JP2022543600A - Ptfeベースのナノ機能複合膜の製造方法及び応用 - Google Patents
Ptfeベースのナノ機能複合膜の製造方法及び応用 Download PDFInfo
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Abstract
Description
PTFEを軟化する作用を有するビニルシリコーンオイルでPTFE樹脂を浸潤し、浸潤後のPTFE樹脂を混合し、温度が60~90℃で、速度が20~30m/minで、圧力が5~8MPaである熱予圧、熱押圧により、単量体重合PTFE棒材を製造するという混合、予圧、押圧による、棒材製造1)と、
製造されたPTFE棒材に熱間圧延作用下で融合重合を行い、熱間圧延温度が60~90℃であり、速度が20~30m/minであり、PTFE樹脂にドープされ単量体重合作用を有する一部のビニルシリコーンオイルを熱間圧延機で押し出し、ミクロンスケールサイズの孔隙を有するPTFEベースのナノ機能複合膜を製造し、PTFEベースのナノ機能複合膜の厚さが100~120umであり、膜の色が乳白色を呈し、走査型電子顕微鏡立体イメージングで、膜の表面形態が経緯方向に均一に分布した、平均大きさが20~40umで、高さが10~20umで、間隔が30~50umのミクロンスケールサイズの微細凹凸表面構造として示すという熱間圧延融合重合による、膜の製造2)と、
ミクロンスケールサイズの微細凹凸表面構造を有するPTFEベースのナノ機能複合膜を油除去オーブン内で6~8m/minの速度で微量重合を行い、油除去オーブン内の温度が180~200℃であり、熱間圧延機で押し出されずPTFE樹脂にドープされて単量体重合を行う一部のビニルシリコーンオイルを温度作用により重合反応させてPTFE樹脂内に重合して固結させ、同均質のPTFEベースのナノ機能複合膜を製造し、油除去オーブン外に設置されたローラが回転することにより牽引して巻き取るという微量重合による、同均質膜の製造3)と、
を含む単量体融合重合と微量重合による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(1)と、
高温高線圧力微共晶チャンバ内の温度を70~420℃に設定し、PTFEベースのナノ機能複合膜をチャンバ内の無動力ローラホルダに水平に広げ、チャンバ外に設置されたロールが回転することにより均一な力で牽引して引き、6~8m/minの速度で前方に向かって押し、チャンバ内の高温により膜分子鎖を収縮させかつ共晶を生成させ、微細孔隙がナノスケール及びサブミクロンスケールのサイズになり、PTFE膜表面線圧力を50~80N/mに制御し、膜幅を縮小し、密度を向上させ、膜が乳白色から透明色でかつ透明度が均一で一致する共結晶となり、ナノスケールの高分子凝集体及び表面の平均サイズが10~20umであり、高さが5~10umであり、間隔が10~20umであるナノスケール及びミクロンスケールのサイズの凹凸幾何学的超微細構造の表面形態を有する高温高線圧力微共晶による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(2)と、
PTFEベースのナノ機能複合膜のナノスケール及びミクロンスケールのサイズの凹凸幾何学的超微細構造の形態の機能面にPE膜により被覆処理を行った後、接着剤が塗布されたPTFEベースのナノ機能複合膜の片面に対して、真空環境下で40℃より低い窒素水素混合媒体雰囲気で、1.5~3m/minの速度で表面活性化処理を行い、PTFEベースのナノ機能複合膜のサイジング面にナノスケールの深さを有する活性化構造層を生成させ、活性化構造層を有する膜表面に接着剤を塗布し、接着剤の特性基をPTFEベースのナノ機能複合膜の活性化構造層と化学結合作用を発生させ、膜・接着剤複合体を形成するナノスケールの深さ表面活性化による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(3)と、
を含む。
本発明は、PTFEベースの材料の低表面張力性能を十分に利用する上で、単量体融合重合及び微量重合の技術的方法を採用し、膜を多重ナノスケール及びミクロンスケールサイズを有する凹凸幾何学的超微細構造の表面形態に製造し、膜表面に超低表面張力及び非粘着性を有させる。高温高線圧力微共晶の技術的方法を採用して膜構造の強度を強化し、膜に高い耐摩擦性、耐摩耗靭性及び耐衝撃性能を有させる。ナノ深度表面活性化の技術的方法を採用して膜に接着剤と化学結合を発生させ、接着強度及び接着剥離力と接着力の耐久性を向上させる。同時に、PTFEベースの膜の性能特性、応用要件、使用環境に対して、冷間貼り付け機能を有する高靭性冷間接着剤を「カスタマイズ」し、膜・接着剤複合装置により接着剤を、活性化構造を有する膜表面に複合し、冷間貼り付け接着を直接的に行うことができ、膜が風車用ブレードに接着した後、接着剤が常に靭性状態にあり、高い接着強度及び持続的な接着剥離力を有する。
前記PTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法において、接着剤の製造及び印加は、以下のとおりである。
0.2kgのPVA-1788、18kgのアクリル酸ブチルエステル、0.5kgのアクリル酸、1.0kgの酢酸ビニル、1.0kgのメチルメタクリレート、1.5kgのシリコーン単量体、0.01kgのTO-7、0.01kgのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、0.05kgの過酸化ベンゾイル、80kgの水を製造タンクに添加し、製造温度が85℃であり、製造時間が5hであり、真空引き及び水除去後、固形分含有量が18.7%のテープ状の感圧接着テープを製造し、離型紙を複合した後にPVC管芯に巻き取り、
