(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液中の処理で寸法が拡大する帯状のイオン交換膜を処理液中で処理を行いながら帯状イオン交換膜の長さ方向に搬送する方法であって、帯状イオン交換膜を浮揚させながら搬送する浮揚装置を処理液中に設け、帯状イオン交換膜の中心部から幅方向に実質的に左右対称な張力が発生するように、上記浮揚装置から帯状イオン交換膜の面に向かって、液体を、帯状イオン交換膜の幅方向に１〜１０００ｍ／分の線速で噴出することを特徴とする帯状のイオン交換膜の搬送方法。
【請求項２】
前記帯状のイオン交換膜が、処理液中の処理で幅方向の寸法が０．５〜３０％拡大する帯状のイオン交換膜である、請求項１に記載の搬送方法。
【請求項３】
前記浮揚装置が表面に多数の液体噴出口を有するロールに組み込まれ、液体を当該ロール内部から帯状イオン交換膜の面に向かって噴出させる、請求項１または２に記載の搬送方法。
【請求項４】
帯状イオン交換膜の両面に液体を噴出させる、請求項１〜３のいずれかに記載の搬送方法。
【請求項５】
帯状イオン交換膜の処理液中での処理が湿潤処理である、請求項１〜４のいずれかに記載の搬送方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の搬送方法により帯状イオン交換膜を搬送して、当該帯状イオン交換膜を連続的に湿潤させる、帯状イオン交換膜の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理液中を搬送する際に寸法拡大が生じる帯状イオン交換膜の搬送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、搬送中に初期寸法より寸法が大きくなる、ウェブ、フィルム、シート等の帯状の膜状体を搬送する際には、膜状体に直接機械的な力を加え、搬送方向に対して垂直な方向に向かって膜状体を展延することにより、しわやたわみの発生を防止している。例えば、ピンチエキスパンダ等のクリップ状の保持部材で、膜状体の幅方向の両端部をはさみ、外向きに引張りながら膜状体を搬送する方法、エキスパンダロール等の、ロール表面にらせん状の溝または突起が形成されたロールを用いて膜状体を搬送することにより、膜状体に幅方向、外向きの張力を与える方法等が挙げられる（特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、これらの方法はいずれも膜状体と、展延するための部材とが接触するため、膜状体の強度が弱い場合、または表面にコーティングがしてある膜状体を搬送する場合にあっては、膜状体自体に傷等のダメージを与える問題があった。
【０００４】
また、寸法変化する帯状の膜状体がイオン交換膜である場合は、次のような問題があった、例えば、エステル型の膜を反応液中に浸漬し、加水分解してイオン交換基を導入する場合、加水分解が進むにしたがい膜は寸法が大きくなるが、この寸法変化によるしわの発生を防止するために上記の方法で展延を行うと、最終的に膜に大きなひずみが残り平坦な膜は得られなかった。
【０００５】
また、親水性のコーティングが施されたカリウム型のイオン交換膜を、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬してカリウム型からナトリウム型に転換する場合は、この転換にともない含水率が大きくなるため膜の寸法が大きくなるが、この寸法変化によるしわの発生を防止するために上記方法で展延を行うと、表面の親水性コーティングが脱落するという問題があった。
【０００６】
一方、フィルムを搬送ロールと非接触で搬送する方法として、表面から中空部にまで達する多数の流体噴出孔を備えるフィルム搬送ロールを用い、該流体噴出孔から流体を噴出させて搬送する方法が知られており、流体として水を選択できることが知られている（特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２９７６０５号公報  （請求項１、発明の効果）
【特許文献２】
特開２０００−８６０３２号公報  （請求項１、段落００１３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、搬送する帯状イオン交換膜が寸法変化しやすいものであっても、しわやたわみを発生させることなく安定に搬送できる搬送方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理液中の処理で寸法が拡大する帯状のイオン交換膜を処理液中で処理を行いながら帯状イオン交換膜の長さ方向に搬送する方法であって、帯状イオン交換膜を浮揚させながら搬送する浮揚装置を処理液中に設け、帯状イオン交換膜の中心部から幅方向に実質的に左右対称な張力が発生するように、上記浮揚装置から帯状イオン交換膜の面に向かって、液体を、帯状イオン交換膜の幅方向に１〜１０００ｍ／分の線速で噴出することを特徴とする帯状のイオン交換膜の搬送方法を提供する。
