CN114228168A - 水电解复合膜制备用ptfe膜辅助贴合装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水电解复合膜制备用ptfe膜辅助贴合装置，ptfe膜辅助贴合装置设置在基膜传动辊组件的上方，包括供ptfe膜放置的放卷机构、实现ptfe膜与基膜衔接的喷胶模头、以及实现ptfe膜与基膜贴合的风压机构，放卷机构包括升降式机架，升降式机架内设有ptfe料辊，以及实现ptfe料辊转动同时直线移动、以及空转两种状态的传送机构，风压机构与ptfe料辊连接实现与ptfe料辊的随行运动，ptfe料辊上设有控制升降式机架升降距离调节的传感器；可以有效解决复合膜连续制备工艺中，ptfe放料时出现张紧拉扯变形等问题。

Description

水电解复合膜制备用ptfe膜辅助贴合装置及方法

技术领域

本发明涉及水电解领域，尤其涉及一种水电解复合膜制备用ptfe膜辅助贴合装置及方法。

背景技术

水电解提供了一种由水制氢的能量转化路线，如果电解水的电源完全来自可再生能源，便可真正地实现CO₂的零排放。通过这种方式获得的氢气纯度非常高，可达99.99％以上。目前PEM水电解大多采用Nafion等全氟磺酸膜，其制备工艺大多采用在ptfe膜上涂覆全氟磺酸树脂层，但是为了提高膜的各方面性能，所以各种复合膜也应运而生，成为燃料电池关键技术之一，复合膜的传统制备工艺则是在基膜上涂覆树脂后再附上ptfe膜。

PTFE膜是以聚四氟乙烯为原料，采用特殊工艺，经压延、挤出、双向拉伸等方法制成的微孔性薄膜，由于该膜较为轻薄，在进行复合膜的连续制备工艺中，若将其卷绕于涂布设备中进行张紧放料时，很容易出现拉扯变形问题，此时将会严重影响复合膜的后续涂覆、贴合等工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种水电解复合膜制备用ptfe膜辅助贴合装置及方法，其优点在于，可以有效解决复合膜连续制备工艺中，ptfe放料时出现张紧拉扯变形等问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水电解复合膜制备用ptfe膜辅助贴合装置，所述ptfe膜辅助贴合装置用于辅助ptfe膜与基膜贴合，所述基膜通过传动辊组件传送；所述辅助贴合装置包括喷胶模头、放卷机构和风压机构，所述喷胶模头用于贴合前对基膜上待与ptfe膜衔接处喷涂胶层，所述放卷机构用于供ptfe膜放置并调控ptfe膜与基膜的距离，以便贴合，所述风压机构用于贴合过程中持续对ptfe膜施加风压，辅助贴合；所述放卷机构包括升降式机架和传送机构，所述传送机构用于控制贴合过程中ptfe料辊向与基膜传送的相反方向移动，实现放卷，以及控制ptfe料辊进入空转状态，配合完成ptfe膜与基膜的后续贴合；所述传送机构包括一对平行的齿条组和一对与齿条组平行的的滑轨组；所述ptfe料辊的两端均固定设有与齿条组啮合的齿轮；所述滑轨组上滑移设有滑块，所述ptfe料辊通过轴承组件固定在两个滑块上，放卷时，ptfe料辊沿齿条组转动同时带动滑块在滑轨组上的直线滑移运动。

本发明进一步设置为：所述齿条组滑移设置在升降式机架上，滑轨组固定设置在升降式机架上；所述升降式机架上滑移设有一对可与齿条组的端部抵触的电磁挡块，所述升降式机架上位于齿条组的另一端固定设有可与齿条组抵触的挡板；所述升降式机架上还设有驱动ptfe料辊转动的驱动电机，所述驱动电机也滑移设置在升降式机架上实现随ptfe料辊的直线运动；

当所述ptfe料辊进行转动并直线移动的状态时，所述齿条组的两端分别与电磁挡块、挡板抵触；

当所述ptfe料辊进行空转状态时，齿条组滑移至一端与电磁挡块抵触，另一端远离挡板处，所述ptfe料辊运动至靠近挡板并脱离齿条。

本发明进一步设置为：所述风压机构与ptfe料辊连接实现与ptfe料辊的随行运动；所述风压机构包括狭缝式出风口，所述狭缝式出风口通过气动伸缩杆与ptfe料辊连接。

本发明进一步设置为：所述ptfe料辊包括多段的伸缩式中间轴，多段的伸缩式中间轴通过螺纹连接实现整体连接形成整体，所述伸缩式中间轴上设有对ptfe卷筒作用的锁紧机构。

