JP2010500185A - 溶液流延法 - Google Patents

溶液流延法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010500185A
JP2010500185A JP2009523131A JP2009523131A JP2010500185A JP 2010500185 A JP2010500185 A JP 2010500185A JP 2009523131 A JP2009523131 A JP 2009523131A JP 2009523131 A JP2009523131 A JP 2009523131A JP 2010500185 A JP2010500185 A JP 2010500185A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
board
forming
cooling
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009523131A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4906922B2 (ja
Inventor
鄭重徳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Golden Energy Fuel Cell Co Ltd
Original Assignee
Golden Energy Fuel Cell Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Golden Energy Fuel Cell Co Ltd filed Critical Golden Energy Fuel Cell Co Ltd
Publication of JP2010500185A publication Critical patent/JP2010500185A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4906922B2 publication Critical patent/JP4906922B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0009—Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
    • B01D67/0013—Casting processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0009—Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
    • B01D67/0016—Coagulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1069—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
    • H01M8/1081—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes starting from solutions, dispersions or slurries exclusively of polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/08—Specific temperatures applied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/08—Specific temperatures applied
    • B01D2323/081—Heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/08—Specific temperatures applied
    • B01D2323/082—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/42—Details of membrane preparation apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1023—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

１種の静態的で、閉鎖的な溶液流延法のステップは、溶質を溶剤調合製膜液に溶解させる；製膜盤をブラケットの上に置いて、ブラケットを調節して製膜盤を水平になさせる；製膜液を製膜盤に注ぎ込んで、そしてそれを製膜盤に均等で敷き広げさせる；製膜盤の上部に加熱装置をインストールする；製膜盤の周辺に冷却側板を環状に配置されて、製膜盤の下部に冷却マザーボードを配置され、冷却側板と冷却マザーボード間の連接できる中間層には冷却液がある；製膜盤、ブラケット、加熱装置、冷却側板、冷却マザーボードを保温材が構成される保温殻に密封する；加熱装置を起動して、製膜盤の中の製膜液に対して加熱を行い、製膜液の中の溶剤を完全に蒸発させる；引き続き加熱して完成品膜の結晶度をさらに向上させる；加熱を停止して、冷却マザーボードでの凝縮溶剤を排出させ、製膜盤から完成品膜を取り外す；当該方法の工芸は簡単で、設備は安く、製膜のコストは低く、完成品膜は結晶度が高く、各等方性があるなどのメリットを持っている。

