(57)【要約】  成形部、処理部、及びコンベヤシステムを備える、製膜用装置を提供する。成形部で膜を調製し、処理部に運搬する。膜は、コンベヤシステムによって処理部を通って運搬される。処理部では残留物を抽出する槽内で膜をコンディショニングする。膜を漏れ試験にも供して、膜の物理的傷を検出する。漏れ試験には、染料を膜表面に加えることが含まれる。膜を通って漏れ出た染料によって隣接するコントラスト材料上にくっきり印がついて、膜に物理的傷があることが示される。膜を製造し試験する方法も提供される。方法は、膜前駆体を成形する工程と、膜前駆体を硬化して膜を形成する工程と、膜を処理する工程とを含んでいる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜の製造・処理装置であって、
膜を生産するための膜成形部と、
膜成形部の後に配置されている処理部であって、コンディショニング部及び漏れ試験部を備える処理部と、
少なくとも処理部を通して膜を輸送するように構成されているコンベヤシステムと
を備える装置。
【請求項２】
コンベヤシステムが、さらに、膜成形部を通って膜前駆体前駆体を輸送するように構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
コンディショニング部が、いずれも漏れ試験部の前に配置された抽出槽及び洗浄槽を備える、請求項１又は請求項２記載の装置。
【請求項４】
抽出槽が、有機イオン溶液、無機イオン溶液、有機非イオン溶液、無機非イオン溶液、及びそれらの組合せからなる群から選択される抽出溶液を収容し、洗浄槽が水を収容している、請求項３記載の装置。
【請求項５】
コンベヤシステムが、抽出槽の次に洗浄槽を通って膜を輸送する、請求項４記載の装置。
【請求項６】
漏れ試験部が、染料アプリケーター及びコントラストフィーダーを備えており、染料アプリケーターは膜の一方の表面に染料を加え、コントラストフィーダーは膜の他方の表面に隣接してコントラストシートを供給する、請求項３又は請求項４記載の装置。
【請求項７】
漏れ試験部が、膜の一方の表面に染料を手動で加えるオペレーターを収容するステーション及びコントラストフィーダーを備えており、コントラストフィーダーが膜の他方の表面に隣接してコントラストシートを供給する、請求項３乃至請求項６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
さらに、漏れ試験部の後に配置された膜裁断部及び検査ステーションを備える、請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
コンディショニング部が、膜裁断部の前に配置された１以上の追加の抽出槽を備える、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
コンディショニング部は、さらに、洗浄槽と漏れ試験部の間に配置された送風機を備えている、請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
処理部が、さらに、検査ステーションの前に配置された染料除去デバイスを備えている、請求項８記載の装置。
【請求項１２】
抽出槽にはカバーがある、請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
コンベヤシステムは、膜を少なくとも２回抽出槽を通って輸送するように構成されている、請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
コンベヤシステムが複数のローラーを備えている、請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
さらに、モーターを備えており、モーターが複数のローラーのうちの少なくともいくつかを回転させる、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
さらに、モーターの回転速度を制御するように構成されたコントローラーを備えている、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
コンベヤシステムが、さらに、プラットフォームを備えており、プラットフォームは膜を支持する、請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
膜の製造方法であって、
（ａ）硬化液を基板前駆体上に流延して膜前駆体前駆体を形成する工程と、
（ｂ）膜前駆体前駆体を硬化して膜を形成する工程と、
（ｃ）膜を処理する工程と
を含んでいて、工程（ｃ）が、膜を２以上の処理エリアを通して運搬することを含んでいる、方法。
【請求項１９】
さらに、工程（ｂ）の処理エリアから工程（ｃ）の処理エリアまで膜前駆体前駆体を輸送することを含んでいる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
さらに、工程（ａ）の処理エリアを通って工程（ｂ）の処理エリアまで基板前駆体を輸送することを含んでいる、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
工程（ｃ）は、さらに、膜から残留物を抽出する工程と、膜を洗浄する工程とを含んでいる、請求項１８乃至請求項２０のいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