本发明进一步设置为：所述锁紧机构包括一对螺纹连接在伸缩式中间轴上的端部压紧块，所述端部压紧块呈锥形圆台状，所述端部压紧块的较小圆台可伸入ptfe卷筒内部，并实现端部压紧块与ptfe卷筒内壁的抵触。

本发明进一步设置为：所述ptfe料辊上设有控制升降式机架升降距离调节的传感器。

本发明还公开一种采用上述ptfe膜辅助贴合装置的ptfe膜贴合方法，所述贴合方法步骤如下：

步骤1、喷胶模头对基膜上待与ptfe膜衔接处喷涂胶层；

步骤2、升降式机架控制ptfe料辊下降，并使ptfe膜接头处与胶层接触并粘结；

步骤3、控制ptfe料辊转动同时ptfe料辊向与基膜传送的相反方向移动，实现放卷，在此过程中，风压机构同时对ptfe膜施加风压，辅助ptfe膜与基膜的贴合；

步骤4、控制ptfe料辊进入空转状态，配合基膜传送完成ptfe膜与基膜的后续贴合。

本发明进一步设置为：ptfe膜与基膜的贴合过程中，升降式机架控制ptfe膜与基膜的间距始终为2.5-5cm。

本发明进一步设置为：步骤4中，所述ptfe料辊进入空转区，ptfe料卷的放卷切点低于传动辊组件中与ptfe料辊相邻辊轴的贴合切点。

本发明进一步设置为：步骤1中，所述ptfe料辊的线速度为传动辊组件中辊轴线速度的1.8-3倍；步骤4中，所述ptfe料辊的线速度为传动辊组件中辊轴线速度的1.1-1.3倍。

本发明上述贴合装置可用于卷对卷涂布机中，所述卷对卷涂布机包括传动辊组件以及烘道，所述ptfe辅助贴合装置设置在传动辊组件的上方并位于烘道的进料口处。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本装置可以应用于卷对卷涂布机中，以便配合批量复合膜的连续制备；通过传送机构实现ptfe料辊初始状态下的转动以及滑移运动，即直接利用了ptfe料辊自身的转动以及移动实现放卷放料，使ptfe膜不再依据张紧式传送放料，完全避免了ptfe膜贴合过程中的张紧拉力变形问题；ptfe膜可以处于舒展状态位于基膜正上方，同时通过风压机构的匀速出风使ptfe膜贴合于基膜上，在此过程中，通过升降式机架可以控制ptfe料辊与基膜之间的间距始终处于合适的范围中，并可以随ptfe料辊不断放料自动调整间距，有效提高贴合准确度和合格率；

2、合理利用齿轮齿条结构，可以实现ptfe料辊的两种工作状态，结构简单，成本较低，且传送平稳可靠；

3、利用狭缝式出风口实现ptfe膜与基膜之间的辅助贴合，具有较好的集中式风压，便于ptfe膜与基膜之间的贴合工作；

4、ptfe料辊的伸缩式中间轴结构可以便于ptfe卷料的上料以及拆卸，同时在端部压紧块的作用下可以实现ptfe卷料在ptfe料辊上随处的定位，便于ptfe卷料的位置调节以及传送过程中ptfe卷料的固定，不会晃动导致贴合工作失误；

5、ptfe料辊的初始放卷时，利用ptfe料辊自身的转动以及移动，两种速度的调控以更加快速以及精准的控制ptfe膜的大面积放卷，使ptfe膜处于舒展并非松弛状态位于基膜正上方，为ptfe膜与基膜初始贴合时提供了更好的条件，使两者充分并精准的完成贴合；之后ptfe料辊处于空转区，在基于前序贴合条件下完成后续持续贴合，同时空转区的结构可以避免采用过长的滑道供ptfe膜的放卷；

6、ptfe膜进入空转区后，其放卷切点低于辊轴贴合切点，此时即进一步减小对ptfe膜的拉力作用，降低变形风险，并且可以增大ptfe膜与基膜欲贴合接触面积，便于后续贴合工作。