Description

当発明は１種の静態的で、閉鎖的な溶液流延法に関係がある。
現在、製膜方法は動態的で、開放的な引張法、圧膜法と流延法がありますが、工芸は複雑で、設備は高価で、製膜のコストは高く、完成品膜は結晶度が低く、各異方性があるなどの欠陥を存在している。
当発明は１種の静態的で、閉鎖的な溶液流延法を提供することを目的として、当該方法の工芸は簡単で、設備は安く、製膜のコストは低く、完成品膜は結晶度が高く、各等方性があるなどのメリットを持っている。
当発明の目的は下記のステップを通じて達成される：
この溶液流延法の特徴は当該方法が静態的で、閉鎖的な溶液流延法であり、下記のステップを含める
(A) 溶質を溶剤調合製膜液に溶解させる
(B) 面積がsである製膜盤はブラケットの上に置いて、ブラケットを調節して製膜盤を水平になさせ、そうでなければ、製膜盤の中の製膜液の深さが均一でないになっていて、それによって完成品膜の厚さも均一でないになる
(C) 製膜液を製膜盤に注ぎ込んで、そしてそれを製膜盤に均等で敷き広げて、製膜液の深さは0.1〜2cmである。
製膜液の深さは0.1cmより小さい場合、表面張力の作用のため、製膜液が製膜盤に均等で敷き広げるのは、容易ではありません。それによって完成品膜の厚さは均一でないになる。
製膜液の深さは2cmより大きい場合、溶剤の蒸し時間が長すぎて、製膜の効率が低くなる。
(D) 製膜盤の上部からのd1ところに面積がaである加熱装置をインストールして、加熱装置のパワー密度は0.1〜0.5W/cm2、しかも
Figure 2010500185
である。
加熱装置のパワー密度は0.1W/cm2である場合、製膜盤の中の製膜液の温度上昇速度が遅くなる。
加熱装置のパワー密度は0.5W/cm2である場合、製膜盤の中の製膜液の温度上昇速度が速くなる。
溶剤の蒸発速度が速すぎて、溶質分子が結晶格子に間に合わないで並べて、完成品膜の結晶度が低くなる。慣性が大きいため、製膜液の一部は沸騰しやすくなり、ハチ巣形の劣等品膜になる。パワー密度が大きいため、加熱装置で焦がしてしまう可能性があり、完成品膜は黄色の完成品膜になり、完成品膜の品質を下げる。
d1＜0.2S1/2場合、製膜盤と加熱装置間の距離が近すぎて、溶剤が蒸発する拡散空間は狭すぎて、溶剤が蒸発する速度は遅くなる。
d1＞0.4S1/2場合、製膜盤と加熱装置間の距離が遠すぎて、加熱空間は大きすぎて、製膜液の温度上昇速度が遅くなる。
a1/2＜1.2S1/2場合、加熱装置の面積は小さすぎて、製膜盤のへり部分の製膜液は受熱不足、温度は低く、蒸発するのは遅くなり、キャスティングフィルムに影響をもたらす。
a1/2＞1.2S1/2場合、加熱装置の面積は大きすぎて、溶剤蒸気が凝縮するのは難しくなる。
(E) 製膜盤の周辺からのd2ところに冷却側板を環状に配置されて、製膜盤の下部からのd3ところに冷却マザーボードを配置されて、しかも
Figure 2010500185
、冷却側板と冷却マザーボード間の連接できる中間層には冷却液があり、冷却液の始めの温度は1〜50℃で、冷却側板にある連接できる中間層の冷却液の高さはh、厚はv、しかも
Figure 2010500185
である。
d2＜0.2S1/2場合、冷却側板と製膜盤間の距離が近すぎて、製膜盤のへり部分にある製膜液の温度を著しく下げさせ、製膜盤のへり部分にある製膜液の蒸発速度は遅くなり、キャスティングフィルムに影響をもたらす。
d2＞0.4S1/2場合、加熱空間は大きすぎるため、製膜液の温度上昇速度が遅くなる。
d3＜0.2S1/2場合、冷却側板と製膜盤間の距離が近すぎて、製膜盤の温度を下げさせ、製膜盤の製膜液の温度上昇速度が遅くなる。しかも冷却マザーボードと加熱装置間の距離が近すぎて、冷却マザーボードに集める溶剤は再び蒸発させる。
d3＞0.4 S1/2場合、加熱空間は大きすぎるため、製膜液の温度上昇速度が遅くなる。
h＜0.2 S1/2場合、冷却液は低すぎるため、溶剤蒸気が凝縮するのは難しくなる。
h＞0.4 S1/2場合、冷却液は高すぎるため、製膜盤の製膜液の温度上昇速度が遅くなる。
v＜0.05 S1/2場合、冷却液は薄すぎるため、溶剤蒸気が凝縮するのは難しくなる。
v＞0.15 S1/2場合、冷却液は厚すぎるのは、必要がない。
(F) 製膜盤、ブラケット、加熱装置、冷却側板、冷却マザーボードを保温材が構成される保温殻に密封して、そうでなければ、熱損失速度が速いため、製膜液の温度上昇が難しくなる
(G) 加熱装置を起動して、製膜盤の中の製膜液に対して加熱を行い、加熱温度を溶剤の沸点の10〜30℃より低くの範囲を制御して、加熱時間は1〜10.5時間であり、製膜液の中の溶剤を完全に蒸発させる。
加熱温度は溶剤の沸点より10℃低く以内場合、溶剤の蒸発速度が速すぎるため、溶質分子は結晶格子に並べさせ、完成品膜の結晶度が低くなる。
加熱温度は溶剤の沸点より30℃低く以上場合、溶剤の蒸発速度が遅すぎて、キャスティングフィルムの効率が低すぎるだけではなく、しかも溶質分子の温度が低すぎるため、十分な熱運動エネルギーが結晶格子に並べるのが不足して、完成品膜の結晶度が低くなる。