膜から残留物を抽出する工程と、膜を洗浄する工程に続いて、工程（ｃ）が、さらに、膜の第１の表面に染料を加える工程と、膜の第２の表面に隣接してコントラスト材料を供給する工程と、コントラスト材料の染料で印がついた領域を特定する工程と、膜を裁断する工程とを含んでいる、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
膜の処理装置であって、
（ａ）コンディショニング部と、
（ｂ）漏れ試験部と、
（ｃ）膜をコンディショニング部及び漏れ試験部を通って運搬するように構成されているコンベヤシステムと
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的にイオン交換膜を成形し処理するための一体型装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
「Process for Manufacturing Continuous Supported Ion Selective Membranes Using Non-Polymerizable High Boiling Point Solvents」と題する米国特許第５２６４１２５号には、被支持イオン交換膜を作製する方法が記述されている。この製法には、基板とその両面に接する柔軟なフィルムとでサンドイッチを形成することが含まれる。２枚のフィルムは基板の側縁部を越えて延びている。フィルム縁部を合わせて封じて、中に基板が入ったポケットを形成する。続いて、サンドイッチは一対の絞りロール間で引かれる。絞りロール上方でポケットに液体を加えて、絞りロール上方でフィルム間に液体のプールを形成する。この液体は、サンドイッチが絞りロールを通過する前に基板を濡らし、基板の孔を満たす。絞りロールから出たサンドイッチは、液体を硬化させるための１組の手段、たとえば複数のヒーターを通過する。液体中の重合性成分が重合し、それによって強化高分子シートが形成される。サンドイッチは続いてその縁部のシールを除去する１組のナイフを通過し、高分子シートからフィルムを除去する一対のローラーを通過する。こうして高分子シートはイオン交換膜となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／１１０９９８号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本明細書で記述する装置は製膜に使用されるものである。この装置は、膜成形部と、それに続いて配置された処理部とを備えている。少なくとも処理部を通って膜を輸送するように構成されたコンベヤシステムも設けられている。
【０００５】
本明細書では製膜の方法も記述する。この方法には、硬化液を基板上に流延する工程と、この膜前駆体を硬化して膜を形成する工程と、膜を処理し、少なくともこの処理する工程を通して膜を連続輸送する工程が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】製膜装置の概略図である。
【図１Ａ】図１による装置の一例の図である。
【図１Ｂ】図１による装置の別の例の図である。
【図２】製膜方法の概略的フローチャートである。
【図２Ａ】図２による方法の一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は膜５０を製造するための装置１０の概略図である。装置１０は様々な種類の膜５０の製造に適しているが、好ましくはイオン交換膜の製造に使用される。装置は、成形部１２及び処理部１４の２つの主要部を備えている。成形部１２は、ロール部１５、フィルム封止部１６、ニップ部１８、及び硬化部２０を備えている。成形部１２は、ＭａｃＤｏｎａｌｄらの米国特許第５２６４１２５号（その開示を本明細書中で参考として援用する）に記述されるシステムと同様のものである。
【０００８】
処理部１４は、コンディショニング部５４、漏れ試験部６４、裁断部７４、及び図１Ａに示すコンベヤシステム５１のうちの１以上を備えている。
【０００９】
図１Ａの例では、ロール部１５は１枚の基板２４を装置１０残部に供給する基板フィーダー２２を含んでいる。基板２４はあるいは基材又は支持層とも呼ばれ、種々の好適な諸例が市販されている。基板２４は、糸として押し出し織って布にするか組合せて不織布とすることができるたとえばアクリル、ポリプロピレン、又はポリエステルといった１種又は複数のポリマーで典型的には構成される。随意で、基板２４は基板フィーダー２２のロール上に供給することができる。
【００１０】
ロール部１５には２個のフィルムフィーダー２６も含まれており、それぞれ１枚のフィルム２８を装置１０残部の一部に供給する。フィルム２８は、揮発性成分及び硬化液をほぼ通さず、かつ膜５０がフィルム２８から分離されることを可能にする、どのような種類の材料ででも調製することができる。たとえば、フィルム２８は、ポリエチレンテレフタレートなど、ポリエステル族の熱可塑性ポリマー樹脂で作製され得る。フィルム２８の厚さは０．００２インチから０．０１０インチであるか、又は他のサイズであり得る。随意で、フィルム２８はフィルムフィーダー２６のロール上に供給することができる。
【００１１】
基板フィーダー２２及びフィルムフィーダー２６は受動的であり得、又はフィーダー２２、２６は巻出しに対する抵抗を加え得る。あるいは、フィーダー２２、２６は１以上のモーター１１によって作動して巻出しを助長し、膜５０が装置１０内を輸送される間、所望のライン速度及び膜５０の張力を提供する。随意で、下記の他の特性によって、所望のライン速度及び張力の維持がもたらされる。
【００１２】
各フィルムフィーダー２６は、ある量の同一のフィルム２８を供給することができる。随意で、各フィルムフィーダー２６は違うフィルム２８を供給してもよい。
【００１３】
