CN211964827U - 一种溶胀膜的两面直接涂布的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，包括放料纠偏机构，所述放料纠偏机构上套接有溶胀膜，所述溶胀膜经过多个间隔设置的第一导辊和第二导辊导入涂覆机构中，所述溶胀膜涂覆完浆料后送入烘箱中，干燥完的所述溶胀膜进入收料纠偏机构后，再由所述第一导辊导入复合机构中；由于溶胀膜与B面原始保护膜紧密粘合，浆料涂覆在溶胀膜上时，溶胀膜受B面原始保护膜的粘合约束，不会发生膨胀变形。涂覆B面时，由于溶胀膜与A面支撑膜紧密粘合，浆料涂覆在溶胀膜上时，溶胀膜受A面支撑膜的粘合约束，不会发生膨胀变形。

Description

一种溶胀膜的两面直接涂布的设备

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种溶胀膜的两面直接涂布的设备。

背景技术

溶胀是高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀的现象。例如，离子交换树脂是亲水性高分子化合物，当将干的离子交换树脂浸入水中时，其体积常常要变大。用离子交换树脂生产出来的薄膜具有溶胀特性，我们把类似这种具有这种溶胀特性的薄膜简称为溶胀膜。

在诸如燃料电池行业，需要在溶胀膜的A/B两面涂覆含溶剂的浆料，如果直接将含溶剂的浆料涂覆在溶胀膜上，溶胀膜会发生膨胀变形，不能满足生产质量要求。现在的生产工艺是通过转印的方式来完成，即先将含溶剂的浆料涂覆在其他没有溶胀特性的薄膜上，浆料干燥后再通过其他技术将涂层转印到溶胀膜上。这种生产工艺因为没有直接将浆料涂覆在溶胀膜上，可以避免溶胀膜发生膨胀变形的问题，但是这种生产工艺存在工序复杂、生产效率低、转运后涂层与溶胀膜的附着力不良等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，避免溶胀膜发生膨胀变形，转运后涂层与溶胀膜的附着力不良等问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，包括放料纠偏机构，所述放料纠偏机构上套接有溶胀膜，所述溶胀膜经过多个间隔设置的第一导辊和第二导辊导入涂覆机构中，所述溶胀膜涂覆完浆料后送入烘箱中，干燥完的所述溶胀膜进入收料纠偏机构后，再由所述第一导辊导入复合机构中；

A面支撑膜套入A面支撑膜放料机构中，经过多个间隔设置的所述第一导辊将所述A面支撑膜导入所述复合机构中，所述复合机构将所述溶胀膜和所述A面支撑膜相复合，复合完后的所述溶胀膜经过收料剥离收料机构，完成半成品溶胀膜的收料。

进一步，所述放料纠偏机构包括放料轴，所述放料轴的一侧安装有放料轴驱动电机，所述放料轴的正下方间隔的设有导向轴，所述导向轴的正下方间隔的设有第一纠偏检测传感器，所述放料轴、所述放料轴驱动电机、所述导向轴、所述第一纠偏检测传感器均安装有支撑架，所述支撑架的底部安装在导轨上。

进一步，所述支撑架上还安装有第一纠偏执行器，所述第一纠偏执行器接收到所述第一纠偏检测传感器输出的信号后，带动所述支撑架在所述导轨上往返运动，从而调整所述放料轴和所述导向轴上所述溶胀膜的位置。

进一步，所述涂覆机构包括第一涂布板和第二涂布板，所述第一涂布板和所述第二涂布板通过螺母相贴合，所述第二涂布板的侧壁上设有进料口，所述进料口与所述第一涂布板和所述第二涂布板之间的缝隙相连通；所述第二涂布板与所述进料口相离一侧的两端均设有涂布头驱动气缸；

