聚四氟乙烯过滤膜的加工方法及专用切削成膜系统与流程

本发明属于环保领域，涉及袋式过滤除尘器和水中悬浮物的过滤装置的材料。

背景技术：

在目前的袋式过滤除尘器和水中悬浮物的过滤装置的应用中，其过滤的效果、使用范围和使用寿命均不理想，而我们发现聚四氟乙烯具有很强的疏水性，抗污性，自身洁净能力强，在粉尘过滤和水中悬浮物过滤中，不会堵塞，再生过滤能力和抗老化能力强，实用寿命长。但是目前没有一种关于纯聚四氟乙烯过膜在这些领域的应用，因此，开发这种纯聚四氟乙烯过滤膜是一个亟需的技术。

技术实现要素：

发明目的：

本发明是一种聚四氟乙烯过滤膜加工方法，用于生产聚四氟乙烯过滤膜,其目的是解决以往所技术存在的缺陷问题。

技术方案：

一种聚四氟乙烯过滤膜的加工方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯过滤膜是以聚四氟乙烯悬浮细粉和成孔剂氯化钠细粉为主要原料的加工方法，以经过以下步骤加工而成：

(1)将聚四氟乙烯悬浮细粉和100-300目的氯化钠细粉按照1-0.6：1-0.1的质量比例混合；混合物通过充分搅拌，混合均匀；混合物通过20目筛子滑动施压过筛多次，使聚四氟乙烯悬浮细粉与氯化钠颗粒充分接触施压，直至达到聚四氟乙烯悬浮细粉充分包裹氯化钠颗粒为止；

(2)将混合成料压制成圆筒体，圆筒体内外径比为1∶3-5，筒体的外径与高的比为1∶3-6；在圆筒体压制过程中，混合成料应一次性添加到压制模具中，压制过程中应在模具的上下两端加压，压力在20吨-50吨，保证压力作用在混合物料上分散均匀；保压时间为20-60分钟。步骤中的施压，通过正反加压并保压15-60分钟。

(3)压制成的圆筒体在干燥的地方存放20-30小时，使其内部应力充分释放；圆筒体在烧结炉内焙烧，烧结温度从常温为起点(常温一般为20-30℃，以25℃为宜！)，每小时升温不超过5℃，保证圆筒体温度均匀；直至升温到380±5℃，恒温7-15小时；

(4)烧结后的圆筒体通过(3)烧结后以每小时降温不超过5℃速率，降温至体温200-260℃，圆筒体通过车削成0.1-1.0mm的薄片；在车削过程中同时对薄片拉伸，拉伸张力控制在2-30公斤；拉伸作用是把薄片中被聚四氟乙烯包裹的氯化钠颗粒裸露出来，利用气刀把裸露出来氯化钠颗粒吹走并收集起来；拉伸后的薄片通过纠偏收卷机收卷；收卷后的薄片常温冷却20-30小时后，在水中浸泡40-50小时，把没被吹走的氯化钠颗粒，溶解出来,浸泡后的薄片捞出晾干，收卷机收卷。收卷后的薄片就形成微孔状过滤膜。

氯化钠细粉的颗粒大小，决定过滤膜成孔尺寸；氯化钠细粉添加数量，决定过滤膜成孔率的多少。

煅烧后的成料圆筒体，在其体温200-260℃时，通过切削加工，薄片拉伸、吹扫、冷却，浸泡和晾干等过程制作成0.1-1.0毫米的薄片。

实施上述的聚四氟乙烯过滤膜的加工方法所专用的切削成膜系统，其特征在于：该系统包括纠偏伺服电机、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、收卷伺服电机、纠偏执行器、收卷轴、收卷定棍、纠偏传感器、纠偏变送器、张力托辊、张力传感变送器、气刀、车削固定辊、车削轴、车刀、车削伺服驱动器、车削伺服电机和控制器。控制器连接纠偏伺服电机、第一伺服驱动器、纠偏传感器、纠偏变送器和纠偏执行器形成一个收卷纠偏伺服系统。控制器连接收卷伺服电机、第二伺服驱动器、收卷轴、收卷定棍、张力托辊和张力传感变送器形成一个张力拉伸收卷伺服系统。控制器连接车削伺服电机、车削伺服驱动器、车刀、车削轴和车削固定辊组成圆筒体车削伺服系统。车削伺服系统、张力拉伸收卷伺服系统和收卷纠偏伺服系统,这三个系统统一由控制器控制，三个系统相互之间形成反馈控制，组成统一一个车膜系统。车削的薄片拉伸后氯化钠颗粒利用气刀吹扫形成收集系统，收集系统是个单独系统。