加熱時間は1時間にならないで、溶剤が完全蒸発しにくく、溶質は結晶成膜を行うのが難しくなる。
加熱時間は10.5時間を上回った場合、キャスティングフィルムの効率が低すぎるだけではなく、しかも長い時間による高温でローストして、焦がしてしまう可能性があり、完成品膜は黄色の完成品膜になり、完成品膜の品質を下げる。
加熱時間と製膜盤の製膜液との深さは比例である。製膜液の深さは0.1cmである場合、その中には約1時間の温度上昇時間と約0.5時間の蒸発時間を含め、製膜液の深さは0.1cmにつきを増加すれば、加熱時間はそれに応じて約0.5時間を増加する。製膜液の深さは2cmに増加する場合、加熱時間が約10.5時間である。
(H) 製膜液の中の溶剤は蒸発が完了した後、10〜200分くらい引き続き加熱して、さらに多くの溶質分子を結晶格子に並べさせ、完成品膜の結晶度をさらに向上させる。
10分以下引き続き加熱して、溶質分子が結晶格子に間に合わないで並べて、完成品膜の結晶度が低くなる。
200分以上引き続き加熱して、長い時間による高温でローストして、焦がしてしまう可能性があり、完成品膜は黄色の完成品膜になり、完成品膜の品質を下げる。
引き続き加熱時間と製膜盤の中の製膜液との深さは比例である。製膜液の深さは0.1cmである場合、引き続き加熱時間は約10分であり、製膜液の深さは0.1cmにつきを増加すれば、引き続き加熱時間はそれに応じて約10分を増加する。製膜液の深さは2cmに増加する場合、加熱時間が約200分である。
(I) 加熱を停止して、冷却マザーボードでの凝縮溶剤を排出させ、製膜盤は冷却した後、製膜盤から完成品膜を取り外す。
上記のステップ(A)の製膜液の溶質はフルオロ硫酸プロトン交換樹脂（密度の2.0g/cm３）であり、その当量重量はEW=900〜1100g/eqであり、溶剤はジメチルホルムアミド（沸点の153℃、密度の0.95g/cm３）であり、製膜液の濃度は1〜5wt%であり、製膜液の調合は閉鎖的な反応釜を使用し、溶解温度は200〜220℃で、溶解時間は4〜6時間である。
EW＜900g/eq場合、完成品膜の機械強さが低すぎる。
EW＞1100g/eq場合、完成品膜のプロトン電気伝導率が低すぎる。
製膜液の濃度は＜1wt%場合、溶剤の蒸発量が大きすぎて、キャスティングフィルムの効率が低すぎる。
製膜液の濃度＞5wt%場合、溶質が完全に溶解しにくくなるだけではない、しかも製膜液はジェリー状になりやすい、製膜盤に均等で敷き広げるには難しくて、それによって完成品膜の厚さは均一でないになりやすい。
水準器を述べる製膜盤に置いて、ブラケット支点の高さを調節することを通って、水準器のバブルを製膜盤平面内の二つの互いに垂直の方向の上にある零位に位置させ、それによって製膜盤が水平状態になる。
述べられた加熱装置は遠赤外線石英ヒーターが平行に並べて構成される。
遠赤外線石英ヒーターの腐食を抵抗する能力が強くて、輻射効率が安定、熱転換効率が高くて、熱反応のスピードが速くて、熱慣性が小さく及び溶質分子の結晶運動を促進するなどのメリットを持っている。
述べる (G)の加熱装置の加熱温度が温度調節器で自動制御し、加熱温度を測定するために、温度調節器の温度測定用プローブを製膜盤のへり部分に置いた。
当発明は以下の積極的に有効な効果がある：
当該静態的で、閉鎖的な溶液流延法の工芸は簡単で、設備は安く、製膜のコストは低く、完成品膜は結晶度が高く、各等方性があるなどのメリットを持っている。
当発明は製膜液が溶剤の沸点より10〜30℃低くの加熱温度の下で緩慢に蒸発して結晶する方法を採用してキャスティングフィルムを行い、溶質の結晶過程中、製膜盤とその中の製膜液は静態的で、閉鎖的な空間にあり、頂上にある加熱装置の輻射加熱によって、蒸発される溶剤の飽和蒸気が周辺へ拡散して製膜液を覆って、遠いところへ拡散している溶剤の飽和蒸気が冷却側板を遇うと、冷却側板の表面に冷却して液体溶剤に凝結して、冷却マザーボードの上に集める。製膜液と溶剤蒸気は動態平衡状態であるため、製膜液の溶剤が緩慢に蒸発して減らして、製膜液の溶質の濃度が緩慢に増加して、それによって緩慢に結晶成膜を行い、その上に溶剤が蒸発終了した後、しばらく時間引き続き加熱して、溶質分子は十分な時間ある結晶格子に並べて、だから完成品膜の結晶度が高さである。
伝統的な動態で、開放的な引張法、圧膜法と流延法は機械運動方向MD（Machine Direction）と横向TD（Transverse Direction）がある。溶質の結晶過程中、外部からの機械力の妨害を受けるため、各完成品膜の各異方性が生まれた。当発明は１種の静態的で、閉鎖的な溶液流延法、製膜盤と製膜液は一つの静態的で、閉鎖的な空間内で静止状態であり、溶質の結晶過程中、外部からの機械力の妨害を受けなくて、特殊な方向性がなくて、だから各完成品膜は各等方性がある。
