阅读说明：本技术 一种离子交换膜的连续制造设备 (Continuous manufacturing equipment for ion exchange membrane ) 是由 吴圳尧 吴友武 杨梦南 杨泽滔 林志冲 林仰 于 2020-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种离子交换膜的连续制造设备,包括溶液灌注部、膜放卷辊、膜边封接部、平板加热部、封边切断部、膜层回收辊和膜片裁切部；膜放卷辊的上膜层、下膜层和介于上膜层、下膜层之间的支撑层通过第一组胶辊平整牵引,经膜边封接部对上、下膜层在两侧边处连续密封为三层结构的双边封袋；灌注可反应性溶液的双边封袋经第二组胶辊的牵引进入平板加热部固化；内含固化后离子交换膜的双边封袋通过封边切断部切断封边,通过膜层回收辊对上、下膜层剥离,中间的离子交换膜通过膜片裁切部裁切为单片的离子交换膜。具有工艺及流程简单、生产效率高、制造成本低的优点。(The invention relates to continuous manufacturing equipment of an ion exchange membrane, which comprises a solution filling part, a membrane unreeling roller, a membrane edge sealing part, a flat plate heating part, an edge sealing and cutting part, a membrane layer recycling roller and a membrane cutting part, wherein the membrane edge sealing part is arranged on the flat plate heating part; an upper film layer and a lower film layer of the film unwinding roller and a supporting layer between the upper film layer and the lower film layer are smoothly drawn through a first group of rubber rollers, and the upper film layer and the lower film layer are continuously sealed at two side edges through a film edge sealing part to form a double-side sealing bag with a three-layer structure; the double-side sealing bag filled with the reactive solution enters a flat plate heating part for solidification through the traction of a second group of rubber rollers; the double-side sealing bag containing the solidified ion exchange membrane is cut off and sealed by a sealed edge cutting part, the upper membrane layer and the lower membrane layer are stripped by the membrane layer recovery roller, and the middle ion exchange membrane is cut into a single-piece ion exchange membrane by the membrane cutting part. Has the advantages of simple process and flow, high production efficiency and low manufacturing cost.)

一种离子交换膜的连续制造设备

技术领域

本发明涉及一种离子交换膜的连续制造设备。

背景技术

离子交换膜是指具有固定离子电荷和对应移动反离子电荷膜状材料，根据电荷类型不同可以分为阴离子交换膜、阳离子交换膜和双极膜等；因其具有独特的电荷结构，在直流电驱动下，造成阴阳离子在膜内具有不同的迁移数，从而可以实现具有工业价值的阴阳离子选择透过性。

作为重要的核心的部件，离子交换膜发挥着不可以替代的作用，其设计制造技术也一直被广泛的关注，离子交换膜的制造成本和性能是最为重要两个方面，这也是制约离子交换膜应用的主要障碍。在成本方面，主要通过简化离子交换膜的制造工艺过程，减少膜片制造过程中溶剂的使用，提高膜片良率等方面进行改善；日本专利JP2012058157配制苯乙烯和二乙烯基苯作为可引入离子交换基团的聚合前驱体，浸润支撑层，然后聚合成为基膜，然后进行磺化处理，碱性调节制备阳离子交换膜，制膜过程无溶剂，但是，制造过程冗长繁复，尤其是引入磺化基团过程需要一至两天。难以进行离子交换膜的连续制造，造成膜片的价格居高不下，因此急需要开发出一种快速的离子交换膜制造设备，满足膜片高效制造的需要。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种工艺及流程简单、生产效率高、制造成本低的离子交换膜的连续制造设备。

本发明的目的是这样实现的，一种离子交换膜的连续制造设备，包括溶液灌注部、膜放卷辊、膜边封接部、平板加热部、封边切断部、膜层回收辊和膜片裁切部；溶液灌注部包括存储罐和输送管道，膜放卷辊的上膜层、下膜层和介于上膜层、下膜层之间的支撑层通过第一组胶辊平整牵引，经膜边封接部对上、下膜层在两侧边处连续密封为三层结构的双边封袋；输送管道***至封接后的双边封袋中，灌注可反应性溶液的双边封袋经第二组胶辊的牵引进入平板加热部固化；内含固化后离子交换膜的双边封袋通过封边切断部切断封边，通过膜层回收辊对上、下膜层剥离，中间的离子交换膜通过膜片裁切部裁切为单片的离子交换膜。

本发明，在设备的末端设置废料回收辊，对裁切的单片离子交换膜的余下废料经废料回收辊回收。

本发明，存储罐为具有惰性气体保护氛围的恒温存储罐，存储罐用于盛放提前配制好的可反应性溶液，并保持在将罐体内的溶液保持在4-10℃的可调温度范围，输送管道配有蠕动泵，可计量调节溶液量的供给。

本发明，膜放卷辊包括支撑层放卷辊、上膜层放卷辊和下膜层放卷辊，支撑层放卷辊、上膜层放卷辊和下膜层放卷辊的线速度相同，以籍此上膜层、下膜层和支撑层各层之间同步移动。各膜放卷辊通过伺服电机驱动，可调节线速度及牵引张力。

