一种膜滤材的热融覆膜装置及热融覆膜方法

摘要

本发明公开了一种膜滤材的热融覆膜装置及热融覆膜方法，按垂直方向自上而下依次布置高温热辊、复合胶辊和冷却辊，在高温热辊和复合胶辊之间设间隙调节装置，在复合胶辊出布侧紧靠一根剥离辊。热融覆膜时聚四氟乙烯膜与基材同步输入高温热辊与复合胶辊之间，热压成型后通过剥离辊剥离后收卷。高温热辊和冷却辊的辊径相同，其直径为φ360mm～φ600mm，复合胶辊和剥离辊的辊径相同，其直径为φ150mm～φ300mm，二者的直径比在1.8～2.4之间。该覆膜装备结构合理，复合胶辊冷却效果好，使用寿命长，可达到8～12个月，并且复合胶辊更换维修方便。采用本发明所生产的聚四氟乙烯膜滤材保证了聚四氟乙烯膜的物理和化学性能，对聚四氟乙烯膜的损伤小，制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致，提高了膜滤材的过滤效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜滤材的热融覆膜装置及热融覆膜方法，是一种不采用粘合剂而直接通过热融方法将聚四氟乙烯膜覆合到过滤材料基材表面，制成聚四氟乙烯膜滤材的制造方法及其装备结构。

背景技术

聚四氟乙烯膜过滤材料是一种由聚四氟乙烯膜提供过滤性能，由基材提供机械性能的层状过滤材料。聚四氟乙烯膜具有多微孔结构，孔径小、孔隙率高，由聚四氟乙烯膜制作的膜滤材，具有过滤效率高、运行阻力低、使用寿命长等特点，是高温烟气除尘过滤材料的更新换代产品，广泛应用于建材、冶金、电力和化工等我国基础工业环境保护和清洁生产。但是，采用不同的生产工艺制作的聚四氟乙烯膜滤材，使用效果大相径庭。

名称为《聚四氟乙烯(PTFE)复合膜的过滤材料》的中国专利CN1565713，披露了一种聚四氟乙烯(PTFE)复合膜的过滤材料，包括玻璃纤维、聚四氟乙烯，玻璃纤维为基膜，聚四氟乙烯为表面膜，由粘接剂将两者复合；粘接剂为聚砜、尼龙N6、聚偏二氟乙烯中任意一种的高分子化合物。

名称为《耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料》的中国专利CN1331578C，披露了一种耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，涉及对现有聚四氟乙烯复合膜过滤材料的改进，它包括玻璃纤维基材和聚四氟乙烯表面膜，其特征在于：首先用后处理剂对玻璃纤维基材进行浸渍处理，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压。

名称为《一种膜滤材的复合工艺及装备》的中国专利CN101279524，披露了一种膜滤材的复合工艺及装备。它是将聚四氟乙烯膜与玻璃纤维基材以 3m/min～5m/min的速度同步输入复合装备的加热辊与压辊之间，且四氟乙烯膜从加热辊与下压辊的切线方向输入，在260℃～360℃的温度下，以15kN/m～30kN/m的线压力热压成型；热压成型的膜滤材再经加热辊的四分之一面加热后，再以15～20KN/m的线压力热压定型。

按CN1565713制备的膜滤材，是采用高分子化合物将玻璃纤维基材和聚四氟乙烯表面膜胶粘而成，不适合在高温环境下长期使用。因为，在190℃以上的环境中使用时，胶粘剂便开始熔化，因而覆膜滤料的基材与表面膜间的复合牢固度降低，聚四氟乙烯膜容易从基材上脱落，同时，熔化后的胶粘剂会从薄膜的微孔中渗出，渗出的胶水造成大量的灰尘粘在滤料的表面上，很难清除，并且会越聚越多，造成大量灰尘粘在滤袋基材表面，并很快将滤袋堵死而使其失去过滤功效。

按CN1331578C和CN101279524制备的膜滤材，其工艺方法可将聚四氟乙烯膜与玻璃纤维基材实现无胶热压复合，解决了复合牢固度降低和胶粘剂会从薄膜的微孔中渗出等问题。但是，长时间的高温成型过程中，聚四氟乙烯表面膜造成了损伤，其孔径变大，过滤效率下降。同时，其复合胶辊长期接触高温，冷却效果差，表面温度高，使用寿命仅3到6个月，并且其辊重量重，更换非常麻烦。

