(57)【要約】  【解決課題】  薄膜材料の化学反応を行うための処理容器内の気密性を確保して、不活性ガス雰囲気中での処理を好適な条件下で行うことができ、しかも、薄膜材料を傷つけることがなく、高速に大量に且つ連続して薄膜材料の処理を行うことができる薄膜材料処理装置及び該処理装置に用いられるシール装置を提供する。  【解決手段】  入口シール装置４及び出口シール装置６は、処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び出口５ｂにそれぞれ取り付けられている。入口シール装置４及び出口シール装置６は、それぞれ、薄膜材料の出入口１１及び１６を備えるケーシング１２と、ケーシング１２の対向壁からそれぞれケーシング１２の内方に向かって延在するシール部材である複数の邪魔板対１３と、を備え、一対の邪魔板１３の各先端部１３ａは、互いに対向するように配置されている。【選択図】  図２
2006022922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に取り付けるシール装置であって、
ケーシングと、
該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、
該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止するシール部材と、を備え、
該シール部材は、各々が該薄膜材料側に面する平滑面を含む先端部を有する少なくとも一対の邪魔板を含み、
該一対の邪魔板の先端部は互いに対向するように配置されて、一対の先端部間に該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成する
ことを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記邪魔板先端部の平滑面は、０．１〜１００μｍの算術平均表面粗さを有することを特徴とする、請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記邪魔板先端部の平滑面は、１〜１００μｍの算術平均表面粗さを有することを特徴とする、請求項１に記載のシール装置。
【請求項４】
前記邪魔板先端部の平滑面は、１〜１０μｍの算術平均表面粗さを有することを特徴とする、請求項１に記載のシール装置。
【請求項５】
前記邪魔板先端部の平滑面は、０．１〜１０μｍの算術平均表面粗さを有することを特徴とする、請求項１に記載のシール装置。
【請求項６】
前記薄膜材料経路は、薄膜材料１枚の厚みをtとしたとき、薄膜材料１枚当たり１．５０ｔ以下に相当する離間距離を有するように、前記一対の邪魔板の先端部を位置づけることにより形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項７】
前記一対の邪魔板は、２枚の同寸邪魔板からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記一対の邪魔板は、短寸邪魔板と長寸邪魔板との組み合わせからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記シール部材は、複数対の前記邪魔板から構成されるラビリンス機構であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記シール部材は、一対以上の前記短寸邪魔板及び長寸邪魔板を含む一群の邪魔板対を互い違いに配置してなるラビリンス機構であることを特徴とする請求項８に記載のシール部材。
【請求項１１】
前記邪魔板は、平板の先端部をほぼＵ字形に曲面加工したものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
さらに、前記ケーシング内で薄膜材料の移動経路を案内する薄膜材料案内手段を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項１３】
前記一対の邪魔板は、直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する２枚の平板からなり、
前記薄膜材料経路は、各平板の水平先端部を互いに平行に重ね合わせることにより形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項１４】
前記一対の邪魔板は、前記平板を中心層とし、該平板よりも剛性である外層を有する多層構造体であることを特徴とする請求項１３に記載のシール装置。
【請求項１５】
前記外層は、少なくとも前記水平先端部を露出させるように、前記中心層よりも短い長さを有することを特徴とする請求項１４に記載のシール装置。
【請求項１６】
薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に取り付けるシール装置であって、
ケーシングと、
該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、
該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止するシール部材と、を備え、
該シール部材は、各々が該薄膜材料と接触する平滑面を含む一対のローラを含み、
該一対のローラの間に、該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成する
ことを特徴とするシール装置。
【請求項１７】
前記ローラの平滑面は、弾性材料から構成されている、請求項１６に記載のシール装置。
【請求項１８】
さらに、前記ケーシング内で薄膜材料の移動経路を案内する薄膜材料案内手段を含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載のシール装置。
【請求項１９】
薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に取り付けるシール装置であって、
ケーシングと、
該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、
該ケーシング内で薄膜材料の移動経路を案内する薄膜材料案内機構と、
該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止する液体を含み且つ該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を構成する液溜と、
を備えるシール装置。
【請求項２０】
さらに、前記液体と接触した後の薄膜材料を圧搾する圧搾用ローラを具備することを特徴とする請求項１９に記載のシール装置。
【請求項２１】
前記液溜は、前記ケーシング内上部での気体の流通を阻害し且つ前記ケーシング内下部での液体の流通を可能とする隔壁を含むことを特徴とする請求項１９又は２０に記載のシール装置。
【請求項２２】
薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に取り付けるシール装置であって、
ケーシングと、
該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、
該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止するシール部材と、を備え、
該シール部材は、（１）各々が該薄膜材料側に面する平滑面を含む先端部を有する少なくとも一対の邪魔板を含み、該一対の邪魔板の先端部は互いに対向するように配置されて、両先端部間に該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成するシール部材、及び（２）各々が該薄膜材料と接触する平滑面を含む一対のローラを含み、該一対のローラの間に、該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成するシール部材の組み合わせを含むことを特徴とするシール装置。
【請求項２３】
薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に取り付けるシール装置であって、
ケーシングと、
該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、
該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止するシール部材と、を備え、
該シール部材は、各々が該薄膜材料側に面する平滑面を含む先端部を有する少なくとも二対の邪魔板を含み、該二対の邪魔板の先端部は互いに対向するように配置されて、両先端部間に該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成し、
該二対の邪魔板は、（ａ）平板の先端部をほぼＵ字形に曲面加工した邪魔板の対、（ｂ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する２枚の平板からなる邪魔板の対、（ｃ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する平板からなる中心層と、該中心層よりも剛性である外層と、を有する多層構造体からなる邪魔板の対、（ｄ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する平板からなる中心層と、該中心層よりも剛性であり且つ少なくとも該水平先端部を露出させるように該中心層よりも短い長さを有する外層を有する多層構造体からなる邪魔板の対、及び（ａ）〜（ｄ）の任意の組み合わせから選択されることを特徴とするシール装置。
【請求項２４】
薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に取り付けるシール装置であって、
ケーシングと、
該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、
該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止するシール部材と、を備え、
該シール部材は、（１）各々が該薄膜材料側に面する平滑面を含む先端部を有する少なくとも一対の邪魔板を含み、該一対の邪魔板の先端部は互いに対向するように配置されて、両先端部間に該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成するシール部材、及び（２）各々が該薄膜材料と接触する平滑面を含む一対のローラを含み、該一対のローラの間に、該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成するシール部材の組み合わせを含み、
該少なくとも一対の邪魔板は、（ａ）平板の先端部をほぼＵ字形に曲面加工した邪魔板の対、（ｂ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する２枚の平板からなる邪魔板の対、（ｃ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する平板からなる中心層と、該中心層よりも剛性である外層と、を有する多層構造体からなる邪魔板の対、（ｄ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する平板からなる中心層と、該中心層よりも剛性であり且つ少なくとも該水平先端部を露出させるように該中心層よりも短い長さを有する外層を有する多層構造体からなる邪魔板の対、及び（ａ）〜（ｄ）の任意の組み合わせから選択される、
ことを特徴とするシール装置。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか１項に記載のシール装置を単独又は任意の組み合わせで、薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に具備してなる、薄膜材料化学反応処理装置。
【請求項２６】
前記薄膜材料の化学反応を行うための処理容器が、グラフト重合反応容器である、請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜材料の化学反応を行う処理容器内部を所望雰囲気に維持するために、該処理容器内部への外部からの気体の侵入を防止及び該処理容器内部からの所望雰囲気気体の漏洩を防止するためのシール装置及び該シール装置を具備する薄膜材料の化学反応処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙類、織布、不織布、フィルムや金属箔などの薄膜材料を原料素材として、該薄膜材料に新たな機能を加えるための重合反応処理を施す際には、化学反応処理装置の処理容器内部を所望雰囲気、例えば窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に維持することが必要となる。従来、このような不活性ガス雰囲気の維持は、真空ポンプによる真空引きを行ったり、大過剰の不活性ガスを提供し続けるなどの方法によって行われていた。しかし、従来の方法は、ポンプなどの追加設備や大過剰の不活性ガスを必要とするため、設備投資及びランニングコストが高くなり、大量生産に不向きであった。例えばバッチ処理の場合には、各バッチ開始前に反応容器内を真空引きするなどの前処理が必要で、薄膜材料を連続的に供給して処理することができなかった。また、薄膜材料を連続的に供給して処理しようとする場合、特に、薄膜材料をグラフト重合反応により処理する際の処理容器などの場合には、窒素ガス等の不活性雰囲気ガスを処理容器内部に供給し続けて、処理容器内圧を外圧（大気圧）よりも多少高く維持して外気の侵入を抑止する必要があるが、窒素ガスは常に処理容器から外気中に漏出する。これまでは、処理容器の薄膜材料入口や出口におけるシールが十分でなかったため、漏出し続ける窒素ガスは相当に多量であり、これを補充するために大過剰の窒素ガスを供給し続けていた。このため、窒素ガスなどの不活性ガスの消費量を大量にするので、費用がかかるという問題もあった。
【０００３】
そこで、薄膜材料を連続的に処理する化学反応処理装置において処理容器内部が所望雰囲気を呈するために供給する、例えば窒素ガスなどの不活性気体の供給量を減少させ、薄膜材料の化学反応を行う処理容器内部を所望雰囲気に維持することができ、薄膜材料を連続的に供給することができるシール装置が求められている。
【０００４】
また、各種薄膜材料は、通常、ロール状の巻物の形態を有する製品として市場に供給される。これらの薄膜材料（薄膜巻物材料）を原料素材として、例えば高分子フィルム材料を始め、合成繊維から成る織布や不織布などの薄膜材料に各種機能を持たせて付加価値をつけた製品に加工するために、目的に応じた各種化学薬品を使って反応処理を行う機会が、近年増加の一途をたどっている。より具体的には、高分子化学製品である紙類、織布、不織布そしてフィルム等を活性化し遊離基を生成させた後、さらに付加価値を高めることを目的としてそれらの薄膜材料に化学的修飾、例えばグラフト重合処理によりイオン交換性や脱臭などの化学的機能を付与すような化学工業分野が注目されている。
【０００５】
さらに具体的には、電池用隔膜(separator)の製造方法として、疎水性であるポリエチレン製フィルムに電離放射線を照射して活性化したのち、機能性単量体であるアクリル酸等の溶液中でグラフト重合させ（液相重合法）、親水性の電気抵抗の低い機械的強度に優れた電池用隔膜を製造する方法が提案された（特許文献１〜５）。その後、液相重合法から気相重合法へと発展し（特許文献６）、引続き、高分子フィルム材料に替って合成繊維製織布や不織布にも適用可能な方法で、かつ機能性薬品の利用効率も改善可能な方法として、含浸重合法へと改善されていった（特許文献７及び8等）。
【０００６】
以上の先行例は、いずれも電離放射線照射による活性化工程と重合反応工程とを分離した主として製造方法に言及した発明であり、この点で反応工程は主に回分（バッチ）式処理方法であったといえる。これらの先行例で示された各工程を分離する方法は、設備面や運転操作面から利便性がある反面、照射から反応までの連続操作による大量生産には不向きであることも事実である。そこで、各工程を連結させた連続処理方法と連続装置の概念が提案された。例えば、電子加速器と液相連続グラフト重合プラントの概念図が紹介されており（非特許文献１）、さらには液相方法から含浸気相の連続方法に発展させたものが提案された（特許文献9）。
【特許文献１】特開昭55-105964号公報
【特許文献２】特開昭55-105965号公報
【特許文献３】特開昭55-105967号公報
【特許文献４】特開昭55-105969号公報
【特許文献５】米国特許第4,376,794号明細書
【特許文献６】特公平06-102705号公報
【特許文献７】特開平01-292174号公報
【特許文献８】特開平01-258740号公報
【特許文献９】国際公開WO00/09797号公報
【非特許文献１】「猫とグラフト重合」（化学セミナー；平成８年3月20日丸善刊）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来提案されている技術は、いずれも方法（プロセス）に関するものであり、プラント規模にて具体的に展開する上で必要な機械設計上の要素技術に関しては何等具体例が示されておらず、未だ十分に要求されている効果を奏する薄膜材料処理装置及び該処理装置に用いるシール装置は提案されていないのが現状である。
【０００８】
本発明の目的は、薄膜材料の化学反応を行うための処理容器内の気密性を確保して、不活性ガス雰囲気中での処理を好適な条件下で行うことができ、しかも、薄膜材料を傷つけることがなく、高速に大量に且つ連続して薄膜材料の処理を行うことができる薄膜材料処理装置及び該処理装置に用いられるシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究の結果、化学反応に供する薄膜材料を化学反応処理容器に導入する際に、薄膜材料と共に侵入してしまう気体を減少させ若しくは実質的に排除することにより、薄膜材料を連続的に導入しながら化学反応処理容器内の所望雰囲気を維持することができることに想到した。また、化学反応処理容器から薄膜材料を取り出す際には、化学反応処理容器内部から外部への所望雰囲気構成気体の漏洩を減少若しくは実質的に排除することにより、化学反応処理容器内の所望雰囲気を維持することができることに想到した。具体的には、処理容器に入ろうとする気体若しくは処理容器から出ようとする気体の拡散経路を複雑にすることで気体の侵入若しくは漏洩を防止するラビリンス機構、薄膜材料の導入経路雰囲気における薄膜材料に同伴されて外部から侵入する気体の存在を減少させる挟み込み機構、及び／又は薄膜材料の導入経路雰囲気における薄膜材料に同伴されて外部から侵入する気体の存在を実質的に排除する液溜機構の採用により、化学反応処理容器内の所望雰囲気を維持することができることに想到した。なお、これらの機構により、同様に、薄膜材料に同伴されて処理容器から外部に出る気体の存在を減少させたり、実質的に排除したりすることができることはいうまでもない。
【００１０】
さらに、本発明者らは、シール部材との接触により薄膜材料が損傷を受ける点に配慮し、薄膜材料との接触部分を平滑化処理することで、良好なシール性能を付与しながら薄膜材料に与える損傷を実質的に排除することができることに想到した。
【００１１】
本発明において、対象とする薄膜材料としては、各種薄膜材料を制限なく挙げることができる。例えば、最も膜厚の薄い薄膜材料としては、延伸法等で製造されるフィルム形状の高分子膜を挙げることができ、１枚当たりの膜厚は約１３μｍ程度である。具体的には、例えばシート状ポリオレフィンフィルム等を好ましい処理対象薄膜材料として本発明を適用することができる。中程度の膜厚を有する薄膜材料としては、合成繊維や天然繊維を加工した織布や不織布を挙げることができ、１枚当たりの膜厚は０．１〜１．０mm程度である。膜厚の厚い薄膜材料としては、発泡高分子材料やフェルト形状の嵩高な素材を挙げることができ、１枚当たりの膜厚は１〜１０mm程度である。
【００１２】
本発明の一側面によれば、薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に設けるシール装置であって、ケーシングと、該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止するシール部材と、を備え、該シール部材は、各々が該薄膜材料側に面する平滑面を含む先端部を有する少なくとも一対の邪魔板を含み、該一対の邪魔板の先端部は互いに対向するように配置されて、両先端部間に該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成することを特徴とするシール装置が提供される。
【００１３】
本発明のシール装置を薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口に取り付ける場合には、処理容器内部に薄膜材料に同伴されて侵入する気体を減少若しくは実質的に排除することができる。本発明のシール装置を薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料出口に取り付ける場合には、処理容器からの所望雰囲気ガスの漏出を減少若しくは実質的に排除することができる。本発明のシール装置を薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び薄膜材料出口に取り付けることが最も好ましく、侵入する気体及び漏出する気体を共に減少若しくは実質的に排除することができ、処理容器内部の所望雰囲気を極めて良好に維持することができる。
【００１４】
本発明のシール装置において、シール部材は、少なくとも一対の邪魔板を含む。少なくとも一対の邪魔板の両先端部間に、処理容器に薄膜材料を導入する際又は処理容器から薄膜材料を取り出す際に薄膜材料が移動する薄膜材料経路が形成される。薄膜材料側に面する邪魔板の先端部は、薄膜材料の表面に損傷を与えない平滑面を含む。
【００１５】
本発明において用いることができる一対の邪魔板としては、（ａ）平板の先端部をほぼＵ字形に曲面加工した邪魔板の対、（ｂ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する２枚の平板からなる邪魔板の対、（ｃ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する平板からなる中心層と、該中心層よりも剛性である外層と、を有する多層構造体からなる邪魔板の対、（ｄ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する平板からなる中心層と、該中心層よりも剛性であり且つ少なくとも該水平先端部を露出させるように該中心層よりも短い長さを有する外層を有する多層構造体からなる邪魔板の対、及び（ａ）〜（ｄ）の任意の組み合わせを挙げることができる。
【００１６】
（ａ）平板の先端部をほぼＵ字形に曲面加工した邪魔板としては、邪魔板先端部をほぼＵ字形に折り曲げた形態、邪魔板先端部にほぼＵ字形の平滑表面を有するキャップなどを被せた形態、邪魔板の厚みを大きくして先端部を曲面加工する形態などを有する邪魔板を挙げることができる。なお、「ほぼＵ字形に曲面加工した」とは、その曲面の曲率半径をＲとすれば、Ｒが典型的には１〜１０mmの範囲、好ましくは２〜８mmの範囲、より好ましくは４〜６mmの範囲の曲面を有する形態であることをいう。このようにほぼＵ字形に曲面加工した邪魔板の対としては、２枚の同寸邪魔板の対、短寸邪魔板と長寸邪魔板との組み合わせからなる短長邪魔板対、及びこれらの組み合わせを挙げることができる。このような形態の邪魔板を含むシール部材としては、一対の邪魔板対からなるシール部材、複数対の邪魔板対を並べて構成するラビリンス機構、短長寸邪魔板対を互い違いに並べて構成するラビリンス機構、複数対の短長寸邪魔板対からなる一群の短長寸邪魔板対を互い違いに並べて構成するラビリンス機構などを好ましく挙げることができる。ラビリンス機構を構成する邪魔板対の数は特に限定されず、シール装置のケーシング容量及び処理容器の容量などに依存する。邪魔板対の数が多いほど、良好なラビリンス機構の効果を奏することはいうまでもない。
【００１７】
（ｂ）〜（ｄ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する２枚の平板からなる邪魔板の対を用いる場合には、例えば、各直立末端部をケーシングの薄膜材料入口に固着させ、各水平先端部を互いに平行に重ね合わせて薄膜材料経路を形成させ、傾斜本体部を板バネとして作用させる態様が好ましい。
【００１８】
なお、水平先端部とは、２枚の傾斜本体部の先端に平行に重ね合わせた別個の水平先端部を接続させる態様だけでなく、傾斜本体部の先端部そのもので構成してもよい。この場合、傾斜本体部の先端部相互間に薄膜材料経路が形成される。
【００１９】
本発明のシール部材において、対向配置された一対の邪魔板の先端部の間の距離は、薄膜材料１枚の厚みをtとしたとき、薄膜材料１枚当たり１．５０ｔ以下であることが好ましく、１．０１ｔ〜１．５０ｔであることがより好ましい。シール部材が弾性材料から構成されている場合には、薄膜材料が導入される際にシール部材の先端部表面を押しのけながら進行するので、シール装置に設置する際の一対のシール部材の先端部の間の距離は限りなく０に近くてもよい。
【００２０】
本発明のシール部材において、邪魔板先端部の平滑面は、好ましくは０．１〜１００μｍの算術平均表面粗さを有する。本明細書において「算術平均表面粗さ」とは、JIS-B-0601に規定されている算術平均粗さRaをμｍ単位で示したものである。算術平均表面粗さが小さいほど、表面の凹凸が少ないことを意味する。本発明においては、薄膜材料側に面する邪魔板の先端部の表面は、薄膜材料に損傷を与えないようにできる限り凹凸が少なく平滑であることが望ましい。
【００２１】
邪魔板先端部平滑面の表面粗さは、用いる薄膜材料に応じて変動し得る。例えば、薄膜材料として、繊維を加工してなる織布又は不織布などを処理する用途に対しては、１〜１００μｍの算術平均表面粗さを有することが好ましく、より好ましくは２〜５０μｍの算術平均表面粗さを有し、さらに好ましくは５〜１０μｍの算術平均表面粗さを有する。この範囲での表面粗さを有する邪魔板は、薄膜材料に含まれている各繊維が接触しても毛羽立ちや解れなどを生じないので有利である。また、薄膜材料として、フィルムなどを処理する用途に対しては、邪魔板先端部は、１〜１０μｍの算術平均表面粗さを有することが好ましく、より好ましくは２〜８μｍの算術平均表面粗さを有し、さらに好ましくは２〜４μｍの算術平均表面粗さを有する。
【００２２】
さらに、邪魔板先端部平滑面の表面粗さは、邪魔板と薄膜材料との接触態様によっても変動し得る。例えば、薄膜材料が邪魔板先端部に接触しながら導入される態様においては、邪魔板先端部は、０．１〜１０μｍの算術平均表面粗さを有することが好ましく、より好ましくは０．２〜８μｍの算術平均表面粗さを有し、さらに好ましくは０．５〜５μｍの算術平均表面粗さを有する。
【００２３】
本発明のシール装置において、シール部材として用いる邪魔板を構成する材質としては、邪魔板先端部表面が所定の表面粗さを有するように平滑処理できるものであれば特に限定されるものではなく、処理しようとする薄膜材料の材質、排除しようとする気体の種類などに応じて変動し得る。例えば、金属、合成樹脂、合成ゴムまたは天然ゴム、及び無機材料を好ましく挙げることができ、特に排除すべき気体が酸素である場合には、酸素に対する邪魔板の耐蝕性を向上できるので適切である。金属としては、アルミニウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、またはステンレス鋼または亜鉛・錫・鉛の合金を好ましく挙げることができる。合成樹脂としては、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、ブチル樹脂、エチレン・プロピレン樹脂、ニトリル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂等を好ましく挙げることができる。合成ゴムとしては、ブタジエン系、スチレン系、ブチル系、エチレン・プロピレン系、ニトリル系、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系またはフッ素系ゴム等を好ましく挙げることができる。また、邪魔板として、中心層と外層との多層構造体を用いる場合には、中心層及び外層として上述の材質を制限なく用いることができるが、外層としては中心層を構成する材質よりも剛性である材質を用いることがより好ましい。なお、無機材料は、多層構造体における外層として用いることが好ましい。
【００２４】
また、本発明のシール装置は、さらにケーシング内で薄膜材料の移動経路を案内する薄膜材料案内手段を含むことが好ましい。薄膜案内手段としては、通常用いられるようなローラなどを制限なく用いることができるが、ローラ表面が平滑加工されていることがより好ましい。
【００２５】
本発明の別の側面によれば、薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に取り付けるシール装置であって、ケーシングと、該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止するシール部材と、を備え、該シール部材は、各々が該薄膜材料と接触する平滑面を含む一対のローラを含み、該一対のローラの間に、該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成することを特徴とするシール装置が提供される。
【００２６】
本発明のシール装置において用いるローラは、薄膜材料と接触するローラ表面が平滑加工されていることが好ましく、ローラ表面の材質、ローラ相互の間隔、ローラの駆動方式などは、薄膜材料とその処理目的に応じて任意に設定できる。
【００２７】
本発明のシール装置においては、さらに薄膜材料を進行方向に送るための薄膜材料案内機構を具備することもできる。薄膜材料案内機構としては、ローラ表面が平滑加工されたローラを好ましく用いることができる。
【００２８】
本発明の別の側面によれば、シール装置のシール部材は、（１）各々が該薄膜材料側に面する平滑面を含む先端部を有する少なくとも一対の邪魔板を含み、該一対の邪魔板の先端部は互いに対向するように配置されて、両先端部間に該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成するシール部材、及び（２）各々が該薄膜材料と接触する平滑面を含む一対のローラを含み、該一対のローラの間に、該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成するシール部材の組み合わせを含む。
【００２９】
本発明の別の側面によれば、シール部材に用いられる邪魔板は、（ａ）平板の先端部をほぼＵ字形に曲面加工した邪魔板の対、（ｂ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する２枚の平板からなる邪魔板の対、（ｃ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する平板からなる中心層と、該中心層よりも剛性である外層と、を有する多層構造体からなる邪魔板の対、（ｄ）直立末端部と、該直立末端部から延びる傾斜本体部と、該傾斜本体部から延びる先端を含む水平先端部と、を有する平板からなる中心層と、該中心層よりも剛性であり且つ少なくとも該水平先端部を露出させるように該中心層よりも短い長さを有する外層を有する多層構造体からなる邪魔板の対、及び（ａ）〜（ｄ）の任意の組み合わせから選択される。
【００３０】
本発明の別の側面によれば、薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に取り付けるシール装置であって、ケーシングと、該ケーシングへの薄膜材料の入口及びケーシングからの薄膜材料の出口と、該ケーシング内で薄膜材料の移動を案内する薄膜材料案内機構と、該ケーシングに内包されている、該処理容器への気体の侵入及び／又は該処理容器からの気体の漏出を防止する液体を含み且つ該薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を構成する液溜と、を備えるシール装置が提供される。
【００３１】
本発明のシール装置は、薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口に取り付けることで、処理容器に侵入する気体を減少若しくは実質的に排除することができる。また、処理容器の薄膜材料出口に取り付けることで、処理容器から処理済みの薄膜材料を取り出す際の気体の漏出を減少若しくは実質的に排除することができる。さらに、本発明のシール装置を処理容器の薄膜材料入口及び出口にとりつけることで、処理容器への気体の侵入及び処理容器からの気体の漏出を共に減少若しくは実質的に排除することができ、処理容器内の所望雰囲気の維持を極めて良好に向上させることができる。
【００３２】
本発明のシール装置において用いることができる薄膜材料案内機構としては、ローラを用いることができる。特に、一対以上のローラを用いることが好ましく、この場合には薄膜材料を進行方向に案内すると共に、薄膜材料を挟み込んで薄膜材料の気孔中に内包される気体を処理容器内部に侵入しないように押しだすこともできる。
【００３３】
本発明のシール装置においては、気体のシール部材として液溜を利用して、処理容器外部からの気体の侵入及び処理容器内部からの気体の流出を防止する。液溜としては、前記ケーシング内上部での気体の流通を阻害し且つ前記ケーシング内下部での液体の流通を可能とする隔壁を含むことが好ましい。隔壁は、ケーシング頂部壁から垂下する態様を好ましく用いることができ、ケーシング内部に断面ほぼＵ字形の液溜を形成するようになされていることが好ましいが、液溜の形態としてはこれに限定されず、他の形態も用いることができる。
【００３４】
本発明のシール装置は、さらに、液体と接触した後の薄膜材料を圧搾する圧搾用ローラを具備することが好ましい。圧搾用ローラとしては、通常のローラを用いることができるが、薄膜材料と接触する表面は平滑加工されていることが好ましい。圧搾用ローラを用いることによって、薄膜材料を挟み込んで薄膜材料の気孔中に内包される気体及び液体を押しだすことができ、さらなる気体の除去が可能となるほか、液体が薄膜材料に同伴して移動することを抑制することができる。
【００３５】
本発明のまた別の側面によれば、上述の本発明のシール装置を単独又は任意の組み合わせで薄膜材料の化学反応を行うための処理容器の薄膜材料入口及び／又は薄膜材料出口に具備してなる、薄膜材料化学反応処理装置が提供される。本発明を実施するに際して、薄膜材料の化学反応を行うための処理容器が、グラフト重合反応容器であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のシール装置及び薄膜材料処理装置によれば、処理対象である薄膜材料を大量に且つ連続的に処理を施す際に、処理装置内の気密性を確保して、不活性ガス雰囲気中での処理を好適な条件下で行うことができ、しかも、薄膜材料を傷つけることがなく、高速に且つ連続して薄膜材料の処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明について図面を参照してさらに詳細に説明する。
なお、本発明のシール装置は、薄膜材料処理装置の一部分でもあるので、以下の説明においては、薄膜材料処理装置全体について説明する。また、本発明は薄膜材料をグラフト重合反応処理するための装置に適用するために有用であるから、以下の説明ではグラフト重合反応装置を例として用いるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
図１は、本発明のシール装置を具備する薄膜材料処理装置系の好ましい一実施形態を模式的に示す構成図である。図１において、１は薄膜材料巻き出し装置、２は電子線照射装置などの励起装置、３は薄膜材料送り速度制御装置、５はグラフト重合反応容器などの処理容器、４は処理容器５の薄膜材料入口５ａに取り付けられた本発明のシール装置（以後、「入口シール装置」という）、６は処理容器５の処理済み薄膜材料出口５ｂに取り付けられた本発明のシール装置（以後、「出口シール装置」という）、７は製品巻き取り速度制御装置、８は製品巻き取り装置、９は窒素ガスなどの不活性ガス供給装置である。この薄膜材料処置装置系を用いて、例えば、国際公開WO00/09797号公報に開示されるような薄膜材料の放射線グラフト重合処理等を行うことができる。このような放射線グラフト重合処理装置においては、処理容器５に封入する窒素ガスなどの不活性ガスを大気圧を超える圧力で供給し続けると同時に微量ずつ漏出させることで、不活性ガス雰囲気の維持と酸素などの有害気体の侵入防止を図っている。このため、処理容器５に供給し続ける窒素ガスなどの不活性ガスが大過剰に必要である。本発明のシール装置を処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び薄膜材料出口５ｂの両者に取り付けることで、処理容器５への有害気体の侵入を防止し且つ処理容器５からの不活性ガスの漏出を防止することができ、窒素ガスなどの不活性ガスの供給量を大幅に減少させると共に酸素等の有害気体の処理容器内部での残留濃度を大幅に減少させることができる。
【００３９】
以下、本発明のシール装置の種々の実施形態について図面を参照しながら詳説する。なお、以下の説明において、同じ構成要素には同一の参照符号を付す。
図２は、図１において４及び６で表される本発明のシール装置の一実施形態の内部構成を模式的に示す幅方向断面図である。図２に示す入口シール装置４及び出口シール装置６は、処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び出口５ｂにそれぞれ取り付けられている。
【００４０】
入口シール装置４及び出口シール装置６は、それぞれ、ケーシング１２と、ケーシング１２への薄膜材料の入口１１及びケーシングからの薄膜材料の出口１６と、ケーシング１２に内包されている、処理容器５への気体の侵入及び／又は処理容器５からの気体の漏出を防止するシール部材１３と、を備える。シール部材は、各々が薄膜材料側に面する平滑面を含む先端部を有する少なくとも一対の邪魔板１３（図２においては５対）を含み、一対の邪魔板１３の先端部１３ａは互いに対向するように配置されて、両先端部１３ａ間に薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成する。
【００４１】
ケーシング１２は、例えば、上部ケーシング半体１２ａと下部ケーシング半体１２ｂとからなり、薄膜材料の先端を所定位置に位置づけた後に上部ケーシング半体１２ａと下部ケーシング半体１２ｂとを組み付けてケーシングとする構成であることが作業上好ましい。
【００４２】
一対の邪魔板１３は、上部ケーシング半体１２ａ及び下部ケーシング半体１２ｂの内壁（上下半体が組み付けられると対向内壁となる）に取り付けられた（上下半体が組み付けられると各邪魔板はケーシング内方に延在するようになる）同寸の邪魔板をその先端部が対向するように配置して構成されている。邪魔板１３の先端部１３ａは、ほぼＵ字形に折り曲げられ、薄膜材料側に面する表面が平滑となるように、曲率半径が典型的には１〜１０mmの範囲、好ましくは２〜８mmの範囲、より好ましくは４〜６mmの範囲の曲面を有する形態となるように折り曲げられて曲面加工されており、その算術平均表面粗さは０．１〜１００μｍである。なお、図２に示す実施形態においては、シール部材である邪魔板対１３の各先端部１３ａを折り曲げて曲面加工を施しているが、この曲面加工は、薄膜材料経路において邪魔板先端部が薄膜材料に損傷を与えない形態であればよく、折り曲げ態様に限定されるものではない。例えば、算術平均表面粗さ０．１〜１００μｍである平滑外表面を邪魔板先端部にキャップのように取り付けてもよいし、邪魔板の厚みを厚くして先端部を曲面加工する形態などであってもよい。
【００４３】
邪魔板対１３の各先端部１３ａ間の距離は、薄膜材料の材質や厚みに応じて変動し得る。例えば、薄膜材料がフィルム状高分子薄膜であって充分な張力強度（＞10N/cm）を有し、膜厚が０．１mm以下の場合には、薄膜材料１枚あたり１．０１ｔの距離があれば充分である。また、薄膜材料が織布や不織布であって張力強度が弱く（＜1N/cm）、膜厚が０．１〜１．０mmの場合には、薄膜材料１枚あたり１．０１ｔ〜１．５０ｔの距離が望ましい。さらに、薄膜材料が嵩高な発泡高分子材料やフェルト形状であって、膜厚が１〜１０mmの場合には、薄膜材料１枚あたり１．０１ｔ〜１．５０ｔの距離が望ましい。なお、薄膜材料を１枚だけではなく複数枚重ねて導入する場合には、枚数分だけ先端部間の距離が大きくなる。例えば、薄膜材料１枚当たりの厚さが１mmである場合、薄膜材料５枚を重ねて通過させるためには、先端部１３ａ間の距離は５．０５mm〜７．５mmとすればよい。
【００４４】
図２に示す実施形態におけるシール効果は、処理容器に入ろうとする気体の拡散経路を複雑にすることで気体の侵入を防止するラビリンス機構に依拠する。すなわち、シール装置内に設けられた複数対の邪魔板対に気体分子が衝突することにより、気体分子の拡散運動が妨げられることによる。したがって、外部雰囲気からの酸素などの気体が化学反応処理容器内に侵入することが防止されると共に、化学反応処理容器内部からの窒素ガスなど所望雰囲気ガスの拡散による漏洩も抑止され、化学処理用器内部の所望雰囲気を維持することができる。
【００４５】
図２に示す実施形態では、設計が簡単で構成部品数も少ないので、軽量且つ安価に製造することができる、という利点も呈する。
図３は、図１において４及び６で表される本発明のシール装置の一実施形態の内部構成を模式的に示す幅方向断面図である。図３に示す入口シール装置４及び出口シール装置６は、処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び出口５ｂにそれぞれ取り付けられている。
【００４６】
入口シール装置４及び出口シール装置６は、それぞれ、ケーシング２２と、ケーシング２２への薄膜材料の入口２１及びケーシングからの薄膜材料の出口２６と、ケーシング２２に内包されている、処理容器５への気体の侵入及び／又は処理容器５からの気体の漏出を防止するシール部材２３と、を備える。シール部材は、各々が薄膜材料側に面した平滑面を含む先端部を有する少なくとも一対の邪魔板２３（図３においては８対）を含み、一対の邪魔板２３の先端部２３ａは互いに対向するように配置されて、両先端部２３ａ間に薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成する。
【００４７】
ケーシング２２は、例えば、上部ケーシング半体２２ａと下部ケーシング半体２２ｂとからなり、薄膜材料の先端部を所定位置に設置した後に上部ケーシング半体２２ａと下部ケーシング半体２２ｂとを組み付けてケーシングとする構成であることが作業上好ましい。
【００４８】
一対の邪魔板対２３は、上部ケーシング半体２２ａ及び下部ケーシング半体２２ｂの内壁（上下半体が組み付けられると対向内壁を形成する）に取り付けられた（上下半体が組み付けられると邪魔板はケーシング内方に向かって延在するようになる）短寸邪魔板２３Ｓと長寸邪魔板２３Ｌとの組み合わせから構成された短長寸邪魔板対であり、その各先端部２３ａは、互いに対向するように配置されている。図示するように、複数の短長寸邪魔板対２３において、最初の短長寸邪魔板対２３の短寸邪魔板２３Ｓと、隣接する次の邪魔板対２３の長寸邪魔板２３Ｌとが互い違いに配置されている。ここで、隣接する次の邪魔板対とは、一対の邪魔板対だけでははなく、一群として捉えられる複数の邪魔板対２３を含む意味である。例えば、図３においては、３対の邪魔板対からなる一群と、２対の邪魔板対からなる他の一群とが、互い違いに配置されて、ラビリンス機構を構成している。各邪魔板対群の間には、薄膜材料案内手段としてローラ２４が適宜の位置に配置されている。
【００４９】
図３に示す実施形態におけるシール効果は、図２に示す実施形態と同様、ラビリンス機構による気体分子の拡散運動を阻害することに依拠する。図３に示す実施形態においては、短長邪魔板対を用いる複雑なラビリンス機構を採用するので、図２に示す実施形態よりもさらに優れたシール効果を得ることができる。
【００５０】
図４は、図１において４及び６で表される本発明のシール装置の一実施形態の内部構成を模式的に示す幅方向断面図である。図４に示す入口シール装置４及び出口シール装置６は、処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び出口５ｂにそれぞれ取り付けられている。
【００５１】
入口シール装置４及び出口シール装置６は、それぞれ、ケーシング３２と、ケーシング３２への薄膜材料の入口３１及びケーシングからの薄膜材料の出口３６と、ケーシング３２に内包されている、処理容器５への気体の侵入及び／又は処理容器５からの気体の漏出を防止するシール部材３３と、を備える。シール部材は、各々が薄膜材料側に面した平滑面を含む先端部を有する少なくとも一対の邪魔板３３（図４においては２対）を含み、一対の邪魔板３３の先端部３３ａは互いに対向するように配置されて、両先端部３３ａ間に薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を形成する。一対の邪魔板３３は、直立末端部３３ｅと、直立末端部３３ｅから延びる傾斜本体部３３ｂと、傾斜本体部３３ｂから延びる先端を含む水平先端部３３ａと、を有する２枚の平板からなる。薄膜材料経路は、各平板の水平先端部３３ａを互いに平行に重ね合わせることにより形成される。
【００５２】
ケーシング３２は、例えば、上部ケーシング半体３２ａと下部ケーシング半体３２ｂとからなり、薄膜材料の先端部を所定位置に設置した後に上部ケーシング半体３２ａと下部ケーシング半体３２ｂとを組み付けてケーシングとする構成であることが作業上好ましい。
【００５３】
上部ケーシング半体３２ａ及び下部ケーシング半体３２ｂは、両者が組み付けられると、薄膜材料の出入口３１及び３６を構成する端部３２ｃを有する。各邪魔板３３の直立末端部３３ｅは、上下ケーシング半体の端部３２ｃに片持ち支持となるように取り付けられる。各邪魔板３３の傾斜本体部３３ｂは、上下ケーシング半体３２ａ及び３２ｂが組み付けられるとケーシング３２内部となる方向に向かって斜めに延在する。各邪魔板３３の水平先端部３３ａは、上下ケーシング半体３２ａ及び３２ｂが組み付けられると、互いに対向して所定長さで互いに平行に重なり合うように、ケーシング３２の中心線と平行に延在して、薄膜材料の上下表面と接触状態で薄膜材料の進行方向に挟み込み部（薄膜材料経路）を形成する。少なくとも水平先端部３３ａは、算術平均表面粗さ０．１〜１０μｍを有する。水平先端部３３ａ間の距離は、薄膜材料１枚あたりの厚みをｔとして、薄膜材料１枚当たり１ｔ以下の範囲となるように位置づけられる。
【００５４】
図４に示す実施形態のシール効果は、薄膜材料の導入経路雰囲気における外部から同伴される気体の存在を減少させる挟み込み機構に依拠する。挟み込み機構のシール効果を向上させるために、邪魔板は、表面が平滑化加工されたチタン、ステンレス、アルミニウムなどの金属箔（厚み約０．０２５mm〜約０．５mm）又は硬質樹脂製薄板を好ましく用いることができる。この場合、金属箔又は硬質樹脂製薄板自体がバネ機能を有するので、薄膜材料の上下両面にそれぞれ均等に接して、適切なシール効果を発揮できる。また、硬質樹脂製薄板を用いる場合には、耐食性も向上する、という利点を呈する。
【００５５】
図５は、図４と同様の実施形態であるが、シール部材としての邪魔板４３を平板を中心層とし、平板よりも剛性である外層を有する多層構造体としたものである。邪魔板４３は、少なくとも薄膜材料と接する表面が平滑加工されていて先端部を構成する内層４３ａ、内層４３ａよりも短く先端部を構成しないが内層４３ａに機械的強度とバネ機能とを付与する補強用外層４３ｃ及び４３ｄの３層構造である。内層４３ａの材質は、フッ素樹脂またはエチレン・プロピレン樹脂などの合成樹脂、エチレン・プロピレン系ゴムまたはフッ素系ゴムなどの合成ゴム、天然ゴム及びこれらの任意の組み合わせとすることができる。補強用外層４３ｃ及びｄの表面は平滑である必要はなく、任意の材質から構成することができるが、耐食性の点からチタン、ステンレスなどの金属箔又は硬質樹脂性薄板を好ましく用いることができる。シール部材としての邪魔板をこのような多層構造体とすることにより、耐薬品性も向上させることができる。
【００５６】
図６は、図１において４及び６で表される本発明のシール装置の一実施形態の内部構成を模式的に示す幅方向断面図である。図６に示す入口シール装置４及び出口シール装置６は、処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び出口５ｂにそれぞれ取り付けられている。
【００５７】
入口シール装置４及び出口シール装置６は、それぞれ、ケーシング５２と、該ケーシング５２への薄膜材料の入口５１及びケーシングからの薄膜材料の出口５６と、ケーシング５２に内包されている、処理容器５への気体の侵入及び／又は処理容器５からの気体の漏出を防止するシール部材と、を備える。シール部材は、各々が薄膜材料と接触する平滑面を含む一対のローラ５３を含み、一対のローラ５３の間に、薄膜材料を平滑面と接触しながら移動させる薄膜材料経路を形成する。
【００５８】
ケーシング５２は、例えば、上部ケーシング半体５２ａと下部ケーシング半体５２ｂとからなり、薄膜材料の先端部を所定位置に設置した後に上部ケーシング半体５２ａと下部ケーシング半体５２ｂとを組み付けてケーシングとする構成であることが作業上好ましい。
【００５９】
各ローラ５３は、上部ケーシング半体５２ａ及び下部ケーシング半体５２ｂの内壁（上下半体が組み付けられると対向内壁となる）に取り付けられている（上下半体が組み付けられると各ローラはケーシング内方に延在するようになる）。ローラ５３の表面は、算術平均表面粗さ０．１〜１００μｍとなるように平滑化処理されたものである。ローラ５３の先端部５３ａ間の距離は、薄膜材料１枚あたりの厚みをｔとして、薄膜材料１枚当たり１ｔ以下の範囲となるように位置づけられる。
【００６０】
図６に示す実施形態のシール効果は、薄膜材料の導入経路雰囲気における外部から同伴される気体の存在を減少させる挟み込み機構に依拠する。シール部材として少なくとも一対のローラを用いるので、薄膜材料の送りを案内する作用も兼備する。本実施形態は、特に薄膜材料が織布又は不織布など繊維が毛羽立ち、シール部材と接触する際に引っかかり等の不具合を生じやすい薄膜材料に有利である。
【００６１】
図７は、図１において４及び６で表される本発明のシール装置の一実施形態の内部構成を模式的に示す幅方向断面図である。図７に示す入口シール装置４及び出口シール装置６は、処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び出口５ｂにそれぞれ取り付けられている。
【００６２】
図７に示す実施形態において、シール装置は、ケーシング６２と、ケーシング６２への薄膜材料の入口６１及びケーシングからの薄膜材料の出口６６と、ケーシング６２内で薄膜材料の移動を案内する薄膜材料案内機構６４と、ケーシング６２に内包されている、処理容器５への気体の侵入及び／又は処理容器５からの気体の漏出を防止する液体を含み且つ薄膜材料を移動させる薄膜材料経路を構成する液溜６３と、を備える。図示した実施形態において、液溜６３は、ほぼＵ字形を有するように、ケーシング６２の下部ケーシング半体６２ｂに形成されている。ケーシング上部での気体の流通を阻害するように上部ケーシング半体６２ａからケーシング内部下方向に向かって延在するが、ケーシング底部での液体の流通を可能とするようにケーシング底部には到達しない隔壁６５が、液溜６３の中央隔壁を構成する。
【００６３】
図７に示す実施形態のシール効果は、薄膜材料の導入経路雰囲気における外部から同伴される気体の存在を実質的に排除する液溜機構に依拠するもので、処理容器内部と外部(即ち大気)とを前記液体により十分に遮断できることから、最も高度なシール性能を有するシール装置を実現できる。ここで用いることができる液体の種類は、薄膜材料とその処理目的に応じて純水、薬品、油類、塗料等々の中から適切に選定できる。また、該シール装置を構成するケーシングやローラなどの材質、構造等も、薄膜材料とその処理目的に沿って適切に選定し設計できる。
【００６４】
図８は、図７の実施形態と同様であるが、さらに、液溜を通過した後の薄膜材料を圧搾する圧搾用ローラ７６を具備する。すなわち、搬送されてくる薄膜材料が１本または複数本のローラ７４で支えられた後に薄膜材料が液体７３中に没しまたは薄膜材料がシール装置に供給されてくる方向によってはローラに支持されること無く液体７３中に没し、薄膜材料は液体７３中において圧搾を目的とした複数本のローラを備えるローラ７６の組を通過したのち、シール装置を出る前に搾液することを目的とした複数本のローラ７６を装備して、液体による封止を行うように構成されている。
【００６５】
圧搾用のローラ７６を装備することにより、フィルムのような稠密な薄膜材料ではなく特に織布または不織布のように布自身内部に一定の空隙を有しており、薄膜材料を単に液体に浸漬するだけでは薄膜材料の空隙内部に残存する気密性確保に対して障害となる気体を除去することが困難である場合に対して、有効に機能する。このような圧搾用ローラ７６にて残存気体を除去するとともに、液体７３が薄膜材料に同伴されないように、シール装置出口前にて搾液して除去できる。圧搾用ローラ７６表面の材質、ローラ相互の間隙、ローラの駆動方式等は、薄膜材料とその処理目的に沿って適切に設計できる。
【００６６】
図９及び図１０に示す実施形態は、上述の図２〜図８に示した実施形態を任意に組み合わせて構成したシール装置である。このように構成することにより、化学反応処理を行うための、最適な特徴及び／または最適なシール性能を持ったシール装置を提供できる。
【実施例】
【００６７】
本発明の実施例について、更に具体的に説明するが、かかる実施例によって、本発明の範囲が何等限定されるものではない。
なお、以下の実施例における「酸素除去効果」とは、乾燥窒素を連続的に供給し該処理容器内部の酸素ガスを除去する場合に残留する酸素濃度であり、酸素濃度測定器（型式MC-7G-L、（株）飯島電子製）を用いて検査対象気体を連続的に測定した。残留酸素濃度が低いほど良好な効果または性能とみなされる。
【００６８】
また、以下の実施例において、残留酸素濃度が目標値を達成するために必要な窒素ガスの供給流量は、窒素ガスの供給流量を２〜２０Nm3/hの範囲で流量を変化させて決定した。
【００６９】
［実施例１］
本実施例は、図１１に記載した構成を有するシール装置を用いて、少量の窒素ガス供給量でグラフト重合処理に必要な処理容器内部の残存酸素濃度５００ppm以下が達成できることを説明する。
【００７０】
図１１に示すように、容積１．８m3の箱型処理容器５の薄膜材料入口５ａに、図５に示した実施形態のシール装置を入口シール装置４として取り付け、薄膜材料出口５ｂに図２に示した実施形態のシール装置を出口シール装置６として取り付けた。
【００７１】
入口シール装置４において、厚み０．５mmのフッ素樹脂製（商品名；テフロン）板４３ａを、２枚の厚み１mmのステンレス製薄板４３ｃ及び４３ｄの間に挟み込んだ３層構造のシール部材４３を対向配置させて構成したスリット板挟み機構を２対用いた。
【００７２】
出口シール装置６において、シール部材として、先端をほぼＵ字形に折り曲げた２枚のステンレス製薄板材料を、その折曲げ部分（先端部１３ａ）の相互の間隙が４ｍｍになるように対向配置させて構成した邪魔板対を２対用いた。
【００７３】
処理対象薄膜材料として１枚当たりの厚みが０．５０mmである不織布を６枚重ねて（合計厚み３mm）、連続的に導入した。
本実施例における残留酸素濃度は２００ppmであり、窒素ガス供給流量は約２０Nm3/hであった。すなわち、本実施例においては、処理容器容積１m3当たりの窒素ガス供給量は約１１Nm3/m3hであった。
【００７４】
［実施例２］
本実施例は、図１２に記載した構成を有するシール装置を用いて、少量の窒素ガス供給量でグラフト重合処理に必要な処理容器内部の残存酸素濃度５００ppm以下が達成できることを説明する。
【００７５】
図１２に示すように、容積１．７m3の箱型処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び薄膜材料出口５ｂに、図５に示した実施形態のシール装置を入口シール装置４及び出口シール装置６として取り付けた。
【００７６】
入口シール装置４及び出口シール装置６において、厚み０．５mmのフッ素樹脂製（商品名；テフロン）板４３ａを、２枚の厚み１mmのステンレス製薄板４３ｃ及び４３ｄの間に挟み込んだ３層構造のシール部材４３を対向配置させて構成したスリット板挟み機構を２対用いた。
【００７７】
処理対象薄膜材料として、１枚当たりの厚みが５０μmのフィルム１枚を連続的に導入させた。
本実施例における残留酸素濃度は１００ppmであり、窒素ガス供給流量約４Nm3/hであった。すなわち、本実施例においては、処理容器容積１m3当たりの窒素ガス供給量は約２．４Nm3/m3hであった。
【００７８】
［実施例３］
本実施例は、図１３に記載した構成を有するシール装置を用いて、少量の窒素ガス供給量でグラフト重合処理に必要な処理容器内部の残存酸素濃度５００ppm以下が達成できることを説明する。
【００７９】
図１３に示すように、容積４４m3の箱型処理容器５の薄膜材料入口５ａに、図２に示した実施形態のシール装置を入口シール装置４として取り付け、薄膜材料出口５ｂに図６に示した実施形態のシール装置を出口シール装置６として取り付けた。
【００８０】
入口シール装置４において、シール部材として、先端をほぼＵ字形に折り曲げた２枚のステンレス製薄板材料を、その折曲げ部分（先端部１３ａ）の相互の間隙が４ｍｍになるように対向配置させて構成した邪魔板対１３を６対用いた。
【００８１】
出口シール装置６において、シール部材として、外径１２５mmφの表面ゴム製ローラ１本とステンレス製ローラ１本とで処理対象薄膜材料を挟み込む形態のローラ対５３を１対用いた。
【００８２】
処理対象薄膜材料として１枚当たりの厚みが０．３０mmの不織布１０枚を重ねて連続的に導入した。
本実施例における残留酸素濃度は約１００ppmであり、窒素ガス供給流量は約５０Nm3/hであった。すなわち、本実施例においては、処理容器容積１m3当たりの窒素ガス供給量は約１．１Nm3/m3hであった。
