(57)【要約】【課題】  薄膜把持クリップを備えた薄膜延伸装置において、薄膜の周縁領域に亀裂や大きな延伸ムラを生じさせることなく、所要の倍率まで延伸した薄膜を確実に得ることができる、改良された薄膜延伸装置を得る。【解決手段】  薄膜延伸装置Ａにおいて、薄膜１のＸ軸に沿う側縁２、２およびＹ軸沿う側縁４、４を把持するクリップとして、各把持アーム３３ａ，３３ｂの薄膜把持側の先端に回転軸心を把持アームの方向とした回転ローラ３７が対をなすようにして備えられているクリップを用いる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜の側縁を把持するクリップを備えた薄膜延伸装置であって、把持した薄膜の側縁に直交する方向には薄膜の移動は許さないが、当該側縁に沿う方向には薄膜の移動を許容する構造のクリップを、少なくとも薄膜の延伸方向と直交する方向の側縁を把持するクリップとして備えていることを特徴とする薄膜延伸装置。
【請求項２】
薄膜延伸装置はＸＹ方向の２軸延伸装置であり、薄膜のＸ軸に沿う側縁およびＹ軸に沿う側縁を把持するクリップとして、把持した薄膜の側縁に直交する方向には薄膜の移動は許さないが、当該側縁に沿う方向には薄膜の移動を許容する構造のクリップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜延伸装置。
【請求項３】
一対の把持アームを備えた薄膜把持クリップであって、各把持アームの薄膜把持側の先端には回転軸心を把持アームの方向とした回転ローラが対をなすようにして備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜把持装置で用いられる薄膜把持クリップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜延伸装置およびそこで用いる薄膜把持クリップに関し、特に限定はされないが、ＰＴＦＥ薄膜のような薄膜を延伸して多孔質の薄膜とするときに有効に用いられる薄膜延伸装置と、そこで用いる薄膜把持クリップに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂製の薄膜などを１軸方向あるいは２軸方向に延伸することは、多くの技術分野で行われており、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を加熱しながら延伸加工して多孔質薄膜とすることも行われる。このような多孔質ＰＴＦＥ薄膜は、高い引っ張り強度を有しまた耐薬品性にも優れていることから、そこに電解質ポリマーを付着させ、その後、電解質ポリマーにイオン交換基を導入することによって補強型イオン交換膜とし、それを固体高分子型燃料電池で用いる膜電極接合体（ＭＥＡ）の電解質膜として使用することも行われる。延伸には、通常、幅出し延伸装置（a tenter frame stretcher）が用いられ、テンタークリップと通称されるクリップで延伸すべき薄膜の側縁を把持し、フィルムを加熱すると同時にクリップを次第に拡開する方向に移動させることにより、帯状のフィルムを連続的に１軸あるいは２軸方向に延伸するようにしている（例えば特許文献１：特表２００１−５２６５９６号公報など参照）。
【０００３】
