聚乙烯中空纖維微孔膜冷熱拉伸設備中的冷卻風筒裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及膜分離技術領域，具體涉及一種聚乙烯中空纖維微孔膜冷熱拉伸 設備。
【背景技術】
[0002] 中空纖維膜組件具有很高的裝填密度，它可以提供很大的比表面積，這使得在相 同的性能下與其他形式的膜比較，組件體積最小。膜為自支撐結構，無需另加其它支撐體， 可大大簡化膜組件組裝的復雜性；重現(xiàn)性好，放大容易。一般情況下，實驗室規(guī)模的膜組件 與工業(yè)規(guī)模的膜組件相比，其中的流動形式與分離效果差別不大；靈活性好；中空纖維膜 可根據(jù)情況采取內(nèi)壓和外壓兩種過濾方式生產(chǎn)，而且生產(chǎn)設備存在小型化，結構簡單化的 特點?，F(xiàn)有技術通常采用拉伸法制膜：即用熔融擠出、中空紡絲成型的工藝技術，在不需要 任何添加劑（包括溶劑）的情況下，使高密度聚乙烯在溫度和應力作用下結晶，形成垂直于 應力方向且平行排列的層狀片晶結構；熱處理后，對其進行拉伸，產(chǎn)生了相互貫通的裂紋形 微孔結構；再進行熱定型處理，可得到中空纖維微孔材料。高密度聚乙烯（HDPE)中空纖維 微孔膜的微孔是由具有硬彈性的初紡中空纖維在一定溫度下拉伸，由其結構中片晶的分離 而形成。所以片晶結構的數(shù)量和排列決定了微孔膜的孔隙率和孔徑，通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，不 同冷卻條件下片晶結構也會有所不同。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型通過對高密度聚乙烯中空纖維微孔膜冷熱拉伸設備進行改進，添加了 冷卻風筒部件，調(diào)整冷卻溫度，使初生絲快速形成縱向排布的片狀結晶，提高了結晶度，大 幅度提高了拉伸效率和成孔率。本申請的具體技術方案如下。
[0004] 本申請?zhí)峁┮环N聚乙烯中空纖維微孔膜冷熱拉伸設備中的冷卻風筒裝置，所述拉 伸設備包括電機、紡絲機、制冷風機，在紡絲機的噴絲口上方添加冷卻風筒，所述風筒為圓 柱形雙層結構，其外層側壁設有入風口，其內(nèi)層側壁有分布均勻的入風孔，所述入風口與制 冷風機連接。
[0005] 進一步地，本申請中，所述冷卻風筒下端距離噴絲口 30~35cm。
[0006] 進一步地，本申請中，所述入風口位置為距冷卻風筒下端1/2-2/3處；。
[0007] 進一步地，本申請中，所述冷卻風筒的內(nèi)徑、外徑比為1 :2_3。
[0008] 進一步地，本申請中，以所述冷卻風筒的中心軸為中心，風筒內(nèi)層對著入風口的半 圓面：其上遠離入風口靠近冷卻風筒頂端的入風孔開口方向斜向下，其上遠離入風口靠近 冷卻風筒底端的入風孔開口方向斜向上；對稱地，風筒內(nèi)層遠離入風口的半圓面：其上入 風孔的開孔方向與另一半圓面相反。
[0009] 有益效果：本實用新型通過對高密度聚乙烯中空纖維微孔膜冷熱拉伸設備的改 進，即通過添加冷卻風筒部件，調(diào)整冷卻溫度，并通過冷卻風筒使其均勻分布到初紡絲的表 面，使初生絲快速形成縱向排布的片狀結晶，提高了結晶度，大幅度提高了拉伸效率和成孔 率。
【附圖說明】
[0010] 圖1為冷卻風筒的結構示意圖；
[0011] 圖2為冷卻風筒在拉伸設備中所處的位置；
[0012] 圖3為不同溫度下的初紡HDPE中空纖維結晶度（Xe)和彈性回復率（ER50)的變 化曲線；
[0013] 圖4為不同冷卻風筒高度下中空纖維結晶度（Xe)、彈性回復率（ER50)及雙折射 (Λ η)的變化曲線；
[0014] 圖5不同條件下HDPE中空纖維的SEM照片；
[0015] 圖中1 :冷卻風筒，2 :入風口，3 :入風孔，4 :紡絲機的噴絲口，5 :電機，6 :制冷風 機，7 :冷卻風筒內(nèi)層，8 :冷卻風筒外層，9:紡絲機，10 :收絲輪。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步解釋說明。