当発明の静態的で、閉鎖的な溶液流延法、パワー密度が合わせる遠赤外線輻射加熱装置は製膜盤の上に配置して、冷却側板は製膜盤の周辺に環状に配置されて、製膜盤の中間部分にある製膜液の温度が少し高くて、蒸気圧が少し高くて、蒸気分子の密度が少し大きくても、蒸発された溶剤蒸気分子が外へ拡散する時、製膜盤のへり部分の上にある溶剤蒸気分子の妨害を受けるだけではなくて、また比較的長いルートを通じなければならなくて、製膜盤の周辺の冷却側板の表面に拡散して凝縮を行う。そのため、製膜盤と加熱装置間の距離d1、製膜盤と冷却側板間の距離d2、製膜盤と冷却マザーボード間の距離d3、冷却液の高さh、厚さv、加熱装置の面積aと製膜盤の面積Sは合わせる場合、特に
Figure 2010500185
場合、製膜盤の中間部分とへり部分の製膜液の蒸発と凝縮する速度は一致させ、それによって完成品膜の中間部分とへり部分の厚さは一致させる。
図１は当溶液流延法が使用している装置の構造説明図です。 図２は図１が使用している装置の組立後の外形説明図です。 図３は図２の断面図です。 図４は図３のY−Y断面図です。 図５は図１の中の加熱装置の背面図です。 図６は図１の中のブラケットの拡大した図面です。 図７は図６の断面図です。
当実施例は40cmx40cmx0.0005cmの全フッ素プロトン交換膜が作され、図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7を参照してください。当該方法は以下の具体的なステップを含める：
(A) 3g当量重量EW=900g/eqであるフルオロ硫酸プロトン交換樹脂と297g（約313mL）ジメチルホルムアミドに0.5L閉鎖的な反応釜を加えて加熱攪拌溶解し、溶解温度は200℃で、溶解時間は4時間で、フルオロ硫酸プロトン交換樹脂をジメチルホルムアミドに溶解させ、約310mLの濃度が1wt%である製膜液を取り得る。
(B) 面積S=40cm×40cmの製膜盤１をブラケット２に置いて、水準器を製膜盤１に置いて、ブラケット２の支点の高度を調節し、水準器のバブルを製膜盤１平面内の二つの互いに垂直の方向の上にある零位に位置させ、それによって製膜盤１が水平状態になる。3つの構造が同じであるブラケット２がある。図6、図7を参照してください。ブラケット2につきはボルト201、ナット202、マキガイ203が構成され、ナット202はボルト201の下部がねじ込まれ、マキガイ203はボルト201の上部がねじ込まれ、マキガイ203の頂上には支点204があり、支点204は製膜盤１を支える作用を起こし、マキガイ203を回転すると、支点204の高さを調節することができて、ナット202はマキガイ203を締める作用を起こす。
(C) 160g（約168mL）濃度が1wt%である製膜液を製膜盤1の中に注ぎ込んで、表面張力のため、製膜液が自動的に流延すると、製膜盤1に均等で敷き広げるにはいけない、特に製膜盤1のへり部分は製膜盤1を各方向から軽微な傾きによる方法を利用して、製膜液を製膜盤1に均等で敷き広げさせ、製膜液の深さは0.105cmである。
(D) 製膜盤1の上にあるd1=8cmところに面積がa=50cmx50cmである加熱装置3を配置され、加熱装置3のパワー密度は0.1W/cm2、加熱パワーは0.25kWであり、加熱装置3が10本のパワー25W、長50cmである遠赤外線石英ヒーター301などは5.3cm間隔に平行に並べて構成される。
加熱装置3の加熱温度が温度調節器で自動制御し、加熱温度を測定するために、温度調節器の温度測定用プローブを製膜盤のへり部分に置いた。
(E) 製膜盤1の周辺にあるd2=8cmところに冷却側板4、5、6、7を環状に配置され、製膜盤1の下部にあるd3=8cmところに冷却マザーボード8を配置され、冷却側板4、5、6、7と冷却マザーボード8間の連接できる中間層には室温水があり、冷却液10として、冷却側板4、5、6、7の連接できる中間層の冷却液の高さはh=8cm、厚はv=2cmであり、冷却マザーボード8の連接できる中間層の冷却液の厚さは2cmである。
冷却側板4、5、6、7の作用は製膜盤1から蒸発された溶剤の蒸気を凝縮させる。
冷却マザーボード8の作用は凝縮された溶剤に液体状態を維持させる。
冷却側板4の上部には注込口9をインストールして、注込口9による冷却液10を加える。
冷却液の液面高さを調節するため、冷却側板4の下部に流出口11をインストールする。
冷却側板による冷却凝縮した液体溶剤を排出するため、冷却側板6の下部に液体漏出口12をインストールする。
(F) 製膜盤1、ブラケット２、加熱装置３、冷却側板4、5、6、7、冷却マザーボード8を保温材の13、14、15、16、17、18が構成された保温殻の中に密封して、保温材の13、14、15、16、17、18がガラス・ウール或いは石綿である。
(G) 加熱装置3を起動して、製膜盤1の製膜液に対して加熱を行い、加熱温度の143℃に制御して、溶剤の沸点10℃より低くて、加熱時間が1時であり、製膜液の溶剤を完全に蒸発させる。
