CN110201549A - 一种全效膜元件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于净水设备技术领域，提供了一种全效膜元件的制备方法，包括预处理步骤：将折叠后的反渗透膜和格网组合形成膜片；卷制：将若干膜片和若干导布呈交替式依次盘卷至中心管上以制备全效膜元件；打胶：在各膜片卷制前，打胶机构对膜片进行打胶处理；下料：下料机构将全效膜元件移至接料箱中。与现有技术相比，本发明通过在折叠后的反渗透膜中设置格网以组成膜片，相较于传统单一反渗透膜，在相同的有效利用面积下，膜片的回收率高，总净水量提升，脱盐率提高；而且，在对各膜片进行卷制之前，在各膜片的周边进行打胶处理，可提高各膜片之间的粘接性能，从而可增加卷制膜片的数量，提高净水效果，延长全效膜元件的使用寿命。

Description

一种全效膜元件的制备方法

技术领域

本发明属于净水设备技术领域，更具体地说，是涉及一种全效膜元件的制备方法。

背景技术

在现有的反渗透膜元件制造行业中，反渗透膜元件主要包括中心管和缠绕于中心管上的若干反渗透膜。然而，目前的反渗透膜元件卷制的反渗透膜数量往往较少，这就导致反渗透膜元件的净水效果差，反渗透膜元件对原水中杂质的回收率较低，脱盐率较差；而且，反渗透膜容易达到饱和状态，需要及时进行更换或者维护，反渗透膜元件的使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全效膜元件的制备方法，以解决现有技术中存在的反渗透膜元件卷制的反渗透膜的数量少，净水效果差，使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种全效膜元件的制备方法，包括：

预处理：在经折叠后的反渗透膜中设置格网，并对所述折叠后的反渗透膜封胶处理，所述折叠后的反渗透膜与所述格网组成膜片；

卷制：使用转动夹持机构夹持并带动中心管转动，所述转动夹持机构将若干所述膜片和若干导布呈交替式依次盘卷至所述中心管上，若干所述膜片、若干所述导布与所述中心管组成全效膜元件；

打胶：于所述卷制步骤中，在所述中心管盘卷各所述膜片之前，使用打胶机构对各所述膜片的周边进行填胶；

下料：使用下料机构将所述全效膜元件移至接料箱中。

进一步地，于所述预处理步骤中，各所述折叠后的反渗透膜包括两片子膜片，各所述子膜片具有进水边、与所述进水边相对的出水边、与所述中心管对应的卷制边和与所述卷制边相对的尾边，于各所述膜片中的一所述子膜片上：在靠近所述进水边的位置处填胶形成第一胶线，在靠近所述出水边的位置处填胶形成第二胶线，所述第一胶线靠近所述卷制边的一端与所述卷制边间隔设置，所述第一胶线的另一端与所述尾边间隔设置，所述第二胶线靠近所述卷制边的一端与所述卷制边间隔设置，所述第二胶线的另一端位于所述尾边上。

进一步地，所述第一胶线靠近所述卷制边的一端与所述卷制边之间的间距范围为20mm-40mm，所述第一胶线的另一端与所述尾边之间的间距范围为180mm-200mm，所述第二胶线靠近所述卷制边的一端与所述卷制边之间的间距范围为160mm-180mm。

进一步地，于所述卷制步骤中，所述转动夹持机构将所述中心管的两端夹持固定后并检测所述中心管的位置；当所述中心管偏离预设位置时，所述转动夹持机构将所述中心管放下，并重取下一根中心管，当所述转动夹持机构夹持的所述中心管位于所述预设位置时，所述转动夹持机构带动所述中心管转动以将第一张所述导布的所述卷制边焊接至所述中心管上。

进一步地，所述全效膜元件的制备方法还包括位于所述卷制步骤之前的前卷入步骤：当第一张所述导布盘卷至所述中心管上后，将第一张所述膜片的所述卷制边与所述中心管对应，并通过所述打胶机构对该膜片的周边进行填胶处理，填胶完成后，所述转动夹持机构带动所述中心管转动以将第一张所述膜片盘卷。

进一步地，将通过所述预处理步骤处理后的所述膜片与所述导布交替层叠在膜运送台上，且最下层为所述导布；当所述前卷入步骤完成后，所述膜运送台将排列好的所述膜片与所述导布依次运送至与第一张所述膜片的所述尾边对应位置处，所述中心管依次将各所述导布与各所述膜片盘卷。

