一種超薄膜聚合物復(fù)合膜的流延微浸涂批處理生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了超薄膜聚合物復(fù)合膜的流延微浸涂批處理生產(chǎn)設(shè)備，屬于化學(xué)設(shè)備和工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。批處理生產(chǎn)設(shè)備有傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，微浸涂系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和溶劑回收系統(tǒng)，溫度可編程的真空烘箱通過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連，真空泵通過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連；是一種間隔式生產(chǎn)的設(shè)備。用本實(shí)用新型設(shè)備生產(chǎn)的復(fù)合膜，生產(chǎn)效率高，成品質(zhì)量好。為了生產(chǎn)均勻和無(wú)缺陷的復(fù)合膜，控制聚合物溶液涂層中的溶劑的蒸發(fā)速度，本實(shí)用新型特別控制了濕膜在真空烘箱的滯留時(shí)間，真空度等，非常有效地控制聚合物溶液涂層中的溶劑的蒸發(fā)速度，從而保證了復(fù)合膜的質(zhì)量。本實(shí)用新型設(shè)備還進(jìn)行了溶劑的回收，節(jié)約了生產(chǎn)成本，同時(shí)，杜絕了環(huán)境的污染。
【專利說(shuō)明】一種超薄膜聚合物復(fù)合膜的流延微浸涂批處理生產(chǎn)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于化學(xué)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于過(guò)濾或透過(guò)空氣且能產(chǎn)生五防(即防塵粒(包括PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染物、防煙塵)及富氧的功能的，由高氧氣滲透率或?qū)ρ鯕飧哌x擇性的滲透遵守溶解擴(kuò)散模型的聚合物制成的超薄膜聚合物復(fù)合膜的制造設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣污染在人口密度大的地區(qū)，尤其是大、中城市產(chǎn)生霧霾天氣，嚴(yán)重威脅人民的身體健康和生命。霧霾天氣產(chǎn)生的機(jī)制很復(fù)雜，其化學(xué)成分也非常復(fù)雜。這些物質(zhì)可能引發(fā)癌癥及其它嚴(yán)重疾病。更重要的是，病毒、病菌都能在這種很小的顆粒物上存活和繁殖，附著在大氣的顆粒物上，在空氣中產(chǎn)生大量的游離的病毒和病菌分子，就會(huì)傳播疾病。PM2.5是空氣污染物中對(duì)人危害最大的細(xì)顆粒物，此細(xì)顆粒物的直徑等于或者小于2.5微米，PM2.5在醫(yī)學(xué)上叫可入肺顆粒物，它們對(duì)人體的損害較大。一般來(lái)說(shuō)我們外科的口罩大概能夠有PM4的微?？梢灶A(yù)防，到PM2.5就不行了，到PM2.5現(xiàn)在一般是要N95的那種口罩，但那種口罩很悶，不能長(zhǎng)期使用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，因應(yīng)不同的用途和需求，口罩有不同的種類與分級(jí):
[0004]1、一般口罩，它對(duì)於比較容易進(jìn)入人類呼吸系統(tǒng)的灰塵，并沒(méi)有防護(hù)的效果，但對(duì)於顆粒大的灰塵，有一些阻絕的作用。這種口罩可以作為保暖、避免灰頭土臉與鼻孔骯髒等用途，但是不可作為防止病菌侵入之用。
[0005]2、活性碳口罩，其過(guò)濾層的主要功用在于吸附有機(jī)氣體、具惡臭的分子及毒性粉塵，并非用于過(guò)濾粉塵，不具殺菌的功能。但活性碳的使用有一項(xiàng)限制，一旦所有的細(xì)孔都被填滿，便失去效用且無(wú)法確定何時(shí)到達(dá)飽和點(diǎn)。
[0006]3、醫(yī)療用口罩，主要是為了避免醫(yī)生的飛沫影響病人，標(biāo)準(zhǔn)的外科醫(yī)療用口罩分叁層，外層有阻塵阻水作用，可防止飛沫進(jìn)入口罩里面，中層有過(guò)濾作用，可擋住90%以上的5微米顆粒，近口鼻的一層作為吸濕之用。
[0007]4、帶電濾材口罩，它具有與活性碳口罩有相同的使用限制。
[0008]5,SARS流行期間大家爭(zhēng)相搶購(gòu)的N95型口罩，是美國(guó)指定防範(fàn)肺結(jié)核病菌的防疫口罩，可以有效過(guò)濾結(jié)核桿菌(直徑約為0.3?0.6微米，長(zhǎng)I?4微米)，防止經(jīng)由空氣的感染。