他の延伸装置として、バッチ式の延伸装置も知られている。所要の大きさに切断された薄膜の側縁をクリップで把持し、クリップを延伸方向に所要距離だけ移動することにより、所要の大きさに薄膜を延伸する。延伸後に、延伸済みの薄膜は取り外され、クリップは元の位置に復帰し、次の薄膜の延伸に備える。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５２６５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６は、薄膜をＸ軸方向に１軸延伸する場合を模式的に示している。図６ａは延伸前の状態であり、延伸しようとする薄膜１の対向する２つの側縁２、２を複数個のクリップ３、３で把持している。適宜の手段により、クリップ３、３をＸ軸方向に移動することにより、薄膜１は次第にＸ軸方向に延伸する。その場合、もし図６ａに示すように、薄膜の対向する２側縁２、２のみを把持して延伸を行うと、図６ｂに実線で示すように、延伸方向に沿う側の２つの側縁４、４は次第に内側に引き寄せられる、いわゆるネッキング現象が起こる。それを回避して図６ｂに仮想線で示す矩形状の延伸体を得るためには、延伸方向（Ｘ方向）に直交する方向の２つの側縁４、４をもクリップで把持しておくことが必要となる。
【０００６】
図７，図８は、従来の延伸装置で用いられているクリップ３が薄膜１の側縁を把持している状態を示している。クリップ３は、一対の把持アーム３ａ，３ｂを備え、各把持アームの薄膜１を把持する側の先端には滑り止め体３ｃ，３ｃが形成されている。滑り止め体３ｃ，３ｃは、図示のように鋸刃状のものが多く、バネ５の拡張力によってクリップ３に把持された薄膜１は、滑り止め体３ｃ，３ｃによりしっかりと固定された状態となり、少なくとも滑り止め体３ｃ，３ｃで把持されている部分は、Ｘ軸方向にもＹ軸方向にも移動することはない。
【０００７】
そのために、前記のようにネッキング現象を回避する目的で、延伸方向（Ｘ方向）に直交する方向の２つの側縁４、４をもクリップ３で把持して延伸を行うときに、次のような不都合が生じ易い。すなわち、図９ａに一例を示すように、延伸方向に直交する方向の２つの側縁４、４を、図７，図８に示した形状のクリップ３をそれぞれ５個用いて把持したとする（図では、一方の側縁のみをクリップ３が把持しているが、これは図を分かりやすくするためであって、対向する側縁４側も実際はクリップ３で把持されている）。
【０００８】
この例において、薄膜１は一辺３５ｍｍの正方形であり、クリップ３の滑り止め体３ｃ，３ｃ側の幅は６ｍｍとすると、各クリップ間の間隔はほぼ１ｍｍ程度となる。それを、側縁２，２側を把持するクリップ（図９には示されない）をＸ軸方向に移動して、図９ｂに示すように、Ｘ方向の幅を７０ｍｍまで延伸させるとする。前記のように、クリップ３の滑り止め体３ｃ，３ｃで把持されている部分の薄膜領域はＸ軸方向に移動しないので延伸に寄与することはなく、薄膜１の延伸はもっぱら各クリップ間に存在する１ｍｍ程度の幅の部分に生じる。この例では、図９ｂで○で囲んでいる部分に示すように、１ｍｍ幅の部分が９．７５ｍｍにまで延伸することとなり、この部分での延伸倍率はほぼ１０倍となる。
【０００９】
このような倍率までに薄膜（例えば、ＰＴＦＥ）を延伸させるのは容易でなく、通常、延伸した側縁部分に亀裂が生じる。クリップ３の滑り止め体３Ｃ，３Ｃ部分の横幅を狭くしてクリップ間の隙間を広くすることにより、亀裂の発生をある程度は回避することができるが完全ではない。また、クリップ間の隙間が広くなると、延伸方向に直交する２つの側縁２、２において、クリップで把持している箇所と把持していない箇所での延伸ムラが大きくなる。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、クリップを備えた１軸あるいは２軸薄膜延伸装置において、薄膜の周縁（側縁）領域に亀裂や大きな延伸ムラを生じさせることなく、所要の倍率まで薄膜を延伸できるようにした、改良された薄膜延伸装置と、そこに用いる薄膜把持クリップ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】
【００１１】