基板フィーダー２２及びフィルムフィーダー２６は、基板２４を２枚のフィルム２８の間に供給するように配置されている。そうして得られた基板２４とフィルム２８の構成物は、基板２４とフィルム２８それぞれの長軸中心線が基本的に同一面内を移動しながら装置１０内を移動する。基板２４とフィルム２８とは、ローラー、ベルト、ガイド、又は他の好適なデバイス（図示せず）などの１以上のデバイス上を通過することによって、互いに対する所望の間隔又は位置合わせが可能になる。
【００１４】
基板２４及びフィルム２８はロール部１５からフィルム封止部１６へと通過する。フィルム封止部１６は、フィルム２８の縁部を合わせて封じる縁部封止デバイス（図示せず）を含んでいる。好ましくは、フィルム２８はそれらの間に位置している基板２４の縁部を越えて封止される。縁部封止デバイスは、エネルギー源たとえばヒーター又は超音波溶接機を提供して、フィルム２８の縁部を溶融する。縁部封止デバイスはまた、溶融縁部を一体プレスするためのプレス（図示せず）も含むことができる。プレスする工程は縁部溶融工程の後又は最中に実施され得る。フィルム２８の縁部を合わせて封じると、ポケットになったフィルム２８が形成され、２枚のフィルム２８間に基板２４が配置されている。フィルム２８のポケットは、基板とフィルムのサンドイッチとも呼ばれ得る。フィルムポケットによって、下記のニップ部１８で行われる基板を濡らす工程が容易になる。しかし、変更された又は他の濡れ工程では、フィルム封止部１６は省略される場合がある。
【００１５】
ニップ部１８は、フィルムポケット内及び２枚のフィルム２８間に硬化液３６を供給して基板２４を濡らすための液体フィーダー３４を含んでいる。濡れた基板２４は膜前駆体３２とも呼ばれる。液体フィーダー３４は、硬化液３６を収容するリザーバー（図示せず）、及び該リザーバーから硬化液３６を供給して基板２４を濡らす１本又は複数の供給管３８を含んでいる。供給管３８は液体フィーダー３４から延び、縁部封止デバイスを通り越して、一対のニップローラー４０上方で終わっている。図１Ａでは液体フィーダー３４はロール部１５の上方に図示して描写されるが、様々な他の向きも可能である。
【００１６】
硬化液３６は一対のニップローラー４０上方でプール内に溜まることができる。ニップローラー４０間の間隔は、所望の厚さの膜前駆体３２が生産されるように設定されている。供給管３８は、ニップローラー４０を通過した後基板２４とともに移動する量の硬化液３６よりも多い量の硬化液３６を一時的に供給することができる。過剰な硬化液３６はニップローラー４０上方に溜まる。
【００１７】
２枚のフィルム間で被支持膜を成形するのに用いられるどのような硬化液を使用してもよい。硬化液３６は、たとえば米国特許第５２６４１２５号に記載のものであり得る。硬化液３６、基板２４、及びフィルム２８は、互いに相溶性であるように選択される。随意で、希釈剤や重合開始剤など他の化学物質が、硬化液３６の一部を成すか、又は液体フィーダー３４内で硬化液３６に加えられるか、又はニップローラー４０上方の硬化液３６のプールに加えられることができる。希釈剤や重合開始剤は、たとえば米国特許第５２６４１２５号に記載のものであり得る。
【００１８】
装置１０の１つの選択肢では、ニップローラー４０上方の過剰な硬化液３６のプールの高さは、膜前駆体３２を形成するのに基板２４を適切に濡らすように制御することができる。たとえば、ニップローラー４０上方の硬化液３６の高さは、プール高さの情報をコントローラー８２に提供するセンサー８４で監視することができる。コントローラー８２は、プロセッサー、マイクロプロセッサー、コンピューター、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、又はプログラマブル・ロジック・コントローラー（ＰＬＣ）などの１以上のプログラム式デバイスを好ましくは含む。あるいは又は加えて、コントローラー８２は、タイマー又は空気もしくは電気回路など動作シーケンスを実行可能な１以上の非プログラム式制御要素を備え得る。
【００１９】
コントローラー８２は、プール高さ情報を予め設定された高さ値又は範囲と比較し、高さ情報と予め設定された高さ値又は範囲とに差異があれば決定してプール高さエラー信号を生成する。コントローラー８２は、プール高さエラー信号を基に、液体フィーダー３４に硬化液３６の供給量を増やすか又は減らすように命令することができる。たとえば、予め設定された高さ値又は範囲は約２ｃｍから約１５ｃｍであり得る。予め設定された高さ値又は範囲は、膜前駆体３２が生成するのに十分な時間だけ基板２４と硬化液３６とが接触するように選択することができる。随意で、液体フィーダー３４は、コントローラー８２から受信したコマンドに基づいて硬化液３６を送り出すポンプシステムをさらに含んでいる。
【００２０】
膜前駆体３２及びフィルム２８は、ニップローラー４０を通過すると、硬化部２０に移動する。膜前駆体３２及びフィルム２８は、連続する又は分節されたプラットフォーム４２に支持され得、このプラットフォーム４２は硬化部２０を通って膜前駆体３２及びフィルム２８を輸送する。随意で、プラットフォーム４２はモーター１１ａによって移動する。１以上の硬化デバイス４４は硬化部２０内で重合反応を支持する条件をもたらし、硬化液３６は重合反応により固体ポリマーを形成する。膜前駆体３２は重合反応により変化して膜５０になる。硬化液３６は、たとえば熱によって、又は赤外線、マイクロ波、紫外線もしくは他の形態の放射線によって硬化され得る。一実施形態では、膜前駆体３２は約４０℃から約２００℃の温度に加熱されて重合反応が開始し維持され得る。硬化部２０の長さは、約２メートルから約２０メートルの範囲であり得る。硬化部２０内の滞留時間は、約４分から約４０分の範囲であり得る。これらの温度及び時間は、使用する硬化液３６と重合反応によって変化し得る。
