CN110302680A - 一种新型智能涂膜机及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种新型智能涂膜机及其制备方法本发明描述了一种智能涂膜机，具有智能化、模块化、集成化的特点，可以自动涂膜，无人值守，远程操控制，涂膜配方、工艺参数，涂膜速度，涂膜厚度和均匀度，张力，纠偏，温度、压力等都可以自动控制，生产出高性能高质量的反渗透复合膜。只要按照标准的操作规程操作，反渗透复合膜产品的性能和质量与操作人员的技能无关，从而可以消除人为因素对产品质量的影响，甚至可以实现无人工厂，远程操控，大大解放了劳动力，提高生产效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明是关于涂膜机，属于机械和智能装备领域。
背景技术
智能涂膜机是生产各种分离膜的关键设备，是集机械、化工、电子、智能装备与一体的跨学科多种技术有机结合和集成融合的产物。由于其技术之复杂，商业价值之重要，保密性之高，很少有公开报道。广泛而深入的专利检索，尤其是美国专利的检索，尚未发现相关信息。
复合膜的生产，尤其用于海水淡化反渗透膜的生产，工艺十分复杂，涉及涂层和界面聚合等工序和关键技术。传统工艺所用的涂膜机十分笨重，自动化程度低，对工人技能的依赖度高，产品质量受操作工人的技能水平影响较大，远远满足不了现代化生产的要求。
为了解决上述这些问题，本发明描述了一款新型智能涂膜机。
发明内容
本发明描述的是一款智能涂膜机，具有智能化、模块化、集成化的特点，可以自动涂膜，甚至无人值守远程操控制，涂膜速度，涂膜厚度和均匀度，张力，纠偏，温度、压力等都可以自动控制，生产出高性能高质量的反渗透复合膜。只要按照标准的操作规程操作，反渗透复合膜产品的性能和质量与操作人员的技能无关，从而可以消除人为因素对产品质量的影响，甚至可以实现无人工厂，远程操控，大大解放了劳动力，提高生产效率，降低生产成本。
本发明智能涂膜机的结构特征由图1-3给出。
图1 一种新型智能涂膜机的总体结构。
图2 一种新型智能涂膜机的涂膜模块。
图3 一种新型智能涂膜机的淋洗模块。
图4 一种新型智能涂膜机的收卷模块。
本发明的智能涂膜机如图1所示，由5个模块和15个结构功能单元构成。 在图1中，4个***数字1，2，3，4 分别代表4个模块，第5个模块是中央控制模块，未在图中显示。15个单元分别是：1.放卷单元，2.涂膜单元，3.界面聚合反应单元，4.化学反应后处理单元，由3节烘箱构成，每节烘箱4米长，每节烘箱配有以台风机，烘箱内底部有一组导向轮，轮间距0.5米，导向轮上有一排风嘴，风嘴间距0.12米，距离导向轮0.1米远；5.淋洗单元，6.涂覆保护层单元，7.保护层干燥后处理单元，由3节烘箱构成，每节烘箱4米长，每节烘箱配有以台风机，烘箱内底部有一组导向轮，轮间距0.5米，导向轮上有一排风嘴，风嘴间距0.12米，距离导向轮0.1米远； 8.传动单元, 9.张力控制单元，10.纠偏单元，11.收卷单元，12.送风排风单元，13.视频监视单元, 14.中心智能控制单元, 15.远程智能监视和控制单元。图1中***数字1代表的是涂膜模块，包括放卷单元1，涂膜单元2和界面反应单元3. 图1中***数字3代表的是加热烘箱后处理模块，图1中***数字2代表的是淋洗模块如图3所示，图1中***数字4代表的是收卷模块如图4所示。
图1中***数字1代表的模块的结构细节如图2所示。图2中***数字11代表的是放卷辊，12是调节辊，13是张力传感器，14是第一导向辊，15是第一牵引辊，在第一牵引辊下面是第一胶槽，第一牵引辊的下半部分浸在第一胶槽里面，第一胶槽上面与第一牵引辊相切的位置有一逗号刮刀，简称第一刮刀，用来控制第一涂层的厚度。16是第三导向辊，在第三导向辊之前是第二导向辊，未标注，17是第二牵引辊，在第二牵引辊下面是第二个胶槽，第二牵引辊的下半部分浸在第二个胶槽里面，第二胶槽上面与第二牵引辊相切的位置有一逗号刮刀，简称第二刮刀，用来控制第二涂层的厚度。18是第四导向辊，在第四导向辊与第二牵引辊之间设有压缩空气刀，用来除掉基膜上携带的液体。20是第三牵引辊，在第三牵引辊底部是第三胶槽，第三牵引辊底部浸在第三胶槽中，第三胶槽上面与第三牵引辊相切的位置有一逗号刮刀，简称第三刮刀，用来控制第三涂层的厚度。在第三逗号刮刀之上第三牵引辊的上面与第三牵引辊相切成60度角的位置安装有一把狭缝刮刀可以涂第四种液体。
