涂布機及用于對形成的板膜元件進行涂布的方法
【專利摘要】一種涂布裝置，其包括一個以上涂料出口、涂布刀以及引導部，所述引導部經配置成與膜基材板上的突起嚙合，所述涂布裝置界定了適于接收所述膜基材的槽。一種涂布其上形成的突起的滲透板的方法包括：在向所述板的兩側提供涂料的同時，拉動所述滲透板以穿過涂布刀，所述涂布刀具有與所述滲透板相對應的圖案。另一裝置和方法涉及圓柱形輥和壓板。
【專利說明】涂布機及用于對形成的板膜元件進行涂布的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及用于膜分離的裝置及其制造方法，并特別地涉及適于浸沒式(或者被稱為淹沒式)操作的微濾(MF)、超濾(UF)或納濾(NF)膜元件或組件。

【背景技術】
[0002]以下內容并非承認下面討論的任何事物都是公知常識或可引用的現有技術。
[0003]可以在平板式(或稱作板和框架式)結構中制造浸沒式MF或UF膜。在這種結構中，通過將聚合物的分離層鑄件澆注于一卷非織造基材上來制造一卷膜板。兩片大致矩形的膜板在它們的邊緣處例如通過超聲焊接連接在中空塑料框架的相對側上。這樣產生了具有中空內部通道的面板以收集過濾的水(或稱作滲透物)。若干個面板并排地滑動至能被浸入到被過濾的水中的框架中。面板的內側與泵的吸入側連接，以通過膜板抽取滲透物。從框架下面提供的氣泡使氣泡與液體的混合流在面板之間的垂直槽中上升，從而保持膜表面清潔。在 Kubota Corporat1n 擁有的美國專利 N0.5，482，625,5, 651，888,5, 772，831、6，287，467和6，843，908中示出了這類裝置的示例。
[0004]平板膜組件通常是堅固耐用的，并且具有低的生產成本(相對于中空纖維膜)，這是因為它們可以在寬的板中進行澆注。然而，平板膜相對于中空纖維膜具有較差的封裝密度(每單位組件體積的膜表面積)，因此，大的平板車間的總成本可能會非常高。此外，典型的平板膜面板不能被劇烈反洗以足以機械地清潔膜。
[0005]在Microdyn-Nadir GMBH的國際公開WO 2007/036332中披露了平板膜元件的變型。在這些元件中，將兩層膜材料澆注于具有位于兩個致密層之間的多孔中央區域的織物的前后側上。該中央區域提供了滲透通道，并將兩個致密層連接在一起，從而允許對該元件進行用于機械清潔的反洗。這些元件不需要四邊框架，并且它們約2mm厚，這比上述的板框元件更薄。然而，這些元件也有柔韌性，并且它們在框架中從中心到中心的間隔約10mm。封裝密度比上述的板框元件更好，但是仍然遠低于中空纖維膜組件的封裝密度。盡管織物的中央區域是多孔的，但是在滲透通道中也提供了流動的阻性并且增加了元件的成本。


【發明內容】

[0006]以下內容意在為讀者介紹后面的詳細說明，但并不限制或限定任何要求保護的發明。
[0007]在加熱和加壓下，將基材材料片(例如非織造布)例如靠著模具腔的內表面形成為具有相對于平面的一個或多個凹陷(例如一系列的大致平行的凹陷)的成形基材板。將其中至少一個具有凹陷的兩個基材板例如沿著凹陷的邊緣或在凹陷的邊緣附近粘合在一起。可選地，可以額外地在兩個基材板之間粘合有中間板。兩個基材板形成了具有相互組合或與中間板(如果存在一個的話)組合的多個內部通道的基材。如果這些基材材料片沒有用膜材料預先涂布，則用涂料(dope)涂布基材并淬火或凝結以形成膜板。
[0008]膜板是大致平面的，但是具有對應于內部通道的一個或多個脊部，從而提供了比等效的平板面積更大的表面積。內部通道提供用于使滲透物流向板的邊緣的開放通路。優選地，膜板沿著內部通道之間的一條或多條線以及沿著平行于凹陷的外邊緣粘合在一起。當在足夠數量的內部通道之間粘合在一起時，可選地當在每個內部通道的每側上粘合在一起時，膜板在沒有四邊框架的情況下也可以使用并且可以通過反洗來機械地進行清潔。