膜・接着剤複合装置により接着剤テープをPTFEベースのナノ機能複合膜の活性化構造層を有する膜接着機能面に直接移動複合する。
膜と接着剤を複合する時に、同じ回転速度のモータを設置して管芯エアシャフト、膜・接着剤複合プレスローラ及びテープ管芯エアシャフトを駆動し、かつモータを同期に起動し、テープ管芯エアシャフトは、モータにより駆動されて巻き取られたテープを解放し、膜・接着剤複合プレスローラは、モータにより駆動されて膜と接着剤にロール複合を行い、管芯エアシャフトは、モータ駆動による牽引力により、複合後の膜・接着剤複合膜をPVC管芯に巻き取り、それと同時に、それぞれフィルムストリップ張力及び整理回転ローラの表面に密着する膜は、一定の張力の作用でしわ現象を形成せずに膜と接着剤の全体複合過程を完了する。
手持ち式研磨機でブレードの表面に平坦度や平滑度処理を行い、同時にベース層面に貼り付けられた一部の老化したコーティングを除去することにより、PTFEベースのナノ機能複合膜の接着要件条件を満たすブレード表面の研磨処理ステップ(1)と、
膜の幅に応じて、ブレード先端の前縁部から、膜を横方向に翼型のアタック角、撓み及び曲率に沿って裁断し、各膜を個別に裁断し、翼型、アタック角、撓み、サイズに合致する膜に裁断した後に貼り付けを行い、
膜を貼り付ける時、膜を後縁SS面から前縁PS面に向かって貼り付け、前縁PS面部位の膜は、後縁SS面部位の膜に重ね継ぐべきであり、二つの膜の横方向の当接は、ずれて同じ位置に設置しない必要があるブレードの先端部位へ裁断スプライス貼り付けの採用1)と、
ブレードの翼型、弦長、撓み、曲率、アタック角度のサイズが巻き付け貼り付けに適する場合、膜をブレードに横方向に巻き付ける方式で貼り付け接着を行い、
膜に巻き付け貼り付けを行う時、まず膜を広げ、表面の離型紙を引き捨て、膜を膜貼り付け治具のニップロールの間に貫通させ、両手で引っ張った後に膜に一定の張力を与え、離型紙を引き捨てながら、膜に巻き付け貼り付けを行い、
ブレード先端部位で貼り付けて接着された最後の膜の縦横方向縁部を巻き付け貼り付け基準線とし、かつ基準線に合わせて膜を徐々に広げて巻き付け貼り付け接着を行いし、開始位置から膜貼り付けブレードで膜の幅全体に応じて、貼り付け面の後方すなわち膜の未展開方向に向かって均一に膜とベース層との間の空気を除去しながら、力を入れて膜をブレードの表面に接着し、膜とブレードとの間の空気を徹底的に除去する必要があり、上層の膜の重ね継ぎが次の層の膜の重ね継ぎ部位の表面を押さえ、すなわち巻き付け貼り付けされた膜が、ブレード部位が接着された後の膜に重ね継がれる必要があり、膜の全ての横方向重ね継ぎすなわち膜と膜との継手がいずれもブレードの後縁SS面に設置される、巻き付け貼り付け2)と、
まず、膜を避雷器の表面から直接被覆して貼り付け、膜全体の貼り付けが終了する前に、避雷器に被覆された膜を一つずつ切断し、避雷器を露出させ、かつ継ぎ目での膜を押し固めて平坦化する、ブレードの避雷器での膜の処理3)と、
当接箇所の接着が厳密であるか否かを注意深くチェックし、重ね継ぎが不厳密である状況を発見すると、しわ、膨らみ、発泡、凹凸で、平坦でない現象が発生しないようにタイムリー押し固めや平坦化処理を行うべきである、膜の重ね継ぎ及び巻き取り処理4)と、
施工中に膜が破断される状況が発生した場合、一枚の全体幅の膜を裁断し、破断位置の全部部位の表面に横方向に巻き付けて貼り付けて接着して貼り付け補修を行う膜破損の補修処理5)と、
を含む膜貼り付けステップ(2)と、
を含む。
(1)本発明は、単量体融合重合及び微量重合方法を採用し、PTFEが有する低表面張力及び高潤滑性のうえに、PTFEを、多重ナノスケール及びミクロンスケールサイズを有する凹凸幾何学的超微細構造形態のPTFEベースのナノ機能複合膜に製造し、それにより膜は、超低表面張力、疎水性、非粘着性、高耐汚染性、耐吸湿性及び自己洗浄性などの機能特性を有し、氷が膜表面に粘着しにくく、又は粘着が形成されても、粘着力が極めて低く膜表面から自動的に離脱することができ、さらに風車用ブレード表面の氷結を確実に防除できるという効果及び目的を達成する。
本実施例が提供するPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法は、
PTFEを軟化する作用を有するビニルシリコーンオイルでPTFE樹脂を浸潤し、採用されたPTFE樹脂がポリテトラフルオロエチレン分散樹脂の粒子粉末材料であり、ビニルシリコーンオイルとPTFE樹脂を質量比3:100に応じて混入し、浸潤後のPTFE樹脂を混合し、温度が60℃で、速度が25m/minで、圧力が8MPaである熱予圧、熱押圧により、単量体が重合した、Φ17mmのPTFE棒材を製造し、PTFE棒材が同時に高表面潤滑性を有するという混合、予圧、押圧による、棒材製造1)と、
製造されたPTFE棒材に熱間圧延作用下で融合重合を行い、熱間圧延温度が60℃であり、速度が25m/minであり、PTFE樹脂にドープされ単量体重合作用を有する一部のビニルシリコーンオイルを熱間圧延機で押し出し、ミクロンスケールサイズの孔隙を有するPTFEベースのナノ機能複合膜を製造し、
