JP2016188130A - 薄膜の剥離方法及び薄膜の剥離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基材上に薄膜が積層された積層体から前記薄膜を、容易且つ確実に剥離することが可能な薄膜の剥離方法及び薄膜の剥離装置を提供すること。
【解決手段】基材Ｂ及び薄膜Ｆに、前記薄膜側から前記基材側へ貫通流路形成具３１を突き刺すことにより貫通流路３７を形成する貫通流路形成ステップと、基材側から薄膜側へ貫通流路を通してエアを吹き出すことにより、貫通流路の周辺に、基材Ｂから機能層Ｆが剥離された剥離部Ｐを生じさせる剥離部形成ステップと、を有することを特徴とする基材の剥離方法である。
【選択図】図３

Description

本発明は、基材上に薄膜が積層された積層体から前記薄膜を剥離する、薄膜の剥離方法及び薄膜の剥離装置に関する。

従来より、薄膜を基材から剥離する方法や装置が知られている（例えば、特許文献１）。薄膜を剥離する装置は、剥離用針と、剥離用針を上下に移動させるエアシリンダとを有している。剥離用針は、エアシリンダによって、保護フィルム（薄膜）に接近させられ、保護フィルムを突き刺す。そして、剥離用針が移動させられ、また、エアシリンダによって剥離用針が上昇させられた状態とされることにより、保護フィルムはプラスチック基板（基材）から剥離される。

特開平７−１５７１８７号公報

上記従来の方法においては、薄膜である保護フィルムに剥離用針を突き刺すことで、剥離用針に保護フィルムを引っ掛けて剥離させるものである。しかし、薄膜と基材が強固に接着されている場合、従来方法のように剥離用針を用いるだけでは剥離が困難であった。

本発明は、基材上に薄膜が積層された積層体から前記薄膜を、容易且つ確実に剥離することが可能な薄膜の剥離方法及び薄膜の剥離装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、薄膜（例えば、後述の機能層Ｆ）と基材（例えば、後述の搬送基材Ｂ）が積層されて構成された積層体の前記薄膜を所定形状で前記基材から剥離可能とするように前記薄膜に切り込み（例えば、後述のハーフカット線ＨＣ）を入れるステップ１と、前記薄膜を前記所定形状で前記基材より剥がすステップ２と、を有し、前記ステップ２は、前記積層体に、前記薄膜側から貫通流路形成具（例えば、後述の針３１）を突き刺すことにより前記薄膜及び前記基材に貫通流路（例えば、後述の貫通流路Ｈ）を形成する貫通流路形成ステップと、前記積層体の前記基材側から前記薄膜側へ前記貫通流路を通してエアを吹き出すことにより、前記貫通流路の周辺に、前記薄膜が前記基材から剥離された剥離部（例えば、後述の剥離部Ｐ）を生じさせる剥離部形成ステップと、を有することを特徴とする薄膜の剥離方法を提供する。

本発明によれば、ステップ２において、貫通流路形成具を薄膜および基材に突き刺した後に、貫通流路形成具を後退させて貫通流路から貫通流路形成具を引き抜いているときに、薄膜に貫通流路形成具を突き刺した際に生じた、貫通流路形成具との間への薄膜の食い込み部分（バリ）に対して、該バリと貫通流路形成器具の間を通ってエアが吹き出ることによるベルヌーイ効果による負圧を発生させることができる。この負圧は、薄膜が貫通流路形成具側に引きつけられる力、即ち、基材から薄膜を引剥がす力として作用する。そして、貫通流路形成具を後退させて貫通流路から貫通流路形成具を引き抜いているときに、薄膜と貫通流路形成具との間に発生する摩擦力によって、貫通流路の周辺において、基材と薄膜との間に微少剥離、即ち、剥離部を発生させることができる。この結果、基材から薄膜を容易に剥離することができる。

