CN1672779A - 聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法和使用的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法和使用的制造装置，使加热复合滚辊的表面温度高于支撑材料的熔点温度，使冷却复合滚辊的表面温度低于支撑材料的热变形温度，能够使支撑材料的表面部分熔化，并与聚四氟乙烯微孔滤膜有效地粘接复合，既不致于将支撑材料熔化或使支撑材料热变形，又保持了聚四氟乙烯微孔滤膜的透气特性，克服了单—聚四氟乙烯微孔滤膜不能自支撑、易变形，不利于折叠加工成褶形滤芯的缺陷，并保持了原有的膜形态结构和膜的孔径，透气性影响甚少，而大大改善了过滤膜材料的收缩性和成型性；复合膜同样有着优良的耐溶剂、可高温灭菌的物化特性，复合装置结构紧凑、参数可调、能满足大批量连续复合的工业生产要求。

Description

聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法和使用的制造装置

技术领域

本发明涉及一种过滤膜，尤其是涉及一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法和使用的制造装置，这种复合膜作为一个整体的微孔过滤膜，仍保持了原有的膜形态结构和膜的孔径，透气性下降少，而大大改善了过滤膜材料的收缩性和成型性。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)材料在高分子材料中，性能突出；耐高温，耐酸碱、有机溶剂，又具有无毒和生物相容性。拉伸成型的聚四氟乙烯微孔滤膜用于气体或液体过滤时，具有比其它高分子材料(如再生纤维素、尼龙、聚偏氟乙烯、聚醚砜)微孔滤膜更大的开孔率，更好的微粒阻截和耐久性等综合性能，是当前化工、医疗、食品、电子等领域有广泛用途的过滤材料。但在滤膜以摺叠滤芯形式实际应用前，需将滤膜进行折叠以增加膜面积提高透量，而单一的聚四氟乙烯(PTFE)微孔滤膜膜薄、质软、易变形，不能自支撑。这样滤膜在加工中需要一层或多层其它多孔材料的支撑才能成型，但是把聚四氟乙烯微孔滤膜直接与支撑材料一起折叠，不但折叠成型困难，废品率高，而且在应用中膜与支撑材料容易脱离，影响使用效果和使用周期。因此人们考虑将聚四氟乙烯微孔滤膜与支撑材料复合在一起，但现有的复合方法都无法取得较好的效果。

目前的复合方法主要有以下几种，如在纺织行业中广泛应用的以涂胶方式连续复合纺织面辅料的方法，在印刷行业应用的以涂胶方式且为间断形式的热压覆膜，以及用熔化部分低熔点支撑材料和用热熔树脂粉末作为粘合剂热压，使聚四氟乙烯(PTFE)膜与支撑材料层压、粘合等。但以上这些方法和设备对于具有高熔点、不粘接特性的聚四氟乙烯(PTFE)微孔滤膜都具有较大的缺陷，一般的胶粘剂会堵塞微孔，大大降低膜的有效过滤面积及制品的透气性能，而使用特殊的胶粘剂或可热熔性材料在合成和加工工艺上又很复杂。另外这些方法在实际应用中，人们发现，仅仅将层合辊加热到一定温度是难于有效地将支撑材料层合到聚四氟乙烯膜的表面上，不是层合不够牢固，大大降低使用寿命，就是支撑材料被熔化而造成废品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法和使用的制造装置，通过专用的制造设备及特殊的制造方法，能够有效地将支撑材料层合到聚四氟乙烯膜的表面上，不仅层合牢固，提高了产品的成品率和产品的使用寿命，而且不影响聚四氟乙烯微孔滤膜的透气性；本发明克服了单一聚四氟乙烯微孔滤膜不能自支撑、易变形，不利于折叠加工成常用的褶形滤芯的缺陷，并保持了原有的膜形态结构和膜的孔径，透气性影响甚少，而大大改善了过滤膜材料的收缩性和成型性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，通过将聚四氟乙烯微孔滤膜与一层支撑材料叠合在一起制造而成，该制造方法如下：①将聚四氟乙烯微孔滤膜和支撑材料通过送料收卷传动装置输送到由加热复合滚辊和冷却复合滚辊构成的压合装置中，使聚四氟乙烯微孔滤膜与加热复合滚辊贴近，使支撑材料与冷却复合滚辊贴近；②通过加热装置使所述的加热复合滚辊的表面温度高于所述的支撑材料的熔点温度而低于300℃，通过冷却装置使所述的冷却复合滚辊的表面温度低于所述的支撑材料的热变形温度，并高于0℃；③在所述的加热复合滚辊和所述的冷却复合滚辊之间提供3～20MPa的压合压力，将所述的聚四氟乙烯微孔滤膜和所述的支撑材料机械压合在一起；④控制膜的复合线速度在1米/分钟～30米/分钟；⑤通过复合膜收卷滚轴将复合后的支撑复合过滤膜卷绕到复合膜收卷滚辊上。

