CN113663522B - 一种中空纤维膜膜丝的浇铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中空纤维膜膜丝浇铸的浇铸方法，包括如下步骤：(1)将中空纤维膜膜丝按要求数量分隔成组后，将其端部插入温度为150‑200℃的呈液态的热熔胶中进行封端处理同时使膜丝充分分散，再将上述端部取出后立即插入膜壳，以自然降温至热熔胶固化，获得封端后的中空纤维膜膜丝；(2)用粘结剂将上述中空纤维膜膜丝的端部连同膜壳与外结构件浇铸在一起；(3)待上述粘结剂凝固后，将上述中空纤维膜膜丝的端部切除至露出中空纤维膜膜丝的过滤膜孔，即浇铸完成。本发明通过特定规格的热熔胶对中空纤维膜膜丝进行浇铸前封端处理，由于该热熔胶树脂粘度适合，不会渗入到膜孔中，能提高有效膜丝过滤孔，且该热熔胶固化时间快，能很大程度上提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于膜元件处理技术领域，具体涉及一种中空纤维膜膜丝的浇铸方法。
背景技术
膜组件是膜技术的核心，膜组件的结构对膜分离过程起着决定性的作用，现在通用的膜组件均为用环氧树脂或者聚氨脂树脂将中空纤维膜膜丝与外结构件浇铸粘结在一起，但由于环氧树脂或聚氨酯在浇铸过程中会透过组件端口的膜丝孔渗入进去，导致堵塞膜孔，使得组件的膜丝过滤有效孔降低。
现有的技术是采用环氧树脂或聚氨酯进行浇铸前封端，但是由于环氧树脂和聚氨酯流动性能较好，固化时间长，所以封端效果差，效率低，不适合大规模生产。
CN103785294A公开了一种中空纤维膜组件浇铸前封端处理方法，其在浇铸前对中空纤维膜组价进行封端处理采用快速易干型丙烯酸树脂进行，由于丙烯酸树脂粘度大，不会渗入到膜孔中，能提高有效膜丝过滤孔，且丙烯酸树脂固化时间快，能很大程度上提高生产效率。但是，该技术方案存在如下问题：丙烯酸树脂在膜丝封端硬化后的硬度很高，会将所有的膜丝集中在一起，导致粘结剂在膜丝与膜丝之间不能流通而形成浇铸缺陷孔。或者在对膜丝分散的过程中使膜层脱落导致膜丝表面损伤而使产品精度降低，尤其对于由铸膜液涂覆到编织管上而形成的高强度的内支撑中空纤维膜来说，更是容易造成膜层脱落的损伤。
CN110038442A公开了一种内支撑中空纤维膜膜丝浇铸前的封端处理方法，其通过固化后具有弹性的硅胶对内支撑中空纤维膜膜丝进行浇铸前封端处理，等硅胶干燥后再对膜丝进行分散，由于硅胶树脂粘度适合，固化时间快，不会渗入到膜孔中，能提高有效膜丝过滤孔，且硅胶树脂固化后具有弹性，能够将膜丝容易的进行分散并在分散过程中有效的保护膜层与编织管间的结合力，提高产品操作性和合格率。但是，该技术方案存在如下问题：硅胶干燥后需对膜丝进行分散，封端和膜丝分散分步完成，操作较为复杂。另外，硅胶封端通常采用挤出涂覆的方式，仅对膜束端面进行封端，有利于后续膜丝分散，所以封端时间较长。若采用蘸涂方式，因胶水流动性能较好，膜丝之间因按压形成的间隙，会因硅胶的流失逐步缩小，待硅胶固化后间隙变小，无法形成粘结剂的流通通道，不足以使粘接剂通过，且膜束端面和侧壁会形成成片的硅胶膜，无法进行膜丝分散，因此无法采用蘸涂方式。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种中空纤维膜膜丝的浇铸方法。
本发明的技术方案如下：
一种中空纤维膜膜丝的浇铸方法，包括如下步骤：
(1)将中空纤维膜膜丝按要求数量分隔成组后，将其端部插入温度为150-200℃的呈液态的热熔胶中进行封端处理同时使膜丝充分分散，以保证相邻中空纤维膜膜丝之间具有适当的间隙以利后续粘结剂的流通，再将上述端部取出后立即插入膜壳，以自然降温至热熔胶固化，获得封端后的中空纤维膜膜丝；该热熔胶为在170℃时的熔融粘度为1000-15000cps的热熔胶；
