CN114361542B - 转印基材再生装置及转印基材再生方法 - Google Patents
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Abstract
转印基材再生装置具备：第一通路，将长条带状的转印基材退卷并输送；第二通路，将长条带状的粘接材料退卷并输送；控制部，控制转印基材的输送；第一去除部，设置于第一通路，将转印基材上的杂质转印到粘接膜而去除；检查部，设置于第一通路中第一去除部的下游，检查转印基材的表面；以及第二去除部，设置于第一通路，去除由检查部检测到的残留杂质。
Description
技术领域
本发明涉及转印基材再生装置及转印基材再生方法。
背景技术
日本特开2003-036009公开了一种转印材料再生装置，其通过将印在转印材料上的着色剂夹持于剥离辊与加压辊这一对之间的夹辊部，将着色剂转印到剥离辊，从而将着色剂从转印材料去除。通过使剥离辊与加压辊之间的夹辊部的转印材料的截面形状向剥离辊侧凸出，从而即使没有分离爪也能够将转印材料从剥离辊分离，防止由累积在分离爪上的脏污导致转印材料脏污。
发明内容
在燃料电池的膜电极组件的制造工序中，通过将涂敷在聚四氟乙烯(PTFE)等的转印基材上的催化剂转印到电解质膜上，而在电解质膜上形成催化剂层。转印后，辊状的转印基材上可能会残留未被转印的催化剂等。为了使转印基材再生，需要利用粘接膜等来剥离转印基材上的催化剂。
但是，在利用粘接膜将催化剂从转印基材剥离的情况下，如果转印基材上的催化剂残留非常多，则会存在无法完全去除催化剂的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的是可靠地去除残留于转印基材的杂质。
本发明的一个方式所涉及的转印基材再生装置具备：第一通路，其中，将卷绕成辊状的长条带状的转印基材退卷并输送；第二通路，其中，将卷绕成辊状的长条带状的粘接材料退卷并输送；控制部，其控制所述转印基材的输送；第一去除部，其设置于所述第一通路，使所述粘接材料与所述转印基材接触，将所述转印基材上的杂质转印到所述粘接材料而去除；检查部，其设置于所述第一通路中的所述第一去除部的下游，检查所述转印基材的表面；以及第二去除部，其设置于所述第一通路，去除由所述检查部检测到的残留杂质。
本发明的一个方式所涉及的转印基材再生方法包括：将卷绕成辊状的长条带状的转印基材退卷并使其在第一通路上输送；将卷绕成辊状的长条带状的粘接材料退卷并使其在第二通路上输送；在所述第一通路中，利用第一去除部使所述粘接材料与所述转印基材接触，将所述转印基材上的杂质转印到所述粘接材料而去除；在所述第一通路中，在由所述第一去除部去除所述杂质后，由检查部检查所述转印基材的表面；在所述第一通路中，在检测到残留杂质的情况下，由与所述第一去除部不同的第二去除部去除所述残留杂质。
根据本发明，能够可靠地去除残留在转印基材上的杂质。
附图说明
参考附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术上和工业上的意义进行说明，附图中相同的标号表示相同部件，其中：
图1是示出实施方式所涉及的转印基材再生装置的构成的示意图。
图2是说明剥离转印基材上的杂质的工序的图。
图3是示出实施方式所涉及的转印基材再生方法的流程图。
图4A是说明图3的各个步骤中的转印基材再生装置的动作的图。
图4B是说明图3的各个步骤中的转印基材再生装置的动作的图。
图4C是说明图3的各个步骤中的转印基材再生装置的动作的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。对各图中的等同的构成要素标注相同的标号，省略重复的说明。
