[发明专利]热板熔接机及平片式滤膜元件封接方法

说明书

技术领域

本发明涉及热板熔接技术，特别是涉及一种热板熔接机以及一种利用该热板熔接机实现的平片式滤膜元件封接方法。

背景技术

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)是一种将高效的膜分离技术与传统的生物法相结合的新型高效的污水处理工艺，其现已成为膜分离技术的研究与开发中最活跃的项目之一，是一项实现环境工程污水治理、并且实现污水资源化的最新技术。MBR已在世界上许多国家的污水治理项目中代替了传统的生物法(活性污泥法)投入使用，该些污水治理项目包括市政污水处理、工业有机废水处理、城市垃圾场渗漉液处理、家庭排出水处理回用等等。目前世界各地已有几万套MBR装置被投入了各种应用之中，其中90％用于市政污水处理，有些发达国家采用MBR工艺处理市政污水的规模已达到日处理市政污水十几万吨(单项工程)。

MBR市场具有巨大的增长潜力，发展前景乐观。这一点体现在目前MBR市场发展的主要推动力上，并且该些推动力日后还将发挥更大的作用。这些市场推动力主要包括：对于水质更加严格的立法要求、为降低成本而设置的资助资金及鼓励政策、对MBR技术的信心等等。

MBR工艺的关键部件是膜分离元件。目前大型污水处理工程中采用的膜分离元件主要有两种形式：浸没式中空纤维式滤膜元件，以及浸没式平片式滤膜元件。对比试验表明，在同等工况运行条件下，采用平片式滤膜元件处理废水具有膜通量更高、跨膜压差更小、膜清洗周期更长等特点。其次，虽然中空纤维式滤膜元件成本较低，但却在断丝和污泥清洗上存在着较大的难度，而平片式滤膜元件则机械强度好，滤膜表面的清洗也十分方便。日本久保田公司是世界上最大的平片式MBR滤膜元件的生产商，目前在全球已建成近三千座MBR装置，该公司的产品性能好、质量稳定，而在其平片式滤膜元件的制造工艺中，一个重要的环节便是采用了超声波热焊封接工艺来实现对平片式滤膜元件的封接。

用于平片式滤膜元件的平板式滤膜的制造方法为：将适于制成微孔分离膜的特定高分子材料，与特定成孔剂配制成特定的鋳膜液后，采用相转化法将该鋳膜液涂布于致密的无纺布表面，由此便完成了平板式滤膜的制造。此处采用的底衬无纺布大多为聚酯类无纺布，也可以选用聚乙烯无纺布等等。为了达到平片式滤膜元件的结构要求，还需要应用超声波热焊工艺，对平板式滤膜的边框与中间的塑料导流板的边框进行超声波热焊封接加工。此处，该塑料导流板的材质通常选用ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)，也可以选用其它易于注塑加工成形的工程塑料。在进行超声波热焊加工时，导流板的塑料将被热熔，同时平板式滤膜的底衬无纺布也将被热熔，两者在一定的压力作用下通常能够发生熔接过程，并且熔接完成之后将具有一定的强度和较好的密封性。

但是采用超声波热焊封接工艺在实际生产应用中存在着严重的生产效率局限性。由于市场上超声波焊接设备的主要部件“超声波焊头”的宽度一般均不超过30公分，而一片有效膜面积为0.8平方米的平片式滤膜元件的待封接边框的焊接长度约为3米，为此需要2～3台超声波发生器同时工作，并执行八、九次焊接动作才能够完成一片平片式滤膜元件的焊接过程，并且对同一条边框的多次焊接还必然会导致整体的焊接平整度及平顺度的低下。除此之外，超声波焊接设备的结构也相当复杂，价格也较高。

而热板熔接技术则是在上世纪八十年代问世的，其工作原理如下：热板熔接机利用一个智能控温的加热板来熔接塑料件；在熔接时，该加热板置于两个塑料件之间，该加热板的上下两个表面均为有效的加热面，当塑料件紧贴住该加热板时，塑料件接触该加热板的接触面便会开始熔化，当经过一预设的加热时间之后，工件的待熔接表面上的塑料将达到一定的熔化程度，此时两个工件离开该加热板，该加热板自动移开，随后两个工件迅速地在外界施压的状态下合并在一起，当达到一定的冷却固化时间以及熔接深度之后，整个熔接过程便告完成。这种热板熔接机的优点是：其可应用于各种大小的工件，无熔接面积的限制，可以应用于任何熔接面上，并且熔接面可以允许塑料余量补偿，从而熔接强度能够得到保证，另外，还可以针对各种不同的材料调整熔接程序，作业灵活方便、可控性强、精度高。

然而，虽然现有的热板熔接机具备上述诸多优点，基于其现有结构，普通的热板熔接机还无法直接应用于平片式滤膜元件的封接过程，至今也还无人将其成功地应用于平片式滤膜元件的封接过程。

发明内容