【００１０】
本発明によれば、帯状イオン交換膜と、帯状イオン交換膜に幅方向に張力を与える浮揚装置とが接触しないため、イオン交換膜の強度が充分ではない場合や、イオン交換膜が表面にコーティングされている場合であっても、イオン交換膜自体が損傷することはない。そして、浮揚装置から噴出させる液体が、帯状イオン交換膜の幅方向（搬送方向に垂直な方向；以下、ＴＤ方向という）に適度な張力を与えるため、帯状イオン交換膜にしわやたわみが発生するのを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の方法で搬送する寸法変化する帯状のイオン交換膜は、その寸法拡大率がＴＤ方向で０．５〜５０％である。本発明は、特にはこのＴＤ方向の寸法拡大率が０．５〜３０％である帯状イオン交換膜の搬送に適用するのが好ましい。
【００１２】
本発明において用いる浮揚装置は、帯状イオン交換膜の面に向かって液体を連続的に噴出させるものである。この浮揚装置としては、例えば図１に示すものが使用できる。図１（ａ）は浮揚装置を横から見た図であり、図１（ｂ）は同じ浮揚装置を上から見た図である。図１に示す浮揚装置は、液体の噴出口４を有する板状体１と、該噴出口に接続された液体導入管２とからなる。板状体１と帯状イオン交換膜３は所定の間隔をおいて配置され、方向Ａで液体導入管から導入された液体は、液体の噴出口から所定の速度で噴出し、帯状イオン交換膜３が板状板１の下を通過する間に、その液流が帯状イオン交換膜３のＴＤ方向に張力を与える。なお、方向Ｂは帯状イオン交換膜３の進行方向であり、方向Ｃおよび方向Ｃ’は液体の流れ方向である。
【００１３】
また、別の浮揚装置としては、帯状イオン交換膜を反転させるロールに組み込んだものが使用できる。このタイプの浮揚装置は搬送方向を変えながら帯状イオン交換膜を延展できる点で好ましい。図２にその具体例を示す。図２（ａ）は浮揚装置を横から見たときの断面図であり、図２（ｂ）は同じ浮揚装置を正面から見た図である。図２に示す浮揚装置は表面に多数の液体噴出口４を有するロール５と、ロール５の上部に接続された液体導入管６とからなる。液体は方向Ｃで液体導入管６からロール５の内部に供給され、液体噴出口８の各々から噴出する。帯状イオン交換膜７がロール５の近傍を通過する間に、液体噴出口８の各々から噴出する液体の液流Ｅが帯状イオン交換膜９のＴＤ方向に張力を与える。なお、方向Ｆは帯状イオン交換膜７の進行方向である。
【００１４】
浮揚装置から噴出させる液体の、ＴＤ方向の線速は、１〜１０００ｍ／分とするのが好ましい。上記線速がこの範囲である場合は、寸法変化しやすいイオン交換膜に適度な張力を与えることができる。上記線速は、特には５０〜５００ｍ／分であるのが好ましい。
【００１５】
なお、上記線速は、液体の噴出量を流路の断面積で割った値であり、流路の断面積は、帯状イオン交換膜のＴＤ方向の浮揚装置の長さ（例えば、図２に示すロールの場合はロールの幅）と、イオン交換膜と浮揚装置の距離との積である。
【００１６】
帯状イオン交換膜の中心部からＴＤ方向に、実質的に左右対称な張力が発生するように液体を噴出させる方法は特に限定されないが、帯状イオン交換膜のＴＤ方向に液体を流す方法、液体を帯状イオン交換膜の面方向に垂直に噴出させ、帯状イオン交換膜の面自体の流体抵抗により、ＴＤ方向の液流を発生させる方法等が挙げられる。
【００１７】
液体を噴出させる位置は、液体が、帯状イオン交換膜のＴＤ方向に実質的に左右対称な張力を発生させる位置である。帯状イオン交換膜全体の均一な展延をはかる観点から、多数の噴出口をＴＤ方向のほぼ同一直線上に、噴出口から噴出する各々の液体がイオン交換膜の中心線から幅方向に向かうように設ける。
【００１８】
液体の噴出は、帯状イオン交換膜の片面、または両面に対して行う。イオン交換膜の強度が小さい場合に帯状イオン交換膜の片面のみに液体を噴出させるとイオン交換膜が塑性変形しやすいので、このような場合は帯状イオン交換膜の両面に液体を噴出させるのが好ましい。
【００１９】
噴出口の形状は特に限定されず、円形、長方形、三角形等の他、スリット状のものも使用できる。噴出口は、形成される部材が金属である場合は、例えばプレス加工等の機械加工により作成できる。
【００２０】
浮揚装置を構成する部材としては、特に限定されず、金属、プラスチック、ガラスからなるものが使用できる。
【００２１】
また、噴出口から液体を噴出させる機構としては、供給する液体側をポンプで加圧する方法、液体が帯状イオン交換膜と接触した後、膜面から離れる位置に液体の吸い込み口を設け、該吸い込み口を減圧にする方法が挙げられる。
【００２２】