燃料电池是通过层叠多个燃料电池单元而制造的。燃料电池单元包括膜电极气体扩散层组件(MEGA)、阴极侧分隔件、阳极侧分隔件。MEGA具有膜电极组件(MEA)、阳极侧气体扩散层(GDL)、阴极侧GDL。MEA是电解质膜、阴极侧催化剂层、和阳极侧催化剂层构成的组件。
在制造燃料电池的MEA时，在形成催化剂层的工序中，将催化剂间歇涂覆到辊状的转印基材上并干燥，使用加热辊将催化剂转印到电解质膜上之后冷却。使用聚四氟乙烯(PTFE)作为转印基材。另外，作为转印基材也可以在PTFE的表面形成有脱模层。作为脱模层，可以使用聚烯烃类脱模材料。将催化剂涂敷到转印基材上的涂敷方法和干燥方法没有特别限定。
转印后的转印基材上可能残留有催化剂，或者由于转印时的加热辊导致转印基材的表面产生凹凸。为了实现昂贵的PTFE的再利用，考虑设置转印基材再生工序，通过与粘接膜粘附而将残留在转印基材表面的催化剂转印到膜侧，从而去除。
但是，在转印基材表面的催化剂残留非常多的情况下，存在使用粘接膜无法去除而无法确保再生后的转印基材的品质的问题。即使使用上述粘接膜也无法完全去除的催化剂残留，在催化剂的转印工序中发生异常、特别是在设备紧急停止的情况下特别容易出现。
具体地，考虑以下情况：在紧急停止时，在滞留于从加热辊的出口到转印基材被剥离为止的区间的部分中，在设备重新起动后，催化剂没有完全从转印基材剥离而残留在转印基材侧。此外，在转印工序中，如果间歇涂覆的催化剂的起始端与转印催化剂的电解质膜的起始端偏离，则催化剂会残留在转印基材上。
因此，本发明人研究了一种可靠地去除残留在转印基材上的杂质的方法。在这里，说明将作为杂质的、转印到电解质膜之后残留在转印基材上的催化剂进行去除的例子。另外，本文例示的转印基材、杂质仅为一个例子，并不限定于此。此外，涂敷到转印基材的催化剂也可以转印到气体扩散层(GDL)。
图1是示出实施方式所涉及的转印基材再生装置100的构成的示意图。如图1所示，转印基材再生装置100包括输送转印基材10的第一通路1和输送粘接膜20的第二通路2。按照第一通路1的进给路径顺序，转印基材再生装置100依次具备第一去除部3、第二去除部30、和检查部4。在本实施方式中，在转印基材再生工序中，利用粘接膜20去除转印基材10上的剥离残留之后，为了进一步可靠地去除残留在转印基材10上的催化剂，设置了第二去除部30和检查部4。
另外，在图1中，对由未图示的伺服电机等驱动装置旋转驱动的驱动辊标以“M”标号。即，转印基材退卷部11、贴合辊12、进给辊13、转印基材卷绕部19、粘接膜退卷部21、粘接膜卷绕部26成为驱动辊。转印基材退卷部11、贴合辊12、进给辊13、转印基材卷绕部19成为控制转印基材10的输送的控制部。此外，粘接膜退卷部21、粘接膜卷绕部26成为控制粘接膜20的输送的控制部。
此外，引导转印基材10或粘接膜20的自由辊没有驱动源，在图中没有特别标以标号。各个辊以其轴彼此平行的方式设置。在第二通路2中的自由辊中，非粘接辊22、非粘接辊25以使粘接膜20的粘接材料不会粘附的方式在辊表面被实施特殊的表面处理。作为表面处理，例如，可以通过喷丸处理对辊表面进行缎面加工之后施加氟涂层。
在这里，将第一去除部3的贴合辊12作为母辊。各个驱动辊控制五个张力区间(转印基材退卷部11与贴合辊12之间、贴合辊12与进给辊13之间、进给辊13与转印基材卷绕部19之间、粘接膜退卷部21与剥离杆24之间、剥离杆24与粘接膜卷绕部26之间)中的、转印基材10或粘接膜20的张力，并且变更其旋转速度。
转印基材退卷部11可退卷地轴支撑转印基材卷，该转印基材卷是将经过转印工序之后的、残留有催化剂的长条带状的转印基材10以辊状卷绕于供给轴而形成的。此外，粘接膜退卷部21可退卷地轴支撑粘接膜卷，该粘接膜卷是将膜基材上设有粘接材料的长条带状的粘接膜20以辊状卷绕于供给轴而形成的。