(2)用粘结剂将上述中空纤维膜膜丝的端部连同膜壳与外结构件浇铸在一起；
(3)待上述粘结剂凝固后，将上述中空纤维膜膜丝的端部切除至露出中空纤维膜膜丝的过滤膜孔，即浇铸完成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述热熔胶为在170℃时的熔融粘度为3000-8000cps的热熔胶。
在本发明的一个优选实施方案中，所述封端处理的时间为0.005-0.2h。
进一步优选的，所述封端处理的时间为0.1h。
在本发明的一个优选实施方案中，所述自然降温的时间为0.05-0.2h。
进一步优选的，所述自然降温的时间为0.2h。
在本发明的一个优选实施方案中，所述呈液态的热熔胶的温度为170℃，所述封端处理的时间为0.1h，所述自然降温的时间为0.2h。
在本发明的一个优选实施方案中，所述粘结剂为环氧树脂或聚氨酯树脂。
在本发明的一个优选实施方案中，将所述封端后的中空纤维膜膜丝连同膜壳与外结构件离心或静止浇铸在一起。
在本发明的一个优选实施方案中，所述使膜丝充分分散的方法为：使中空纤维膜膜丝在压力下与盛放所述热熔胶的容器的底部接触，使中空纤维膜膜丝的端面收到挤压而与相邻的中空纤维膜膜丝适当分散，热熔胶黏附于中空纤维膜膜丝之间及其膜孔之间的间隙。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用特定的热熔胶进行封端处理，该热熔胶常温时为固体，粘度随温度升高而逐渐降低，当温度高于熔点时，热熔胶为液态，粘度大幅下降并具有一定粘性，采用中空纤维膜膜丝的端部与之接触，热熔胶可快速黏附于膜孔，接着室温条件下，热熔胶温度逐渐降低，快速凝固成为固态，从而封住膜孔。
2、本发明使中空纤维膜膜丝在压力下与盛放所述热熔胶的容器的底部接触，使中空纤维膜膜丝的端面收到挤压而与相邻的中空纤维膜膜丝适当分散，热熔胶黏附于中空纤维膜膜丝之间及其膜孔之间的间隙。待膜丝离开热熔胶后，热熔胶在空气中迅速冷却凝固成为固体，位于热熔胶上部的膜丝间隙形成粘接剂的流通通道，后续浇铸时粘接剂可在相邻膜丝之间顺利流通，从而降低浇铸缺陷孔数量，封端和膜丝分散一步完成，大幅提高效率。
3、本发明中热熔胶封端和膜丝分散时，加热后的热熔胶属于液体状态，流动性好、粘度低、硬度低，能够将内支撑中空纤维膜膜丝容易的进行分散，并在分散过程中有效的保护膜层与编织管间的结合力，避免膜丝表面涂覆层脱落，从而提高产品操作性和合格率。
4、现有技术中，采用硅胶封端时，先将中空纤维膜膜丝整理成膜束，然后理顺膜束，使膜束两端上下投影共点。将膜束的两端用固定装置夹紧，对两端进行封端处理，而后进行膜丝分散。再将膜束一端的固定装置悬挂于浇铸支架上，另一端插入膜壳，进行浇铸。采用本发明的热熔胶封端时，膜束两端同步进行，膜束两端蘸涂热熔胶后，立即分别插入膜壳，膜束两端处于对应位置，两个端面自然投影共点。由于热熔胶冷却固化后粘接力强，封端后浇铸前的膜丝与膜壳紧密粘接在一起，膜壳直接起到夹紧固定膜束的作用，可直接将膜束一端的膜壳悬挂于浇铸支架上，而膜束不会脱落，无需固定装置。因此，热熔胶封端可省去理顺膜束和夹紧固定膜束的步骤，效率更高，所需工装更少。
5、本发明通过特定规格的热熔胶对中空纤维膜膜丝进行浇铸前封端处理，由于该热熔胶树脂粘度适合，不会渗入到膜孔中，能提高有效膜丝过滤孔，且该热熔胶固化时间快，能很大程度上提高生产效率。
6、本发明热熔胶封端处理使封端和膜丝分散一步完成，封端的同时进行膜丝分散，操作时间短，封端效率进一步提高，更加适合大规模批量生产。