加熱過程中、蒸発される溶剤蒸気が周辺へ拡散していて、周辺へ拡散している溶剤蒸気は冷却側板4、5、6、7の冷却を受けて液体溶剤に凝結された。製膜液の溶剤が緩慢に蒸発して減らすに従って、製膜液の溶質の濃度が緩慢に増加していて、緩慢に結晶成膜を行っている。
(H) 製膜液の中の溶剤は蒸発が完了した後、10分くらい引き続き加熱して、さらに多くの溶質分子を結晶格子に並べさせ、完成品膜の結晶度をさらに向上させる。
(I) 加熱を停止して、液体漏出口12による冷却マザーボード8の凝縮溶剤を排出して、製膜盤1が冷却した後を待って、製膜盤1から40cmx40cmx0.0005cmの完成品膜を取り外す。
当実施例は60cmx60cmx0.015cmの全フッ素プロトン交換膜が作され、図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7を参照してください。当該方法は以下の具体的なステップを含める：
(A) 0.3kg当量重量EW=1000g/eqであるフルオロ硫酸プロトン交換樹脂と9.7kg（約10.2L）ジメチルホルムアミドに15L閉鎖的な反応釜を加えて加熱攪拌溶解し、溶解温度は210℃で、溶解時間は5時間で、フルオロ硫酸プロトン交換樹脂をジメチルホルムアミドに溶解させ、約10Lの濃度が3wt%である製膜液を取り得る。
(B) 面積S=60cmx60cmの製膜盤１をブラケット２に置いて、水準器を製膜盤１に置いて、ブラケット２の支点の高度を調節し、水準器のバブルを製膜盤１平面内の二つの互いに垂直の方向の上にある零位に位置させ、それによって製膜盤１が水平状態になる。3つの構造が同じであるブラケット２がある。図6、図7を参照してください、ブラケット2につきはボルト201、ナット202、マキガイ203が構成され、ナット202はボルト201の下部がねじ込まれ、マキガイ203はボルト201の上部がねじ込まれ、マキガイ203の頂上には支点204があり、支点204は製膜盤１を支える作用を起こし、マキガイ203を回転すると、支点204の高さを調節することができて、ナット202はマキガイ203を締める作用を起こす。
(C) 3.6kg（約3.79L）濃度が3wt%である製膜液を製膜盤1の中に注ぎ込んで、製膜液が自動的に流延して製膜盤に均等で敷き広げ、製膜液の深さは1.05cmである。
(D) 製膜盤1の上にあるd1=18cmところに面積がa=100cmx100cmである加熱装置3を配置され、加熱装置3のパワー密度は0.3W/cm2、加熱パワーは3kWであり、加熱装置3が30本のパワー100W、長100cmである遠赤外線石英ヒーター301などは3.4cm間隔に平行に並べて構成される。
加熱装置3の加熱温度が温度調節器で自動制御し、加熱温度を測定するために、温度調節器の温度測定用プローブを製膜盤のへり部分に置いた。
(E) 製膜盤1の周辺にあるd2=18cmところに冷却側板4、5、6、7を環状に配置され、製膜盤1の下部にあるd3=18cmところに冷却マザーボード8を配置され、冷却側板4、5、6、7と冷却マザーボード8間の連接できる中間層には室温水があり、冷却液10として、冷却側板4、5、6、7の連接できる中間層の冷却液の高さはh=18cm、厚はv=6cmであり、冷却マザーボード8の連接できる中間層の冷却液の厚さは6cmである。
冷却側板4、5、6、7の作用は製膜盤1から蒸発された溶剤の蒸気を凝縮させる。
冷却マザーボード8の作用は凝縮された溶剤に液体状態を維持させる。
冷却側板4の上部には注込口9をインストールして、注込口9による冷却液10を加える。
冷却液の液面高さを調節するため、冷却側板4の下部に流出口11をインストールする。
冷却側板による冷却凝縮した液体溶剤を排出するため、冷却側板6の下部に液体漏出口12をインストールする。
(F) 製膜盤1、ブラケット２、加熱装置３、冷却側板4、5、6、7、冷却マザーボード8を保温材の13、14、15、16、17、18が構成された保温殻の中に密封して、保温材の13、14、15、16、17、18がガラス・ウール或いは石綿である。
(G) 加熱装置3を起動して、製膜盤1の製膜液に対して加熱を行い、加熱温度の133℃に制御して、溶剤の沸点20℃より低くて、加熱時間が5.5時であり、製膜液の溶剤を完全に蒸発させる。
加熱過程中、蒸発される溶剤蒸気が周辺へ拡散していて、周辺へ拡散している溶剤蒸気は冷却側板4、5、6、7の冷却を受けて液体溶剤に凝結された。製膜液の溶剤が緩慢に蒸発して減らすに従って、製膜液の溶質の濃度が緩慢に増加していて、緩慢に結晶成膜を行っている。
(H) 製膜液の中の溶剤は蒸発が完了した後、105分くらい引き続き加熱して、さらに多くの溶質分子を結晶格子に並べさせ、完成品膜の結晶度をさらに向上させる。
(I) 加熱を停止して、液体漏出口12による冷却マザーボード8の凝縮溶剤を排出して、製膜盤1が冷却した後を待って、製膜盤1から60cmx60cmx0.015cmの完成品膜を取り外す。
当実施例は100cmx100cmx0.0475cmの全フッ素プロトン交換膜が作され、図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7を参照してください。当該方法は以下の具体的なステップを含める：