【００２１】
硬化部２０を出ると、膜５０及びフィルム２８は処理部１４を通って輸送される。処理部１４は、コンディショニング部５４、漏れ試験部６４及び裁断部７４などの１以上の部分、及びコンベヤシステム５１を備えている。コンベヤシステム５１は処理部１４の全部を通って膜を輸送する一連のローラー５３を含んでいる。
【００２２】
処理部１４は、硬化部２０に続いて膜５０及びフィルム２８を受ける第２の対のニップローラー４６を含んでいる。随意で、第２の対のニップローラー４６の前又は後にナイフ４８を配置して、フィルム２８の縁部をトリミングする。処理部１４は、フィルム２８を膜５０から分離するフィルムローラー５２も含んでいる。フィルムローラー５２はフィルム２８を膜５０から剥がして巻き取る。フィルムローラー５２のうちの１以上を１以上のモーター１１ｂによって駆動して、膜前駆体３２、膜５０、及びフィルム２８が成形部１２を移動するのを円滑にすることができる。
【００２３】
処理部１４は、膜５０を処理して膜５０中のある量の残留物を減じるコンディショニング部５４を含んでいる。残留物とは、重合反応に部分的に又は全く関与しない膜前駆体３２の成分である。残留物は、重合反応残留物とも呼ばれ得る。残留物は膜５０全体に均一又は不均一に分布し得る。残留物には、モノマー、オリゴマー、ポリマー、溶媒、未反応反応物、重合開始剤、触媒、又はそれらの組合せが含まれ得る。残留物には、様々なイオン、化学物質、又はそれらの組合せも含まれ得る。たとえば、残留物には、スルホン酸イオン、塩化物イオン、ヨウ化物イオン、臭化物イオン、リチウムイオン、水酸化リチウムイオン、ナトリウムイオン、水素イオン、又はそれらの組合せなどの様々なイオン種が含まれ得る。残留物には、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、プロピレングリコール、グリコール誘導体、ｎ−プロパノール、イソ−プロパノール、ｎ−ブタノール、イソ−ブタノールなどのアルコール、アルコール誘導体、エーテル及びエーテル誘導体、エステル及びエステル誘導体、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、アミン及びアミン誘導体、アミド及びアミド誘導体、スルホン酸基誘導体、第３級アンモニウム基誘導体、又はそれらの組合せを含む様々な化学物質も含まれ得る。
【００２４】
コンディショニング部５４は、１以上のコンディショニング槽を含んでいる。コンディショニング槽は抽出槽又は洗浄槽とも呼ぶことができる。各コンディショニング槽を水、又は水溶液、又は溶媒、又は他の種類の液体で満たすことができる。コンディショニング槽を水で満たす場合は、水は好ましくは実質的に脱イオン水であって、導電率はたとえば５０μＳ／ｃｍ以下である。しかし、それよりも導電率が高い水であっても水槽を成すものとしてよい。非水槽も大部分は水を収容し得るが、この水は別の化合物と混合されて膜との反応性が改変されている。
【００２５】
コンディショニング部５４は、１つだけの非水槽、２つ以上の非水槽、１つの水槽の前か後に配置された１以上の非水槽、１つだけの水槽、２つ以上の水槽、１つの非水槽の前か後に配置された１以上の水槽、又は１以上のコンディショニング槽の他の組合せからなり得る。一例では、好ましくは導電率が５０μＳ／ｃｍ以下の水を収容するコンディショニング槽が、単独で、又は一連のコンディショニング槽の第１槽として使用される。図１Ａの例では、コンディショニング部５４は、抽出槽５６及び洗浄槽５８の２つのコンディショニング槽を含んでいる。抽出槽５６は抽出流体を収容することができる。膜５０がコンベヤシステム５１によって抽出槽５６内を輸送されると、抽出流体により膜５０内の残留物の量が減少する。抽出流体には、有機イオン溶液、無機イオン溶液、有機非イオン溶液、無機非イオン溶液、実質的に純粋な有機溶媒、実質的に純粋な無機溶媒、添加剤を含む有機溶液、添加剤を含む無機溶液、又はそれらの組合せが含まれ得る。たとえば、抽出槽５６は、塩化ナトリウム溶液、重炭酸塩溶液、クエン酸溶液、乳酸溶液、酢酸溶液、水酸化物溶液、１種又は複数の界面活性剤を含む溶液、又はそれらの組合せを収容し得る。
【００２６】
抽出溶液のｐＨは所期の目的により異なり得る。たとえば、なんらかの塩基性残留物を低減したい場合は、抽出溶液のｐＨを約２から４の範囲に維持することができる。この酸性ｐＨ範囲は、クエン酸、酢酸、又は他の好適な酸溶液を加えることによって得て維持することができる。なんらかの酸性残留物を低減したい場合は、たとえば重炭酸塩を加えることによって、抽出溶液のｐＨを約９から１３の範囲に維持することができる。
【００２７】
抽出槽５６は、様々な形状と寸法のものであり得る。コンベヤシステム５１は、膜５０を、抽出槽５６を通って部分的又は完全に抽出流体に浸漬させて輸送する。コンベヤシステム５１は、膜５０を、垂直方向に、水平方向に、上方向傾斜路もしくは下方向傾斜路を、又はそれらの組合せで、抽出槽５６を通って輸送することができる。さらに、コンベヤシステム５１は、抽出槽５６を１回又は複数回通過することができる。
【００２８】
洗浄槽５８は好ましくは抽出槽５６の下流にある。洗浄槽５８は、抽出流体及び膜５０の少なくとも一部の残留物を洗うための水を収容している。水は、抽出されたすべての残留物と膜５０内で入れ替わり、膜５０を濡らすことができる。ろ過水、蒸留水、二重蒸留水、導電率が約５０μＳ／ｃｍよりも低い脱イオン水、逆浸透膜透過水などを含む様々な種類の水が好適である。随意で、水は１回又は複数回の洗浄工程を通して再循環させてもよく、導電率がもっと高い水を使用してもよい。水は、好ましくはｐＨ約７として、約５から８のｐＨ範囲に維持することができる。随意で、水のｐＨは、抽出槽５６内の抽出流体のｐＨによって、より高いか又は低いｐＨを維持することができる。