本発明による薄膜延伸装置は、薄膜の側縁を把持するクリップを備えた薄膜延伸装置であって、把持した薄膜の側縁に直交する方向には薄膜の移動は許さないが、当該側縁に沿う方向には薄膜の移動を許容する構造のクリップを、少なくとも薄膜の延伸方向と直交する方向の側縁を把持するクリップとして備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明による薄膜延伸装置は１軸延伸装置であってもよく２軸延伸装置であってもよい。１軸延伸装置の場合には、少なくとも薄膜の延伸方向に並行な側縁を把持するクリップとして上記構造のクリップが用いられ、ＸＹ方向の２軸延伸装置の場合には、薄膜のＸ軸に沿う側縁およびＹ軸沿う側縁を把持するクリップとして、上記構造のクリップが用いられる。
【００１３】
本発明による薄膜延伸装置では、薄膜を把持するクリップが、把持した薄膜の側縁に直交する方向には薄膜の移動は許さない構造であり、延伸時に前記したネッキング現象が生じるのは確実に阻止できる。また、クリップは、把持した薄膜の側縁に沿う方向には薄膜の移動を許容する構造であり、クリップに把持された状態で、薄膜の当該把持されている領域部分は、把持されていない領域（すなわち、クリップ間の領域）部分と同様に延伸することができる。そのために、図９ｂで説明したように一部の領域での高い倍率の延伸が生じることはなく、クリップで把持している側縁に亀裂が生じるのを効果的に回避することができる。結果として、クリップを近接して多数配置することができるので、延伸方向に直交する方向での側縁に延伸ムラが生じるのも回避できる。
【００１４】
上記した、把持した薄膜の側縁に直交する方向には薄膜の移動は許さないが、当該側縁に沿う方向には薄膜の移動を許容する構造のクリップとしては、限定されるものではないが、一例として、一対の把持アームを備え、各把持アームの薄膜把持側の先端には回転軸心を把持アームの方向とした回転ローラが対をなすようにして備えられている構造の薄膜把持クリップを挙げることができる。
【００１５】
回転ローラを備えた本発明によるクリップでは、薄膜を把持している部分での薄膜の延伸を許容することに加え、例えばＰＴＦＥ膜のように柔らかい薄膜を把持したときに、円周面で薄膜を把持することから、従来の鋸刃状の突起で薄膜を把持するものと比較して、引っ張り時に薄膜に裂けが生じるのも効果的に阻止できる利点がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、薄膜把持クリップを備えた薄膜延伸装置において、薄膜の周縁領域に亀裂や大きな延伸ムラを生じさせることなく、所要の倍率まで延伸した薄膜を確実に得ることができる。延伸を行う薄膜に特に限定はないが、ＰＴＦＥ薄膜を延伸して多孔体化するのに、本発明による薄膜延伸装置は有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態を説明する。図１〜図３は本発明による薄膜延伸装置を説明する概略図であり、図４、図５はそこで用いる薄膜把持クリップの一例を説明する図である。
【００１８】
この装置Ａにおいて、基台１０には、Ｘ軸方向に往復動する一対のＸフレーム２０Ａ，２０Ｂと、Ｙ軸方向に往復動する一対のＹフレーム３０Ａ，３０Ｂとが取り付けてあり、各フレームは、図示しない適宜の駆動装置により、それぞれの方向に、独立してあるいは連動して移動するようになっている。
【００１９】
Ｘフレーム２０Ａ，２０Ｂには、それぞれ複数個（図での５個）のクリップ２１Ａ，２１Ｂが、開閉式のパンタグラフ型平行リンク２２、２２を介して、Ｙ軸方向に摺動自在に取り付けられており、各平行リンク２２、２２の両端部は、前記Ｙフレーム３０Ａ，３０Ｂ側に固定されている。一方、Ｙフレーム３０Ａ，３０Ｂにも、クリップ２１Ａ，２１Ｂと同様な複数個（図での５個）のクリップ３１Ａ，３１Ｂが、やはり開閉式のパンタグラフ型平行リンク３２、３２を介して、Ｘ軸方向に摺動自在に取り付けられており、各平行リンク３２、３２の両端部は、前記Ｘフレーム２０Ａ，２０Ｂ側に固定されている。