附图说明

图1是本贴合装置的整体结构示意图；

图2是ptfe料辊的示意图；

图3也是本贴合装置的整体结构示意图，同时为体现滑轨组等结构的示意图；

图4是本贴合方法的工序图。

图中：1、传动辊组件；2、烘道；3、放卷机构；3-1、升降式机架；3-2、ptfe料辊；3-2-1、伸缩式中间轴；3-2-1-1、连接螺母；3-2-2、端部压紧块；3-3、传送机构；3-3-1、滑轨组；3-3-2、齿条组；3-3-3、齿轮；3-3-4、驱动电机；3-3-5、电磁挡块；3-3-6、挡板；3-3-7、轴承组件；3-4、传感器；4、喷胶模头；5、风压机构；5-1、狭缝式出风口；5-2、气动伸缩杆；6、ptfe卷料。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种水电解复合膜制备用ptfe辅助贴合装置，如图1和4所示，本ptfe辅助贴合装置用于卷对卷涂布机中，卷对卷涂布机包括传动辊组件1以及烘道2，ptfe辅助贴合装置设置在传动辊组件1的上方并位于烘道2的进料口处；ptfe辅助贴合装置包括供ptfe膜放置的放卷机构3、实现ptfe膜与基膜衔接的喷胶模头4、以及实现ptfe膜与基膜贴合的风压机构5。

如图1和3所示，放卷机构3包括由气缸或者液压缸驱动的升降式机架3-1，升降式机架3-1的底面设有ptfe料辊3-2，ptfe料辊32上设有控制升降式机架3-1升降距离调节的传感器3-4，该传感器3-4以及驱动升降式机架3-1升降的驱动件均与卷对卷涂布机中的Plc系统电路信号连接，可以根据编程控制达到距离监控，达到实时的ptfe料辊3-2与基膜之间实时的距离调节。

如图1和3所示，升降式机架3-1的底面设有对ptfe料辊3-2作用的传送机构3-3；传送机构3-3包括一对平行的齿条组3-3-2，与现有工艺不同的是，本装置中齿条组3-3-2非固定设置在升降式机架3-1上，而是也通过安装滑轨，以实现一定范围内的直线滑移运动；ptfe料辊3-2的两端均固定设有与齿条组3-3-2啮合的齿轮3-3-3；在升降式机架3-1上设有驱动ptfe料辊3-2转动的驱动电机3-3-4，驱动电机3-3-4也滑移设置在升降式机架3-1上实现随ptfe料辊3-2的直线运动；即驱动电机3-3-4驱动ptfe料辊3-2的转动，同时齿轮3-3-3在齿条组3-3-2上转动实现啮合式传送移动。

传送机构3-3还包括一对固定设置在升降式机架3-1底面且与齿条组3-3-2平行的的滑轨组3-3-1，滑轨组3-3-1位于两条齿条之间，滑轨组3-3-1上均滑移设有滑块，ptfe料辊3-2上靠近两端处装有内轴转动，外轴固定的轴承组件3-3-7，轴承组件3-3-7中的轴承套分别固定在两个滑块上，ptfe料辊3-2在电机驱动下沿齿条组3-3-2转动同时带动滑块在滑轨组3-3-1上的直线滑移运动；滑轨组3-3-1保证ptfe料辊3-2转动的同时实现稳定直线移动。

如图1和3所示，同时，升降式机架3-1上滑移设有一对可与齿条组3-3-2的端部抵触的电磁挡块3-3-5，升降式机架3-1上位于齿条组3-3-2的另一端固定设有可与齿条组3-3-2抵触的挡板3-3-6；当ptfe料辊3-2进行转动并直线移动的状态时，齿条组3-3-2的两端分别与电磁挡块3-3-5、挡板3-3-6抵触，即齿条组3-3-2在升降式机架3-1上处于位置固定状态。当ptfe料辊3-2直线移动至与挡板3-3-6处有抵触时，电磁挡块3-3-5发生远离挡板3-3-6处的一定位移后停止固定，ptfe料辊3-2在继续转动条件下，齿条组3-3-2逐渐与齿轮3-3-3脱离，并向靠近电磁挡块3-3-5处滑移，在与电磁挡块3-3-5再次抵触后停止移动，此时ptfe料辊3-2处于空转状态。

如图1或3所示，沿ptfe膜的传送方向，风压机构5位于ptfe料辊3-2的后端，风压机构5包括与鼓风机构连通的狭缝式出风口5-1，其风口长度设计大于或等于ptfe卷料6的轴长，狭缝式出风口5-1设置在与ptfe料辊3-2轴向平行处，并通过气动伸缩杆5-2与ptfe料辊3-2连接，以实现与ptfe料辊3-2的随行运动，以便实时对ptfe膜充分施加风压，使ptfe膜与基膜贴合，其中气动伸缩杆5-2可以实现狭缝式出风口5-1与ptfe料辊3-2之间的距离调节。