进一步地，所述全效膜元件的制备方法还包括位于所述打胶步骤与所述下料步骤之间的卷胶带步骤：于最后一张所述膜片盘卷至所述中心管上后，使用胶带输送机构将胶带输送至与所述中心管对应位置处，所述转动夹持机构带动所述中心管转动以将所述胶带盘卷至该中心管上以组成所述全效膜元件。

进一步地，于所述下料步骤中，下料机构包括用于支撑所述全效膜元件的支撑架和带动所述支撑架移动的驱动机构；当所述卷胶带步骤完成后，所述驱动机构带动所述支撑架移动至与所述全效膜元件对应位置处以将所述全效膜元件支撑，所述转动夹持机构与所述中心管脱离，所述驱动机构又带动所述支撑架移动至与所述接料箱对应位置处以将所述全效膜元件放置所述接料箱中。

进一步地，于所述卷制步骤中，所述中心管上盘卷的所述膜片的数量范围为7-14。

进一步地，于所述前卷入步骤之前，所述全效膜元件的制备方法还包括一键复位步骤：通过控制机构控制所述转动夹持机构、所述打胶机构和所述下料机构恢复至初始状态。

本发明提供的全效膜元件的制备方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在折叠后的反渗透膜中设置格网以组成膜片，相较于传统单一反渗透膜，在相同的有效利用面积下，膜片的回收率高，总净水量提升，脱盐率提高；而且，在对各膜片进行卷制之前，在各膜片的周边进行打胶处理，可提高各膜片之间的粘接性能，从而可增加卷制膜片的数量，提高净水效果，延长全效膜元件的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的全效膜元件的制备方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的预处理步骤中胶线位置的示意图；

图3为本发明一实施例提供的中心管的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的中心管的剖视图；

图5为本发明另一实施例提供的中心管的结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的中心管的剖视图。

其中，图中各附图标记：

1-进水边；2-出水边；3-卷制边；4-尾边；5-第一胶线；6-第二胶线；7-中心管；70-出水孔；71-进水端。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了方便描述，定义空间上相互垂直的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴，其中X轴与Y轴为同一水平面相互垂直的两个坐标轴，Z轴为竖直方向的坐标轴；X轴、Y轴和Z轴位于空间相互垂直有三个平面分别为XY面、YZ面和XZ面，其中，XY面为水平面，XZ面和YZ面均为竖直面，且XZ面与YZ面垂直。

请一并参阅图1至图6，现对本发明实施例提供的全效膜元件的制备方法进行说明。该全效膜元件的制备方法是基于制造全效膜元件设备的基础上完成并实现的，主要包括以下步骤：

预处理S1：该步骤主要是预先制备膜片。每一张膜片均由一张对折后的反渗透膜和设于该反渗透膜形成的夹层中的格网组成，对折后的反渗透膜通过胶水进行封装处理。经预处理S1后的膜片放置在膜运送平台上等待下一步加工。此步骤，可改变原水流道方向，提升全效膜元件的产水能效比，增加产水量。此处，该胶水可优选为食品级聚氨酯胶水。当然，在其它实施例中，该胶水的种类也可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

一并参阅图2，可选地，各折叠后的反渗透膜包括两片子膜片，各子膜片呈长方形结构且具有四条边，分别为进水边1、与进水边1相对的出水边2、卷制边3和与卷制边3相对的尾边4。在其中一张子膜片上进行填胶操作时，进行两次填胶操作以形成两条长度不同的胶线。第一胶线5与进水边1平行，且第一胶线5与进水边1之间的间距H范围为20mm-30mm，优选为25mm。第一胶线5的左端与卷制边3之间为间隔设置，且两者之间的间距A范围为20mm-40mm，优选为30mm；第一胶线5的右端与尾边4之间也为间隔设置，且两者之间的间距B范围为180mm-200mm，优选为190mm。第二胶线6与出水边2平行，且第二胶线6与出水边2之间的间距L范围为20mm-30mm，优选为25mm。第二胶线6的左端与卷制边3之间为间隔设置，且两者之间的间距C范围为160mm-180mm，优选为170mm；第二胶线6的右端位于尾边4上。第一胶线5与第二胶线6之间为平行间隔设置。此结构，第一胶线5的左端与卷制边3之间的间隔，以及第一胶线5的右端与尾边4之间的间隔可供水流进入，第二胶线6的左端与卷制边3之间的间隔可供水流流出；第一胶线5的左端与卷制边3之间的间距A与第一胶线5的右端与尾边4之间的间距B之和大于第二胶线6的左端与卷制边3之间的间距C，从而保证在一定时间内，进水水流量要大于出水水流量，采取宽进窄出的方式，可延长水流在各膜片之间的流动行程，从而增大净水面积，提高膜片的净水效果。在其它实施例中，第一胶线5与第二胶线6的位置、长度等都可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