根据支撑材料的不同，加热复合滚辊表面温度和冷却复合滚辊表面温度可以选择不同的数值。

所述的支撑材料为聚丙烯筛网，所述的加热复合滚辊表面温度为180～300℃，冷却复合滚辊表面温度为20～85℃。

所述的支撑材料为聚酯无纺布，所述的加热复合滚辊表面温度为270～300℃，冷却复合滚辊表面温度为15～60℃。

所述的支撑材料为尼龙筛网，所述的加热复合滚辊表面温度为225～300℃，冷却复合滚辊表面温度为10～40℃。

本发明解决上述技术问题所采用的另一个技术方案为：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜制造时使用的制造装置，包括送料收卷传动装置、压合装置和控制装置，所述的控制装置输出控制信号到所述的送料收卷传动装置和所述的压合装置，所述的送料收卷传动装置包括聚四氟乙烯微孔滤膜送料滚轴、支撑材料送料滚轴、复合膜收卷滚轴、聚四氟乙烯微孔滤膜送料传动滚辊、支撑材料送料传动滚辊和复合膜收卷传动滚辊，所述的压合装置由至少一个加热复合滚辊和与所述的加热复合滚辊相对的冷却复合滚辊构成，所述的加热复合滚辊和所述的冷却复合滚辊设置有转速控制装置，所述的加热复合滚辊和所述的冷却复合滚辊两者中至少一个的轴上设置有压合压力传动装置，所述的加热复合滚辊设置有加热装置，所述的冷却复合滚辊设置有冷却装置，所述的加热复合滚辊和所述的冷却复合滚辊均设置有测量滚辊表面温度的测温元件，所述的测温元件将测量信号输送到所述的控制装置。

所述的加热装置可以是设置于加热复合滚辊内部且均匀分布的多根卤素灯，也可以是以油、水、气为介质的电热管或加热元件，或是采用燃气、红外、微波、高频、辐射和蒸汽等方式进行加热的加热装置。加热装置可以设置在复合滚辊外部，也可以设置在复合滚辊内部或内外同时设置。

所述的冷却装置可以是在所述的冷却复合滚辊的一侧沿所述的冷却复合滚辊的轴向并列设置的多个风扇来进行强制风冷，也可以采用水冷或油冷的方式。在特定条件下，如当所处环境温度较低，合适的复合工艺参数使得冷却复合滚辊表面温度不需强制冷却也可稳定在所述方法要求的温度区间时，可不使用冷却装置。

所述的测温元件可以是直接接触测量的热电偶，也可以是直接接触测量的热电阻，还可以是非接触式的红外测温元件。

所述的加热复合滚辊的表面最好包覆镜面不锈钢，而所述的冷却复合滚辊可以是在不锈钢内层外包覆橡胶外层。

所述的送料收卷传动装置还可以设置有张力和纠偏控制装置，如由磁粉张力控制机构、力矩电机与自动张力控制器组成。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过设置在加热复合滚辊内的加热装置使与聚四氟乙烯微孔滤膜贴近的加热复合滚辊的表面温度高于支撑材料的熔点温度，而通过设置在冷却复合滚辊下方的冷却装置使与支撑材料贴近的冷却复合滚辊的表面温度低于支撑材料的热变形温度，这样能够将与聚四氟乙烯微孔滤膜粘合的支撑材料的表面部分熔化，既能够保证聚四氟乙烯微孔滤膜与支撑材料有效地粘合并复合为一体，又不致于将支撑材料全部熔化或使支撑材料热变形；本发明克服了单一聚四氟乙烯微孔滤膜不能自支撑、易变形，不利于折叠加工成常用的褶形滤芯的缺陷，并大大改善了过滤膜材料的收缩性和成型性；复合膜同样有着优良的耐溶剂、可高温灭菌的物化特性，复合装置的结构紧凑、复合参数可调节、能满足聚四氟乙烯微孔膜大批量连续复合的工业生产要求；将多根发热均匀的卤素灯均匀分布在滚辊内部，可以保证合理的升温速率及温度均匀性。根据生产要求，本发明装置既可结合在聚四氟乙烯微孔膜生产过程中的拉伸定型之后与收卷之前进行膜与支撑材料的在线复合，也可独立对聚四氟乙烯微孔膜复合。