PTFEベースのナノ機能複合膜の厚さが100umであり、密度が2.1kg/m3であり、膜の色が乳白色を呈し、走査型電子顕微鏡立体イメージングで、膜の表面形態が経緯方向に均一に分布した、平均大きさが20~40umで、高さが10~20umで、間隔が30~50umのミクロンスケールサイズの微細凹凸表面構造として示す熱間圧延融合重合による、膜の製造2)と、
ミクロンスケールサイズの微細凹凸表面構造を有するPTFEベースのナノ機能複合膜を油除去オーブン内で6m/minの速度で微量重合を行い、油除去オーブン内の温度が190℃であり、熱間圧延機で押し出されずPTFE樹脂にドープされて単量体重合を行う一部のビニルシリコーンオイルを温度作用により重合反応させてPTFE樹脂内に重合して固結させ、同均質のPTFEベースのナノ機能複合膜を製造し、油除去オーブン外に設置されたローラが回転することにより牽引して巻き取る微量重合による同均質膜の製造3)と、
を含む単量体融合重合と微量重合によるPTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(1)と、
高温高線圧力微共晶チャンバ内の温度を380℃に設定し、PTFEベースのナノ機能複合膜をチャンバ内の無動力ローラホルダに水平に広げ、チャンバ外に設置されたロールが回転することにより均一な力で牽引して引き、6m/minの速度で前方に向かって押し、チャンバ内の高温により膜分子鎖を収縮させかつ共晶を生成させ、微細孔隙がナノスケール及びサブミクロンスケールのサイズになり、PTFE膜表面線圧力を60N/mに制御し、膜幅を260mmから200mmに縮小し、膜が乳白色から透明色でかつ透明度が均一で一致する共結晶となり、強い耐摩擦性、耐摩耗靭性及び耐衝撃性能を有すると同時に、PTFEベースのナノ機能複合膜のナノスケールの高分子凝集体及び表面の平均サイズが10~20umであり、高さが5~10umであり、間隔が10~20umであるナノスケール及びミクロンスケールのサイズの凹凸幾何学的超微細構造の表面形態の剛性を強化する高温高線圧力微共晶による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(2)と、
PTFEベースのナノ機能複合膜のナノスケール及びミクロンスケールのサイズの凹凸幾何学的超微細表面構造の形態の機能面にPE膜により被覆処理を行った後、接着剤が塗布されたPTFEベースのナノ機能複合膜の片面に対して、真空環境下で40℃より低い窒素水素混合媒体雰囲気で、3m/minの速度で表面活性化処理を行い、PTFEベースのナノ機能複合膜のサイジング面にナノスケールの深さを有する活性化構造層を生成させ、図3に示すとりであり、活性化構造層を有する膜表面に接着剤を塗布し、接着剤の特性基をPTFEベースのナノ機能複合膜の活性化構造層と化学結合作用を発生させ、膜と接着剤との間に非常に強い親和性及び高強度接着性能を生成し、膜・接着剤複合体を形成するナノ深度表面活性化によるPTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(3)と、を含み、膜/接着剤、膜/膜、膜/接着ベース層接着後の一体化を実現し、さらに、PTFE材料と接着可能な材料が存在しないという問題を解決する。
0.2kgのPVA-1788、18kgのアクリル酸ブチルエステル、0.5kgのアクリル酸、1.0kgの酢酸ビニル、1.0kgのメチルメタクリレート、1.5kgのシリコーン単量体、0.01kgのTO-7、0.01kgのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、0.05kgの過酸化ベンゾイル、80kgの水を製造タンクに添加し、製造温度が85℃であり、製造時間が5hであり、真空引き及び水除去後、固形分含有量が18.7%のテープ状の感圧接着テープを製造し、離型紙を複合した後にPVC管芯に巻き取る。
本実施例は、実施例1を使用中風車用ブレードにおける応用であり、図4に示すように、風車用ブレードの翼型の弦長、撓み、曲率の特徴及び工事施工の利便性に応じて、まずブレードの先端を地面に垂直にし、かつ風力発電ユニットの塔体と平行にし、ブレードを高空吊りかごの中間に貫通させ、膜貼り付けは、裁断スプライス貼り付け及び巻き付け貼り付けの二種類の方法を採用し、四人で同時に行い、そのうちの一人は、膜を広げて貼り付け基準線に位置合わせすることを担当し、一人は、膜の貼り付け時の平滑度を整理することを担当し、一人は、膜とブレードのベース層との間の空気を排除し、かつ貼り付けスクレーパで接着することを担当し、一人は、勤務サービスと施工の協力を担当する。膜貼り付けフロー及び方法は、同様に未使用の風車用ブレードに適用される。具体的には、
手持ち式研磨機でブレードの表面に平坦度や平滑度処理を行い、同時にベース層面に貼り付けられた一部の老化したコーティングを除去することにより、PTFEベースのナノ機能複合膜の接着要件条件を満たすブレード表面の研磨処理ステップ(1)と、
図4aに示すように、膜の幅に応じて、ブレード先端の前縁部から、膜を横方向に翼型のアタック角、撓み及び曲率に沿って裁断し、各膜を個別に裁断し、翼型、アタック角、撓み、サイズに合致する膜に裁断した後に貼り付けを行い、
膜を貼り付ける時、膜を後縁SS面(受風面)から前縁PS面(風上側面)に向かって貼り付け、前縁PS面部位の膜は、後縁SS面部位の膜に当接すべきであり、二つの膜の横方向の当接は、15cmずれて同じ位置に設置しない必要があり、膜の横方向の重ね継ぎ幅が20mmであり、貼り付けられた第一枚の膜の縁部を基準線とし、第二枚の膜を第一枚の膜の縁部から10mm離れた位置に重ね継ぎ押圧し、膜の縦方向の重ね継ぎが10mmであり、これによって類推し、膜のブレードでの逆水が形成されることがないという、ブレードの先端部位へ裁断スプライス貼り付けの採用1)と、
図4b、4cに示すように、ブレード先端からブレードの中間に向かって5m離れた位置において、ブレードの翼型、弦長、撓み、曲率、アタック角度のサイズが巻き付け貼り付けに適する場合、膜をブレードに横方向に巻き付ける方式により貼り付け接着を行い、
図4e、4fに示すように、膜に巻き付け貼り付けを行う時、まず膜を長さ200mm広げ、表面の離型紙を引き捨て、膜を膜貼り付け治具のニップロールの間に貫通させ、両手で引っ張った後に膜に一定の張力を与え、離型紙を引きながら膜に巻き付け貼り付けを行い、
ブレード先端部位で貼り付けて接着された最後の膜の縦横方向縁部を巻き付け貼り付け基準線とし、かつ基準線に合わせて膜を徐々に広げて巻き付け貼り付け接着を行い、開始位置から膜貼り付けブレードで膜の幅全体に応じて、貼り付け面の後方すなわち膜の未展開方向に向かって均一に膜とベース層との間の空気を除去しながら、力を入れて膜をブレードの表面に接着し、膜とブレードとの間の空気を徹底的に除去する必要があり、上層の膜の重ね継ぎが次の層の膜の重ね継ぎ部位の表面を押さえ、上下二層の膜の重ね継ぎ幅が10mmであり、すなわち、巻き付け貼り付けされた膜が、ブレード部位が接着された後の膜に重ね継がれている必要があり、膜の全ての横方向重ね継ぎ、すなわち膜と膜との継手がいずれもブレードの後縁SS面に設置される巻き付け貼り付け2)と、
図4dに示すように、まず、膜を避雷器の表面から直接被覆して貼り付け、膜全体の貼り付けが終了する前に、避雷器に被覆された膜を一つずつ切断し、避雷器を露出させ、かつ継ぎ目での膜を押し固めて平坦化するブレードの避雷器での膜の処理3)と、
当接箇所の接着が厳密であるか否かを注意深くチャックし、重ね継ぎが不厳密である状況を発見すると、しわ、膨らみ、発泡、凹凸で平坦でない現象が発生しないようにタイムリー押し固めや平坦化処理を行うべきである膜の重ね継ぎ及び巻き取り処理4)と、
施工中に膜が破断される状況が発生した場合、一枚の全体幅の膜を裁断し、破断位置の全部部位の表面に横方向に巻き付けて貼り付けて接着して貼り付け補修を行う膜破損の補修処理5)と、を含む膜貼り付けステップ(2)と、を含む。
(付記1)
単量体融合重合と微量重合による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(1)であって、
PTFEを軟化する作用を有するビニルシリコーンオイルでPTFE樹脂を浸潤し、浸潤後のPTFE樹脂を混合し、温度が60~90℃で、速度が20~30m/minで、圧力が5~8MPaである熱予圧、熱押圧により、単量体重合PTFE棒材を製造するという混合、予圧、押圧による、棒材製造1)と、
製造されたPTFE棒材を熱間圧延作用下で融合重合を行い、熱間圧延温度が60~90℃であり、速度が20~30/minであり、PTFE樹脂にドープされ単量体重合作用を有する一部のビニルシリコーンオイルを熱間圧延機で押し出し、ミクロンスケールの孔隙を有するPTFEベースのナノ機能複合膜を製造し、PTFEベースのナノ機能複合膜の厚さが100~120umであり、膜の色が乳白色を呈し、走査型電子顕微鏡による立体イメージングで、膜の表面形態が経緯方向に均一に分布し、平均大きさが20~40umで、高さが10~20umで、間隔が30~50umのミクロンサイズの微細凹凸表面構造を示すという熱間圧延融合重合による、膜製造2)と、
ミクロンサイズの微細凹凸表面構造を有するPTFEベースのナノ機能複合膜を油除去オーブン内で6~8m/minの速度で微量重合を行い、油除去オーブン内の温度が180~200℃であり、熱間圧延機で押し出されていない、PTFE樹脂にドープされて単量体重合を行う一部のビニルシリコーンオイルを温度作用により重合反応させてPTFE樹脂内に重合して固結させ、同均質のPTFEベースのナノ機能複合膜を製造し、油除去オーブン外に設置されたローラが回転することにより牽引してロール状に巻き取るという微量重合による、同均質膜の製造3)と、
を含む単量体融合重合と微量重合による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(1)と、
高温高線圧力微共晶チャンバ内の温度を70~420℃に設定し、PTFEベースのナノ機能複合膜をチャンバ内の無動力ロールホルダに水平に広げ、チャンバ外に設置されたロールが回転することにより、均一な力で牽引して引き、6~8m/minの速度で前方に向かって押し、チャンバ内の高温により膜分子鎖を収縮させかつ共晶を生成させ、微細孔隙がナノスケール及びサブミクロンスケールのサイズになり、PTFE膜の表面線圧力を50~80N/mに制御し、膜幅を縮小し、密度を向上させ、膜が乳白色から透明色でかつ透明度が均一で一致する共結晶となり、ナノスケールの高分子凝集体及び表面の平均サイズが10~20umであり、高さが5~10umであり、間隔が10~20umであるナノスケール及びミクロンスケールのサイズの凹凸幾何学的超微細構造の表面形態を有する高温高線圧力微共晶による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(2)と、