【００２０】
上記の構成であり、図１に示すように、例えば矩形状をなすＰＴＦＥ薄膜のような薄膜１の４つの側縁を、クリップ２１Ａ，２１Ｂおよびクリップ３１Ａ，３１Ｂで把持した姿勢とし、その姿勢から、Ｙフレーム３０Ａ，３０Ｂを固定して、Ｘフレーム２０Ａ，２０ＢをＸ軸方向に移動すると、図２に示されるように、薄膜１はＸ軸方向に所定量だけ延伸する。Ｘフレーム２０Ａ，２０Ｂが互いに隔離する方向に移動することにより、パンタグラフ型平行リンク３２、３２はＹフレーム３０Ａ，３０Ｂに沿って次第に開くことができるので、クリップ３１Ａ，３１Ｂは薄膜１のＸ軸方向の伸びに追従して移動する。
【００２１】
図２の姿勢となった後、Ｘフレーム２０Ａ，２０Ｂを固定し、Ｙフレーム３０Ａ，３０ＢをＹ軸方向に互いに隔離する方向に移動すると、図３に示されるように、Ｘ軸方向に延伸した薄膜１はＹ軸方向にも所定量だけ延伸する。この場合も、パンタグラフ型平行リンク２２、２２はＸフレーム２０Ａ，２０Ｂに沿って次第に開くことができるので、クリップ２１Ａ，２１Ｂは薄膜１のＹ軸方向の伸びに追従して円滑に移動する。
【００２２】
Ｘ軸方向の延伸時にも、Ｙ軸方向の延伸時にも、延伸方向に平行な２つの側縁はクリップ３１Ａ，３１Ｂあるいはクリップ２１Ａ，２１Ｂに把持されているので、図６に示すようなネッキング現象は生じない。
【００２３】
上記の薄膜延伸装置Ａにおいて使用する薄膜把持用のクリップ２１Ａ，２１Ｂおよび３１Ａ，３１Ｂについて説明する。なお、この例においてクリップはすべて同じ形状のものであり、以下では、クリップ３１Ａを例として、図４、図５に基づき説明する。クリップ３１Ａはパンタグラフ型平行リンク３２へ接続する下把持アーム３３ａとそれに平行する上把持アーム３３ｂとを備える。下把持アーム３３ａと上把持アーム３３ｂとは適宜の支点３４を有し、該支点３４の後方（パンタグラフ型平行リンク３２側）には圧縮バネ３５が介装されている。図５によく示すように、下把持アーム３３ａと上把持アーム３３ｂの前方端は把持アームの方向と方向を同じとした回転支軸３６、３６とされており、該回転支軸３６、３６には回転ローラ３７、３７が図示しないベアリングを介して回動自在に装着されている。
【００２４】
延伸作業を始めるに際して、薄膜延伸装置Ａを図１に示す姿勢として、薄膜１の４つの側縁をクリップ２１Ａ，２１Ｂおよび３１Ａ，３１Ｂで把持する。その後、前記したように、Ｘフレーム２０Ａ，２０Ｂを次第に開き、薄膜１のＸ軸方向への延伸を行う。薄膜１の延伸方向に並行な側縁４、４はクリップ３１Ａ，３１Ｂにより把持されているが、クリップ３１Ａ，３１Ｂは上記のように回転ローラ３７、３７を備えることにより、延伸時に、側縁４、４のＸ軸方向への動き（延伸）が拘束を受けることはない。そのために、薄膜１の延伸方向に並行な側縁４、４は、全長にわたって実質的に等しい延伸を受けることとなり、部分的な過剰な延伸による亀裂が発生するようなことはない。一方、延伸方向に直交する方向の薄膜１の挙動は回転ローラ３７、３７により規制されているので、ネッキング現象は生じることもなく、図２に示すように長方形状に延伸した薄膜を確実に得ることができる。
【００２５】
図２の状態から図３の状態に延伸するときには、薄膜１の側縁２、２とクリップ２１Ａ，２１Ｂとの間で上記と同じ作用が生じるので、最終的に、図４に示すように、所要の大きさに延伸しかつすべての側縁に亀裂のない所期どおりの延伸薄膜を得ることができる。
【００２６】
なお、上記ではＸ軸方向の延伸終了後に、Ｙ軸方向の延伸を行うように説明したが、Ｘフレーム２０Ａ，２０ＢとＹフレーム３０Ａ，３０Ｂとを同時に動かして、２軸同時延伸を行うこともでき、その場合にも、各薄膜把持用のクリップ２１Ａ，２１Ｂおよび３１Ａ，３１Ｂは、２段階で延伸を行う場合と同様に作用することは当然である。
【００２７】
