封胶方法和设备与流程

本发明涉及封胶方法和设备，特别涉及用于侧向产水流型卷式膜元件的端面封胶方法和设备。

背景技术：

作为一种新兴的卷式膜元件，侧向产水流型卷式膜元件使水流以螺旋形式流向中心管，产水从两端流出，具备水流流程长，回收率高，产水背压小的特点，将大大提升水处理设备的性能。但与此同时其对生产工艺尤其是打胶工艺带来新的要求，为这种新式膜元件的规模化生产提出了挑战。此外，现有的复杂的端面封胶工艺也导致涂胶不均匀，造成了胶的大量浪费，不利于质量控制。

因此，需要提供一种改进的封胶方法和设备来解决上述问题。

技术实现要素：

现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。

本发明的一个方面在于提供一种方法，该方法包括：

将胶涂覆在卷式膜元件的端面，该卷式膜元件包括在所述端面开口的至少一个进水通道和至少一个产水通道；以及

推动所述胶进入所述卷式膜元件的至少一个进水通道和至少一个产水通道中，

其中，所述胶进入进水通道的距离大于胶进入产水通道的距离。

在一些实施方式中，形成所述进水通道的的进料载体层和形成所述产水通道的渗透物载体层的厚度和孔隙率中的至少一个不同。

在另一些实施方式中，所述卷式膜元件进一步包括从外圆周面向外轴向延伸并围绕所述端面的胶杯，其中涂覆在所述端面的胶是施加到该胶杯内的。

在另一些实施方式中，胶的涂覆量为0.5-2.5g/cm²。

在另一些实施方式中，通过在所述端面与置于所述端面上的压盖之间形成的密封的空间内的气压来推动所述胶，该气压为0.1-8巴。

在另一些实施方式中，通过注射器来推动所述胶。

在另一些实施方式中，该方法还包括控制进入所述进水通道的胶的距离至少比进入所述产水通道的胶的距离大5mm。

本发明的再一个方面在于提供一种方法，该方法包括：

在中心管上缠绕膜堆叠组件，以形成卷式膜元件，其中，该膜堆叠组件包括至少一个进料载体层和至少一个渗透物载体层，该至少一个进料载体层和至少一个渗透物载体层交替排列以分别提供至少一个进水通道和至少一个产水通道，并且每两个相邻的进料载体层和渗透物载体层由夹在其间的膜层隔开，所述进水通道和产水通道在卷式膜元件的端面开口；

将胶涂覆在所述端面；

推动所述胶进入所述至少一个进水通道和至少一个产水通道中，其中，所述胶进入进水通道的距离大于胶进入产水通道的距离；以及

切割所述端面封胶的卷式膜元件的端部，以产生新的端面，在该端面，产水通道开口，而进水通道保持封闭。

在一些实施方式中，该方法进一步包括：沿平行于中心管轴向的方向，在与和中心管相邻的头侧相对的各渗透物载体层的尾部涂胶，以将各渗透物载体层的尾部密封。

本发明的另一个方面在于提供一种封胶设备，该设备包括：

施胶装置，用于将胶涂覆在所述卷式膜元件的端面，该卷式膜元件包括在所述端面开口的至少一个进水通道和至少一个产水通道；以及

压力装置，用于向所述胶施加压力，以将胶压入所述卷式膜元件的至少一个进水通道和至少一个产水通道中。

在一些实施方式中，所述施胶装置包括构造为可拆卸地安装到卷式膜元件的外圆周面上并围绕所述端面的胶杯，用于接收涂覆到所述端面的胶。

在一些实施方式中，所述压力装置包括注射器，用于推动所述胶进入所述至少一个进水通道和至少一个产水通道中。

在一些实施方式中，所述压力装置包括在所述端面与置于所述端面上的压盖之间形成的密封的空间，用于在其内形成气压。

相较于现有技术，本发明的封胶方法和设备具有至少如下优点：本发明将封胶工艺从卷轧工艺从分离出来，一方面使得卷轧工艺可以更容易地操作，从而节约了卷轧工艺的时间；另一方面可以更容易地将封胶工艺用于批量生产中，控制封胶工艺的质量，从而可以控制封胶工艺的循环时间，大量节约胶的用量并增加有效膜面积，并且可以容易地实现侧向产水流型卷式膜元件的自动批量生产和质量控制。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为根据本发明的一个具体实施方式的形成卷式膜元件的方法的分解示意图。

