一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備的製作方法

2023-06-12 13:13:41

一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備，屬於化學設備【技術領域】。本設備含有傳輸系統、計算機控制系統，微浸塗系統、乾燥系統和溶劑回收系統；從微浸塗輥送出的已浸塗有聚合物浸塗液的溼的超薄膜聚合物複合膜薄片通過傳輸輥送入乾燥系統中；從空氣吹掃冷卻護膜器送出的已乾燥的超薄膜聚合物複合膜通過傳輸輥送到成品滾筒。微浸塗槽槽體的一對紅外線液位傳感器分別與計算機相連；高精密計量泵與計算機相連，其出口深入所述微浸塗槽之中；在乾燥系統的氮氣出口均和冷凝器進口相連，冷凝器的出口與回收儲瓶相連，回收儲瓶與真空泵相連。用本實用新型設備能連續地自動化地生產所述複合膜，生產效率高，成品質量好。
【專利說明】一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於化學設備【技術領域】，具體涉及一種用於過濾或透過空氣且能產生 五防(即防塵粒(包括PM2.5)、防病毒、防病菌、防汙染物、防煙塵)及富氧的功能的，由高氧 氣滲透率或對氧氣高選擇性的滲透遵守溶解擴散模型的聚合物製成的超薄膜聚合物複合 膜的製造設備。
【背景技術】
[0002]空氣汙染在人口密度大的地區，尤其是大、中城市產生霧霾天氣，嚴重威脅人民的 身體健康和生命。霧霾天氣產生的機制很複雜，其化學成分也非常複雜。這些物質可能引 發癌症及其它嚴重疾病。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，在空氣中產生大量的游離著的病毒和病菌分子，就會傳播疾病。 PM2.5是空氣汙染物中對人危害最大的細顆粒物，此細顆粒物的直徑等於或者小於2.5微 米，PM2.5在醫學上叫可入肺顆粒物，它們對人體的損害較大。一般來說我們外科的口罩大 概能夠有PM4的微粒可以預防，到PM2.5就不行了，到PM2.5現在一般是要N95的那種口罩， 但那種口罩很悶，不能長期用。
[0003]現有技術中，因應不同的用途和需求，口罩有不同的種類與分級:
[0004]1、一般口罩，它對於比較容易進入人類呼吸系統的灰塵，並沒有防護的效果，但對 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，其過濾層的主要功用在於吸附有機氣體、具惡臭的分子及毒性粉 塵，並非用於過濾粉塵，不具殺菌的功能。但活性碳的使用有一項限制，一旦所有的細孔都 被填滿，便失去效用且無法確定何時到達飽和點。
[0006]3、醫療用口罩，主要是為了避免醫生的飛沫影響病人，標準的外科醫療用口罩分 叄層，外層有阻塵阻水作用，可防止飛沫進入口罩裡面，中層有過濾作用，可擋住90%以上 的5微米顆粒，近口鼻的一層作為吸溼之用。
[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流行期間大家爭相搶購的N95型口罩，是美國指定防範肺結核病菌的防疫 口罩，可以有效過濾結核桿菌(直徑約為0.3?0.6微米，長I?4微米)，防止經由空氣的 感染。
[0009]有資料報導，人口密度大的地區，尤其是大、中城市，空氣汙染會導致空氣中氧的 濃度從大自然的21%降到19%以下，環境長期處於貧氧狀態。汽車出行高峰期，空氣中的氧 大量用於汽車燃油的燃燒，空氣中氧的濃度甚至低於18%，環境處於極度貧氧狀態，因此，真 正吸入到人體體內的氧氣量大大降低。生活在這種貧氧或者極度貧氧環境下的人們，其健 康將受到嚴重威脅，其身體將處於亞健康狀態，並且很容易患上或者誘發多種慢性疾病，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。如果能有一種技術能製造一種具有防塵(包括防PM2.5)、防病毒、防病菌、防汙染、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，並因此緩解或者根治由缺氧而引起的 各種不良身體症狀，消除因體內血液中氧濃度低而導致的疲勞，倦怠和頭暈、頭疼等不適症 狀。當人們處在清新健康富氧的環境下時，人們的體力機能，大腦智力，血液氧濃度等能達 到身體最佳狀態。這對於老年人、孕婦、兒童，以及學習強度和心理壓力大的學生，和工作強 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療作用。
