一种干法保存的纤维增强中空纤维膜的制备方法及其生产设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种干法保存的纤维增强中空纤维膜的制备方法，所述方法包括送丝、喷丝、凝固和整理步骤，其中，所述整理步骤后，经过整理的中空纤维膜以6-10m/min被绕丝，然后在80-100℃下被干燥，然后被收卷。本发明采用二次收卷处理使得膜丝直接干燥且不影响膜丝外观和使用。
【专利说明】一种干法保存的纤维增强中空纤维膜的制备方法及其生产设备
【【技术领域】】
[0001]本发明涉中空纤维膜的制备方法和生产设备，更具体地，本发明涉及一种干法保存的中空纤维膜的制备方法，及实现该制备方法的生产设备。
【【背景技术】】
[0002]膜处理污水是当今污水处理的主要趋势，而污水处理用的膜也多种多样，按形状分有平板膜、卷式膜、中空纤维膜等，按成型方法可分为干法、湿法、热致相法等。随着对中空纤维膜的性能要求的提高，对膜丝的强度要求也越来越高，为了提高强度研究人员开发出了带衬膜，但带衬膜的制造成本比较高，在很大程度上限制了增强膜的广泛应用，并且带衬膜一般都只是微滤膜，很难做到超滤级，也限制了增强膜的应用。为了降低成本和把增强膜应用于超滤，研究人员又开发出了纤维增强中空纤维膜，这种膜用纤维丝代替了支撑管，极大的降低了膜丝的成本，并且对膜丝本身的性能影响很小。
[0003]现有技术制作出来的纤维增强中空纤维膜如果直接进行干燥收丝，会对膜丝的外观造成一定的不良影响，比如:纤维丝在干燥过程中会飘在膜丝表面形成凸起影响膜丝的性能、干燥后的膜丝不顺直比较弯曲等，因此基本都是采用湿法保存。湿法保存一般采用保湿剂对膜丝进行保湿整理，膜丝晾干比较慢，会影响下一步生产的进行，在组件制作过程中会影响密封胶的性能， 并且在组件制作好后还可能返潮，甚至影响出水的口感。
【
【发明内容】
】
[0004][要解决的技术问题]
[0005]本发明的目的是提供本发明克服湿法保存的膜丝容易返潮等缺陷，提出一种无需使用保湿剂的制备方法，得到外观光滑的干法保存的中空纤维膜。
[0006][技术方案]
[0007]本发明是通过下述技术方案实现的。
[0008]本发明提供一种干法保存的中空纤维膜的制备方法，所述方法包括送丝、喷丝、凝固和整理步骤，所述整理步骤后，经过整理的中空纤维膜以6-10m/min被绕丝，然后在80-10(TC被干燥，然后被收卷。
[0009]根据本发明一种优选的实施方式,所述收卷的速度比绕丝速度快0.1-0.2m/min。
[0010]本发明还提供实现上述制备方法的干法保存的中空纤维膜的生产设备，包括纤维丝盘和与纤维斯盘相接的导轮、反应釜和与所述反应釜相连的纺丝泵和喷丝板、一个或多个凝胶槽，所述凝胶槽内外均设有导轮，其中，所述生产设备还包括对经过凝胶槽的膜丝进行绕丝的绕丝盘，和处于所述绕丝盘的下一顺序的干燥装置，和设在干燥装置后部的收卷装置。
[0011]优选地，所述干燥装置包括烘干槽、设在所述烘干槽缘边和烘干糟内的导轮，所述烘干糟内的导轮按照W型上下排列分布，或按照Z形上下排列分布。[0012]优选地，所述干燥装置包括加热器，所述加热器选自电热丝、红外线灯或蒸汽管，和与所述加热器相连的温度控制装置。
[0013]特别优选地，干燥装置还包括温度传感器，温度传感器与温度控制装置相连。
[0014]根据一种可选的实施方式，所述生产设备还包括一个或多个与凝胶槽串联的整理槽。
[0015]以下将更详细地说明本发明的技术方案。
[0016]干法保存的中空纤维膜的制备方法，所述方法包括送丝、喷丝、凝固和整理步骤，所述整理步骤后，经过整理的中空纤维膜以6-10m/min被绕丝，然后在80-100°C下被干燥，然后被收卷。
[0017]送丝、喷丝、凝固和/或整理步骤属于制备中空纤维膜的现有技术，例如Cn201210560696.4公开的增强型中空纤维复合膜的制备方法、CN201110383379.5公开的具有永久亲水性的聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法。
