库：将经过单只真空灭菌包装的活性炭滤芯装入适用的包装箱，打包入库。
本发明的一种微孔膜烧结滤芯的生产方法所采用的原料，配料中主料是超高分子量聚乙烯微粉，分子量在100万-700万。是根据用途不同采用不同分子量的超高分子量聚乙烯微粉的任意组合。
本发明的微孔膜烧结滤芯的配料比例是采用容积比：主料50-90％：辅料50-10％。配料中辅料是聚四氟乙烯微粉；聚乙烯微粉；聚乙烯蜡；活性炭微粉；硅藻土；麦饭石、电气石、蛋白石、沸石等矿石微粉助滤剂；有色金属微粉；有机硅树脂；氯化钠类无毒、无味易溶固体粉末，是根据过滤环境采用多种辅料、不同比例的材料混合。
本发明的烧结温度是：200-380度，优选240-300度；烧结时间在：30-120分钟，优选60-80分钟。
互联网百度检索：超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)平均分子量约35万～800万，因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。而且，超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)优异的物理机械性能使它广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器械等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外，由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)优异的生理惰性，已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用。终上所述，超高分子量聚乙烯应用在净水行业的微孔膜滤芯还不是普遍！
本发明由于采用一种微孔膜烧结滤芯的生产方法，这种生产方法具有工艺成型简便，配方全面，精度控制准确，而且性能可靠，制造成本低廉的优点，极大的方便了人们的生活，容易被用户接受，方便普及推广。
具体实施方式
第一种实施例，它是净水器的标准大T活性炭滤芯，外径46毫米，长度220毫米，壁厚12毫米。
1、配料：根据使用地区水质选择不同辅料。本实施例适用于水质中含有矿物质较少的我国南方地区，具体配方是：主料采用北京东方石油化工有限公司(北京助剂二厂)生产的M2型超高分子量聚乙烯树脂，分子量为250万；辅料采用东莞晶茂炭业有限公司80目的椰壳活性炭粉末和市场采购的聚乙烯蜡粉末。
本实施例的配料是：主料容积比是50％；活性炭40％；聚乙烯蜡10％。
2、混料：将上述材料倒入机械式翻转混料机中，进行常温搅拌20分钟，使主、辅料充分搅拌均匀；
3、装模：将上述混合均匀的混合料倒入不锈钢模具中，并采用机械式超声波振动器装粉机上进行压实；
4、烧结：将上述装好材料的模具放入烧结炉中进行烧结；温度是摄氏240度，时间是50分钟；
5、冷却：将模具从烧结炉中取出并降温至常温；
6、脱模：采用机械的压力机进行脱模，取出烧结滤芯；
7、检查：按照烧结滤芯的标准进行外观的检验，检出不合格的产品，报废；
8、包装：采用真空塑料包装袋进行单只真空灭菌包装；
9、入库：将经过单只真空灭菌包装的活性炭滤芯装入适用的包装箱，打包入库。
采用本发明的生产方法所生产的净水器的标准大T活性炭滤芯，经过北京市理化分析测试中心采用压汞法检测：平均孔径0.28微米，孔隙率59.20％，比孔容0.85毫升/克，比表面积12.16平方米/克。
第二种实施例，它也是净水器的标准大T活性炭滤芯，其方法及生产工艺与第一种实施例相同，只是1、配料：根据使用地区水质选择不同辅料，本实施例增加了蛋白石和沸石微粉。本实施例适用于水质中含有氟较多的地区。氟是地球表面分布最广的元素之一，自然界中的氟可以随空气、食物和水进入人体。由于地理因素的关系，有的地区水中含有较多的氟。氟虽是人体所需的微量元素之一，但如果摄入过多，也会发生氟中毒。有关资料表明：成年人每日摄入氟总量应超过4毫克。目前世界各大洲均有不少氟中毒区，我国的北方有许多省、市、自治区有大片的高氟区，南方各省也发生过地区性氟中毒。例如冰晶石的含氟量约为50％，炼铝厂在电解铝的过程中产生大量的氟化氢气体，污染厂房空气以及周围大气和环境，人们通过空气、饮水和食物可引起氟中毒。又如磷灰石含氟2.0-3.5％；磷肥厂在冶炼磷灰石的过程中，由于高炉熔融或烧结时，产生大量氟化氢及四氟化硅等气体而污染周围环境。有资料报道，我国受高氟水威胁的人有8千万。氟中毒是一种慢性、全身性疾病，氟中毒的主要症状是氟斑牙和氟骨症，主要表现为骨质疏松、变性，极易产生骨折。氟还可沉积于关节中，造成骨质增生，韧带骨化，严重者出现骨骼变殂，关节僵硬，最后致人残废和瘫痪。因此，氟中毒是一种严重危害人民健康的地方病。要消除氟中毒的关键是饮水除氟。研制饮用水除氟滤芯也是本发明的目的之一。
本实施例的具体配方是：主料采用北京东方石油化工有限公司(北京助剂二厂)生产的M2型超高分子量聚乙烯树脂，分子量为250万；辅料采用东莞晶茂炭业有限公司80目的椰壳活性炭粉末和市场采购的聚乙烯蜡粉末、200目经过煅烧的蛋白石粉和200目的沸石粉。
本实施例的配料是：主料容积比是50％；活性炭10％；聚乙烯蜡10％；蛋白石粉20％和沸石粉10％。
必须说明的是上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (3)
1.一种微孔膜烧结滤芯的生产方法，其特征是：采用了由如下生产工艺来实现的：
(1)配料：配料比例是采用容积比：主料容积比是50％，活性炭10％；聚乙烯蜡10％；蛋白石粉20％和沸石粉10％；主料是超高分子量聚乙烯微粉，分子量为250万；
(2)混料：将上述材料倒入机械混料机中进行常温搅拌，使主、辅料充分搅拌均匀；
(3)装模：将上述混合均匀的混合料倒入不锈钢模具中，并采用机械的方法进行压实；
(4)烧结：将上述装好的模具放入烧结炉中进行烧结；
(5)冷却：将模具从烧结炉中取出并降温至常温；
(6)脱模：采用机械的压力机脱模，取出烧结滤芯；
(7)检查：按照烧结滤芯的标准进行外观的检验，检出不合格的产品，报废；
(8)包装：采用真空塑料包装袋进行单只真空灭菌包装；
(9)入库：将经过单只真空灭菌包装的活性炭滤芯装入适用的包装箱，打包入库。
2.根据权利要求1所要求的生产方法，其特征是：烧结温度是：200-380摄氏度；烧结时间在：30-120分钟。
3.根据权利要求2所要求的生产方法，其特征是：烧结温度是：240-300摄氏度；烧结时间在：60-80分钟。
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Address after: Kandun street of Cixi city in Zhejiang province 315303 Ningbo lianfei Road No. 66 Patentee after: Ningbo loves to go to Europe water purification Polytron Technologies Inc Address before: Kandun street of Cixi city in Zhejiang province 315303 Ningbo lianfei Road No. 66 Patentee before: Ningbo Aiquou Water Purifying Equipment Technology Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20151125 Termination date: 20170105 |