專利名稱：一種集成式中空纖維膜紡絲機的制作方法
技術領域：
本發明涉及纖維膜成型技術，特別是ー種集成式中空纖維膜紡絲機。
背景技術：
目前，膜分離技術是ー種廣泛應用于溶液或氣體物質分離、濃縮和提純的分離技木。膜壁微孔密布，原液在一定壓カ下通過膜的ー側，溶劑及小分子溶質透過膜壁為濾出液，而大分子溶質被膜 截留，達到物質分離及濃縮的目的。膜分離過程為動態過濾過程，大分子溶質被膜壁阻隔，隨濃縮液流出，膜不易被堵塞，可連續長期使用。過濾過程可在常溫、低壓下運行，無相態變化，高效節能。
中空纖維膜是分離膜的ー種重要形式，外形像纖維狀，內部中空具有自支撐作用。與其他形態的膜品種相比，中空纖維膜組件不占地，不耗費能源，投資收益明顯，前景極為廣闊。傳統的中空纖維膜加工エ藝中，分為高溫致相分離法(TIPS)和非溶劑致相分離法(NIPS)兩種。這兩種エ藝各有獨特的加工特點，但前者加工設備偏大，操作溫度較高，較難控制；后者エ藝中，大部分材料無法在常溫或微溫條件下，找到合適溶劑溶解成均相溶液，因此不能正常紡制中空纖維膜。目前，尚無ー種中空纖維膜的紡絲機可以既使用高溫致相分離法和非溶劑致相分離法進行紡制。

發明內容
為了克服上述技術問題，本發明的目的在于提供ー種集成式中空纖維膜紡絲機，該紡絲機把制膜エ藝中的各裝置集成于ー套設備中，提高了紡絲的便利性。本發明所采用的技術方案是
ー種集成式中空纖維膜紡絲機，包括
攪拌裝置，所述攪拌裝置包括帶攪拌槳的攪拌軸和驅動攪拌軸的攪拌電機；
熔融脫泡裝置，所述熔融脫泡裝置包括反應釜，所述攪拌軸從上方伸入反應釜中且攪拌槳完全置于反應釜內，所述反應釜上設有加熱裝置；
擠壓噴絲裝置，所述擠壓噴絲裝置包括設置在反應釜底端的齒輪泵，所述齒輪泵的進ロ與反應釜內部連通，所述齒輪泵的出口處設有噴絲機構，所述擠壓噴絲裝置還包括設置于反應釜底端的鑄膜液計量裝置；
凝固成型裝置，所述凝固成型裝置包括對出絲進行降溫固化成型的水凝固槽；
對凝固成型的纖維膜進行紡絲收集的紡絲裝置。作為上述技術方案的進ー步改進，所述反應釜頂端連接有三通接ロ，所述三通接ロ包括連接加壓氮氣的一端和連接抽真空裝置的另一端。作為上述技術方案的進ー步改進，所述加熱裝置包括圍設并緊貼于反應釜外壁的多個加熱圈，所述加熱圈由上到下等間距分布，將反應釜分成多段加熱區域。作為上述技術方案的進ー步改進，所述攪拌軸頂部的外周設有與反應釜緊密貼合的密封面，所述密封面上設有密封圈槽，所述密封圈槽上安裝有密封圏。
作為上述技術方案的進ー步改進，所述鑄膜液計量裝置包括計量螺栓，所述反應釜內設有通至噴絲機構的鑄膜液通道，所述計量螺栓包括外露于反應釜的螺栓頭和可擰入鑄膜液通道的螺桿，所述螺桿擰入鑄膜液通道的部分阻隔鑄膜液的流動并與鑄膜液通道的內壁形成供鑄膜液通過的計量通道。作為上述技術方案的進ー步改進，所述噴絲機構包括噴絲板，所述噴絲板上設有噴絲頭，所述噴絲頭包括在側端的原液進口和在頂端鑄膜液導流體，所述原液進ロ連通噴絲頭的出絲ロ形成與鑄膜液分隔的原液通道。作為上述技術方案的進ー步改進，所述噴絲板上連接有一根或以上的噴絲板加熱棒。作為上述技術方案的進ー步改進，所述反應釜上設有熱電偶，所述熱電偶一端伸