所述第一涂布板表面的两侧均设有机械千分表和紧密间隙调节差速螺杆，同侧的所述机械千分表和所述紧密间隙调节差速螺杆相邻设置。

进一步，所述第一涂布板和所述第二涂布板之间的缝隙与相邻的所述第二导辊相切设置。

进一步，所述收料纠偏机构包括过渡板，所述过渡板上表面的两侧均设有过渡辊，所述过渡板下表面安装有第二纠偏执行器，所述第二纠偏执行器的一侧安装有第二纠偏检测传感器，所述第二纠偏执行器接收到所述第二纠偏检测传感器的信号后，带动所述过渡板以所述过渡板的中心为轴水平摇动。

进一步，所述复合机构包括包胶软辊，所述包胶软辊的正下方安装有钢制硬辊，所述钢制硬辊的一侧安装有钢制硬辊驱动电机，所述包胶软辊与所述钢制硬辊相离一侧的两端均安装有调节气缸，所述包胶软辊和所述钢制硬辊相邻处的两侧均设有间距调节螺丝。

进一步，所述剥离收料机构包括气胀轴，所述气胀轴的一侧设有气胀轴驱动电机；

所述剥离收料机构有两个，两个所述剥离收料机构分别设置在所述第一导辊的两侧。

本实用新型的有益效果为：该两面直接涂布的设备，可以直接将含溶剂的浆料涂覆在溶胀膜上，在A面涂覆生产前，溶胀膜B面自带原始保护膜，在溶胀膜A面涂覆浆料涂层，涂层烘干后在A面的涂层上再复合一层具有低粘度的A面支撑膜，使溶胀膜A面与支撑膜紧密粘合在一起，然后再剥离B面的原始保护膜后进行涂布，B面涂层烘干后再剥离A面涂层上的A面支撑膜；

涂覆A面时，由于溶胀膜与B面原始保护膜紧密粘合，浆料涂覆在溶胀膜上时，溶胀膜受B面原始保护膜的粘合约束，不会发生膨胀变形。涂覆B面时，由于溶胀膜与A面支撑膜紧密粘合，浆料涂覆在溶胀膜上时，溶胀膜受A面支撑膜的粘合约束，不会发生膨胀变形。由于A面支撑膜具有低粘度特性，既可以与溶胀膜粘合在一起，起到支撑保护作用，又可以避免剥离A面支撑膜时损伤溶胀膜上的涂层。

附图说明

图1为一种溶胀膜的两面直接涂布的设备结构示意图；

图2为放料机构的结构示意图；

图3为涂覆机构的立体结构示意图；

图4为涂覆机构的侧视结构示意图之一；

图5为涂覆机构的侧视结构示意图之二；

图6为收料纠偏机构的结构示意图；

图7为复合机构的结构示意图；

图8为剥离收料机构的结构示意图；

图9为一种溶胀膜的两面直接涂布方法操作框图；

图10为溶胀膜剥离支撑膜后的结构图；

图11为膜电极组装单电池的性能比较图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，包括放料纠偏机构 1，所述放料纠偏机构1上套接有溶胀膜，所述溶胀膜经过多个间隔设置的第一导辊801和第二导辊802导入涂覆机构2中，所述溶胀膜涂覆完浆料后送入烘箱3中，干燥完的所述溶胀膜进入收料纠偏机构4后，再由所述第一导辊801导入复合机构6中；

A面支撑膜套入A面支撑膜放料机构5中，经过多个间隔设置的所述第一导辊801将所述A面支撑膜导入所述复合机构6中，所述复合机构6 将所述溶胀膜和所述A面支撑膜相复合，复合完后的所述溶胀膜经过收料剥离收料机构7完成半成品溶胀膜的收料。

请参阅图2，所述放料纠偏机构1包括放料轴101，所述放料轴101 的一侧安装有放料轴驱动电机102，所述放料轴101的正下方间隔的设有导向轴103，所述导向轴103的正下方间隔的设有第一纠偏检测传感器 104，所述放料轴101、所述放料轴驱动电机102、所述导向轴103、所述第一纠偏检测传感器104均安装有支撑架105，所述支撑架105的底部安装在导轨106上。