(A) 5kg当量重量EW=1100g/eqであるフルオロ硫酸プロトン交換樹脂と100L（約95kg）ジメチルホルムアミドに150L閉鎖的な反応釜を加えて加熱攪拌溶解し、溶解温度は220℃で、溶解時間は6時間で、フルオロ硫酸プロトン交換樹脂をジメチルホルムアミドに溶解させ、約100Lの濃度が5wt%である製膜液を取り得る。
(B) 面積S=100cmx100cmの製膜盤１をブラケット２に置いて、水準器を製膜盤１に置いて、ブラケット２の支点の高度を調節し、水準器のバブルを製膜盤１平面内の二つの互いに垂直の方向の上にある零位に位置させ、それによって製膜盤１が水平状態になる。3つの構造が同じであるブラケット２がある。図6、図7を参照してください、ブラケット2につきはボルト201、ナット202、マキガイ203が構成され、ナット202はボルト201の下部がねじ込まれ、マキガイ203はボルト201の上部がねじ込まれ、マキガイ203の頂上には支点204があり、支点204は製膜盤１を支える作用を起こし、マキガイ203を回転すると、支点204の高さを調節することができて、ナット202はマキガイ203を締める作用を起こす。
(C) 19kg（約20L）濃度が5wt%である製膜液を製膜盤1の中に注ぎ込んで、製膜液が自動的に流延して製膜盤に均等で敷き広げ、製膜液の深さは2cmである。
(D) 製膜盤1の上にあるd1=40cmところに面積がa=200cmx200cmである加熱装置3を配置され、加熱装置3のパワー密度は0.5W/cm2、加熱パワーは20kWであり、加熱装置3が100本のパワー200W、長200cmである遠赤外線石英ヒーター301などは2cm間隔に平行に並べて構成される。
加熱装置3の加熱温度が温度調節器で自動制御し、加熱温度を測定するために、温度調節器の温度測定用プローブを製膜盤のへり部分に置いた。
(E) 製膜盤1の周辺にあるd2=40cmところに冷却側板4、5、6、7を環状に配置され、製膜盤1の下部にあるd3=40cmところに冷却マザーボード8を配置され、冷却側板4、5、6、7と冷却マザーボード8間の連接できる中間層には室温水があり、冷却液10として、冷却側板4、5、6、7の連接できる中間層の冷却液の高さはh=40cm、厚はv=15cmであり、冷却マザーボード8の連接できる中間層の冷却液の厚さは15cmである。
冷却側板4、5、6、7の作用は製膜盤1から蒸発された溶剤の蒸気を凝縮させる。
冷却マザーボード8の作用は凝縮された溶剤に液体状態を維持させる。
冷却側板4の上部には注込口9をインストールして、注込口9による冷却液10を加える。
冷却液の液面高さを調節するため、冷却側板4の下部に流出口11をインストールする。
冷却側板による冷却凝縮した液体溶剤を排出するため、冷却側板6の下部に液体漏出口12をインストールする。
(F) 製膜盤1、ブラケット２、加熱装置３、冷却側板4、5、6、7、冷却マザーボード8を保温材の13、14、15、16、17、18が構成された保温殻の中に密封して、保温材の13、14、15、16、17、18がガラス・ウール或いは石綿である。
(G) 加熱装置3を起動して、製膜盤1の製膜液に対して加熱を行い、加熱温度の123℃に制御して、溶剤の沸点30℃より低くて、加熱時間が10.5時であり、製膜液の溶剤を完全に蒸発させる。
加熱過程中、蒸発される溶剤蒸気が周辺へ拡散していて、周辺へ拡散している溶剤蒸気は冷却側板4、5、6、7の冷却を受けて液体溶剤に凝結された。製膜液の溶剤が緩慢に蒸発して減らすに従って、製膜液の溶質の濃度が緩慢に増加していて、緩慢に結晶成膜を行っている。
(H) 製膜液の中の溶剤は蒸発が完了した後、200分くらい引き続き加熱して、さらに多くの溶質分子を結晶格子に並べさせ、完成品膜の結晶度をさらに向上させる。
(I) 加熱を停止して、液体漏出口12による冷却マザーボード8の凝縮溶剤を排出して、製膜盤1が冷却した後を待って、製膜盤1から100cmx100cmx0.0475cmの完成品膜を取り外す。
当発明の静態的で、閉鎖的な溶液流延法、パワー密度が合わせる遠赤外線輻射加熱装置は製膜盤の上に配置して、冷却側板は製膜盤の周辺に環状に配置されて、製膜盤の中間部分にある製膜液の温度が少し高くて、蒸気圧が少し高くて、蒸気分子の密度が少し大きくても、蒸発された溶剤蒸気分子が外へ拡散する時、製膜盤のへり部分の上にある溶剤蒸気分子の妨害を受けるだけではなくて、また比較的長いルートを通じなければならなくて、製膜盤の周辺の冷却側板の表面に拡散して凝縮を行う。そのため、製膜盤と加熱装置間の距離d1、製膜盤と冷却側板間の距離d2、製膜盤と冷却マザーボード間の距離d3、冷却液の高さh、厚さv、加熱装置の面積aと製膜盤の面積Sは合わせる場合、特に
Figure 2010500185
場合、製膜盤の中間部分とへり部分の製膜液の蒸発と凝縮する速度は一致させ、それによって完成品膜の中間部分とへり部分の厚さは一致させる。

