專利名稱：一種膜組件的澆鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中空纖維超濾膜組件的組裝環(huán)節(jié)之一的一種膜組件的澆鑄方法，是關(guān) 于將中空纖維超濾膜絲束的兩端與膜管端頭澆鑄固定的工藝。
背景技術(shù)：
超濾作為新型的膜法分離技術(shù)，多用于液體的成分分離、凈化或濃縮的過程，用途 非常廣泛，小至家用凈水器，大到作為現(xiàn)代工業(yè)中的分離、凈化或濃縮處理的化工單元或大 型凈水設(shè)備，都有不同規(guī)模的應(yīng)用，而且在環(huán)境保護(hù)方面也有極大的使用潛力。近20多年 來，中空纖維超濾膜發(fā)展迅速，已成為膜分離領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的品種之一。中空纖維超濾膜通常以膜組件為一個滲透單元，膜組件是由成數(shù)千根高分子聚合 物制成的中空纖維膜絲組裝在一個管殼(稱為膜管)內(nèi)，膜絲兩端通過澆鑄環(huán)氧樹脂而與 膜管兩端固化成型。膜組件的澆鑄質(zhì)量對滲透單元的超濾性能和效率關(guān)系重大。澆鑄過程 要求膠內(nèi)不存留氣泡，不出現(xiàn)機(jī)械性斷絲或因膠溫過高(環(huán)氧樹脂與固化劑因交聯(lián)反應(yīng)放 熱)而燒絲的現(xiàn)象。目前常用的澆鑄方法有臥式旋轉(zhuǎn)澆鑄法和立式靜態(tài)澆鑄法。臥式旋轉(zhuǎn)澆鑄法主要過程是裝有膜絲的膜管兩端加裝模具后橫放在澆鑄機(jī)里 面，通過澆鑄機(jī)帶動膜管高速旋轉(zhuǎn)，同時從膜管兩端進(jìn)膠口緩慢進(jìn)膠；在離心力的作用下， 膠流至膜管兩端模具表面，固化，成型。此方法邊旋轉(zhuǎn)，邊澆鑄，注入的膠受離心力作用被不 斷推向膜管的兩端，容易將氣泡趕出，而且旋轉(zhuǎn)過程能帶動空氣流動，有利于膠的冷卻，可 防止燒絲現(xiàn)象，但缺點(diǎn)是(1)設(shè)備成本高1臺澆鑄機(jī)需投資5-10萬元，同時占地面積大；(2)生產(chǎn)效率低1臺澆鑄機(jī)一次只能生產(chǎn)1-4支膜組件，整個澆鑄過程時間較長， 需12小時以上；(3)膜絲拉伸受力由于澆鑄機(jī)旋轉(zhuǎn)速度較快，離心力作用使膜絲向兩端受力拉 伸，容易對膜絲過濾層造成破壞，從而影響膜分離的效率及分離所得產(chǎn)品的質(zhì)量。立式靜態(tài)澆鑄法的主要過程是膜管下端加裝模具，垂直放置在澆鑄架上，先從膜 管下端頭的進(jìn)膠口進(jìn)膠，固化，成型，然后將膜管倒置，未澆鑄的一端向下，加裝模具，以同 樣方法向該端頭進(jìn)膠口進(jìn)膠，固化，成型。該法設(shè)備成本低，1臺澆鑄架僅需1萬元左右，并 1臺澆鑄架可同時澆鑄10支膜組件，生產(chǎn)效率高。出于生產(chǎn)成本的考慮，小型企業(yè)的超濾膜 大多采用此法。但缺點(diǎn)是(1)進(jìn)膠速度快，膠反應(yīng)產(chǎn)生高溫會造成燒絲(絲變黑)；(2)膠中容易存有氣泡，需要補(bǔ)膠，浪費(fèi)人工和材料，且會漏水，影響產(chǎn)水水質(zhì)；(3)膠流淌不均勻膠粘度大，流動性差，存在漏軟膠，會造成漏水；(4)密封性差膠與膜絲之間粘接不牢，發(fā)生開裂現(xiàn)象，會造成漏水；(5)軟膠無法流到所有膜絲根部，不能起到保護(hù)膜絲的作用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)目前超濾膜組件澆鑄過程存在的上述弊端，本發(fā)明目的是提出一種膜組件澆 鑄方法，能夠同時解決目前臥式旋轉(zhuǎn)澆鑄法和立式靜態(tài)澆鑄法存在的不足，降低成本，提高 膜組件的澆鑄質(zhì)量。本發(fā)明膜組件的澆鑄方法采用鋁質(zhì)模具，鋁質(zhì)模具底部開有進(jìn)膠孔，澆鑄過程包 括以下步驟1.