[0009]有資料報(bào)道，人口密度大的地區(qū)，尤其是大、中城市，空氣污染會(huì)導(dǎo)致空氣中氧的濃度從大自然的21%降到19%以下，環(huán)境長(zhǎng)期處于貧氧狀態(tài)。汽車出行高峰期，空氣中的氧大量用于汽車燃油的燃燒，空氣中氧的濃度甚至低于18%，環(huán)境處于極度貧氧狀態(tài)，因此，真正吸入到人體體內(nèi)的氧氣量大大降低。生活在這種貧氧或者極度貧氧環(huán)境下的人們，其健康將受到嚴(yán)重威脅，其身體將處于亞健康狀態(tài)，并且很容易患上或者誘發(fā)多種慢性疾病，缺氧將是造成許多疾病的主因之一，比如頭痛、心腦血管疾病，心絞痛，等等。眾所周知，氧氣是人類生存不可或缺的氣體。如果能有一種技術(shù)能制造一種具有防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵和富氧功能的口罩給人們佩戴，將非常方便地給人們提供清新健康的富氧空氣，大大改善人們大腦供氧的狀況，并因此緩解或者根治由缺氧而引起的各種不良身體癥狀，消除因體內(nèi)血液中氧濃度低而導(dǎo)致的疲勞、倦怠和頭暈、頭疼等不適癥狀。當(dāng)人們處在清新健康富氧的環(huán)境下時(shí)，人們的體力機(jī)能，大腦智力，血液氧濃度等能達(dá)到身體最佳狀態(tài)。這對(duì)于老年人、孕婦、兒童，以及學(xué)習(xí)強(qiáng)度和心理壓力大的學(xué)生，和工作強(qiáng)度和心理壓力大的各類群體，都將具有特別顯著的保健和醫(yī)療作用。
[0010]但目前尚無(wú)任何技術(shù)和產(chǎn)品能夠在滿足五防(即防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵)功能的同時(shí)，提供富氧功能的口罩。而且，絕大多數(shù)口罩都不能防PM2.5大小的可入肺顆粒物，有少數(shù)能防PM2.5的可入肺顆粒物的口罩，如N95型口罩，但這些種類的口罩佩載時(shí)讓人感覺(jué)很悶，不能長(zhǎng)期使用。
[0011]本 申請(qǐng)人:在深入研究了現(xiàn)有技術(shù)的已有物質(zhì)和膜技術(shù)的基礎(chǔ)上，在本 申請(qǐng)人:同日申請(qǐng)的另一發(fā)明中，公開(kāi)了一種能用于口罩的高氧氣滲透率或?qū)ρ鯕飧哌x擇性的滲透遵守溶解擴(kuò)散模型的聚合物制成的復(fù)合膜，設(shè)置有這種復(fù)合膜的口罩能夠在滿足五防(即防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵)功能的同時(shí)，提供富氧功能。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)中，用以分離不同氣體的膜是已知的，現(xiàn)有技術(shù)已開(kāi)發(fā)了一系列的具有高分離因子和高氣體流量，即具有高選擇性和高滲透性的膜。但是，這些聚合物分離材料都是工業(yè)上應(yīng)用的，它具有一系列的工業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)，尚不能簡(jiǎn)單地將它們應(yīng)用于民用產(chǎn)品，尚無(wú)人將它們應(yīng)用于人們普通使用的口罩上。應(yīng)用于口罩的復(fù)合膜必須是具有柔軟性，能與口罩相配合，它既能阻擋各種不需要的顆粒和病菌等，還能為佩帶者提供富氧的空氣，同時(shí)不會(huì)對(duì)佩帶者造成呼吸障礙。為達(dá)到如上目的，用于口罩的膜是需要具有一定的技術(shù)要求的，如，必須是具有一定韌性的，使其能自如地插入和脫離口罩，必須足夠薄和足夠均勻，既能阻擋各種對(duì)人體有害的物質(zhì)，(比如，PM2.5、病毒、病菌、污染物、煙塵)，又能提供富氧的空氣?，F(xiàn)有技術(shù)中尚無(wú)適用的已知薄膜。也尚無(wú)適用的制造設(shè)備。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)中制備膜的技術(shù)中，有一種稱為流延的制取薄膜的方法。制造時(shí)，先將液態(tài)或分散體流布在動(dòng)行的載體(一般為金屬帶)上，隨后用適當(dāng)方法將其熟化，最后從載體上剝?nèi)”∧?。流延成型又稱帶式澆注，在陶瓷制品的成型方法中有應(yīng)用，如成型0.2mm-3mm厚度的片狀陶瓷制品，生產(chǎn)此類產(chǎn)品具有速度快、自動(dòng)化程度高、效率高、組織結(jié)構(gòu)均勻、產(chǎn)品質(zhì)量好等諸多優(yōu)勢(shì)。又如一種溶液流延方法，使含有聚合物的所述涂料從所述狹縫的出口流出，以在移動(dòng)的載體上形成流延膜，所述涂料在所述出口和所述載體之間形成涂料流道；將所述流延膜從所述載體上剝離；將所述剝離的流延膜干燥成膜。
[0014]本 申請(qǐng)人:借鑒了現(xiàn)有技術(shù)的流延成型的方法，但是，現(xiàn)有技術(shù)中流延成型的設(shè)備都不能用以制備本 申請(qǐng)人:所述的含有均質(zhì)無(wú)孔聚合物薄膜層的超薄膜聚合物復(fù)合膜。本申請(qǐng)的均質(zhì)無(wú)孔聚合物薄膜層的厚度為0.001?5微米，這樣薄的一層薄膜，需要均質(zhì)無(wú)孔是非常困難的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0015]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超薄膜聚合物復(fù)合膜的流延微浸涂批處理生產(chǎn)設(shè)備，它能夠制備符合需要的能用于口罩的超薄膜聚合物復(fù)合膜。