また、本発明による薄膜延伸装置において、１軸延伸のみを行う場合（図２で示す態様が最終延伸状態である場合）には、延伸方向に並行な側縁４、４側にのみ図４、図５に示した形態のクリップを用いれば、所期の目的を達成できることも当然である。また、基礎となる薄膜延伸装置としてバッチ式の装置を示したが、特許文献１に示されるような連続式の薄膜延伸装置においても、図４、図５に示す形態の薄膜把持クリップを採用することも可能であり、同様な作用効果を得ることができることは説明を要しない。
【実施例】
【００２８】
上記に説明した装置を用いて実際に薄膜の延伸を行った例を、比較例と共に説明する。
【００２９】
［実施例］
分子量が５００万程度ＰＴＦＥファインパウダー（ダイキン工業社製Ｆ１０４）８００ｇに対し、助剤として流動パラフィン２００ｇを混練し、圧力５ＭＰａで加圧して予備成形後、ペースト押出機により押し出し、０．１ｍｍ厚に圧延した。助剤を加熱によって除去した後、図１〜図５に示した薄膜延伸装置Ａを用い、図２に示すように、Ｘ軸方向の延伸を行った。延伸温度は常温から３５０℃の範囲、延伸速度は１０〜１００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で行った。
【００３０】
［比較例］
比較例として、装置のクリップを図４、図５に示したクリップに変えて、図７，図８に示した形態のクリップを用いた以外は、実施例１と同様にして薄膜のＸ軸方向の延伸を行った。
【００３１】
［比較］
延伸後の薄膜における、延伸方向に並行な側縁４、４でのクリップで把持していた部分の幅Ｗ１と、クリップ間の中央での幅Ｗ２とを測定して、それぞれの平均値を得た。クリップで把持していた部分の幅Ｗ１を１とした場合の幅Ｗ２の値を実施例と比較例について求めた。その結果、実施例では０．９７であり、比較例では０．７５であった。実施例ではＷ２での幅の減少がほとんどなかったのに対し、比較例では２５％幅が減少している。これは、実施例品では延伸方向に並行な側縁４、４の全体がほぼ等しく延伸を受けたことを示しており、これにより、本発明による薄膜延伸装置の優位性が示される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による薄膜延伸装置を説明する概略図であり、延伸開始時の状態を示す。
【図２】図１に示す薄膜延伸装置においてＸ軸方向の延伸が終了した状態を示す図。
【図３】図１に示す薄膜延伸装置においてＸ軸方向とＹ軸方向の延伸が終了した状態を示す図。
【図４】本発明の薄膜延伸装置で用いる薄膜把持クリップが薄膜を把持した状態を説明する側面図。
【図５】本発明の薄膜延伸装置で用いる薄膜把持クリップの一例を示す斜視図。
【図６】薄膜をＸ軸方向に１軸延伸する場合を模式的に示す図であり、図６ａは延伸前の状態を、図６ｂは延伸後の状態を示す。
【図７】従来の延伸装置で用いられているクリップが薄膜を把持した状態を説明する側面図。
【図８】図７に示したクリップの斜視図。
【図９】従来のクリップを用いて薄膜の延伸を行う場合に生じる不都合を説明するための図であり、図９ａは延伸前の状態を、図９ｂは延伸後の状態を示している。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ…薄膜延伸装置、１…薄膜、２、４…薄膜の側縁、１０…基台、２０Ａ，２０Ｂ…Ｘ軸方向に往復動する一対のＸフレーム、３０Ａ，３０Ｂ…Ｙ軸方向に往復動する一対のＹフレーム、２１Ａ，２１Ｂ、３１Ａ，３１Ｂ…薄膜把持クリップ、２２、３２…パンタグラフ型平行リンク、３２…下把持アーム、３３ｂ…上把持アーム、３６…回転支軸、３７…回転ローラ
【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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