控制器连接第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、纠偏变送器、张力传感变送器和车削伺服驱动器；纠偏伺服电机连接第一伺服驱动器,第一伺服驱动器连接纠偏执行器,收卷伺服电机连接第二伺服驱动器，第二伺服驱动器连接收卷轴,纠偏变送器连接纠偏传感器,纠偏传感器设置在收卷定棍与张力托辊之间的路径上，收卷定棍与收卷轴对应平行布置；张力传感变送器布置在张力托辊下,张力托辊与车削固定辊上下对应布置。气刀设置在车削固定辊与张力托辊之间的路径上，车削固定辊与车削轴相向平行布置,车刀与车削轴对应平行设置；车削伺服驱动器安置车刀，通过车削伺服电机驱动对车削轴上圆筒体车削。

氯化钠细粉的颗粒大小，决定过滤膜成孔尺寸；氯化钠细粉添加数量，决定过滤膜成开孔率的多少。

在所述步骤中，利用聚四氟乙烯悬浮细粉和氯化钠细粉按所述质量比例充分混合筛分后，按步骤(1)制成料，按步骤(2)压制圆筒体，按步骤(3)烧结，按步骤(4)切削与拉伸加工和溶解而成。

聚四氟乙烯悬浮细粉与100-300目的氯化钠细粉的滑动施压筛分混料，一定要达到悬浮细粉包裹氯化钠颗粒，否则，加工成的聚四氟乙烯薄片会有很多细裂纹，强度也很低。其次是车削过程中拉伸张力控制是成孔关键，拉伸张力一定要达到把包裹氯化钠颗粒的聚四氟乙烯拉开，让氯化钠颗粒裸露出来的。拉力小，薄片不会成孔，拉力大了，薄片强度降低。

优点效果：

本发明提供一种聚四氟乙烯过滤膜的加工方法,其很好的解决了以往除尘和水中悬浮物过滤材料所存在的缺陷问题，其应用范围广，过滤效果好，使用寿命长，利于推广应用。

附图说明：

图1为聚四氟乙烯微孔过滤膜切削成膜系统图。

图2纯聚四氟乙烯除尘过滤组件,其中2-1为纯聚四氟乙烯过滤膜样品，图2-2为组件1，图2-3为组件2，图2-4为组件3；

图3纯聚四氟乙烯水过滤组件,其中3-1为组件的倾斜立体视图，图3-2为组件的直立立体视图。

具体实施方式：

本发明提供一种聚四氟乙烯过滤膜的加工方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯过滤膜是以聚四氟乙烯悬浮细分和氯化钠细粉为主要原料的加工方法，以经过以下步骤加工而成：

(1)将聚四氟乙烯悬浮细粉和100-300目的氯化钠细粉按照质量1-0.6：1-0.1的比例混合；混合物通过充分搅拌，混合均匀；混合物通过20目筛子滑动施压过筛多次，使聚四氟乙烯细粉与氯化钠颗粒充分接触施压，直至达到聚四氟乙烯细粉充分包裹氯化钠颗粒为止；

(2)将混合成料压制成圆筒体，圆筒体内外径比为1∶3-5，外径与高度比为1∶3-6；在圆筒体压制过程中，混合成料应一次性添加到压制模具中，压制过程中在模具的上下两端以压力在20吨-50吨的压力两端加压，保证压力作用在混合物料上分散均匀；

(3)压制成的圆筒体应在干燥的地方存放20-30小时，使其内部应力充分释放；圆筒体在烧结炉内焙烧，烧结温度从常温为起点，每小时升温不超过5℃，保证圆柱体温度均匀；直至升温到380±5℃，恒温7-15小时；常温一般为20-30℃，以25℃为宜！。