[0016]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種超薄膜聚合物復(fù)合膜的流延微浸涂批處理生產(chǎn)設(shè)備，含有傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所述的批處理生產(chǎn)設(shè)備中還設(shè)置有微浸涂系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和溶劑回收系統(tǒng)；所述的傳輸系統(tǒng)中的物料滾筒、微浸涂輥、成品滾筒、和多個(gè)傳輸輥和真空烘箱中的輸送輥均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述的物料滾筒和至少2個(gè)傳輸輥通過(guò)多孔聚合物載體層原料薄片與微浸涂槽中的微浸涂輥相連接，從微浸涂輥送出的已浸涂有聚合物浸涂液的濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片通過(guò)傳輸輥送入干燥系統(tǒng)的溫度可編程的真空烘箱中；所述的溫度可編程的真空烘箱中設(shè)置有由多個(gè)輸送輥組成的沿順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蛴赏庀騼?nèi)繞行的輸送輥組，所述濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片連接在所述輸送輥之間，所述濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片的多孔超薄膜載體層一面與所述輸送輥相鄰接；計(jì)算機(jī)數(shù)控電機(jī)主軸與成品滾筒相連接，所述成品滾筒與最內(nèi)一個(gè)所述輸送輥(23a)相連接；所述的微浸涂系統(tǒng)中的所述微浸涂槽的槽體上設(shè)置有一對(duì)紅外線液位傳感器，所述的一對(duì)紅外線液位傳感器分別通過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連；聚合物浸涂溶液容器的下部設(shè)置有高精密計(jì)量泵，所述高精密計(jì)量泵通過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連，其出口通過(guò)聚合物浸涂溶液輸送管道深入所述微浸涂槽之中；所述的溫度可編程的真空烘箱的進(jìn)氣管道通過(guò)氣體流量控制器與三通閥相連，所述三通閥的另兩端分別與氮?dú)馄亢涂諝夤艿老噙B；所述的空氣管道還通過(guò)空氣干燥器、空氣過(guò)濾器、空氣管道與無(wú)油空氣壓縮機(jī)相連；所述的溫度可編程的真空烘箱通過(guò)真空烘箱出口管道與三通閥相連，所述三通閥的另兩端分別與空氣出口管道和真空管道和溶劑回收管道連接；所述真空管道和溶劑回收管道和所述溶劑回收系統(tǒng)中的冷凝器進(jìn)口相連，所述的冷凝器的出口與回收溶劑的儲(chǔ)瓶相連，所述的回收溶劑的儲(chǔ)瓶通過(guò)真空管道與真空泵相連。
[0017]所述的溫度可編程的真空烘箱過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。所述的真空泵通過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。
[0018]本實(shí)用新型的設(shè)備是一種批處理生產(chǎn)設(shè)備，是一種間隔式生產(chǎn)的設(shè)備。用本實(shí)用新型設(shè)備能生產(chǎn)所述復(fù)合膜，生產(chǎn)效率高，成品質(zhì)量好。為了生產(chǎn)均勻和無(wú)缺陷的復(fù)合膜，必須嚴(yán)格控制聚合物溶液涂層中的溶劑的蒸發(fā)速度，本實(shí)用新型通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助程序控制的方法特別嚴(yán)格地控制了濕膜在真空烘箱的溫度，真空度，滯留時(shí)間等，非常有效地控制聚合物溶液涂層中的溶劑的蒸發(fā)速度，從而保證了復(fù)合膜的質(zhì)量。本實(shí)用新型設(shè)備還設(shè)置了溶劑的回收裝置，節(jié)約了生產(chǎn)成本，同時(shí)，杜絕了環(huán)境的污染。與本申請(qǐng)同日申請(qǐng)的復(fù)合膜的另一連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)備相比，本申請(qǐng)的批處理設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在:1、操作過(guò)程的參數(shù)易于控制；2、設(shè)備投資成本較低；3、工業(yè)化規(guī)模上可線性放大，即可平行擴(kuò)大復(fù)合膜生產(chǎn)的規(guī)模。但是，隨著復(fù)合膜生產(chǎn)的規(guī)模的增長(zhǎng)，連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備將優(yōu)于批處理操作的生產(chǎn)設(shè)備。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]附圖1是本實(shí)用新型所生產(chǎn)的超薄膜聚合物復(fù)合膜一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖2是本實(shí)用新型所生產(chǎn)的超薄膜聚合物復(fù)合膜另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]附圖3是本實(shí)用新型的批處理生產(chǎn)設(shè)備的一實(shí)施例的工藝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖中標(biāo)記分述如下:1 一超薄膜聚合物復(fù)合膜；2—均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層；3一多孔超薄膜載體層；3_1—多孔超薄膜載體層A ;3_2—多孔超薄膜載體層B ；10一物料滾筒；11 