將兩端連接有端頭的膜管直立，中空纖維膜絲的絲束貫穿管內(nèi)，絲束的下端超 過端頭的端口，將該直立膜管的下端裝入鋁質(zhì)模具中，并使該端的端頭與鋁質(zhì)模具內(nèi)表面 留有間距。2.將環(huán)氧樹脂及胺類固化劑在65°C條件下加熱0. 5小時，混合、攪拌，真空脫泡15 分鐘，配成第一次硬膠。3.從鋁質(zhì)模具底部進(jìn)膠口緩慢進(jìn)膠，至膠液面充滿鋁質(zhì)模具與端頭之間的間距空 間并繼續(xù)上升至端頭的端口以上，膜管的管口以下的高度，停止進(jìn)膠，對鋁模具進(jìn)行風(fēng)冷， 控制鋁模具溫度低于80°C。同時啟動震動器，使膜管在5HZ頻率下原位震動0. 5小時，固化 4小時。4.將環(huán)氧樹脂及固化劑在70°C條件下加熱0. 5小時，混合、攪拌，真空脫泡，配成
第二次硬膠。5.從膜管的端頭進(jìn)膠口側(cè)向進(jìn)膠，使膠液復(fù)蓋在一次硬膠的表面并至膠液面略有 上升，停止進(jìn)膠后啟動震動器，使膜管在5HZ頻率下原位震動0. 5小時，固化3小時。6.將聚氨酯及酸酐類固化劑在50°C條件下加熱1小時，混合，攪拌，配成軟膠。7.從膜管的端頭進(jìn)膠口側(cè)向進(jìn)軟膠，使膠液面低于端頭進(jìn)膠口位置，進(jìn)完膠后開 啟震動器，使膜管在5HZ頻率下原位震動0. 5小時，固化4小時。8.脫模，將膜管已澆鑄端的端頭外側(cè)多余的一段硬膠連同中空纖維束端部切斷， 制成膜組件的出液端。9.將膜管的出液端向上，另一端連同端頭向下，直立裝入鋁質(zhì)模具之中，端頭的下 端抵達(dá)鋁質(zhì)模具內(nèi)表面。10.重復(fù)步驟2 步驟7，然后脫模，制成膜組件的進(jìn)液端。另外，端頭的端口部內(nèi)壁加強(qiáng)筋的徑向?qū)挾仍O(shè)計(jì)成向端口方向漸減。采用本發(fā)明澆鑄方法，膜組件以直立方式對兩端分別分步澆鑄，并采用散熱性較 好的硬鋁質(zhì)模具，第一次硬膠澆鑄后增加吹風(fēng)降溫和震動步驟，使膠溫迅速下降，控制固化 溫度，避免燒絲，膠內(nèi)存有的氣泡通過震動的方式被排出。硬膠分兩次澆鑄，也有利于氣泡 的排出和降溫固化，不會燒絲，解決因燒絲而變黃、變黑、變脆的問題。澆鑄兩次硬膠后再澆 鑄一層軟膠，增加震動步驟，軟膠流淌均勻，起到保護(hù)膜絲根部的作用，避免斷絲。膠與膜絲 之間密封性好，避免膠體開裂。澆鑄過程中膜絲不受力，膜絲處于自然狀態(tài)，另外，膜管端頭 內(nèi)壁的各加強(qiáng)筋的徑向?qū)挾认蚨丝诜较驖u減而呈斜面，可避免加強(qiáng)筋下側(cè)形成死角，阻擋 膠內(nèi)氣泡的上升。綜上所述，本澆鑄方法既具有直立靜態(tài)法的設(shè)備投資成本低，生產(chǎn)效率高，1臺澆 鑄架可同時澆鑄10支膜組件，又能克服現(xiàn)有的直立靜態(tài)法易燒絲，難以排出氣泡的缺點(diǎn)， 得到高質(zhì)量膜組件。


圖1是超濾膜組件出液端澆鑄狀態(tài)剖面圖。圖2是超濾膜組件進(jìn)液端澆鑄狀態(tài)剖面圖。圖中，1-膜管；2、2’_端頭；3、3’_端頭側(cè)向進(jìn)膠口 ；4、4’ -加強(qiáng)筋；5_鋁質(zhì)模具； 6-底部進(jìn)膠口 ；7-震動器；8-進(jìn)膠管；9-進(jìn)膠漏斗；10-中空纖維膜絲；11-待切除段(多 余的澆鑄段)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本方法的實(shí)施例。實(shí)施例1膜組件的澆鑄膜組件的材料及規(guī)格如下膜管外徑8英寸，管長1400mm端頭內(nèi)徑8英寸，高度180mm,端頭內(nèi)側(cè)加強(qiáng)筋為斜角形(如圖1和圖2中的4和4’)中空纖維超濾膜絲PVDF材質(zhì)，內(nèi)經(jīng)0. 75mm,外徑1. 5mm,數(shù)量8000根，硬膠環(huán)氧樹脂，胺類固化劑，軟膠聚氨酯，酸酐類固化劑。