入反應釜中與鑄膜液接觸，一端連接測量儀器。作為上述技術方案的進ー步改進，所述水凝固槽上設有引導滑輪組，所述引導滑輪組將擠壓噴絲裝置中的出絲引導至水凝固槽中冷卻成型后再引導至紡絲裝置中；所述引導滑輪組包括在水凝固槽內部的定滑輪I和在水凝固槽尾部頂端的定滑輪II。作為上述技術方案的進ー步改進，所述水凝固槽底部設有循環水出ロ。本發明的有益效果是本發明將中空纖維膜制膜エ藝中所需的攪拌裝置、熔融脫泡裝置、擠壓噴絲裝置、凝固成型裝置和紡絲裝置集成于ー套設備中，大大節省了紡絲機的占用空間，本發明將TIPS和NIPS兩種制膜エ藝融合，使用TIPS法吋，采用齒輪泵擠壓出絲，使用NIPS法時，配合鑄膜液計量裝置出絲，提高了紡絲的便利性。


下面結合附圖和實施方式對本發明進ー步說明。圖I是本發明的軸測示意 圖2是本發明的主視 圖3是本發明攪拌裝置和反應釜的裝配示意 圖4是本發明鑄膜液計量裝置的原理 圖5是本發明噴絲頭的結構示意 圖6是本發明凝固成型裝置的示意圖。
具體實施例方式如圖I-圖3所示，ー種集成式中空纖維膜紡絲機，包括攪拌裝置、熔融脫泡裝置、擠壓噴絲裝置、凝固成型裝置和紡絲裝置6。攪拌裝置包括帶攪拌槳的攪拌軸I和驅動攪拌軸I的攪拌電機2，攪拌電機2的輸出軸和攪拌軸I通過聯軸器連接，該聯軸器為螺旋彈簧聯軸器。整個攪拌裝置呈豎直方向布置。融脫泡裝置包括反應釜3，攪拌軸I從上方伸入反應釜3中且攪拌槳完全置于反應釜3內，對反應釜3內的鑄膜液進行攪拌混合。反應釜3的外表面還設有加熱裝置，對鑄膜液進行加熱脫泡處理。擠壓噴絲裝置包括設置在反應釜3底端的齒輪泵4，齒輪泵4的進ロ與反應釜3內部連通，齒輪泵4的出口處設有噴絲機構。擠壓噴絲裝置還包括設置于反應釜3底端的鑄膜液計量裝置。比較TIPS法和NIPS法兩種中空纖維膜制作エ藝，前者鑄膜液粘度高，對反應釜3抗壓性要求高，出絲較難；后者粘度低，常壓或微壓即可出絲，但不易計量精確。因此，在此裝置中采用齒輪泵4擠壓出絲方法，同時增加鑄膜液計量裝置，其目的是攻克兩種方法中的難點。使用TIPS法時，保持反應釜3內壓カO. 2^0. 3MPa，配合齒輪泵4擠壓出絲，大大降低操作人員的勞動強度，且降低高壓高溫的危險性。使用NIPS法時，保持反應釜3內微壓狀態，配合鑄膜液計量裝置出絲，也是很大程度上，提高了紡絲的便利性。凝固成型裝置是進行凝固浴的容器，包括水凝固槽5，對噴絲板13的出絲進行降溫固化成型處理。紡絲裝置6主要是對凝固成型的纖維膜進行紡絲收集，包括了紡絲主體和紡絲輪。作為優選的實施方式，反應釜3頂端連接有三通接ロ 7，三通接ロ 7 —端連通反應釜3內部，一端連接灌裝了壓カ氮氣的鋼瓶，最后一端連接有抽真空裝置，三通接ロ 7連通加壓氮氣和抽真空裝置的管道中均安裝了閥門。加壓氮氣可以通至反應釜3內，維持反應釜3內的壓力。另外，比較TIPS法和NIPS法，前者鑄膜液粘度高，溫度在200°C以上，很難脫泡；后者粘度低，溫度在60°C左右，較易脫泡。因此，抽真空裝置通過三通接ロ 7把反應釜3內抽負壓至-O. 098MPa，從而使氣泡在真空狀態下，較易較快的脫除。作為優選的實施方式，加熱裝置為圍設并緊貼于反應釜3外壁的多個加熱圈8，加熱圈8由上到下等間距分布，將反應釜3分成多段加熱區域。因為若果鑄膜液未充滿反應釜3內部，對反應釜3未充滿鑄膜液的空腔部分進行加熱很容易導致鑄膜液燒糊，所以不能對反應釜3的整體進行加熱，只能對低于鑄膜液液面的部分進行加熱。反應釜3外壁共有4個加熱圈8,鑄I旲液液面聞于最下面的加熱圈8時,使用該加熱圈8加熱，液面聞于從下往上數第二個加熱圈8時，下面兩個加熱圈8同時加熱，以此類推。反應釜3內有高溫有機溶劑蒸汽并需滿足O. 