一多孔聚合物載體層原料薄片；12—多孔聚合物復(fù)合膜載體層原料薄片放大效果圖；13—聚合物浸涂溶液的容器；14一聚合物浸涂液；15—高精密計(jì)量泵；15a和15b—紅外線液位傳感器；16—聚合物浸涂液輸送管道；17—微浸涂槽；18—聚合物浸涂液；19一微浸涂輥；20—濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片；21—均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層的放大效果圖，22—多孔聚合物復(fù)合膜載體層的放大效果圖，23—輸送滾筒，23a—真空烘箱中的輸送滾筒,24a—溫度可編程的真空烘箱，25a一真空烘箱的出口管道，26a一二通閥,27a一真空管道和溶劑回收管道，28a —空氣出口管道，34—冷凝器，35—回收溶劑的儲(chǔ)瓶，36—回收的溶劑，37—真空管道，38—真空泵，39—氮?dú)馄浚?0a—氮?dú)饬髁靠刂破鳎?2—無(wú)油空氣壓縮機(jī)，43一空氣管道,44一空氣過(guò)濾器,45一空氣干燥器,47a一空氣管道,48a一進(jìn)氣管道，49a一二通閥，50一成品滾筒，51 一計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，52一電纜。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如附圖1所示，用本實(shí)用新型的設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品是所述的超薄膜聚合物復(fù)合膜1，所述的超薄膜聚合物復(fù)合膜I由均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2和多孔超薄膜載體層3相互緊密疊加而成。所述的超薄膜聚合物復(fù)合膜I可以用于口罩中，能使口罩具有防PM2.5、防病毒、防病菌、防污染、防煙塵和提供富氧的功能，采用超薄膜聚合物復(fù)合膜I的口罩具有保健口罩或醫(yī)療用口罩的特點(diǎn)。如附圖2所示，其中多孔超薄膜載體層3可以是如附圖1所示，是由一種物質(zhì)組成的，也可以是如附圖2所示的由兩層不同的物質(zhì)相互疊加而成，即多孔超薄膜載體層3是由多孔超薄膜載體層3-1和多孔超薄膜載體層3-2疊加而成。本實(shí)用新型的最終產(chǎn)品是超薄膜聚合物復(fù)合膜1，由于多孔超薄膜載體層3的生產(chǎn)比較容易，用現(xiàn)有技術(shù)中的已知方法能生產(chǎn)出符合需要的多孔超薄膜載體層3。所以本實(shí)用新型的設(shè)備中生產(chǎn)超薄膜聚合物復(fù)合膜的I時(shí)，是將多孔超薄膜載體層3作為原料來(lái)使用的，也就是說(shuō)，本實(shí)用新型中不包括多孔超薄膜載體層3的制備。多孔超薄膜載體層3的詳細(xì)要求在本申請(qǐng)同日申請(qǐng)的另一發(fā)明專利中已有明確記載，在此簡(jiǎn)述如下:
[0024]多孔超薄膜載體層3由以下三大類物質(zhì)中的一種為原料制備而成:[I]不對(duì)稱孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄膜載體層；[2]均勻孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄膜載體層；[3]至少兩層多孔聚合物材料疊加制成的多孔超薄膜載體層。
[0025]所述的[I]不對(duì)稱孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄膜載體層3的厚度和孔隙率分別為0.03-0.26毫米和20%-90% ;所述多孔超薄膜載體層從接觸所述均質(zhì)無(wú)孔聚合物薄膜層的表面到外表面的平均孔徑從0.001-0.01微米擴(kuò)大到0.1-10微米。
[0026]所述的[I]不對(duì)稱孔徑分布的最佳的多孔聚合物材料制成的不對(duì)稱孔的厚度和孔隙率分別為0.10-0.15毫米和50%-80% ;所述多孔超薄膜載體層從接觸所述均質(zhì)無(wú)孔聚合物薄膜層的表面到外表面的平均孔徑從0.01-0.05微米擴(kuò)大到1-5微米。
[0027]所述的[2]均勻孔徑分布的多孔聚合物材料制成的多孔超薄膜載體層3，其厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.03-0.26毫米、20%-80%和0.01-2微米；其最佳厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.10?0.15毫米、40%?80%和0.02?0.06微米。
[0028]所述的[3]至少兩層多孔聚合物材料疊加制成的多孔超薄膜載體層3的接觸所述均質(zhì)無(wú)孔聚合物薄膜層的第一層多孔超薄膜載體層的厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.01-0.05毫米、40%-80%和0.01-0.06微米，所述的[3]至少兩層多孔聚合物材料疊加制成的多孔超薄膜載體層的第二層的多孔超薄膜載體層的厚度、孔隙率和平均孔徑分別為0.1-0.15 毫米、40%-80% 和 0.1-10 微米。