［実施例４］
本実施例は、図１４に記載した構成を有するシール装置を用いて、少量の窒素ガス供給量でグラフト重合処理に必要な処理容器内部の残存酸素濃度５００ppm以下が達成できることを説明する。
【００８３】
図１４に示すように、容積５５m3の箱型処理容器５の薄膜材料入口５ａに、図６に示した実施形態のシール装置を入口シール装置４として取り付け、薄膜材料出口５ｂに図７に示した実施形態のシール装置を出口シール装置６として取り付けた。
【００８４】
入口シール装置４において、シール部材として、外径２００mmφの表面ゴム製ローラ１本とステンレス製ローラ１本とで処理対象薄膜材料を挟み込む形態のローラ対５３を１対用いた。
【００８５】
出口シール装置６は、液溜６３と、外径１２５mmφのステンレス製ローラからなる４個の薄膜材料案内用ローラ６４と、を具備し、薄膜材料案内用ローラ６４は、２個を液体中に配置し、２個を気体中に配置した。このとき、気体中に配置された各２個の薄膜材料案内用ローラ６４は互いに同一高さ位置にて軸を相互に平行になるように配置した。液体中に配置した２個の薄膜材料案内用ローラ６４についても同様に配置した。
【００８６】
処理対象薄膜材料として１枚当たりの厚みが０．３０mmの不織布１枚を連続的に導入した。
本実施例における残留酸素濃度は約４００ppmであり、窒素ガス供給流量は約２００Nm3/hであった。すなわち、本実施例においては、処理容器容積１m3当たりの窒素ガス供給量は約３．６Nm3/m3hであった。
［実施例５］
本実施例は、図１５に記載した構成を有するシール装置を用いて、少量の窒素ガス供給量でグラフト重合処理に必要な処理容器内部の残存酸素濃度５００ppm以下が達成できることを説明する。
【００８７】
図１５に示すように、容積約２m3の箱型処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び薄膜材料出口５ｂに、図８に示した実施形態のシール装置を入口シール装置４及び出口シール装置６として取り付けた。
【００８８】
入口シール装置４において、隔壁により液体上部の気体雰囲気を入口側と出口側とに分割した液溜７３と、薄膜材料案内用ローラ７４として外径５０mmφのステンレス製ローラ１本、液中での薄膜材料圧搾用ローラ７６として外径５０mmφのステンレス製ローラ２本１組、薄膜材料が液中を通過した後、気体雰囲気中で薄膜材料に含浸された液体を搾液するための圧搾用ローラ７６として外径５０mmφのステンレス製ローラ２本１組を、それぞれ配置した。
【００８９】
出口シール装置６において、ローラの配置と構成は入口シール装置４の場合と同様であるが、液中において薄膜材料を圧搾する必要がないので液中に配置するローラは１本とした。
【００９０】
処理対象薄膜材料として１枚当たりの厚みが２５μmのフィルム１枚を連続的に導入した。
本実施例における残留酸素濃度は約５０ppmであり、窒素ガス供給流量は約１Nm3/hであった。すなわち、本実施例においては、処理容器容積１m3当たりの窒素ガス供給量は約０．５Nm3/m3hであった。
［比較例１］
実施例１で示した箱型処理容器と同一の処理容器５の薄膜材料入口５ａ及び薄膜材料出口５ｂに、内部にシール部材を含まないケーシング８２のみを取り付け、実施例１にて用いた処理対象薄膜材料と同一の薄膜材料を導入しながら、処理容器に乾燥窒素ガスを供給して処理容器内部の残留酸素濃度を測定した。
【００９１】
本比較例における残留酸素濃度は約１，０００ppmであり、窒素ガス供給流量は２０Nm3/hであった。すなわち、本比較例においては、処理容器容積１m3当たりの窒素ガス供給量は１１Nm3/m3hであった。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明のシール装置を用いることで、容易に薄膜材料の化学処理容器内部の雰囲気を所望雰囲気に維持することができる。特に、グラフト重合反応を行う場合に必要とされる処理容器内部の窒素ガスなどの不活性雰囲気を容易に維持することができ、少量の窒素ガス供給量で残存酸素濃度を所望の５００ppm未満に低下させることができる。
【００９３】
本発明は、とりわけ、近年脚光を浴びている電離放射線照射を利用した遊離基(ラジカル)反応を応用して機能性化学製品を製造する産業分野において、大気雰囲気（特に酸素）と隔離する必要のある重合反応条件を確立することを目的として、例えば前記処理容器内部を窒素等の不活性雰囲気とし、その中で反応させるために気密状態を確保する際に特に重要なシール部品及び／またはシール装置として産業上利用が可能である。より具体的には、高分子化学製品である紙類、織布、不織布そしてフィルム等を活性化し遊離基を生成させた後、さらに付加価値を高めることを目的として該原料素材に化学的修飾、例えばグラフト重合処理による化学的機能を付与する製品が要求されるような産業分野に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】図１は、本発明のシール装置を具備する薄膜材料処理装置系の好ましい一実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２】図２は、本発明のシール装置の１実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図３】図３は、本発明のシール装置の他の実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図４】図４は、本発明のシール装置の他の実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図５】図５は、本発明のシール装置の他の実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図６】図６は、本発明のシール装置の他の実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図７】図７は、本発明のシール装置の他の実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図８】図８は、本発明のシール装置の他の実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図９】図９は、本発明のシール装置の他の実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図１０】図１０は、本発明のシール装置の他の実施形態を模式的に示す幅方向断面図である。
【図１１】図１１は、実施例１において用いた本発明のシール装置を含む化学反応処理装置を模式的に示す幅方向断面図である。
【図１２】図１２は、実施例２において用いた本発明のシール装置を含む化学反応処理装置を模式的に示す幅方向断面図である。
【図１３】図１３は、実施例３において用いた本発明のシール装置を含む化学反応処理装置を模式的に示す幅方向断面図である。
【図１４】図１４は、実施例４において用いた本発明のシール装置を含む化学反応処理装置を模式的に示す幅方向断面図である。
【図１５】図１５は、実施例５において用いた本発明のシール装置を含化学反応処理装置を模式的に示す幅方向断面図である。
【図１６】図１６は、比較例において用いた化学反応処理容器とケーシングとの組み合わせを示す。
【符号の説明】
【００９５】
１：薄膜材料巻き出し装置
２：励起装置
３：薄膜材料送り速度制御装置
４：入口シール装置
５：化学反応処理容器
６：出口シール装置
７：製品巻き取り制御装置
８：製品巻き取り装置
９：不活性ガス供給装置
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１：薄膜材料入口
１６、２６、３６、４６、５６、６６：薄膜材料出口
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２：ケーシング
１３：シール用邪魔板
２３：シール用短長寸邪魔板
３３：シール用挟み込み部材
４３：シール用挟み込み部材（三層構造）
５３：シール部ローラ
６３、７３：シール用液溜
２４、６４、７４：薄膜材料案内用ローラ
６５、７５：隔壁
７６：圧搾用ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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