中空纤维膜滤芯灌封模具及其使用方法.pdf

本发明公开了一种中空纤维膜滤芯灌封模具及其使用方法。该灌封模具由疏水性有机材料制成，具有以下优点：结构简单，易加工，使用方便；疏水性有机材料具有较低的表面能，有效降低了灌封胶与灌封模具间的粘附力，使得灌封浇注后的滤芯能够完整脱出，降低了脱模难度，避免了脱模过程中工件的损坏，有效提高了灌封效率。该灌封模具的使用方法，通过对灌封模具的前处理工艺，进一步降低了脱模难度，提高了灌封效率。

权利要求书
1.  一种中空纤维膜滤芯灌封模具，其特征在于，所述灌封模具由疏水性有机材料制成。

2.  根据权利要求1所述的中空纤维膜滤芯灌封模具，其特征在于，所述灌封模具的内腔为盛料槽，所述盛料槽的底端封闭；
所述盛料槽的底部为平面，且内侧壁呈阶梯状。

3.  根据权利要求2所述的中空纤维膜滤芯灌封模具，其特征在于，所述盛料槽的内侧壁上设置有第一阶梯，用于固定滤芯壳；
所述第一阶梯的外径ΦA与所述滤芯壳的外径相等。

4.  根据权利要求3所述的中空纤维膜滤芯灌封模具，其特征在于，所述第一阶梯的宽度L1大于等于所述滤芯壳的厚度。

5.  根据权利要求3或4所述的中空纤维膜滤芯灌封模具，其特征在于，所述盛料槽的内侧壁上还设置有第二阶梯，且所述第二阶梯靠近所述盛料槽的封闭端。

6.  根据权利要求5所述的中空纤维膜滤芯灌封模具，其特征在于，所述第二阶梯的宽度L2不小于2mm。

7.  根据权利要求1所述的中空纤维膜滤芯灌封模具，其特征在于，所述疏水性有机材料为硅橡胶、氟橡胶和氟塑料中的一种。

8.  一种权利要求1至7任意一项所述的中空纤维膜滤芯灌封模具的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：在所述盛料槽的内壁上均匀涂抹一层润滑剂；
S200：在所述盛料槽中灌入灌封胶，静置脱泡；其中所述灌封胶的加入量至少为盛料槽容积量的30%；
S300：在所述盛料槽的底部竖直插入膜丝束，并将滤芯壳竖直插入到所述盛料槽的内侧壁的第一阶梯上；
S400：待所述灌封胶固化后，膜丝束和滤芯壳粘接在一起形成滤芯，将所述滤芯从所述盛料槽中脱出。