[0009]可以將多個膜板并排放置成束。膜板的與一個或多個內部通道相交并且向一個或多個內部通道開放的滲透邊緣可以通過間隔件與束中的相鄰膜板的邊緣分開。束連接到一個或多個聯箱(header)連接以形成組件。與聯箱的連接可以是永久的或可移除的。可以將多個組件組裝到盒子內。盒子可以將組件保持在將要過濾的水的槽中，使得膜是大致垂直的，且內部通道是大致水平的。滲透物流向位于盒子側面的聯箱。被過濾的液體和(可選的)氣泡在膜之間的空間中垂直流動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是成形的基材板的立體圖。
[0011]圖2是圖1中的基材板在模具的底腔上的立體圖。
[0012]圖3是圖2中的基材板在模具的底腔上的立體圖，其中在基材板上具有模具插入物。
[0013]圖4是圖3中的基材板在模具的底腔上的立體圖，其中在基材板上具有模具插入物，還顯示了模具的上腔。
[0014]圖5是由圖1中的兩個成形的基材板制成的基材的截面圖。
[0015]圖6是圖5的基材的立體圖。
[0016]圖7是在圖5中的基材上具有半透性涂層的膜的截面圖。
[0017]圖8是被組裝成束的圖7中的多個膜的分解立體圖。
[0018]圖9是膜束的端視圖。
[0019]圖10是將一端罐裝(pot)至滲透聯箱(header)內的膜束的截面圖。
[0020]圖11是具有兩端被罐裝至滲透聯箱內的膜束的膜組件的俯視圖。
[0021]圖12是具有多個圖11的組件的盒子的俯視圖。
[0022]圖13是圖12的盒子的角部的放大圖。
[0023]圖14是圖12的盒子的側視圖。
[0024]圖15是在兩個基材板之間具有中間平板的滲透板的側視圖。
[0025]圖16是用具有波形輪廓的基材制成的滲透板的側視圖。
[0026]圖17示出了涂布機的截面圖。
[0027]圖18示出了圖17的涂布機的一半的內表面的仰視圖。
[0028]圖19是具有棍形成機(roll forming machine)的形式的另一模具的分解截面圖。

【具體實施方式】
[0029]在本說明書中，“板”或“基材板”通常是指基材材料片，其可以被成形為具有多個凹陷。“滲透板”或“基材”通常是指粘合在一起的兩個板。“滲透通道”通常是指基材內部的由板的內表面限定的通道，通過該滲透通道液體可以與基材的平面平行地流向基材的邊緣。“連接部”可以是指板的位于兩個相鄰凹陷之間的一部分，或者是指滲透板的位于兩個相鄰滲透通道之間的一部分。“插入物”可以是指被放置在模具的頂模和底模之間并用于成形凹陷或滲透通道的部分或全部內表面的模具的一部分。“膜板”可以指其上涂布有分離層的滲透板。
[0030]在下面更詳細描述的板及其制造方法的實施例中，板由非織造材料片制成，其經熱處理且被壓制成腔以形成具有多個凹陷或稱作波紋的形狀。在本文描述的實施例中，各凹陷由各連接部分開。各連接部接觸或位于共同平面中。在本文描述的實施例中，連接部基本上是平的，凹陷基本上是半圓柱形的。這些板中的兩個板在它們的連接部中的一個或多個(優選地，全部)處以及在它們的與凹陷平行的兩個外邊緣(或稱作凸緣)處連接在一起。這樣形成了具有一排平行的大致圓柱形滲透通道的滲透板，每個通道由兩個半圓柱形波紋形成，且每個波紋來自每個板。滲透板具有垂直于通道的兩個開放的邊緣，在邊緣處滲透通道進行排放。如果必要，可以將滲透板修剪為最終尺寸和形狀。如果板不用膜材料預涂布，則滲透板被饋送至涂布機，在涂布機處將膜涂料澆注在滲透板的外表面上。然后，經涂布的滲透板進入淬火或凝固浴池，其中涂料轉變成具有分離層的固態膜材料。膜材料可以通過相分離法形成，例如TIPS或NIPS法。得到的膜板從淬火浴池中取出，并進行進一步沖洗和浸潰(如果需要)以及干燥。根據形成束的目標板間間隔，多個(例如2?50個)膜板可以在它們的開放端粘合在一起。束的至少一個開放端永久地或使用可移除密封件連接到滲透聯箱以形成組件。組件可以例如通過壓力衰減測試來進行完整性測試。將各組件組裝至包含結構性元件的盒子內，以使盒子適于插入過濾槽中。膜板通常在槽中大致垂直地定向，通道大致水平地定向，且聯箱位于盒子的側面并且大致垂直地定向。優選地，盒子還具有下部的通氣網格，通氣網格被構造成將氣泡排放至膜板之間的空間內。下面將要詳細討論的附圖示出了板、用于制造板的模具、組件以及盒子的示例。