【００２９】
コンベヤシステム５１は、膜５０をコンディショニング部５４から漏れ試験部６４に輸送する。漏れ試験部６４は、染料アプリケーター６６及びコントラストフィーダー６８を含んでいる。染料アプリケーター６６は、膜５０の上面に染料を自動的に加えることができる。染料アプリケーター６６は、染料リザーバー６７、ポンプシステム６９、及び分配パイプ７１を含むことができる。分配パイプ７１は、１以上のノズルを有している。ポンプシステム６９は、膜５０が分配パイプ７１を通り越して輸送されるときに、染料リザーバー６７から染料を引き出し、該染料を１以上のノズルにより膜５０の上面に分配する。随意で、漏れ試験コントローラー８３は、ポンプシステム６９を制御して、ノズルから分配される染料の量を、膜５０が分配パイプ７１を通り越して輸送される速度に基づいて制御することができる。随意で、１以上のスプレダー（図示せず）を分配パイプ７１の下流に設けて、染料を膜５０の上面全体に均一に広げてもよい。たとえば、スプレダーはブラシ、ゴムもしくは金属製ブレード、スポンジなどであり得る。図１Ｂの例に示すように、漏れ試験部は、手動で染料を膜５０の表面に加えて均一に広げることができるオペレーターを収容するステーション６６ａを含んでいる。
【００３０】
染料は、暗紫色の染料などの過マンガン酸塩系染料、メチレンブルー系染料、赤／オレンジ色の染料などのクロム酸塩系染料、エリスロシンＢ染料、又は膜５０と相溶性である他の好適な染料であり得る。染料は、水の体積に対し約１％から約３０％の範囲の染料の重量（ｗｔ／ｖ）の溶液にすることができる。好ましくは、染料は約５％ｗｔ／ｖの溶液にする。
【００３１】
染料を膜５０に加えると、染料は膜５０の上面から浸入し、膜５０の本体に物理的な傷があればそれを通過して、膜５０の下面から流出することができる。膜５０の物理的な傷とは、重合反応条件が不完全だったこと、硬化液３６中に存在した汚染物質、又は様々な他の理由によりもたらされる膜５０内のスペース、間隙、穴などであり得る。膜５０の物理的な傷は、膜５０の局部的な現象又は膜５０全体に及ぶものであり得る。
【００３２】
コントラストフィーダー６８は、１枚のコントラスト材料７０を装置１０残部に供給する。コントラストフィーダー６８は、染料アプリケーター６６の前、内部、又は後に配置することができる。たとえば、コントラスト材料７０はコントラストフィーダー６８のロール上に供給される。具体的には、コントラストフィーダー６８は、コンベヤシステム５１のローラー５３間で、コントラスト材料７０を膜５０の下側から上方向に供給する。このコントラスト材料７０シートは膜５０の下面に接触する。膜５０の物理的な傷を通過した染料はすべて膜５０から出て、その場かその付近でコントラスト材料７０に印をつけることになる。このコントラスト材料７０は、目視で染料とくっきり対比できる様々な材料のうちの１つで作製することができる。染料は、処理部１４の残部によって大幅に低下したり除去されたりすることのない態様でコントラスト材料７０に印をつける。たとえば、コントラスト材料７０は布、紙布、セルロース繊維の布、又はポリプロピレンであり得、染料はコントラスト材料７０にくっきり印をつけることができ、膜５０のすべての物理的傷部分を視覚的に示すことができる。
【００３３】
コンベヤシステム５１は、膜５０及びコントラスト材料７０を漏れ試験部６４から裁断部７４に輸送する。裁断部７４は、膜５０及び随意でコントラスト材料７０を保管及び移送用に様々な所望のサイズに裁断するための１以上のブレードを有している。裁断部７４は、膜５０が裁断される前又は後の位置に検査ステーション７６を含んでいる。検査ステーション７６内で、オペレーターは、膜５０の物理的傷の部位を示すコントラスト材料７０に染料がついた部分があれば、それを特定することができる。随意で、カウントアルゴリズム及びコンベヤシステム５１のライン速度に基づき裁断部７４を自動化して、所望のサイズの最終的な膜５０を生産することができる。あるいは、裁断部７４は手動で操作することもできる。
【００３４】
コンベヤシステム５１は、膜５０をローラー５３によって処理部１４を通って輸送する。図１Ａ及び１Ｂの例では、コンベヤシステム５１は複数回折り返して描写されているが、それは描写しやすいからである。たとえば、コンベヤシステム５１は、折り返しを全く含まないか、又は１回、又は複数回含むことができる。コンベヤシステム５１は、装置１０を据え付けて運転する場所の物理的な設置面積要件に合わせて構成することができる。好ましくは、コンベヤシステム５１は、硬化部２０から裁断部７４まで移動路に沿って延びる連続的な構造体としての膜５０を輸送する。とはいえ、他の諸構成も可能である。
【００３５】
ローラー５３は処理部１４全体で様々な地点に配置されて膜５０を支持している。ローラー５３は、処理部１４を通して移動路を画定している。好ましくは、膜５０は、この移動路に沿って、ローラー５３の幅に対し相対的に中心の位置を輸送される。ローラー、ベルト、又はガイド（図示せず）などの１以上のデバイスは、膜５０を移動路に沿って中心位置に維持することができる。
【００３６】