9.  根据权利要求8所述的中空纤维膜滤芯灌封模具的使用方法，其特征在于，所述润滑剂为凡士林、油脂、润滑膏和脱模剂中的一种。

10.  根据权利要求8所述的中空纤维膜滤芯灌封模具的使用方法，其特征在于，所述灌封胶为环氧树脂或聚氨酯。

说明书中空纤维膜滤芯灌封模具及其使用方法
技术领域
本发明涉及中空纤维膜滤芯的制造领域，特别是涉及一种中空纤维膜滤芯灌封模具及其使用方法。
背景技术
中空纤维微滤/超滤膜元件是膜技术应用最广泛的一种形式。一般的，中空纤维微滤/超滤膜元件由数千根中空纤维膜丝构成，中空纤维膜上存在微孔，允许溶剂和小于微孔孔径的物质透过，同时截留大于微孔孔径的物质，因此广泛应用于饮用水净化领域。
作为净水机核心部件的中空纤维膜滤芯，与陶瓷滤芯、活性炭滤芯等相比，具有比表面积大、填充密度高、容易清洗等优势。按照滤芯内膜丝束的放置形式区分，中空纤维膜滤芯可分为U型外压式和柱型内压式两种。其中，U型外压式中空纤维膜滤芯在家用小型净水机中应用普遍，其尺寸较小，主要通过离心浇注法灌封，存在浇注效率低的缺点；柱型内压式滤芯则使用在管道净水机及工业水处理等大中型净水设备中，为提高生产效率、降低生产成本，现阶段行业内对柱型内压式滤芯多采用灌封模具进行浇注生产，而现有的灌封模具多以铝合金、不锈钢等金属材料铸造，虽然实现了大批量的生产，但金属材质的灌封模具与环氧树脂/聚氨酯等主要灌封胶之间的粘合力较强，存在人工脱模难度大的问题，特别是脱模过程中，滤芯和模具受力过大或不均时，易造成模具和滤芯的损坏。
发明内容
基于上述问题，本发明提供一种中空纤维膜滤芯灌封模具及其使用方法，保证了灌封效率，同时解决了现有灌封技术中脱模难度大的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种中空纤维膜滤芯灌封模具，所述灌封模具由疏水性有机材料制成。
在其中一个实施例中，所述灌封模具的内腔为盛料槽，所述盛料槽的底端封闭；
所述盛料槽的底部为平面，且内侧壁呈阶梯状。
在其中一个实施例中，所述盛料槽的内侧壁上设置有第一阶梯，用于固定滤芯壳；
所述第一阶梯的外径ΦA与所述滤芯壳的外径相等。
在其中一个实施例中，所述第一阶梯的宽度L1大于等于所述滤芯壳的厚度。
在其中一个实施例中，所述盛料槽的内侧壁上还设置有第二阶梯，且所述第二阶梯靠近所述盛料槽的封闭端。
在其中一个实施例中，所述第二阶梯的宽度L2不小于2mm。
在其中一个实施例中，所述疏水性有机材料为硅橡胶、氟橡胶和氟塑料中的一种。
一种中空纤维膜滤芯灌封模具的使用方法，包括以下步骤：
S100：在所述盛料槽的内壁上均匀涂抹一层润滑剂；
S200：在所述盛料槽中灌入灌封胶，静置脱泡；其中所述灌封胶的加入量至少为盛料槽容积量的30%；
S300：在所述盛料槽的底部竖直插入膜丝束，并将所述滤芯壳竖直插入到所述盛料槽的内侧壁的第一阶梯上；
S400：待所述灌封胶固化后，膜丝束和滤芯壳粘接在一起形成滤芯，将所述滤芯从所述盛料槽中脱出。
在其中一个实施例中，所述润滑剂为凡士林、油脂、润滑膏和脱模剂中的一种。
在其中一个实施例中，所述灌封胶为环氧树脂或聚氨酯。
本发明的中空纤维膜滤芯灌封模具结构简单，易加工，使用方便；灌封模具采用疏水性有机材料制备，由于疏水性有机材料具有较低的表面能，因此有效降低了灌封胶与灌封模具间的粘附力，使得灌封浇注后的滤芯能够完整脱出，降低了脱模难度，避免了脱模过程中工件的损坏，有效提高了灌封效率；该灌封模具的使用方法，通过对灌封模具的前处理工艺（涂抹润滑剂），进一步降低 了脱模难度，提高了灌封效率。
附图说明
图1为本发明中空纤维膜滤芯灌封模具一实施例的俯视图；