发明内容

为了克服现有技术的不足之处，针对上述存在的问题，本发明提出一种膜滤材的热融覆膜装置及热融覆膜方法，采用本发明制造方法制备的聚四氟乙烯膜滤材，对聚四氟乙烯膜的损伤小，制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致，过滤效率高，同时，采用本发明的装备结构，其复合胶辊冷却效果好，使用寿命长，且更换维修方便。

本发明所采用的技术解决方案如下：

一种膜滤材的热融覆膜装置，按垂直方向自上而下依次布置高温热辊、复合胶辊和冷却辊，在高温热辊和复合胶辊之间设间隙调节装置，在复合胶辊出布侧紧靠一根剥离辊。

所述的高温热辊和冷却辊的辊径相同，其直径为φ360mm～φ600mm，复合胶辊和剥离辊的辊径相同，其直径为φ150mm～φ300 mm，二者的直径比在1.8～2.4之间。

高温热辊为固定辊，而复合胶辊和冷却辊为动辊，由油缸或气缸控制，可沿直线导轨或燕尾导向机构上下滑行运动。

一种利用所述的装置热融覆膜的方法，热融覆膜时，首先将聚四氟乙烯膜与基材同步输入高温热辊与复合胶辊之间，热压成型后通过剥离辊剥离后收卷，热融覆膜时聚四氟乙烯膜与基材是线接触，覆膜线压力为6KN/m～15KN/m，温度为375℃～410℃，线速度为5m/min～8 m/min。

所述的高温热辊和复合胶辊之间的覆膜间隙，可在0～5.00mm范围内自由调节。

所述的高温热辊为主动牵引，牵引速度作为整个机组的主速，复合胶辊与冷却辊被动运转。

所述的复合胶辊和冷却辊均装配旋转接头，内通冷却水。

本发明热融覆膜时，聚四氟乙烯膜与基材是线接触，聚四氟乙烯膜（接触高温热辊）在上、基材（接触复合胶辊）在下，二者同步输入高温热辊与复合胶辊之间，覆膜间隙设定为0～5.00mm，覆膜线压力为6KN/m～15 KN/m，高温热辊温度为375℃～410℃，线速度为5m/min～8 m/min。

高温热辊和冷却辊的直径为φ360mm～φ600mm，复合胶辊直径为φ150mm～φ300mm，二者的直径比在1.8～2.4之间。高温热辊和冷却辊的直径较粗且直径相同，是因为这样可使覆膜装置能承受较高的压力且能保持三根辊子总体压力平衡，各辊不易弯曲变形。由于复合胶辊在与高温热辊接触时，表面温度高，辊面橡胶容易老化损坏，需定期更换。所以，本发明中一方面在复合胶辊端部配装旋转接头，内通冷却水从内部冷却，另一方面还配备一冷却辊从表面冷却。同时，因其辊径较细，则其转速更快，能与冷却辊更频繁的接触，达到更好的表面冷却效果，从而延长其使用寿命，达到8～12个月。另外，因其辊径较细，重量更轻，使于更换。

对于高温热辊、复合胶辊和冷却辊的排布结构，本发明采用了三辊轴芯在一条直线的技术方案：高温热辊为主动牵引辊，将其位置固定，而在其下沿垂直方向依次布置复合胶辊和冷却辊。复合胶辊和冷却辊由油缸或气缸控制，可沿直线导轨或燕尾导向机构上下滑行运动，工作时在油缸或气缸压力的作用下，复合胶辊和冷却辊被向上顶起，接触覆膜基材，从而被主动运转的高温热辊带动而被动运转。

在高温热辊和复合胶辊之间设间隙调节装置，是为了让过滤材料基材在覆膜过程中不被过分压实。众所周知，在过滤材料特别是热融性的针刺毡被高温辊压时，会严重板结，从而会损失或失去其透气性能，不能作为过滤材料使用。而热融覆膜的实质是，采用特殊的装备结构，使聚四氟乙烯膜与基材表面融合，而不影响基材总体性能，所以必须设定覆膜间隙。本发明的间隙调节装置，可在0～5.00mm的范围内，自由调节覆膜间隙。

