JP6814277B2 - ラミネート化材料のロール構造及び製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、35U.S.C.§119(e)に基づく利益を主張し、2016年7月20日に出願された「ラミネート化材料のロール構造及び製造方法」という発明の名称の米国仮特許出願第62/364,369号の非仮特許出願であり、その全開示をあらゆる目的のために参照により本明細書に組み込む。
本発明は、ポリマー層を含むラミネート化材料のロール構造に関し、特にロール構造の巻き出し時にバッカーフィルムからのポリマー層の脱離を抑制するラミネート化材料のロール構造に関する。
1つの実施形態において、本発明は、工程:イオン交換樹脂層、剥離フィルム及びベース層を含むラミネート化材料を提供すること、及び、前記ラミネート化材料をローラに供給して、コアの周りに巻回した複数層のラミネート化材料を含むラミネート化材料のロールを生じさせることを含む方法によって調製されるラミネート化材料のロールに関する。各層は、内面及び外面を有するイオン交換樹脂層、内面及び外面を有する剥離フィルム、ここで、前記剥離フィルムの外面はイオン交換樹脂層の内面に接合されている、及び、内面及び外面を有するベース層、ここで、前記ベース層の外面は剥離フィルムの内面に接合されている、を含む。ラミネート化材料は、(i)コアの周りに巻回されたラミネート化材料の第一の層がコアの外面に接触している第一の層のベース層の内面を含むように、そして(ii)第一の層の周りに巻回されたラミネート化材料の第二の層が第一の層からのイオン交換樹脂層の外面に接触している第二の層のベース層の内面を含むようにローラに供給される。
本発明は、以下の非限定的な図を考慮してよりよく理解されるであろう。
I.導入部
様々な実施形態において、本発明は、ラミネート化材料のロール構造に関する。しかしながら、ラミネート化材料の慣用ロール構造に関連した1つの問題は、特に貯蔵又は顧客への輸送の後に巻き出されるときに、ラミネート化を維持する能力の低下である。図1A及び図1Bは3つの層(A、B、C)を含む慣用ロール構造100を示す。各層(A、B、C)は、ポリマー層105、剥離フィルム110及びベース層115を含む。図1Aに示すように、ロール構造100の理想的な慣用の巻き出しプロセスの間に、後にロールされた層(C)のポリマー層105'は先にロールされた層(B)のベース層側から剥離されるべきであり、それにより、ポリマー層105'はロールされた層(C)の剥離フィルム110 '及びベース層115'にラミネート化されたままである。しかしながら、図1Bに示すように、ロール構造100の一般的な慣用の巻き出しプロセスの間に、後にロールされた層(C)のポリマー層105'は剥離フィルム110'から脱離され、前にロールされた層(B)のベース層側に付着したままである。剥離フィルムからのポリマー層の時期尚早の脱離はロール構造の巻き出しプロセスを複雑にし、ポリマー層をその意図された目的、例えばフロー電池又は燃料電池での使用には不適切なものにする可能性がある。
図2に示すように、ポリマー層205及びバッカーフィルム210を含むラミネート化材料200は提供される。ポリマー層205は基材215及び含浸剤220を含む。様々な実施形態において、基材215は多孔質基材であり、含浸剤220は樹脂、イオン交換材料又はイオン交換樹脂である。バッカーフィルム210は、剥離フィルム225及びベース層230を含む。ポリマー層205は上面235及び底面240を含む。剥離フィルム225は上面245及び底面250を含む。ベース層230は上面255及び底面260を含む。幾つかの実施形態において、剥離フィルム225は、剥離フィルム225とベース層230との間に界面265が形成されるように、ベース層230上に形成される。界面265は、剥離フィルム225の底面250及びベース層230の上面255を含む。場合により、界面265は、介在する構造又は材料なしに、ベース層230の上面255上に直接形成された剥離フィルム225の底面250を含む。幾つかの実施形態において、ポリマー層205と剥離フィルム225との間に界面270が形成されるように、ポリマー層205は剥離フィルム225上に形成される。界面270は、ポリマー層205の底面240及び剥離フィルム225の上面245を含む。場合により、界面270は、介在する構造又は材料なしに、剥離フィルム225の上面245上に直接形成されたポリマー層205の底面240を含む。
図3Aに示すように、複数の層(A、B、C、…N)のラミネート化材料(例えば、図2に関して記載したようなラミネート化材料200)を含むロール構造300は提供される。各層(A、B、C、…N)は、ポリマー層305(例えば、図2に関して記載したようなポリマー層205)、剥離フィルム310(例えば、図2に関して記載したような剥離フィルム225)及びベース層315(例えば、図2に関して記載したベース層230)を含む。ポリマー層305は内面320及び外面325を含む。剥離フィルム310は内面330及び外面335を含む。ベース層315は内面340及び外面345を含む。幾つかの実施形態において、コア350の周りに巻回されたラミネート化材料の層(A)は、コア350(例えばコアロッド)の外面355と接触している層(A)のベース層315”の内面340”を含む。層(A)の周りに巻回されたラミネート化材料の層(B)は、層(A)からのポリマー層305”'の外面325”'と接触している層(B)のベース層315''の内面340''を含む。層(B)の周りに巻回されたラミネート化材料の層(C)は、層(B)からのポリマー層305''の外面325''に接触している層(C)のベース層315 'の内面340'を含む。