[0017] 如圖1所示的冷卻風筒的結構，本申請?zhí)峁┑木垡蚁┲锌绽w維微孔膜冷熱拉伸設 備中的冷卻風筒裝置為在紡絲機的噴絲口上方添加冷卻風筒1，所述風筒為圓柱形雙層結 構，其外層8側壁設有入風口 2,其內(nèi)層7側壁有分布均勻的入風孔3,所述入風口 2與制冷 風機6連接；冷卻風筒在設備中所處位置如圖2所示。
[0018] 在實際應用過程中，在紡絲機噴絲口上方添加冷卻風筒的尺寸為：長3Μ，內(nèi)徑 15cm，外徑30cm，內(nèi)壁有分布均勻的側向入風孔，入風位置為距下端2Μ處，連接制冷風機。 冷卻風筒下端距離噴絲口 30~35cm。冷卻風溫度為5°C ~10°C，根據(jù)室溫再做些許浮動。
[0019] 以高密度聚乙烯（HDPE)為例，本申請測試了大量初紡HDPE中空纖維結晶度（Xe)、 彈性回復率（ER50)及雙折射（Δη)的變化，以確定不同冷卻條件下片晶結構的產(chǎn)生情況。 如圖3所示，在5°C~10°C之間是結晶度（Xe)和彈性回復率（ER50)的峰值，所以使用風機 提供冷卻風，并使用冷卻風筒使其均勻分布到初紡絲的表面非常必要。
[0020] 冷卻風筒的高度經(jīng)過多次測試，測試結果如圖4所示，在300cm~330cm之間是中空 纖維結晶度（Xe)、彈性回復率（ER50)及雙折射（Λη)的峰值所在，所以將冷卻風筒的長度 確定為3Μ。
[0021] 通過表1也可以清晰地反映出冷卻風筒的添加使HDPE初生絲片晶結構排列更 加均勻，數(shù)量更多；表1中統(tǒng)計了不同紡絲條件下樣品熱處理后的彈性回復率和雙折射變 化。
[0022] 表1不同紡絲條件下樣品在不同冷卻條件下（Xe)、（ER50)、（ Λ η)的變化
[0023]
【主權項】
1. 一種聚乙烯中空纖維微孔膜冷熱拉伸設備中的冷卻風筒裝置，所述拉伸設備包括電 機、紡絲機、制冷風機，其特征在于，在紡絲機的噴絲口上方添加冷卻風筒，所述風筒為圓柱 形雙層結構，其外層側壁設有入風口，其內(nèi)層側壁有分布均勻的入風孔，所述入風口與制冷 風機連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻風筒裝置，其特征在于，所述冷卻風筒下端距離噴絲口 30~35cm;所述入風口位置為距冷卻風筒下端1/2-2/3處；所述冷卻風筒的內(nèi)徑、外徑比為 1 :2-3。
3. 根據(jù)權利要求1所述的冷卻風筒裝置，其特征在于，以所述冷卻風筒的中心軸為中 心，風筒內(nèi)層對著入風口的半圓面：其上遠離入風口靠近冷卻風筒頂端的入風孔開口方向 斜向下，其上遠離入風口靠近冷卻風筒底端的入風孔開口方向斜向上；對稱地，風筒內(nèi)層遠 離入風口的半圓面：其上入風孔的開孔方向與另一半圓面相反。
【專利摘要】本實用新型公開了一種聚乙烯中空纖維微孔膜冷熱拉伸設備中的冷卻風筒裝置，所述拉伸設備包括電機、紡絲機、制冷風機，在紡絲機的噴絲口上方添加冷卻風筒，所述風筒為圓柱形雙層結構，其外層側壁設有入風口，其內(nèi)層側壁有分布均勻的入風孔，所述入風口與制冷風機連接；本實用新型通過對高密度聚乙烯中空纖維微孔膜冷熱拉伸設備的改進，即通過添加冷卻風筒部件，調(diào)整冷卻溫度，并通過冷卻風筒使其均勻分布到初紡絲的表面，使初生絲快速形成縱向排布的片狀結晶，提高了結晶度，大幅度提高了拉伸效率和成孔率。
【IPC分類】B01D71-26, B01D69-08
【公開號】CN204352766
【申請?zhí)枴緾N201420758090
【發(fā)明人】徐俊峰, 陳翠仙, 葛潔, 徐徜徉, 張志超, 張桂花
【申請人】天邦膜技術國家工程研究中心有限責任公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月5日