[0018]制膜液、凝胶浴和改性整理是本领域技术人员已经掌握的技术，其中，制膜液可以是聚偏氟乙烯树脂、溶剂和/或添加剂的混合物，所述溶剂例如二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等，所述添加剂例如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、羟基类纤维素等。凝胶浴可以是水浴或二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮的水溶液。改性整理例如亲水性改性、表面电荷改性等，现有技术中均有记载，在本申请中不作赘述。
[0019]在本发明中，纤维丝可以采用聚酯、尼龙等材料制成的工业长丝，都是常规的中空纤维膜的制作材料之一。
[0020]现有技术中，通常需要在凝胶浴步骤或改性整理步骤中，用保湿剂(例如甘油或甘油的水溶液)处理纤维膜，达到保护膜丝、避免膜丝干燥的效果。而本发明的制备方法中，经过凝胶浴或改性整理的中空纤维膜再次以6-10m/min被绕丝，然后在80-100°C下被干燥，同时确保膜丝在干燥阶段被完全绷直，例如使收卷速度快于绕丝速度0.1-0.2m/min，确保膜丝崩症，然后收卷。
[0021]与现有技术相比，本发明的制备方法通过控制收卷张力，使得膜丝在绷紧状态下被干燥，达到干法保存膜丝目的，从而无需使用保湿剂。
[0022]因此，为了保证膜丝在绷紧状态干燥的效果，所述收卷的速度比绕丝速度稍快。
[0023]本发明还提供实现上述制备方法的干法保存的中空纤维膜的生产设备，该生产设备的前几道工序与现有技术相同或类似，包括纤维丝盘和与纤维斯盘相接的导轮、用于混合制膜液的反应釜和与所述反应釜相连的纺丝泵和喷丝板、一个或多个凝胶槽，所述凝胶槽内外均设有导轮。导轮用于引导纤维丝的送丝方向，使之依次经过喷丝、凝胶浴和/或改性整理。其中，所述生产设备还包括对经过凝胶槽的膜丝进行绕丝的绕丝盘，和处于所述绕丝盘的下一顺序的干燥装置，和设在干燥装置后部的收卷装置。
[0024]优选地，所述干燥装置包括烘干槽、设在所述烘干槽缘边和烘干糟内的导轮，所述烘干糟内的导轮按照W型上下排列分布，或按照Z形上下排列分布，用于延长膜丝在烘干槽内的行进距离。
[0025]优选地，所述干燥装置包括加热器，所述所述加热器选自电热丝、红外线灯或蒸汽管道，或其他可用于干燥加热的装置。和与所述加热器相连的温度控制装置。
[0026]特别优选地，干燥装置还包括温度传感器，温度传感器与温度控制装置相连。[0027]根据一种可选的实施方式，所述生产设备还包括一个或多个与凝胶槽串联的整理槽。
[0028]此外，在本发明中，所述中空纤维膜是微滤膜或超滤膜。
[0029]在本发明中，所述中空纤维膜可以是聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜或聚砜膜。
[0030]本发明对所制备的中空纤维膜进行了平均孔径、强度、浸润角和纯水通量的测定。
[0031]所述中空纤维膜的平均孔径是用半干法孔径测定仪测定的。
[0032]所述中空纤维膜的强度是指单根膜的断裂强度，是通过电子万能材料试验机，测定拉断单根膜所需的力(单位N)得到的。
[0033]所述中空纤维膜的浸润角是用接触角测定仪测定的。
[0034]所述中空纤维膜的纯水通量是用通量测定仪在0.1MPa压力下进行测试的。
[0035][有益效果]
[0036]本发明采用二次收卷处理使得膜丝直接干燥且不影响膜丝外观和使用，因为膜丝是处于被绷紧状态下进入干燥装置，在干燥过程中膜丝和纤维丝都是被拉伸状态，所以干燥后纤维丝仍然会在膜丝的中间，不会移动到膜丝的表面，不会随着干燥出现纤维丝飘于膜丝表面出现凸 起的现象。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0037]图1是本发明的生产设备结构示意图；
