JP4210159B2

JP4210159B2 - 膜搬送ロール及び膜搬送装置

Info

Publication number: JP4210159B2
Application number: JP2003166783A
Authority: JP
Inventors: 義光後藤; 修造三谷
Original assignee: Asahi Kasei Engineering Corp
Current assignee: Asahi Kasei Engineering Corp
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: JP2005001810A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜を、皺や蛇行を発生させることなく円滑に搬送する膜搬送ロール、並びに、その膜搬送ロールを用いた膜搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膜に発生しうる皺を伸ばしながら搬送する手段として、図１に示すエキスパンダロールや、図２に示すらせん溝付のロールが知られている。また、図３に示すように、ロール表面の両端部の径をその中央部の径より大きく形成した鼓状の逆クラウンロールを用いる手段も、例えば、
【特許文献１】
特開平１１−３１０６５２号
などで公知である。
【０００３】
エキスパンダロールは、表面にゴムが装填されたロールで、伸縮するゴムとの接離に基づいて膜に拡幅力を与え、皺を除去するものである。
らせん溝付のロールは、表面にらせん溝が設けられたロールで、膜とロールを滑らせ、溝のエッジとの接触を利用して膜に拡幅力を与え、皺を除去するものである。
また、逆クラウンロールは、表面中央部に対する表面両端部の相対速度が大きいことによって、膜に拡幅力を与え、皺を除去するものである。
【０００４】
しかし、エキスパンダロールは構造が複雑であるため、従動ロールであれば、膜を搬送する際のメカロスが大きく、大きな張力を必要とし、駆動ロールであれば、駆動系や速度調整機構が大掛かりになり、調整が容易でなく扱いにくく、安定性や再現性が芳しくない。
らせん溝付のロールは、膜に拡幅力を与えるためには、従動ロールであれば、溝エッジを抵抗として機能させ、駆動ロールであれば、溝エッジで能動的に牽引させる必要がある。このため、膜を搬送する際に、エキスパンダロールと同じく大きな張力を必要とすると共に、溝エッジとの接触によって、膜にダメージを与える危惧が伴う。
【０００５】
逆クラウンロールは、大きな張力を必要とせずに膜に拡幅力を与えることができる。
しかし、膜の搬送時に、微小でも膜の中央がロールの中央からずれると、膜の両側端における拡幅力に差違が生じてしまう。そのため、膜が蛇行しやすい問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、膜を浸漬液に浸漬して搬送するに当たって、皺や蛇行を発生させることなく、かつ低コストで膜を円滑に搬送できる膜搬送ロールと、そのロールを用いた膜搬送装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、搬送される膜の全幅よりも幅狭の表面中央部と、それに連なる表面端部とを備えたロールを用い、表面中央部と表面端部の径や摩擦係数を調整することで、皺や蛇行を発生させることなく膜を搬送できることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
本発明の膜搬送ロールは、膜を浸漬液に浸漬してロール搬送する際に用いる表面が略円柱状であり、膜を接して搬送するステンレスからなるロールであり、搬送される膜の全幅よりも幅狭の表面中央部と、それに連なる表面端部とを備え、表面中央部の径が、中央ほど小さく、表面端部に近づくに連れて大きくなるように拡径形成されると共に、表面端部の拡径度合が、表面中央部における拡径度合より小さく形成され、表面中央部には、テフロンコート（テフロンは登録商標）を施し、表面端部は、鏡面仕上げとしたものであって、膜を浸漬した後に、膜を皺や蛇行を発生させることなく、安定搬送することが出来ることを特徴とする。
【０００９】
ここで、表面端部の径を均一にして、構成の簡素化に寄与させてもよい。
【００１０】
本発明の膜搬送装置は、浸漬液が充填された水槽に前記の膜搬送ロールと、その膜搬送ロールの軸部を回転自在に支持するロール支持手段と、膜の両側端が、膜搬送ロールの表面端部に接するように、膜を膜搬送ロールに供給するガイドとを、少なくとも備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図４は、本発明による膜搬送ロールの要部を示す正面図である。
膜搬送ロール（１０）は、表面が略円柱状であり、端部に軸部（１１）が備わる。
膜（２０）が接触可能でその搬送に供される膜搬送ロール（１０）の全長Ｗは、当然ながら、搬送される膜（２０）の全幅Ｗｍよりも長く設定される。
【００１２】