[0010]但目前尚無任何技術和產品能夠在滿足五防(即防塵(包括防PM2.5)、防病毒、 防病菌、防汙染、防煙塵)功能的同時，提供富氧功能的口罩。而且，絕大多數口罩都不能防 PM2.5大小的可入肺顆粒物，有少數能防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讓人感覺很悶，不能長期使用。
[0011]本 申請人:在深入研究了現有技術的已有物質和膜技術的基礎上，在本 申請人:同日 申請的另一發明中，公開了一種能用於口罩的高氧氣滲透率或對氧氣高選擇性的滲透遵守 溶解擴散模型的聚合物製成的複合膜，設置有這種複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、防汙染、防煙塵)功能的同時，提供富氧功能。
[0012]現有技術中，用以分離不同氣體的膜是已知的，現有技術已開發了一系列的具有 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 是工業上應用的，它具有一系列的工業應用的特點，尚不能簡單地將它們應用於民用產品， 尚無人將它們應用於人們普通使用的口罩上。應用於口罩的複合膜必須是具有柔軟性，能 與口罩相配合，它既能阻擋各種對人體有害的顆粒和病菌等，還能為佩帶者提供富氧的空 氣，同時不會對佩帶者造成呼吸障礙。為達到如上目的，用於口罩的複合膜是需要具有一 定的技術和性能要求的，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，既能阻擋各種對人體有害的物質(比如，PM2.5、病毒、病菌、汙染物、煙 塵)，又能提供富氧的空氣。現有技術中尚無適用的已知薄膜。
[0013]現有技術中製備膜的技術中，有一種稱為流延的製取薄膜的方法。製造時，先將液 態或分散體流布在動行的載體(一般為金屬帶)上，隨後用適當方法將其熟化，最後從載體 上剝取薄膜。流延成型又稱帶式澆注，在陶瓷製品的成型方法中有應用，如成型0.2MM-3MM 厚度的片狀陶瓷製品，生產此類產品具有速度快、自動化程度高、效率高、組織結構均勻、產 品質量好等諸多優勢。又如一種溶液流延方法，使含有聚合物的所述塗料從所述狹縫的出 口流出，以在移動的載體上形成流延膜，所述塗料在所述出口和所述載體之間形成塗料流 道；將所述流延膜從所述載體上剝離；將所述剝離的流延膜乾燥成膜。
[0014]本 申請人:借鑑了現有技術的流延成型的方法，但是，現有技術中流延成型的方法 和設備都不能用以製備本 申請人:所述的含有均質無孔聚合物薄膜層的超薄膜聚合物複合 膜。本申請的均質無孔聚合物薄膜層的厚度為0.001?5微米，這樣薄的一層緻密薄膜，且 需要均質無孔是非常困難的。
實用新型內容
[0015]針對現有技術的上述不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種超薄膜聚合 物複合膜的流延微浸塗連續生產設備，使用它能夠製備一種符合需要的能用於過濾空氣阻 止汙染物透過並能使透過的空氣成為富氣空氣的超薄膜聚合物複合膜。[0016]本實用新型的技術方案是一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備， 含有傳輸系統、計算機控制系統，所述的連續生產設備中還設置有微浸塗系統、乾燥系統和 溶劑回收系統；所述的傳輸系統中的物料滾筒、微浸塗輥、成品滾筒、和多個傳輸輥均由電 機驅動，所述的物料滾筒和至少2個傳輸輥通過多孔聚合物載體層原料薄片與微浸塗槽中 的微浸塗輥相連接，所述的微浸塗輥還通過已浸塗有聚合物浸塗液的溼的超薄膜聚合物復 合膜薄片與將所述溼的超薄膜聚合物複合膜薄片送入乾燥系統的傳輸輥相連接；所述乾燥 系統的第一級真空烘箱、第二級真空烘箱、第三級真空烘箱、空氣吹掃冷卻護膜器依次相互 銜接；從空氣吹掃冷卻護膜器通過已乾燥的超薄膜聚合物複合膜和傳輸輥相連接，所述的 將已乾燥的超薄膜聚合物複合膜送出的傳輸輥與成品滾筒相連接；所述的微浸塗系統中的 所述微浸塗槽的槽體上設置有一對紅外線液位傳感器，所述的一對紅外線液位傳感器分別 通過電纜與計算機控制系統相連；聚合物浸塗溶液容器的下部設置有高精密計量泵，所述 高精密計量泵通過電纜與計算機控制系統相連，其出口通過聚合物浸塗溶液輸送管道深入 所述微浸塗槽之中；在乾燥系統中，所述的第一級真空烘箱的氮氣進口、第二級真空烘箱的 氮氣進口、第三級真空烘箱的氮氣進口分別通過氮氣分配管道與氮氣流量控制器和氮氣瓶 相連；所述空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口通過空氣管道與無油空氣壓縮機相連，在所述 空氣管道中還設置有空氣過濾器和空氣乾燥器；所述的第一級真空烘箱的氮氣出口、所述 的第二級真空烘箱的氮氣出口、和所述的第三級真空烘箱的氮氣出口均通過管道和所述溶 劑回收系統中的冷凝器進口相連，所述的冷凝器的出口與回收溶劑的儲瓶相連，所述的回 收溶劑的儲瓶通過真空管道與真空泵相連。
[0017]所述的第一級真空烘箱的氮氣出口、所述的第二級真空烘箱的氮氣出口、和所述 的第三級真空烘箱的氮出口與管道之間，分別設置有一級真空度控制閥、二級真空度控制 閥、和三級真空度控制閥。
[0018]所述的一級真空度控制閥、二級真空度控制閥、和三級真空度控制閥分別通過電 纜與計算機控制系統相連。所述的第一級真空烘箱的氮氣進口、第二級真空烘箱的氮氣進 口、第三級真空烘箱的氮氣進口分別通過電纜與計算機控制系統相連。
[0019]所述的第一級真空烘箱的氮氣出口、所述的第二級真空烘箱的氮氣出口、和所述 的第三級真空烘箱的氮出口分別通過電纜與計算機控制系統相連。
[0020]本實用新型的設備設計合理，結構簡捷，操作方便，是一種連續生產設備，用本實 用新型設備能連續地自動化地生產所述複合膜，生產效率高，成品質量好。為了生產均勻和 無缺陷的複合膜，控制聚合物溶液塗層中的溶劑的蒸發速度，本實用新型特別在微浸塗後 設置了三級真空乾燥箱。三級真空烘箱的溫度逐級升高，含有聚合物溶液塗層的溼膜在各 級真空烘箱的滯留時間，真空度均逐級變化，非常有效地控制聚合物溶液塗層中的溶劑在 各級真空烘箱的蒸發速度，從而保證了複合膜的質量。本實用新型設備和方法還進行了溶 劑的回收，節約了生產成本，同時，杜絕了環境的汙染。當生產量達以一定規模時，本連續生 產設備和方法的成本將比批處理的成本更低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖1是本實用新型所生產的超薄膜聚合物複合膜一實施例結構示意圖；
[0022]附圖2是本實用新型所生產的超薄膜聚合物複合膜另一實施例結構示意圖；[0023]附圖3是本實用新型的連續生產設備和方法的一實施例的結構示意圖。
[0024]附圖中標記分述如下:1 一超薄膜聚合物複合膜；2—均質無孔聚合物超薄膜層； 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 滾筒一多孔聚合物載體層原料薄片；12—多孔聚合物複合膜載體層原料薄片放大效果 圖；13—聚合物浸塗溶液的容器；14一聚合物浸塗溶液；15—高精密計量泵；15a和15b— 紅外線液位傳感器；16—聚合物浸塗溶液輸送管道；17—微浸塗槽；18—聚合物浸塗溶液； 19一微浸塗輥；20—溼的超薄膜聚合物複合膜薄片；21—均質無孔聚合物超薄膜層的放大 效果圖，22—多孔聚合物複合膜載體層的放大效果圖，23—輸送滾筒，24—第一級真空烘 箱，25—第二級真空烘箱，26—第三級真空烘箱，27—第一級真空烘箱的氮氣進口，28—第 一級真空烘箱的氮氣出口，28c—第一級真空度控制閥，29—第二級真空烘箱的氮氣進口， 30—第二級真空烘箱的氮氣出口，30c—第二級真空度控制閥，31—第三級真空烘箱的氮氣 進口，32—第三級真空烘箱的氮氣出口，32c—第三級真空度控制閥，33—管道，34—冷凝 器，35—回收溶劑的儲瓶，36 —回收的溶劑，37—真空管道，38—真空泵，39—氮氣瓶，40— 氮氣流量控制器，41 一氮氣分配管道，42—無油空氣壓縮機，43—空氣管道，44 一空氣過濾 器，45 —空氣乾燥器，46—空氣吹掃冷卻護膜器，47 —空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口， 48—空氣吹掃冷卻護膜器的空氣出口，49一空氣出口管道，50—成品滾筒，51—計算機控制 系統，52 —電纜。