[0029]如附圖3所示，是本實(shí)用新型的批處理生產(chǎn)設(shè)備的工藝結(jié)構(gòu)示意圖。為了便于理解，以下部分將對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)備結(jié)合工藝在一起進(jìn)行描述。如附圖3所示，本實(shí)用新型的設(shè)備包括:載體層和復(fù)合膜的傳輸系統(tǒng)；溶液流延微浸涂系統(tǒng)；復(fù)合膜的干燥系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；和溶劑回收系統(tǒng)。就各系統(tǒng)的主要設(shè)備和功能描述如下:所述載體層和復(fù)合膜的傳輸系統(tǒng)包括物料滾筒10，帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷取輥的成品滾筒50，和傳輸輪23、微浸涂輥19，其目的是控制物料的傳輸及速度。
[0030]所述流延微浸涂系統(tǒng)包括聚合物浸涂溶液14和聚合物浸涂溶液的容器13，聚合物浸涂溶液的容器13用于準(zhǔn)確連續(xù)給出聚合物浸涂溶液14 ;溶液流延微浸涂系統(tǒng)包括有聚合物溶液浸涂槽17和聚合物浸涂溶液18 ;在上述傳動(dòng)系統(tǒng)中提到的微浸涂輥19，微浸涂輥19也是流延微浸涂系統(tǒng)中的設(shè)備。多孔聚合物載體層原料薄片11隨著微浸涂輥19在聚合物浸涂溶液18中經(jīng)過(guò)，使聚合物浸涂溶液18浸涂或稱附著于微浸涂輥19之上的多孔聚合物載體層原料薄片11上，使多孔聚合物載體層原料薄片11上均勻浸涂很薄的一層聚合物浸涂溶液18，成為濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片20。本 申請(qǐng)人:將這一過(guò)程稱為溶液流延微浸涂。在這一過(guò)程中，控制溶液流延微浸涂的量是很重要的，在本申請(qǐng)中，控制微浸涂輥的直徑為26-36厘米，其底部浸于微浸涂槽的聚合物的浸涂液之中，微浸涂輥19與聚合物浸涂液的液面相接觸的面積為其表面的8%-36%，保持微浸涂輥19的轉(zhuǎn)速為0.1-1Orpm0設(shè)置于微浸涂槽17槽壁上的一對(duì)紅外線液位傳感器15a和15b將聚合物浸涂液18的液面高度數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)51，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)51將控制信號(hào)傳輸給聚合物浸涂溶液容器13下部的高精密計(jì)量泵15，使經(jīng)高精密計(jì)量泵15流入微浸涂槽17之中的聚合物浸涂液18的量正好能使微浸涂槽之中的聚合物浸涂液保持在設(shè)定的高度，液面保持恒定，進(jìn)而確保聚合物溶液涂層均勻。
[0031]為了生產(chǎn)均勻和無(wú)缺陷的超薄膜聚合物復(fù)合膜1，控制聚合物溶液涂層中的溶劑的蒸發(fā)速度是非常重要的。因此，在本實(shí)用新型的批處理設(shè)備中，干燥系統(tǒng)使用了一種稱為溫度可編程的真空烘箱24a，它與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)51相連，能精確地控制溫度可編程的真空烘箱24a內(nèi)的真空度、溫度、升溫速度、控溫指標(biāo)、和控溫時(shí)間等參數(shù)，從而生產(chǎn)均勻和無(wú)缺陷的超薄膜聚合物復(fù)合膜I。
[0032]所述溶劑回收系統(tǒng)包括冷凝器34 (用于冷凝聚合物溶液浸涂層中蒸發(fā)的溶劑)，溶劑回收儲(chǔ)瓶35和回收溶劑36，冷凝器34用于冷凝聚合物溶液浸涂層中蒸發(fā)的溶劑，并且回收溶劑重復(fù)使用，同時(shí)防止溶劑污染環(huán)境。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本實(shí)施例應(yīng)用Teflon AF2400作為均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2的材料，TeflonAF2400是高氧氣滲透率或?qū)ρ鯕飧哌x擇性的滲透遵守溶解擴(kuò)散模型的聚合物。高度不對(duì)稱的亞微米級(jí)聚砜作為多孔超薄膜載體層3的材料。所述高度不對(duì)稱的亞微米級(jí)聚砜的平均孔徑分布特征表現(xiàn)在:1、高度不對(duì)稱的亞微米級(jí)聚砜作為多孔超薄膜載體層3，即是用Teflon AF2400溶液進(jìn)行微浸涂的表面，即是與所述均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2接觸的表面，其平均孔徑為0.05微米，2、平均孔徑為0.05微米的厚度僅為10微米、3、外表面的平均孔徑為5.0微米，4、總厚度為120微米，孔隙率為60%。因此，所選擇的所述高度不對(duì)稱亞微米級(jí)聚砜具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和透氣性能，尤其是其優(yōu)秀的高度不對(duì)稱亞微米級(jí)的平均孔徑分布特質(zhì)非常適合作為制造超薄膜聚合物涂層的載體層。根據(jù)如上所選制造超薄膜聚合物復(fù)合膜I的材料，以批處理設(shè)備制備超薄膜聚合物復(fù)合膜1，其具體生產(chǎn)步驟、過(guò)程和方法描述如下:
[0035]1、將Teflon AF2400溶解在由美國(guó)3M公司生產(chǎn)的Fluorinert FC-75的溶劑中，形成lwt%的Teflon AF2400溶液。Fluorinert是3M公司的商標(biāo)品牌名稱，F(xiàn)C-75是碳氟化合物，其化學(xué)式為C8F16O,是四氫呋喃的衍生物。FC-75是TeflonAF2400的溶劑之一，它的沸點(diǎn)是1020C ；
[0036]2、將作為多孔聚合物載體層3的高度不對(duì)稱的亞微米級(jí)聚砜襯底原料薄片卷入到物料滾筒10上，并置于所述傳輸系統(tǒng)中形成生產(chǎn)線；