PTFEベースのナノ機能複合膜のナノスケール及びミクロンスケールサイズの凹凸幾何学的超微細構造の形態の機能面にPE膜により被覆処理を行った後、接着剤が塗布されたPTFEベースのナノ機能複合膜の片面に対して、真空環境下で40℃より低い窒素水素混合媒体雰囲気で、1.5~3m/minの速度で表面活性化処理を行い、PTFEベースのナノ機能複合膜のサイジング面にナノスケールの深さを有する活性化構造層を生成させ、活性化構造層を有する膜の表面に接着剤を塗布し、接着剤の特性基をPTFEベースのナノ機能複合膜の活性化構造層と化学結合作用を発生させ、膜・接着剤複合体を形成するナノスケールの深さ表面活性化による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(3)と、
を含むこと、を特徴とするPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法。
上記接着剤の製造及び塗布において、
0.2kgのPVA-1788、18kgのアクリル酸ブチルエステル、0.5kgのアクリル酸、1.0kgの酢酸ビニル、1.0kgのメチルメタクリレート、1.5kgのシリコーン単量体、0.01kgのTO-7、0.01kgのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、0.05kgの過酸化ベンゾイル、80kgの水を製造タンクに添加し、製造温度が85℃であり、製造時間が5hであり、真空引き及び水除去後、固形分含有量が18.7%のテープ状の感圧接着テープを製造し、離型紙を複合した後にPVC管芯に巻き取り、
膜・接着剤複合装置により接着剤テープをPTFEベースのナノ機能複合膜の活性化構造層を有する膜接着機能面に直接移動複合すること、を特徴とする付記1に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法。
膜・接着剤複合装置は、膜及びテープを牽引する作用を果たす管芯エアシャフトと、1セットの膜・接着剤複合プレスローラと、テープ管芯エアシャフトと、フィルムストリップ管芯回転軸と、4つのフィルムストリップ張力及び整理回転ローラとを含み、前記管芯エアシャフト、前記接着剤複合プレスローラ、前記テープ管芯エアシャフトは、モータにより駆動され、前記膜・接着剤複合プレスローラは、前記管芯エアシャフトの45°斜め上方に設置され、2つのプレスローラの間の隙間は、膜厚さと接着剤厚さが複合した後の合計厚さに設置され、前記フィルムストリップ管芯回転軸と前記フィルムストリップ張力及び整理回転ローラは、モータにより駆動されず、前記フィルムストリップ張力及び整理回転ローラは、2つが上、2つが下に位置して∽状を呈して設置されること、を特徴とする付記2に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法。
膜と接着剤を複合する前に、膜管芯をモータに駆動されないフィルムストリップ管芯回転軸に嵌着し、膜ヘッドを、モータにより駆動された管芯膨張空気軸上のPVC管芯に引いてテープ紙で貼り付けて固定し、膜は、同時にそれぞれ膜ベルト張力及び整理回転ローラの表面に密着し、テープは、モータにより駆動されたテープ管芯膨張空気軸に嵌着し、一セグメントのテープを引き出して活性化構造層を有する膜表面に貼り付け、
膜と接着剤を複合する時に、同じ回転速度のモータを設置して管芯膨張空気軸、膜・接着剤複合プレスローラ及びテープ管芯膨張空気軸を駆動し、かつモータを同期に起動し、テープ管芯エアシャフトは、モータにより駆動されて巻き取られたテープを解放し、膜・接着剤複合プレスローラは、モータにより駆動されて膜と接着剤にロール複合を行い、管芯エアシャフトは、モータ駆動による牽引力により、複合後の膜・接着剤複合膜をPVC管芯に巻き取り、それと同時に、それぞれフィルムストリップ張力及び整理回転ローラの表面に密着する膜は、一定の張力の作用でしわ現象を形成せずに膜と接着剤の全体複合過程を完了すること、を特徴とする付記3に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法。
稼働中の風車用ブレードに応用する場合、まずブレードの先端を地面に垂直にし、かつ風力発電ユニットの塔体と平行にし、ブレードを高空吊りかごの中間を貫通させ、膜貼り付けは、裁断スプライス貼り付け及び巻き付け貼り付けの二種類の方法を採用し、四人で同時に行い、そのうちの一人は、膜を広げて貼り付け基準線に位置合わせすることを担当し、一人は、膜の貼り付け時の平滑度を整理することを担当し、一人は、膜とブレードのベース層との間の空気を排除し、かつ貼り付けスクレーパで接着することを担当し、一人は、勤務サービスと施工の協力を担当し、具体的には、
手持ち式研磨機でブレードの表面に平坦度や平滑度処理を行い、同時にベース層面に貼り付けられた一部の老化したコーティングを除去することにより、PTFEベースのナノ機能複合膜の接着要件条件を満たす、ブレード表面の研磨処理ステップ(1)と、
膜貼り付けステップ(2)であって、
膜の幅に応じて、ブレード先端の前縁部から、膜を横方向に翼型のアタック角、撓み及び曲率に沿って裁断し、各膜を個別に裁断し、翼型、アタック角、撓み、サイズに合致する膜に裁断した後に貼り付けを行い、膜を貼り付ける時、膜を後縁SS面から前縁PS面に向かって貼り付け、前縁PS面部位の膜は、後縁SS面部位の膜に当接すべきであり、二つの膜の横方向の当接は、ずれて同じ位置に設置しない必要がある、ブレードの先端部位へ裁断スプライス貼り付けの採用1)と、