转印基材退卷部11在粘接膜退卷部21的下游设置有第一去除部3。第一去除部3包含贴合辊12、按压辊23、和剥离杆24。贴合辊12和按压辊23设置为用于将从转印基材退卷部11退卷的转印基材10与从粘接膜退卷部21退卷的粘接膜20贴合。
按压辊23例如由橡胶等弹性体制成。利用按压辊23的按压力能够将留在转印基材10与粘接膜20之间的空气排出，使转印基材10与粘接膜20贴合但不会成为起皱状态。剥离杆24设置为用于分离已贴合的转印基材10和粘接膜20。
图2是说明剥离转印基材10上的杂质的工序的图。如图2所示，通过使粘接膜20与转印基材10接触，能够将转印基材10上的催化剂转印到粘接膜20侧而去除。分离后的粘接膜20随后被卷绕于粘接膜卷绕部26。
在本实施方式中，为了去除经过第一去除部3之后残留的转印基材10上的残留杂质，设置有第二去除部30和检查部4。在第一去除部3的下游，以第一通路1的进给路径顺序依次设置有进给辊13、积聚辊15、夹辊16、第二去除部30、夹辊17、清洁辊18、转印基材卷绕部19。进给辊13在与夹辊14之间夹持转印基材10，将从粘接膜20剥离后的转印基材10输送到下游。
在图1所示的例子中，在第一去除部3的下游设有第二去除部30，在第二去除部30的下游设有检查部4。因此，转印基材10在通过剥离杆24从粘接膜20剥离之后，通过第二去除部30，到达检查部4。因此，在由检查部4检测到残留杂质的情况下，转印基材10被沿反方向输送，以使得转印基材10的被检测到残留杂质的部位向第二去除部30移动。
如果转印基材10被沿反方向输送，则将转印基材10与粘接膜20贴合的区间(设有第一去除部3的区间)也被反转输送，粘接膜20被再次贴合到再生后的转印基材10上。于是，被转印到粘接膜20侧的催化剂可能会重新粘附到转印基材10上。
因此，在本实施方式中，在第一去除部3的下游、检查部4以及第二去除部30的上游设置有积聚辊15。在转印基材10被沿反方向输送时，积聚辊15通过移动来变更输送路径长度，从而积聚转印基材10。
即，积聚辊15在转印基材10被沿反方向输送时移动，以使得转印基材10的输送路径长度变长。并且，在变长的输送路径上存储被沿反方向输送的量的转印基材10。由此，能够防止已剥离的粘接膜20被再次粘贴于再生后的转印基材10。
在即将到达检查部4之前设置有清洁辊18。清洁辊18去除即将被检查部4检查的转印基材10的背面上粘附的灰尘/污垢。由此，能够容易地发现应被第二去除部30去除的、残留在转印基材10上的催化剂。另外，除了清洁辊18以外，可以设置去除粘附于转印基材10的灰尘/污垢的去除机构，在不需要的情况下也可以不设置清洁辊18。
检查部4检查是否存在残留于转印基材10的表面的催化剂(残留杂质)。检查部4包含照相机40和照明具41。利用照明具41对转印基材10的检查对象区域进行照明，利用照相机40拍摄该检查对象区域。拍摄到的图像例如通过未图示的图像处理装置进行图像处理，判定是否存在残留杂质。
在检查部4中检测到残留杂质的情况下，转印基材10被沿反方向输送，使得粘附残留杂质的部位向经过一次的第二去除部30移动。然后，在第二去除部30中去除残留的催化剂。
在第二去除部30中，例如，可以通过利用干燥的废布、或含有水或乙醇等酒精的废布擦拭来去除残留的催化剂。另外，可以在工作台的附近设置盛水的托盘，以回收擦拭到的催化剂。此外，第二去除部30设有状态监视器31。状态监视器31显示拍摄到转印基材10粘附有残留杂质的部位的图像。操作员可以一边观察状态监视器31一边进行残留杂质的去除。
第二去除部30设有由具有透光性的玻璃、树脂制的、未图示的工作台。沿反方向输送的转印基材10在残留杂质的粘附部位位于工作台上的位置处停止。粘附有残留杂质的转印基材10的清扫面配置在不面对转印基材10的工作台的一侧(表面侧)。
此外，第二去除部30设有从转印基材10的清扫面的背面侧照射光的照明光源(未图示)。在实施方式中，转印基材10为PTFE，具有透光性。因此，通过从照明光源照射光，能够容易辨别残留在转印基材10上的黑色的催化剂。另外，在转印基材10不具有透光性的情况下，可以从转印基材10的表面侧照射光。