所述支撑架105上还安装有第一纠偏执行器107，所述第一纠偏执行器107接收到所述第一纠偏检测传感器104输出的信号后，带动所述支撑架105在所述导轨106上往返运动，从而调整所述放料轴101和所述导向轴103上所述溶胀膜的位置。

其中，将卷料套入放料轴101上，放料轴驱动电机102转动带动放料轴101转动；放料轴驱动电机102采用伺服电机力矩模式控制；

第一纠偏检测传感器104，用于检测溶胀膜的边缘位置，反馈给第一纠偏执行器107；

第一纠偏执行器107根据第一纠偏检测传感器104的位置反馈调节溶胀膜的位置，使溶胀膜处于设备的中心。

即，放料轴101沿着溶胀膜的宽度方向往返运动，从而使溶胀膜居中。

请参阅图3、图4和图5，所述涂覆机构2包括第一涂布板201和第二涂布板202，所述第一涂布板201和所述第二涂布板202通过螺母相贴合，所述第二涂布板202的侧壁上设有进料口303，所述进料口303与所述第一涂布板201和所述第二涂布板202之间的缝隙相连通；所述第二涂布板202与所述进料口303相离一侧的两端均设有涂布头驱动气缸204；

所述第一涂布板201表面的两侧均设有机械千分表205和紧密间隙调节差速螺杆206，同侧的所述机械千分表205和所述紧密间隙调节差速螺杆206相邻设置。

所述第一涂布板201和所述第二涂布板202之间的缝隙与相邻的所述第二导辊802相切设置。

其中，机械千分表205用于检测模头距离涂布辊的位置；

紧密间隙调节差速螺杆206，每旋转一圈将产生0.05mm的位移差，分辨率可高达1um。

涂布头驱动气缸204，用于涂覆机构2与第二导辊802上的溶胀膜的弹开。

此外，涂料从进料口203灌入，流入第一涂布板201和第二涂布板202 相接的缝隙中，由于与涂覆机构2相邻的第二导辊802与第一涂布板201 和第二涂布板202之间的缝隙相切，从第一涂布板201和第二涂布板202 之间的缝隙中挤出的涂料相切的涂覆在溶胀膜上，由于溶胀膜套接在第二导辊802上，转动第二导辊802从而使溶胀膜上均匀的涂覆涂料。

请参阅6，所述收料纠偏机构4包括过渡板401，所述过渡板401上表面的两侧均设有过渡辊402，所述过渡板401下表面安装有第二纠偏执行器403，所述第二纠偏执行器403的一侧安装有第二纠偏检测传感器404，所述第二纠偏执行器403接收到所述第二纠偏检测传感器404的信号后，带动所述过渡板401以所述过渡板401的运动轨迹中心为轴水平摇动。

第二纠偏检测传感器404，用于检测溶胀膜的边缘位置，反馈给纠偏执行器。

第二纠偏执行器403，根据第二纠偏检测传感器404的位置反馈调节溶胀膜的位置，使之达到设备的中心。

过渡辊402，用于溶胀膜的输送。

请参阅图7所述复合机构6包括包胶软辊601，所述包胶软辊601的正下方安装有钢制硬辊602，所述钢制硬辊602的一侧安装有钢制硬辊驱动电机603，所述包胶软辊601与所述钢制硬辊602相离一侧的两端均安装有调节气缸604，所述包胶软辊601和所述钢制硬辊602相邻处的两侧均设有间距调节螺丝605。

调节气缸604，通过调节气缸604的伸出和缩回，实现包胶软辊601 与钢制硬辊602的闭合和弹开动作；

调节螺丝605，用于调整包胶软辊与钢制硬辊之间的间隙；

钢制硬辊驱动电机603为伺服电机或变频电机。

请参阅图8，所述剥离收料机构7包括气胀轴701，所述气胀轴701 的一侧设有气胀轴驱动电机702；

请参阅图1，所述剥离收料机构7有两个，两个所述剥离收料机构7 分别设置在所述第一导辊801的两侧。

实施例一

请参阅图9，一种溶胀膜的两面直接涂布方法，包括以下步骤：

S1、溶胀膜进入放料纠偏机构，完成溶胀膜的放料与纠偏；

S2、溶胀膜A面涂覆浆料；

放料纠偏机构1由第一纠偏检测传感器104和第一纠偏执行器107组成，第一纠偏检测传感器104用来检测溶胀膜的位置，若位置不在设备中心，将会通过第一纠偏执行器107调整溶胀膜的位置使其在设备中心位置。