ブレードの翼型、弦長、撓み、曲率、アタック角度のサイズが巻き付け貼り付けに適する場合、膜をブレードに横方向に巻き付ける方式で貼り付け接着を行い、膜に巻き付け貼り付けを行う時、まず膜を広げ、表面の離型紙を引き捨て、膜を膜貼り付け治具のニップロールの間に貫通し、両手で引っ張った後に膜に一定の張力を与え、離型紙を引き捨てながら膜に巻き付け貼り付けを行い、ブレード先端部位で貼り付けて接着された最後の膜の縦横方向縁部を巻き付け貼り付け基準線とし、かつ基準線に合わせて膜を徐々に広げて巻き付け貼り付け接着を行いし、開始位置から膜貼り付けブレードで膜の幅全体に応じて、貼り付け面の後方、すなわち、膜の未展開方向に向かって均一に膜とベース層との間の空気を除去しながら、力を入れて膜をブレードの表面に接着し、膜とブレードとの間の空気を徹底的に除去する必要があり、上層の膜の重ね継ぎが次の層の膜の重ね継ぎ部位の表面を押さえ、すなわち巻き付け貼り付けされた膜が、ブレード部位が接着された後の膜に重ね継がれる必要があり、膜の全ての横方向重ね継ぎ、すなわち、膜と膜との継手がいずれもブレードの後縁SS面に設置される、巻き付け貼り付け2)と、
まず、膜を避雷器の表面から直接被覆して貼り付け、膜全体の貼り付けが終了する前に、避雷器に被覆された膜を一つずつ切断し、避雷器を露出させ、かつ継ぎ目での膜を押し固めて平坦化する、ブレードの避雷器での膜の処理3)と、
当接箇所の接着が厳密であるか否かを注意深くチャックし、重ね継ぎが不厳密である状況を発見すると、しわ、膨らみ、発泡、凹凸で平坦でない現象が発生しないようにタイムリー押し固めや平坦化処理を行うべきである、膜の重ね継ぎ及び巻き取り処理4)と、
施工中に膜が破断される状況が発生した場合、一枚の全体幅の膜を裁断し、破断位置の全部部位の表面に横方向に巻き付けて貼り付けて接着して貼り付け補修を行う、膜破損の補修処理5)と、
を含む膜貼り付けステップ(2)と、
を含むこと、を特徴とする付記1~4のいずれか一つに基づいて製造されたPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
ブレード先端部位に裁断スプライス貼り付けを行う時、膜の横方向重ね継ぎ(二枚の膜の接続部)の幅は、150~200mmであり、貼り付けられた第一枚の膜の縁部を基準線とし、第二枚の膜の重ね継ぎは、第一枚の膜の150~190mmの継手に、縁部に押圧され、膜の縦方向重ね継ぎは、10~40mmであること、を特徴とする付記5に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
フィルムに巻き付け貼り付けを行う時、膜の横方向重ね継ぎの幅は、10~40mmであること、を特徴とする付記5に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
ブレード先端部位裁断スプライス貼り付け及び巻き付け貼り付けを行う時、膜が広げられた後にしわ現象が発生することを回避するように、力を入れて横方向に膜を広げることを禁止し、膜が自然な平滑状態でそのまま貼り付けを行う必要があること、を特徴とする付記5に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
ブレード先端部位に裁断スプライス貼り付け及び巻き付け貼り付けを行う時、皺、中が膨らんだか、又は、基準線に位置合わせせず膜が滑らかでないか、又は、変形するという状況が発生することを発見する場合、膜の貼り付け品質に悪影響を与えないように、まだ広げていない膜全体を皺、中が膨らんだ位置に徐々に持ち上げ、その後あらためて貼り付けること、を特徴とする付記5に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
風車用ブレード工場又は未使用のブレードに応用する場合、稼働中の風車用ブレードに応用される貼り付け方法を参照して行うことを特徴とする付記1~4のいずれか一つに基づいて製造されたPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
Claims (10)
- 単量体融合重合と微量重合による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(1)であって、
PTFEを軟化する作用を有するビニルシリコーンオイルでPTFE樹脂を浸潤し、浸潤後のPTFE樹脂を混合し、温度が60~90℃で、速度が20~30m/minで、圧力が5~8MPaである熱予圧、熱押圧により、単量体重合PTFE棒材を製造するという混合、予圧、押圧による、棒材製造1)と、
製造されたPTFE棒材を熱間圧延作用下で融合重合を行い、熱間圧延温度が60~90℃であり、速度が20~30/minであり、PTFE樹脂にドープされ単量体重合作用を有する一部のビニルシリコーンオイルを熱間圧延機で押し出し、ミクロンスケールの孔隙を有するPTFEベースのナノ機能複合膜を製造し、PTFEベースのナノ機能複合膜の厚さが100~120umであり、膜の色が乳白色を呈し、走査型電子顕微鏡による立体イメージングで、膜の表面形態が経緯方向に均一に分布し、平均大きさが20~40umで、高さが10~20umで、間隔が30~50umのミクロンサイズの微細凹凸表面構造を示すという熱間圧延融合重合による、膜製造2)と、
ミクロンサイズの微細凹凸表面構造を有するPTFEベースのナノ機能複合膜を油除去オーブン内で6~8m/minの速度で微量重合を行い、油除去オーブン内の温度が180~200℃であり、熱間圧延機で押し出されていない、PTFE樹脂にドープされて単量体重合を行う一部のビニルシリコーンオイルを温度作用により重合反応させてPTFE樹脂内に重合して固結させ、同均質のPTFEベースのナノ機能複合膜を製造し、油除去オーブン外に設置されたローラが回転することにより牽引してロール状に巻き取るという微量重合による、同均質膜の製造3)と、