図4に示すように、ベース層の上面に形成された剥離フィルムを含むバッカーフィルム410を設けることを含む、ロール構造405(例えば、図3Aに関して記載したようなロール構造300)を製造するためのプロセス400は提供される。幾つかの実施形態において、バッカーフィルム410は、前に製造されたバッカ―フィルムのロールを巻き出しローラ415から巻き出すことによって提供される。代替実施形態において、巻き出しローラ(図示せず)から、前に製造されたベース層のロールからベース層を巻き出すことができ、また、本明細書に記載されるように、剥離フィルムをベース層の上面に形成して、バッカーフィルム410を提供することができる。
以下の剥離試験手順は、本発明の態様に従って調製されたロールされたラミネート化材料のサンプルに対して採用された(例えば、図2〜4を参照されたい)。図5に示すように、剥離試験手順500は、反対側からロール構造510(例えば、図3Aに関して記載したような、そして図4に関して記載したように構成したロール構造300)に切り込む工程505を含む。切り込みは深さ約0.5 mmにすべきである。得られたシート515は、ラミネート化材料の複数層(A、B、C)を含む。各層(A、B、C)は、剥離フィルム525の外面に形成されたポリマー層520と、ベース層530の外面に形成された剥離フィルム525とを含む。
本発明の範囲を限定することを意図することなく、本発明の製造の装置及び方法は、以下の実施例を参照することによってよりよく理解されうる。
バッカーフィルム上の長さ30メートルの11.5μmGORE−SELECT(登録商標)(W.L.GORE & ASSOCIATES,Co.,Ltd,Japan製)のウェブ(例えば、ラミネート化材料)を慣用ロール構造へと巻回した。例えば、ラミネート化材料の第一の端部を、時計回り又は反時計回りの方向に回転しているローラのコアの外面に供給し、それにより、(i)コアの周りに巻回されたラミネート化材料の第一の層はコアの外面に接触している第一の層のポリマー層の内面を含み、(ii)第一の層の周りに巻回されたラミネート化材料の第二の層は、第一の層からのベース層の外面に接触している第二の層のポリマー層の内面を含み、そして(iii)第二の層の周りに巻回されたラミネート化材料の第三の層は、第二の層からのベース層の外面と接触している第三の層のポリマー層の内面を含む。この慣用ロール構造を90℃のオーブン中で24時間貯蔵した。その後、慣用ロール構造を室温に冷却し、バッカーフィルム上のGORE−SELECT(登録商標)(WL Gore&Associates, Co., Ltd., Japan製)の複数層から作られたシートを図5に関して本明細書で記載した剥離試験手順500に従って処理した。
本発明の態様に従って、長さ150メートルの11.5μmGORE−SELECT(登録商標)(WL Gore&Associates, Co., Ltd., Japan製)のウェブをリバースロール構造で巻回した。例えば、ラミネート化材料の第一の端部を、時計回り又は反時計回りの方向に回転しているローラのコアの外面に供給し、それにより、(i)コアの周りに巻回されたラミネート化材料の第一の層はコアの外面に接触している第一の層のベース層の内面を含み、(ii)第一の層の周りに巻回されたラミネート化材料の第二の層は第一の層からのイオン交換樹脂層の外面に接触している第二の層のベース層の内面を含み、そして(iii)第二の層の周りに巻回されたラミネート化材料の第三の層は、第二の層からのポリマー層の外面に接触している第三の層のベース層の内面を含む。このリバースロール構造を90℃のオーブン中に24時間貯蔵した。その後に、リバースロール構造を室温まで冷却し、バッカーフィルム上の複数層のGORE-SELECT(登録商標)(WL Gore&Associates, Co.,Ltd, Japan製)から作られているシートを、図5に関して本明細書で記載した剥離試験手順500に従って処理した。
(態様)
(態様1)
イオン交換樹脂層、剥離フィルム及びベース層を含むラミネート化材料を提供することと、
前記ラミネート化材料をローラに供給して、コアの周りに巻回された複数層のラミネート化材料を含むラミネート化材料のロールを生じさせることと、の各工程を含む方法によって調製されるラミネート化材料のロールであって、
各層は、内面及び外面を有するイオン交換樹脂層と、内面及び外面を有する剥離フィルムであって前記剥離フィルムの外面はイオン交換樹脂層の内面に接合されている剥離フィルムと、内面及び外面を有するベース層であって前記ベース層の外面は剥離フィルムの内面に接合されているベース層と、を含み、
前記ラミネート化材料は、(i)コアの周りに巻回されたラミネート化材料の第一の層がコアの外面に接触している第一の層のベース層の内面を含むように、そして(ii)第一の層の周りに巻回されたラミネート化材料の第二の層が第一の層からのイオン交換樹脂層の外面に接触している第二の層のベース層の内面を含むようにロールに供給される、ラミネート化材料のロール。
(態様2)
