交叉螺旋复合有机管式膜

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2023-11-28 14:01:36

权利要求书： 1.一种交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，包括：内支撑层，所述内支撑层通过内支撑带呈螺旋状搭接缠绕成管状，且所述内支撑带边缘相互搭接重叠处焊接有内支撑带焊缝；

外支撑层，所述外支撑层通过外支撑带呈螺旋状搭接缠绕在所述内支撑层上形成，所述外支撑带边缘相互搭接重叠处焊接有外支撑带增强型焊缝，所述外支撑带与所述内支撑带交叉缠绕，且在所述外支撑带和所述内支撑带的交叉处，所述外支撑带边缘相互搭接重叠焊接，并与所述内支撑带焊缝焊接，形成内外支撑带增强型焊接点；

分离层，所述分离层为铸液膜涂覆在所述内支撑层和所述外支撑层围设成的管状内壁上，经相转化法形成。

2.根据权利要求1所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述外支撑带增强型焊缝焊接所述外支撑带边缘相互搭接重叠处及所述内支撑层的一部分。

3.根据权利要求2所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述内支撑层通过所述内支撑带缠绕在焊接中心轴上形成。

4.根据权利要求3所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述内支撑带与所述外支撑带的螺旋方向相反，且所述内支撑带与所述外支撑带的螺旋角相同。

5.根据权利要求1所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述内支撑带与所述外支撑带的螺旋角均大于或者等于45°，且小于或者等于75°。

6.根据权利要求1所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述内支撑带的材质为PP或者PET；

和/或

所述外支撑带的材质为PP或者PET。

7.根据权利要求1所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述内支撑带和所述外支撑带为相同材质的无纺布条。

8.根据权利要求7所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述内支撑带和所述外支撑带为同一无纺布条。

9.根据权利要求1所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述内支撑带和所述外支撑带的宽度相同；

和/或

所述内支撑带边缘相互搭接重叠处的搭接宽度与所述外支撑带边缘相互搭接重叠处的搭接宽度相同。

10.根据权利要求1?9中任意一项所述的交叉螺旋复合有机管式膜，其特征在于，所述内支撑带和所述外支撑带的宽度均大于或者等于5mm，且小于或者等于100mm。

说明书：一种交叉螺旋复合有机管式膜技术领域[0001] 本实用新型涉及分离膜制备技术领域，更具体地说，涉及一种交叉螺旋复合有机管式膜。

背景技术[0002] 膜分离技术是一种以分离膜为核心，进行分离、浓缩和提纯物料的新兴技术，该技术利用特殊的薄膜在驱动力的作用下，对液体或气体中的物质进行选择性分离，因其兼有

分离、浓缩、提纯和精制的功能，且选择性高，成本低，易于操作等特点，在水处理、化工、制

药、海水淡化等领域广泛应用。

[0003] 在水处理及物料分离等领域因不同的工艺段及不同的物料分离要求等，需应用不同孔径的膜材料，其中包括反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜等。按膜的物理形状分为平

板膜、中空纤维膜、管式膜和卷式膜。

[0004] 平板膜、中空纤维膜及卷式膜等在使用过程中容易发生膜堵塞、通量下降，造成严重的膜污染的问题，管式膜因其液料流道宽，结合错流过滤，可分离高浓悬浮物含量的料

液。

[0005] 管式膜有陶瓷、金属等无机材料制成的无机管式膜，也有PSF、PE、PES、PDF等有机高分子材料制成的有机管式膜。无机管式膜(包括陶瓷膜、不锈钢膜)制作工艺比较复杂、生

产周期长、能耗高，因而造价和使用成本很高。有机管式膜可以实现连续自动化生产，工艺

简单、生产成本较低，市场占有率高。

[0006] 目前，管式膜分为单层、双层或者多层支撑层制备的管式膜。单层支撑层制备的管式膜存在承压能力低的弊端，双层或多层支撑层的重叠焊接方式所生产的膜材料虽然可提

高承压能力，但利用两层甚至多层支撑层重叠焊接，在焊接过程中常常出现焊接不牢或焊

接不均的现象，进而导致膜管在使用过程中出现漏液或爆管的现象，直接影响整个膜组件

的使用。

[0007] 综上所述，如何提高管式膜的机械强度，提高管式膜焊接均匀性及牢固性是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