Claims (6)

  1. 次の各ステップからなる、１種の溶液流延法であって、
    (A) 溶質を溶剤調合製膜液に溶解させるステップ、
    (B) 面積がsである製膜盤をブラケットの上部に置いて、前記ブラケットを調節して前記製膜盤を水平にさせるステップ、
    (C) 前記製膜液を前記製膜盤に注ぎ込んで、前記製膜盤に均等で敷き広げさせるステップ、前記製膜液の深さは0.1〜2cmであり、
    (D) 前記製膜盤の上部からのd1ところに面積がaである加熱装置をインストールするステップ、
    当該加熱装置のパワー密度は0.1〜0.5W/cm2であり、しかも
    Figure 2010500185
     であり、
    (E) 前記製膜盤の周辺からのd2ところに冷却側板を環状に配置されて、前記製膜盤の下部からのd3ところに冷却マザーボードを配置されるステップ、しかも
    Figure 2010500185
     、前記冷却側板と前記冷却マザーボード間の連接できる中間層には冷却液があり、当該冷却液の始めの温度は1〜50℃であり、しかも
    Figure 2010500185
     であり、
    (F) 前記製膜盤、前記ブラケット、前記加熱装置、前記冷却側板および前記冷却マザーボードを保温材が構成される保温殻に密封するステップ、
    (G) 前記加熱装置を起動して、前記製膜盤の中の製膜液に対して加熱を行い、加熱温度を溶剤の沸点の10〜30℃より低くの範囲を制御して、加熱時間は1〜10.5時間であり、製膜液の中の溶剤を完全に蒸発させるステップ、
    (H) 前記製膜液の中の溶剤は蒸発が完了した後、10〜200分くらい引き続き加熱して、さらに多くの溶質分子を結晶格子に並べさせ、完成品膜の結晶度をさらに向上させるステップ、
    (I) 加熱を停止して、前記冷却マザーボードでの凝縮溶剤を排出させ、前記製膜盤は冷却した後、製膜盤から完成品膜を取り外すステップ、
    を有し、当該方法が静態的で、閉鎖的であることを特徴とする溶液流延法。
  2. 前記製膜液の溶質はフルオロ硫酸プロトン交換樹脂であり、その当量重量はEW=900〜1100g/eqであり、前記溶剤はジメチルホルムアミドであり、前記製膜液の濃度は1〜5wt%であり、前記製膜液の調合は閉鎖的な反応釜を使用し、溶解温度は200〜220℃で、溶解時間は4〜6時間であることを特徴とする請求項１に記載の溶液流延法。
  3. 前記製膜盤はフロートガラスが製造することを特徴とする請求項１に記載の溶液流延法。
  4. 前記製膜盤に水準器を置いて、前記ブラケットの支点の高度を調節することを通じて、前記水準器のバブルを製膜盤平面内の二つの互いに垂直の方向の上にある零位に位置させ、それによって前記製膜盤が水平状態になることを特徴とする請求項１に記載の溶液流延法。
  5. 前記加熱装置は遠赤外線石英ヒーターが平行に並べて構成されることを特徴とする請求項１に記載の溶液流延法。
  6. 前記加熱装置の加熱温度が温度調節器で自動制御し、加熱温度を測定するために、前記温度調節器の温度測定用プローブを前記製膜盤のへり部分に置いていることを特徴とする請求項１に記載の溶液流延法。
JP2009523131A 2006-08-11 2006-08-11 溶液流延法 Expired - Fee Related JP4906922B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2006/002033 WO2008019532A1 (fr) 2006-08-11 2006-08-11 Procédé de coulage en solution