膜搬送ロール（１０）の表面部分は、膜（２０）の全幅Ｗｍよりも幅広で、長さＷ１を有する表面中央部（１２）と、それに連なり長さＷ２を有する表面端部（１３）とから成る。
【００１３】
表面中央部（１２）の径は、中央（１２ａ）ほど小さく、表面端部（１３）に近づくに連れて大きくなるように拡径形成される。
その拡径形態は、曲率が一定な弧状や曲率が変化する弧状など連続的なものであっても、また、段差などを含む不連続的なものであってもよい。
本実施例では、鼓状に湾曲する逆クラウン形状が用いられている。
【００１４】
表面端部（１３）の径は、表面中央部（１２）における拡径度合より小さく形成される。すなわち、端（１３ａ）に近づくに連れて拡径する場合は、表面中央部（１２）の拡径度合より小さい割合で拡径し、逆に端（１３ａ）に近づくに連れて小径に形成してもよい。
本実施例では、表面端部（１３）の径は、均一に形成されている。
【００１５】
このような表面中央部（１２）及び表面端部（１３）において、径の変容程度や変容形態、また、それぞれの長さＷ１・Ｗ２は、搬送される膜（２０）の材質や、厚さ、幅などに対応して適宜設定される。
【００１６】
膜搬送ロール（１０）は、少なくとも一方の軸部（１１）に軸受などを介して膜搬送装置などに設置される。膜搬送ロール（１０）は、従動ロールとして用いても、膜（２０）を搬送する駆動力を付与される駆動ロールとして用いてもよい。そのような設置条件は、膜（２０）の状況や、ライン張力などの状況に対応して設定される。
【００１７】
本発明による膜搬送ロール（１０）は、表面中央部（１２）では、その中央（１２ａ）から離れるほど径が大きくなっているので、中央（１２ａ）より端寄り（１２ｂ）の周速度が大きくなる。この相対速度によって、膜（２０）に拡幅力を与えることができる。
【００１８】
ここで、膜搬送ロール（１０）の表面中央部（１２）の長さＷ１が、搬送される膜（２０）の全幅Ｗｍよりも短く形成されていることも、本発明の特徴である。
図３に示した従来技術のように、表面中央部（１２）と同様の形状の逆クラウン部（１２'）が膜（２０）の全幅Ｗｍよりも長いと、膜（２０）がロール（１０'）の幅方向に対しそのセンターから微小でもずれると、膜（２０）にかかる左右の拡幅力の合計Ｆ１・Ｆ２が、幅方向左右で異なってしまう。このため、膜（２０）は蛇行を始め、いったん蛇行を始めると、左右の拡幅力の合計差（Ｆ１−Ｆ２）はますます大きくなるため、蛇行は加速する。
【００１９】
それに対し、本発明では、表面中央部（１２）の長さＷ１を、膜（２０）の全幅Ｗｍよりも短く形成することで、膜（２０）の側端（２１）（２２）を表面端部（１３）に配置させている。そして、表面端部（１３）の径を、表面中央部（１２）における拡径度合より小さく形成しているので、膜（２０）が膜搬送ロール（１０）の幅方向にずれた場合でも、膜（２０）にかかる左右の拡幅力の合計Ｆ１・Ｆ２に、有意な程度の差が生じることはなく、蛇行が防止される。
【００２０】
本実施例では、表面端部（１３）の摩擦係数を、表面中央部（１２）の摩擦係数より小さく構成している。
【００２１】
表面端部（１３）及び表面中央部（１２）を前記の構成にすることで、膜（２０）の蛇行を防止できるが、表面端部（１３）の径が、均一かまたは端（１３ａ）に近づくに連れて小径に形成されている場合などでは、膜（２０）に対する拡幅力が皆無のことがある。その場合、表面端部（１３）と膜（２０）との間の摩擦が大きいと、表面中央部（１２）で拡幅された膜（２０）が表面端部（１３）を滑って移動することが困難になり、皺を発生させかねない。
【００２２】
そこで、表面端部（１３）の摩擦係数を小さく、好ましくは表面中央部（１２）の摩擦係数より小さくすることによって、表面中央部（１２）で拡幅された膜（２０）が表面端部（１３）を円滑に滑っていくようにして、皺も蛇行も生じることなく、安定して搬送されるようにした。
【００２３】
表面端部（１３）と表面中央部（１２）の摩擦係数を相違させる手段としては、テフロン（登録商標）を用いて、膜搬送ロール（１０）の表面材質を変える。
【００２４】
表面中央部（１２）の長さＷ１や表面端部（１３）の長さＷ２は、搬送される膜（２０）の材質や厚さなどに対応して適宜設定される。
表面中央部（１２）の長さＷ１は、膜（２０）の全幅Ｗｍの５０〜９５％程度が好ましい。
表面端部（１３）の長さＷ２は、蛇行防止を主眼とした場合、５ｍｍ以上あることが望まれる。
【００２５】
本発明は、膜（２０）を搬送対象とすることができる。また、膜（２０）は搬送工程において、その面方向に膨潤するようなものであってもよい。例えば、フッ素系イオン交換膜を製造する際には、その工程で膜が水を吸収することで、面方向に膨潤が発生するが、このように搬送工程で膜（２０）の寸法変化を伴う場合であっても、本発明は有効に適用できる。
【００２６】
実施例：
図５は、本発明による膜搬送ロール（１０）を用いた膜（２０）の膜搬送装置の１例を示す側面説明図である。