图2为图1所示中空纤维膜滤芯灌封模具的A-A向视图。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种中空纤维膜滤芯灌封模具，用于膜丝束与滤芯壳的密封粘接，该灌封模具由疏水性有机材料制成。其中，中空纤维膜滤芯可以是微滤膜，也可以是超滤膜。
与金属材料相比，疏水性材料具有较低的表面能，灌封胶固化后与灌封模具间粘附力较小，降低了人工脱模难度，防止了脱模过程中灌封模具和滤芯受力不均或受力过大造成的工件损伤，有效提高了灌封效率和滤芯产品的优良率。本发明中对疏水性材料无特殊限制，优选为硅橡胶、氟橡胶和氟塑料中的一种，氟塑料优选为聚四氟乙烯。以硅橡胶为例，在进行灌封模具材质的选择时，可根据模具的可加工性和脱模难易度来选择不同硬度的硅橡胶铸造灌封模具。
作为一种可实施方式，上述灌封模具的内腔为底端封闭的盛料槽，用于盛放灌封胶。灌封胶用于将滤芯壳和膜丝束粘接到一起制成滤芯，同时将滤芯的两端密封，防止原水进入滤芯后溢出。
本发明对于灌封胶无特殊要求，优选为环氧树脂或聚氨酯中的一种，其对于滤芯壳和膜丝束的粘结力较强，且耐老化，耐腐蚀，能有效起到粘接、密封的作用。较佳地，灌封胶在使用前，先进行脱泡处理，将胶中的气体除去，以保证其粘结性和密封性；具体的，选用脱泡机对灌封胶进行真空脱泡，可快速有效去除灌封胶中的气泡。
优选地，盛料槽的底部为平面，且盛料槽的内侧壁呈阶梯状。在进行膜丝束与滤芯壳的灌封浇注时，膜丝束竖直插入盛料槽中，且膜丝束的一端与盛料 槽的底部相接触；滤芯壳竖直固定在盛料槽的内侧壁的阶梯上。需要说明的是，在操作过程中，首先要将膜丝束的端面封堵平齐，再将膜丝束竖直插入到盛料槽中，以保证滤芯的后续封装顺利进行及其最终外观的齐整度；而本实施方式中盛料槽的底部为平面，使得膜丝束与滤芯壳进行灌封浇注后，仍能保持平齐的端面。
上述灌封模具主体为底端封闭的盛料槽，结构简单，易加工，使用方便；且内侧壁采用阶梯状的设计，使得滤芯的最终浇注外观也呈阶梯状设计，起到了控制滤芯最终浇注外观的目的；同时，阶梯状的滤芯结构容易从灌封模具中脱出，有效降低了脱模难度，提高了灌封效率。
作为一种可实施方式，盛料槽的内侧壁上设置有第一阶梯，用于固定滤芯壳，且第一阶梯的外径ΦA与滤芯壳的外径相等。在进行灌封浇注时，将滤芯壳竖直插入到盛料槽中，由于滤芯壳的外径与第一阶梯的外径相等，因此，滤芯壳的外侧壁与盛料槽的内侧壁相贴合，使得滤芯壳能卡合在盛料槽中，增强了其稳固性能。
上述实施例中，第一阶梯的宽度大于等于滤芯壳的厚度。当滤芯壳插入到盛料槽中后，由于第一阶梯的宽度较宽，使得滤芯壳的端部能全部地放置在第一阶梯上而不致于悬空，进一步增加了滤芯壳的稳固性；且当第一阶梯的宽度大于滤芯壳的厚度时，在灌封浇注过程中，滤芯壳与膜丝束之间存在间隙，该间隙被灌封胶所填充，避免了膜丝束与滤芯壳内侧壁的接触现象的发生，保证了滤芯的安全性能和密封性能。
较佳地，作为一种可实施方式，盛料槽的内侧壁上还设置有第二阶梯，且第二阶梯靠近盛料槽的封闭端。在进行灌封浇注时，将灌封胶灌入盛料槽中，膜丝束竖直插入盛料槽的底部，滤芯壳竖直插入并固定在第一阶梯上；当第一阶梯的宽度与滤芯壳的厚度相等时，第二阶梯为滤芯壳和膜丝束提供了隔离空间，灌封胶可填充于此隔离空间，固化后形成胶环，使得膜丝束与滤芯壳内侧壁不会发生接触。第二阶梯的宽度越大，灌封浇注后滤芯壳和膜丝束之间形成的胶环越厚，较优地，第二阶梯的宽度不小于2mm。
在本发明的灌封模具的制备过程中，第一阶梯的外径和宽度可根据滤芯壳 的外径和厚度来进行设计，使滤芯壳与第一阶梯相互匹配；第二阶梯的宽度可根据滤芯的最终外观和工艺要求（如对滤芯壳与膜丝束之间胶环的厚度要求）来进行设计；而盛料槽的内径则根据膜丝束的填充量来进行设计，反过来，盛料槽的内径决定了膜丝束的最大填充量。