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的描述。如附 圖1所示，用本實用新型的設備生產的產品，即超薄膜聚合物複合膜，所述的超薄膜聚合物 複合膜I由均質無孔聚合物超薄膜層2和多孔超薄膜載體層3相互緊密疊加而成。所述的 超薄膜聚合物複合膜I可以用於過濾空氣，能具有防PM2.5、防病毒、防病菌、防汙染、防煙 塵和提供富氧的功能和富氧功能，採用超薄膜聚合物複合膜I的口罩具有保健口罩或醫療 用口罩的特點。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 質組成的，也可以是如附圖2所示的由兩層不同的物質相互疊加而成，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。本實用新型的最終產 品是超薄膜聚合物複合膜1，由於多孔超薄膜載體層3的生產比較容易，用現有技術中的已 知方法能生產出符合需要的多孔超薄膜載體層3。所以本實用新型的設備中生產超薄膜聚 合物複合膜的I時，是將多孔超薄膜載體層3作為原料來使用的，也就是說，本實用新型中 不包括多孔超薄膜載體層3的製備。
[0026]如附圖3所示，是本實用新型的連續生產設備的一實施例的結構示意圖。如附圖3 所示，本實用新型的設備包括:載體層和複合膜的傳輸系統；溶液流延微浸塗系統；複合膜 的乾燥系統；計算機控制系統；和溶劑回收系統。就各系統的主要設備和功能描述如下:所 述載體層和複合膜的傳輸系統包括物料滾筒10，帶電機驅動卷取輥的成品滾筒50，和傳輸 輪23、微浸塗輥19，其目的是控制物料的傳輸速度。
[0027]所述流延微浸塗系統包括聚合物浸塗溶液14和聚合物浸塗溶液的容器13，聚合 物浸塗溶液的容器13通過高精密計量泵15用於連續準確地給出聚合物浸塗溶液14 ;溶液 流延微浸塗系統包括有聚合物溶液浸塗槽17和聚合物浸塗溶液18 ;在上述傳動系統中提到的微浸塗輥19，微浸塗輥19也是流延微浸塗系統中的設備。多孔聚合物載體層原料薄片 11隨著微浸塗輥19在聚合物浸塗溶液18中經過，使聚合物浸塗溶液18浸塗或稱附著於微 浸塗輥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 勻浸塗很薄的一層聚合物浸塗溶液18，成為溼的超薄膜聚合物複合膜薄片20。本 申請人:將 這一過程稱為溶液流延微浸塗。在這一過程中，控制溶液流延微浸塗的量是很重要的，在本 申請中，控制微浸塗輥的直徑為26-36釐米，其底部浸於微浸塗槽的聚合物的浸塗液之中， 微浸塗輥19與聚合物浸塗液的液面相接觸的面積為其表面的8%-36%，保持微浸塗輥19的 轉速為0.1-1Orpm0設置於微浸塗槽17槽壁上的一對紅外線液位傳感器15a和15b將聚 合物浸塗液18的液面高度數據傳輸到計算機控制系統51，計算機控制系統51將控制信號 傳輸給聚合物浸塗溶液容器13下部的高精密計量泵15，使經高精密計量泵15流入微浸塗 槽17之中的聚合物浸塗液18的量正好能使微浸塗槽之中的聚合物浸塗液保持在設定的高 度，液面保持恆定，進而確保聚合物溶液塗層均勻。
[0028]在本實用新型的連續生產設備中，所述浸塗後的超薄膜聚合物複合膜I即溼的超 薄膜聚合物複合膜薄片20的乾燥系統包括至少有一級真空烘箱，用於蒸發聚合物溶液塗 層中的溶劑而生成超薄膜聚合物複合膜I。為了生產均勻和無缺陷的超薄膜聚合物複合膜 I，控制聚合物溶液塗層中的溶劑的蒸發速度是非常重要的。因此，在上述方案中，所述浸塗 後的超薄膜聚合物複合膜I即溼的超薄膜聚合物複合膜薄片20的乾燥系統包括三級真空 烘箱24、25、和26，每一級真空烘箱的溫度的設置是不一樣的，真空烘箱的溫度逐級升高。 通過改變每一級真空烘箱的長短，可控制含有聚合物溶液塗層的溼膜在各級真空烘箱的滯 留時間，從而進一步控制聚合物溶液浸塗層中的溶劑在各級真空烘箱的蒸發速度。與此同 時，通過調節各級真空烘箱的真空度，可非常有效地控制聚合物溶液浸塗層中的溶劑在各 級真空烘箱的蒸發速度。
[0029]所述溶劑回收系統包括冷凝器34 (用於冷凝聚合物溶液浸塗層中蒸發的溶劑)，溶 劑回收儲瓶35和回收溶劑36，冷凝器34用於冷凝聚合物溶液浸塗層中蒸發的溶劑，並且回 收溶劑重複使用，同時防止溶劑汙染環境。
[0030]實施例1:
[0031]本實用新型應用Teflon AF2400作為均質無孔聚合物超薄膜層2的材料，Teflon AF2400是高氧氣滲透率或對氧氣高選擇性的滲透遵守(或適用)溶解擴散模型的聚合物。 高度不對稱的亞微米級聚碸作為多孔超薄膜載體層3。所述高度不對稱的亞微米級聚碸 的孔徑分布特徵表現在:1、高度不對稱的亞微米級聚碸作為多孔超薄膜載體層3，即是用 Teflon AF2400溶液進行微浸塗的表面，即是與所述均質無孔聚合物超薄膜層2接觸的表 面，其孔徑為0.05微米，2、孔徑為0.05微米的厚度僅為10微米、3、外表面的孔徑為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稱亞微米級聚碸具 有足夠的機械強度和透氣性能，尤其是其優秀的高度不對稱亞微米級的孔徑分布特質非常 適合作為製造超薄膜聚合物塗層的載體層。根據如上所選製造超薄膜聚合物複合膜I的材 料，以連續生產方式製備超薄膜聚合物複合膜1，其具體生產步驟、過程和方法描述如下:
[0032]1、將Teflon AF2400溶解在由3M公司生產的Fluorinert FC-75的溶劑中，形成 lwt%的Teflon AF2400溶液。Fluorinert是3M公司的商標品牌名稱，FC-75是碳氟化合 物，其化學式為C8F16O,是四氫呋喃的衍生物。FC-75是Teflon AF2400的溶劑之一，它的沸點是102°C ；
[0033]2、將作為多孔聚合物載體層3的高度不對稱的亞微米級聚碸襯底捲入到物料滾 筒10上，並置於所述傳輸系統中形成生產線；
[0034]3、如圖3所示，在含所述lwt%的Teflon AF2400溶液的聚合物塗層溶液儲池17 中，所述高度不對稱亞微米級聚碸的多孔超薄膜載體層3通過所述微浸塗輥19的勻速轉動 與所述聚合物浸塗溶液儲池17中的所述lwt%的Teflon AF2400溶液18的表面接觸，經 微浸塗方法在所述高度不對稱亞微米級聚碸的多孔超薄膜載體層3上形成lwt%的Teflon AF2400溶液的聚合物浸塗層。所述聚合物溶液塗層滾筒，即微浸塗輥19的直徑為26-36釐 米，在所述聚合物塗層溶液儲池17中，微浸塗輥19浸入聚合物溶液浸塗液18中的表面是 微浸塗輥19的表面的8%-36% ;所述微浸塗輥19的轉速為0.1-1Orpm ；
[0035]4、如圖3所示，將塗有所述lwt%的Teflon AF2400溶液的聚合物浸塗溶液的溼的 超薄膜聚合物複合膜薄片20傳送到所述烘乾系統中烘乾,使所述lwt%的Teflon AF2400 溶液在所述高度不對稱亞微米級聚碸的多孔超薄膜載體層3襯底表面形成均質無孔聚合 物超薄膜層2，經後續空氣吹掃冷卻護膜器46的處理即得超薄膜聚合物複合膜I，最後所述 超薄膜聚合物複合膜I捲入到帶電機驅動卷取輥的成品滾筒50。
[0036]在本實施例中，如圖3所示，所述三級真空烘箱24、25、26的各級真空烘箱的溫度 是通過電纜52與計算機輔助控制系統51相聯而控制的；所述三級真空烘箱24、25、26的真 空度是經各級的真空烘箱的真空度控制閥28c、30c、32c通過電纜52與計算機控制系統51 相聯而控制的。用於三級真空烘箱的各級真空烘箱的氮氣吹掃速度由氮氣流量控制器40 控制，各級真空烘箱氮氣吹掃流速均為2L (STP)/min，所用氮氣由氮氣瓶39提供，所用氮 氣的純度大於99.9%。第一級真空烘箱24的溫度、第二級真空烘箱25的溫度、和第三級真 空烘箱26的溫度分別控制在60±2°C、80±2°C、和106±2°C ;第一級真空烘箱24的真空 度、第二級真空烘箱25的真空度、和第三級真空烘箱26的真空度分別控制在460Torr(即 mmHg), 180Torr、和60Torr ;第一級真空烘箱24的滯留時間、第二級真空烘箱25的滯留時 間、和第三級真空烘箱26的滯留時間分別控制在30分鐘、40分鐘、和60分鐘。
[0037]在本實施例中，如圖3所示，三級真空烘箱24、25、26的各級真空烘箱蒸發的FC-75 溶劑經真空管道33和冷凝器34冷凝而收集到回收溶劑的儲瓶35，回收的FC-75溶劑36可 重複使用，達到既經濟又環保的循環可持續發展的工藝過程。
[0038]在本實施例中，如圖3所示，超薄膜聚合物複合膜I的護膜系統的處理是應用空氣 吹掃冷卻護膜器46經室溫下的無溼度、清潔的空氣吹掃降溫，可用於除去超薄膜聚合物復 合膜I經乾燥系統處理後仍然殘留的任何FC-75溶劑，並且將超薄膜聚合物複合膜I的溫 度降到接近室溫後轉輸到帶電機驅動卷取輥的成品滾筒50。用於空氣吹掃的所述無溼度、 清潔的空氣是由無油空氣壓縮機42經空氣管道43、空氣乾燥器44、和空氣過濾器45處理 後通過空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口 47進入空氣吹掃冷卻護膜器46，空氣吹掃超薄膜 聚合物複合膜I後由空氣吹掃冷卻護膜器的空氣出口 48排出，再經空氣出口管道49排放。 空氣吹掃的流速為60L/min。
[0039]由上述實施例中生產製得的以Teflon AF2400為均質無孔聚合物超薄膜層2和以 高度不對稱的亞微米級聚碸作為所述多孔聚合物複合膜載體層3的超薄膜聚合物複合膜I 命名為複合膜A。複合膜A中的Teflon AF2400均質無孔聚合物超薄膜層5的厚度約為0.5微米。
[0040]實施例2:
[0041]本實用新型應用Teflon AF2400作為均質無孔聚合物超薄膜層2的材料，Teflon AF2400是高氧氣滲透率或對氧氣高選擇性的滲透遵守(或適用)溶解擴散模型的聚合物。 所述聚四氟乙烯多孔聚合物作為所述的均質無孔聚合物超薄膜層2的多孔超薄膜載體層 3-1，再採用聚酯無紡布作為所述聚四氟乙烯多孔聚合物的支撐襯底3-2。這一複合多孔超薄膜載體層3是通過所述聚四氟乙烯多孔聚合物和所述聚酯無紡布支撐襯底通過層壓粘合方式而製成。所述複合多孔超薄膜載體層的特徵表現在:1、由兩層多孔聚合物材料疊加製成多孔超薄膜載體層3，2、接觸所述均質無孔聚合物薄膜層2的第一層多孔超薄膜載體層為聚四氟乙烯多孔聚合物3-1，即是用作Teflon AF2400溶液進行微浸塗的表面，即是與所述均質無孔聚合物超薄膜層2接觸的表面，其平均孔徑為0.02微米，平均孔徑為0.02 微米的厚度為40-60微米，孔隙率為~60%，3、所述聚酯無紡布支撐襯底3-2可為所述聚四氟乙烯多孔聚合物載體層。所述複合多孔超薄膜載體層3提供了非常優秀的用作Teflon AF2400溶液進行微浸塗的表面、極高的透氣性和足夠強的機械強度，其厚度為80-120微米。因此，所選擇的所述複合多孔超薄膜載體層3具有足夠的機械強度和透氣性能，尤其是其與所述均質無孔聚合物超薄膜層2接觸的表面的優秀的超亞微米級的平均孔徑分布特質非常適合作為製造超薄膜聚合物塗層的載體層。根據如上所選製造聚合物超薄膜複合膜 I的材料，以連續生產方式製備聚合物超薄膜複合膜I，其具體生產步驟、過程和方法描述如下:
[0042]1、將Teflon AF2400溶解在由3M公司生產的Fluorinert FC-75的溶劑中，形成
0.6wt%的Teflon AF2400溶液。Fluorinert是3M公司的商標品牌名稱，FC-75是碳氟化合物，其化學式為C8F16O,是四氫呋喃的衍生物。FC-75是TeflonAF2400的溶劑之一，它的沸點是1020C ；
[0043]2、將作為多孔超薄膜載體層3的所述複合多孔超薄膜載體層薄片捲入到物料滾筒10上，並置於所述傳輸系統中形成生產線；
[0044]3、如圖3所示，在含所述0.6wt°/c^^Teflon AF2400溶液的聚合物塗層溶液儲池17 中，所述複合多孔超薄膜載體層3通過所述微浸塗輥19的勻速轉動與所述聚合物浸塗溶液儲池17中的所述0.6wt%的Teflon AF2400溶液18的表面接觸，經微浸塗方法在所述複合多孔超薄膜載體層3上形成0.6wt%的Teflon AF2400溶液的聚合物浸塗層。所述聚合物溶液塗層滾筒，即微浸塗輥19的直徑為26-36釐米，在所述聚合物塗層溶液儲池17中，微浸塗輥19浸入聚合物溶液浸塗液18中的表面是微浸塗輥19的表面的8%-16% ;所述微浸塗輥19的轉速為l_5rpm ；
[0045]4、如圖3所示，將塗有所述0.6wt%的Teflon AF2400溶液的聚合物浸塗溶液的溼的超薄膜聚合物複合膜薄片20傳送到所述烘乾系統中烘乾，使所述0.6wt%的Teflon AF2400溶液在所述複合多孔超薄膜載體層3襯底表面形成均質無孔聚合物超薄膜層2，經後續空氣吹掃冷卻護膜器46的處理即得聚合物超薄膜複合膜1，最後所述聚合物超薄膜複合膜I捲入到帶電機驅動卷取輥的成品滾筒50。
[0046]在本實施例中，如圖3所示，所述三級真空烘箱24、25、26的各級真空烘箱的溫度是通過電纜52與計算機輔助控制系統51相聯而控制的；所述三級真空烘箱24、25、26的真空度是經各級的真空烘箱的真空度控制閥28c、30c、32c通過電纜52與計算機控制系統51 相聯而控制的。用於三級真空烘箱的各級真空烘箱的氮氣吹掃速度由氮氣流量控制器40 控制，各級真空烘箱氮氣吹掃流速均為2L (STP)/min，所用氮氣由氮氣瓶39提供，所用氮 氣的純度大於99.9%。第一級真空烘箱24的溫度、第二級真空烘箱25的溫度、和第三級真 空烘箱26的溫度分別控制在60±2°C、80±2°C、和106±2°C ;第一級真空烘箱24的真空 度、第二級真空烘箱25的真空度、和第三級真空烘箱26的真空度分別控制在460Torr(即 mmHg), 180Torr、和60Torr ;第一級真空烘箱24的滯留時間、第二級真空烘箱25的滯留時 間、和第三級真空烘箱26的滯留時間分別控制在30分鐘、40分鐘、和60分鐘。
[0047]在本實施例中，如圖3所示，三級真空烘箱24、25、26的各級真空烘箱蒸發的FC-75 溶劑經真空管道33和冷凝器34冷凝而收集到回收溶劑的儲瓶35，回收的FC-75溶劑36可 重複使用，達到既經濟又環保的循環可持續發展的工藝過程。
[0048]在本實施例中，如圖3所示，聚合物超薄膜複合膜I的護膜系統的處理是應用空氣 吹掃冷卻護膜器46經室溫下的無溼度、清潔的空氣吹掃降溫，可用於除去聚合物超薄膜復 合膜I經乾燥系統處理後仍然殘留的任何FC-75溶劑，並且將聚合物超薄膜複合膜I的溫 度降到接近室溫後轉輸到帶電機驅動卷取輥的成品滾筒50。用於空氣吹掃的所述無溼度、 清潔的空氣是由無油空氣壓縮機42經空氣管道43、空氣乾燥器44、和空氣過濾器45處理 後通過空氣吹掃冷卻護膜器的空氣進口 47進入空氣吹掃冷卻護膜器46，空氣吹掃聚合物 超薄膜複合膜I後由空氣吹掃冷卻護膜器的空氣出口 48排出，再經空氣出口管道49排放。 空氣吹掃的流速為60L/min。
[0049]由上述實施例中生產製得的以Teflon AF2400為均質無孔聚合物超薄膜層2和以 複合多孔超薄膜載體層作為所述多孔超薄膜載體層3的聚合物超薄膜複合膜I命名為複合 膜B。複合膜B中的Teflon AF2400均質無孔聚合物超薄膜層2的厚度約為0.05微米。
[0050]所述複合膜A隨機用直徑為90毫米的穿孔機衝壓出3個樣品，並且用標籤分別標 明為樣品1A、樣品2A、和樣品3A。對樣品1A、樣品2A、和樣品3A進行氧氣和氮氣的透氣性 的試驗，實驗結果列入表I。表I的測試結果表明所述複合膜的質量優良且非常均勻，對氧 氣的擇擇性為2.0 (即a 02；N2=2.0)。
[0051]表1、A樣品聚合物超薄膜複合膜的氧氣和氮氣的透氣滲透率試驗
[0052]
【權利要求】
1.一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備，含有傳輸系統、計算機控制 系統，其特徵在於:所述的連續生產設備中還設置有微浸塗系統、乾燥系統和溶劑回收系 統；所述的傳輸系統中的物料滾筒(10)、微浸塗棍(19)、成品滾筒(50)、和多個傳輸棍(23) 均由電機驅動，所述的物料滾筒(10)和至少2個傳輸輥(23)通過多孔聚合物載體層原料薄 片(11)與微浸塗槽(17 )中的微浸塗輥(19 )相連接，所述的微浸塗輥(19 )還通過已浸塗有 聚合物浸塗液的溼的超薄膜聚合物複合膜薄片(20)與將所述溼的超薄膜聚合物複合膜薄 片(20)送入乾燥系統的傳輸輥(23)相連接；所述乾燥系統的第一級真空烘箱(24)、第二級 真空烘箱(25)、第三級真空烘箱(26)、空氣吹掃冷卻護膜器(46)依次相互銜接；從空氣吹 掃冷卻護膜器(46)通過已乾燥的超薄膜聚合物複合膜(I)和傳輸輥(23)相連接，所述的將 已乾燥的超薄膜聚合物複合膜(I)送出的傳輸輥(23)與成品滾筒(50)相連接；所述的微浸 塗系統中的所述微浸塗槽(17)的槽體上設置有一對紅外線液位傳感器(15a)和(15b)，所 述的一對紅外線液位傳感器(15a)和(15b)分別通過電纜(52)與計算機控制系統(51)相 連；聚合物浸塗溶液容器(13)的下部設置有高精密計量泵(15)，所述高精密計量泵(15)通 過電纜(52)與計算機控制系統(51)相連，其出口通過聚合物浸塗溶液輸送管道(16)深入 所述微浸塗槽(17)之中；在乾燥系統中，所述的第一級真空烘箱(24)的氮氣進口(27)、第 二級真空烘箱(25)的氮氣進口(29)、第三級真空烘箱(26)的氮氣進口(31)分別通過氮氣 分配管道(41)與氮氣流量控制器(40)和氮氣瓶(39)相連；所述空氣吹掃冷卻護膜器(46) 的空氣進口(47)通過空氣管道(43)與無油空氣壓縮機(42)相連，在所述空氣管道(43) 中還設置有空氣過濾器(44)和空氣乾燥器(45);所述的第一級真空烘箱(24)的氮氣出口(28)、所述的第二級真空烘箱(25)的氮氣出口(30)、和所述的第三級真空烘箱(26)的氮氣 出口(32)均通過管道(33)和所述溶劑回收系統中的冷凝器(34)進口相連，所述的冷凝器(34)的出口與回收溶劑的儲瓶(35)相連，所述的回收溶劑的儲瓶(35)通過真空管道(37) 與真空泵(38)相連。
2.根據權利要求1所述的一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備，其特 徵在於:所述的第一級真空烘箱(24)的氮氣出口(28)、所述的第二級真空烘箱(25)的氮氣 出口(30)、和所述的第三級真空烘箱(26)的氮出口(32)與管道(33)之間，分別設置有一級 真空度控制閥(28c )、二級真空度控制閥(30c )、和三級真空度控制閥(32c )。
3.根據權利要求2所述的一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備，其特 徵在於:所述的一級真空度控制閥(28c)、二級真空度控制閥(30c)、和三級真空度控制閥 (32c)分別通過電纜(52)與計算機控制系統(51)相連。
4.根據權利要求1所述的一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備，其特 徵在於:所述的第一級真空烘箱(24)的氮氣進口(27)、第二級真空烘箱(25)的氮氣進口 (29 )、第三級真空烘箱(26 )的氮氣進口( 31)分別通過電纜(52 )與計算機控制系統(51)相 連。
5.根據權利要求1所述的一種超薄膜聚合物複合膜的流延微浸塗連續生產設備，其特 徵在於:所述的第一級真空烘箱(24)的氮氣出口(28)、所述的第二級真空烘箱(25)的氮氣 出口(30)、和所述的第三級真空烘箱(26)的氮出口(32)分別通過電纜(52)與計算機控制 系統(51)相連。
【文檔編號】B01D69/12GK203417606SQ201320505661
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】黃河 申請人:湖北龍飛翔實業集團有限公司, 武漢利英唯爾科學技術有限公司