(57)【要約】【課題】電解質膜の押出成膜における耳立ちを抑制する巻取り方法を提供すること。【解決手段】本発明は、溶解した電解質樹脂ｍ１を膜状に押出して作成された電解質膜ｍ２を、冷却ロール１３を用いて電解質樹脂ｍ１を押出す速度ｖ１よりも速く巻き取る電解質膜ｍ２の巻取り方法であって、押出された電解質膜ｍ２の幅方向の両端部のそれぞれの表面に対して膜厚方向の両側からエアを断続的に吹き付ける、又は、エアの風量を一定時間毎に増減させて吹き付ける、電解質膜の巻取り方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解した電解質樹脂を膜状に押出して作成された電解質膜を、冷却ロールを用いて前記電解質樹脂を押出す速度よりも速く巻き取る前記電解質膜の巻取り方法であって、
前記押出された電解質膜の幅方向の両端部のそれぞれの表面に対して膜厚方向の両側からエアを断続的に吹き付ける、又は、前記エアの風量を一定時間毎に増減させて吹き付ける、
電解質膜の巻取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の巻取り方法に関するものであり、特に、電解質膜の押出成膜における耳立ちを抑制する巻取り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解質膜の製造においては、溶解した電解質樹脂を膜状に押出して電解質膜を作成する押出成膜時に、電解質膜の幅が減少し、幅方向の両端部が厚くなるネックインと呼ばれる現象が起きる。電解質膜の両端部が厚いと電解質膜を巻取る際に耳立ちが生じるため、電解質膜の両端部を切り落とす必要ある。
【０００３】
特許文献１には、ネックインを抑制するため、溶融樹脂膜（電解質膜）の端部に、エアを吹き付けて、溶融樹脂膜を冷却ロール表面に押し付けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２０７６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された電解質膜の巻取り方法により、ネックインを完全に抑制できるわけではない。特許文献１に記載された電解質膜の巻取り方法で、長尺の電解質膜の巻取りを行った場合、電解質膜の両端が一律に同じ位置で巻取られるため、電解質膜の端部に向かうにつれて膜厚が厚くなる耳立ちが発生してしまう。よって、特許文献１に記載された電解質膜の巻取り方法では、ネックインを無くし耳立ちを無くすことは難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、電解質膜の押出成膜における耳立ちを抑制することが可能な巻取り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】
【０００７】
本発明は、
溶解した電解質樹脂を膜状に押出して作成された電解質膜を、冷却ロールを用いて前記電解質樹脂を押出す速度よりも速く巻き取る前記電解質膜の巻取り方法であって、
前記押出された電解質膜の幅方向の両端部のそれぞれの表面に対して膜厚方向の両側からエアを断続的に吹き付ける、又は、前記エアの風量を一定時間毎に増減させて吹き付ける、
電解質膜の巻取り方法である。
このような電解質膜の巻取り方法によれば、電解質膜の幅方向の両端部にエアを断続的に吹き付ける、又は、エアの風量を一定時間毎に増減させて吹き付けるため、電解質膜の両端部のネックイン量が変化し、両端部がオシレートする。すなわち、電解質膜の両端部の膜厚が変化すると共に、電解質膜の膜幅も変化する。そして、両端部の膜厚が厚い部分がずれて巻取られ(迷い巻き)るので、耳立ちを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電解質膜の押出成膜における耳立ちを抑制する巻取り方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る電解質膜作成装置を例示する模式図である。
【図２】図１に示す部分Ｂを、−Ｙ方向から見て例示した模式図である。
【図３】図１に示す部分Ｂを、Ｘ方向から見て例示した模式図である。
【図４】実施形態に係る巻取り方法を用いた場合の電解質膜を例示する模式図である。
【図５】電解質膜の耳立ちを例示する模式図である。
【図６】比較例に係る巻取り方法を用いた場合の電解質膜を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。また、図面においては必要に応じて、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系を用いる。