7、本发明封端剩余的热熔胶可反复多次加热使用，不会造成浪费。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
以下实施例和对比例采用的都是同一中空纤维膜厂家同一型号的PVDF中空纤维膜组件。膜丝过滤有效孔率的测量与计算方法为：
浇铸缺陷孔按切割后组件表面不平整漏洞的数量统计。
膜丝表面受损数量按膜丝表面涂覆层脱落数量统计。
封端后浇铸前的膜丝与ABS膜壳粘接力参照《GB/T 7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)》。
首先给出未进行封端前处理、采用聚丙烯酸树脂封端处理、采用硅胶封端处理的膜丝过滤有效孔率、浇铸缺陷孔、膜丝表面受损数量、封端后浇铸前的膜丝与ABS膜壳粘接力数据，即对比例1、对比例2和对比例3。
对比例1
本对比例为某中空纤维膜厂家的内支撑PVDF中空纤维膜组件，未进行浇铸前封端处理，使用环氧树脂作为粘结剂，将中空纤维膜膜丝与外结构件离心浇铸粘结在一起，固化后切割，两端膜丝孔大部分被堵住，膜丝过滤有效孔率为20％，浇铸缺陷孔数量0，膜丝表面受损数量为0，封端后浇铸前的膜丝与ABS膜壳剪切强度测试：最大力Fm为850.4N/mm。
对比例2
本对比例为某中空纤维膜厂家的内支撑PVDF中空纤维膜组件，浇铸前用聚丙烯酸树脂进行封端处理，操作时间为0.5h，固化时间为0.5h，使用环氧树脂作为粘结剂，将中空纤维膜膜丝与外结构件离心浇铸粘结在一起，固化后切割，两端膜丝孔未被堵住，膜丝过滤有效孔率为98％，浇铸缺陷孔数量12，膜丝表面受损数量为100，封端后浇铸前的膜丝与ABS膜壳剪切强度测试：最大力Fm为5.5N/mm。
对比例3
本对比例为某中空纤维膜厂家的内支撑PVDF中空纤维膜组件，浇铸前用粘度为的27620cps的硅胶进行封端处理，操作时间为1.2h，固化时间为0.5h，使用环氧树脂作为粘结剂，将中空纤维膜膜丝与外结构件离心浇铸粘结在一起，固化后切割，两端膜丝孔未被堵住，膜丝过滤有效孔率为99％，浇铸缺陷孔数量0，膜丝表面受损数量为0，封端后浇铸前的膜丝与ABS膜壳剪切强度测试：最大力Fm为2.0N/mm。
实施例1-3
(1)将中空纤维膜膜丝(某中空纤维膜厂家的内支撑PVDF中空纤维膜)按要求数量分隔成组后，将其端部插入温度为100-250℃的呈液态的热熔胶中进行封端处理0.1h同时使膜丝充分分散(使中空纤维膜膜丝在压力下与盛放所述热熔胶的容器的底部接触，使中空纤维膜膜丝的端面收到挤压而与相邻的中空纤维膜膜丝适当分散，热熔胶黏附于中空纤维膜膜丝之间及其膜孔之间的间隙)，以保证相邻中空纤维膜膜丝之间具有适当的间隙以利后续粘结剂的流通，再将上述端部取出后立即插入膜壳，以自然降温0.2h至热熔胶固化，获得封端后的中空纤维膜膜丝；该热熔胶为在170℃时的熔融粘度为5500cps的热熔胶；
(2)用粘结剂将上述中空纤维膜膜丝的端部连同膜壳与外结构件离心浇铸在一起；
(3)待上述粘结剂凝固后，将上述中空纤维膜膜丝的端部切除至露出中空纤维膜膜丝的过滤膜孔，即浇铸完成。
实施例4-8
(1)将中空纤维膜膜丝(某中空纤维膜厂家的内支撑PVDF中空纤维膜)按要求数量分隔成组后，将其端部插入温度为170℃的呈液态的热熔胶中进行封端处理0.1h同时使膜丝充分分散(使中空纤维膜膜丝在压力下与盛放所述热熔胶的容器的底部接触，使中空纤维膜膜丝的端面收到挤压而与相邻的中空纤维膜膜丝适当分散，热熔胶黏附于中空纤维膜膜丝之间及其膜孔之间的间隙)，以保证相邻中空纤维膜膜丝之间具有适当的间隙以利后续粘结剂的流通，再将上述端部取出后立即插入膜壳，以自然降温0.2h至热熔胶固化，获得封端后的中空纤维膜膜丝；该热熔胶为在170℃时的熔融粘度为500-25000cps的热熔胶；