澆鑄過程如下步驟一澆鑄膜組件的出液端，見圖1。首先將膜管1與端頭2組裝為一體，然后將 裝有8000根中空纖維膜絲10的膜管1和絲束懸掛在澆鑄架橫梁上，放下膜管，其下端的端 頭4裝入鋁質(zhì)模具5之中，端頭4的下端面距離鋁模具內(nèi)底面10mm(待澆鑄完成后將該段 切除)，膜絲10的下端從端頭4伸出并距離鋁質(zhì)模具5內(nèi)底面約5mm。步驟二配硬膠將環(huán)氧樹脂及固化劑在65°C條件下加熱0. 5小時，然后混合、攪 拌，真空脫泡15分鐘。步驟三第一次進(jìn)硬膠向進(jìn)膠漏斗9中加膠，膠從進(jìn)膠管8流入鋁質(zhì)模具底部進(jìn) 膠口 6，進(jìn)膠2. 0kg，耗時14分鐘，膠液面升至加強(qiáng)筋4的上部；進(jìn)完膠后，對鋁質(zhì)模具4進(jìn) 行風(fēng)冷，鋁質(zhì)模具最高溫度為77°C。同時開啟震動器7，原位震動，頻率為5HZ，震動時間為 0. 5小時，固化4小時。步驟四配硬膠，將環(huán)氧樹脂及固化劑在70°C條件下加熱0. 5小時，然后混合、攪 拌，真空脫泡15分鐘。步驟五第二次進(jìn)硬膠，從端頭4的側(cè)向進(jìn)膠口 3進(jìn)膠0. ^g，進(jìn)完膠后開啟震動器 7，原位震動，頻率為5HZ，震動時間為0. 5小時，固化時間3小時。步驟六配軟膠，將聚氨酯及固化劑在50°C條件下加熱1小時，然后混合，攪拌。步驟七進(jìn)軟膠，從端頭4的側(cè)向進(jìn)膠口 3進(jìn)軟膠1. 0kg，進(jìn)完膠后開啟震動器7，原 位震動，頻率為5HZ，震動時間為0. 5小時，固化時間4小時。步驟八脫模，通過鋸床沿著端頭4的端口切割，多余的澆鑄段11連同中空纖維束 各膜絲10被切除，切割后，膜組件形成多孔截面，膜絲開孔率為99%。然后將端面修磨平 整，制成膜組件的出液端(即膜透過液的流出端)。步驟九澆鑄膜組件的進(jìn)液端，見圖2。將上述出液端澆鑄完成的膜管1倒置懸掛在澆鑄架橫梁上，即出液端向上，另一端向下放下膜管1 ；其下端的端頭2，裝入鋁質(zhì)模具5中， 端頭2’的下端面抵達(dá)鋁質(zhì)模具5的內(nèi)底面，膜絲10下端距離鋁質(zhì)模具5的內(nèi)底面7mm。
步驟十配硬膠，將環(huán)氧樹脂及其固化劑在65°C條件下加熱0. 5小時，然后混合、攪 拌，真空脫泡15分鐘。 步驟十一第一次進(jìn)硬膠，向進(jìn)膠漏斗9中加膠，膠流入進(jìn)膠管8，從鋁質(zhì)模具5底部 進(jìn)膠口 6進(jìn)膠1. 8kg,耗時12分鐘，進(jìn)完膠后對模具進(jìn)行風(fēng)冷，鋁質(zhì)模具5最高溫度為75°C， 同時開啟震動器7，原位震動，頻率為5HZ，震動時間為0. 5小時，固化4小時。步驟十二配硬膠，將環(huán)氧樹脂及固化劑在70°C條件下加熱0. 5小時，然后混合、攪 拌，真空脫泡15分鐘。步驟十三第二次進(jìn)硬膠，從端頭側(cè)向進(jìn)膠口 3’進(jìn)膠03kg，進(jìn)完膠后開啟震動器 7，原位震動，頻率為5HZ，震動時間為0. 5小時，固化時間3小時。步驟十四配軟膠，將聚氨酯及固化劑在50°C條件下加熱1小時，然后混合、攪拌。步驟十五進(jìn)軟膠，從端頭側(cè)向進(jìn)膠口 3’進(jìn)膠1. 0kg，進(jìn)完膠后開啟震動器7，原位 震動，頻率為5HZ，震動時間為0.5小時，固化時間4小時。脫模即成膜組件的進(jìn)液端(該端 膜絲端口被硬膠封閉)。澆鑄成的膜組件品質(zhì)評價(jià)如下1、進(jìn)液端和出液端的膜絲均呈白色(原色)，沒有燒絲現(xiàn)象；2、進(jìn)液端和出液端膠表面完好，膠體中沒有可見氣泡，無需修補(bǔ)；3、進(jìn)液端和出液端膠表面完好，沒有開裂現(xiàn)象；4、從進(jìn)液端和出液端的膠面向內(nèi)觀察，看不到軟膠，沒有漏軟膠現(xiàn)象，說明膠流淌 均勻；5、膜組件檢漏過程中，補(bǔ)了 3根膜針，說明膠與膜絲之間粘接牢固，軟膠起到了保 護(hù)作用，沒有出現(xiàn)斷絲和氣泡現(xiàn)象；6、膜組件測試過程中，純水通量為11. 