ローラー５３ａのうちの１以上はモーター８１によって能動的に回転され得る。あるいは、ローラー５３はどれもモーター８１によって能動的に回転されず、処理部１４を通る膜５０の移動は装置１０の他の部分に依存している。好ましくは、ローラー５３ａのうちの少なくともいくつかはモーター８１によって能動的に回転される。能動駆動ローラー５３ａは、膜５０を所望のライン速度及び所望の張力で処理部１４を通って輸送する。モーター８１によって能動的に回転されないローラー５３は、移動路を移動している膜５０によって受動的に回転されることができる。
【００３７】
モーター８１は、各ローラー５３ａを個別に駆動する一連のモーターであり得る。随意で、ローラー５３ａは、１以上のモーター８１によって駆動されるベルト駆動（図示せず）により接続され得る。さらなる選択肢として、ローラー５３、５３ａを局限部として構成し、各局限部のローラー５３ａを１以上のモーター８１によって駆動されるベルト駆動により接続することができる。たとえば、１つの局限ローラー部は、膜５０を硬化部２０末部からコンディショニング部５４まで輸送することができる。第２の局限ローラー部は、膜５０をコンディショニング部５４から漏れ試験デバイス６４まで輸送することができ、第３の局限ローラー部は、膜５０を処理部１４の残りの部分を輸送することができる。コンベヤシステム５１は、局限ローラー部をいくつ含んでもよい。
【００３８】
モーター８１は、サーボモーター、ステッパーモーター、又は予めプログラム可能であるかもしくはコンベヤかコントローラー８２のコマンドに応答する任意の他のモーターであり得る。複数のモーター８１がある場合は、これらのモーター８１は、同じ所望の速度でローラー５３ａすべてを回転させるか、又はローラー５３ａを回転させる駆動ベルトすべてを回転させることができる。回転速度は、膜５０が移動路に沿って処理部１４を通るライン速度を決定する。好ましくは、各ローラー５３ａは同じ速度で回転して、一定のライン速度を提供する。このライン速度により膜５０のコンディショニング部５４内での滞留時間が定められ、ライン速度は装置１０の全体生産率を左右し得る。一定のライン速度を維持すれば、処理部１４全体における膜５０の張力も定められる。好ましくは、膜５０の張力により膜５０を平坦に保って、膜５０の上面に抽出流体及び水が溜まって漏れ試験の際に染料を均一に加えるのを妨害する恐れを予防する。しかし、改造した装置１０では、処理部１４及び装置１０の他の部分を通して異なる張力を用いることができる。
【００３９】
コンベヤシステム５１の１つの選択肢では、モーター８１は、回転速度情報をコントローラー８２に提供する回転速度計を含んでいる。コントローラー８２は、回転速度情報を予め設定された回転速度値と比較してエラー信号を生成する。予め設定された回転速度は、所望のライン速度に一致する。エラー信号は、実際の回転速度と予め設定された回転速度値との差である。コントローラー８２は、エラー信号を速度調節信号に数学的に変換して、この速度調節信号をモーター８１に送信する。速度調節信号を受信すると、モーター８１はその回転速度を調節する。回転速度計は、様々な回転速度センサー又は角度位置センサーのうちの１つ、たとえばデジタルセンサー、接触式センサー、磁気式センサーなどであり得る。
【００４０】
コンベヤシステム５１のさらなる選択肢としては、ローラー５３、５３ａのうちの１以上はローラー速度センサーを含んでいる。ローラー速度センサーは、ローラー速度情報をコントローラー８２に提供する。コントローラー８２は、ローラー速度情報を予め設定されたローラー速度値と比較してローラー速度エラー信号を生成する。予め設定されたローラー速度も、所望のライン速度に一致し得る。エラー信号は、実際のローラー速度と予め設定されたローラー速度値との差である。ローラー速度エラー信号は数学的に変換されてから速度調節信号に加えられ、その結果はモーター８１に送信され、モーター８１はその回転速度を調節する。ローラー速度センサーは、様々な回転速度センサー又は角度位置センサーのうちの１つ、たとえばデジタルセンサー、接触式センサー、磁気式センサーなどであり得る。
【００４１】
図１Ａ及び１Ｂの例では、装置１０は、膜５０を連続的に生産し処理することを可能にする。たとえば、膜５０は裁断部７４で裁断されるまでは膜前駆体３２と連続することが可能であり、膜前駆体３２は、装置１０に供給された基板２４と連続している。基板２４は、コンベヤシステム５１が膜５０を処理部１４を通って輸送するとき、膜前駆体３２を含む基板２４の上流部分が所望のライン速度で成形部１２を通って引かれることができるように、十分な引っ張り強さであり得る。随意で、モーター１１、１１ａ及び１１ｂはモーター８１と同様であり得る。たとえば、モーター１１、１１ａ及び１１ｂを、コンベヤシステム５１の所望のライン速度に匹敵する回転速度で動作するようにプログラムすることができる。あるいは、コントローラー８２は、コンベヤシステム５１の所望のライン速度に匹敵するようにモーター１１、１１ａ及び１１ｂの回転速度を調整することができる。随意で、ロール部１５がフィルムポケットを形成する速度、フィルム封止部１６がフィルムポケットを封止する速度、ニップ部１８が基板２４を濡らして膜前駆体３２を形成する速度、及び硬化部２０が膜前駆体３２を硬化して膜５０にする速度は、すべて実質的に同じ速度であり得る。成形部１２が膜５０を成形する速度は、コンベヤシステム５１が処理部１４を通って膜５０を輸送する速度と実質的に同じ速度であり得る。
【００４２】
図１Ｂの例に示すように、コンベヤシステム５１は、ローラー５３、５３ａ上にあって、処理部１４全体にわたって膜５０を支持するプラットフォーム６０をさらに含むことができる。プラットフォーム６０は、分節されていても連続していてもよい。ローラー５３ａは、プラットフォーム６０の端から端まで膜５０を所望のライン速度で移動させる。好ましくは、プラットフォーム６０は第１の部分６０ａ及び第２の部分６０ｂを有している。第１の部分６０ａと第２の部分６０ｂとは間隙６０ｃによって分離されているが、この間隙６０ｃによりコントラスト材料７０を膜５０の下面とプラットフォーム６０の上面の間に供給することが可能になっている。随意で、プラットフォーム６０は、硬化部２０のプラットフォーム４２と連続することができる。