(4)烧结后的圆筒体在其体温200-260℃，通过车削和拉伸制成0.1-1mm的薄片，薄片拉伸张力控制在2-30公斤左右，拉伸作用是把薄片中被聚四氟乙烯包裹的氯化钠颗粒裸露出来，利用气刀把裸露出来氯化钠颗粒吹走并收集起来；拉伸后的薄片通过纠偏收卷机收卷；收卷后的薄片常温冷却20-30小时后，在水中浸泡40-50小时，把没被吹走的氯化钠颗粒，溶解出来,浸泡期间换3次水,使薄片中没被吹出来的氯化钠颗粒从分溶解出来,浸泡后的薄片捞出晾干，收卷机收卷。收卷后的薄片就形成微孔状过滤膜，具有良好的透气性能。膜厚度在0.1-1mm。根据不同要求，可以做成不同成孔率的过滤膜。

氯化钠细粉的颗粒大小，决定过滤膜成孔尺寸；氯化钠细粉添加数量，决定过滤膜成孔率的多少。

该系统包括纠偏伺服电机1、第一伺服驱动器2、第二伺服驱动器3、收卷伺服电机4、纠偏执行器5、收卷轴6、收卷定棍7、纠偏传感器8、纠偏变送器9、张力托辊10、张力传感变送器11、气刀12、车削固定辊13、车削轴14、车刀15、车削伺服驱动器16、车削伺服电机(17)和控制器18。控制器18连接纠偏伺服电机1、第一伺服驱动器2、纠偏传感器8、纠偏变送器9和纠偏执行器5形成一个收卷纠偏伺服系统。控制器18连接收卷伺服电机4、第二伺服驱动器3、收卷轴6、收卷定棍7、张力托辊10和张力传感变送器11形成一个张力拉伸收卷伺服系统。控制器18连接车削伺服电机(17)、车削伺服驱动器16、车刀15、车削轴14和车削固定辊13组成圆筒体车削伺服系统。车削伺服系统、张力拉伸收卷伺服系统和收卷纠偏伺服系统,这三个系统统一由控制器18控制，三个系统相互之间形成反馈控制，组成统一一个车膜系统。车削的薄片拉伸后氯化钠颗粒利用气刀12吹扫形成收集系统，收集系统是个单独系统。

控制器连接第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、纠偏变送器、张力传感变送器和车削伺服驱动器；纠偏伺服电机连接第一伺服驱动器,第一伺服驱动器连接纠偏执行器,收卷伺服电机连接第二伺服驱动器，第二伺服驱动器连接收卷轴,纠偏变送器连接纠偏传感器,纠偏传感器设置在收卷定棍与张力托辊之间的路径上，收卷定棍与收卷轴对应平行布置；张力传感变送器布置在张力托辊下,张力托辊与车削固定辊上下对应布置。气刀设置在车削固定辊与张力托辊之间的路径上，车削固定辊与车削轴相向平行布置,车刀与车削轴对应平行设置；车削伺服驱动器安置车刀，通过车削伺服电机驱动对车削轴上圆筒体车削。

圆筒体的切削，拉伸收卷、收卷纠偏成膜三个子系统，三个子系统统一由控制器18控制。控制器18连接车削系统，控制着对圆筒体车削薄片片的厚度和车削速度，也连接着张力传感变送器11控制拉伸收卷系统，通过拉伸张力控制，自动跟踪车削速度，适时调节收卷机的转速，达到对车削薄片在设定得张力下拉伸的目的。控制器18也连接着收卷纠偏系统，起到在收卷过程中，自动调节纠偏，防止车削拉伸收卷后的薄片，冷却后由于收卷跑偏造成薄片不平整或扭曲。