复合胶辊出布侧紧靠一根与复合胶辊直径相同的膜滤材剥离辊，是为了在膜滤材热融加工后，让其迅速脱离高温热辊。众所周知，聚四氟乙烯膜虽然是一种耐酸耐碱，且不溶于大多数有机溶剂的惰性材料，但其加工温度范围很窄，温度低不发生热融现象，温度太高或热融时间太长，其物理及化学性能将发生较大变化，特别是其孔径会变大，影响过滤效果。采用膜滤材剥离辊后，使聚四氟乙烯膜与基材经过高温热融覆膜后，迅速脱离高温热辊，实现聚四氟乙烯膜与基材复合的线接触，可保证聚四氟乙烯膜的物理和化学性能，对聚四氟乙烯膜的损伤小，制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致，从而提高了膜滤材的过滤效率。

本发明采用的聚四氟乙烯膜，微孔直径约为0.05～2.50微米，用其采用本发明所述的工艺和装备制作的膜滤材，聚四氟乙烯膜的损伤小，制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致，对于1微米以上的粉尘可以作到100%收集，达到很好的除尘效果。

本发明采用的基材可以是玻璃纤维布、玄武岩纤维布、玻璃纤维针刺毡、玄武岩纤维针刺毡、聚四氟乙烯针刺毡或这些品种的纤维混合针刺毡等。

本发明的有益效果在于：采用了先进的工艺路线和装备，实现了无胶热融覆膜，且生产的聚四氟乙烯膜滤材保证了聚四氟乙烯膜的物理和化学性能，对聚四氟乙烯膜的损伤小，制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致，从而提高了膜滤材的过滤效率。同时，覆膜装备结构合理，复合胶辊冷却效果好，使用寿命长，并且复合胶辊更换维修方便。

附图说明

图1为本发明所采用的膜滤材覆膜装置的结构示意图。

图中：1为高温热辊，2为复合胶辊，3为剥离辊，4为膜滤材成品，5为冷却辊，6为导膜辊，7为聚四氟乙烯膜，8为基材，9为导布辊，10为机架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

实施例一：聚四氟乙烯膜与玻璃纤维布热融覆膜。

膜滤材的覆膜制造方法为：首先将高温热辊1的温度升到410℃，将聚四氟乙烯膜7（市售，规格FM10）和玻璃纤维布8（市售，规格EWTF750）分别经过导膜辊6和导布辊9，以6m/min的线速度同步输入热融覆膜装置的高温热辊1和复合胶辊2之间，聚四氟乙烯膜7和玻璃纤维布8在410℃的温度和15KN/m的线压力下热融复合，经剥离辊3迅速脱离高温热辊1而得到玻璃纤维布覆聚四氟乙烯膜滤材4。

一种膜滤材的热融覆膜装置，包括高温热辊1，复合胶辊2，剥离辊3，冷却辊5，导膜辊6，导布辊9和机架10，按垂直方向自上而下依次将高温热辊1、复合胶辊2和冷却辊5装于机架10上，由直线导轨控制垂直精度，使三辊轴芯在一条垂直的直线上，其中高温热辊1和冷却辊5的直径为φ600mm、复合胶辊2和剥离辊3的直径为φ300mm，高温热辊1和复合胶辊2的直径比为2：1。高温热辊1位置固定，而复合胶辊2和冷却辊5可沿直线导轨上下滑行运动。高温热辊1为主动牵引，牵引速度作为整个机组的主速，运转速度设计在0～8 m/min之间可调，复合胶辊2通过与高温热辊1（以及聚四氟乙烯膜7和玻璃纤维布8）接触产生摩擦带动而被动运转，冷却辊5通过与复合胶辊2接触产生摩擦带动而被动运转，在高温热辊1和复合胶辊2之间设间隙调节装置，使覆膜间隙在0～5.00 mm之间可调。在复合胶辊2的前侧，依次将导膜辊6和导布辊9按上下布置装于机架10上。在复合胶辊2的后侧，将剥离辊3平行于复合胶辊2的位置装于机架10上。在复合胶辊2、剥离辊3和冷却辊5的端部配装旋转接头，内通冷却水。