[0008] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种交叉螺旋复合有机管式膜，能够提高管式膜的机械强度，提高管式膜焊接均匀性及牢固性。

[0009] 为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：[0010] 一种交叉螺旋复合有机管式膜，包括：[0011] 内支撑层，所述内支撑层通过内支撑带呈螺旋状搭接缠绕成管状，且所述内支撑带边缘相互搭接重叠处焊接有内支撑带焊缝；

[0012] 外支撑层，所述外支撑层通过外支撑带呈螺旋状搭接缠绕在所述内支撑层上形成，所述外支撑带边缘相互搭接重叠处焊接有外支撑带增强型焊缝，

[0013] 所述外支撑带与所述内支撑带交叉缠绕，且在所述外支撑带和所述内支撑带的交叉处，所述外支撑带边缘相互搭接重叠焊接，并与所述内支撑带焊缝焊接，形成内外支撑带

增强型焊接点；

[0014] 分离层，所述分离层为铸液膜涂覆在所述内支撑层和所述外支撑层围设成的管状内壁上，经相转化法形成。

[0015] 在一个具体实施方案中，所述外支撑带增强型焊缝焊接所述外支撑带边缘相互搭接重叠处及所述内支撑层的一部分。

[0016] 在另一个具体实施方案中，所述内支撑层通过所述内支撑带缠绕在焊接中心轴上形成。

[0017] 在另一个具体实施方案中，所述内支撑带与所述外支撑带的螺旋方向相反，且所述内支撑带与所述外支撑带的螺旋角相同。

[0018] 在另一个具体实施方案中，所述内支撑带与所述外支撑带的螺旋角均大于或者等于45°，且小于或者等于75°。

[0019] 在另一个具体实施方案中，所述内支撑带的材质为PP或者PET；[0020] 和/或[0021] 所述外支撑带的材质为PP或者PET。[0022] 在另一个具体实施方案中，所述内支撑带和所述外支撑带为相同材质的无纺布条。

[0023] 在另一个具体实施方案中，所述内支撑带和所述外支撑带为同一无纺布条。[0024] 在另一个具体实施方案中，所述内支撑带和所述外支撑带的宽度相同；和/或[0025] 所述内支撑带边缘相互搭接重叠处的搭接宽度与所述外支撑带边缘相互搭接重叠处的搭接宽度相同。

[0026] 在另一个具体实施方案中，所述内支撑带和所述外支撑带的宽度均大于或者等于5mm，且小于或者等于100mm。

[0027] 根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。

[0028] 根据上述技术方案可知，本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜，采用交叉螺旋焊接方式将内支撑层和外支撑层焊接成无纺布圆管状支撑体，解决了单层管式膜机械

性能不足所导致容易被压扁或者破裂，进而致使无纺布支撑层与膜分离层分离的问题；采

用交叉螺旋焊接方式避免了内支撑带和外支撑带的边缘堆叠焊接，解决了双层无纺布单方

向螺旋堆叠焊接时，多层无纺布边缘同时焊接容易存在焊接不牢或焊接不均的问题；内支

撑带焊缝与外支撑带增强型焊缝将内外支撑层连接成类似三维网状结构，增强型焊接点作

为三维网状结构的刚性结合点，进一步增强了管式膜的机械强度，进而提高了所制备管式

膜的机械性能及承压能力。

附图说明[0029] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅

是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提

下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0030] 图1为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜内支撑层制备时的结构示意图；

[0031] 图2为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜外支撑层交叉螺旋焊接制备时的结构示意图；

[0032] 图3为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜外支撑带增强型焊缝处横截面的结构示意图；

[0033] 图4为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜内外支撑层增强型焊接点处横截面的结构示意图；

[0034] 图5为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜制备时内支撑层焊缝焊接前的结构示意图；

[0035] 图6为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜制备时内支撑层焊缝焊接后的结构示意图；

[0036] 图7为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜制备时外支撑层增强型焊缝焊接前的结构示意图；

[0037] 图8为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜制备时外支撑层增强型焊缝焊接后的结构示意图；

[0038] 图9为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜制备时内外支撑层增强型焊接点焊接前的结构示意图；

[0039] 图10为本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜制备时内外支撑层增强型焊接点焊接后的结构示意图。