3MPa的密封壓力，因此，作為優選的實施方式，攪拌軸I頂部的外周設有與反應釜3緊密貼合的密封面，密封面上設有密封圈槽9，密封圈槽9上安裝有密封圈10，從而大大提高了密封效果，從而很好的控制制膜所需壓力，如圖3所示。作為優選的實施方式，鑄膜液計量裝置包括計量螺栓22。反應釜3內設有通至噴絲機構的鑄膜液通道11，計量螺栓22的螺栓頭外露于反應釜3，其螺桿可擰入鑄膜液通道11中。螺桿擰入鑄膜液通道11的部分能有效的阻隔鑄膜液的流動并與鑄膜液通道11的內壁形成供鑄膜液通過的計量通道12，如圖4所示。使用NIPS法制絲時，主要通過計量螺栓22對出絲量進行計量和控制，此時齒輪泵4可同時啟用，也可不啟用。作為優選的實施方式，噴絲機構包括噴絲板13，噴絲板13上設有噴絲頭14，如圖5所示，噴絲頭14包括在側端的原液進口和在頂端的鑄膜液導流體15，原液進ロ連通噴絲頭14的出絲ロ形成與鑄膜液分隔的原液通道16。鑄膜液在鑄膜液導流體15的導流下，沿鑄膜液導流體15外壁往下流動，原液通道16在鑄膜液導流體15內部，原液流出原液通道16時被鑄膜液包裹,形成中空纖維膜結構。如圖I-圖2所示，作為優選的實施方式，噴絲板13上連接有一根或以上的噴絲板加熱棒17。噴絲板加熱棒17根據需要對噴絲板13進行加熱，從而更好的控制出絲的孔隙結構。作為優選的實施方式，反應釜3上設有熱電偶18，熱電偶18 —端伸入反應釜3中與鑄膜液接觸，一端連接測量儀器。使用者通過熱電偶18可以快速準確的監測反應釜3內的鑄膜液溫度，從而調整接下來的エ藝方案。如圖6所示，作為優選的實施方式，水凝固槽5為立方體型，其深度大于其寬度。水凝固槽5上設有引導滑輪組，引導滑輪組將擠壓噴絲裝置中的出絲引導至水凝固槽5中冷卻成型后再引導至紡絲裝置6中收集。引導滑輪組包括在水凝固槽5內部的定滑輪I 19和在水凝固槽5尾部頂端的定滑輪II 20，通過引導滑輪組的設置，減少了一半以上凝固浴的占地面積，也大大減少的用水量。作為優選的實施方式，水凝固槽5底部設有循環水出ロ 21。因在NIPS法中，水凝固槽5槽內水的純度，對中空纖維膜的成品膜起關鍵性的影響，故此處增加循環水出ロ 21，
既方便操作者更換新水，減輕勞動強度，又方便在非溶劑相更換其他溶劑配方，可以做到連續式配方優化的作用。以上所述只是本發明優選的實施方式，其并不構成對本發明保護范圍的限制。
權利要求
1.一種集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于包括 攪拌裝置，所述攪拌裝置包括帶攪拌槳的攪拌軸(I)和驅動攪拌軸(I)的攪拌電機(2)； 熔融脫泡裝置，所述熔融脫泡裝置包括反應釜(3)，所述攪拌軸(I)從上方伸入反應釜(3)中且攪拌槳完全置于反應釜(3)內，所述反應釜(3)上設有加熱裝置； 擠壓噴絲裝置，所述擠壓噴絲裝置包括設置在反應釜(3)底端的齒輪泵(4)，所述齒輪泵(4)的進口與反應釜(3)內部連通，所述齒輪泵(4)的出口處設有噴絲機構，所述擠壓噴絲裝置還包括設置于反應釜(3)底端的鑄膜液計量裝置； 凝固成型裝置，所述凝固成型裝置包括對出絲進行降溫固化成型的水凝固槽(5); 對凝固成型的纖維膜進行紡絲收集的紡絲裝置(6)。
2.根據權利要求I所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述反應釜(3)頂端連接有三通接口(7)，所述三通接口(7)包括連接加壓氮氣的一端和連接抽真空裝置的另一端。
