(57)【要約】  製作が容易で、かつ品質が安定し、価格も安く、シール性、耐熱性に優れた透析槽用室枠の製造方法を提供する。  裁断したフレーム１をインパルス溶着機３０の図示しない台座上にセットし、ディストリビューター１３を連通口９及び連通口１１に嵌合し、更に、ネット１５を中央開口３を覆うように配置する。次に溶着部Ａ、Ｂ、溶着部Ｃ、Ｄに対してインパルス溶着を実施する。そして、１回のプレス操作でスペーサーとしてのネット１５の取り付けとディストリビューター１３の取り付けとを同時に行う。その後、ネット溶着部のバリ取り、不具合部の修正作業を実施する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液の流路となる中央開口、給入液口、及び吐出液口の形成された熱可塑性樹脂からなるフレームと、
前記中央開口回りに溶着される樹脂製のネットとを備える透析槽用室枠の製造方法であって、
該ネットを前記フレームに対して前記中央開口の内周縁より１０ｍｍ以内の幅に、加熱温度１４０℃〜２２０℃でインパルス加熱溶着により一体化成形することを特徴とする透析槽用室枠の製造方法。
【請求項２】
前記インパルス加熱溶着に用いられるヒータの大きさは、長さ２００ｍｍ〜２０００ｍｍ、幅３ｍｍ〜１２ｍｍであり、単位面積当たりの圧力が０．０５ＭＰａ〜２．０ＭＰａで加圧しつつ加熱時間が０．５〜５秒であることを特徴とする請求項１記載の透析槽用室枠の製造方法。
【請求項３】
前記中央開口と給入液口間、もしくは前記中央開口と吐出液口間の連通口にディストリビューターを備え、
前記インパルス加熱溶着により、前記ネットを前記フレームに対して溶着するのと同時に前記ディストリビューターを前記フレームに対して一体化成形することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の透析槽用室枠の製造方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が、熱可塑性エラストマーである請求項１記載の透析槽用室枠の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透析槽用室枠の製造方法に係わり、特に製作が容易で、かつ品質が安定し、価格も安く、シール性、耐熱性に優れた透析槽用室枠の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電流を駆動電源として脱塩、濃縮を行う電気透析槽が知られている。
この電気透析槽は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを室枠を介して交互に多数配列し、その両端に電極を配することにより膜間に脱塩室、濃縮室が形成されるようになっている。そして、この室枠は種々のオレフィン系熱可塑性樹脂を選定使用することにより、使用温度を選択的に構成可能である。【０００３】
従来、室枠は以下のように製造されている。即ち、まず、シート状オレフィン系熱可塑性樹脂を中央に開口を有する額縁形状に裁断することで室枠のフレーム部を形成する。また、このときには同時に被処理液が通される給入液口及び吐出液口も形成する。【０００４】
その後、この給入液口及び吐出液口からフレーム中央の開口に向けて液流路を確保するためのディストリビューターをインジェクション溶着方法にて室枠に取り付ける。次に、このディストリビューターを取り付けた室枠に対しスペーサーとなるポリオレフィン製のネットをフレーム中央の開口を覆うように配置する。そして、このネットの複数箇所をフレーム部分に対し超音波スポットウエルダーにて仮止めする。【０００５】
その後、この仮止めした半製品を超音波ウエルダーにてフレーム部分とネットとを数回に分けて溶着一体化し完成品を得る。
しかしながら、この方法は、仮止め時のネットのたわみ、数回に分けて溶着することによる皺の発生、オレフィン系熱可塑性樹脂とポリオレフィン製ネットとの溶着部の厚みムラが大きいこと等により、室枠としての使用時にイオン交換膜の損傷、液リーク量の増大による透析性能への悪影響等の発生が見られた。【０００６】