[0040] 在图1?图10中：[0041] 交叉螺旋复合有机管式膜1、内支撑层11、内支撑带110、内支撑带焊缝111、外支撑层12、外支撑带120、外支撑带增强型焊缝121、内外支撑带增强型焊接点122、分离层13、焊

接中心轴2、焊接头3。

具体实施方式[0042] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的

实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下

所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0043] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化

描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，

因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理

解为指示或暗示相对重要性。

[0044] 请参阅图3?图4，本实用新型提供了一种交叉螺旋复合有机管式膜1，其中，交叉螺旋复合有机管式膜1包括内支撑层11、外支撑层12和分离层13。

[0045] 内支撑层11通过内支撑带110呈螺旋状搭接缠绕成管状，外支撑层12通过外支撑带120呈螺旋状搭接缠绕在内支撑层11上形成。具体地，内支撑带110和外支撑带120均为条

状无纺布，可以通过分切机等切成，以保证内支撑带110和外支撑带120的宽度均匀。内支撑

带110和外支撑带120在缠绕的过程中，各自边缘搭接的搭接宽度相同，以进一步保证内支

撑带110和外支撑带120各自边缘焊接的均匀性。

[0046] 内支撑带110边缘相互搭接重叠处焊接有内支撑带焊缝111，采用超声波或热焊接法将内支撑带110两边缘搭接区域进行焊接，如图1、图5和图6所示。

[0047] 外支撑带120边缘相互搭接重叠处焊接有外支撑带增强型焊缝121，外支撑带120与内支撑带110交叉缠绕，且在外支撑带120和内支撑带110的交叉处，外支撑带120边缘相

互搭接重叠焊接，并与内支撑带焊缝111焊接，形成内外支撑带增强型焊接点122，如图2、图

7?图10所示。

[0048] 具体地，各处的焊接通过焊接头3实现。[0049] 分离层13为铸液膜涂覆在内支撑层11和外支撑层12围设成的管状内壁上，经相转化法形成。具体地，通过管式膜一体化设备实现铸膜液的涂覆。

[0050] 在一些实施例中，外支撑带增强型焊缝121焊接外支撑带120边缘相互搭接重叠处及内支撑层11的一部分，进一步提高了外支撑层12与内支撑层11的连接强度。

[0051] 进一步地，本实用新型公开了内支撑层11通过内支撑带110缠绕在焊接中心轴2上形成，具体地，将内支撑带110与焊接中心轴2成一定角度螺旋缠绕在焊接中心轴2上，内支

撑带110两边缘存在相互搭接重叠区域，采用超声波或热焊接法等将内支撑带110两边缘搭

接区域进行焊接，以形成内支撑带焊缝111。

[0052] 进一步地，本实用新型公开了内支撑带110与外支撑带120的螺旋方向相反，且内支撑带110与外支撑带120的螺旋角相同，以实现内外支撑带增强型焊接点122的分布均匀，

进一步提高管式膜的机械强度。

[0053] 在一些实施例中，内支撑带110与外支撑带120的螺旋角均大于或者等于45°，且小于或者等于75°。在此角度范围内，一方面避免了支撑带螺旋角度偏小导致的支撑带搭接重

叠焊缝增大，管式膜焊接区域面积增加，过滤区域面积减少，降低管式膜分离能力的问题；

另一方面避免了支撑带焊接角度偏大导致的支撑带搭接重叠区域降低，出现支撑带之间无

搭接区域无法搭接焊接的问题。可以理解地，上述公开的角度范围是本实用新型的一个优

选实施方式，并不限于为上述范围值，在实际应用中，螺旋角也可以是任意大于75°或者小

于45°的值。

[0054] 在一些实施例中，内支撑带110的材质为PP(聚丙烯)或者PET(聚对苯二甲酸类塑料)。

[0055] 进一步地，本实用新型公开了外支撑带120的材质为PP或者PET，外支撑带120优选和内支撑带110的材质相同，便于加工制造。

[0056] 在一些实施例中，本实用新型公开了内支撑带110和外支撑带120的宽度相同，均大于或者等于5mm，且小于或者等于100mm。内支撑带110和外支撑带120可以通过分切机同