作为照明光源，可以使用向工作台上的转印基材10的去除残留杂质的区域照射均匀的光的照明光源。例如，照明光源可以使用在多条线上各自以网格状等间隔地配置多个点光源的照明光源、具备一个或多个光源以及将从该光源发出的光发生漫反射的导光板等的面光源等。作为光源的种类，例如可举出荧光灯、LED(发光二极管)和OLED(有机发光二极管)等。
由第二去除部30去除残留杂质之后，转印基材10的被检测到残留杂质的部位再次经过清洁辊18通过检查部4。这样，通过再次执行检查部4的检查，能够确认已经可靠地去除了残留在转印基材10上的杂质。
以下，参照图3、4A～4C，说明实施方式所涉及的转印基材再生方法。图3是示出实施方式所涉及的转印基材再生方法的流程图。图4A～4C是说明图3的各个步骤中的转印基材再生装置的动作的图。
如图3的步骤S10所示，在正常输送时，转印基材10和粘接膜20沿图4A中箭头所示方向输送。此时，在第一去除部3中去除转印基材10上的催化剂。
然后，在检查部4检查转印基材10的表面，判断是否检测到残留杂质(步骤S11)。在未检测到残留杂质的情况下(步骤S11为否)，返回步骤S10，继续正常输送。另一方面，在检测到残留杂质的情况下(步骤S11为是)，减慢并停止转印基材10沿正方向的输送，沿反方向将转印基材10输送预先设定的距离，同时使积聚辊15移动以延长输送路径，从而积聚转印基材10(步骤S12)。
如图4B所示，转印基材10沿实线箭头所示的反方向输送。此外，通过使积聚辊15按照虚线箭头从虚线表示的位置移动到实线表示的位置，能够延长转印基材10的输送路径。由此，能够将转印基材10沿反方向返回的部分积聚在积聚辊15。此时，转印基材退卷部11和粘接膜退卷部21变为停止状态。
然后，转印基材10的粘附有残留杂质的部位到达第二去除部30之后，停止转印基材10的反方向输送(步骤S13)。然后，在第二去除部30中进行残留杂质的去除(步骤S14)。残留杂质的去除完成之后，开始沿正方向输送转印基材10，同时使积聚辊15返回(步骤S15)。
如图4C所示，转印基材10沿实线箭头表示的正方向输送。此外，通过使积聚辊15按照虚线箭头从虚线表示的位置移动到实线表示的位置，能够缩短转印基材10的输送路径。由此，能够将积聚在积聚辊15的转印基材10送出。沿正方向的输送例如可以通过操作员按下表示残留杂质的去除完成的按钮来开始。此时，转印基材退卷部11和粘接膜退卷部21保持停止状态。
如果积聚辊15返回原点，则从转印基材退卷部11、粘接膜退卷部21分别开始转印基材10、粘接膜20的输送(步骤S16)。在步骤S16中，具体地，当积聚辊15返回原点时，暂时停止转印基材10的输送。然后，将各个张力区间的张力调整为设定值之后，从转印基材退卷部11、粘接膜退卷部21分别陆续送出转印基材10、粘接膜20。
在由第二去除部30去除残留杂质之后，转印基材10的被检测到残留杂质的部位再次通过清洁辊18、检查部4，执行由检查部4进行的检查(步骤S17)。另外，在重新检查中再次检测到残留杂质的情况下(步骤S17为是)，再次返回步骤S12，重复相同的动作。
在重新检查中未检测到残留杂质的情况下(步骤S17为否)，判断转印基材再生工序是否结束(步骤S18)。转印基材再生工序例如可以考虑在以下两种模式下结束。第一个是，根据转印基材卷绕部19的编码器值计算已去除杂质的转印基材10的长度，当计算出的转印基材10的长度达到目标值时。第二个是，测定转印基材退卷部11和粘接膜退卷部21的辊径，当任一个的辊径比规定值小时。步骤S18为是时，转印基材再生工序结束，在步骤S18为否、转印基材再生工序未结束的情况下，返回到正常输送(步骤S10，图4A)。