[0031]參照圖1,板7由非織造織物(non-woven textile)片制成。板7已被壓制成的形狀具有一系列平行的半圓柱形凹陷6，凹陷6以預定的間隔隔開并被平坦的連接部5分離。外側的凹陷與兩個邊緣凸緣4毗鄰。根據應用，半圓柱形凹陷6的半徑例如可以為0.3mm?50mmo
[0032]參照圖2?4，包括底腔9、頂腔11和多個插入物8 (只示出一個)的模具10用于形成處理。底腔9與最終模制的板7的外部形狀匹配。插入物8可以是金屬的并且與腔
9、11 一起用于形成半圓柱形凹陷6。插入物8可以是模具10的單獨部件或者可以內置在模具10的頂腔11中。當模具具有內置的插入物8時，插入物可以被固定或者具有自由轉動的能力。在模具閉合步驟期間，轉動的或被分開的插入物8允許非織造基材材料的滑動。高度拋光(鏡面磨光)的材料用于模具的兩個腔9、11以及插入物8。將最初是平的非織造基材片裝載在模具的底腔9上(圖2)。首先，將基材片切割成預定的尺寸。在裝載基材片之后，將插入物8(如果沒有內置于頂腔11中)放置在基材片上，并且將頂腔11放置在插入物8上方。然后，閉合模具10，并且在腔9、11之間施加壓力，例如通過將它們夾在一起。由此，頂腔11和插入物8將板7壓到底腔9內。
[0033]原型模具10的頂腔11具有與底腔9相同的內部形狀。在閉合圖2?4所示的模具10之前，模具10能夠通過在插入物8和頂腔11之間插入另一個基材片而同時模制兩個板。優選在緊密度容限之內對每個模具腔進行良好的機械加工，以提供對最終板7的厚度和形狀的良好控制。特別地，過度壓緊板7的任何部分是不希望的。在模制處理中施加熱量。在加熱階段之后，在閉合位置時冷卻模具直到板(或各板)能夠保持其形狀。按此方式，在靠著腔9的內表面壓制的同時，首先加熱板7，然后冷卻。在靠著腔9的內表面壓制的同時，板7優選被加熱至其熱變形溫度(HDT)或更高。在靠著腔9的內表面壓制的同時，板7還優選冷卻至低于其HDT，更優選低于其玻璃態轉變溫度(Tg)。由此，板7獲得了具有對應于腔內表面的外表面的永久形狀。
[0034]非織造織物(例如通常用作平板UF膜的基材的聚酯類織物)可以用于基材材料。利用原型模具來測試來自不同供應商的樣品，這些樣品包括來自Hirose (05TH-80W)的樣品、來自3M Powell的3級樣品和來自Crane Nonwovens>AffA Paper和Ahlstrom的多級樣品。基材材料的厚度為80?120微米，空氣滲透率為5?15cc/平方厘米/秒。在模制之前干燥基材材料。基材材料通常具有通過熱接合短的纖維和長的增強纖維而形成的基質。所有測試的樣品都形成可接受的板7。
[0035]根據基材的組成，模制溫度至少為100° F(38°C )，且在測試時在300?500° F(149?260°C)之間變化。相比而言，聚酯的Tg為約60?75°C，聚酯的HDT為約170?177°C，且聚酯的熔點(Tm)可以為約255°C，所有這些溫度都隨著聚酯的形式而發生變化。溫度優選高于基質纖維和增強纖維的HDT，可選地還高于基質纖維的熔點，但是優選低于增強纖維的熔點。針對基材，加熱模具足夠長的時間以獲得對應于腔9、11的內表面的形狀，但是，模具的加熱要在時間和溫度的如下組合下來進行:保持基材的大部分空氣滲透率，使得膜涂料仍然可以滲透并且固定到基材上。通過將模具10放置在溫控烘箱中來提供熱量。加熱的周期時間在5?10分鐘之間變化，而冷卻的周期時間為30分鐘以上。對于生產而言，可以預期具有內置的水(或其他冷卻劑)管線的模具(類似于注射成型)顯著地縮短冷卻處理。調節模具組件9、8、11的尺寸以生產所需的最終板7的厚度，例如0.05?