また、作業工程の簡略化については、従来から種々検討がなされている。例えば、スペーサーとしてのネットよりも加熱変形温度の低い発泡体を室枠の材料として用いて室枠とネットとを加熱一体化する方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本特公平２−４３５２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この方法では、発泡体材質が限定されること、及び加熱成形温度が１２０℃以下であることを想定すると、この方法により製造された室枠は常温でしか使用できないと想定される。
また、給液ダクト穴部の裁断工程、別途ディストリビューター部にフィルムを配置する工程、等が必要といったデメリットがある。【０００９】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、製作が容易で、かつ品質が安定し、価格も安く、シール性、耐熱性に優れた透析槽用室枠の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このため本発明の製造方法（請求項１）は、被処理液の流路となる開口、給入液口、及び吐出液口の形成された熱可塑性樹脂からなるフレームと、前記開口回りに溶着される樹脂製のネットとを備える透析槽用室枠の製造方法であって、該ネットを前記フレームに対して前記開口の内周縁より１０ｍｍ以内の幅に、加熱温度１４０℃〜２２０℃でインパルス加熱溶着により一体化成形することを特徴とする。【００１１】
熱可塑性樹脂からなるフレームに対して樹脂製のネットをインパルス加熱溶着により一体化成形する。溶着部の幅は、室枠の熱変形及びネット取り付け部の強度を考慮し、１０ｍｍ以内の幅とするのが望ましい。
加熱温度は、使用するネットの材質、フレームの材質により若干異なり、加熱プレス圧力、加熱時間と合わせて調整する必要はあるが、１４０℃〜２２０℃、好ましくは１５０〜１６５℃が望ましい。
この製造方法によれば、製作が容易で、かつ品質が安定し、価格も安く、シール性、耐熱性に優れた透析槽用室枠が得られる。【００１２】
また、本発明の製造方法（請求項２）は、前記インパルス加熱溶着に用いられるヒータの大きさは、長さ２００ｍｍ〜２０００ｍｍ、幅３ｍｍ〜１２ｍｍであり、単位面積当たりの圧力が０．０５ＭＰａ〜２．０ＭＰａで加圧しつつ加熱時間が０．５〜５秒であることを特徴とする。【００１３】
ネット溶着用ヒータの長さについては室枠の大きさにより異なるが２００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度とするのが望ましい。なお、このように広範囲の溶着は従来用いられている超音波ウエルダーでは実現困難である。
インパルス溶着機の加熱プレス時の圧力は、加熱溶着部の変形量と厚み精度を考慮し、加熱ヒータ部の単位面積当たりの圧力が０．０５ＭＰａ〜２．０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａが望ましい。加熱部の、加熱時間については、室枠シート材質、ネット材質、加熱温度、プレス圧力、により左右されるが、室枠の熱変形防止、厚み精度、作業性を考慮し０．５〜５秒以内にすることが望ましい。【００１４】
更に、本発明の製造方法（請求項３）は、前記開口と給入液口間、もしくは前記開口と吐出液口間の連通口にディストリビューターを備え、前記インパルス加熱溶着により、前記ネットを前記フレームに対して溶着するのと同時に前記ディストリビューターを前記フレームに対して一体化成形することを特徴とする。【００１５】
インパルス溶着機にて１回のショットで加熱プレス加工することにより、ネットの取り付けとディストリビューターの取り付けとを同時に一体化することができる。このため、作業工程が簡素化され、製造人件費コストを低減できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明の製造方法によれば、ネットはフレームに対して開口の内周縁より１０ｍｍ以内の幅に、加熱温度１４０℃〜２２０℃でインパルス加熱溶着により一体化成形するように構成したので、製作が容易で、かつ品質が安定し、価格も安く、シール性、耐熱性に優れた透析槽用室枠が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】室枠の裏面図
【図２】室枠の表面図
【図３】インパルス溶着機の構成図
【図４】たわみ寸法の測定方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態である室枠の構成を図１及び図２に示す。図１は室枠の裏面図、図２はこの室枠の表面図を示す。図１において、室枠１０のフレーム１は、その中央には四角形状の開口３が形成され、額縁状をなしている。給入液口５及び吐出液口７はそれぞれ連通口９及び連通口１１を介して開口３と連通されている。連通口９及び連通口１１には液流路を確保するためのディストリビューター１３が嵌合されている。このディストリビューター１３には、給入液口５及び吐出液口７と開口３とを連通する、液の通路を形成する複数本の図示しない細い溝が刻設されている。
【００１９】
ディストリビューター１３は、耐熱性、液分散性に優れ、内部リークを防ぐ構造を有するようになっている。ディストリビューター１３は、射出成型にて生成される。
フレーム１は所定の材料を元に定められた打ち抜き金型にて打ち抜くことで生成されるようになっている。
【００２０】
開口３には室枠１０の流路部のスペーサーとなるネット１５が配設されるようになっている。このネット１５は陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とが互いにくっつかないように、また、被処理液の分散のために配設される。
【００２１】
図２に示すように、ネット１５は開口３の周囲に縦方向に対して溶着部Ａ、Ｂの２カ所、幅方向に対して溶着部Ｃ、Ｄの２カ所程が溶着されている。溶着部Ａ、Ｂはそれぞれ開口３の縦方向長さと同一長ｂ、幅方向長さａの範囲で溶着されている。即ち、ネット１５は幅方向長さａだけ開口３の横方向長さよりも左右がはみ出している。
【００２２】
一方、溶着部Ｃ、Ｄはそれぞれ縦方向長さｃ、幅方向長さｄの範囲で溶着されている。即ち、ネット１５は縦方向長さｃだけ開口３の縦方向長さよりも上下が部分的にはみ出している。但し、溶着部Ｃ、Ｄは室１０の大きさ如何によっては省略されてもよい。
【００２３】
フレーム１の材質は熱可塑性樹脂であり、本発明における熱可塑性樹脂には、熱可塑性樹脂マトリックスにゴム成分を含む熱可塑性エラストマーが含まれる。フレーム１の材質は、オレフィン系熱可塑性樹脂が好ましく、オレフィン系熱可塑性エラストマーが特に好ましい。オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、三菱化学社製ゼラス（商品名）が挙げられる。
フレーム１の材質としては、耐熱性、締め付けシール性から、軟化温度１２０℃以上、材質硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１、Ａ形）が硬度５０以上を有するオレフィン系、ウレタン系、スチレン系、ポリエステル系等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２４】
フレーム１の寸法については被処理液の量等により適宜選択される。
ネット１５の材質は、加熱溶着時の軟化温度からポリプロピレン又はポリエチレンが望ましい。
【００２５】
溶着部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対してはインパルス溶着されるようになっている。
次に、溶着部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対してインパルス溶着をするための機構について説明する。
図３のインパルス溶着機の構成図に示すように、フレーム１がインパルス溶着機３０の図示しない台座上に載置されるようになっている。
【００２６】
インパルス溶着機３０の上板３１の裏面には、ディストリビューター１３と連通口９の間及びディストリビューター１３と連通口１１の間を溶着させるためのディストリビューター溶着用ヒータ３３が左右にそれぞれ４個ずつ配設されている。また、溶着部Ｃ、Ｄにおいてネット１５をフレーム１に対し溶着させるためのネット溶着用ヒータ３５が左右にそれぞれ１個ずつ配設されている。
【００２７】
更に、上板３１の裏面の手前側と奥側とには、それぞれ溶着部Ａ、Ｂにおいてネット１５をフレーム１に対し溶着させるためのネット溶着用ヒータ３７がそれぞれ１個ずつ配設されている。
【００２８】
ディストリビューター溶着用ヒータ３３、ネット溶着用ヒータ３５及びネット溶着用ヒータ３７の幅については、溶着部の位置決めを容易にするため、室枠シートの寸法精度等を考慮し、３ｍｍ〜１２ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍとするのが望ましい。一方、ネット溶着用ヒータ３７の長さについては室枠１０の大きさにより異なるが寸法ｂの長さを考慮して、２００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度とするのが望ましい。なお、このように広範囲の溶着は従来用いられてきた超音波ウエルダーでは実現困難である。
【００２９】
次に、本発明の実施形態である室枠の製造方法について説明する。
まず、第１ステップとして、シート状オレフィン系熱可塑性エラストマー（例えば三菱化学社製ゼラス）を額縁状に裁断し室枠１０のフレーム１を形成する。
また、このときには被処理液が通される給入液口５及び吐出液口７も同時に形成する。
【００３０】
次に第２ステップとして、裁断したフレーム１をインパルス溶着機３０の図示しない台座上にセットし、ディストリビューター１３を連通口９及び連通口１１に嵌合し、更に、ネット１５を開口３を覆うように配置する。このとき、ネット１５は開口３よりも溶着部Ａ、Ｂ、溶着部Ｃ、Ｄの部分だけ広い面積を有するように配置する。
【００３１】
溶着部Ａ、Ｂの幅ａ、溶着部Ｃ、Ｄの幅ｃは、室枠１０の熱変形及びネット取り付け部の強度を考慮し、３〜１０ｍｍ、好ましくは、３〜５ｍｍとするのが望ましい。
【００３２】
次に第３ステップとして、溶着部Ａ、Ｂ、溶着部Ｃ、Ｄに対してインパルス溶着を実施する。
加熱プレスの温度は、使用するネット材質、室枠シート材質により若干異なり、加熱プレス圧力、加熱時間と合わせて調整する必要はあるが、１４０℃〜２２０℃、好ましくは１５０〜１６５℃が望ましい。
【００３３】
インパルス溶着機の加熱プレス時の圧力は、加熱溶着部の変形量と厚み精度を考慮し、加熱ヒータ部の面積圧力が０．０５ＭＰａ〜２．０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａが望ましい。加熱部の、加熱時間については、室枠１０のシート材質、ネット材質、加熱温度、プレス圧力、により左右されるが、室枠１０の熱変形防止、厚み精度、作業性、を考慮し０．５〜５秒内にすることが望ましい。
【００３４】
そして、１回のプレス操作でスペーサーとしてのネット１５の取り付けとディストリビューター１３の取り付けとを同時に行う。
その後、第４ステップとしてネット溶着部のバリ取り、不具合部の修正作業を実施する。
【００３５】
なお、図３には溶着部Ａ、Ｂ、溶着部Ｃ、Ｄの部分に対してすべて表面からインパルス溶着を実施する例を示したが、例えば溶着部Ａ、Ｂについては表面からインパルス溶着を実施し、溶着部Ｃ、Ｄの部分については裏面側からインパルス溶着を実施するようにされてもよい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３７】
以下、実施例１について説明する。
まず、第１ステップとして、シート状熱可塑性樹脂として、板状のオレフィン系熱可塑性エラストマー（三菱化学社製ゼラス）を、外寸が横（幅）１８０ｍｍ、縦（長さ）５５０ｍｍであり、中央の開口が横１３０ｍｍ、縦３８０ｍｍである額縁状に裁断し、室枠１０のフレーム１を製作した（図１、２）。フレーム１における給入液口の大きさは、１７ｍｍ角であり、吐出液口の大きさは、１７ｍｍ角であった。
次に第２ステップとして、フレーム１をインパルス溶着機３０上にセットし、ディストリビューター１３（長さ２０ｍｍ）、ポリプロピレン製のネット１５を配置した。
ここに、ディストリビューター溶着用ヒータ３３、ネット溶着用ヒータ３５及びネット溶着用ヒータ３７（長さ４００ｍｍ）の幅は、５ｍｍ幅のものを使用した。第３ステップとして、インパルス溶着機（富士インパルス社製）を使用し、加熱温度１５５℃、加熱時間２秒、プレス圧力１．０ＭＰａにてインパルス溶着を実施した（図３）。ポリプロピレン製のネット１５をフレーム１に対してフレーム１開口の内周縁より５ｍｍの幅に溶着した（図２のａ及びｃ）。【００３８】