采用本发明的方法和装置，优化复合工艺条件进行连续化生产，获得的聚四氟乙烯(PTFE)支撑复合过滤膜性能稳定，干、湿状态的剥离强度高，与复合前的聚四氟乙烯(PTFE)微孔滤膜相比，一方面保持了膜的原有形态结构和孔径，另一方面透气性下降少，可保持在原有膜透气量的85％以上。

附图说明

图1为本发明实施例十的结构示意图；

图2为本发明实施例十一的结构示意图；

图3为本发明压合装置与液压传动装置配合的结构示意图；

图4为本发明液压传动装置的结构示意图；

图5为本发明压合装置及测温元件和控制装置的结构示意图；

图6为本发明风扇构成的冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，通过将聚四氟乙烯微孔滤膜与一层聚丙烯筛网叠合在一起制造而成，该制造方法如下：①将设置在聚四氟乙烯微孔滤膜送料滚轴上的聚四氟乙烯微孔滤膜和设置在支撑材料送料滚轴上的聚丙烯筛网通过传动控制系统输送到由上下排列的加热复合滚辊和冷却复合滚辊构成的压合装置中，使聚四氟乙烯微孔滤膜与加热复合滚辊贴近，使聚丙烯筛网与冷却复合滚辊贴近；②通过由均匀设置在加热复合滚辊内的18根卤素灯构成的加热装置使加热复合滚辊的表面温度为300℃，通过设置在冷却复合滚辊下方沿冷却复合滚辊的轴向并列设置的5个风扇构成的冷却装置使冷却复合滚辊的表面温度为20℃；③通过设置在冷却复合滚辊轴上的液压压力传动装置以液压传递方式在加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间提供3MPa的压合压力，将聚四氟乙烯微孔滤膜和聚丙烯筛网机械压合在一起；④通过控制调速电机的转速控制膜的复合线速度为5米/分钟；⑤通过复合膜收卷滚轴将复合后的支撑复合过滤膜卷绕到复合膜收卷滚辊上。

实施例二：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，基本方法与实施例一相同，不同之处是在步骤②中加热复合滚辊的表面温度为180℃，冷却复合滚辊的表面温度为85℃，步骤③中加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间的压合压力为20MPa，步骤④中复合线速度为15米份钟。

实施例三：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，基本方法与实施例一相同，不同之处是在步骤②中加热复合滚辊的表面温度为230℃，冷却复合滚辊的表面温度为40℃，步骤③中加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间的压合压力为10MPa，步骤④中复合线速度为30米/分钟。

实施例四：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，通过将聚四氟乙烯微孔滤膜与一层聚酯无纺布叠合在一起制造而成，该制造方法如下：①将设置在聚四氟乙烯微孔滤膜送料滚轴上的聚四氟乙烯微孔滤膜和设置在支撑材料送料滚轴上的聚酯无纺布通过传动控制系统输送到由上下排列的加热复合滚辊和冷却复合滚辊构成的压合装置中，使聚四氟乙烯微孔滤膜与加热复合滚辊贴近，使聚酯无纺布与冷却复合滚辊贴近；②通过由均匀设置在加热复合滚辊内的16根卤素灯构成的加热装置使加热复合滚辊的表面温度为270℃，通过设置在冷却复合滚辊下方沿冷却复合滚辊的轴向并列设置的4个风扇构成的冷却装置使冷却复合滚辊的表面温度为15℃；③通过设置在冷却复合滚辊轴上的液压压力传动装置以液压传递方式在加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间提供5MPa的压合压力，将聚四氟乙烯微孔滤膜和聚酯无纺布机械压合在一起；④通过控制调速电机的转速控制膜的复合线速度为5米/分钟；⑤通过复合膜收卷滚轴将复合后的支撑复合过滤膜卷绕到复合膜收卷滚辊上。

实施例五：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，基本方法与实施例四相同，不同之处是在步骤②中加热复合滚辊的表面温度为290℃，冷却复合滚辊的表面温度为60℃，步骤③中加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间的压合压力为17MPa，步骤④中复合线速度为12米/分钟。