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010500185A true JP2010500185A (ja) 2010-01-07
JP4906922B2 JP4906922B2 (ja) 2012-03-28

Family

ID=39081904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009523131A Expired - Fee Related JP4906922B2 (ja) 2006-08-11 2006-08-11 溶液流延法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8070999B2 (ja)
EP (1) EP2050779B1 (ja)
JP (1) JP4906922B2 (ja)
CN (1) CN101316880B (ja)
ES (1) ES2391572T3 (ja)
WO (1) WO2008019532A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101316880B (zh) * 2006-08-11 2011-09-28 北京金能燃料电池有限公司 溶液铸膜法
CN102888010B (zh) * 2011-07-19 2014-11-26 山西金能世纪科技有限公司 溶液铸膜法
CN103240829A (zh) * 2012-02-10 2013-08-14 宝应县润华静电涂装工程有限公司 一种离子膜的成型装置
CN102764513B (zh) * 2012-06-29 2015-01-28 常州环生科创石墨设备有限公司 一种高效搪瓷蒸发器
CN104174296B (zh) * 2013-05-27 2016-08-31 珠海格力电器股份有限公司 一种平板式刮膜机
CN104227896B (zh) * 2014-09-05 2016-08-24 淮安科润膜材料有限公司 全氟离子膜成型自动烘箱
EP3445477A1 (en) 2016-04-21 2019-02-27 Imperial Innovations Limited Separation membranes
CN106832362B (zh) * 2016-12-30 2023-03-21 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 聚合物薄膜浇铸法制备装置
CN107857889A (zh) * 2017-12-08 2018-03-30 北京金能世纪科技有限公司 一种溶液铸大膜装置及方法
CN114288855B (zh) * 2021-11-25 2023-03-10 国家电投集团氢能科技发展有限公司 一种水电解膜及其制备方法
CN115824761B (zh) * 2023-02-16 2023-04-18 广州华士康环保粘胶科技有限公司 一种胶黏剂制样装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55102635A (en) * 1978-12-06 1980-08-06 Abcor Inc Membrane and its manufacture
US4248913A (en) * 1979-05-24 1981-02-03 Abcor, Inc. Process for preparing a membrane
US5417832A (en) * 1992-08-25 1995-05-23 The University Of Colorado Foundation, Inc. Enhancing performance of perfluorinated ionomer membranes via dopant incorporation, method of making thereof and the membrane
CN2602917Y (zh) * 2003-02-28 2004-02-11 郑重德 溶液成膜箱
WO2004024334A1 (en) * 2002-09-16 2004-03-25 Wmc Resources Ltd Improved recovery of valuable metals
WO2008019532A1 (fr) * 2006-08-11 2008-02-21 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. Procédé de coulage en solution

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4328226A1 (de) * 1993-08-23 1995-03-02 Patrick Altmeier Stark basische Anionenaustauschermembran und Verfahren zu deren Herstellung
US6790404B2 (en) * 2000-09-24 2004-09-14 3M Innovative Properties Company Process of making microporous film
CN1133226C (zh) 2001-06-29 2003-12-31 清华大学 一种聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸质子交换膜的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55102635A (en) * 1978-12-06 1980-08-06 Abcor Inc Membrane and its manufacture
US4248913A (en) * 1979-05-24 1981-02-03 Abcor, Inc. Process for preparing a membrane
US5417832A (en) * 1992-08-25 1995-05-23 The University Of Colorado Foundation, Inc. Enhancing performance of perfluorinated ionomer membranes via dopant incorporation, method of making thereof and the membrane
WO2004024334A1 (en) * 2002-09-16 2004-03-25 Wmc Resources Ltd Improved recovery of valuable metals
CN2602917Y (zh) * 2003-02-28 2004-02-11 郑重德 溶液成膜箱
WO2008019532A1 (fr) * 2006-08-11 2008-02-21 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. Procédé de coulage en solution

Also Published As

Publication number Publication date
CN101316880A (zh) 2008-12-03
JP4906922B2 (ja) 2012-03-28
EP2050779A4 (en) 2010-04-28
US20100176537A1 (en) 2010-07-15
EP2050779B1 (en) 2012-09-19
WO2008019532A1 (fr) 2008-02-21
US8070999B2 (en) 2011-12-06
ES2391572T3 (es) 2012-11-27
CN101316880B (zh) 2011-09-28
EP2050779A1 (en) 2009-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4906922B2 (ja) 溶液流延法
CN104672477B (zh) 一种低粗糙度聚酰亚胺膜的制备方法、制品及制品的应用
CN104195634B (zh) 大尺寸硅锭多晶铸锭炉热场结构
CN204111919U (zh) 一种多晶铸锭炉
CN106904604A (zh) 一种碳气凝胶及其制备方法
KR20090092021A (ko) 매스 콘크리트의 균열 제어방법
CN102888010B (zh) 溶液铸膜法
CN209584421U (zh) 一种适用于八边形的晶硅铸锭的热场结构
CN108868143B (zh) 高寒地区低温季节混凝土施工工法
CN203795012U (zh) 一种多晶硅铸锭炉底部助凝装置
CN101906215B (zh) 一种高强度的复合质子交换膜的制造方法
CN206027142U (zh) 高效物料浓缩结晶罐
CN109000151A (zh) 一种具有节能和减震功能的液氨循环水汽化器装置
CN111793229B (zh) 溶液成膜装置及方法
CN208794041U (zh) 一种具有节能和减震功能的液氨循环水汽化器装置
CN203530489U (zh) 多晶硅铸锭炉热场结构
JP2567293B2 (ja) 熟成卵の製造方法及びその装置
CN207632923U (zh) 改进型石墨坩埚
CN207109137U (zh) 一种太阳能多晶硅的定向凝固生长装置
CN107857889A (zh) 一种溶液铸大膜装置及方法
CN219558759U (zh) 结晶分离装置
CN116021694B (zh) 溶液铸大膜装置和方法
CN219191573U (zh) 一种煮料罐隔热保温套
JPH07701A (ja) 発泡防止機構を備えた減圧濃縮装置
CN208279715U (zh) 一种多晶铸锭坩埚

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110808

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110823

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111220

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120110

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150120

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees