一种无支撑层过滤膜的制造方法及设备与流程

本发明涉及过滤膜制造领域，具体涉及一种无支撑层过滤膜的制造方法及设备。

背景技术：

膜分离由于其操作简单，适应工艺条件强，过滤液体量大等特点在制药行业，微电子行业，食品饮料行业，化工行业，水处理行业等有着广泛的应用。早期的滤膜一般是通过刮刀把铸膜液刮在无纺布等多孔卷材上，然后经过恒温恒湿通道进行相分离成膜，过滤膜和无纺布一起作为过滤材料使用。这种工艺形成的过滤膜有以下几种缺陷：(1)过滤膜需要跟无纺布有着很好的粘结强度才能避免膜跟无纺布分离，如果粘结强度不够，过滤膜很可能撕裂后进入需要过滤的液体，造成产品不能满足要求；(2)另外由于无纺布无纺布表面比较粗糙，其作为支撑层的存在，造成膜的厚度不匀，过滤的均一性很难保证；c、无纺布的存在会影响过滤膜的通量；(3)无纺布上的纤维脱落会影响过滤液体，造成液体不能满足要求。所以现在开发没有无纺布作为支撑层的膜是一种大趋势。

现在比较常用的制作无支承层过滤膜的设备(如专利us9005496中所述)采用循环金属带的形式，这种形式主要缺陷是：金属带底部一般会暴露在室温环境里，支撑层上带的水蒸气会影响成膜质量，另外金属带底部暴露在空气中造成金属带在一个反复的升温降温过程中，金属带表面温度不恒定，进而造成膜产品的不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种过滤膜成品质量较为稳定的无支撑层过滤膜的制造方法及设备。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

无支撑层过滤膜的制造方法，包括如下步骤：步骤s1，支撑层加热到设定的温度，从而使得金属带表面温度恒定并可以去除支撑层上带的水蒸气，使得过滤膜表面孔的大小均一度大大提高；步骤s2，将铸膜液涂覆于支撑层表面；步骤s3，在恒温恒湿调节下，支撑层表面的铸膜液和水蒸汽发生交换形成过滤膜；步骤s4，对过滤膜进行清洗，进一步定型；步骤s5，支撑层和过滤膜分离，形成无支承层的过滤膜；步骤s6，过滤膜收卷后形成卷装。

进一步，作为优选，步骤s5，步骤s6之间，还包括依次进行的以下两个步骤：步骤a，对过滤膜进行清洗；步骤b，过滤膜进行烘干，以控制过滤膜的含水率。

进一步，作为优选，步骤s5，分离后的支撑层不作下次使用。采用这种方式，支撑层只使用一次，因此造成残留物影响成膜效果。

进一步，作为优选，支撑层采用薄片状的金属卷材(例如铝箔，锡纸、钢带、铜等)或采用伸长率小的高分子薄片状卷材(例如：pet、pbt，hdpe、pi等高分子材料)，采用这种方式，支撑层厚度均匀，膜的厚度波动会大大减小，支撑层表面光滑平整，待过滤膜成型后可以顺利的和过滤膜剥离。

进一步，作为优选，步骤s1中，支撑层表面被加热至温度25℃-100℃；步骤s2中，铸膜液的被加热至温度25℃-100℃；步骤s3中，温度控制在25℃-100℃，湿度控制在1％-100％；步骤s2中，支撑带的移动速度为0.1-50米/分钟；步骤b中，烘干的行程为0.1-100米。

进一步，作为优选，控制t0＞t1，形成上面大孔，下面小孔的过滤膜膜结构；或，控制t0＜t1，形成上面小孔，小面大孔的过滤膜膜结构；或，控制t0＞t2且t1＞t2，形成上下面为大孔，中间为小孔的过滤膜膜结构；或，控制t0＜t2且t1＜t2，形成上下面为小孔，中间为大孔的过滤膜膜结构，其中，t0为步骤s3中空气的温度，t1为步骤s1中支撑层被加热到的温度，t2为步骤s2中铸膜液的温度。

本发明还提供一种无支撑层过滤膜的制造设备，该制造设备技术方案如下：

无支撑层过滤膜的制造设备，包括支撑层放卷装置，支撑层放卷装置用于对成卷的支撑层进行放卷转动；支撑层加热装置，支撑层加热装置用于将支撑层的工作面加热到设定的温度；铸膜液涂覆装置，铸膜液涂覆装置用于将铸膜液均匀涂覆于支撑层的表面；恒温恒湿箱，恒温恒湿箱用于产生恒温恒湿环境，使得支撑层表面的铸膜液和水蒸汽发生交换形成过滤膜；第一水槽，第一水槽用于对过滤膜进行清洗，进一步定型；支撑层收卷装置，支撑层收卷装置用于对支撑层进行收卷动作；过滤膜收卷装置，过滤膜收卷装置用于对过滤膜进行收卷动作，实现支撑层和膜分离，从而形成无支撑层的微孔膜，其中，支撑层放卷装置、支撑层加热装置、铸膜液涂覆装置、恒温恒湿箱、第一水槽、支撑层收卷装置、过滤膜收卷装置沿支撑层移动方向依次设置。

进一步，作为优选，还包括第二水槽，第二水槽用于对分离后的过滤膜进行清洗，以满足下游的要求(如溶出物方面)；过滤膜烘干装置，过滤膜烘干装置用于清洗后的过滤膜进行烘干以控制过滤膜的含水率，其中，支撑层收卷装置、第二水槽、过滤膜烘干装置沿过滤膜移动方向依次设置。

进一步，作为优选，铸膜液涂覆装置采用刮刀涂覆装置或涂覆模头。

进一步，作为优选，加热装置采用红外加热通道、加热滚筒或热风加热烘箱。

进一步，作为优选，所述支撑层加热装置包括加热滚筒以及用于将支撑层包覆至加热滚筒表面的导卷机构,导卷机构包括至少两个滚轴，两个滚轴靠近加热滚筒表面，支撑层从两个滚轴之间穿入且支撑层的工作面包覆在加热滚筒表面,随后从两个滚轴之间穿出。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明由于预先将支撑层加热到设定的温度，使得金属带表面温度恒定并可以去除支撑层上带的水蒸气，使得过滤膜表面孔的大小均一度大大提高，使得过滤膜成品质量较为稳定。由于没有无纺布作为支承层，产品不会出现过滤膜和支撑层剥离的情况，也不会出现掉纤维的情况。整个过程精确可控，膜的厚度均一，成品率大大提高。

附图说明

图1是本发明实施例无支撑层过滤膜的制造设备的布局示意图。

附图编号如下：1-支撑层放卷装置，2-支撑层加热装置，3-铸膜液涂覆装置，4-恒温恒湿箱，5-第一水槽，6-支撑层收卷装置，7-第二水槽，8-过滤膜烘干装置，9-过滤膜收卷装置9，51、71-传动辊，21-加热滚筒，22-滚轴，31-料槽，32-刮刀支撑辊，33-刮刀，101-支撑层，102-过滤膜

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1，本实施例无支撑层过滤膜的制造设备，包括支撑层放卷装置1、支撑层加热装置2、铸膜液涂覆装置3、恒温恒湿箱4、第一水槽5、支撑层收卷装置6、第二水槽7、过滤膜烘干装置8、过滤膜收卷装置9。支撑层放卷装置1、支撑层加热装置2、铸膜液涂覆装置3、恒温恒湿箱4、第一水槽5、支撑层收卷装置6沿支撑层101移动方向依次设置。支撑层收卷装置6、第二水槽7、过滤膜烘干装置8、过滤膜收卷装置9沿过滤膜102移动方向依次设置。

本实施例中，第一水槽5、第二水槽7内均设置有多个传动辊51、71，使得过滤膜102在水槽内行程变长，提高定型、清洗效果。

本实施例中，所述支撑层加热装置2包括加热滚筒21以及用于将支撑层101包覆至加热滚筒21表面的导卷机构,导卷机构包括至少两个滚轴22，两个滚轴22靠近加热滚筒21表面，支撑层101从两个滚轴22之间穿入且支撑层101的工作面包覆在加热滚筒21表面,随后从两个滚轴22之间穿出。导卷结构的作用主要是保证支撑层101的工作面一直贴合加热滚筒21，保证其接触面优先达到其设定的温度，另外由于支撑层101的工作面和加热滚筒21接触，保证不会长时间接触空气，造成表面水蒸汽凝结。加热滚筒21只是其中的一种加热形式，也可以选择热风通道加热、红外加热通道、热风烘箱，红外烘箱等进行加热。

本实施例中，铸膜液涂覆装置3采用刮刀33涂覆装置，刮刀33涂覆装置包括盛放铸膜液的料槽31、刮刀支撑辊32和刮刀33，料槽31和刮刀33固定于刮刀支撑辊32的上方，且支撑层101从刮刀支撑辊32和刮刀33之间穿过，支撑层101的下表面支撑于刮刀支撑辊32上。涂膜的厚度可以通过刮刀33和支撑辊的间距来调节，刮刀33通过加热装置实现加热，从而实现刮刀33的温度可控。刮刀33也可以换成涂覆模头等装置。