3.根據權利要求I所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述加熱裝置包括圍設并緊貼于反應釜(3)外壁的多個加熱圈(8)，所述加熱圈(8)由上到下等間距分布，將反應釜(3)分成多段加熱區域。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述反應釜(3)頂部設有與攪拌軸(I)頂部的外周緊密貼合的密封面，所述密封面上設有密封圈槽(9)，所述密封圈槽(9)上安裝有密封圈(10)。
5.根據權利要求I所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述鑄膜液計量裝置包括計量螺栓(22)，所述反應釜(3)內設有通至噴絲機構的鑄膜液通道(11)，所述計量螺栓(22)包括外露于反應釜(3)的螺栓頭和可擰入鑄膜液通道(11)的螺桿，所述螺桿擰入鑄膜液通道(11)的部分阻隔鑄膜液的流動并與鑄膜液通道(11)的內壁形成供鑄膜液通過的計量通道(12)。
6.根據權利要求I或5所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述噴絲機構包括噴絲板(13)，所述噴絲板(13)上設有噴絲頭(14)，所述噴絲頭(14)包括在側端的原液進口和在頂端的鑄膜液導流體(15)，所述原液進口連通噴絲頭(14)的出絲口形成與鑄膜液分隔的原液通道(16)。
7.根據權利要求6所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述噴絲板(13)上連接有一根或以上的噴絲板加熱棒(17)。
8.根據權利要求I至3中任一項所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述反應釜(3 )上設有熱電偶(18 )，所述熱電偶(18 ) —端伸入反應釜(3 )中與鑄膜液接觸，一端連接測量儀器。
9.根據權利要求I所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述水凝固槽(5)上設有引導滑輪組，所述引導滑輪組將擠壓噴絲裝置中的出絲引導至水凝固槽(5)中冷卻成型后再引導至紡絲裝置(6)中；所述引導滑輪組包括在水凝固槽(5)內部的定滑輪I (19)和在水凝固槽(5)尾部頂端的定滑輪II (20)。
10.根據權利要求I或9所述的集成式中空纖維膜紡絲機，其特征在于所述水凝固槽(5)底部設有循環水出口(21)。
全文摘要
本發明涉及一種集成式中空纖維膜紡絲機，包括攪拌裝置、熔融脫泡裝置、擠壓噴絲裝置、凝固成型裝置和紡絲裝置，所述擠壓噴絲裝置包括設置在熔融脫泡裝置的反應釜底端的齒輪泵，所述齒輪泵的進口與反應釜內部連通，所述齒輪泵的出口處設有噴絲機構，所述擠壓噴絲裝置還包括設置于反應釜底端的鑄膜液計量裝置。本發明將中空纖維膜制膜工藝中所需的攪拌裝置、熔融脫泡裝置、擠壓噴絲裝置、凝固成型裝置和紡絲裝置集成于一套設備中，大大節省了紡絲機的占用空間，本發明將TIPS和NIPS兩種制膜工藝融合，使用TIPS法時，采用齒輪泵擠壓出絲，使用NIPS法時，配合鑄膜液計量裝置出絲，提高了紡絲的便利性。
文檔編號D01D13/00GK102851763SQ20121028293
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者沈鵬 申請人:廣州中國科學院先進技術研究所