CN218053611U - 一种复合结构微孔膜制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合结构微孔膜制备系统，包括放卷装置、涂布成型装置和成型转化箱，放卷装置包括放卷辊、导布辊和连续基带，涂布成型装置和成型转化箱至少各设有两套，分别设为第一涂布成型装置、第二涂布成型装置、第一成型转化箱和第二成型转化箱；每个涂布成型装置对应设置在一个成型转化箱内，所述基带依次穿过第一涂布成型装置和第二涂布成型装置，由涂布成型装置对基带直接涂布，所述第一涂布成型装置和第二涂布成型装置采用不同结构。本实用新型的优势是：可以制备传统涂布难以生产的多层复合结构聚合物膜，提高微孔膜的质量和性能，本实用新型工艺调控精准度高，稳定性好，提高膜涂布工艺质量，适用性广。

Description

一种复合结构微孔膜制备系统

技术领域

本申请属于膜制备设备领域，尤其涉及一种复合结构微孔膜制备系统。

背景技术

微孔膜过滤是一种常见的膜分离技术，广泛用于微电子、精细化工、生物制药等领域。

现有涂布技术通常采用涂布液均匀分散涂布(采用刮刀或窄缝涂布头)在承接物(如钢带、薄片、无纺布、玻璃等)表面，涂布液随着承接物一起移动、依次进入干燥箱或水槽进行固化成型，最后干燥收卷。又如现有技术公开一种薄膜连续涂布装置，包括，所述箱体的内部设置有预热烘箱与二次烘箱，所述箱体的内部包括两组刮刀，所述刮刀的外部设置有钢带，所述箱体的内部设置有第一涂布机构，所述箱体的内部还设置移动涂布机构；所述第一涂布机构与移动涂布机构的内部均设置在所述预热烘箱的内部。但是这种装置缺点较多，如钢带昂贵，装置精度要求高，线性度差、难于维护和连续稳定生产；设备维护成本高，后续钢带与薄膜剥离分开时，由于初生膜性能不稳定、机械强度弱，容易褶皱、破坏甚至断裂，产品稳定性差。

此外，传统制备方法因多采用单一刮刀涂布在无纺布等承接层表面，经过相转化形成薄膜，这类方法制备微孔膜存在膜材厚度均匀性差、大孔缺陷、过滤性能不稳地、截留精度低、流速慢、膜材料与承接层界面脆弱，易剥离分层，纤维脱落、溶出物高等问题。所以开发一种孔隙丰富、截留精度高、纳污量大、生物安全可靠的多层复合结构微孔膜才能满足不断进步的市场需求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本申请提供了一种复合结构微孔膜制备系统。

一种复合结构微孔膜制备系统，包括放卷装置、涂布成型装置和成型转化箱，所述放卷装置包括放卷辊、导布辊和连续基带，所述涂布成型装置和成型转化箱至少各设有两套，分别设为第一涂布成型装置、第二涂布成型装置、第一成型转化箱和第二成型转化箱；每个涂布成型装置对应设置在一个成型转化箱内，所述基带依次穿过第一涂布成型装置和第二涂布成型装置，由涂布成型装置对基带直接涂布，所述第一涂布成型装置和第二涂布成型装置采用不同结构。

作为进一步改进方案，所述基带为塑料薄膜或金属片材。

作为进一步改进方案，所述薄膜采用塑料薄片，所述金属片材采用铜箔或铝箔。

作为进一步改进方案，所述涂布成型装置为刮刀涂布成型装置、窄缝涂头涂布成型装置、转移辊涂布成型装置、喷雾涂布成型装置中的一种或多种的组合。

作为进一步改进方案，所述涂布成型装置设有三个；第一涂布成型装置采用喷雾涂布成型装置，第二涂布成型装置采用刮刀涂布成型装置，第三涂布成型装置采用窄缝涂头涂布成型装置。

作为进一步改进方案，所述基带上的涂布层为两层及以上结构，总涂布层厚度在10μm-5000μm。

作为进一步改进方案，所述成型转化箱为热风恒湿转化箱、气悬浮式隧道成型转化箱、红外成型转化箱、恒温热辊转化箱中一种或多种组合。

作为进一步改进方案，所述系统还包括用于对微孔膜及基带进行水洗的淋洗装置、用于对多层复合结构微孔膜进行干燥定型的干燥定型装置、和分离收卷的收卷装置。

作为进一步改进方案，每个成型转化箱内设有环境温湿度控制系统，其用于对成型转化箱内的温湿度进行调节。

下面对本申请进一步详细说明：

本实用新型解决了聚合物膜涂布工艺控制难度大、精度差、强度低、易褶皱等现象，提高膜涂布工艺过程的质量和性能，减少膜产品的瑕疵，可以制备多层不同结构产品的复合膜，拓宽了产品应用范围，增加企业经济效益。

