CN104524989A - 一种平板支撑膜的生产装置及利用该装置生产支撑膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平板支撑膜的生产装置及利用该装置生产支撑膜的方法。一种平板支撑膜的生产装置，所述装置包括：成膜机构；浸渍机构，浸渍机构包括至少一个承装凝胶浴的容器；所述浸渍机构接收来自成膜机构的支撑体，并使支撑体浸入凝胶浴中；传送机构，所述传送机构使支撑体沿与重力方向平行的方向进入成膜机构，并将经过成膜机构的支撑体送入浸渍机构和使支撑体在凝胶浴中停留一定时间。本发明所述平板支撑膜的生产装置应用在双连续不对称平板膜的制备过程中，可以实现双连续不对称平板膜在成膜阶段和相转化阶段的连续稳定制备。

Description

一种平板支撑膜的生产装置及利用该装置生产支撑膜的方法

技术领域

本发明涉及一种平板支撑膜的生产装置及利用该装置生产支撑膜的方法，特别涉及一种双面不对称结构平板支撑膜的生产装置及利用该装置生产双面不对称支撑膜的方法。

背景技术

平板膜具有通量高，制备工艺简单，分离条件易于控制，机械强度较高，寿命更长的特点，由高聚物制备的平板多孔膜材料在微滤、超滤、纳滤、反渗透以及气体分离净化等膜分离过程中占据主导地位。

现有的平板膜生产装置如中国发明专利第201010583206.3和201410190495.9所示。主要包括浸液单元、制膜单元、水洗单元、烘干单元、收卷单元等几个主要部分，其中支撑体首先在浸液单元浸渍料液后，经过制膜单元的上下压辊使膜成型，并刮去背面料液，制成单面膜，而后经过水洗单元和烘干单元后在收卷单元进行产品收卷。

上述设备采用的支撑体多为无纺布材料，其使用寿命和其机械强度、耐腐蚀性、抗污染性均较差，制备的平板膜为具有单面不对称结构的平板膜，在应用时因受支撑体本身性质和单面膜性能所限，无法在更大范围使用，尤其对于含有溶剂、强酸碱的溶液和污水体系无法长期使用。

发明内容

本专利旨在提供一种平板支撑膜的生产设备，解决现有以无纺布为支撑体制备单面不对称平板膜所存在的缺陷与问题。

一种平板支撑膜的生产装置，所述装置包括：

成膜机构，所述成膜机构包括成膜室；位于成膜室内的成膜板组，所述成膜板组由两个成膜直面相对的成膜板组成，按成膜直面平行于重力方向设置所述成膜板；控制装置，用于控制成膜板组中至少两个成模板在垂直于重力方向的方向上移动；

浸渍机构，浸渍机构包括至少一个承装凝胶浴的容器；所述浸渍机构接收来自成膜机构的支撑体，并使支撑体浸入凝胶浴中；

传送机构，所述传送机构使支撑体沿与重力方向平行的方向进入成膜机构，并将经过成膜机构的支撑体送入浸渍机构和使支撑体在凝胶浴中停留一定时间。

上述技术方案中，所述每个成膜板组包括两个相同的、成膜面相对设置的成模板，所述成膜面为被希望成膜于其上的面；单个成膜板的成膜面为直面，且该成膜直面平行于重力方向。上述技术方案中所述成膜板利用重力使成膜液体产生自流，进而在成膜直面上成膜。

上述技术方案中，所述控制装置用于控制成膜板组中的至少一个成膜板。所述控制装置可仅控制成模板组两个成模板之一移动，进而改变两个成膜直面间的距离；所述控制装置也可同时控制成模板组中的两个成模板移动，使两个成膜板的成膜直面相向或相背移动，改变两个成膜直面间的距离，进而达到控制成膜厚度的目的。

本发明所述成膜机构优选所述成模板包括成膜直面和与成膜直面相连接的用于使成膜原料液体流至成膜直面的导流面。

本发明所述成膜机构进一步包括用于使得成膜原料顺利且均匀流至成膜直面的导流面，所述导流面可为直面也可为曲面，优选其为直面；所述成膜直面和导流面可为一体结构，也可组装所得。