その後、第４ステップとしてネット溶着部のバリ取り、不具合部の修正作業を実施した。これら４工程にて、本発明品である室枠１０を得た。室枠シートの厚みは、０．６３７ｍｍであった。【００３９】
［比較例１］
現状の室枠の製造方法を比較例１として各工程順に以下に記す。
まず、第１ステップとして、実施例１と同様にシート状オレフィン系熱可塑性エラストマー（三菱化学社製ゼラス）を幅１８０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの額縁状に裁断し、室枠１０のフレーム１を形成した。【００４０】
次に第２ステップとして、別途製造したディストリビューター１３を室枠上下２カ所にインジェクション溶着方法にて取り付けた。このときの作業は室枠の上側と下側とでそれぞれ行うため２回の工程が必要である。
次に第３ステップとして、室枠の流路部のスペーサーとなるポリオレフィン製ネット（例えば東京ポリマー社製）を裁断した。【００４１】
次に第４ステップとして、ディストリビューター１３を取り付けた室枠に超音波スポットウエルダーにて額縁状室枠の内側にポリオレフィン製ネット１５を配置し仮止めした。
次に第５ステップとして、仮止めした半製品を超音波ウエルダーにてシート状オレフィン系熱可塑性樹脂とポリオレフィン製ネットとを６回に分けて溶着一体化した。このため、ここでの作業は６回の工程が必要である。【００４２】
その後、第４ステップとしてネット溶着部のバリ取り、不具合部の修正作業を実施した。
これら１２工程にて、従来品の室枠を得た。
以上の通り、実施例１では、比較例１に比べて３分の１の工程に簡素化され、本発明品の製造人件費コストは低減された。【００４３】
次に、実施例１と比較例１について性能品質を評価した結果を表１に示す
室枠シートの厚みは、０．６３７ｍｍであった。【００４４】
【表１】
2013062107.tif 000003
【００４５】
なお、表１に示す各項目の測定方法は次の通りである。
たわみ寸法については、ネット取り付け後の室枠の変形を評価するものであるが、図４に示すようにネット取り付け後の室枠１０枚を重ね合わせたときのたわんだ状態の厚み寸法Ａを測り、ネット取り付け前のたわみの無い状態の室枠１０枚を重ね合わせたときの厚みとの間で数１を元に算出した。寸法測定は、金尺又はノギスにて測定した。【００４６】
【数１】
2013062107.tif 000004
【００４７】
また、厚み寸法は、シール性、膜へのダメージの指標であり、ネット取り付け部の厚みは、周辺室枠シート厚みと同等、もしくは薄いことが重要である。ここに、厚み寸法はダイヤルシックネスゲージ（目盛り＝０．０１ｍｍ）を用いて測定した。【００４８】
外部リークは、漏れないことが室枠性能上最良であるが、この外部リーク量については、室枠と交換膜とを交互に１０枚づつ組込み、両端に締め具を配置し締め付け部単位面積当たりの圧力０．６ＭＰａにて締め付けた後、室枠内部に圧力０．２ＭＰａの空気圧を加え、外部への空気の漏れ量を測定することで算出した。【００４９】
表１を見て分かる通り、実施例１は比較例１に比べ性能品質面に於いても、たわみ、厚み精度並びに外部リーク量に於いても共に良好な結果が得られている。また、製造工程に於いても簡素化され、製造作業工程数削減により大幅なコスト低減が達成された。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、品質が安定し、価格も安く、シール性、耐熱性に優れた透析槽用室枠の製造に利用できる。
なお、２０１１年１０月２８日に出願された日本特許出願２０１１−２３７１３０号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１  フレーム
３  中央開口
５  給入液口
７  吐出液口
９、１１  連通口
１０  室枠
１３  ディストリビューター
１５  ネット
３０  インパルス溶着機
３１  上板
３３  ディストリビューター溶着用ヒータ
３５、３７  ネット溶着用ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2013062107.tif 000009
2013062107.tif 000010
2013062107.tif 000011
2013062107.tif 000012