0.1_。當在第一原型模具中制造時，形成的板7為0.075_厚。稍許壓緊是可接受的并可能是優選的，以減小壁厚并提高板7保持模制形狀的能力。模具的閉合和保持壓力為15?20psi。對于非常大的板7，模具可能需要較高的閉合壓力，但是可以使用相同的保持壓力。利用可移除的圓柱形金屬插入物8在第一原型模具中同時模制兩個板7。模制的板7保持與在模具中使用的插入物8和腔9、11相匹配的內半徑和外半徑。在原型模具10中，腔9、11中的凹陷的內表面的半徑為約1.5mm。在第二原型模具中，腔中的凹陷的內表面的半徑為約0.6_。對于水的微濾或超濾而言，最佳直徑可以接近0.7mm,以便在具有可接受的管腔壓降下使封裝密度最大化。
[0036]參照圖5和圖6，在模制之后，將板7修剪為最終尺寸，并且將一對板7組裝成滲透板20。將各板7在粘合區域12處連接在一起。利用包括環氧樹脂、水基粘合劑和聚氨酯在內的若干種粘合劑將如上所述的在原型模具中制成的各板7粘合在一起。用于形成板7的相同模具10用于將兩個板7融合在一起。為了消除粘合區域12與模具10的粘連以及隨后將用膜涂布的表面的污染，由于粘合劑穿過基材材料的完全滲透，因而較高粘度的粘合劑是優選的。當如上所述的在第一原型模具中制成的兩個板7融合在一起時，產生具有圓柱形通道的滲透板20，該通道具有3mm的外直徑且在外直徑之間具有約2mm的間隔。盡管可以制造較大的板7，但是滲透板20的總尺寸為約10英寸(25cm) X 11/2英寸(37cm)。在第二原型模具中制成的兩個板7產生具有圓柱形通道的滲透板20，該通道具有1.2mm的外直徑且在外直徑之間具有約Imm的間隔。這些板20的尺寸為約125mmX 120mm。來自兩種原型模具的形成的滲透板20是自支撐的，并且保持了它們的在凹陷6和連接部5之間具有波紋過渡的形狀。
[0037]—般地，可以利用諸如聚氨酯、環氧樹脂或硅酮等熱固性材料或者利用熱熔物(熱塑性塑料)或其他粘合劑19將兩個板7連接在一起。膠合處理可以在與用于形成板7的模具10類似的單獨膠合模具中進行。首先，將底板裝載在模具中。利用分配器來涂布膠，例如，通過由計算機控制的伺服系統而移動的輥或膠打印頭。接著，圓柱形插入物可以放置在預先模制的半圓形狀內部。這些插入物的外直徑與新形成的通道的預定ID匹配。插入物的使用是可選的，但是插入物有助于確保滲透通道的良好圓形度。然而，在未使用插入物8的情況下，組裝處理也在原型形成模具10中完成。在這種情況下，明顯地消除了涉及裝載和移除插入物的處理步驟。底板7裝載于模具的底腔內，頂板7裝載于模具10的頂腔中。在閉合模具之后，兩個板僅在粘合區域彼此接觸。如果需要，可以針對所用的粘合劑將模具閉合壓力和熱量施加至新產生的結構。接觸面會膠合在一起以形成滲透板20。一旦周期結束，就打開模具并且移除插入物。從膠合模具取出滲透板20，如果需要，則將其修剪成最終尺寸，并且轉移至澆注機。板7可以包含例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的低表面能纖維，這樣可能使其難于實現強粘合。通過使用甲基丙烯酸甲酯粘合劑體系(MMA)、環氧樹脂和聚氨酯O3UR)熱熔粘合劑即使在PET類的板7中也提供了特別強的粘合。
[0038]粘合的另一種方法是使用熱塑性(熱熔性)線材。將線材放置在底板的頂部上并位于粘合區域12中央。將裝載在模具另一側的另一個板7放置在第一個板的頂部。施加壓力和溫度，直到線材熔化、淺薄地滲入兩個板7并將它們融合在一起。如前所述，可以在使用或未使用插入物的情況下完成該過程。
[0039]可以使用的第三種組裝方法是聲波、摩擦或激光焊接。由于從一個通道流到另一個通道的滲透物不會產生污染，因此對于此處理而言沿著連接部的連續性粘合不是最重要的。在各板7之間具有在粘合區域12后面的黑色PTFE背板或具有諸如由GentexCorporat1n出售的Clearweld?系等近紅外吸收焊接材料的激光焊接提供了特別強的粘八口 ο