本发明优选所述成模板的成膜直面和导流面互成夹角连接。当导流面为直面时，所述成模板的成膜直面和导流面总体形成一折面。当成膜直面和导流面间具有一定的夹角时，两个成膜板相配形成漏斗的形状，便于成膜液体的自流。

本发明优选所述导流面为直面，且所述成膜直面与导流面间的夹角α为0～90°(不包括90°)，优选为30～60°，进一步优选为45～60°。本发明所述及数值范围，除另有说明外，其均包括端点值本身。

本发明所述成膜机构优选所述控制装置包括：动力装置和与动力装置配合使用的传动装置，所述传动装置包括：

至少两组导轨，按平行于成模板移动的方向设置所述导轨；

与导轨配合使用的滑块，所述滑块固定在成模板上；

丝杠传动装置，所述丝杠传动装置包括与动力装置相连的丝杠和与成模板相固定的丝杠螺母，且按平行于成模板移动的方向设置所述丝杠。

上述技术方案优选一个成膜板与至少两个丝杠传动装置配合使用。

上述技术方案中，所述导轨可固定于成膜室的顶部，且按平行于成模板移动的方向设置上述导轨；所述传动装置至少包括两组导轨，该两组导轨分别置于成模板的边缘侧，以保证成模板的平稳移动。

本发明所述动力装置为本领域用于提供动力的装置，如电机等。

上述技术方案中，为保证多个丝杠传动装置同步运行，所述装置还包括电机同步控制装置，如电机同步控制器、电机同步轮等。

为防止丝杠对成模板的支撑力不足导致成模板产生较大的变形，使形成的膜不均匀，采用多个丝杠支撑成膜板；一个丝杠动作时，为了使成膜板一侧的所有丝杠同时动作，在主动丝杠上安装的同步轮，依靠同步带带动装设在相邻丝杠上的同步轮，进而带动相邻丝杠的运动，保证宽大的成膜板的运动。

进一步地，所述丝杠一端穿过固定于成膜室侧壁的固定板并连接动力装置，另一端穿过丝杠螺母，所述丝杠螺母通过连接件固定于成模板上。

本发明所述成膜机构优选所述成模板包括固定部，所述滑块与成模板的固定部相固定。

上述技术方案中，所述固定部设置的位置根据导轨的位置确定，使得位于其上的滑块与导轨可以相配使用即可。

本发明所述各个部件间可采用现有技术公开的方式进行固定，如利用销、键、螺栓等。

本发明所述成膜机构优选包括用于存储成膜液的空间。

本发明所述成膜机构优选包括加热装置，所述加热装置可保持成膜机构内存放的成膜液在设定的温度范围内。

本发明所述浸渍机构可包括一个或多个承装凝胶浴的容器。当浸渍机构包括多个容器时，各个容器可用于承装组分相同或不同的凝胶浴。

当浸渍机构包括一个承装凝胶浴的容器时，支撑体在成膜机构中与成膜液充分接触后，沿重力方向向下移动，沿垂直方向进入凝胶浴，并经传送机构使得进入凝胶浴的支撑体在凝胶浴中停留设定的时间。

当浸渍机构包括多个承装凝胶浴的容器时，支撑体在成膜机构中与成膜液充分接触后，沿重力方向向下移动，沿垂直方向进入首个凝胶浴，并经传送机构使得进入首个凝胶浴的支撑体在首个凝胶浴中停留设定的时间；然后通过传送机构将经过首个凝胶浴的支撑体依次送入其他凝胶浴并停留各自设定的时间。