切削加工工艺如图1。

切削加工工艺由车削系统；拉伸张力控制收卷系统；收卷纠偏系统；氯化钠颗粒气刀吹扫系统和总成控制器组成。

车削系统如图1所示：⒀-车削固定辊、(14)-车削轴、⒂-车刀、⒃-车削伺服驱动器、⒄-车削伺服电机。

拉伸张力控制收卷系统如图1所示：(3)-第二伺服驱动器、⑷-收卷伺服电机、⑹-收卷轴、⑺-收卷定棍、⑽-张力托辊、⑾-张力变送器。

收卷纠偏系统如图1所示：(1)-纠偏伺服电机、⑵-第一伺服驱动器、⑸-纠偏执行器、⑻-纠偏传感器、⑼-纠偏变送器。

氯化钠颗粒气刀吹扫系统如图1所示：⑿-气刀

总成控制器如图1所示：⒅-总成控制器

烧结成料圆筒体利用车削系统，车削成0.1-1.0mm薄片。

薄片通过纠偏收卷伺服驱动系统收卷。

在收卷过程中，通过拉伸张力控制系统对薄片控制拉伸，拉伸张力控制在2-30公斤，利用聚四氟乙烯热蠕变特性，拉伸使被包裹的氯化钠颗粒被裸露出来。

裸露出来的氯化钠颗粒被气刀吹走收集起来。

拉伸力的大小与收卷转速形成反馈控制系统，由控制器控制18控制；拉伸张力的大小决定车削和收卷的转速。拉伸力大，薄片成孔率高，但强度降低。

氯化钠细粉的颗粒大小，决定过滤膜成孔尺寸；氯化钠细粉添加数量，决定过滤膜成孔率的多少。

煅烧后的成料圆筒体，在其体温200-260℃时，通过切削加工，制作成0.1-1.0毫米的薄片。

在所述步骤中，利用聚四氟乙烯悬浮细粉和氯化钠细粉按所述质量比例充分混合筛分后，按步骤(1)制成料，按步骤(2)压制圆柱体，按步骤(3)烧结，按步骤(4)切削与拉伸加工和溶解而成。

聚四氟乙烯悬浮细粉与100-300目的氯化钠细粉的滑动施压筛分混料，一定要达到悬浮细粉包裹氯化钠颗粒，否则，加工成的聚四氟乙烯薄片会有很多细裂纹，强度也很低。其次是车削过程中拉伸张力控制是成孔关键，拉伸张力一定要达到把包裹氯化钠颗粒的聚四氟乙烯拉开，让氯化钠颗粒裸露出来的。拉力小，薄片不会成孔，拉力大了，薄片强度降低。

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

本发明所述新型聚四氟乙烯过滤膜的加工是以聚四氟乙烯悬浮细粉和氯化钠细粉为主要原料。聚四氟乙烯悬浮细粉为电工级，氯化钠选用200目的工业氯化钠细粉。聚四氟乙烯悬浮细粉和氯化钠细粉以1：1的质量比例混合均匀；通过20目筛子滑动施压筛分，达到氯化钠颗粒完全被聚四氟乙烯细粉包裹，达到混合成料要求。利用内径150的三节组装模具，把混合成料一次性放入模具中，在20吨的压力下，通过正反加压并保压20分钟，压制成外径150mm、内径45mm、高度为450mm的圆筒体,内外径比为1∶3，外径与高度比为1∶3。应力释放后的圆筒体放到烧结炉内煅烧，烧结温度由pid温控仪多段控制，控制升温和降温的速率按照5℃/小时，最高烧结温度为380±5℃。烧结时间为48小时。

烧结后的圆柱体在其体温150℃，通过车削和拉伸，加工成0.5mm厚的薄片。拉伸张力控制在5公斤，薄片中被聚四氟乙烯包裹的氯化钠颗粒80％被裸露出来，利用气刀把裸露出来氯化钠颗粒吹走并收集起来；拉伸后的薄片通过纠偏收卷机收卷；收卷后的薄片常温冷却24小时后，在水中浸泡48小时，把没被吹走的氯化钠颗粒，溶解出来。浸泡后的薄片捞出晾干，收卷机收卷。收卷后的薄片就形成过滤膜，具有良好的透气性能。

实施例2：

(1)将聚四氟乙烯悬浮细粉和300目的氯化钠细粉按照质量1：0.5的比例混合；混合物通过充分搅拌，混合均匀；混合物通过20目筛子滑动施压过筛多次，使聚四氟乙烯细粉与氯化钠颗粒充分接触施压，直至达到聚四氟乙烯细粉充分包裹氯化钠颗粒为止；