如以上所说明的，在实施方式中，在转印基材再生工序中，利用粘接膜剥离残留在转印基材上的催化剂之后，在由检查部4检查存在残留杂质的情况下，进行反向输送。然后，在去除残留杂质之后，通过再次检查转印基材10的表面，能够可靠地去除催化剂，能够提高再生后的转印基材10的质量。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当变更。例如，在实施方式中，是在第二去除部30的下游设置检查部4，但是也可以在第二去除部30的上游设置检查部4。在设置清洁辊18的情况下，设置于即将到达检查部4之前。
在该情况下，由检查部4检查后的转印基材10沿正方向输送，被送至第二去除部30。而且，在由第二去除部30去除残留杂质之后，转印基材10沿反方向输送，被检测到残留杂质的部位再次向检查部4移动。此外，例如，也可以设置整形工序，在去除催化剂之后，用两个加热辊对转印基材的凹凸处施压，通过热量和压力进行平整。
Claims (7)
1.一种转印基材再生装置，其具备：
第一通路，将卷绕成辊状的长条带状的转印基材退卷并输送；
第二通路，将卷绕成辊状的长条带状的粘接材料退卷并输送；
控制部，其控制所述转印基材的输送；
第一去除部，其设置于所述第一通路，使所述粘接材料与所述转印基材接触，将所述转印基材上的杂质转印到所述粘接材料而去除；
检查部，其设置于所述第一通路中所述第一去除部的下游，检查所述转印基材的表面；以及
第二去除部，其设置于所述第一通路，去除由所述检查部检测到的残留杂质，
所述检查部设置于所述第二去除部的下游，
在由所述检查部检测到所述残留杂质的情况下，所述控制部沿反方向输送所述转印基材，使得所述转印基材的被检测到所述残留杂质的部位向所述第二去除部移动，
在所述第一通路中，在所述第一去除部的下游具备积聚辊，其设置于所述检查部及所述第二去除部的上游，
当反方向输送所述转印基材时，通过使所述积聚辊移动来变更输送路径长度，从而积聚所述转印基材。
2.根据权利要求1所述的转印基材再生装置，其中，
所述控制部控制所述转印基材的输送，以在由所述第二去除部去除所述残留杂质之后，所述转印基材的被检测到所述残留杂质的部位再次通过所述检查部。
3.根据权利要求1或2所述的转印基材再生装置，其中，
所述转印基材具有透光性，
所述第二去除部还具备照明光源，该照明光源从所述转印基材的粘附有所述残留杂质的面的背面侧照射光。
4.根据权利要求1或2所述的转印基材再生装置，其中，
所述转印基材是聚四氟乙烯，所述杂质是催化剂。
5.一种转印基材再生方法，其中，
将卷绕成辊状的长条带状的转印基材退卷并使第一通路输送；
将卷绕成辊状的长条带状的粘接材料退卷并使第二通路输送；
在所述第一通路中，利用第一去除部使所述粘接材料与所述转印基材接触，将所述转印基材上的杂质转印到所述粘接材料而去除；
在所述第一通路中，在由所述第一去除部去除所述杂质后，由检查部检查所述转印基材的表面；
在所述第一通路中，在检测到残留杂质的情况下，由与所述第一去除部不同的第二去除部去除所述残留杂质，
在检测到所述残留杂质的情况下，沿反方向输送所述转印基材，使得所述转印基材的被检测到所述残留杂质的部位向所述第二去除部移动，
在所述第一通路中，当反方向输送所述转印基材时，通过使积聚辊移动来变更输送路径长度，以所述转印基材不会返回所述第一去除部的方式积聚所述转印基材。
6.根据权利要求5所述的转印基材再生方法，其中，
控制所述转印基材的输送，以在由所述第二去除部去除所述残留杂质之后，所述转印基材的被检测到所述残留杂质的部位再次通过所述检查部。
7.根据权利要求5或6所述的转印基材再生方法，其中，
所述第二去除部中，从具有透光性的所述转印基材的背面侧照射光，去除所述残留杂质。
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