[0037]3、如圖3所示，在含所述lwt%的Teflon AF2400溶液的聚合物涂層溶液儲(chǔ)池17中，所述高度不對(duì)稱亞微米級(jí)聚砜的多孔超薄膜載體層3通過(guò)所述微浸涂輥19的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)與所述聚合物浸涂溶液儲(chǔ)池17中的所述lwt%的Teflon AF2400溶液18的表面接觸，經(jīng)微浸涂方法在所述高度不對(duì)稱亞微米級(jí)聚砜的多孔超薄膜載體層3上形成lwt%的TeflonAF2400溶液的聚合物浸涂層。所述聚合物溶液涂層滾筒，即微浸涂輥19的直徑為26-36厘米，在所述聚合物涂層溶液儲(chǔ)池17中，微浸涂輥19浸入聚合物溶液浸涂液18中的表面是微浸涂輥19的表面的16%-36% ;所述微浸涂輥19的轉(zhuǎn)速為0.5-lrpm ；
[0038]4、如圖3所示，將涂有所述lwt%的Teflon AF2400溶液的聚合物浸涂溶液的濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片20傳送到所述烘干系統(tǒng)中烘干,使所述lwt%的Teflon AF2400溶液在所述高度不對(duì)稱亞微米級(jí)聚砜的多孔超薄膜載體層3襯底表面形成均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2，
[0039]5、在所述的溫度可編程的真空烘箱24a中，調(diào)節(jié)真空烘箱的溫控程序控制溶劑的蒸發(fā)速度，使升溫速度、恒溫溫度、真空度、恒溫滯留時(shí)間均得到精確控制；與此同時(shí)，以純度大于99.9%的氮?dú)鈱?duì)溫度可編程的真空烘箱24a內(nèi)的物料進(jìn)行吹掃。
[0040]6、溫度可編程的真空烘箱24a中設(shè)定程序完成后，將所述的無(wú)油空氣壓縮機(jī)42送出的無(wú)濕度、清潔的空氣送入，對(duì)溫度可編程的真空烘箱(24a)中已干燥的超薄膜聚合物復(fù)合膜I進(jìn)行吹掃，除去超薄膜聚合物復(fù)合膜I上殘留的溶劑并使其降至室溫；
[0041]7、將溫度可編程的真空烘箱24a中的所述計(jì)算機(jī)數(shù)控電機(jī)主軸帶動(dòng)成品滾筒50轉(zhuǎn)動(dòng)，將所述干燥后的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄I傳送到所述成品滾筒50之上；并將所述成品滾筒50取出。
[0042]由本實(shí)施例中生產(chǎn)制得的以Teflon AF2400為均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2和以高度不對(duì)稱的亞微米級(jí)聚砜作為所述多孔聚合物復(fù)合膜載體層3的超薄膜聚合物復(fù)合膜I命名為復(fù)合膜A。復(fù)合膜A中的Teflon AF2400均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2的厚度約為0.5微米。
[0043]實(shí)施例2
[0044]本實(shí)施例應(yīng)用所述Teflon AF2400作為均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2的材料,選擇聚四氟乙烯多孔聚合物和聚酯無(wú)紡布作為多孔超薄膜載體層3，如附圖2所示，所述聚四氟乙烯多孔聚合物層即多孔超薄膜載體層3-1，所述聚酯無(wú)紡布支撐襯底即為多孔超薄膜載體層3-2，多孔超薄膜載體層3-1和多孔超薄膜載體層3-2通過(guò)層壓粘合方式制成多孔超薄膜載體層3。以多孔超薄膜載體層3-1和多孔超薄膜載體層3-2為載體層材料的特征是:1、所述聚四氟乙烯多孔聚合物的平均孔徑為0.02微米、厚度為40-60微米、孔隙率為60% ；
2、所述聚酯無(wú)紡布支撐襯底可為所述聚四氟乙烯多孔聚合物載體層和復(fù)合膜提供極高的透氣性和足夠強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，厚度為80-120微米。因此，所述聚四氟乙烯多孔聚合物的超亞微米級(jí)的平均孔徑(0.02微米)特征可為所述超薄膜聚合物復(fù)合膜I中的均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2提供所需的載體層結(jié)構(gòu)。本例的批處理生產(chǎn)步驟、過(guò)程和方法描述如下:
[0045]1、將Teflon AF2400溶解在由3M公司生產(chǎn)的全氟化合物FC-770 (CAS編號(hào)為1093615-61-2)的溶劑中形成 0.6wt% 的 Teflon AF2400 溶液。FC-770 是 Tef1n AF2400的溶劑之一，它的沸點(diǎn)是96 °C ;
[0046]2、將所述聚四氟乙烯多孔聚合物和所述聚酯無(wú)紡布為復(fù)合膜的載體層的材料薄片11卷入到物料滾筒10上，并置于所述傳輸系統(tǒng)中形成生產(chǎn)線；
[0047]3、如圖3所示，在含所述0.6wt°/c^^Teflon AF2400溶液的聚合物涂層溶液儲(chǔ)池17中，所述聚四氟乙烯多孔聚合物為載體層和所述聚酯無(wú)紡布為支撐襯底層的所述多孔超薄膜載體層原料薄片11通過(guò)所述聚合物溶液涂層微浸涂輥19的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)與所述聚合物涂層溶液儲(chǔ)池17中的所述0.6wt%的Teflon AF2400溶液18的表面接觸經(jīng)微浸涂方法在所述多孔超薄膜載體層原料薄片11上形成0.6wt%的Teflon AF2400溶液的聚合物涂層。所述微浸涂輥19的直徑為26-36厘米，在所述聚合物涂層溶液儲(chǔ)池17中的浸入表面為所述聚合物溶液微浸涂輥19的表面的8%-16% ;所述微浸涂輥19的滾筒轉(zhuǎn)速為每分鐘1-5輪(即l_5rpm)；