所述溶胀膜A面涂覆和所述B面涂覆采用狭缝式挤压的涂布方式；

S3、烘箱干燥；

热方式为热风加热；烘箱长度由涂覆速度、涂覆厚度、溶剂的挥发性能决定；通过调节烘箱温度、热风出口距离溶胀膜的高度、热风进风风量、排风风量来得到良好的干燥效果。

S4、溶胀膜进入收料纠偏机构4中，完成半成品溶胀膜的纠偏；

所述收料纠偏机构由第二纠偏执行器403和第二纠偏检测传感器404 组成，第二纠偏检测传感器404用来检测溶胀膜的位置，若位置不在设备中心，将会通过第二纠偏执行器403调整溶胀膜的位置使其在设备中心位置。

S5、A面复合：溶胀膜A面和支撑膜放料机构的A面支撑膜经过复合机构6，完成A面复合；

所述溶胀膜A面覆盖在所述A面支撑膜的粘性面上，并同时进入复合机构6，通过调整包胶软辊601和钢制硬辊602之间的间隙，使设备得到良好的复合效果，从而完成A面复合。

S6、剥离收料机构7剥离B面原始保护膜，并完成半成品溶胀膜的收料；

S7、将半成品溶胀膜人工转移至放料纠偏机构1，完成半成品溶胀膜的放料和纠偏；

S8、半成品溶胀膜B面涂覆浆料；

S9、烘箱干燥；

S10、溶胀膜进入收料纠偏机构，完成成品溶胀膜的纠偏；

S11、剥离收料机构7剥离A面支撑膜，并完成成品溶胀膜的收料。

所述A面支撑膜和材质为PET膜，且单面背胶，由于A面支撑膜具有低粘度特性，剥离A面支撑膜时，不会损伤溶胀膜上的涂层。

所述溶胀膜A面和所述A面支撑膜完全对应贴合。否则支撑膜和溶胀膜脱离的位置就可能会发生溶胀。

请参阅图10，涂覆A面时，由于溶胀膜与B面原始保护膜紧密粘合，浆料涂覆在溶胀膜上时，溶胀膜受B面原始保护膜的粘合约束，不会发生膨胀变形。涂覆B面时，由于溶胀膜与A面支撑膜紧密粘合，浆料涂覆在溶胀膜上时，溶胀膜受A面支撑膜的粘合约束，不会发生膨胀变形。由于 A面支撑膜具有低粘度特性，既可以与溶胀膜粘合在一起，起到支撑保护作用，又可以避免剥离A面支撑膜时损伤溶胀膜上的涂层

涂覆设备采用卷对卷狭缝式挤压涂布复合一体设备，从而实现复合+ 涂布一体化连续生产。

对比实施例

采用喷涂法将第一催化剂浆料喷涂于质子交换膜的A面；

将第二催化剂浆料涂布于转印介质上，并进行干燥处理；

将干燥后的转印介质与喷涂第一催化剂浆料的质子交换膜贴合，其中转印介质喷涂有第二催化剂的一面朝向质子交换膜未被喷涂的B面，在质子交换膜被喷涂第一催化剂浆料的A面覆上保护膜，采用热转印工艺，热压后剥离转印介质即得到燃料电池膜电极。