如图4所示，喷胶模头4可以采用喷头式模头，并通过传统的上料系统与一储胶桶连通，在本实施例中，可以采用耐高温固定胶。

在本实施例中，如图2和3所示，为了方便ptfe卷料6的上料以及更换，本ptfe料辊3-2包括多段的伸缩式中间轴3-2-1，多段的伸缩式中间轴3-2-1之间通过连接螺母3-2-1-1的螺纹连接实现整体连接，同时伸缩式中间轴3-2-1上设有对ptfe卷筒作用的锁紧机构，锁紧机构包括一对螺纹连接在伸缩式中间轴3-2-1上的端部压紧块3-2-2，端部压紧块3-2-2呈锥形圆台状，端部压紧块3-2-2的较小圆台可伸入ptfe卷筒内部，并实现端部压紧块3-2-2与ptfe卷筒内壁的抵触，此时即实现了ptfe卷料6在ptfe料辊3-2上的位置固定。

一种ptfe辅助贴合装置的贴合方法，如图4所示，贴合方法步骤如下：

步骤1、将ptfe卷料6安装于ptfe料辊3-2上，并通过方位调试确定ptfe膜的位置后，拧动两端部压紧块3-2-2，使其分别伸入ptfe卷料6的卷筒内部抵触压紧，此时ptfe卷料6在ptfe料辊3-2上位置固定；

步骤2、喷胶模头4在基膜进入烘道2前对其进行喷涂胶层，胶层厚度控制在1-1.5mm，具体为1mm；

步骤3、升降式机架3-1控制ptfe料辊3-2整体下降，并使ptfe膜接头处与胶层接触并粘结；

步骤4、升降式机架3-1控制ptfe料辊3-2整体上升，使ptfe卷料6的接头处与基膜之间的间距为3cm；

步骤5、控制ptfe料辊3-2转动，同时ptfe料辊3-2向与基膜传送的相反方向移动，实现放卷，ptfe料辊3-2的线速度为传动辊组件1中辊轴线速度的2倍，在此过程中，风压机构5同时对ptfe膜施加风压，辅助ptfe膜与基膜的贴合；

步骤6、ptfe料辊3-2进入空转区，ptfe料辊3-2的线速度为传动辊组件1中辊轴线速度的1.2倍，ptfe料卷的放卷切点低于传动辊组件1中与ptfe料辊3-2相邻辊轴的贴合切点，控制ptfe料辊3-2进入空转状态，配合基膜传送完成ptf膜e与基膜的后续贴合。

步骤7、完成ptfe膜与基膜的贴合，进行裁剪卸料。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种PTFE膜辅助贴合装置，所述贴合装置用于辅助ptfe膜与基膜贴合，所述基膜通过传动辊组件(1)传送；其特征在于：所述ptfe辅助贴合装置设置在传动辊组件(1)的上方，所述辅助贴合装置包括喷胶模头(4)、放卷机构(3)和风压机构(5)，所述喷胶模头(4)用于贴合前对基膜上待与ptfe膜衔接处喷涂胶层，所述放卷机构(3)用于供ptfe膜放置并调控ptfe膜与基膜的距离，以便贴合，所述风压机构(5)用于贴合过程中持续对ptfe膜施加风压，辅助贴合；所述放卷机构(3)包括升降式机架(3-1)，所述升降式机架(3-1)内设有ptfe料辊(3-2)和传送机构(3-3)，所述传送机构(3-3)用于控制贴合过程中ptfe料辊(3-2)向与基膜传送的相反方向移动，实现放卷，以及控制ptfe料辊(3-2)进入空转状态，配合完成ptfe膜与基膜的后续贴合；所述传送机构包括一对平行的齿条组(3-3-2)和一对与齿条组(3-3-2)平行的的滑轨组(3-3-1)；所述ptfe料辊(3-2)的两端均固定设有与齿条组(3-3-2)啮合的齿轮(3-3-3)；所述滑轨组(3-3-1)上滑移设有滑块，所述ptfe料辊(3-2)通过轴承组件(3-3-7)固定在两个滑块上，放卷时，ptfe料辊(3-2)沿齿条组(3-3-2)转动同时带动滑块在滑轨组(3-3-1)上的直线滑移运动。