【００１１】
［実施形態］
先ず、実施形態に係る電解質膜作成装置の構成について説明する。
図１は、実施形態に係る電解質膜作成装置を例示する模式図である。
図２は、図１に示す部分Ｂを、−Ｙ方向から見て例示した模式図である。
【００１２】
図１に示すように、実施形態に係る電解質膜作成装置１０は、押出機１１とＴダイ１２と冷却ロール１３とを有する。電解質膜作成装置１０は、さらに、第１のニップロール１５と第２のニップロール１６とバックシート巻出し軸１７と第１のフリーロール１８ａと第２のフリーロール１８ｂと巻取り軸１９とを有する。
【００１３】
図２に示すように、電解質膜作成装置１０は、さらに、冷却ノズル１４ａ〜１４ｄを有する。Ｔダイ１２からは、電解質膜ｍ２が、例えば、−Ｚ方向に押し出される。押出された電解質膜ｍ２の幅方向の両端部のうち−Ｘ方向の端部を電解質膜ｍ２の第１端部ｍ２ａといい、Ｘ方向の端部を電解質膜ｍ２の第２端部ｍ２ｂという。冷却ノズル１４ａは、電解質膜ｍ２の第１端部ｍ２ａの近傍に設けられる。また、冷却ノズル１４ｂは、冷却ノズル１４ａの電解質膜ｍ２を介して対向する位置に設けられる。冷却ノズル１４ｃは、電解質膜ｍ２の第２端部ｍ２ｂの近傍に設けられる。また、冷却ノズル１４ｄは、冷却ノズル１４ｃの電解質膜ｍ２を介して対向する位置に設けられる。
【００１４】
実施形態に係る電解質膜作成装置の動作について説明する。
図３は、図１に示す部分Ｂを、Ｘ方向から見て例示した模式図である。
図４は、実施形態に係る巻取り方法を用いた場合の電解質膜を例示する模式図である。
図５は、電解質膜の耳立ちを例示する模式図である。
【００１５】
図３に示すように、押出機１１及びＴダイ１２は、溶解した電解質樹脂ｍ１を、例えば、−Ｚ方向に膜状に押出して電解質膜ｍ２を作成する。電解質樹脂ｍ１の材料は、例えば、末端基がＦ型の電解質樹脂である。押出機１１及びＴダイ１２の温度は、例えば、１８０〜３００度である。
【００１６】
図２及び図３に示すように、冷却ノズル１４ａ〜１４ｄは、押出された電解質膜ｍ２の幅方向の両端部のそれぞれの表面に対して膜厚方向の両側からエアを吹き付ける。冷却ノズル１４ａは、電解質膜ｍ２の第１端部ｍ２ａに対して、−Ｙ方向からエアを吹き付ける。また、冷却ノズル１４ｂは、第１端部ｍ２ａに対して、Ｙ方向からエアを吹き付ける。また、冷却ノズル１４ｃは、電解質膜ｍ２の第２端部ｍ２ｂに対して、−Ｙ方向からエアを吹き付ける。また、冷却ノズル１４ｄは、第２端部ｍ２ｂに対して、Ｙ方向からエアを吹き付ける。
【００１７】
冷却ノズル１４ａ〜１４ｄにより、エアを吹き付けることで電解質膜ｍ２は冷却される。電解質膜ｍ２の冷却域は、電解質膜ｍ２の端から電解質膜ｍ２の膜幅の約１５％分の領域である。例えば、電解質膜ｍ２の膜幅が７００ｍｍ（ミリメートル）の場合、冷却域の幅は両端からそれぞれ１０５ｍｍである。
【００１８】
冷却ノズル１４ａ〜１４ｄは、エアを断続的に吹き付ける、又は、エアの風量を一定時間毎に増減させて吹き付ける。例えば、冷却ノズル１４ａ及び１４ｃは、エアを断続的に吹き付け、冷却ノズル１４ｂ及び１４ｄは、エアを連続的に吹き付けてもよい。また、エアを断続的に吹き付ける場合、冷却ノズルの吹き付け周期を、０．１秒〜１０秒の範囲としても良い。冷却ノズルから吹き付けるエアの風量は、例えば、毎分２０〜６０Ｌ（リットル）である。エアの温度は、例えば、約２５度である。
【００１９】
冷却ノズルにより、断続的にエアを吹き付けることで、両端部ｍ２ａ及びｍ２ｂのネックイン量が変化すると共に、電解質膜ｍ２の両端部が図４に示すようにオシレートして電解質膜ｍ２の膜幅が変化する。エアの吹き付け量が多い場合、電解質膜ｍ２の幅方向の長さを長くすることができる。エアの吹き付け量が少ない又は無しの場合、電解質膜ｍ２の幅方向の長さはエアの吹き付け量が多い場合と比べて短くなる。尚、電解質膜ｍ２のオシレート振幅ｄ１は、例えば、３ｍｍ〜２０ｍｍまで変化する。
【００２０】
冷却ロール１３は、電解質膜ｍ２を巻取る。冷却ロール１３の温度は、例えば、５〜６０度である。冷却ロール１３が電解質膜ｍ２を巻取る速度ｖ２は、押出機１１及びＴダイ１２が電解質樹脂ｍ１を押出す速度ｖ１よりも速い。冷却ロール１３が電解質膜ｍ２を巻取る速度ｖ２は、例えば、毎分１〜３０ｍ（メートル）である。電解質膜ｍ２を巻取る速度ｖ２が電解質樹脂ｍ１を押出す速度ｖ１よりも速いため、電解質膜ｍ２の両端部ｍ２ａ及びｍ２ｂから中央部に向けて収縮し、電解質膜ｍ２の膜幅が狭くなる。尚、巻取る速度は、搬送速度と称することもある。