图2为根据本发明的一个具体实施方式的形成卷式膜元件的方法的剖面示意图。

图3为根据本发明的一个具体实施方式的封胶工艺/方法的示意图。

图4A-4B为根据本发明的一个具体实施方式的封胶设备的示意图，其中图4A为分解示意图，图4B为整合图。

图5为根据本发明的一个具体实施方式的使用气囊形成密封的空间的方法的示意图。

图6示出了根据本发明的实施例1-2所得的产品的密封性测试结果，示出了在25℃，100psi，使用城市自来水作为进水的条件下，流量(GPD(加仑/天))、反渗透率(％)与截盐率(％)之间的关系。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会 做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的器件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的器件或者物件及其等同器件，并不排除其他器件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。

本发明中使用的“可”、“可以”与“可能”等词语表明在某些环境中事件发生的可能性；拥有一种特定属性、特征或功能；和/或通过与某一合格动词结合表示一个或多个能力、性能或可能性。相应地，“可能”的使用表明：被修饰的术语对于所示的能力、功能或用途是明显适当、可匹配或合适的；同时考虑到在某些情况的存在，被修饰的术语有时可能不适当，不匹配或不合适。例如，在某些情况下，可能预期出现某一结果或性能；而在其他情况下，该结果或性能可能不出现。这一区别由表示“可能”的词语体现。

可采用本领域技术人员熟知的缩写(例如，表示小时的“h”或“hr”，表示克的“g”或“gm”，表示毫升的“mL”以及表示室温的“rt”，表示纳米的“nm”以及类似缩写)。

对于组分、成分、添加剂、时间、温度、压力和类似方面所揭示的具体和优选数值及其范围仅用于说明，它们不排除其他限定数值或限定范围内的其他数值。本发明的设备和方法可包括本文所述的任何数值或数值的任何组合、具体数值、更具体的数值和优选数值。

在任何适用的情况下，相同的附图标记表示相同的元件。

本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表示这样一个范围的时候，另一个实施方式包括从一个特定值和/或 到另一个特定值。类似地，当使用前缀“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个实施方式。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。

本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。

以下描述侧向产水流型卷式膜元件的结构和制备工艺。请参考图1-2，在中心管17上缠绕膜堆叠组件，以形成圆柱体状的卷式膜元件1，该膜堆叠组件包括至少一个进料载体层14和至少一个渗透物载体层16，该至少一个进料载体层14和至少一个渗透物载体层16交替排列以分别提供至少一个进水通道和至少一个产水通道，并且每两个相邻的进料载体层14和渗透物载体层16由夹在其间的膜层15隔开，其中，所述两张膜层15的内侧表面之间为进水通道(即进料载体层14提供的通道)，两张膜层15的外侧表面之间为产水通道(即渗透物载体层16提供的通道)；其中，在将所述膜堆叠组件缠绕在中心管17上之前，可在各渗透物载体层16的尾部161涂胶，以将各渗透物载体层16的尾部161密封，所述尾部的涂胶是沿平行于中心管17轴向的方向进行的；然后可对所述卷式膜元件1的端面11进行封胶处理，以在两端面封住进水通道，而使产水通道在两端面保持开口。