(2)将混合成料压制成圆筒体，圆筒体内径为45mm,外径,180mm，内外径比为1∶4，高度为720，外径与高度比为1∶4；在圆柱体压制过程中，混合成料应一次性添加到压制模具中，压制过程中应在模具的上下两端以35吨的压力加压，保证压力作用在混合物料上分散均匀；即在35吨的压力下，通过正反加压并保压40分钟。

(3)压制成的圆筒体应在干燥的地方存放20小时，使其内部应力充分释放；圆筒体在烧结炉内焙烧，烧结温度从常温为起点，每小时升温为5℃，保证圆筒体温度均匀；直至升温到380±5℃，恒温10小时；

(4)烧结后的圆筒体在其体温260℃，通过车削和拉伸，拉伸张力控制在15公斤，通过切削加工，制作成0.3毫米的薄片。拉伸作用是把薄片中被聚四氟乙烯包裹的氯化钠颗粒裸露出来，利用气刀把裸露出来氯化钠颗粒吹走并收集起来；拉伸后的薄片通过纠偏收卷机收卷；收卷后的薄片常温冷却24小时后，在水中浸泡48小时，把没被吹走的氯化钠颗粒，溶解出来,浸泡后的薄片捞出晾干，收卷机收卷。收卷后的薄片就形成微孔状过滤膜。

实施例3：

(1)将聚四氟乙烯悬浮细粉和100目的氯化钠细粉按照0.6：1的比例混合；混合物通过充分搅拌，混合均匀；混合物通过20目筛子滑动施压过筛多次，使聚四氟乙烯细粉与氯化钠颗粒充分接触施压，直至达到聚四氟乙烯细粉充分包裹氯化钠颗粒为止；

(2)将混合成料压制成圆筒体，圆筒体内径为50mm,外径为250mm，内外径比为1∶5高度,750，外径与高度比为1∶5；在圆筒体压制过程中，混合成料应一次性添加到压制模具中，压制过程中应在模具的上下两端以50吨的压力加压，保证压力作用在混合物料上分散均匀；即在50吨的压力下，通过正反加压并保压60分钟。

(3)压制成的圆筒体应在干燥的地方存放30小时，使其内部应力充分释放；圆筒体在烧结炉内焙烧，烧结温度从常温为起点，每小时升温为5℃，保证圆筒体温度均匀；直至升温到380±5℃，恒温15小时；

(4)烧结后的圆筒体在其体温260℃，通过车削和拉伸，拉伸张力控制在2公斤，通过切削加工，制作成1毫米的薄片。拉伸作用是把薄片中被聚四氟乙烯包裹的氯化钠颗粒裸露出来，利用气刀把裸露出来氯化钠颗粒吹走并收集起来；拉伸后的薄片通过纠偏收卷机收卷；收卷后的薄片常温冷却24小时后，在水中浸泡48小时，把没被吹走的氯化钠颗粒，溶解出来,浸泡后的薄片捞出晾干，收卷机收卷。收卷后的薄片就形成微孔状过滤膜。

实施例4：

(1)将聚四氟乙烯悬浮细粉和300目的氯化钠细粉按照1：0.1的质量比例混合；混合物通过充分搅拌，混合均匀；混合物通过20目筛子滑动施压过筛多次，使聚四氟乙烯悬浮细粉与氯化钠颗粒充分接触施压，直至达到聚四氟乙烯悬浮细粉充分包裹氯化钠颗粒为止；

(2)将混合成料压制成圆筒体，圆筒体内径为48mm,外径为240mm,圆筒体内外径比为1∶5，筒体的外径与高的比为1∶6；在圆筒体压制过程中，混合成料应一次性添加到压制模具中，压制过程中应在模具的上下两端加压，保证压力作用在混合物料上分散均匀；施压压力在20吨,保压时间为60分钟。

(3)压制成的圆筒体在干燥的地方存放25小时，使其内部应力充分释放；圆筒体在烧结炉内焙烧，烧结温度从常温为起点，每小时升温不超过5℃，保证圆筒体温度均匀；直至升温到380±5℃，恒温7小时；常温一般为20-30℃，以25℃为宜！。