【００４３】
図１Ｂの例に示すように、装置１０はモジュール式であり得るので、処理部１４の様々な構成が可能になっている。たとえば、処理部１４は、さらに１以上の抽出槽５６ａを含むことができる。この追加の抽出槽５６ａは、抽出槽５６と同じであっても同じでなくてもよい。大量の残留物が出る硬化液３６で膜５０を作製する場合、この追加の抽出槽５６ａを設けてより多くの残留物を除去することができる。この追加の抽出槽５６ａは、漏れ試験部６４の前又は後、及び裁断部７４の前に配置することができる。随意で、この追加の抽出槽５６ａは、追加の洗浄槽５８ａを伴っても伴わなくてもよい。この追加の洗浄槽５８ａは、洗浄槽５８と同じであっても同じでなくてもよい。別の選択肢として、洗浄槽５８、５８ａ間で水をたとえばカスケード・フロー・システムで循環式に再利用することができる。
【００４４】
抽出槽５６、５６ａが２つ以上ある場合、抽出流体の種類は抽出槽５６、５６ａ間で同じでも異なっていてもよい。抽出流体が同種である場合、抽出流体の濃度は、抽出槽５６、５６ａ間で同じでも異なっていてもよい。洗浄槽５８、５８ａが２つ以上ある場合、水は水槽５８、５８ａ間で同じでも異なっていてもよい。
【００４５】
図１Ａ及び１Ｂの例に示すように、処理部１４は、膜５０の上面の過剰な染料をすべて除去する染料除去デバイス７２をさらに含むことができる。染料除去デバイス７２は、移動路の上方又は脇に配置された１以上のブラシ、ゴムもしくは金属製ブレード、スポンジ、ワイパー、送風機、及びそれらの組合せを備えている。
【００４６】
コンディショニング部５４の１つの選択肢では、送風機６３はコンディショニング部５４の下流端部に配置されている。送風機６３は、加圧空気流又は他の好適な不活性ガスを供給して、膜５０の上面に残留する抽出流体や水をすべて除去する。
【００４７】
コンディショニング部５４の別の選択肢では、抽出槽５６及び洗浄槽５８は、それぞれポンプ及び循環ループ（図示せず）を備えている。ポンプ及び循環ループはそれぞれの槽内で流体を撹拌する。ポンプ及び循環ループはまた、流体を引き抜くか又は再充填して、それぞれのｐＨなどの条件を最適化し、槽５６、５８から微粒子物質及び他の汚染物質又は廃物をすべて除去する。
【００４８】
コンディショニング部５４の別の選択肢では、抽出槽５６及び洗浄槽５８は、カバーを含んでいる。カバーがあると、噴霧された流体、ガス状流体、及び揮発性物質が槽５６、５８から失われることはない。カバーには断熱効果もあるので、温度調整システム（図示せず）は流体温度を約０℃から約８５℃の範囲内に維持することができる。好ましくは、槽５６、５８内の温度は約５℃から７０℃の範囲内に維持されている。
【００４９】
漏れ試験部６４の１つの選択肢では、モーター７３がコントラストフィーダー６８を能動駆動してコントラスト材料７０を供給する。モーター７３は、コントラスト材料７０を漏れ試験部６４に導入する速度を膜５０の所望のライン速度と合わせる、というコントローラー８２からのコマンドを受信することができる。
【００５０】
コンベヤシステム５１の１つの選択肢では、ローラー５３、５３ａは抽出槽５６内に配置されており、膜５０は抽出流体中を２回以上通過する。たとえば、ローラー５３、５３ａは抽出槽５６内で一連のスイッチバックを通って膜５０を輸送する。複数回通過することで抽出槽５６内での移動路の長さが増加するので、抽出槽５６のサイズを増大させなくても抽出槽５６内での全体的な滞留時間は増加する。
【００５１】
コンベヤシステム５１の別の選択肢では、１以上の保管ローラー（図示せず）を設けることができる。たとえば、保管ローラーを硬化部２０の手前に配置し、膜前駆体３２及びフィルム２８を巻き取ることによってそれらを回収し保管することができる。随意で、別の保管ローラーが、硬化部２０の後で、フィルム２８と一緒に又は別に、膜５０を回収し保管することができる。保管ローラーを用いると、場合次第で、膜前駆体３２及び膜５０の一部をある場所から別の場所に移動させることが可能になる。たとえば、保管ローラーは、装置１０のすべての部分を互いに近接して配置するだけの十分な物理的設置面積がない設備において使用することができる。回収し保管した膜前駆体３２及び膜５０は、保管ローラーからローラー５３、５３ａ上に、あるいはプラットフォーム６０上に導入してから、処理部１４を通って輸送することができる。
【００５２】
コンベヤシステム５１の別の選択肢では、縁部ガイドセンサー（図示せず）がコンベヤシステム５１の両側で移動路に沿って様々な地点に配置される。縁部ガイドセンサーは、膜５０が中心位置からずれているかどうかを検出することができる。そのようなずれを検出すると、縁部ガイドセンサーは位置ずれ信号を生成し、コントローラー８２に送信する。位置ずれ信号を受信すると、コントローラー８２は位置合わせ信号を生成して、移動路に沿って配置されている１以上の位置合わせ部材に送信する。位置合わせ信号を受信すると、位置合わせ部材は膜５０の位置を調節して中心位置に戻すことができる。膜５０が中心位置に戻ると、縁部ガイドセンサーは位置ずれ信号の生成を中止し、コントローラー８２は位置合わせ信号の生成を中止する。たとえば、縁部ガイドセンサーは光センサー、タッチセンサーなどであり得る。位置合わせ部材としては、膜５０が移動路に沿って輸送されるときに膜５０のコースを横方向に変えることができるガイド、ゲート、又は調節可能ローラーが挙げられ得る。