时加工出来，不必调节宽度，省时省力。内支撑带110和外支撑带120的宽度在上述范围值

内，一方面，避免了内支撑带110和外支撑带120的宽度过小导致的支撑带搭接焊接区域增

大，导致焊接区域面积增加，过滤区域面积减少，降低管式膜分离能力的问题，另一方面，避

免了内支撑带110和外支撑带120的宽度过大造成的外支撑带增强型焊缝121减小，交叉螺

旋复合有机管式膜1焊接区域面积降低，降低交叉螺旋复合有机管式膜1机械能力的问题。

[0057] 可以理解地，上述方式仅是本实用新型中的一个优选方式，在实际应用中，也可以根据需要设定内支撑带110和外支撑带120的宽度不同。

[0058] 在一些实施例中，内支撑带110和外支撑带120为相同材质的无纺布条，便于内支撑带110和外支撑带120之间的牢固焊接。

[0059] 进一步地，本实用新型公开了内支撑带110和外支撑带120为同一无纺布条，具体地，内支撑带110和外支撑带120可以是同一根无纺布条，也可以是同一卷无纺布条，在绕设

了内支撑层11后，不需要重新设置外支撑带120的绕设角度，能够有效提高绕设效率，进而

提高交叉螺旋复合有机管式膜1的生产效率。可以理解地，采用内支撑带110和外支撑带120

为同一无纺布条为本实用新型公开的一个优选方式，在实际生产中，也可以设置内支撑带

110和外支撑带120为不同根无纺布条。

[0060] 在一些实施例中，内支撑带110边缘相互搭接重叠处的搭接宽度与外支撑带120边缘相互搭接重叠处的搭接宽度相同，以提高交叉螺旋复合有机管式膜1各处焊接处的牢固

性。

[0061] 本实用新型提供的交叉螺旋复合有机管式膜1，生产时，先将无纺布利用分切机分切成条状无纺布带；再将内支撑带110与焊接中心轴2成一定角度螺旋缠绕在焊接中心轴2

上，内支撑带110两边缘存在相互搭接重叠区域，采用超声波或热焊接法将内支撑带110两

边缘搭接区域进行焊接，形成内支撑带焊缝111，利用皮带或胶辊沿内支撑带110倾斜方向

螺旋推动内支撑层11焊接到规定长度，完成内支撑层11的焊接；接着，将外支撑带120调节

至与焊接中心轴2成与内支撑层11关于焊接中心轴2对称角度，交叉螺旋缠绕在内支撑层11

上，同时调节皮带或胶辊沿外支撑带120倾斜方向进行螺旋转动，推动焊接中心轴2呈螺旋

状前进；接着，在外支撑带120两边缘存在相互搭接重叠区域，采用超声波或热焊接法将外

支撑带120两边缘搭接区域焊接在内支撑层11上，形成外支撑带增强型焊缝121，外支撑带

120两边缘搭接区域与内支撑带焊缝111焊接形成内外支撑带增强型焊接点122；在皮带或

胶辊螺旋推动下完成内支撑层11和外支撑层12形成的交叉螺旋无纺布圆管状支撑体的焊

接；最后，将铸膜液经管式膜一体化设备均匀涂覆在交叉螺旋无纺布圆管状支撑体内壁形

成膜分离层13；分离层13涂覆完毕后，将膜管裁切成规定长度；将裁切好的膜管经相转化

后，得到交叉螺旋复合有机管式膜1。本实用新型采用交叉螺旋焊接方式将内支撑层11和外

支撑层12焊接成无纺布圆管状支撑体，解决了单层管式膜机械性能不足所导致容易被压扁

或者破裂，进而致使无纺布支撑层与分离层13分离的问题；采用交叉螺旋焊接方式避免了

内支撑带110和外支撑带120的边缘堆叠焊接，解决了双层无纺布单方向螺旋堆叠焊接时，

多层无纺布边缘同时焊接容易存在焊接不牢或焊接不均的问题；内支撑带焊缝111与外支

撑带增强型焊缝121将内外支撑层12连接成类似三维网状结构，增强型焊接点作为三维网

状结构的刚性结合点，进一步增强了管式膜的机械强度，进而提高了所制备管式膜的机械

性能及承压能力。

[0062] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0063] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定

义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因

此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理

和新颖特点相一致的最宽的范围。

[0064] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个

实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或

示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例

中以合适的方式结合。

[0065] 以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说

明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地

解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本

实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。