【００２１】
バックシート巻出し軸１７は、バックシートｍ３を巻出す。第１のニップロール１５及び第２のニップロール１６は、バックシートｍ３と電解質膜ｍ２とを貼り合せて製品シートｍ４を作成する。巻取り軸１９は、第１のフリーロール１８ａ及び第２のフリーロール１８ｂを介して製品シートｍ４を巻取る。
【００２２】
このようにして、製品シートｍ４を、例えば、４００ｍ（メートル）分だけ巻取ると、図５に示すように、耳立ち量ｐは約０．５ｍｍとなる。耳立ち量ｐは、１ｍｍ以上はシワや折れの原因となるため除外される。よって、実施形態に係る電解質膜の巻取り方法により、耳立ちを抑制することができる。
【００２３】
実施形態に係る電解質膜の巻取り方法においては、電解質膜の幅方向の両端部に、エアを断続的に吹き付ける、又は、エアの風量を一定時間毎に増減させて吹き付けている。これにより、電解質膜の両端部のネックイン量が変化し、両端部がオシレートする。そして、両端部の膜厚が厚い部分がずれて巻取られ(迷い巻き)るので、耳立ちを抑制することができる。すなわち、巻取り時に、ある一部分のみが厚くなることを抑制できる。その結果、電解質膜の押出成膜における耳立ちを抑制する巻取り方法を提供することができる。
【００２４】
また、耳立ちが抑制されるため、製品シートや電解質膜の両端部を切り取る必要がなく、材料ロスが少なくなり、歩留りが向上する。また、切り取る際に発生する屑の製品シートへの混入を防止することができる。その結果、製品シートの不良率を低下することができる。また、製品シートや電解質膜の両端部を切り取る工程を削減して長尺の巻取りを行うことができる。
【００２５】
尚、電解質膜の膜幅を変化させる（オシレートする）方法としては、冷却ロールの位置を上下に移動させる方法でも良い。また、電解質膜の膜幅を変化させる方法としては、吹き付けるエアの温度を変化させる方法でも良い。
【００２６】
ここで、実施形態に係る電解質膜作成装置の電解質膜の巻取り方法の特徴を以下に示す。
・溶融した電解質樹脂ｍ１をＴダイ１２のリップよリフィルム状（膜状）に押出して電解質膜ｍ２を作成する。
・電解質膜ｍ２の両端部である第１端部ｍ２ａ及び第２端部ｍ２ｂに、冷却ノズル１４ａ及び１４ｃを用いて断続的にエアを吹き付ける。それと同時に冷却ノズル１４ｂ及び１４ｄを用いて連続的にエアを吹き付ける。
・冷却ロール１３を介して電解質膜ｍ２を巻取る速度ｖ２を電解質樹脂ｍ１を押出す速度ｖ１よりも速く搬送することで、電解質膜ｍ２を薄くする。
・第１のニップロール１５及び第２のニップロール１６を使用して、バックシートｍ３と電解質膜ｍ２とを貼り合せて製品シートｍ４を作成する。
・貼り合せた後に巻取り軸１９で製品シートｍ４を巻き取る。
【００２７】
［比較例］
次に、実施形態の比較例について説明する。
図６は、比較例に係る巻取り方法を用いた場合の電解質膜を例示する模式図である。
【００２８】
比較例に係る巻取り方法においては、実施形態と比べて冷却ノズルから電解質膜ｍ２にエアを連続的に吹き付ける点が異なる。冷却ノズルにより連続的にエアを吹き付けるため、図６に示すように電解質膜の端が動かない。すなわち、電解質膜の両端部はオシレートしない。そして、両端部の膜厚が厚い部分が重なって巻取られるので、耳立ちを抑制することが難しい。
【００２９】
例えば、電解質膜の中央部の厚みが５μｍ（マイクロメートル）、端部の厚みが９μｍのように端部の厚みが中央部より４μｍ厚い電解質膜を４００ｍ（メートル）分だけ巻取った結果、耳立ち量は約５ｍｍとなる。このため、電解質膜の両端部は切り取られる。
【符号の説明】
【００３０】
１０…電解質膜作成装置  １１…押出機  １２…Ｔダイ  １３…冷却ロール  １４ａ〜１４ｄ…冷却ノズル  １５…第１のニップロール  １６…第２のニップロール  １７…バックシート巻出し軸  １８ａ…第１のフリーロール  １８ｂ…第２のフリーロール  １９…巻取り軸  ｄ１…オシレート振幅  ｍ１…電解質樹脂  ｍ２…電解質膜  ｍ２ａ…第１端部  ｍ２ｂ…第２端部  ｍ３…バックシート  ｍ４…製品シート  ｐ…耳立ち量  ｖ１、ｖ２…速度
【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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