图1中***数字2代表的是淋洗模块如图3所示。淋洗模块由一系列水箱21构成，水箱的上下均有导向轮22，上面两个，下面两个导向轮把反渗透复合膜从一个水箱传到另一个水箱。
图1中***数字4代表的是收卷模块，其结构细节在图4中给出。图4是收卷单元，图4中的***数字45代表的是纠偏装置，43、44和48是导向辊，46是张力传感器，47是收卷牵引辊，49是主收卷轴，42是附收卷轴用来收卷可剥离的基膜，41是传动装置设备箱。
淋洗单元的水箱设在烘箱的下面，使得涂膜机结构更紧凑，空间利用率更高。
本发明传动单元所用的电机都是伺服电机，配有变频器，由PLC控制
在涂膜时，首先把具有无纺布支撑的基膜装载在放卷辊11之上，经过调解辊12后再经过张力传感器辊13，通过检测到的张力信号来控制放卷辊与第一牵引辊之间的相对速度。经过张力传感器13后再经过导向辊14进入第一胶槽，涂上第一种具有一定粘度且含有催化剂的涂膜液，涂层厚度由胶槽上方的第一把逗号刮刀来控制，多余的液体被逗号刮刀刮下流回第一胶槽；涂有第一涂层的基膜经过导向辊16进入第二胶槽，浸涂上含有间苯二胺聚合单体的第二种水溶液，其涂覆厚度由第二把逗号刮刀控制，多余的液体由刮刀和高压风刀去除后，涂有两层液体的基膜再进入第三胶槽含有1，3，5-均苯三甲酰氯的有机溶液，在这里间苯二胺与1，3，5-均苯三甲酰氯发生界面聚合反应形成聚酰胺复合膜。如有必要，在聚酰胺涂层上面还可以用狭缝刮刀再定量地涂上第四种液体保护膜，加热固化后即可变为固体保护膜，随后进入20米长的烘箱内加热完成聚合反应并蒸发掉多余的溶剂。作为另一种选择，1，3，5-均苯三甲酰氯的有机溶液也可以用狭缝刮刀涂覆，定量更准确。这样得到的复合膜在涂膜机的中部进入淋洗单元。在进入淋洗单元前先经过纠偏机纠偏，然后经过第四牵引辊再进入一系列的水箱淋洗和后处理。水洗单元可以是一段，只是水洗而已。水洗单元还可以进一步分为六段，第一段是清水淋洗，第二段是酸洗除掉残留的碱性单体间苯二胺，第三段是水洗除掉残余的酸，第四段是氧化处理，一般是用次氯酸钠氧化，第五段是水洗除去残余的次氯酸钠，第六段是还原处理用亚硫酸钠进一步除去残留的次氯酸钠。然后再由涂膜机的中部回到烘箱，涂上保护层后经过后半部分20米长的加热烘箱除去水分得到干爽的反渗透复合膜。这种淋洗水箱在烘箱通道下面的排布可以是涂膜机结构更紧凑，空间排布更合理，利用率更高，节省厂房空间。从烘箱中出来的反渗透复合膜首先经过纠偏单元45纠偏，当达到稳态运行时纠偏机几乎处于平衡状态,即使偶尔有纠偏动作,动作也是十分微小的。复合膜经纠偏后再经过导向辊44、43和张力传感器46后由收卷牵引辊47牵引至收卷主轴49收卷起来,就得到了所需的反渗透复合膜。
在涂膜的几个关键部位,例如放卷,涂膜,界面聚合,加热后处理,淋洗,涂覆保护层,收卷等单元处都设有摄像头监控整个生产过程,所有技术参数，例如涂膜速度，厚度，聚合单体浓度，反应温度，后处理温度等，都可以通过传感器和网络传送到中央控制室进行监控，也可以在现场监控。该涂膜机可以实现自动化、智能化、无人工厂。
涂膜机的制备，首先是根据涂膜工艺的要求进行涂膜机的机械设计、电气设计和自动控制设计。在机械设计方面用三维设计软件Proe, 或Solidworks，UG, 或CAD等，按适当比例设计出涂膜机三维结构效果图，然后把各个零部件的三维图转换成二维可加工的图纸或单独用CAD画出可加工的零件三视图，送到指定的加工厂或供应商进行加工或采购。把各零部件加工好和采购回来后，按设计图纸分别装配成几个结构特征鲜明，功能相对独立的模块，如涂膜模块，加热后处理模块，淋洗模块，收卷模块和中央控制模块。然后通过各辅助设备，如支架，链接键槽等，把各个模块的机械部分组装起来形成一个完整的涂膜机。在电气设计方面，根据涂膜工艺的要求，设计电路、进行各种电机、各种电加热器、风机等的排布。