[0048]4、如圖3所示，將涂有所述0.6wt%的Teflon AF2400溶液的濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片20傳送到所述烘干系統(tǒng)中烘干,使所述0.6wt%的Teflon AF2400溶液在所述聚四氟乙烯多孔聚合物3-1為載體層和所述聚酯無(wú)紡布3-2為支撐襯底層的所述多孔超薄膜載體層3表面形成均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2，最后所述超薄膜聚合物復(fù)合膜I卷入到成品滾筒50。然后將成品滾筒50從所述的溫度可編程的真空烘箱24a中取出。
[0049]在上述實(shí)施例中，如圖3所示，所述聚合物涂層溶液儲(chǔ)池17中的液位經(jīng)紅外線液位傳感器和控制器15a，15b和高精密計(jì)量泵15通過(guò)連接到電腦輔助控制系統(tǒng)的電纜52與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)51相聯(lián)而控制不變。
[0050]在本實(shí)施例中，如圖3所示，當(dāng)濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片20在溫度可編程的真空烘箱24a中干燥時(shí)，首先將三通閥49a設(shè)置為氮?dú)馄?9與氣體流量控制器40a和氣體管道48a相通，氮?dú)馄?9中的氮?dú)饧兌却笥?9.9%，氮?dú)獯祾吡魉僭O(shè)置為3L (STP)/min ；將三通閥26a設(shè)置為所述溫度可編程的真空烘箱24a的出口管道25a與真空管道和溶劑回收管道27a相通；所述溫度可編程的真空烘箱24a的操作參數(shù)是通過(guò)連接到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的電纜52與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)51相聯(lián)而控制的。所述溫度可編程的真空烘箱24a的真空度控制在eOTorr (即mmHg)，從室溫加熱至等溫溫度的升溫速度為每小時(shí)10°C，等溫溫度為106±2°C，在等溫溫度106±2°C下恒溫60-120分鐘。在所述復(fù)合膜烘干過(guò)程中，所述溫度可編程的真空烘箱24a蒸發(fā)的FC-770溶劑經(jīng)真空管道和溶劑回收管道27a進(jìn)入冷凝器34，蒸發(fā)的FC-770溶劑在經(jīng)冷凝器34冷凝而收集到回收溶劑的儲(chǔ)瓶35，回收的FC-770溶劑36可重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的工藝過(guò)程。在完成如上所述的烘干過(guò)程后，首先將三通閥26a設(shè)置為所述溫度可編程的真空烘箱24a的出口管道25a與放空管道28a相通。與此同時(shí)，關(guān)閉真空泵38并將三通閥49a設(shè)置為空氣管道47a與氣體流量控制器40a和氣體管道48a相通。
[0051]在本實(shí)施例中，如圖3所示，當(dāng)所述濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片20干燥后，超薄膜聚合物復(fù)合膜I的護(hù)膜處理是應(yīng)用室溫下的無(wú)濕度、清潔的空氣吹掃降溫，可用于除去超薄膜聚合物復(fù)合膜I仍然殘留的任何FC-770溶劑，并且將超薄膜聚合物復(fù)合膜I的溫度降到接近室溫后轉(zhuǎn)輸?shù)綆щ姍C(jī)驅(qū)動(dòng)卷取輥的成品滾筒50之上。用于空氣吹掃的所述無(wú)濕度、清潔的空氣是由無(wú)油空氣壓縮機(jī)42經(jīng)空氣管道43、空氣干燥器44、和空氣過(guò)濾器45處理后經(jīng)空氣管道47a、三通閥49a、和氣體管道48a進(jìn)入溫度可編程的真空烘箱24a。通過(guò)室溫下的無(wú)濕度、清潔的空氣吹掃冷卻溫度可編程的真空烘箱24a中的超薄膜聚合物復(fù)合膜1，吹掃超薄膜聚合物復(fù)合膜I后的空氣由溫度可編程的真空烘箱24a的出口管道25a經(jīng)三通閥26a從放空管道28a排出?？諝獯祾叩牧魉儆蓺怏w流量控制器40a控制并設(shè)為60L(STP) /min。
[0052]由本實(shí)施例中生產(chǎn)制得的以Teflon AF2400為均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2，以聚四氟乙烯多孔聚合物和所述聚酯無(wú)紡布結(jié)合的支撐層為多孔超薄膜載體層3，上述均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2和多孔超薄膜載體層3結(jié)合的超薄膜聚合物復(fù)合膜I命名為復(fù)合膜B。所述復(fù)合膜B中均質(zhì)無(wú)孔聚合物超薄膜層2厚度為0.05微米。