前記剥離フィルムはシクロオレフィン系コポリマーを含む、態様1記載のラミネート化材料のロール。
(態様3)
前記イオン交換樹脂層は、イオン交換材料、及び、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基又はホスホン基を有するフッ素含有ポリマーを含む、態様1又は2記載のラミネート化材料のロール。
(態様4)
前記イオン交換樹脂層は、イオン交換材料、及び(i)ポリテトラフルオロエチレン又は(ii)延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む、態様1又は2記載のラミネート化材料のロール。
(態様5)
前記ベース層は、ポリエステル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる材料を含む、態様1〜4のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
(態様6)
前記ベース層はポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)及びポリプロピレン(PP)からなる群より選ばれるポリエステルを含む、態様1〜4のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
(態様7)
ラミネート化材料ロールの製造方法であって、
剥離フィルム及びベース層を含むバッカーフィルムにフッ素含有ポリマーを結合することと、
前記フッ素含有ポリマーをイオン交換材料でコーティングしてイオン交換樹脂層を形成することと、
前記イオン交換樹脂層及び前記バッカーフィルムを加熱してラミネート化材料を形成することと、
前記ラミネート化材料をローラに供給して、コアの周りに巻回された複数層のラミネート化材料を含むラミネート化材料のロールを生じさせることと、
の各工程を含み、各層は、内面及び外面を有するイオン交換樹脂層、内面及び外面を有する剥離フィルムであって前記剥離フィルムの外面はイオン交換樹脂層の内面に接合されている剥離フィルムと、内面及び外面を有するベース層であって前記ベース層の外面は剥離
フィルムの内面に接合されているベース層と、を含み、
前記ラミネート化材料は、(i)コアの周りに巻回されたラミネート化材料の第一の層がコアの外面に接触している第一の層のベース層の内面を含むように、そして(ii)第一の層の周りに巻回されたラミネート化材料の第二の層が第一の層からのイオン交換樹脂層の外面と接触している第二の層のベース層の内面を含むようにしてローラに供給される、方法。
(態様8)
前記ラミネート化材料は、約1.5〜50.0m/分の線速度を維持しながら前記ローラに供給される、態様7記載の方法。
(態様9)
前記ラミネート化材料は、約100N〜300Nの線張力を維持しながら前記ローラに供給される、態様7又は8に記載の方法。
(態様10)
前記剥離フィルムはシクロオレフィン系コポリマーを含む、態様7〜9のいずれか1項記載の方法。
(態様11)
前記フッ素含有ポリマーはスルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基又はホスホン基を有する、態様7〜10のいずれか1項記載の方法。
(態様12)
前記フッ素含有ポリマーは(i)ポリテトラフルオロエチレン又は(ii)延伸ポリテトラフルオロエチレンである、態様7〜10のいずれか1項記載の方法。
(態様13)
前記ベース層はポリエステル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる材料を含む、態様7〜12のいずれか1項記載の方法。
(態様14)
前記ベース層はポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)及びポリプロピレン(PP)からなる群より選ばれるポリエステルを含む、態様7〜12のいずれか1項記載の方法。
(態様15)
ラミネート材料のロールであって、前記ロールは、
コアの周りに巻回された複数層のラミネート化材料を含み、各層は、
内面及び外面を有するイオン交換樹脂層と、
内面及び外面を有する剥離フィルムであって前記剥離フィルムの外面はイオン交換樹脂層の内面に接合されている剥離フィルムと、
内面及び外面を有するベース層であって前記ベース層の外面は剥離フィルムの内面に接合されているベース層と、
を含み、複数の層のうちの第一の層は、コアの外面に接触しているベース層の内面を含む、ラミネート化材料のロール。
(態様16)
複数の層のうちの第二の層は、第一の層からのイオン交換樹脂層の外面に接触しているベース層の内面を含む、態様15記載のラミネート化材料のロール。
(態様17)
前記剥離フィルムはシクロオレフィン系コポリマーを含む、態様15又は16記載のラミネート化材料のロール。
(態様18)
前記イオン交換樹脂層は、イオン交換材料、及び、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基又はホスホン基を有するフッ素含有ポリマーを含む、態様15〜17のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
(態様19)
前記イオン交換樹脂層は、イオン交換材料、及び、(i)ポリテトラフルオロエチレン又は(ii)延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む、態様15〜17のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