[0040]為了增加滲透板20的滲透板活性表面和結構性強度，可以使用不同的組裝方法。在組裝處理之前可以將薄的多孔材料放置在兩個板之間。這種滲透物載體介質允許在連接部5區域中的膜中滲透的液體在粘合區域12中的兩個板7之間流入滲透通道并且流入滲透聯箱。焊接或粘合劑可以確保將兩個板(經由多孔材料)固定在一起，并且在反洗處理期間為滲透板20提供結構性強度。然而，這種多孔材料僅僅是可選的。滲透物不必在一個滲透通道和另一個滲透通道之間流動，并且甚至在沒有多孔材料的情況下一些滲透物也可以從連接部區域流入滲透通道。可選地，特別是當膜板不進行反洗時，但是，盡管它可能會進行反洗，在各板7之間或在各板7和中間材料之間的焊接或粘合附件可以是不連續的，例如，處于沿著連接部5的一系列粘合點的形式，從而使連接部5的區域通過更多的滲透物。
[0041]對于額外強度而言，滲透板20可以可選地具有剛性插入物，該插入物在兩個板7之間被夾在邊緣4上和/或夾在一個或多個連接部5區域上。在前述的組裝處理期間增加了增強件。剛性插入物由非常薄的、高抗拉強度的材料制成，優選具有增強件或沒有增強件的塑料材料。當滲透通道在水平位置安裝有滲透板時，在施工操作期間它們會抵消由重量增加而產生的應力。組件中的板的定向由應用的類型、液壓計算以及用于污染保護和清潔協議的工藝類型來決定。額外的增強件可以放置在滲透板20的中央或放置在整個滲透板20的其他位置。
[0042]如圖15所示，另一種選項是通過片形插入物50在兩個板7的整個區域之間提供了中間材料或插入物，因此，對于在沒有插入物50時形成的每一個圓柱形滲透通道而言，產生了兩個半圓柱形滲透通道。如上所述，插入物50可以是剛性的，以增強板7，或者如上所述，可以是可滲透的以增強板7的連接部5區域的活性。無論剛性與否，無論多孔與否，都可以使用插入物50以使各板7能夠連接在一起。可以在插入物50的兩側上涂布粘合劑或焊接加強材料，例如，薄層噴灑或印刷作為線或點的網格。因此，在兩個板7之間放置插入物50提供了用于將粘合劑或焊接加強材料涂布至連接部5的替代方法。如果在凹陷6和連接部5之間沒有波紋區別，例如，如果板7具有如圖16所示的波形形狀，那么無論是否預涂布粘合劑，插入物50都可以有助于提供各板7之間的牢固粘合。插入物50例如可以是固態膜(例如聚酯薄膜)或諸如聚酰胺(PA，尼龍)纖維的三維基質等非織造片。
[0043]在形成滲透板20之后，在其兩個面上澆注聚合物的膜涂料。對于兩側可以同時完成或依次完成(一次一側)。滲透板20穿過涂布涂料的澆注裝置。澆注裝置具有與中空纖維涂布機的噴絲頭類似的印模(die)，印模的形狀對應于滲透板20的外部形狀。當滲透板20存在時，利用氣壓或計量齒輪泵將涂料引入澆注裝置。控制涂料層的涂布速度和厚度。也控制其他工藝參數，如涂料粘度、溫度和澆注裝置內部的內壓。澆注裝置的形狀與滲透板20的外部形狀匹配。將滲透板20垂直或水平地饋送至澆注裝置，然而，垂直饋送會降低涂料流向粘合區域12的傾向性。澆注裝置的出口導致出現間隙，從而允許涂料以大致恒定的厚度分散在滲透板20上。隨后，涂布的滲透板20通過凝固浴池和沖洗池。這個處理通過如圖7所示的相轉化膜形成處理在滲透板20的頂部上形成固態膜層23，從而形成膜板24。然后在離線處理中對膜板24進行沖洗、浸潰(僅UF)并干燥。在第一原型模具中制成的膜板20用一層約140微米厚的聚砜涂布。聚砜浸透了滲透板20，但其確實填充了膜板24的內部滲透通道。
[0044]可選擇地，膜板24還可以通過在制造板7之前在基材板上形成膜來制造。可以用常規澆注機澆注平板膜。然后在模具10中使平板膜形成為模制的膜板，并且與另一個這樣的板一起組裝成膜板24。模制工藝具有不同的周期時間并且利用不同的工藝常數。
[0045]參照圖8、9和10，可以組合若干個膜板24來形成束26。雖然可以使用任何數量的膜板24，但是基于所需的板間的間隔間隙和對塑料聯箱模制件的限制，優選范圍是15?50個。根據諸如短效靜態罐裝(fugitive static potting)或離心罐裝(centrifugepotting)等常規方法，利用切削而打開通道端部，可以利用諸如聚氨酯等樹脂將束26罐裝在塑料聯箱模制件28中。如圖8、9和10所示的替代罐裝法是利用塑料插入物31、32將各膜板24連接在一起成為可以被插入聯箱模制件28的底座中的罐裝塊或磚塊25。可選地，多個膜板24可以連續地鋪在兩個插入物31、32之間。例如，約Im長的插入物31、32可以保持4個膜板24，每個膜板為約25mm高。進一步可選地，多孔分配器34可以限定底座的底部。通過將樹脂36傾注至位于塊25上方的聯箱中來將塊25罐裝到位。滲透物流經通道，穿過通道的開放端退出塊25，流經分配器34 (如果有的話)，并流入聯箱28中的滲透物容器37。可以通過滲透插口 25從滲透物容器37移除滲透物。