一键复位S2：该步骤主要是将全效膜元件设备的各个子设备的位置、数据参数等恢复至初始状态。可选地，当全效膜元件设备接入电、气后，通过PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)触摸显示器上的“一键复位”按钮进行设备的全自动复位操作。

前卷入S3：按下PLC触摸显示器上的启动按钮，送中心管机构将中心管7送至预设指定位置处，随后通过转动夹持机构的退管伸缩气缸和管夹紧气缸分别将中心管7的两端夹紧。其中，退管伸缩气缸可带动中心管7实现转动。将第一张导布盘卷焊接至中心管7上，并将第一张导布的尾端预留出来，以供后续膜片的盘卷操作。

可选地，转动夹持机构上设置有用于检测中心管7位置的检测机构。当送中心管机构将中心管7送过来后，检测机构可检测中心管7的位置是否处于预设指定位置。当中心管7处于预设指定位置时，可进行后续操作；当中心管7未在预设指定位置时，退管伸缩气缸和管夹紧气缸将中心管7放下，并重新拾取下一根中心管7，直至中心管7处于预设指定位置时为止。

一并参阅图3至图6，可选地，中心管7采用两种不同的规格。第一种中心管7的一端呈正六边形，中心管7管壁的两侧分别开设有7个出水孔70，各出水孔70的孔径大小为4mm，相邻两个出水孔70中心之间的间距范围为19mm-20mm，优选为19.6mm。另一种中心管7的一端呈“一”字型，该中心管7管壁的两侧分别开设有6个出水孔70，各出水孔70的孔径大小为3.6mm，相邻两个出水孔70中心之间的间距范围为23mm-24mm，优选为23.5mm。两种中心管7均由进水端71进水，出水孔70出水。在其它实施例中，中心管7的尺寸大小、出水孔70的数量、尺寸等都可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

卷制S4：转动夹持机构夹持并带动中心管7转动，该转动夹持机构将若干膜片和若干导布呈交替式依次盘卷至中心管7上，中心管7、若干膜片与若干导布组合形成全效膜元件。可选地，当第一张导布盘卷至中心管7上后，将第一张膜片按照相同的方式盘卷至中心管7上。按照导布-膜片-导布-膜片的顺序进行重复操作，可将若干导布及若干膜片盘卷至中心管7上。相较于传统反渗透元件中反渗透膜的数量，该全效膜元件可盘卷最多14片膜片，在反渗透元件技术领域中是巨大的技术改进。此步骤，可大幅提升全效膜元件的合格率，性能稳定，一致性好。

可选地，该全效膜元件设备还包括预处理系统，该预处理系统可实现双机同步和不同步运行，同时进行预处理和卷制作业。采用双主机控制，切换屏显时各点胶机构不冲突，可独立运行。

可选地，该全效膜元件设备还包括导布自动纠偏系统，当导布因某些因素出现偏移指定位置时，导布自动纠偏系统会实时进行纠偏矫正，使导布实时稳定在设计指定位置，确保全效膜元件卷制平整美观。

可选地，该全效膜元件设备还包括导布张力控制系统，该导布张力控制系统可控制导布的张力，从而有效提高产品的合格率。

打胶S5：于卷制S4步骤中，在中心管7盘卷各膜片之前，打胶机构对各膜片的周边进行填胶。可选地，当人工将膜运送平台运送来的第一张膜片的一端与中心管7接触时，此时退管伸缩气缸停机，中心管7停止转动，在激光定位机构的配合作用下，打胶机构对第一张膜片中位于上方的反渗透膜的三个侧边进行填胶处理，即进水边1、出水边2及尾边4处打上胶线。填胶完毕后，退管伸缩气缸工作并带动中心管7转动，以实现对第一张膜片的盘卷操作。随后膜运送平台将堆叠好的下一张导布与膜片的卷制边3伸入中心管7中，打胶机构重复打胶操作。通过如此重复循环操作，可将各膜片依次盘卷至中心管7上，各膜片之间的粘接效果好。当将最后一张膜片及导布盘卷后，打胶机构对尾部的导布进行封胶处理，以实现有效的粘接及组装。此处，打胶机构填充的胶水可优选为食品级聚氨酯胶水。当然，在其它实施例中，该胶水的种类也可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