本発明において、浮揚装置から噴出させる液体は、水、有機溶媒、各種溶液、分散液等、特に限定されず使用できるが、この液体は処理浴中に排出されることから、処理液と同じ組成を有するもの、または処理液を構成する一部の組成と同じものを使用するのが好ましい。
【００２３】
本発明により搬送できる、処理液中で寸法拡大する帯状のイオン交換膜としては、乾燥状態から湿潤状態に変化することにより初期寸法より処理後の寸法が大きくなるイオン交換膜、湿潤状態において温度変化により初期寸法より寸法が大きくなるイオン交換膜、対イオンが変化することにより初期寸法より寸法が大きくなるイオン交換膜、噴出する液自体と反応し液を吸収する構造となり初期寸法より寸法が大きくなるイオン交換膜が挙げられる。
【００２４】
具体的には、本発明は、乾燥した帯状イオン交換膜を連続的に湿潤させる工程、カリウム型の帯状イオン交換膜を重曹等の水溶液で処理してナトリウム型にイオン交換する工程、イオン交換基の前駆体基を有する膜であるエステル型の膜を加水分解して帯状イオン交換膜とする工程等に適用するのが好ましい。
【００２５】
なかでも、本発明は、含水時のＴＤ方向の寸法変化率が０．５〜３０％であるイオン交換膜を水溶液で処理する場合に効果的である。例えば、スルホン酸基１当量あたりのポリマー重量（以下、Ｅｗという。）が９００〜１１００ｇ／当量である、スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体からなり、厚さが１０〜３００μｍであるイオン交換膜を水溶液に浸漬し、湿潤化する場合に効果的である。
【００２６】
また、対イオンがＨ型である、スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体からなるイオン交換膜を製造するにあたっては、スルホン酸基の前駆体基を有するパーフルオロカーボン重合体からなる膜を加水分解した後、酸型化処理するという工程を経るが、この加水分解および酸型化処理においても、本発明を適用することは有効である。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例（例１）および比較例（例２）を説明する。
【００２８】
例１
スルホン酸型の陽イオン交換膜であるフレミオンのフィルム（旭硝子社製品名、Ｅｗ  ９１０ｇ／当量、厚さ８０μｍ、幅１０００ｍｍ）を準備し、図３に示す処理装置を用いて、湿潤化処理を行った。図３において、９はフィルム、１０は図１に示した浮揚装置、１１、１２、１３は搬送ロール、１４は処理浴であり、方向Ｇはフィルムの搬送方向である。湿潤化処理はフィルム５０ｍについて行った。
【００２９】
浮揚装置としては、図１で示される、幅：１０００ｍｍ、長さ：５００ｍｍの板状体に、直径２ｍｍの円形の液体噴出口が５個設けられたものを使用し、噴出させる液体としては水を供給した。この板状体とフィルムとの間隔は５ｍｍとし、フィルムの搬送速度は０．２ｍ／分、浮揚装置から噴出させる液体の、フィルム面付近のＴＤ方向の線速は５０ｍ／分とした。
【００３０】
湿潤化処理後のフィルムの幅は１０００ｍｍから１１５０ｍｍに均一に寸法変化しており、しわ、傷、ひずみ等の発生は全く見られなかった。
【００３１】
例２（比較例）
例１で用いたのと同じフィルムを、ピンチエキスパンダで両縁部をはさんだ状態で、水の入った処理浴中で搬送した。フィルムを保持した各々のピンチエキスパンダは、フィルムが５００ｍｍ搬送される間に、フィルムの幅方向に１５０ｍｍ広がるようにした。フィルムの搬送速度は０．２ｍ／分とした。
【００３２】
この結果、フィルムの湿潤化は充分に行うことができたが、フィルムのピンチエキスパンダで保持されていた部分にはひずみが発生しており、フィルムが引張られたように変形していた。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、処理液中で搬送する帯状のイオン交換膜が寸法拡大しやすいものであっても、しわやたわみを発生させることなく安定に搬送でき、イオン交換膜が強度の小さいものや表面にコーティングが施されたものである場合も、傷等の損傷を与えることなく展延しながら搬送できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において用いる浮揚装置
【図２】本発明において用いる別の浮揚装置
【図３】本発明の実施例におけるフィルムの湿潤処理工程
【符号の説明】
１：板状体
２：液体導入管
３：帯状イオン交換膜
４：液体噴出口
５：ロール
６：液体導入管
７：帯状イオン交換膜
８：液体噴出口
９：フィルム
１０：浮揚装置
１１、１２、１３：搬送ロール
１４：処理浴
【図１】
0004325169.tif 000002
【図２】
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【図３】
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