如图11所示，实施例一与对比实施例比较可以发现，经过一定的温度和压力热压后，性能没有明显的变化，但是催化剂层经过热压后不易脱落；

实施例一与对比实施例可以看出，本技术方案的电池性能优于对比实施例的电池性能。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，其特征在于：包括放料纠偏机构(1)，所述放料纠偏机构(1)上套接有溶胀膜，所述溶胀膜经过多个间隔设置的第一导辊(801)和第二导辊(802)导入涂覆机构(2)中，所述溶胀膜涂覆完浆料后送入烘箱(3)中，干燥完的所述溶胀膜进入收料纠偏机构(4)后，再由所述第一导辊(801)导入复合机构(6)中；

A面支撑膜套入A面支撑膜放料机构(5)中，经过多个间隔设置的所述第一导辊(801)将所述A面支撑膜导入所述复合机构(6)中，所述复合机构(6)将所述溶胀膜和所述A面支撑膜相复合，复合完后的所述溶胀膜经过收料剥离收料机构(7)，完成半成品溶胀膜的收料。

2.根据权利要求1所述的一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，其特征在于：所述放料纠偏机构(1)包括放料轴(101)，所述放料轴(101)的一侧安装有放料轴驱动电机(102)，所述放料轴(101)的正下方间隔的设有导向轴(103)，所述导向轴(103)的正下方间隔的设有第一纠偏检测传感器(104)，所述放料轴(101)、所述放料轴驱动电机(102)、所述导向轴(103)、所述第一纠偏检测传感器(104)均安装有支撑架(105)，所述支撑架(105)的底部安装在导轨(106)上。

3.根据权利要求2所述的一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，其特征在于：所述支撑架(105)上还安装有第一纠偏执行器(107)，所述第一纠偏执行器(107)接收到所述第一纠偏检测传感器(104)输出的信号后，带动所述支撑架(105)在所述导轨(106)上往返运动，从而调整所述放料轴(101)和所述导向轴(103)上所述溶胀膜的位置。

4.根据权利要求1所述的一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，其特征在于：所述涂覆机构(2)包括第一涂布板(201)和第二涂布板(202)，所述第一涂布板(201)和所述第二涂布板(202)通过螺母相贴合，所述第二涂布板(202)的侧壁上设有进料口(303)，所述进料口(303)与所述第一涂布板(201)和所述第二涂布板(202)之间的缝隙相连通；所述第二涂布板(202)与所述进料口(303)相离一侧的两端均设有涂布头驱动气缸(204)；

所述第一涂布板(201)表面的两侧均设有机械千分表(205)和紧密间隙调节差速螺杆(206)，同侧的所述机械千分表(205)和所述紧密间隙调节差速螺杆(206)相邻设置。

5.根据权利要求4所述的一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，其特征在于：所述第一涂布板(201)和所述第二涂布板(202)之间的缝隙与相邻的所述第二导辊(802)相切设置。

6.根据权利要求1所述的一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，其特征在于：所述收料纠偏机构(4)包括过渡板(401)，所述过渡板(401)上表面的两侧均设有过渡辊(402)，所述过渡板(401)下表面安装有第二纠偏执行器(403)，所述第二纠偏执行器(403)的一侧安装有第二纠偏检测传感器(404)，所述第二纠偏执行器(403)接收到所述第二纠偏检测传感器(404)的信号后，带动所述过渡板(401)以所述过渡板(401)的运动轨迹中心为轴水平摇动。

7.根据权利要求1所述的一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，其特征在于：所述复合机构(6)包括包胶软辊(601)，所述包胶软辊(601)的正下方安装有钢制硬辊(602)，所述钢制硬辊(602)的一侧安装有钢制硬辊驱动电机(603)，所述包胶软辊(601)与所述钢制硬辊(602)相离一侧的两端均安装有调节气缸(604)，所述包胶软辊(601)和所述钢制硬辊(602)相邻处的两侧均设有间距调节螺丝(605)。

8.根据权利要求1所述的一种溶胀膜的两面直接涂布的设备，其特征在于：所述剥离收料机构(7)包括气胀轴(701)，所述气胀轴(701)的一侧设有气胀轴驱动电机(702)；

所述剥离收料机构(7)有两个，两个所述剥离收料机构(7)分别设置在所述第一导辊(801)的两侧。

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