(態様20)
前記ベース層はポリエステル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる材料を含む、態様15〜19のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
(態様21)
前記ベース層はポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)及びポリプロピレン(PP)からなる群より選ばれるポリエステルを含む、態様15〜19のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
Claims (14)
- ラミネート材料のロールであって、前記ロールは、
コアの周りに巻回された複数層のラミネート化材料を含み、各層は、
内面及び外面を有するイオン交換樹脂層と、
内面及び外面を有する剥離フィルムであって前記剥離フィルムの外面はイオン交換樹脂層の内面に接合されている剥離フィルムと、
内面及び外面を有するベース層であって前記ベース層の外面は剥離フィルムの内面に接合されているベース層と、
を含み、
前記イオン交換樹脂層はイオン交換材料と多孔質基材とを含み、
複数の層のうちの第一の層は、コアの外面に接触しているベース層の内面を含み、
複数の層のうちの第二の層は、第一の層からのイオン交換樹脂層の外面に接触しているベース層の内面を含む、ラミネート化材料のロール。 - 前記剥離フィルムはシクロオレフィン系コポリマーを含む、請求項1記載のラミネート化材料のロール。
- 前記イオン交換樹脂層は、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基又はホスホン基を有するフッ素含有ポリマーを含む、請求項1〜2のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
- 前記多孔質基材は、(i)ポリテトラフルオロエチレン又は(ii)延伸ポリテトラフルオロエチレンである、請求項1〜3のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
- 前記ベース層はポリエステル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる材料を含む、請求項1〜4のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
- 前記ベース層はポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)からなる群より選ばれるポリエステルを含む、請求項1〜5のいずれか1項記載のラミネート化材料のロール。
- イオン交換樹脂層、剥離フィルム及びベース層を含むラミネート化材料を提供することと、
前記ラミネート化材料をローラに供給して、コアの周りに巻回された複数層のラミネート化材料を含むラミネート化材料のロールを生じさせることと、の各工程を含むラミネート化材料のロールの製造方法であって、
各層は、内面及び外面を有するイオン交換樹脂層と、内面及び外面を有する剥離フィルムであって前記剥離フィルムの外面はイオン交換樹脂層の内面に接合されている剥離フィルムと、内面及び外面を有するベース層であって前記ベース層の外面は剥離フィルムの内面に接合されているベース層と、を含み、
前記イオン交換樹脂層はイオン交換材料と多孔質基材とを含み、
前記ラミネート化材料は、(i)コアの周りに巻回されたラミネート化材料の第一の層がコアの外面に接触している第一の層のベース層の内面を含むように、そして(ii)第一の層の周りに巻回されたラミネート化材料の第二の層が第一の層からのイオン交換樹脂層の外面に接触している第二の層のベース層の内面を含むようにロールに供給される、ラミネート化材料のロールの製造方法。 - 前記剥離フィルムはシクロオレフィン系コポリマーを含む、請求項7記載の方法。
- 前記イオン交換樹脂層は、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基又はホスホン基を有するフッ素含有ポリマーを含む、請求項7又は8記載の方法。
- 前記多孔質基材は、(i)ポリテトラフルオロエチレン又は(ii)延伸ポリテトラフルオロエチレンである、請求項7又は8記載の方法。
- 前記ベース層は、ポリエステル、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる材料を含む、請求項7〜10のいずれか1項記載の方法。
- 前記ベース層はポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)からなる群より選ばれるポリエステルを含む、請求項7〜10のいずれか1項記載の方法。
- 前記ラミネート化材料は、約1.5〜50.0m/分の線速度を維持しながら前記ローラに供給される、請求項7記載の方法。
- 前記ラミネート化材料は、約100N〜300Nの線張力を維持しながら前記ローラに供給される、請求項7〜13のいずれか1項に記載の方法。
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