[0046]圖11示出了組件40。兩個滲透聯箱40之間的黑色區域表示如圖10更詳細地示出的被間隙27隔開的膜板24的束26。膜板可以被隔開成從中心到中心的距離例如為
0.5cm?5cm。可選地，各膜板24可以彼此交錯，一個膜板的波紋與另一個膜板的連接部交叉。圖12示出了具有包含在框架44內的若干個組件40的盒子42的俯視圖。滲透聯箱(未示出)與組件40的滲透插口 35連接。框架44、聯箱28和可選的滲透管(如果有的話)位于盒子42的側面，使得流體可以通過間隙27向上運動。可以堆疊各組件40，使得一個組件40的滲透插口 25插入到上或下組件40的滲透物容器37中。在圖14中，例如，三個組件40在豎列方向上堆疊在一起。參照圖13，盒子42的框架44保持滑塊31，滑塊31在形狀和尺寸方面對應于聯箱28的對準槽30，以幫助將組件40放置在盒子42中的適當位置。
[0047]為了直接插入到聯箱或盒子的滲透腔內，另一種選項是不使用模制的塑料聯箱，而是使用作為完成元件的塊，該塊可能具有連接到其外圍的塑料導向件。通過將塊壓縮至滲透腔內或通過諸如O型環等密封裝置，制造在塊和滲透腔之間可移除的密封件。這種方法的優點包括較低活性的尿烷嵌段的纖維、來自罐裝的較少生產廢料、增大的盒子封裝密度、降低的原材料成本(聯箱塑料和尿烷)、在從滲透腔釋放之后通過釘住開放的通道端部而易于現場修復通道、以及降低的替換組件成本。
[0048]在沒有聯箱設計的條件下，將纖維束塊直接插入由鋼框架構成的盒子中，鋼框架的模制的塑料端部充當具有雙O型環的聯箱和滲透物收集通道。可以以任何數量來堆疊I米高的元件，以便填補任何尺寸的槽。隨著在端部處的熱塑性層越來越薄，束也會逐漸變細，其中在端部處有最小的應力且通道是非滲透的，從而允許更容易地嵌入聯箱并允許各束更近地隔開。熱塑性塑料在靠近頂部處更厚，從而為了安全而允許限位棒材跨越所有組件。如果發生收縮，則可調整系統。
[0049]通過在滲透板20內提供模制的滲透通道，可以精確地控制過濾槽內側的活性表面的分布。此外，精確模制的滲透通道允許膜壁厚度為0.3mm以下，或0.15mm以下，這小于增強的中空纖維膜。滲透通道的外直徑可以為Imm以下，或0.5_以下。在計算的示例中，通道的外直徑為0.7_，膜壁厚度為0.15_。滲透通道的內直徑為0.4_，在沒有顯著壓降的情況下對于高體積滲透物流量而言是足夠的，從而滲透物流經Im寬的膜板中的滲透通道。
[0050]膜板相對于典型平板膜具有顯著增加的表面積，避免了典型平板組件中必要的框架部件和間隔件，并且膜板24的剛性允許每個板具有較大面積(指板的外部尺寸而不是其膜表面積)。在通氣時膜板24可以呈波形或振動，但是象在中空纖維體系中一樣，在相鄰的膜之間很少有或沒有磨損。所有滲透通道都精確放置在板內，各板可以相對于彼此精確地放置，從而允許高達50%的封裝密度。池和組件的封裝密度至少比得上中空纖維體系。
[0051]聯箱在板側面的垂直定向的板允許通氣網格在沒有頂部或底部的聯箱阻塞流動的情況下引導各板之間的空氣。因為在每個板之間引導空氣并迫使空氣向上運行，所以解決了中空纖維束內盲區的污垢問題。然而，與典型平板膜不同的是，只具有兩個聯箱允許膜板的一些振動以幫助防止可能在膜表面發生的成渣現象。此外，各膜之間限定明確的垂直間隙促進了穿過該間隙的栓塞流，這降低了平均固體暴露并且在槽排放期間產生了固體排放用的限定明確的路徑。
[0052]雖然中空纖維膜被限于具有恰當的柔韌性、強度和澆注性能的能被擠出的聚合物，但是平板澆注允許使用諸如聚砜等更加剛性、耐酸堿性的聚合物，而不會經受由于聚砜的剛性產生的缺點。滲透板可以用諸如NF膜材料等薄膜復合材料涂布，從而適于浸沒式NF過濾器和生物反應器。例如，利用碳納米管、水通道蛋白、掩蔽蝕刻或其他新工藝的新型納米結構的膜材料也可以適于在滲透板上形成。