を含む単量体融合重合と微量重合による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(1)と、
高温高線圧力微共晶チャンバ内の温度を70~420℃に設定し、PTFEベースのナノ機能複合膜をチャンバ内の無動力ロールホルダに水平に広げ、チャンバ外に設置されたロールが回転することにより、均一な力で牽引して引き、6~8m/minの速度で前方に向かって押し、チャンバ内の高温により膜分子鎖を収縮させかつ共晶を生成させ、微細孔隙がナノスケール及びサブミクロンスケールのサイズになり、PTFE膜の表面線圧力を50~80N/mに制御し、膜幅を縮小し、密度を向上させ、膜が乳白色から透明色でかつ透明度が均一で一致する共結晶となり、ナノスケールの高分子凝集体及び表面の平均サイズが10~20umであり、高さが5~10umであり、間隔が10~20umであるナノスケール及びミクロンスケールのサイズの凹凸幾何学的超微細構造の表面形態を有する高温高線圧力微共晶による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(2)と、
PTFEベースのナノ機能複合膜のナノスケール及びミクロンスケールサイズの凹凸幾何学的超微細構造の形態の機能面にPE膜により被覆処理を行った後、接着剤が塗布されたPTFEベースのナノ機能複合膜の片面に対して、真空環境下で40℃より低い窒素水素混合媒体雰囲気で、1.5~3m/minの速度で表面活性化処理を行い、PTFEベースのナノ機能複合膜のサイジング面にナノスケールの深さを有する活性化構造層を生成させ、活性化構造層を有する膜の表面に接着剤を塗布し、接着剤の特性基をPTFEベースのナノ機能複合膜の活性化構造層と化学結合作用を発生させ、膜・接着剤複合体を形成するナノスケールの深さ表面活性化による、PTFEベースのナノ機能複合膜の製造ステップ(3)と、
を含むこと、を特徴とするPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法。 - 上記接着剤の製造及び塗布において、
0.2kgのPVA-1788、18kgのアクリル酸ブチルエステル、0.5kgのアクリル酸、1.0kgの酢酸ビニル、1.0kgのメチルメタクリレート、1.5kgのシリコーン単量体、0.01kgのTO-7、0.01kgのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、0.05kgの過酸化ベンゾイル、80kgの水を製造タンクに添加し、製造温度が85℃であり、製造時間が5hであり、真空引き及び水除去後、固形分含有量が18.7%のテープ状の感圧接着テープを製造し、離型紙を複合した後にPVC管芯に巻き取り、
膜・接着剤複合装置により接着剤テープをPTFEベースのナノ機能複合膜の活性化構造層を有する膜接着機能面に直接移動複合すること、を特徴とする請求項1に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法。 - 膜・接着剤複合装置は、膜及びテープを牽引する作用を果たす管芯エアシャフトと、1セットの膜・接着剤複合プレスローラと、テープ管芯エアシャフトと、フィルムストリップ管芯回転軸と、4つのフィルムストリップ張力及び整理回転ローラとを含み、前記管芯エアシャフト、前記接着剤複合プレスローラ、前記テープ管芯エアシャフトは、モータにより駆動され、前記膜・接着剤複合プレスローラは、前記管芯エアシャフトの45°斜め上方に設置され、2つのプレスローラの間の隙間は、膜厚さと接着剤厚さが複合した後の合計厚さに設置され、前記フィルムストリップ管芯回転軸と前記フィルムストリップ張力及び整理回転ローラは、モータにより駆動されず、前記フィルムストリップ張力及び整理回転ローラは、2つが上、2つが下に位置して∽状を呈して設置されること、を特徴とする請求項2に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法。
- 膜と接着剤を複合する前に、膜管芯をモータに駆動されないフィルムストリップ管芯回転軸に嵌着し、膜ヘッドを、モータにより駆動された管芯膨張空気軸上のPVC管芯に引いてテープ紙で貼り付けて固定し、膜は、同時にそれぞれ膜ベルト張力及び整理回転ローラの表面に密着し、テープは、モータにより駆動されたテープ管芯膨張空気軸に嵌着し、一セグメントのテープを引き出して活性化構造層を有する膜表面に貼り付け、
膜と接着剤を複合する時に、同じ回転速度のモータを設置して管芯膨張空気軸、膜・接着剤複合プレスローラ及びテープ管芯膨張空気軸を駆動し、かつモータを同期に起動し、テープ管芯エアシャフトは、モータにより駆動されて巻き取られたテープを解放し、膜・接着剤複合プレスローラは、モータにより駆動されて膜と接着剤にロール複合を行い、管芯エアシャフトは、モータ駆動による牽引力により、複合後の膜・接着剤複合膜をPVC管芯に巻き取り、それと同時に、それぞれフィルムストリップ張力及び整理回転ローラの表面に密着する膜は、一定の張力の作用でしわ現象を形成せずに膜と接着剤の全体複合過程を完了すること、を特徴とする請求項3に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の製造方法。 - 稼働中の風車用ブレードに応用する場合、まずブレードの先端を地面に垂直にし、かつ風力発電ユニットの塔体と平行にし、ブレードを高空吊りかごの中間を貫通させ、膜貼り付けは、裁断スプライス貼り付け及び巻き付け貼り付けの二種類の方法を採用し、四人で同時に行い、そのうちの一人は、膜を広げて貼り付け基準線に位置合わせすることを担当し、一人は、膜の貼り付け時の平滑度を整理することを担当し、一人は、膜とブレードのベース層との間の空気を排除し、かつ貼り付けスクレーパで接着することを担当し、一人は、勤務サービスと施工の協力を担当し、具体的には、