以下将对封胶工艺进行详细描述。

图3为根据本发明的一个具体实施方式的封胶工艺/方法的示意图。该封胶工艺/方法包括：使用施胶装置(未图示)，将胶涂覆在卷式膜元件1的端面111，以及使用压力装置3，对所述涂覆在卷式膜元件端面的胶施加压力，以将胶压入卷式膜元件的产水通道和进水通道中。在一个具体的实施方式中，所述压力装置包括一个盖置于所述端面111上的压盖14，在所述端面111和压盖14可形成有密封的空间，通过该密封的空间内的气压来推动所述胶进入所述进水通道和产水通道。在一个具体的实施方式中，在所述端面111和压盖14形成密封的空间还包括将密封圈18安装在卷式膜元件的端面。在一个具体的实施方式中，也可以使用气囊取代所述压盖在卷式膜元件的端面形成密封的空间。在一个具体的实施方式中，所述压力装置也可以包括注射器(未图示)，该注射器可推动所述胶进入所述进水通道和产水通道中。由于形成所述产水通道的渗透物载体层和形成所述进水通道的进料载体层的厚度和孔隙率中的至少一个不同，一般地，进料载体层的厚度和孔隙率均大于渗透物载 体层的厚度，导致进水通道对胶的阻力小于产水通道对胶的阻力，因而在同样的压力下使得胶进入所述进水通道的距离大于进入产水通道的距离(即胶进入所述进水通道的深度大于其进入产水通道的深度)。待胶凝固后，可切割所述端面封胶的卷式膜元件的端部，以形成新的端面，在该端面，产水通道开口，而进水通道保持封闭(如图2所示)。

请继续参考图2，所述封胶并切割后的卷式膜元件1可装在外壳18内，在卷式膜元件1的外周圆面和外壳18之间，靠近卷式膜元件1的两端面处设置有密封装置19，以在其间形成进水入口13，待处理的水进入外壳18内的进水入口13后，从卷式膜元件1的外周圆面进入进水通道，从中心管17出浓水，产水沿产水通道流到产水通道在两端面的开口12流出，这是侧向产水流型卷式膜元件的一种典型工作模式。在一些实施方式中，所述密封的空间内的气压为0.1-8巴，优选2-5巴。

在一些实施方式中，产水通道和进水通道之间的胶的渗透深度差为大于5mm，或者为5-40mm，或者进一步为8-30mm。

在一些实施方式中，胶的粘度为14000-25000厘泊，凝胶时间为5-90分钟。

在一些实施方式中，胶的用量为0.5-2.5g/cm²。

在一些实施方式中，所述卷式膜元件进一步包括从外圆周面向外轴向延伸并围绕所述端面的胶杯，其中涂覆在所述端面的胶是施加到该胶杯内的，其中，胶杯的深度为5-20mm。

在一些实施方式中，通过振荡使所述施加到胶杯内的胶均匀地铺展在卷式膜元件的端面上，其中，振荡时间为5-20秒。

在一些实施方式中，在将胶涂覆在卷式膜元件的端面上之后，对胶进行修剪，使其与端面齐平。

在一些实施方式中，对所述胶施加压力的时间控制在5-60秒。

在一些实施方式中，用于控制气压从0至设定值的时间为30秒之内。

图4A-4B为根据本发明的一个具体实施方式的封胶设备的示意图，其中图4A为分解示意图，图4B为整合图。该封胶设备包括：置于卷式膜元件1下方的支撑板7，用于支撑卷式膜元件1；用于施加气压的压力装置，包括：密封圈8，台式固定器9(用于在其孔中插入卷式膜元件1并将其固定)，压盖4(用于覆盖卷式膜元件的端面)，以及置于压盖4与台式固定器9之间的 密封垫片5；在卷式膜元件1的端面用胶带形成的胶杯2，用于存储胶；以及用于施加胶的施胶装置。

在一个具体的实施方式中，该封胶工艺包括：举起压盖4；在卷式膜元件1的端面用胶带形成胶杯2；使用密封圈8，在卷式膜元件1的端面形成密封的空间；将卷式膜元件从台式固定器9的顶部插入台式固定器9的孔中；将卷式膜元件1置于支撑板7上，并将密封圈8置于密封位置；下降压盖4并压在密封垫片5上；通过施胶装置6将胶注入胶杯2中，通过振荡使之均匀地铺展在胶杯中；向胶杯2中的胶施加气压并维持该压力一段时间，以将胶精确地压入卷式膜元件1的进水通道和产水通道中；排出压盖4中的气压；移走压盖4；取出卷式膜元件1；以及分离密封圈8和胶杯2。