本实用新型公开了一种复合结构微孔膜制备系统，包括放卷装置、涂布成型装置、成型转化箱、淋洗装置、收卷装置。本实用新型由于采用多道复合涂布技术，使得多层复合结构微孔膜孔径分布更加合理，孔径均匀，截留精度高，纳污量大，使用寿命更长。而且多层复合结构微孔膜组分可控，纯度高，最大限度的降低了多层膜本身的溶出物及异物脱落风险，更加适合要求严苛的液体除菌过滤领域。

涂膜厚度可由涂布液液体流量、固含量以及涂布层数直接计算，其优点为多层的涂膜均匀度高、可适用的涂布液粘度范围广、涂布速度快、便于规模化连续生产。

本实用新型创新点：

采用多道涂布装置，一次成型制备一种孔隙丰富，纳污量大、流速快、精度高、生物安全性优异的复合结构的微孔聚合物膜。多道涂布成型可以在不同涂布过程形成特殊构造结构，如深层过滤结构(上层孔径大、下层孔径小，孔径大会纳污量大，孔径小精度高，从而形成流速快、纳污量大而且精度高的多层非对称复合结构微孔膜，大大延长使用寿命和降低能耗)，或“三明治”复合结构(上层和下层的孔径大、结构蓬松、中间层的孔径结构小、截留精度高，蓬松的外层结构起到保护和增加纳污量作用、中间精密层起到除菌作用)等。

多道涂布成型装置：采用塑料片材或铜箔做承接层，用喷雾涂布成型装置、刮刀涂布成型装置或窄缝涂布成型装置分别涂布成型在承接层表面，承接层起到对涂布胶体未凝固前的保护作用，跟随承接层的同步位移，胶体连续不断的形成片装薄膜，最终经过清洗装置形成具有良好机械强度的复合结构微孔膜。

复合结构微孔膜经过涂布和转化箱后，会发生相转化凝固成半固体膜(从凝胶态转变成固态)，膜孔中的溶剂会扩散到水或空气中，在固态膜中形成多孔空隙。

收卷：经过水洗和干燥定型，复合结构微孔膜已经有足够强度，进行单独收卷，此时与承接层分开，成功收取单独复合结构微孔膜。

进一步地，一种复合结构微孔膜制备系统采用基带传输载体，基带可以是塑料薄膜薄片或金属片材。

进一步地，涂布过程中可根据涂布物料种类、特性粘度、涂布量、速度以及涂布温度等参数选择合适的涂布装置，包括喷雾涂布、刮刀涂布、窄缝涂布、转移辊涂布或上述一种或以上的组合形式或重复形式。

进一步地，一种复合结构微孔膜制备系统的涂布层结构可以是两层或以上，总涂布层厚度在10μm-5000μm之间。

进一步地，一种复合结构微孔膜制备系统中所述的转化箱的控制系统是控制箱体内部环境条件的，如箱体内部的负压真空度、气氛组成(如臭氧浓度、氮气等)、气流速度、气流方向、环境温湿度、红外或紫外UV辐射等。

进一步地，一种复合结构微孔膜制备系统中所述的转化箱可以是热风恒湿转化箱、气悬浮式隧道成型转化箱、红外成型转化箱、恒温热辊转化箱装置、热辊干燥装置(包括油加热、电加热或蒸汽加热)或它们的组合形式，连接转化箱后可以设有冷却装置进行降温处理。

再进一步地，一种复合结构微孔膜制备系统中所述的涂布膜材料包括聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯PTFE、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟化乙丙共聚物(FEP)、全氟烷氧基树脂(PFA)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺，聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚丙烯，聚乙烯醇，聚乙烯，纤维素，聚乳酸、聚酯或上述一种及以上的组合。

