DE60314107T2

DE60314107T2 - Verfahren und vorrichtung zum abschälen eines dünnen films von einer trägerbahn

Info

Publication number: DE60314107T2
Application number: DE60314107T
Authority: DE
Inventors: Donald I. Saint Paul HIRSCH
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2005528241A; US20050039851A1; JP4382499B2; DE60314107D1; EP1490226B1; CA2480921A1; US7022207B2; KR20040105827A; ATE363386T1; AU2003217278A1; CN1646316A; EP1490226A1; US20060102281A1; US6868890B2; WO2003084750A1; US20030188824A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschälen eines dünnen Films, typisch mit einer Stärke von 100 Mikrometer oder weniger, von einer Trägerbahn mit Hilfe einer rotierbaren Abschälstange, die in einem Luftlager gehalten wird.
Allgemeiner Stand der Technik
US-Patentschriften 5,556,499 und 5,762,753 offenbaren ein Schäl-Abschichtungs-Verfahren und eine Vorrichtung, die eine Abschälstange verwendet, welche in einem massiven Lager gehalten wird, was einen kontinuierlichen Kontakt mit der Abschälstange schafft. Die Verweise beschreiben auch ein Abschälstangenlager, welches eine Schleiffläche zum kontinuierlichen Schruppen der Abschälstange umfasst.
Kurzdarstellung der Erfindung
In Kürze stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Entfernen eines Films von einer Trägerbahn bereit, die eine rotierbare Abschälstange umfasst, welche in einem Luftlager gehalten wird. Das Luftlager umfasst eine Stützplatte mit gekrümmten Oberflächen, die im Wesentlichen koaxial mit einem zylindrischen Filmlagersegment der Abschälstange verläuft. Luftöffnungen in den gekrümmten Oberflächen leiten einen Luftstrom in einen Luftlagerspalt zwischen den gekrümmten Oberflächen und der Abschälstange.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entfernen eines Films von einer Trägerbahn bereit, das folgende Schritte umfasst: Passieren einer Doppelschicht eines Films und einer Trägerbahn über eine rotierbare Abschälstange, die in einem Luftlager gehalten wird, so dass der Film die Abschälstange berührt, und Abschälen des Films von der Trägerbahn. Der Film weist typisch eine Stärke von 100 Mikrometern oder weniger auf.
Was auf dem Fachgebiet noch nicht beschrieben wurde und von der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, die eine rotierbare, in einem Luftlager gehaltene Abschälstange verwendet, um einen feinen oder dünnen Film von einer Trägerbahn abzuschälen.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, das/die die Verwendung von Rollen aus dünnem Gießfilm in einem automatisierten Herstellungsverfahren ermöglicht. Dieser Vorteil wird durch die in Anspruch 1 definierte Vorrichtung und das in Anspruch 5 definierte Verfahren erzielt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Schälmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt einen Querschnitt des in 1 dargestellten Schälmechanismus.
3 zeigt einen Ausschnitt aus 2, der die Abschälstange gemäß der vorliegenden Erfindung abbildet.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In der Darstellung der 1, 2 und 3 umfasst eine Schälvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Rahmenteile 10, 11, 12 und 13, die zusammen einen Trägerrahmen bilden. Die Abschälstangenstützplatte 40 ist an einem oder mehreren Rahmenteilen 10, 11 und 12 befestigt. Die Abschälstangenstützplatte 40 umfasst die gekrümmten Oberflächen 41 und 42 zum Aufnehmen der Abschälstange 50. Die Abschälstange 50 ist in ihrem Filmlagermittelsegment im Wesentlichen zylindrisch. Die Abschälstange 50 kann im Wesentlichen über ihre gesamte Länge zylindrisch sein, oder kann nichtzylindrische Endsegmente wie gerundete Enden oder andere Anpassungen für die Wechselwirkung mit Endabdeckungen 60 und 61 aufweisen. Die Endabdeckungen 60 und 61 verhindern, dass sich die Abschälstange 50 löst, was anderenfalls möglicherweise entweder durch eine Querbewegung der Abschälstange 50 oder durch die Abwesenheit von Film 90 auftritt, was z.B. am Ende eines Durchlaufs auftreten kann. Die Endabdeckungen 60 und 61 können Lager für jedes Ende der Abschälstange 50 umfassen, wie etwa Nadellager. Die Endabdeckungen 60 und 61 können an den Rahmenteilen 11 und 12 oder an der Abschälstangenstützplatte 40 oder an beiden befestigt sein. Wenn die Endabdeckungen 60 und 61 Lager für jedes Ende der Abschälstange 50 umfassen, können die Endabdeckungen 60 und 61 mit einer gleitenden Befestigung an den Rahmenteilen 11 und 12 oder an der Abschälstangenstützplatte 40 befestigt sein, was die Bewegung der Abschälstange 50 näher zu den Luftlagerspalten 51 und 52 hin oder weiter von ihnen entfernt ermöglicht.
Die Wölbung jeder der gekrümmten Oberflächen 41 und 42 ist im Wesentlichen koaxial mit der Wölbung des im Wesentlichen zylindrischen Filmlagermittelsegments der Abschälstange 50. Im Gebrauch trennen die Luftlagerspalten 51 und 52 die gekrümmten Oberflächen 41 und 42 von der Abschälstange 50. Durch Luftöffnungen, die eine Nut 43 umfassen können, welche die gekrümmten Oberflächen 41 und 42 trennt, wird den Luftlagerspalten 51 und 52 Luft zugeführt, wobei sich die Nut 43 im Wesentlichen über die gesamte Länge der Luftlagerspalten 51 und 52, entlang der Länge des Filmlagersegments der Abschälstange 50, erstreckt. In einer anderen Ausführungsform können die Luftöffnungen eine Reihe von Löchern umfassen. Die Nut 43 oder andere Luftöffnungen werden durch einen oder mehrere Luftkanäle 44 gespeist, die wiederum durch die Luftkanäle 101, 102 im Verteilerblock 100 gespeist werden, der an der Abschälstangenstützplatte 40 befestigt ist. Es kann jede geeignete Quelle über der Umgebung liegenden Luftdrucks zur Speisung der Luftkanäle 44, 101, 102 verwendet werden, wie etwa eine Luftpumpe. Es kann jede geeignete Luftdruckhöhe oder jeder geeignete Luftdurchsatz verwendet werden, vorausgesetzt, dass während des Betriebs ein geeigneter Luftlagerspalt eingehalten wird.
Eine Trägerbahnstützwalze 30 und eine Film-Mitläuferwalze 20 sind rotierbar an den Rahmenteilen 11 und 12 befestigt. Die Trägerbahnstützwalze 30 ist neben der Abschälstange 50 angeordnet, so dass ein Spalt gebildet wird. Die Film-Mitläuferwalze 20 ist so angeordnet, dass der die Abschälstange 50 passierende Film 90 aufgenommen wird und der Film 90 in einer stabilen Orientierung zur Abschälstange 50 gehalten wird.
In Betrieb wird eine Doppelschicht 70, die eine Trägerbahn 80 enthält, die einen Film 90 trägt, in den Spalt gelenkt, der zwischen der Trägerbahnstützwalze 30 und der Abschälstange 50 gebildet wird. Während die Trägerbahn 80 mit der Stützwalze 30 in Kontakt bleibt, wird der Film 90 von der Trägerbahn 80 abgeschält und folgt der Oberfläche der Abschälstange 50. Die Abschälstange 50 dreht sich, während der Film 90 über die Abschälstange 50 läuft. Die Film-Mitläuferwalze 20 nimmt den Film 90, der über die Abschälstange 50 läuft, auf und hält den Film 90 in einer stabilen Orientierung und Spannung relativ zur Abschälstange 50. Typisch wird die vorliegende Vorrichtung durch eine Zugkraft angetrieben, die ein geeignetes Antriebsmittel auf die Trägerbahn 80 ausübt. zusätzlich kann auch die Trägerbahnstützwalze 30 angetrieben werden.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft mit feinen oder dünnen Filmen zu verwenden. Typisch kann das vorliegende Verfahren genutzt werden, um Filme mit einer Stärke von 100 Mikrometern oder weniger abzuschälen, typischer 50 Mikrometer oder weniger und noch typischer 30 Mikrometer oder weniger. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft für Filme von Polymerelektrolytmembranen verwendet werden, die auf eine Trägerbahn gegossen werden und sulfurierte Flourpolymer-Membranen wie Nafion^TM oder Flemion^TM umfassen. Es kann jede geeignete Trägerbahn verwendet werden, die ein geeignetes, flexibles Polymerfolienmaterial mit einer Stärke von typisch weniger als einem Millimeter, typischer weniger als 0,5 Millimetern und typischer weniger als 0,2 Millimetern umfasst. Filme können mit jedem geeigneten Verfahren aus einer Lösung oder Suspension des Filmpolymers hergestellt werden, einschließlich Beschichtungs- oder Gießverfahren wie Rakelstreichen, Sprühstreichen, Schlitzstreichen, Bürstenstreichen oder ähnliche. Da der gegossene Film unregelmäßige Ränder haben kann, kann der gegossene Film an einem oder mehreren Rändern beschnitten werden, um einen glatten Rand zu erhalten. Typisch kann eine kontinuierliche Bahn eines Gießfilms mit einer tiefenkontrollierten Stanze gestanzt werden, um glatte Seitenränder zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist bei der Herstellung von Gütern wie etwa Membranelektrodenanordnungen, die in Brennstoffzellen verwendet werden, aus Membranen aus Polymerelektrolyten nutzbar, die als dünner Film mit einer Stärke von 30 Mikrometern oder weniger auf eine Trägerbahn gegossen werden.
Dem Fachmann erschließen sich verschiedene Modifizierungen und Veränderungen dieser Erfindung, ohne vom Schutzumfang und den Prinzipien dieser Erfindung abzuweichen und es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht unzulässig auf die vorliegend dargestellten Ausführungsformen begrenzt ist.