(2)用粘结剂将上述中空纤维膜膜丝的端部连同膜壳与外结构件离心浇铸在一起；
(3)待上述粘结剂凝固后，将上述中空纤维膜膜丝的端部切除至露出中空纤维膜膜丝的过滤膜孔，即浇铸完成。
实施例9-11
(1)将中空纤维膜膜丝(某中空纤维膜厂家的内支撑PVDF中空纤维膜)按要求数量分隔成组后，将其端部插入温度为170℃的呈液态的热熔胶中进行封端处理0.001-0.5h同时使膜丝充分分散(使中空纤维膜膜丝在压力下与盛放所述热熔胶的容器的底部接触，使中空纤维膜膜丝的端面收到挤压而与相邻的中空纤维膜膜丝适当分散，热熔胶黏附于中空纤维膜膜丝之间及其膜孔之间的间隙)，以保证相邻中空纤维膜膜丝之间具有适当的间隙以利后续粘结剂的流通，再将上述端部取出后立即插入膜壳，以自然降温0.2h至热熔胶固化，获得封端后的中空纤维膜膜丝；该热熔胶为在170℃时的熔融粘度为5500cps的热熔胶；
(2)用粘结剂将上述中空纤维膜膜丝的端部连同膜壳与外结构件离心浇铸在一起；
(3)待上述粘结剂凝固后，将上述中空纤维膜膜丝的端部切除至露出中空纤维膜膜丝的过滤膜孔，即浇铸完成。
实施例12-14
(1)将中空纤维膜膜丝(某中空纤维膜厂家的内支撑PVDF中空纤维膜)按要求数量分隔成组后，将其端部插入温度为170℃的呈液态的热熔胶中进行封端处理0.1h同时使膜丝充分分散(使中空纤维膜膜丝在压力下与盛放所述热熔胶的容器的底部接触，使中空纤维膜膜丝的端面收到挤压而与相邻的中空纤维膜膜丝适当分散，热熔胶黏附于中空纤维膜膜丝之间及其膜孔之间的间隙)，以保证相邻中空纤维膜膜丝之间具有适当的间隙以利后续粘结剂的流通，再将上述端部取出后立即插入膜壳，以自然降温0.01-0.3h至热熔胶固化，获得封端后的中空纤维膜膜丝；该热熔胶为在170℃时的熔融粘度为5500cps的热熔胶；
(2)用粘结剂将上述中空纤维膜膜丝的端部连同膜壳与外结构件离心浇铸在一起；
(3)待上述粘结剂凝固后，将上述中空纤维膜膜丝的端部切除至露出中空纤维膜膜丝的过滤膜孔，即浇铸完成。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (3)
1.一种中空纤维膜膜丝的浇铸方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将中空纤维膜膜丝按要求数量分隔成组后，将其端部插入温度为150-200℃的呈液态的热熔胶中进行封端处理同时使膜丝充分分散，以保证相邻中空纤维膜膜丝之间具有适当的间隙以利后续粘结剂的流通，封端处理的时间为0.1h，再将上述端部取出后立即插入膜壳，以自然降温至热熔胶固化，自然降温的时间为0.2h，获得封端后的中空纤维膜膜丝；该热熔胶为在170℃时的熔融粘度为3000-8000 cps的热熔胶；
以上使膜丝充分分散的方法为：使中空纤维膜膜丝在压力下与盛放所述热熔胶的容器的底部接触，使中空纤维膜膜丝的端面受到 挤压而与相邻的中空纤维膜膜丝适当分散，热熔胶黏附于中空纤维膜膜丝之间及其膜孔之间的间隙；
（2）用环氧树脂或聚氨酯树脂将上述中空纤维膜膜丝的端部连同膜壳与外结构件浇铸在一起；
（3）待上述粘结剂凝固后，将上述中空纤维膜膜丝的端部切除至露出中空纤维膜膜丝的过滤膜孔，即浇铸完成。
2.如权利要求1所述的浇铸方法，其特征在于：所述呈液态的热熔胶的温度为170℃。
3.如权利要求1所述的浇铸方法，其特征在于：将所述封端后的中空纤维膜膜丝连同膜壳与外结构件离心或静止浇铸在一起。
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