可选地，该全效膜元件设备包括用于控制打胶机构移动的机械手臂和原料桶检测机构，该机械手臂可带动打胶机构实现在XYZ轴方向上的点胶作业。该原料桶检测机构包括用于感应胶水存储量和内部气压值的胶桶压力感应器、用于计量实时过胶速度的胶流量计数器、用于实时监测胶管是否通畅的胶管压力感应器、用于实时监测胶水温度以实现自动化调节的胶水温控系统和用于确保使用过程中胶水密度恒定的胶水脱泡系统。该原料桶检测机构可实时监测胶桶中胶水储存量、胶桶内部气压，胶管内部胶水压力，使胶水出胶量稳定。检测仪器高精度，使异常情况可以及时报警反馈，避免生产出不良的产品。若员工在操作时未打开胶桶管路阀门就进行作业时，设备显示低压并进行报警，自动记录报警信息。若胶水管路堵塞，设备显示高压并进行报警，自动记录报警信息；并具备自动排胶防固化功能。

可选地，该全效膜元件还包括胶水温控系统，该胶水温控系统采用高精度的数显温控，实时监控胶水温度，实时控制设备加热功能，当外界温度低于设备设置最低温度时，温控系统自动加热，启动搅拌电机使加热效果更加良好，使胶桶中心处胶水温度与外壁温度更加接近，胶水出胶稳定流畅。当达到设定温度时则进行保温；当外界环境温度和胶桶内胶水温度高于设定温度时，胶水温控系统只起温度监控作用。

卷胶带S6：当最后一张膜片盘卷至中心管7上后，在出水侧进行打胶封口处理，封口预留20-50mm不打胶作为缺口，封口完成后切割导布并进行尾部导布的收卷，尾部导布盘卷完成后，打胶机构对该膜片的尾边4进行胶线处理，随后胶带输送机构将胶带输送至与中心管7对应位置处，转动夹持机构带动中心管7转动以将胶带盘卷至该中心管7上以形成全效膜元件。此步骤，通过在中心管7的最外层盘卷胶带，可提高各膜片和各导布之间的粘接强度，避免因粘接力不够出现脱落现象。通过对最后一张膜片进行尾部胶线处理，可减少原水泄压，从而提升全效膜元件能效。

下料S7：下料机构将制备好的全效膜元件移动至接料箱中储存。可选地，下料机构包括支撑全效膜元件的支撑架和带动支撑架移动的驱动机构。当全效膜元件制备完成后，转动夹持机构停机，退管伸缩气缸和管夹紧气缸分别与中心管7脱离，此时驱动机构带动支撑架移动至与全效膜元件对应位置处并将该全效膜元件支撑，驱动机构又带动支撑架移动至与接料箱对应位置处以将全效膜元件放置接料箱中。

可选地，该全效膜元件还包括报警处理系统，该报警处理系统对设备各个运动部件增加了限位保护，当某一运动部件超出限位距离时，设备会立即报警，同时各运动部件会自动停止运行。增加了断电保护功能：当用户在设计出现失误或者手动操作出现失误导致设备运动机构出现碰撞时，设备会立刻对提供动力的伺服电机断电，减少设备发生碰撞造成的损失，确保设备电路系统的安全性。

本发明实施例提供的全效膜元件的制备方法，与现有技术相比，本发明通过在折叠后的反渗透膜中设置格网以组成膜片，相较于传统单一反渗透膜，在相同的有效利用面积下，膜片的回收率高，总净水量提升，脱盐率提高；而且，在对各膜片进行卷制之前，在各膜片的周边进行打胶处理，可提高各膜片之间的粘接性能，从而可增加卷制膜片的数量，提高净水效果，延长全效膜元件的使用寿命。

通过该全效膜元件的制备方法可实现自动化操作，以具有10片反渗透膜的全效膜元件为例，一台设备1h可生产15支，相较于传统方式，效率更高，产品合格率更高，产品性能更加稳定。