Claims

Vorrichtung zum Entfernen eines Films (90) von einer Trägerbahn (80), die eine rotierbare Abschälstange (50) aufweist, die in einem Luftlager gehalten wird, wobei die Abschälstange (50) ein Filmlagersegment aufweist, das im Wesentlichen zylindrisch ist und eine Mittelachse aufweist, und wobei das Luftlager eine Stützplatte (40) aufweist, die eine oder mehr gekrümmte Oberflächen (41, 42) aufweist, die im Wesentlichen koaxial zum Filmlagersegment der Abschälstange (50) angeordnet sind, wobei die Stützplatte (40) eine oder mehrere Luftöffnungen in den gekrümmten Oberflächen zur Leitung eines Luftstroms in einem Luftlagerspalt (51, 52) zwischen den gekrümmten Oberflächen und dem Filmlagersegment der Abschälstange (50) aufweist, wobei die Vorrichtung ferner eine Quelle über der Umgebung liegenden Luftdrucks aufweist, die funktionell mit den Luftöffnungen verbunden ist, um einen Luftstrom in den Luftlagerspalt (51, 52) bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Luftöffnungen eine Nut (43) in der gekrümmten Oberfläche (41, 42) aufweisen, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Luftlagerspalts (51, 52) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die zusätzlich eine Trägerbahnstützwalze (30) aufweist, die neben der Abschälstange (50) angeordnet ist und so einen Spalt bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die zusätzlich eine Film-Mitläuferwalze (20) aufweist, die so angeordnet ist, dass sie den Film (90), der die Abschälstange (50) passiert, aufnimmt und den Film in einer stabilen Orientierung relativ zur Abschälstange hält.
Verfahren zum Entfernen eines Films von einer Trägerbahn mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Passieren einer Doppelschicht (70) eines Films (90) und einer Trägerbahn (80) über die rotierbare Abschälstange (50) der Vorrichtung, so dass der Film die Abschälstange berührt, und Abschälen des Films (90) von der Trägerbahn (80).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Luftöffnungen der Vorrichtung eine Nut (43) in den gekrümmten Oberflächen (41, 42) aufweisen, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Luftlagerspalts (51, 52) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Schritt des Passierens einer Doppelschicht (70) eines Films (90) und einer Trägerbahn (80) über die rotierbare Abschälstange (50) das Passieren der Doppelschicht in einen zwischen der Abschälstange (50) und einer neben der Abschälstange angeordneten Trägerbahnstützwalze (30) ausgebildeten Spalt aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, wobei der Film (90) eine Stärke von 100 μm (100 Mikrometer) oder weniger aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–8, das zusätzlich den Schritt des Gießens des Films (90) auf der Trägerbahn (80) aufweist.