与现有技术相比，本实用新型的优势是：可以制备传统涂布难以生产的复合结构聚合物膜，提高微孔膜的质量和性能，本新型采用基带多层涂布方式，并将物料直接涂布在基带表面，采用基带传输实现对工艺过程中涂布聚合物膜起到支撑和保护作用，然后通过箱体、淋洗、干燥等工段内在精准调控，形成预期产品，本实用新型工艺调控精准度高，稳定性好，提高膜涂布工艺质量，适用性广。本申请采用塑料片材作为基带，大大降低生产成本和维护成本。本申请采用多道涂布装置，涂布装置采用不同结构，充分发挥不同涂布工序的特性、创新得到性能优异的复合结构微孔膜，具有孔隙丰富，纳污量大、流速快、截留精度高、生物安全性优异等特性，更加适合要求严苛的除菌过滤领域。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图1；

图2是本申请实施例多层复合结构微孔膜制备的整体流程图；

图3是本申请实施例的结构示意图2，

图4是本申请实施例的结构示意图3。

具体实施方式

如图1所示，一种复合结构微孔膜制备系统，包括放卷装置1、涂布成型装置2和成型转化箱3，所述涂布成型装置和成型转化箱各设有三个，分别为第一涂布成型装置2-1、第二涂布成型装置2-2、第三涂布成型装置2-3，第一成型转化箱3-1、第二成型转化箱3-2、第三成型转化箱3-3，沿着涂布方向依次设有所述放卷装置1、第一涂布成型装置2-1、第二涂布成型装置2-2、第三涂布成型装置2-3，所述第一涂布成型装置2-1安装在第一成型转化箱3-1内，第二涂布成型装置2-2安装在第二成型转化箱3-2内，第三涂布成型装置2-3安装在第三成型转化箱3-3内。优选的，第一成型转化箱3-1、第二成型转化箱3-2和第三成型转化箱3-3内均设有环境温湿度控制系统4，用于对成型转化箱内的温湿度控制调整。

所述放卷装置1包括放卷辊1-1、导布辊1-3和连续基带1-2，导布辊1-3用于支撑基带1-2，所述基带依次穿过第一涂布成型装置2-1、第二涂布成型装置2-2、第三涂布成型装置2-3，第一涂布成型装置2-1、第二涂布成型装置2-2和第三涂布成型装置2-3对基带直接涂布，将涂布液涂布在基带上，第一、第二和第三成型转化箱对基带上的涂布膜材料进行凝固固化。所述第一涂布成型装置2-1、第二涂布成型装置2-2、第三涂布成型装置2-3采用不同结构，所述第一涂布成型装置2-1采用喷雾涂布装置形成精密截留层，确保微孔膜的具有较高的截留效率，第二涂布成型装置2-2采用刮刀涂布装置形成增强层、提高微孔膜整体的机械强度和韧性，第三涂布装置2-3采用窄缝涂布装置形成蓬松大孔结构的预过滤层，增加微孔膜的纳污量和使用寿命。优选的，所述基带为塑料薄膜或金属片材。该金属片材优选铜箔或铝箔。

本实施例中，所述涂布装置可以采用喷雾涂布成型装置、刮刀涂布成型装置、窄缝涂头涂布成型装置、转移辊涂布成型装置，这些涂布成型装置均为现有公开结构，在此不再赘述，这些涂布成型装置可以采用一种或多种的组合方式。

所述成型转化箱采用热风恒湿转化箱、气悬浮式隧道成型转化箱、红外成型转化箱、恒温热辊转化箱中的一种或它们的组合。这些转化箱均采用现有技术，在此不再赘述。

如图2所示，在一些实施方式中，所述系统还包括淋洗装置5，该淋洗装置5设置在转化箱下游，其用于对基带上的膜进行充分水洗处理。优选的，所述系统还包括用于对基带进行干燥定型的干燥定型装置6和用于对基带上的薄膜进行分离收卷的收卷装置7。

所述基带上的涂布层为一层或以上，总涂布层厚度在10μm-5000μm。

在一些实施方式中，如图3所示，所述第一涂布成型装置2-1采用窄缝涂布装置，形成蓬松大孔结构的预过滤层；第二涂布成型装置2-2采用刮刀涂布装置形成增强层、提高微孔膜整体的机械强度和韧性，第三涂布装置2-3采用喷雾涂布装置形成精密截留层，确保微孔膜的具有较高的截留效率。

在一些实施方式中，所述涂布成型装置和转化箱还可以设置两个以上，如图4所示，该涂布装置和转化箱各设有两个，所述第一涂布装置2-1还可以采用喷雾涂布装置、第二涂布装置2-2还可以采用刮刀涂布装置；由这两个涂布成型装置对基带进行涂布，使在基带上形成两层不同孔径复合结构微孔膜，然后通过后续的水洗装置、干燥定型装置和收卷装置，获得具有特殊结构的两层复合结构微孔膜。