上述设定的时间可以通过承装凝胶浴的容器的尺寸和控制传动机构的传动速率达到。

本发明所述装置中所述传送机构包括传送辊组及张力控制系统。

本发明所述张力控制系统可商业购得，或根据现有技术公开的方法制得，其选择及设置为本领域的现有技术，本领域熟练技术人员可通过现有技术公开的方法进行选择和设置。

本发明所述传送辊组由多个辊构成，该多个辊将缠绕于放卷辊上的支撑体依次送入成膜机构及浸渍机构，最后使反应得到的支撑体膜收入收卷辊。

进一步地，所述传送辊组包括：

放卷辊和收卷辊；

接收来自放卷辊的支撑体的张力传感器托辊；

接收来自传感器托辊的支撑体的预紧测试对辊；

接收来自预紧测试对辊的支撑体的转向辊，经过该转向辊的支撑体沿重力方向向下移动并进入成膜机构；

接收来自成膜机构的支撑体的位于凝胶浴中的转向辊I，经过转向辊I的支撑体在凝胶浴中沿水平方向移动，并在经转向辊II后沿重力方向向上移动，使支撑体缠绕至收卷辊上。

上述技术方案中，所述张力控制系统优选按下述方式设置：所述预紧测试对辊中的预紧测试下辊一端连接编码器，用于计旋转圈数以及在支撑体运动过程中释放不均匀张力，提高支撑体平整度及张力均匀性。磁粉张力控制器连接在放卷辊上，张力传感器托辊上设有张力传感器；磁粉张力控制器接受来自张力传感器托辊上的张力传感器反馈信号以及操作人员设定的张力来控制预紧张力，设定数值一般为0～0.2A。

本发明所述传送辊组还可包括若干过渡辊。

本发明所述装置还包括动力装置及控制装置，用于控制支撑体的移动速度。当传送机构为传送辊组时，优选本发明所述装置包括若干电机及控制装置，用于控制各个辊的运行。

本发明的另一目的是提供利用上述装置生产不对称双面支撑膜的方法，该方法包括下述步骤：

将两个成膜直面间的间距设为预设距离，使支撑体沿重力方向由上之下进入成膜机构；

使经成膜机构处理的支撑体进入浸渍机构中的凝胶浴中并保留一定时间；

收集经凝胶浴处理的支撑体。

本发明所述两个成膜直面间的预设距离按照所需成品膜的厚度确定，优选不超过100mm，进一步优选为250～550μm。

进一步地，本发明提供利用包括传送辊组的装置生产不对称双面支撑膜的方法，该方法包括下述步骤：

将支撑体缠绕在放卷辊上；使支撑体的末端依次经过张力传感器托辊、预紧测试对辊、转向辊后沿重力方向由上之下进入成膜机构；

经成膜机构处理的支撑体沿重力方向进入浸渍机构的凝胶浴中，依次经过转向辊I和转向辊II；经过转向辊I的支撑体在凝胶浴中沿水平方向移动，并在经转向辊II后沿重力方向向上移动，使支撑体缠绕至收卷辊上。

本发明的有益效果为：本发明所述平板支撑膜的生产装置应用在双连续不对称平板膜的制备过程中，可以实现双连续不对称平板膜在成膜阶段和相转化阶段的连续稳定制备，装置结构简单实用、操作安全、可控性强、运行稳定，能够提高常规平板膜的性能，拓宽平板膜的应用领域，为双连续不对称平板膜的大批量制备与推广应用起到促进作用。

附图说明

图1为一种平板支撑膜的生产装置，

附图标记如下：

1a、转向辊I，1b、转向辊II，2a、过渡辊I，2b、过渡辊II，3、凝胶浴槽，4、凝胶浴，5、收卷辊，6、放卷辊，7、张力传感器托辊，8、预紧测速上辊，9、预紧测速下辊，10、过渡辊，11、转向辊，12、成膜机构，13、成膜机构成膜单元，14、支撑体；

图2为一种成膜机构的正视图，

图3为图2的侧视图，

附图标记如下：

101、电机，200、侧壁，300、固定板，400、成模板，401、成膜直面，402、导流面，500、导轨，600、滑块，700、连接件，800、丝杠螺母，900、丝杠。