为了能进一步地说明本发明，下面以一个具体的实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
参见图1和图2，为本发明的中空纤维膜的灌封模具的一实施例，在该实施例中，灌封模具由底端封闭的同心圆柱体构成，其内腔形成盛料槽100。盛料槽100具有以下特征：盛料槽100的内侧壁上设置有第一阶梯110和第二阶梯120，第二阶梯120靠近盛料槽100的底部130；盛料槽100的底部130为平面；盛料槽100由硬度为90度的硅橡胶制成。
具体的，在本实施例中，第一阶梯110的外径ΦA为94mm，宽度L1（第一阶梯110的外径ΦA与其内径的差值的一半）为4mm；第二阶梯120的宽度L2（第二阶梯120的外径与其内径的差值的一半）为3mm；盛料槽的底部的直径ΦB为82mm，盛料槽100的底部130的直径ΦB根据膜丝束填充量确定。其中，盛料槽100的底部130的直径相当于第二阶梯120的内径，第二阶梯120的外径相当于第一阶梯110的内径。在本实施例中，盛料槽100的最大高度H1为69mm，盛料槽100的内腔的高度H2为57mm，第二阶梯120上端面到盛料槽100上端面的高度H3为42mm，第一阶梯110上端面到盛料槽100上端面的高度H4为37mm。
在进行灌封浇注时，在盛料槽100中注入灌封胶，灌封胶的量占盛料槽100容积量的90%；将膜丝束竖直插入到盛料槽100的底部130，同时将滤芯壳竖直固定在第一阶梯110上；此时，第二阶梯120上方的空间内被灌封胶填充，起到了隔离滤芯壳与膜丝束的作用。
上述灌封模具结构简单，使用方便，且可重复使用，并具有较强的实用性，适用于多种中空纤维超滤膜滤芯的灌封浇注；采用疏水性有机材料为原料制备，具有较小的表面能，与固化后的灌封胶之间的粘附力较低，降低了灌封浇注结 束后的脱模难度；通过阶梯状的结构设计达到了控制滤芯外观的目的，降低了浇注难度，避免了滤芯壳与膜丝束接触的现象发生；提高了脱模工作效率和最终滤芯产品的优良率。
在实际应用中，第一阶梯110的外径ΦA、盛料槽100的底部130的直径ΦB、盛料槽100的最大高度H1、盛料槽100的内腔的高度H2、第二阶梯120上端面到盛料槽100上端面的高度H3以及第一阶梯110上端面到盛料槽100上端面的高度H4的具体数值可以根据实际需要确定。
本发明还提供了一种中空纤维膜滤芯灌封模具的使用方法，该方法采用上述的中空纤维膜滤芯灌封模具，包括以下步骤：
S100：在盛料槽的内壁上均匀涂抹一层润滑剂；润滑剂可以是凡士林、油脂、润滑膏和脱模剂，润滑剂最好选取医用凡士林，其成本低、卫生安全性良好，且具有较优的隔离效果；
S200：在盛料槽中灌入适量灌封胶，静置脱泡；一般地，灌封胶的加入量至少占盛料槽容积量的30%，且灌封胶优选为环氧树脂或聚氨酯；
S300：在盛料槽的底部竖直插入膜丝束，并将滤芯壳竖直插入到盛料槽的内侧壁的第一阶梯上；
作为一种可实施方式，在步骤S200之前，需将膜丝束的端面封堵平齐，以保证灌封浇注后端面的齐整性。
S400：待灌封胶固化后，膜丝束与滤芯壳粘接在一起形成滤芯，将滤芯从盛料槽中脱出。
在上述方法中，进行滤芯壳与膜丝束的灌封浇注时，将灌封模具进行前处理，即在灌封模具的内壁涂抹一层润滑剂，起到隔离灌封模具与灌封胶的作用，结合本发明灌封模具疏水性有机材料的特点（较低的表面能）以及阶梯状的设计，有效降低了灌封模具与灌封胶之间的粘附力，减小了脱模难度，提高了整体的灌封效率和产品良率。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。