[0053]參考圖17和圖18，涂布機由如下三個主要部分組成:泵系統、用于涂布涂料的澆鑄裝置60和用于固化的淬火或凝固浴池。涂布機的目的在于在滲透板20上涂布一層均勻的涂料并將該涂料轉化成半多孔膜層。
[0054]泵系統(未示出)取出以固定溫度保持的預混合涂料并經由計量系統將它傳送至澆鑄裝置60上的一個以上入口 70。當對滲透板20進行涂布時，該系統是僅需要開啟泵的系統。
[0055]當滲透板20穿過澆鑄裝置60中的垂直槽時，澆鑄裝置60引導滲透板20并將涂料同時涂布到滲透板20的兩側。澆鑄裝置60具有兩個半體62。每個半體62具有引導部64，引導部64的圖案對應于滲透板20。每個半體62上的刀或涂布區66也具有與滲透板20相對應的圖案，但是該圖案具有適于將期望厚度的涂料涂層涂布在滲透板20上的間隙。通過對穿過澆鑄裝置60的兩側上的出口 68的涂料進行計量，在滲透板20的兩側的壓強相等的情況下，滲透板沒有被推向垂直槽的一側且均勻的涂料涂層被涂布至滲透板20的兩側。滲透板20以垂直的方式裝載到澆鑄裝置60中并被夾具74連接到驅動桿76。一經需要，打開涂料閥72，開啟泵且通過驅動桿76拉動滲透板20穿過澆鑄裝置60，以預設速率下降，穿過空氣間隙并接著進入淬火或凝結池(未示出)中。一旦涂布完滲透板20，就關閉泵和涂料閥72。
[0056]稍后釋放夾具74且將經涂布的滲透板20從池處移走。驅動桿76返回至澆鑄裝置60，以為下一個滲透板20的重復處理做好準備。
[0057]澆鑄裝置60提供了一些優點。第一，刀66的上游的引導部64幫助使滲透板20在兩個半體62之間居中，又幫助使滲透板20的凹陷6在刀66的對應凹槽內居中。第二，特別地通過計量泵同時地向基片20的兩側提供涂料，這有助于使基片20在半體62之間保持居中，使得涂料以相同的厚度涂布到滲透板20的兩側。第三，拉桿76被受控制的驅動器移動，使得滲透板20以已知的可重復的恒定速度移動穿過澆鑄裝置60并在受控制的空氣間隙曝光時間之后進入水槽，該空氣間隙曝光時間可以基于已知的速度和水槽中的可調節的液體的表面的高度來確定。
[0058]圖19示出了可用于代替模具10以形成板7的另一類型的模具。圖19的模具具有輥形成機80的形式，輥形成機80包括上輥82和下壓板84 (或者被稱為形成臺)。
[0059]棍82包括軸86和具有雕刻表面的金屬圓筒88,該雕刻表面具有一系列的有角度地間隔開的齒或突起，這些齒或突起以與圓筒88的面交叉的方式從端到端地延伸。軸86的端部從圓筒88的端部突出。可以通過熱油、電氣元件或感應將熱量施加至圓筒88。在形成處理期間通常以設定溫度來維持熱量。軸86的端部騎在壓板84的側面附近的兩條直線軌道上，其中這兩個直線軌道用于在形成處理期間在板7上方引導輥82，以及還設定并控制輥82與壓板84之間的間隙。通過使軸86的端部沿軌道滑動來移動輥82。設定間隙，使得輥82上的突起迫使板7進入壓板84中的凹槽。如針對模具10的底腔9所述地，通常對壓板84進行雕刻。
[0060]壓板84是固定板，其通常作為輥82的對置板。通過使水或油再循環來對壓板84進行加熱或冷卻。在輥82越過板7之后再對板7進行冷卻，使周期時間變短。壓板84是中空的，且若干個孔88從真空室90穿行到壓板84的雕刻表面。
[0061]將待形成的材料板7放置在軌道之間的壓板84上。啟動真空源，從而通過壓板84中的室90抽吸真空，并將板7有效地真空夾緊至壓板84。
[0062]然后，隨著輥82橫穿壓板84，開始印模形成處理。可通過機械耦合或電子傳動來使輥82與壓板84的相對運動同步，以確保輥82上的雕刻表面與壓板84的雕刻表面之間的正對齊(positive alignment)。轉移至板7的熱量將板7加熱至如下溫度:該溫度使板7獲得壓板84的雕刻表面的形狀。輥82將繼續橫穿壓板82，直到形成完全形成的板7為止。隨著輥82橫穿板7滾回其開始位置，可以雙向地形成板7。當施加的真空以靠著壓板84的雕刻表面的方式保持板7時，使板冷卻至在尺寸上穩定的溫度。