手持ち式研磨機でブレードの表面に平坦度や平滑度処理を行い、同時にベース層面に貼り付けられた一部の老化したコーティングを除去することにより、PTFEベースのナノ機能複合膜の接着要件条件を満たす、ブレード表面の研磨処理ステップ(1)と、
膜貼り付けステップ(2)であって、
膜の幅に応じて、ブレード先端の前縁部から、膜を横方向に翼型のアタック角、撓み及び曲率に沿って裁断し、各膜を個別に裁断し、翼型、アタック角、撓み、サイズに合致する膜に裁断した後に貼り付けを行い、膜を貼り付ける時、膜を後縁SS面から前縁PS面に向かって貼り付け、前縁PS面部位の膜は、後縁SS面部位の膜に当接すべきであり、二つの膜の横方向の当接は、ずれて同じ位置に設置しない必要がある、ブレードの先端部位へ裁断スプライス貼り付けの採用1)と、
ブレードの翼型、弦長、撓み、曲率、アタック角度のサイズが巻き付け貼り付けに適する場合、膜をブレードに横方向に巻き付ける方式で貼り付け接着を行い、膜に巻き付け貼り付けを行う時、まず膜を広げ、表面の離型紙を引き捨て、膜を膜貼り付け治具のニップロールの間に貫通し、両手で引っ張った後に膜に一定の張力を与え、離型紙を引き捨てながら膜に巻き付け貼り付けを行い、ブレード先端部位で貼り付けて接着された最後の膜の縦横方向縁部を巻き付け貼り付け基準線とし、かつ基準線に合わせて膜を徐々に広げて巻き付け貼り付け接着を行いし、開始位置から膜貼り付けブレードで膜の幅全体に応じて、貼り付け面の後方、すなわち、膜の未展開方向に向かって均一に膜とベース層との間の空気を除去しながら、力を入れて膜をブレードの表面に接着し、膜とブレードとの間の空気を徹底的に除去する必要があり、上層の膜の重ね継ぎが次の層の膜の重ね継ぎ部位の表面を押さえ、すなわち巻き付け貼り付けされた膜が、ブレード部位が接着された後の膜に重ね継がれる必要があり、膜の全ての横方向重ね継ぎ、すなわち、膜と膜との継手がいずれもブレードの後縁SS面に設置される、巻き付け貼り付け2)と、
まず、膜を避雷器の表面から直接被覆して貼り付け、膜全体の貼り付けが終了する前に、避雷器に被覆された膜を一つずつ切断し、避雷器を露出させ、かつ継ぎ目での膜を押し固めて平坦化する、ブレードの避雷器での膜の処理3)と、
当接箇所の接着が厳密であるか否かを注意深くチャックし、重ね継ぎが不厳密である状況を発見すると、しわ、膨らみ、発泡、凹凸で平坦でない現象が発生しないようにタイムリー押し固めや平坦化処理を行うべきである、膜の重ね継ぎ及び巻き取り処理4)と、
施工中に膜が破断される状況が発生した場合、一枚の全体幅の膜を裁断し、破断位置の全部部位の表面に横方向に巻き付けて貼り付けて接着して貼り付け補修を行う、膜破損の補修処理5)と、
を含む膜貼り付けステップ(2)と、
を含むこと、を特徴とする請求項1~4のいずれか一項に基づいて製造されたPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。 - ブレード先端部位に裁断スプライス貼り付けを行う時、膜の横方向重ね継ぎ(二枚の膜の接続部)の幅は、150~200mmであり、貼り付けられた第一枚の膜の縁部を基準線とし、第二枚の膜の重ね継ぎは、第一枚の膜の150~190mmの継手に、縁部に押圧され、膜の縦方向重ね継ぎは、10~40mmであること、を特徴とする請求項5に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
- フィルムに巻き付け貼り付けを行う時、膜の横方向重ね継ぎの幅は、10~40mmであること、を特徴とする請求項5に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
- ブレード先端部位裁断スプライス貼り付け及び巻き付け貼り付けを行う時、膜が広げられた後にしわ現象が発生することを回避するように、力を入れて横方向に膜を広げることを禁止し、膜が自然な平滑状態でそのまま貼り付けを行う必要があること、を特徴とする請求項5に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
- ブレード先端部位に裁断スプライス貼り付け及び巻き付け貼り付けを行う時、皺、中が膨らんだか、又は、基準線に位置合わせせず膜が滑らかでないか、又は、変形するという状況が発生することを発見する場合、膜の貼り付け品質に悪影響を与えないように、まだ広げていない膜全体を皺、中が膨らんだ位置に徐々に持ち上げ、その後あらためて貼り付けること、を特徴とする請求項5に記載のPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
- 風車用ブレード工場又は未使用のブレードに応用する場合、稼働中の風車用ブレードに応用される貼り付け方法を参照して行うこと、を特徴とする請求項1~4のいずれか一項に基づいて製造されたPTFEベースのナノ機能複合膜の応用。
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