图4为所得膜的照片。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

下述实施例中所用张力控制器为GXFZ-B-6型电磁粉末制动器，人工设定数值一般为0～0.2A；张力传感器型号为：CZH-25型张力传感器；圈数及产量计算采用：E6B2-CWZ6C型编码器。

实施例1

如图1所示，一种平板支撑膜的生产装置，所述装置包括：成膜机构、浸渍机构和传送机构。

所述成膜机构如图2所示，所述成膜机构包括两个成膜室侧壁200、两个固定板300、两个成膜板400、两个导轨500、四个滑块600、四个丝杠900、四个丝杠螺母800、四个丝杠螺母连接件700、两组电机同步轮110、两个同步带120、两个电机101，以及连接上述零部件的螺钉、螺栓、螺母、键、销。

所述成膜板400包括成膜直面401和导流面402，所述导流面402为直面，且所述成膜直面401与导流面402间的夹角为30°。按成膜直面401平行于重力方向设置所述成膜板400。

固定板300固定于两个成膜室侧壁200之间，两个成膜室侧壁200间的间距由两个固定板300的长度确定。两个导轨500分别安装在两个成膜室侧壁200上，按平行于成膜板400移动的方向设置所述导轨500；四个滑块600分别安装在两个成膜板400的顶部，其设置位置使得滑块600可在导轨500上移动。每个成膜板400上固定两个丝杠螺母连接件700、连接件700上固定丝杠螺母800，其中一个丝杠900的一端穿过丝杠螺母800，另一端穿过固定板300并与电机101相连，丝杠900上装有同步轮100；另一个丝杠900的一端穿过丝杠螺母800，另一端穿过固定板300，丝杠900上装有另一同步轮110，两个同步轮110间设有同步带120。

所述浸渍机构，浸渍机构包括一个承装凝胶的凝胶浴槽3；所述浸渍机构接收来自成膜机构的支撑体14，并使支撑体浸入14凝胶浴4中。

所述传送机构包括传送辊组及张力控制系统，所述传送辊组包括：放卷辊6和收卷辊5；接收来自放卷辊6的支撑体14的张力传感器托辊7；接收来自传感器托辊7的支撑体14的预紧测试对辊，所述预紧测试对辊包括预紧测试上辊8和预紧测试下辊9；接收来自预紧测试对辊的支撑体14过渡辊10，接收来自过渡辊的支撑体14的转向辊11，经过该转向辊11的支撑体14沿重力方向向下移动并进入成膜机构；来自成膜机构的支撑体14的依次通过位于凝胶浴中的过渡辊I2a、转向辊I1a、转向辊II1b和过渡辊II2b；经过转向辊I1a的支撑体14在凝胶浴中沿水平方向移动，并在经转向辊II1b后沿重力方向向上移动，使支撑体14缠绕至收卷辊5上。

所述预紧测试对辊中的预紧测试下辊9一端连接编码器；磁粉张力控制器连接在放卷辊4上，张力传感器托辊7上设有张力传感器。

在经过预紧测试对辊(包括预紧测试上辊8和预紧测试下辊9)时，支撑体14表面不均匀的张力实现部分释放，由此提高支撑体14的平整度及保证张力的均匀性。张力传感器托辊7连接CZH-25型张力传感器，CZH-25型张力传感器接受张力信号后，将信号反馈到GXFZ-B-6型电磁粉末制动器上，通过电磁粉末制动器控制放卷辊6转动的扭矩力，进而控制支撑体的预紧张力，或通过操作人员设定张力数值直接控制支撑体的预紧张力。预紧测试下辊9连接E6B2-CWZ6C型编码器，工作过程中预紧测试对辊(包括预紧测试上辊8和预紧测试下辊9)旋转的圈数可以通过编码器记录并反馈到信号采集模块中实现产量记录。