膜（２０）としては、ＣＦ２ＣＦ２とＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ（ＣＦ２）２−ＳＯ２Ｆとのフルオロカーボン共重合体からなるフッ素系イオン交換樹脂前駆体を、溶融押出成膜した５０μｍ厚の膜を用いた。
本膜搬送装置は、当該前駆体膜を用いてフッ素系イオン交換膜を製造する際の１工程に用いたものであり、多段に配置された膜搬送ロール（１０）で構成される膜搬送装置である。水槽（３０）に充填された浸漬液（３１）は、水酸化カリウムとジメチルスルオキシドを含有する水溶液である。全幅Ｗｍ＝３３０ｍｍの前駆体膜（２０）を、加温した浸漬液（３１）に数分間浸漬した。
【００２７】
この搬送装置の一部に、図４に示した膜搬送ロール（１０）を用いた。膜搬送ロール（１０）は従動ロールとした。
なお、図示しないが、膜搬送ロール（１０）の軸部（１１）を回転自在に支持するロール支持手段と、膜（２０）の両側端（２１）（２２）が、膜搬送ロール（１０）の表面端部（１３）に接するように膜（２０）を膜搬送ロール（１０）に供給するガイド等が備わっている。
膜搬送ロール（１０）の全長Ｗは４９０ｍｍであり、逆クラウン状の表面中央部（１２）の長さＷ１は３１０ｍｍであり、均一な径の両表面端部（１３）（１３）の長さＷ２は９０ｍｍである。表面中央部（１２）の中央（１２ａ）の径Ｄ１は３１ｍｍ、両表面端部（１３）の径Ｄ２は３２ｍｍである。
また、表面中央部（１２）の材質としては、ＳＵＳ３０４にテフロンコートを施したものを用いた。テフロンコートは、下地処理したプライマー層に、ＦＥＰ及びＰＦＡを多層塗りすることで行った。
表面端部（１３）の材質は、ＳＵＳ３０４の鏡面仕上げとした。
【００２８】
テフロンコートを施した表面中央部（１２）は、浸漬液（３１）をはじいて濡れないため、結果として表面中央部（１２）では前駆体膜（２０）と膜搬送ロール（１０）の摩擦は大きくなる。一方、鏡面仕上げされたＳＵＳ３０４の表面端部（１３）は、前駆体膜（２０）によって取り込まれた浸漬液が付着して濡れた状態となる。浸漬液と前駆体膜（２０）とは滑りやすいため、結果として表面端部（１３）では前駆体膜（２０）と膜搬送ロール（１０）の摩擦は小さくなる。
本実施例の前駆体膜（２０）は、浸漬液中で幅方向（搬送方向に対し垂直な方向）に１０％以上膨潤する性質がある。しかし、このように膜（２０）が寸法変化するにもかかわらず、皺も蛇行も発生することなく安定して搬送することができた。
【００２９】
比較例：
図３に示した搬送ロール（１０'）を使用した以外は全て、前記実施例と同様の条件にして搬送装置を構成した。
図３の搬送ロール（１０'）の全長Ｗも４９０ｍｍであり、その全長にわたって、搬送ロール（１０）の表面中央部（１２）と同様に、逆クラウン状に形成されている。搬送ロール（１０'）径は、中央部がＤ１＝３１ｍｍ、端部がＤ２＝３２ｍｍである。搬送ロール（１０'）の材質は、全長にわたってテフロンコートされたＳＵＳ３０４である。
この搬送装置で、当該前駆体膜（２０）を搬送したら、蛇行が発生した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成を備えることによって次の効果を奏する。
すなわち、請求項１に記載の膜搬送ロールによると、皺や蛇行を発生させることなく、膜を拡幅して安定搬送することができる。膜がその面方向に膨潤し寸法変化する場合にも有効である。
【００３１】
請求項２に記載の膜搬送ロールによると、表面端部の径が均一であるので、簡素な構成により低コスト化できる。
【００３２】
請求項３に記載の膜搬送装置によると、皺や蛇行を発生させることなく、膜を拡幅して安定搬送することができる膜搬送装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エキスパンダロールの正面説明図
【図２】らせん溝付のロールの正面説明図
【図３】鼓状の逆クラウンロールの正面図
【図４】本発明による膜搬送ロールの要部正面図
【図５】本発明による膜搬送装置の側面説明図
【符号の説明】
１０膜搬送ロール
１２表面中央部
１３表面端部
２０膜

Claims

膜を浸漬液に浸漬してロール搬送する際に用いる表面が略円柱状であり、膜を接して搬送するステンレスからなるロールであり、
搬送される膜の全幅よりも幅狭の表面中央部と、それに連なる表面端部とを備え、
表面中央部の径が、中央ほど小さく、表面端部に近づくに連れて大きくなるように拡径形成されると共に、
表面端部の拡径度合が、表面中央部における拡径度合より小さく形成され、表面中央部には、テフロンコート（テフロンは登録商標）を施し、表面端部は、鏡面仕上げとしたものであって、膜を浸漬した後に、膜を皺や蛇行を発生させることなく、安定搬送することが出来ることを特徴とする膜搬送ロール。
表面端部の径が、均一である
請求項１に記載の膜搬送ロール。
浸漬液が充填された水槽に請求項１ないし２のいずれかに記載の膜搬送ロールと、
その膜搬送ロールの軸部を回転自在に支持するロール支持手段と、
膜の両側端が、膜搬送ロールの表面端部に接するように、膜を膜搬送ロールに供給するガイドとを、少なくとも備えることを特徴とする膜を浸漬液に浸漬して搬送する膜搬送装置。