最后把电器、各种传感器、控制仪表、视频监控***和远程信息传输***和监控***与机械传动、加热、通风、淋洗、张力控制***等有机地集成起来，使之成为可操作的，可远程监视和控制的涂膜机。在智能控制方面，根据涂膜工艺的要求，用上述设计软件设计智能控制方案，把压力表、流量计、热电偶、电导仪、张力仪、压力变送器，张力变送器，激光测厚仪，激光测距仪，变频器、摄像头等各种传感器、测量仪器和调节仪器等排布在涂膜机的适当位置，气动感应液压纠偏机或光电感应电动纠偏机，传动***等与中央控制***联系起来由PLC统一检测和控制，再通过以太网络（Internet）与远程监控***连接，用组态王或相关软件对整个涂膜机***实施远程监测和控制，形成一个完整的智能控制体系。当然，在安装的过程中要控制好水平、各模块和单元的排列顺序、链接等，保证各项公差是在设计的范围内。保证涂膜过程是均匀的，不产生褶皱，不产生跑偏等现象。
上面的描述是用来演示本发明的核心实质，不可视为对本发明的任何限制。对于熟悉该领域的从业人员在此基础上可以演绎出各种变换，但都不超出本发明权利要求所保护的范围。
Claims (3)
1.一种新型智能涂膜机，其特征在于所述的新型智能涂膜机具有智能化、模块化、集成化、高精度、结构紧凑、易操作的特点；其特征还在于所述的新型智能涂膜机由5个模块和15个结构功能单元构成；所述的5个模块分别是1. 涂膜模块，2.加热后处理模块，3. 淋洗模块，4. 收卷模块，和5. 中央智能控制模块；所述的15个结构单元分别是：1.放卷单元，2.涂膜单元，3.界面聚合反应单元，4.化学反应后处理单元，5.淋洗单元，6.涂覆保护层单元，7.保护层干燥后处理单元，8.传动单元, 9.张力控制单元，10.纠偏单元，11.收卷单元，12.送风排风单元，13.视频监视单元, 14.中心智能控制单元, 15.远程智能监视和控制单元；其特征还进一步在于所述的新型智能涂膜机可以自动涂膜，实现各种涂膜参数，包括配方，涂膜速度，反应条件，涂膜厚度，张力，纠偏，温度、压力等，自动远程控制，无人值守，生产出高性能、高质量的反渗透复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种新型智能涂膜机，其特征在于可以提供新型涂膜工艺，与传统工艺不同，在涂膜时首先在基膜上涂上一层不仅可以覆盖基膜的缺陷而且可以通过改善基膜界面张力来改善水溶性单体间苯二胺与基膜的融合，从而改善与1，3，5-均苯三甲酰氯界面聚合反应，形成比传统工艺更优异聚酰胺复合膜；更进一步可以在界面聚合的同时在聚酰胺复合膜表面上用狭缝刮刀定量地涂上一种液体保护膜，加热固化后即可变为固体保护膜，从而进一步改善反渗透复合膜的综合性能和质量。
3.一种制备新型智能涂膜机的方法，其特征在于首先根据涂膜工艺的要求，用三维设计软件按适当比例设计出涂膜机三维结构效果图，然后把各个零部件的三维图转换成二维可加工的图纸，送去加工或采购；把各零部件加工好和采购回来后，按设计图纸分别装配成几个结构特征鲜明，功能相对独立的模块，然后通过各辅助设备和连接件把各个模块的机械部分组装起来形成一个完整的涂膜机；其次，在电气设计安装方面，根据涂膜工艺的要求，设计电路、安装各种电器到设计图纸指定的位置；在智能控制方面，根据涂膜工艺的要求，用上述设计软件设计智能控制方案，把压力表、流量计、热电偶、电导仪、张力仪、压力变送器，张力变送器，激光测厚仪，激光测距仪，变频器、气动感应液压纠偏机或光电感应电动纠偏机，摄像头等各种传感器、测量仪器和调节仪器等按设计图纸安装在涂膜机上的指定位置，与中央控制***联系起来由PLC统一监控，再通过以太网络（Internet）与远程监控***连接，用组态王或相关软件对整个涂膜机***实施远程监视和控制，形成一个完整的智能涂膜机；在安装的过程中控制好水平、各模块和单元的排列顺序、链接精度等，保证各项公差是在设计的范围内，保证所述的如此装配成的智能涂膜机，具有智能化、模块化、功能化、安全可靠、易操作的优点，涂膜均匀，不产生任何褶皱，不跑偏，生产出均匀的、高性能、高质量的反渗透复合膜。
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