[0063]包括移動輥82和固定壓板84的印模的使用提供了一些優點。平坦的壓板84使板7中的連接部5變平坦并形成單平面，這是可能使得其沒有和使用兩個輥的情況相同的精確度。然而，與圖4的模具10相比,使用一個棍減小了印模的總的熱質量(thermal mass)并導致板7中的材料發生更小的拉伸。真空避免了必須加熱和冷卻如圖4所示的上模具4，這減小了形成處理的能量消耗和周期時間。
[0064]在此通過對美國臨時專利申請61/325，972和61/549，507的引用將該臨時專利申請并入本文。
【權利要求】
1.一種涂布裝置，其界定了適于接收膜基材的槽，所述基材具有形成在所述基材上的突起，所述涂布裝置包括引導部、一個以上的涂料出口以及涂布刀，所述引導部經配置與所述突起嚙合。
2.如權利要求1所述的涂布裝置，其包括兩個涂料出口，其中，通過所述涂料出口以大體上相等的壓力將涂料饋送至所述基材的兩側。
3.如權利要求1或2所述的涂布裝置，其中，所述一個以上的涂料出口位于所述引導部和所述涂布刀之間。
4.如任一前述權利要求所述的涂布裝置，其包括計量系統，所述計量系統適于以受控速率向所述一個以上的涂料出口提供涂料。
5.如任一前述權利要求所述的涂布裝置，其還包括驅動桿，所述驅動桿適于以選定的速度拉動所述基材以穿過所述涂布裝置。
6.如任一前述權利要求所述的涂布裝置，其具有涂料泵，所述涂料泵通過閥門與所述一個以上的涂料出口分離。
7.如權利要求6所述的涂布裝置，其中，所述涂料泵是計量泵。
8.如任一前述權利要求所述的涂布裝置，其具有控制器，所述控制器適于: a)通過所述涂布刀，以選定的速率大體上同時地開始涂料的流動和所述膜基材的移動；以及 b)在所述膜基材離開所述涂布刀之前停止涂料的流動。
9.一種涂布滲透板的方法，所述滲透板具有形成在所述滲透板上的突起，所述方法包括如下步驟: a)確定所述滲透板相對于涂布刀的位置，所述涂布刀具有與所述滲透板相對應的圖案； b)同時向所述滲透板的兩側提供大體上等量的涂料；以及 c)以受控速度拉動所述滲透板以穿過所述涂布刀。
10.如權利要求9所述方法，其還包括對涂料的流動進行計量的步驟。
11.如權利要求9或10所述方法，其中，以大體上恒定的速度拉動所述滲透板以穿過所述涂布刀，且涂料的流動處于大體上恒定的速率。
12.如權利要求11所述方法，其中，所述滲透板被從所述涂布刀處拉動以穿過空氣間隙并到達浴池，且所述空氣間隙的長度被選擇成用于在所述恒定速度下給定期望的駐留時間。
13.一種板形成裝置，其包括一組相匹配的圓柱形輥和固定壓板。
14.如權利要求13所述的裝置，其包括孔，所述孔位于所述壓板和真空室之間。
15.如權利要求13或14所述的裝置，其包括用于加熱所述輥的加熱系統。
16.如權利要求13-15中任一項所述的裝置，其具有溫度控制系統，所述溫度控制系統能夠用于冷卻所述壓板。
17.如權利要求13-16中任一項所述的裝置，其具有引導系統，所述引導系統適于在所述輥與所述壓板之間保持選定的間距的同時使所述輥在所述壓板上方移動。
18.如權利要求13-17中任一項所述的裝置，其具有驅動系統，所述驅動系統用于使所述輥移動地橫穿所述壓板。
19.一種用于形成材料板的方法，其包括以下步驟: a)將所述板放置在具有凹槽的壓板上；以及 b)使雕刻輥滾動地橫穿所述壓板。
20.如權利要求19所述的方法，其還包括:對所述輥進行加熱。
21.如權利要求19或20所述的方法，其還包括:在所述輥和所述壓板之間保持選定的間距。
22.如權利要求19-21中任一項所述的方法，其還包括對所述壓板進行冷卻的步驟。
23.如權利要求19-22中任一項所述的方法，其還包括使所述板偏向所述壓板的步驟。
24.如權利要求23所述的方法，其中，通過氣壓使所述板偏向所述壓板。
25.如權利要求23或24所述的方法，其中，通過所述壓板施加的真空使所述板偏向所述壓板。
【文檔編號】B05C11/04GK104136103SQ201280062722
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年10月18日 優先權日:2011年10月20日
【發明者】約內爾·約翰·托梅斯庫, 拉斐爾·西蒙 申請人:法伊布拉卡斯特有限公司