本申请复合结构微孔膜制备系统的工作流程：

放卷装置的基带1-2通过第一涂布成型装置2-1，第一涂布成型装置2-1采用喷雾涂布装置在塑料片基带表面直接喷雾涂布形成初生层，将基带直接作为承接层，承接层起到对涂布胶体或溶液未固化前的形态保护作用，跟随承接层的同步位移；然后第一成型转化箱3-1对基带上的涂布液进行干燥或反应转化使涂布液变成凝胶态或半固态，使基带上形成第一层凝胶态涂布膜A，随后基带传动其上的凝胶态涂布膜A向第二涂布成型装置2-2移动，第二涂布成型装置2-2对基带进行第二次涂布，使第一层凝胶态或半固态涂布膜成为第二层凝胶态涂布膜的承接层，从而基带上的涂布膜材料变成两层结构的凝胶态膜，随后基带传动其上的涂布膜共同进入第二成型转化箱3-2对基带进一步干燥形成具有初生膜B，此后基带传动其上的凝胶态涂布膜向第三涂布成型装置2-3移动，第三涂布成型装置2-3对基带进行第三次涂布，第三次涂布采用窄缝挤出涂布工艺，将均匀连续的涂布液分布在初生膜B的表面上，形成三层复合结构凝胶态初生膜C，随后进入第三成型转化箱3-3对三层形态初生膜C进一步干燥固化，在基带的带动三层凝胶态膜C进入淋洗装置5，淋洗装置5对初生膜C进行固化析出，膜内的溶剂会扩散到水中，在固态膜中形成多孔；使凝胶态膜C进一步凝固转化稳定的复合结构微孔膜成品D，然后在基带的同步带动下进入干燥定型装置6，经过干燥定型后的复合结构微孔膜已经具有足够机械强度，在收卷装置7处可以顺利的连续收卷，此时复合结构微孔膜与承接层分开，成功收取良好机械强度的多层复合结构微孔膜成品。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型说明书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合结构微孔膜制备系统，包括放卷装置、涂布成型装置和成型转化箱，其特征在于：所述放卷装置包括放卷辊、导布辊和连续基带，所述涂布成型装置和成型转化箱至少各设有两套，分别设为第一涂布成型装置、第二涂布成型装置、第一成型转化箱和第二成型转化箱；每个涂布成型装置对应设置在一个成型转化箱内，所述基带依次穿过第一涂布成型装置和第二涂布成型装置，由涂布成型装置对基带直接涂布，所述第一涂布成型装置和第二涂布成型装置采用不同结构。

2.根据权利要求1所述的复合结构微孔膜制备系统，其特征在于：所述基带为塑料薄膜或金属片材。

3.根据权利要求2所述的复合结构微孔膜制备系统，其特征在于：所述塑料薄膜采用塑料薄片，所述金属片材采用铜箔或铝箔。

4.根据权利要求1所述的复合结构微孔膜制备系统，其特征在于：所述涂布成型装置为刮刀涂布成型装置、窄缝涂头涂布成型装置、转移辊涂布成型装置、喷雾涂布成型装置中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求4所述的复合结构微孔膜制备系统，其特征在于：所述涂布成型装置设有三个；第一涂布成型装置采用喷雾涂布成型装置，第二涂布成型装置采用刮刀涂布成型装置，第三涂布成型装置采用窄缝涂头涂布成型装置。

6.根据权利要求1所述的复合结构微孔膜制备系统，其特征在于：所述基带上的涂布层为两层及以上结构，总涂布层厚度在10μm-5000μm。

7.根据权利要求1所述的复合结构微孔膜制备系统，其特征在于：所述成型转化箱为热风恒湿转化箱、气悬浮式隧道成型转化箱、红外成型转化箱、恒温热辊转化箱中一种或多种组合。

8.根据权利要求1-7任一一项所述的复合结构微孔膜制备系统，其特征在于：所述系统还包括用于对微孔膜及基带进行水洗的淋洗装置、用于对复合结构微孔膜进行干燥定型的干燥定型装置、和分离收卷的收卷装置。

9.根据权利要求1-7任一一项所述的复合结构微孔膜制备系统，其特征在于：每个成型转化箱内设有环境温湿度控制系统，其用于对成型转化箱内的温湿度进行调节。

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