[0038]其中，1、纤维丝盘；2、导轮；3、反应釜；4、纺丝泵；5、喷丝板；6、凝胶槽；7、绕丝轮；8、烘干槽；9、收卷机。
【【具体实施方式】】
[0039]通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
[0040]实施例1
[0041]配置制膜液，按重量比计成分为:PVDF:PVP:DMAC=10:10:80
[0042]以水作为凝胶浴。
[0043]将制膜液投入到反应釜3中，开启反应釜3的搅拌装置，均匀混合后静置脱泡待用。
[0044]取尼龙纤维丝固定在纤维丝盘I上，把纤维丝从纤维丝盘I的上部引出后通过导轮2把纤维丝引导到喷丝板5的上部。纤维丝通过喷丝板5上的穿丝孔穿进行喷丝，然后进入凝胶槽6后，牵引纤维丝依次通过凝胶槽6然后经过绕丝轮7把纤维丝在绕丝轮7上绕两圈后继续牵引纤维丝通过加热烘干槽8进行干燥，绕丝速度为6m/min，然后通过收卷机9进行收卷，同时控制收卷机9线速度为6.lm/min，确保纤维丝在干燥和收卷状态一直处于绷直状态。
[0045]实施例2
[0046]制膜液、凝胶浴和纤维丝的材料同实施例1。
[0047]制备方法同实施例1，区别在于绕丝速度为10m/min,收卷机9速度为10.2m/min,确保纤维丝一直处于绷直状态。
[0048]实施例3[0049]制膜液、凝胶浴和纤维丝的材料同实施例1。
[0050]制备方法同实施例1，区别在于纤维丝通过凝胶槽6之后，直接通过导轮引导进入热烘干糟8，然后被收卷机9收卷。由于烘干路径较长，纤维丝在烘干阶段是较为松垮的，不能一直处于绷直状态。
[0051]实施例4
[0052]制膜液、凝胶浴和纤维丝的材料同实施例1。
[0053]制备方法同实施例1，区别在于纤维丝通过凝胶槽6之后，直接通过导轮引导进入热烘干糟8，然后被收卷机9收卷。在浸泡后加入保湿剂，保湿剂选用甘油，用量为30%。
[0054]对实施例1-4的产品(本发明的制备方法、直接干燥法、通过保湿剂保存的方法)进
行性能测定，并通过放大镜观察其外观，对比如下:
[0055]
【权利要求】
1.一种干法保存的纤维增强中空纤维膜的制备方法，所述方法包括送丝、喷丝、凝固和整理步骤，其特征在于所述整理步骤后，经过整理的中空纤维膜以6-10m/min被绕丝，然后在80-10(TC下被干燥，然后被收卷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述收卷的速度比绕丝速度快0.1-0.2m/min，保证干燥区域的膜丝是处于绷紧状态。
3.一种干法保存的中空纤维膜的生产设备，包括纤维丝盘和与纤维斯盘相接的导轮、反应釜和与所述反应釜相连的纺丝泵和喷丝板、一个或多个凝胶槽，所述凝胶槽内外均设有导轮。其特征在于所述生产设备还包括对经过凝胶槽的膜丝进行绕丝的绕丝盘，和处于所述绕丝盘的下一顺序的干燥装置，和设在干燥装置后部的收卷装置。
4.根据权利要求3所述的生产设备，其特征在于所述干燥装置包括烘干槽、设在所述烘干槽缘边和烘干糟内的导轮，所述烘干糟内的导轮按照W型上下排列分布，或按照Z形上下排列分布。
5.根据权利要求3所述的生产设备，其特征所述在于所述干燥装置包括加热器，所述加热器选自电热丝、红外线灯或蒸汽管道，和与所述加热器相连的温度控制装置。
6.根据权利要求3所述的生产设备，其特征在于所述干燥装置还包括温度传感器。
7.根据权利要求5或6所述的生产设备，其特征在于所述温度传感器与温度控制装置相连。
8.根据权利要求3所述的生产设备，其特征在于所述生产设备还包括一个或多个与凝胶槽串联的整理槽。
【文档编号】B01D69/08GK103706258SQ201310651630
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】陈亦力, 赵小龙, 于龙, 李锁定, 张璇, 肖宏康 申请人:云南城投碧水源水务科技有限责任公司