(4)烧结后的圆筒体通过(3)烧结后以每小时降温不超过5℃速率，降温至体温200℃，圆筒体通过车削成0.1mm的薄片；在车削过程中同时对薄片拉伸，拉伸张力控制在30公斤；拉伸作用是把薄片中被聚四氟乙烯包裹的氯化钠颗粒裸露出来，利用气刀把裸露出来氯化钠颗粒吹走并收集起来；拉伸后的薄片通过纠偏收卷机收卷；收卷后的薄片常温冷却20小时后，在水中浸泡50小时，把没被吹走的氯化钠颗粒，溶解出来,浸泡后的薄片捞出晾干，收卷机收卷。收卷后的薄片就形成微孔状过滤膜。

实施例5：

(1)将聚四氟乙烯悬浮细粉和100目的氯化钠细粉按照0.6：0.1的质量比例混合；混合物通过充分搅拌，混合均匀；混合物通过20目筛子滑动施压过筛多次，使聚四氟乙烯悬浮细粉与氯化钠颗粒充分接触施压，直至达到聚四氟乙烯悬浮细粉充分包裹氯化钠颗粒为止；

(2)将混合成料压制成圆筒体，圆筒体内径为48mm,外径为240mm,圆筒体内外径比为1∶5，筒体的外径与高的比为1∶6；在圆筒体压制过程中，混合成料应一次性添加到压制模具中，压制过程中应在模具的上下两端加压，保证压力作用在混合物料上分散均匀；施压压力在50吨,保压时间为15分钟。

(3)压制成的圆筒体在干燥的地方存放22小时，使其内部应力充分释放；圆筒体在烧结炉内焙烧，烧结温度从常温为起点，每小时升温不超过5℃，保证圆筒体温度均匀；直至升温到380±5℃，恒温8小时；

(4)烧结后的圆筒体通过(3)烧结后以每小时降温不超过5℃速率，降温至体温230℃，圆筒体通过车削成0.7mm的薄片；在车削过程中同时对薄片拉伸，拉伸张力控制在18公斤；拉伸作用是把薄片中被聚四氟乙烯包裹的氯化钠颗粒裸露出来，利用气刀把裸露出来氯化钠颗粒吹走并收集起来；拉伸后的薄片通过纠偏收卷机收卷；收卷后的薄片常温冷却30小时后，在水中浸泡40小时，把没被吹走的氯化钠颗粒，溶解出来,浸泡后的薄片捞出晾干，收卷机收卷。收卷后的薄片就形成微孔状过滤膜。

这种系列过滤膜在除尘领域得到很好的试验性应用，已经在华能电力集团公司等电力集团公司的所属火电厂输煤转运站煤尘治理中有100余台的设备进行试验应用，在铁矿山也有70余套除尘设备的试验性应用。其除尘效果明显，在高含湿量粉尘治理中，不堵袋，使用范围很广，寿命较传统过滤布袋延长一倍以上

例如图2所示，纯聚四氟乙烯过滤膜除尘过滤组件，已经得到试验应用。

另外，这种系列过滤膜在水中悬浮物过滤中得到很好应用，对除去水中5微米以下的悬浮物收效显著，可以反冲洗重复使用，使用寿命是传统过滤器2倍以上,已在反渗透前的保安过滤器中得到验证。

例如图3所示，纯聚四氟乙烯过滤膜的水中悬浮物过滤组件，已经得到应用验证。

这种过滤膜可以制作成大透气性，在气垫式粉料输送中得到验证。

本发明技术关键是聚四氟乙烯悬浮细分与100-300目的氯化钠细粉的滑动施压筛分混料，一定要达到悬浮细分包裹氯化钠颗粒，否则，加工成的聚四氟乙烯薄片会有很多细裂纹，强度也很低。其次是车削过程中拉伸张力控制是成孔关键，拉伸张力一定要达到把包裹氯化钠颗粒的聚四氟乙烯拉开，让氯化钠颗粒裸露出来的。拉力小，薄片不会成孔，拉力大了，薄片强度降低。