上述装置还包所需的电机及控制装置，用于控制辊的运行。

利用上述平板支撑膜的生产装置生产双面不对称膜的方法，包括下述工艺步骤：

将300目整卷30米长400mm宽304不锈钢筛网作为支撑体固定在放卷辊6上，将不锈钢筛网前端经过张力传感器托辊7，预紧测速下辊9、预紧测速上辊8，过渡辊10，转向辊11，成膜机构12，过渡辊I2a，转向辊I1a，转向辊II1b，过渡辊II2b，最后固定在收卷辊5上；将1.2kg浓度为19％的聚酰胺酸成膜液(所述成膜液按质量百分比由如下组分组成：19％的聚酰胺酸、3％丙酮和余量N，N-二甲基乙酰胺组成。)加注到膜成膜机构12中，控制成膜液温度为45℃，使成膜直面401的间距为300μm，张力控制器示数为0.12A，收卷电机变频示数为35Hz，开启收卷电机使收卷辊5带动支撑体匀速运动；不锈钢筛网在成膜机构12中浸润成膜液后，经过成膜直面401成膜，进入凝胶浴槽3中的水中进行相转化，浸润成膜液的支撑体14经过过渡辊I2a，转向辊I1a，转向辊II1b，过渡辊II2b，最后在收卷辊5上收卷成膜。该过程成膜效果稳定，膜表面平整、光滑、均匀、无针孔及缺陷如图4所示。

Claims (5)

1.一种平板支撑膜的生产装置，所述装置包括：

成膜机构，所述成膜机构包括成膜室；位于成膜室内的成膜板组，所述成膜板组由两个成膜直面(401)相对的成膜板(400)组成，按成膜直面(401)平行于重力方向设置所述成膜板(400)；控制装置，用于控制成膜板组中至少两个成模板(400)在垂直于重力方向的方向上移动；

浸渍机构，浸渍机构包括至少一个承装凝胶浴的容器；所述浸渍机构接收来自成膜机构的支撑体(14)，并使支撑体浸入(14)凝胶浴中；

传送机构，所述传送机构使支撑体(14)沿与重力方向平行的方向进入成膜机构，并将经过成膜机构的支撑体(14)送入浸渍机构和使支撑体在凝胶浴中停留一定时间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述传送机构包括传送辊组及张力控制系统。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述传送辊组包括：

放卷辊(6)和收卷辊(5)；

接收来自放卷辊(6)的支撑体(14)的张力传感器托辊(7)；

接收来自传感器托辊(7)的支撑体(14)的预紧测试对辊；

接收来自预紧测试对辊的支撑体(14)的转向辊(11)，经过该转向辊(11)的支撑体(14)沿重力方向向下移动并进入成膜机构；

接收来自成膜机构的支撑体(14)的位于凝胶浴中的转向辊I(1a)和转向辊II(1b)，经过转向辊I(1a)的支撑体(14)在凝胶浴中沿水平方向移动，并在经转向辊II(1b)后沿重力方向向上移动，使支撑体(14)缠绕至收卷辊(5)上。

4.利用权利要求1所述的装置生产不对称双面支撑膜的方法，其特征在于：包括下述步骤：

将两个成膜直面间的间距设为预设距离，使支撑体(14)沿重力方向由上之下进入成膜机构；

使经成膜机构处理的支撑体(14)进入浸渍机构中的凝胶浴中并保留一定时间；

收集经凝胶浴处理的支撑体(14)。

5.利用权利要求3所述的装置生产不对称双面支撑膜的方法，其特征在于：包括下述步骤：

将支撑体(14)缠绕在放卷辊(6)上；使支撑体(14)的末端依次经过张力传感器托辊(7)、预紧测试对辊、转向辊(11)后沿重力方向由上之下进入成膜机构；

经成膜机构处理的支撑体(14)沿重力方向进入浸渍机构的凝胶浴中，依次经过转向辊I(1a)和转向辊II(1b)；经过转向辊I(1a)的支撑体(14)在凝胶浴中沿水平方向移动，并在经转向辊II(1b)后沿重力方向向上移动，使支撑体(14)缠绕至收卷辊(5)上。