本发明，膜边封接部对上、下膜层在两侧边处连续密封采用热气流加热连续封接的密封。

本发明，第一组胶辊的胶辊之间的夹缝宽度为5-10mm，热气流通过夹缝，熔融上、下膜层，输送可反应性溶液的胶管伸入到膜边封接部的下方，根据支撑层的厚度和双边封袋的牵引速度，定量调节溶液供给量，溶液保持高度低于膜边封接部的下方处。

本发明，第二组胶辊的上、下胶辊之间的夹缝宽度为上、下膜层和支撑层的厚度总和的80-90%，灌注可反应性溶液的双边封袋经通过第二组胶辊的上、下胶辊之间的夹缝后，支撑层内的所有孔隙被可反应性溶液填充，上、下膜层对浸渍的支撑层构成上、下平整握持结构。

本发明，平板加热部具有温度可调的加热温控，调温范围为室温至500℃。

本发明，平板加热部沿长度方向每10cm设置一组加热元件和温控元件。

本发明，内含固化后离子交换膜的双边封袋通过封边切断部切断封边，通过膜层回收辊对上、下膜层剥离，中间的离子交换膜通过膜片裁切部裁切为单片的离子交换膜，余下废料经废料回收辊回收；剥离回收的上、下膜层可以被重新用来离子交换膜的制造。制造过程所用设备简单、造价低，能实现离子交换膜的连续制造，并且制造成本相对较低，具有较高的市场竞争力。

下面实施例结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图。

图中，1、存储罐；2、输送管道；3、支撑层放卷辊；4、上膜层放卷辊；5、下膜层放卷辊；6、上膜层；7、下膜层；8、支撑层；9、第一组胶辊；10、膜边封接部；11、平板加热部；12、封边切断部；13、膜层回收辊；14、膜片裁切部；15、废料回收辊；16、第二组胶辊；17、单片的离子交换膜；h、溶液供给高度。

具体实施方式

参照图1，本实施例是一种离子交换膜的连续制造设备，包括溶液灌注部、膜放卷辊、膜边封接部10、平板加热部11、封边切断部12、膜层回收辊13、膜片裁切部14和废料回收辊15；溶液灌注部包括存储罐1和输送管道2，膜放卷辊包括支撑层放卷辊3、上膜层放卷辊4和下膜层放卷辊5，膜放卷辊的上膜层6、下膜层7和介于上膜层、下膜层之间的支撑层8通过第一组胶辊9平整牵引，经膜边封接部对上、下膜层在两侧边处连续密封为三层结构的双边封袋；输送管道***至封接后的双边封袋中，根据支撑层的厚度和双边封袋的牵引速度，定量调节溶液供给量，溶液供给高度h低于膜边封接部的下方处；灌注可反应性溶液的双边封袋经第二组胶辊16的牵引进入平板加热部固化；内含固化后离子交换膜的双边封袋通过封边切断部切断封边，通过膜层回收辊对上、下膜层剥离，中间的离子交换膜通过膜片裁切部裁切为单片的离子交换膜17，余下废料经废料回收辊回收。

参照图1实施例的连续制造设备，连续生产离子交换膜，介绍如下：

采用单卷1000m、幅宽620mm的PET膜两卷，单卷450m、幅宽550mm的无纺布，无纺布为20g/m²、孔隙率80-85%；含有离子交换基团的可反应性溶液配制：偶氮二异丁腈：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：二甲基丙烯酸乙二醇酯：二丙二醇的质量比为1:65:20:15的比例配置50kg溶液，采用负压脱泡1小时，装入存储罐并调整温度为20℃，并开启在罐体内通入氮气；将上、下PET膜和无纺布支撑层装配到位后，按如图1所示的方式，将上、下PET膜和无纺布支撑层通过第一组胶辊，胶辊之间的夹缝宽度调整为8mm，调整张力，保证PET膜和无纺布均被平整牵引，调节张力时，无纺布在宽度方向变窄不大于3%，牵引时，PET膜和无纺布的线速度一致，叠合通过膜边封接部被快速封边，形成在两侧边处连续密封为三层结构的双边封袋；输送管道***至封接后的双边封袋中，灌注可反应性溶液，溶液供给高度低于膜边封接部的下方10cm，随后，双边封袋通过第二组胶辊，上、下胶辊之间的夹缝宽度为0.47-0.5mm，的双边封袋经通过第二组胶辊的上、下胶辊之间的夹缝后，无纺布内的所有孔隙被可反应性溶液填充，上、下PET膜对浸渍的无纺布上、下平整握持，进入平板加热平台，平板加热平台设置温度依次为60℃温区为50m→70℃温区为50m→90℃温区为80m→105℃温区为80m，运行线速度为10m/min；进行离子交换膜的连续制造。整个过程制造出离子交换膜433m，自动冲裁出400*800mm膜片535张，通过检测发现仅有两张膜片有物理穿孔渗透，系无纺布表面杂质造成。因此，本发明的离子交换膜的连续制造设备，可以实现稳定良好的离子交换膜制造，并且制造过程简单，效率高，设备简单，产品具有良好性能，极大地提高市场竞争力。