本实施例中，过滤膜烘干装置8采用烘箱，过滤膜102穿过烘箱以实现烘干，烘箱只是其中的一种加热形式，也可以选择圆形加热滚筒21、红外加热通道等装置加热。

第一水槽5、第二水箱6、过滤膜烘干装置8的数量不只限于一个，可以工艺条件进行调节。

本实施例制造设备制造无支撑层101过滤膜102的工艺过程如下:

步骤s1，支撑层放卷装置1转动，对成卷的支撑层101进行放卷转动动作，随后经过支撑层加热装置2的加热滚筒21表面，支撑层101加热到设定的温度；

步骤s2，将支撑层101经过铸膜液涂覆装置3，支撑层101从刮刀支撑辊32和刮刀33之间穿过，支撑层101的下表面支撑于刮刀支撑辊32上，通过铸膜液涂覆装置3的刮刀33将铸膜液均匀涂覆于支撑层101表面；

步骤s3，在支撑层101从恒温恒湿箱4穿过，在此过程中，在恒温恒湿箱4内的恒温恒湿环境下，支撑层101表面的铸膜液和水蒸汽发生交换形成过滤膜102；

步骤s4，过滤膜102随支撑层101一同进入第一水槽5，第一水槽5对过滤膜102进行清洗，进一步定型；

步骤s5，支撑层收卷装置6对支撑层101进行收卷动作，支撑层101和过滤膜102分离，形成无支承层的过滤膜102，过滤膜102继续移动；

步骤s6，过滤膜102进入第二水槽7，第二水槽7对过滤膜102进行清洗；

步骤s7，过滤膜102进入过滤膜烘干装置8进行烘干，以控制过滤膜102的含水率。

步骤s8，过滤膜收卷装置9对过滤膜102收卷后形成卷装的过滤膜102收。

上述步骤中，分离后的支撑层101不作下次使用。采用这种方式，支撑层101只使用一次，不会造成残留物影响成膜效果。

具体实施过程中，支撑层的材料选型需保证强度较高且材质表面光滑，材料表面软化温度应该高于加热温度，且支撑层表面光滑平整。支撑层101的选型可以采用薄片状的金属卷材(例如铝箔，锡纸、钢带、铜等)或采用伸长率小的高分子薄片状卷材(例如：pet、pbt，hdpe、pi等高分子材料)，采用这种方式，支撑层101厚度均匀，膜的厚度波动会大大减小，支撑层101表面光滑平整，待过滤膜102成型后可以顺利的和过滤膜102剥离。

步骤s1中，支撑层101表面被加热至温度25℃-100℃；步骤s2中，铸膜液的被加热至温度25℃-100℃；步骤s3中，温度控制在25℃-100℃，湿度控制在1％-100％；步骤s2中，支撑带的移动速度为0.1-50米/分钟；步骤s7，烘干的行程为0.1-100米。

上述过程中，由于预先将支撑层101加热到设定的温度，使得支撑层表面温度恒定并可以去除支撑层上带的水蒸气，使得过滤膜表面孔的大小均一度大大提高，由于没有无纺布作为支承层，产品不会出现过滤膜和支撑层101剥离的情况，也不会出现掉纤维的情况。整个过程精确可控，成品率大大提高。

可以通过下述方式控制过滤膜的孔的结构：

以下所述的t0为步骤s3中空气的温度，t1为步骤s1中支撑层被加热到的温度，t2为步骤s2中铸膜液的温度。

(1)上面大孔，下面小孔的过滤膜膜结构：控制t0＞t1，因支撑层的温度较低，造成底层铸膜液粘度降低，上层空气中的水蒸气刚好从铸膜液上层渗透到下层粘度降低的铸膜液的交界处，从而形成上面大孔，下面小孔的过滤膜膜结构；

(2)上面小孔，小面大孔的过滤膜膜结构：控制t0＜t1，因支撑层的温度比较高，造成底层铸膜液粘度升高，上层空气中的水蒸气刚好从铸膜液上层渗透到下层粘度升高的铸膜液的交界处，从而形成上面小孔，小面大孔的过滤膜膜结构；

(3)上下面为大孔，中间为小孔的过滤膜膜结构：控制t0＞t2且t1＞t2，因空气温度和支撑层的温度比较高，造成上层和底层铸膜液粘度升高，并且因为速度关系空气中的水蒸气未能到达下层粘度升高的界面，从而形成上下面为大孔，中间为小孔的过滤膜膜结构；

(4)上下面为小孔，中间为大孔的过滤膜膜结构：控制t0＜t2且t1＜t2，因空气温度和支撑层的温度比较低，造成上层和底层铸膜液粘度降低，并且因为速度关系空气中的水蒸气未能到达下层粘度升高的界面，从而形成上下面为小孔，中间为大孔的过滤膜膜结构。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。