应理解，上述各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全效膜元件的制备方法，其特征在于，包括：

预处理：在经折叠后的反渗透膜中设置格网，并对所述折叠后的反渗透膜封胶处理，所述折叠后的反渗透膜与所述格网组成膜片；

卷制：使用转动夹持机构夹持并带动中心管转动，所述转动夹持机构将若干所述膜片和若干导布呈交替式依次盘卷至所述中心管上，若干所述膜片、若干所述导布与所述中心管组成全效膜元件；

打胶：于所述卷制步骤中，在所述中心管盘卷各所述膜片之前，使用打胶机构对各所述膜片的周边进行填胶；

下料：使用下料机构将所述全效膜元件移至接料箱中。

2.如权利要求1所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于：于所述预处理步骤中，各所述折叠后的反渗透膜包括两片子膜片，各所述子膜片具有进水边、与所述进水边相对的出水边、与所述中心管对应的卷制边和与所述卷制边相对的尾边，于各所述膜片中的一所述子膜片上：在靠近所述进水边的位置处填胶形成第一胶线，在靠近所述出水边的位置处填胶形成第二胶线，所述第一胶线靠近所述卷制边的一端与所述卷制边间隔设置，所述第一胶线的另一端与所述尾边间隔设置，所述第二胶线靠近所述卷制边的一端与所述卷制边间隔设置，所述第二胶线的另一端位于所述尾边上。

3.如权利要求2所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于：所述第一胶线靠近所述卷制边的一端与所述卷制边之间的间距范围为20mm-40mm，所述第一胶线的另一端与所述尾边之间的间距范围为180mm-200mm，所述第二胶线靠近所述卷制边的一端与所述卷制边之间的间距范围为160mm-180mm。

4.如权利要求2所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于：于所述卷制步骤中，所述转动夹持机构将所述中心管的两端夹持固定后并检测所述中心管的位置；当所述中心管偏离预设位置时，所述转动夹持机构将所述中心管放下，并重取下一根中心管，当所述转动夹持机构夹持的所述中心管位于所述预设位置时，所述转动夹持机构带动所述中心管转动以将第一张所述导布的所述卷制边焊接至所述中心管上。

5.如权利要求4所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于，所述全效膜元件的制备方法还包括位于所述卷制步骤之前的前卷入步骤：当第一张所述导布盘卷至所述中心管上后，将第一张所述膜片的所述卷制边与所述中心管对应，并通过所述打胶机构对该膜片的周边进行填胶处理，填胶完成后，所述转动夹持机构带动所述中心管转动以将第一张所述膜片盘卷。

6.如权利要求5所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于：将通过所述预处理步骤处理后的所述膜片与所述导布交替层叠在膜运送台上，且最下层为所述导布；当所述前卷入步骤完成后，所述膜运送台将排列好的所述膜片与所述导布依次运送至与第一张所述膜片的所述尾边对应位置处，所述中心管依次将各所述导布与各所述膜片盘卷。

7.如权利要求6所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于：所述全效膜元件的制备方法还包括位于所述打胶步骤与所述下料步骤之间的卷胶带步骤：于最后一张所述膜片盘卷至所述中心管上后，使用胶带输送机构将胶带输送至与所述中心管对应位置处，所述转动夹持机构带动所述中心管转动以将所述胶带盘卷至该中心管上以组成所述全效膜元件。

8.如权利要求7所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于：于所述下料步骤中，下料机构包括用于支撑所述全效膜元件的支撑架和带动所述支撑架移动的驱动机构；当所述卷胶带步骤完成后，所述驱动机构带动所述支撑架移动至与所述全效膜元件对应位置处以将所述全效膜元件支撑，所述转动夹持机构与所述中心管脱离，所述驱动机构又带动所述支撑架移动至与所述接料箱对应位置处以将所述全效膜元件放置所述接料箱中。

9.如权利要求1-8任一项所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于：于所述卷制步骤中，所述中心管上盘卷的所述膜片的数量范围为7-14。

10.如权利要求5所述的全效膜元件的制备方法，其特征在于：于所述前卷入步骤之前，所述全效膜元件的制备方法还包括一键复位步骤：通过控制机构控制所述转动夹持机构、所述打胶机构和所述下料机构恢复至初始状态。