[0053]將所述復(fù)合膜A中隨機(jī)用直徑為90毫米的穿孔機(jī)沖壓出3個(gè)樣品，并且用標(biāo)簽分別標(biāo)明為樣品1A、樣品2A、和樣品3A。用檢測(cè)超薄膜聚合物復(fù)合膜的氧氣和氮?dú)獾耐笟庑缘脑囼?yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，所述復(fù)合膜A的樣品1A、樣品2A、和樣品3A的氧氣和氮?dú)獾耐笟鉂B透率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果列入表1。如表1中列出的測(cè)試結(jié)果表明按本實(shí)用新型設(shè)備制造的所述復(fù)合膜A的質(zhì)量?jī)?yōu)良且非常均勻，對(duì)氧氣的擇擇性為2.0 (即αΟ2,Ν2=2.0)。
[0054]表1、A樣品聚合物超薄膜復(fù)合膜的氧氣和氮?dú)獾耐笟鉂B透率試驗(yàn)
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種超薄膜聚合物復(fù)合膜的流延微浸涂批處理生產(chǎn)設(shè)備，含有傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的批處理生產(chǎn)設(shè)備中還設(shè)置有微浸涂系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和溶劑回收系統(tǒng)；所述的傳輸系統(tǒng)中的物料滾筒(10)、微浸涂輥(19)、成品滾筒(50)、和多個(gè)傳輸輥(23)和真空烘箱中的輸送輥(23a)均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述的物料滾筒(10)和至少2個(gè)傳輸輥(23)通過(guò)多孔聚合物載體層原料薄片(11)與微浸涂槽(17)中的微浸涂輥(19)相連接，從微浸涂輥(19)送出的已浸涂有聚合物浸涂液的濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片(20)通過(guò)傳輸輥(23)送入干燥系統(tǒng)的溫度可編程的真空烘箱(24a)中；所述的溫度可編程的真空烘箱(24a)中設(shè)置有由多個(gè)輸送輥(23a)組成的沿順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蛴赏庀騼?nèi)繞行的輸送輥組，所述濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片(20)連接在所述輸送輥(23a)之間，所述濕的超薄膜聚合物復(fù)合膜薄片(20)的多孔超薄膜載體層一面與輸送輥(23a)相鄰接；計(jì)算機(jī)數(shù)控電機(jī)主軸與成品滾筒(50)相連接，所述成品滾筒(50)與最內(nèi)一個(gè)所述輸送輥(23a)相連接；所述的微浸涂系統(tǒng)中的所述微浸涂槽(17)的槽體上設(shè)置有一對(duì)紅外線液位傳感器(15a)和(15b)，所述的一對(duì)紅外線液位傳感器(15a)和(15b)分別通過(guò)電纜(52)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(51)相連；聚合物浸涂溶液容器(13)的下部設(shè)置有高精密計(jì)量泵(15)，所述高精密計(jì)量泵(15)通過(guò)電纜(52)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(51)相連，其出口通過(guò)聚合物浸涂溶液輸送管道(16)深入所述微浸涂槽(17)之中；所述的溫度可編程的真空烘箱(24a)的進(jìn)氣管道(48a)通過(guò)氣體流量控制器(40a)與三通閥(49a)相連，所述三通閥(49a)的另兩端分別與氮?dú)馄?39)和空氣管道(47a)相連；所述的空氣管道(47a)還通過(guò)空氣干燥器(45)、空氣過(guò)濾器(44)、空氣管道(43)與無(wú)油空氣壓縮機(jī)(42)相連；所述的溫度可編程的真空烘箱(24a)通過(guò)真空烘箱出口管道(25a)與三通閥(26a)相連，所述三通閥(26a)的另兩端分別與空氣出口管道(28a)和真空管道和溶劑回收管道(27a)連接；所述真空管道和溶劑回收管道(27a)和所述溶劑回收系統(tǒng)中的冷凝器(34)進(jìn)口相連，所述的冷凝器(34)的出口與回收溶劑的儲(chǔ)瓶(35 )相連，所述的回收溶劑的儲(chǔ)瓶(35 )通過(guò)真空管道(37 )與真空泵(38 )相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄膜聚合物復(fù)合膜的流延微浸涂批處理生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述的溫度可編程的真空烘箱(24a)通過(guò)電纜(52)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(51)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄膜聚合物復(fù)合膜的流延微浸涂批處理生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:所述的真空泵(38)通過(guò)電纜(52)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(51)相連。
【文檔編號(hào)】B01D69/12GK203408634SQ201320506438
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
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