【００５３】
図２は膜５０を製造するための方法１００の概略的フローチャートである。方法１００は、前駆体を成形する工程１０２、前駆体を硬化して硬化膜を形成する工程１０４、及び硬化膜を処理する工程１０６を含んでいる。硬化膜は、好ましくは、少なくとも処理する工程１０６を通して輸送される。
【００５４】
前駆体を成形する工程１０２は、フィルムポケットを形成する工程１０８、ポケットを封止する工程１０９、及びフィルムポケット内の基板２４を濡らす工程１１０を含んでいる。ポケットは、２層のフィルム２８間に基板２４を挿入することによって形成される（工程１０８）。ポケットが形成されると（工程１０８）、ポケットを封止する工程１０９は、フィルムポケットの側縁部の少なくとも一部を溶融し、溶融部分を合わせてプレスしてシールを形成することを含む。溶融する工程は、熱、圧力、超音波溶接、化学溶接、及びそれらの組合せを含む様々な方法により実現することができる。ポケットを形成し（工程１０８）封止する（工程１０９）と、硬化液３６をポケット内に導入して基板２４を濡らし（工程１１０）膜前駆体３２を形成する。
【００５５】
前駆体を硬化して硬化膜を形成する工程１０４は、膜前駆体３２の加熱か照射、又はその両方を行う工程を含んでいる。膜前駆体３２は、赤外線、マイクロ波、紫外線、又は他の形態の放射線を照射され得る。硬化工程１０４の間、硬化液３６は重合反応し、膜前駆体３２は変化して硬化された膜５０になる。
【００５６】
処理する工程１０６は、フィルム２８を膜５０から分離する工程と、膜５０をコンディショニングする工程１２０を含んでいる。分離したフィルム２８はリサイクル又は再利用することができる。膜５０をコンディショニングする工程１２０は、膜５０を抽出流体に浸漬するか抽出流体をフラッシュすることによって、膜５０から残留物を抽出する工程１２１を含んでいる。随意で、残留物を抽出する工程１２１は、抽出される残留物の量が増加するように条件を最適化する工程も含むことができる。たとえば、膜５０内にある残留物の種類に基づき、抽出流体の温度、ｐＨ、及び化学的組成を最適化することができる。コンディショニングする工程１２０は、膜５０の抽出流体を洗浄する工程１２２も含むことができる。随意で、１つの抽出槽５６と１つの洗浄槽５８を通って複数回膜５０を輸送することによって、抽出する工程１２１及び洗浄する工程１２２を繰り返すか、又は延長することができる。さらなる選択肢として、１以上の抽出槽５６と１以上の洗浄槽５８を通って膜５０を輸送することができる。
【００５７】
処理する工程１０６は、膜５０を試験する工程１２４をさらに含んでいる。試験する工程１２４は、膜５０の表面に染料を加える工程１２６、及び膜５０の染色面とは反対側の表面にコントラスト材料７０を供給する工程１２８を含んでいる。膜５０の物理的な傷すべてを通って流れる染料によって、コントラスト材料７０に印がつくことになる。着色されたコントラスト材料７０は、膜５０に物理的な傷があるという視覚的手がかりを提供する。随意で、試験する工程１２４は、膜５０の染色面から過剰な染料を除去する工程も含むことができる。試験する工程１２４は、染料の印があるかどうかコントラスト材料７０を検査する工程１３０をさらに含んでいる。たとえば、オペレーターはコントラスト材料７０を検査して、膜５０に傷がある領域をコントラスト材料７０に染料で印がついた領域として特定することができる。
【００５８】
処理する工程１０６は、膜５０を所望のサイズに裁断する工程１３２をさらに含んでいる。随意で、検査する工程１３０は、（図２Ａで点線矢印で示すように）裁断する工程１３２の後に行うことができる。
【００５９】
膜５０は、方法工程のエリア間を、移動路に沿って所望の速度と所望の張力で、たとえばローラー５３、５３ａ又はプラットフォーム６０上を輸送される。好ましくは、処理する工程１０６は、共通のライン速度で実施されるようにする。たとえば、ライン速度は、硬化液３６の成分又は他の要因に基づき予め設定して、コントローラー８２に記憶させることができる。さらに、種々多様な硬化液３６について様々な予め設定されたライン速度をコントローラー８２に記憶させておいて、残留物を抽出する工程１２１及び膜５０を洗浄する工程１２２にかかる時間を最適化することができる。ユーザーは、硬化液３６の種類をコントローラー８２に入力することができる。コントローラー８２は、この入力に基づいて、予め設定されたライン速度を選択し、コンベヤシステム５１のライン速度を調整して予め設定されたライン速度に合わせる。随意で、膜５０は、硬化する工程１０４から処理する工程１０６全体を通して所望のライン速度で連続的に輸送することができる。好ましくは、膜５０は、基板２４と連続している膜前駆体３２と連続しており、基板２４、膜前駆体３２、及び膜５０は、方法１００の全工程を通して連続輸送される。
【００６０】
この明細書では、最良の形態も含め本発明を開示するために、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイスやシステムを作製し利用し、あらゆる組み入れた方法を実施することを含め本発明を実施することを可能にするために、諸例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、請求項により定められ、当業者が想到する他の例も含み得る。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【国際調査報告】
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