2t/h，滿足了設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)要求為9-12t/ h；7、利用自來水打壓測試水質(zhì)，污染指數(shù)(SDI)為1.2，滿足技術(shù)要求，要求為 SDI 彡 2 ；8、澆鑄1支膜組件，共耗電8度，與離心澆鑄法相比，大大節(jié)約了能源。該膜組件澆鑄方法達(dá)到了預(yù)期效果。
權(quán)利要求
1.膜組件的澆鑄方法，其特征是采用鋁質(zhì)模具，鋁質(zhì)模具底部開有進(jìn)膠孔，澆鑄過程包 括以下步驟(1).將兩端連接有端頭的膜管直立，中空纖維膜絲的絲束貫穿管內(nèi)，絲束的下端超過 端頭的端口，將該直立膜管的下端裝入鋁質(zhì)模具中，并使該端的端頭與鋁質(zhì)模具內(nèi)底面留 有間距；(2).將環(huán)氧樹脂及胺類固化劑在65°C條件下加熱0.5小時，混合、攪拌，真空脫泡15 分鐘，配成第一次硬膠；(3).從鋁質(zhì)模具底部進(jìn)膠口緩慢進(jìn)膠，至膠液面充滿鋁質(zhì)模具與端頭之間的間距空間 并繼續(xù)上升至端頭的端口以上，膜管的管口以下的高度，停止進(jìn)膠，對鋁模具進(jìn)行風(fēng)冷，控 制鋁模具溫度低于80°C。同時啟動震動器，使膜管在5HZ頻率下原位震動0. 5小時，固化4 小時；(4).將環(huán)氧樹脂及固化劑在70°C條件下加熱0.5小時，混合、攪拌，真空脫泡15分鐘， 配成第二次硬膠；(5).從膜管的端頭進(jìn)膠口側(cè)向進(jìn)膠，使膠液復(fù)蓋在一次硬膠的表面并至膠液面略有上 升，停止進(jìn)膠后啟動震動器，使膜管在5HZ頻率下原位震動0. 5小時，固化3小時；(6).將聚氨酯及酸酐類固化劑在50°C條件下加熱1小時，混合，攪拌，配成軟膠；(7).從膜管的端頭進(jìn)膠口側(cè)向進(jìn)軟膠，使膠液面低于端頭進(jìn)膠口位置，進(jìn)完膠后開啟 震動器，使膜管在5HZ頻率下原位震動0. 5小時，固化4小時；(8).脫模，將膜管已澆鑄端的端頭外側(cè)多余的一段硬膠連同中空纖維束端部切斷，制 成膜組件的出液端；(9).將膜管的出液端向上，另一端連同端頭向下，直立裝入鋁質(zhì)模具之中，端頭的下端 抵達(dá)鋁質(zhì)模具內(nèi)底面；(10).重復(fù)步驟2 步驟7，然后脫模，制成膜組件的進(jìn)液端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜組件的澆鑄方法，其特征是將端頭的端口部內(nèi)壁加強(qiáng)筋徑 向?qū)挾仍O(shè)計(jì)成向端口方向漸減。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膜組件的澆鑄方法，是關(guān)于將中空纖維超濾膜絲束的兩端與膜管端頭澆鑄固定的工藝。本方法采用散熱性好的鋁質(zhì)模具，鋁質(zhì)模具底部開有進(jìn)膠孔，膜組件以直立方式對兩端分別分步澆鑄，分兩次澆鑄硬膠，第三次澆鑄軟膠；第一次硬膠澆鑄后進(jìn)行吹風(fēng)降溫使膠溫迅速下降，控制固化溫度，避免燒絲；每次澆鑄后加入震動步驟，使膠內(nèi)存有的氣泡通過震動的方式被排出。本澆鑄方法的設(shè)備投資成本低，同一臺澆鑄架可同時澆鑄10支膜組件，生產(chǎn)效率高，同時又能克服因澆鑄過程放熱而高溫?zé)z及膠內(nèi)存在氣泡難以排出的問題，因而能得到高質(zhì)量膜組件。
文檔編號B29C41/02GK102120351SQ201010590550
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者劉家勝, 劉文杰, 孫友俊, 楊樹明 申請人:國電龍?jiān)茨暇┠ぜ夹g(shù)有限公司