实施例六：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，基本方法与实施例四相同，不同之处是在步骤②中加热复合滚辊的表面温度为300℃，冷却复合滚辊的表面温度为40℃，步骤③中加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间的压合压力为9MPa，步骤④中复合线速度为28米/分钟。

实施例七：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，通过将聚四氟乙烯微孔滤膜与一层尼龙筛网叠合在一起制造而成，该制造方法如下：①将设置在聚四氟乙烯微孔滤膜送料滚轴上的聚四氟乙烯微孔滤膜和设置在支撑材料送料滚轴上的尼龙筛网通过传动控制系统输送到由上下排列的加热复合滚辊和冷却复合滚辊构成的压合装置中，使聚四氟乙烯微孔滤膜与加热复合滚辊贴近，使尼龙筛网与冷却复合滚辊贴近；②通过由均匀设置在加热复合滚辊内的16根卤素灯构成的加热装置使加热复合滚辊的表面温度为300℃，通过设置在冷却复合滚辊下方沿冷却复合滚辊的轴向并列设置的4个风扇构成的冷却装置使冷却复合滚辊的表面温度为10℃；③通过设置在冷却复合滚辊轴上的液压压力传动装置以液压传递方式在加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间提供5.0MPa的压合压力，将聚四氟乙烯微孔滤膜和尼龙筛网机械压合在一起；④通过控制调速电机的转速控制膜的复合线速度为30米/分钟；⑤通过复合膜收卷滚轴将复合后的支撑复合过滤膜卷绕到复合膜收卷滚辊上。

实施例八：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，基本方法与实施例七相同，不同之处是在步骤②中加热复合滚辊的表面温度为250℃，冷却复合滚辊的表面温度为30℃，步骤③中加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间的压合压力为20MPa，步骤④中复合线速度为1米/分钟。

实施例九：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，基本方法与实施例七相同，不同之处是在步骤②中加热复合滚辊的表面温度为225℃，冷却复合滚辊的表面温度为40℃，步骤③中加热复合滚辊和冷却复合滚辊之间的压合压力为10MPa，步骤④中复合线速度为10米/分钟。

实施例十：一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜制造时使用的制造装置，包括送料收卷传动装置1、压合装置2和控制装置3，控制装置3输出控制信号到送料收卷传动装置1和压合装置2，送料收卷传动装置1包括聚四氟乙烯微孔滤膜送料滚轴11、支撑材料送料滚轴12、复合膜收卷滚轴13、聚四氟乙烯微孔滤膜送料传动滚辊14、支撑材料送料传动滚辊15和复合膜收卷传动滚辊16，压合装置2由一个加热复合滚辊21和与加热复合滚辊21相对的冷却复合滚辊22上下排列构成，加热复合滚辊21的表面包覆有镜面不锈钢，冷却复合滚辊22是在不锈钢内层外包覆橡胶外层，加热复合滚辊21和冷却复合滚辊22由调速电机(未显示)带动转动，它们的转速由控制装置3输出到调速电机的控制信号来加以控制，冷却复合滚辊22的轴上设置有液压压力传动装置23，如图所示，液压压力传动装置23包括两块对称设置的竖直方向运动滑块231、压力表232、液压管路系统233和手动增压手柄234，加热复合滚辊21内部设置有由均匀分布的18根卤素灯构成的加热装置24，冷却复合滚辊22的下方沿冷却复合滚辊22的轴向并列设置有5个风扇构成了冷却装置25，加热复合滚辊21和冷却复合滚辊22均设置有测温元件热电偶26来测量滚辊表面的温度，温度测量信号输送到控制装置3，送料收卷传动装置1设置有由磁粉张力控制机构、力矩电机与自动张力控制器组成的张力和纠偏控制装置(未显示)。

实施例十一：其它结构与实施例十相同，不同之处为压合装置2由两个加热复合滚辊21和与加热复合滚辊21相对的两个冷却复合滚辊22上下排列构成。

上述实施例中，加热装置24可以是以油、水、气为介质的电热管，或采用燃气加热、红外加热、微波加热、高频加热、辐射加热、蒸汽加热等方式，加热装置24可以设置在加热复合滚辊21内部，也可以设置在加热复合滚辊21外部，或内外同时设置。