本实施例所制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致。

实施例二：聚四氟乙烯膜与聚四氟乙烯（PTFE）针刺毡热融覆膜。

膜滤材的覆膜制造方法为：首先将高温热辊1的温度升到375℃，将聚四氟乙烯膜7（市售，规格FM10）和聚四氟乙烯（PTFE）针刺毡8（市售，规格PTFENW700）分别经过导膜辊6和导布辊9，以8m/min的线速度同步输入热融覆膜装置的高温热辊1和复合胶辊2之间，聚四氟乙烯膜7和聚四氟乙烯（PTFE）针刺毡8在375℃的温度和6KN/m的线压力下热融复合，经剥离辊3迅速脱离高温热辊1而得到聚四氟乙烯（PTFE）针刺毡覆聚四氟乙烯膜滤材4。

一种膜滤材的热融覆膜装置，包括高温热辊1，复合胶辊2，剥离辊3，冷却辊5，导膜辊6，导布辊9和机架10。按垂直方向自上而下依次将高温热辊1、复合胶辊2和冷却辊5装于机架10上，由燕尾导向机构控制垂直精度，使三辊轴芯在一条垂直的直线上，其中高温热辊1和冷却辊5的直径为φ360mm、复合胶辊2和剥离辊3的直径为φ150mm，高温热辊1和复合胶辊2的直径比为2.4：1。高温热辊1位置固定，而复合胶辊2和冷却辊5可沿燕尾导向机构上下滑行运动。其余同实施例一。

本实施例所制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致。

实施例三：聚四氟乙烯膜与玻璃纤维针刺毡热融覆膜。

膜滤材的覆膜制造方法为：首先将高温热辊1的温度升到390℃，将聚四氟乙烯膜7（市售，规格FM10）和玻璃纤维针刺毡8（市售，规格GENW800）分别经过导膜辊6和导布辊9，以7m/min的线速度同步输入热融覆膜装置的高温热辊1和复合胶辊2之间，聚四氟乙烯膜7和玻璃纤维针刺毡8在390℃的温度和10KN/m的线压力下热融复合，经剥离辊3迅速脱离高温热辊1而得到玻璃纤维针刺毡覆聚四氟乙烯膜滤材4。

一种膜滤材的热融覆膜装置：包括高温热辊1，复合胶辊2，剥离辊3，冷却辊5，导膜辊6，导布辊9和机架10。按垂直方向自上而下依次将高温热辊1、复合胶辊2和冷却辊5装于机架10上，由直线导轨控制垂直精度，使三辊轴芯在一条垂直的直线上，其中高温热辊1和冷却辊5的直径为φ360mm、复合胶辊2和剥离辊3的直径为φ200mm，高温热辊1和复合胶辊2的直径比为1.8：1。高温热辊1位置固定，而复合胶辊2和冷却辊5可沿直线导轨上下滑行运动。其余同实施例一。

本实施例所制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致。

比较例：聚四氟乙烯膜与玻璃纤维布热融覆膜。

按照名称为《一种膜滤材的复合工艺及装备》的中国专利CN101279524所披露的一种膜滤材的复合工艺及装备，其中加热辊、下压辊和侧压辊的辊径均为φ400mm。将聚四氟乙烯膜（市售，规格FM10）与玻璃纤维布（市售，规格EWTF750）以 4m/min的速度同步输入复合装备的加热辊与下压辊之间，在350℃的温度下，以25kN/m的线压力热压成型；热压成型的膜滤材再经加热辊的四分之一面加热后，再以18KN/m的线压力热压定型。

本比较例所制得的膜滤材的孔径比所使用的聚四氟乙烯膜的孔径增大1倍。

对比实施例和比较例（见表1），采用本发明所生产的聚四氟乙烯膜滤材保证了聚四氟乙烯膜的物理和化学性能，热融覆膜对聚四氟乙烯膜的损伤小，制得的膜滤材和所使用的聚四氟乙烯膜孔径一致。而比较例所制得的膜滤材的孔径比所使用的聚四氟乙烯膜的孔径增大1倍，过滤效率下降。

表1   实施例及比较例参数对比