2.根据权利要求1所述的辅助贴合装置，其特征在于：所述齿条组(3-3-2)滑移设置在升降式机架(3-1)上，滑轨组(3-3-1)固定设置在升降式机架(3-1)上；所述升降式机架(3-1)上滑移设有一对可与齿条组(3-3-2)的端部抵触的电磁挡块(3-3-5)，所述升降式机架(3-1)上位于齿条组(3-3-2)的另一端固定设有可与齿条组(3-3-2)抵触的挡板(3-3-6)；

所述升降式机架(3-1)上还设有驱动ptfe料辊(3-2)转动的驱动电机(3-3-4)，所述驱动电机(3-3-4)也滑移设置在升降式机架(3-1)上实现随ptfe料辊(3-2)的直线运动；

当所述ptfe料辊(3-2)进行转动并直线移动的状态时，所述齿条组(3-3-2)的两端分别与电磁挡块(3-3-5)、挡板(3-3-6)抵触；

当所述ptfe料辊(3-2)进行空转状态时，齿条组(3-3-2)滑移至一端与电磁挡块(3-3-5)抵触，另一端远离挡板(3-3-6)处，所述ptfe料辊(3-2)运动至靠近挡板(3-3-6)并脱离齿条。

3.根据权利要求1所述的辅助贴合装置，其特征在于：所述风压机构与ptfe料辊(3-2)连接实现与ptfe料辊(3-2)的随行运动；所述风压机构(5)包括狭缝式出风口(5-1)，所述狭缝式出风口(5-1)通过气动伸缩杆(5-2)与ptfe料辊(3-2)连接。

4.根据权利要求1所述的辅助贴合装置，其特征在于：所述ptfe料辊(3-2)包括多段的伸缩式中间轴(3-2-1)，多段的伸缩式中间轴(3-2-1)通过螺纹连接形成整体，所述伸缩式中间轴(3-2-1)上设有对ptfe卷筒作用的锁紧机构。

5.根据权利要求4所述的辅助贴合装置，其特征在于：所述锁紧机构包括一对螺纹连接在伸缩式中间轴(3-2-1)上的端部压紧块(3-2-2)，所述端部压紧块(3-2-2)呈锥形圆台状，所述端部压紧块(3-2-2)的较小圆台伸入ptfe卷筒内部，实现端部压紧块(3-2-2)与ptfe卷筒内壁的抵触。

6.根据权利要求1所述的辅助贴合装置，其特征在于：所述ptfe料辊(3-2)上设有控制升降式机架(3-1)升降距离调节的传感器(3-4)。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述的贴合装置的贴合方法，其特征在于，所述贴合方法步骤如下：

步骤1、喷胶模头(4)对基膜上待与ptfe膜衔接处喷涂胶层；

步骤2、升降式机架(3-1)控制ptfe料辊(3-2)下降，并使ptfe膜接头处与胶层接触并粘结；

步骤3、控制ptfe料辊(3-2)转动同时ptfe料辊(3-2)向与基膜传送的相反方向移动，实现放卷，在此过程中，风压机构(5)同时对ptfe膜施加风压，辅助ptfe膜与基膜的贴合；

步骤4、控制ptfe料辊(3-2)进入空转状态，配合基膜传送完成ptfe膜与基膜的后续贴合。

8.根据权利要求7所述的一种ptfe辅助贴合装置的贴合方法，其特征在于：ptfe膜与基膜的贴合过程中，升降式机架(3-1)控制ptfe膜与基膜的间距始终为2.5-5cm。

9.根据权利要求7所述的贴合方法，其特征在于：步骤4中，所述ptfe料辊(3-2)进入空转区，ptfe料卷的放卷切点低于传动辊组件(1)中与ptfe料辊(3-2)相邻辊轴的贴合切点；步骤1中，所述ptfe料辊(3-2)的线速度为传动辊组件(1)中辊轴线速度的1.8-3倍；步骤4中，所述ptfe料辊(3-2)的线速度为所述传动辊组件(1)中辊轴线速度的1.1-1.3倍。

10.一种权利要求1-6任一项所述的贴合装置在卷对卷涂布机中的应用，所述卷对卷涂布机包括传动辊组件(1)以及烘道(2)，所述ptfe辅助贴合装置设置在传动辊组件(1)的上方并位于烘道(2)的进料口处。

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