冷却装置25也可以采用水冷或油冷的方式。

测温元件热电偶26也可以用直接接触测量的热电阻或非接触式的红外测温元件来替代。

控制装置3可以采用现有工业自动控制技术中与被控制的工艺参数相配的通用控制元件(如继电器、计时器、传感器、调节器、显示器)来实现，也可进一步通过数据采集转换控制通讯卡来实现计算机监控。

Claims (10)

1、一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，通过将聚四氟乙烯微孔滤膜与一层支撑材料叠合在一起制造而成，其特征在于该制造方法如下：①将聚四氟乙烯微孔滤膜和支撑材料通过送料收卷传动装置输送到由加热复合滚辊和冷却复合滚辊构成的压合装置中，使聚四氟乙烯微孔滤膜与加热复合滚辊贴近，使支撑材料与冷却复合滚辊贴近；②通过加热装置使所述的加热复合滚辊的表面温度高于所述的支撑材料的熔点温度而低于300℃，通过冷却装置使所述的冷却复合滚辊的表面温度低于所述的支撑材料的热变形温度，并高于0℃；③在所述的加热复合滚辊和所述的冷却复合滚辊之间提供3～20MPa的压合压力，将所述的聚四氟乙烯微孔滤膜和所述的支撑材料机械压合在一起；④控制膜的复合线速度在1米/分钟～30米/分钟；⑤通过复合膜收卷滚轴将复合后的支撑复合过滤膜卷绕到复合膜收卷滚辊上。

2、如权利要求1所述的聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，其特征在于所述的支撑材料为聚丙烯筛网，所述的加热复合滚辊表面温度为180～300℃，冷却复合滚辊表面温度为20～85℃。

3、如权利要求1所述的聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，其特征在于所述的支撑材料为聚酯无纺布，所述的加热复合滚辊表面温度为270～300℃，冷却复合滚辊表面温度为15～60℃。

4、如权利要求1所述的聚四氟乙烯支撑复合过滤膜的制造方法，其特征在于所述的支撑材料为尼龙筛网，所述的加热复合滚辊表面温度为225～300℃，冷却复合滚辊表面温度为10～40℃。

5、一种聚四氟乙烯支撑复合过滤膜制造时使用的制造装置，包括送料收卷传动装置、压合装置和控制装置，所述的控制装置输出控制信号到所述的送料收卷传动装置和所述的压合装置，所述的送料收卷传动装置包括聚四氟乙烯微孔滤膜送料滚轴、支撑材料送料滚轴、复合膜收卷滚轴、聚四氟乙烯微孔滤膜送料传动滚辊、支撑材料送料传动滚辊和复合膜收卷传动滚辊，其特征在于所述的压合装置由至少一个加热复合滚辊和与所述的加热复合滚辊相对的冷却复合滚辊构成，所述的加热复合滚辊和所述的冷却复合滚辊设置有转速控制装置，所述的加热复合滚辊和所述的冷却复合滚辊两者中至少一个的轴上设置有压合压力传动装置，所述的加热复合滚辊设置有加热装置，所述的冷却复合滚辊设置有冷却装置，所述的加热复合滚辊和所述的冷却复合滚辊均设置有测量滚辊表面温度的测温元件，所述的测温元件将测量信号输送到所述的控制装置。

6、如权利要求5所述的聚四氟乙烯支撑复合过滤膜制造时使用的制造装置，其特征在于所述的加热装置为设置于加热复合滚辊内部且均匀分布的多根卤素灯。

7、如权利要求5所述的聚四氟乙烯支撑复合过滤膜制造时使用的制造装置，其特征在于所述的冷却装置是在所述的冷却复合滚辊的一侧沿所述的冷却复合滚辊的轴向并列设置的多个风扇。

8、如权利要求5所述的聚四氟乙烯支撑复合过滤膜制造时使用的制造装置，其特征在于所述的测温元件为热电偶。

9、如权利要求5所述的聚四氟乙烯支撑复合过滤膜制造时使用的制造装置，其特征在于所述的加热复合滚辊的表面包覆有镜面不锈钢，所述的冷却复合滚辊是在不锈钢内层外包覆橡胶外层。

10、如权利要求5所述的聚四氟乙烯支撑复合过滤膜制造时使用的制造装置，其特征在于所述的送料收卷传动装置设置有由磁粉张力控制机构、力矩电机与自动张力控制器组成的张力和纠偏控制装置。

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