图5为根据本发明的一个具体实施方式的使用气囊形成密封的空间的方法的示意图。在卷式膜元件1上连接有密封装置，该密封装置包括：第一密封气囊21、第二密封气囊22、第二密封气囊安装板23、压缩弹簧24、观察窗25、密封圈8和外密封罩26。该方法包括：向第一密封气囊21充气，使得第一密封气囊21包住卷式膜元件1从而形成密封的空间。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

术语：

有效膜面积：指的是膜元件内产生过滤水的膜片面积之和。

反渗透率：指的是膜元件产出的净水占进入膜元件的总水量的比例。

截盐率：指的是被膜元件拦截的无机盐比例，计算中通常采用截盐率＝100％-产水盐浓度/进水盐浓度。

产水通道胶线宽：指的是产水通道内胶水铺展后的产生的密封区域的宽度。

进水通道胶线宽：指的是进水通道内胶水铺展后的产生的密封区域的宽度。

实施例1：

封胶工艺流程如下：

举起压盖；在预裁切的卷式膜元件(凹槽侧的预修剪尺寸为12mm，密封圈侧的预修剪尺寸为24mm)的端面用胶带形成胶杯，其中胶杯的深度为2-20mm；使用密封圈，在卷式膜元件的端面形成密封的空间；在凹槽侧，将14克的胶(UK 178A/B，购自汉高公司(Henkel))注入胶杯中，通过振荡使之均匀地铺展在胶杯中，向胶杯施加压缩空气并维持压力在5巴30秒；补充13克胶，通过振荡使之均匀地铺展在胶杯中，向胶杯施加压缩空气并维持压力在5巴40秒；再补充9克胶，通过振荡使之均匀地铺展在胶杯中，向胶杯施加压缩空气并维持压力在5巴60秒，以在卷式膜元件中精确地压胶，从而使得产水通道和进水通道之间的胶的渗透深度差为8毫米；在密封圈侧，添加14克胶，在5巴的压力下涂覆薄层；排出压盖中的压缩空气；分离密封圈和胶杯；放置室温下4-6小时待胶水凝固；切割所述端面(凹槽侧的修剪尺寸为8mm，产水通道胶线宽为6mm；进水通道胶线宽为11mm)，使得产水通道开放，而进水通道仍然保持封闭。

所得的产品的性能参见下表1。密封性测试结果见图6。

实施例2：

封胶工艺流程如下：

举起压盖；在预裁切的卷式膜元件(凹槽侧的预修剪尺寸为12mm，密封圈侧的预修剪尺寸为24mm)的端面用胶带形成胶杯，其中胶杯的深度为2-20mm；使用密封圈，在卷式膜元件的端面形成密封的空间；在凹槽侧，将10克的胶(UK 178A/B，购自汉高公司(Henkel))注入胶杯中，通过振荡使之均匀地铺展在胶杯中，向胶杯施加压缩空气并维持压力在5巴15秒；补充10克胶，通过振荡使之均匀地铺展在胶杯中，向胶杯施加压缩空气并维持压力在5巴15秒；再补充10克胶，通过振荡使之均匀地铺展在胶杯中，向胶杯施加压缩空气并维持压力在5巴50秒，以在卷式膜元件中精确地压胶，从而使得产水通道和进水通道之间的胶的渗透深度差为8毫米；在密封圈侧，添加14克胶，在5巴的压力下涂覆薄层；排出压盖中的压缩空气；分离密封圈和胶杯；放置室温下4-6小时待胶水凝固；切割所述端面(凹 槽侧的修剪尺寸为8mm，产水通道胶线宽为4.5mm；进水通道胶线宽为10mm)，使得产水通道开放，而进水通道仍然保持封闭。

所得的产品性能参见下表1。密封性测试结果见图6。

表1

如表1及图6所示，通过本发明的封胶工艺制备的膜元件性能完好，有效面积的利用也优于常规卷制的同等尺寸的膜元件。而生产工艺大大优化，尤其是封胶卷制过程，通过本发明的改进可实现该生产工位单人操作，显著 减少人工投入。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。