そして、前記貫通流路形成ステップにおける前記貫通流路（例えば、後述の貫通孔Ｈ）の形成を、前記基材（例えば、後述の搬送基材Ｂ）の搬送の進行方向を変化させるガイドシャフト（例えば、後述のガイドシャフト３５）上で行い、前記剥離部形成ステップにおける前記貫通流路を通してのエアの吹き出しは、前記ガイドシャフトの内部空間より前記貫通流路へ吹き出したエアにより行う。

このため、薄膜と基材に対し、ガイドシャフト上においてその前後で異なる方向への張力がかかるとともに、貫通流路形成具を後退させて貫通流路から貫通流路形成具を引き抜いているときに、貫通流路から引き抜かれる貫通流路形成具を追いかけるような方向にエアを貫通流路に対して吹き出すことができる。この結果、剥離部を容易に形成することができる。

そして、前記ステップ３では、前記貫通流路形成具として針（例えば、後述の針３１）を用いて、前記貫通流路としての貫通孔（例えば、後述の貫通孔Ｈ）を形成する。このため、貫通流路を極力小さく形成することができる。

また、上記目的を達成するため本発明は、薄膜（例えば、後述の機能層Ｆ）と基材（例えば後述の搬送基材Ｂ）が積層されて構成された積層体の前記薄膜を所定形状で前記基材から剥離可能とするように前記薄膜に切り込み（例えば、後述のハーフカット線ＨＣ）を入れる切り込み形成部と前記薄膜を前記所定形状で前記基材より剥がす薄膜剥離部と、を備え、前記薄膜剥離部は、前記積層体に前記薄膜側から前記基材側へ貫通流路形成具（例えば、後述の針３１）を突き刺して貫通流路を形成し、前記基材側から前記薄膜側へ前記貫通流路を通してエアを吹き出して、前記貫通流路の周辺に、前記基材から前記薄膜が剥離される剥離部を生じさせる剥離部形成部を有することを特徴とする薄膜の剥離装置を提供する。

本発明によれば、貫通流路形成具を薄膜および基材に突き刺した後に、貫通流路形成具を後退させて貫通流路から貫通流路形成具を引き抜いているときに、薄膜に貫通流路形成具を突き刺した際に生じた、貫通流路形成具との間への薄膜の食い込み部分（バリ）に対して、該バリと貫通流路形成器具の間を通ってエア吹き出ることによるベルヌーイ効果による負圧を発生させることができる。この負圧は、薄膜が貫通流路形成具側に引きつけられる力、即ち、基材から薄膜を引剥がす力として作用する。そして、貫通流路形成具を後退させて貫通流路から貫通流路形成具を引き抜いているときに、薄膜と貫通流路形成具との間に発生する摩擦力によって、貫通流路の周辺において、基材と薄膜との間に微少剥離、即ち、剥離部を発生させることができる。この結果、基材から薄膜を容易に剥離することができる。

そして、前記剥離部形成部は、エアを流通可能な内部空間を有する円筒状を有するガイドシャフト（例えば、後述のガイドシャフト３５）であって、ガイドシャフトを貫通し前記内部空間とガイドシャフトの外部空間とを連通するエア流路が形成され、前記ガイドシャフトの外周面に前記積層体が沿った状態で前記積層体が搬送されることにより、前記積層体の進行方向を変化させるガイドシャフトと、前記エア流路から前記貫通流路に対してエアを吹き出すように、前記ガイドシャフトの内部空間へエアを供給するエア供給部（例えば、後述のエア流入口）と、を備える。

このため、薄膜と基材に対し、ガイドシャフト上においてその前後で異なる方向への張力をかけられるとともに、貫通流路形成具を後退させて貫通流路から貫通流路形成具を引き抜いているときに、貫通流路から引き抜かれる貫通流路形成具を追いかけるような方向にエアを貫通流路に対して吹き出すことができる。この結果、剥離部を容易に形成することができる。

そして、前記貫通流路形成具は、針（例えば、後述の針３１）により構成され、前記貫通流路は、貫通孔（例えば、後述の貫通孔Ｈ）により構成される。このため、貫通流路を極力小さく形成することができる。

本発明によれば、基材上に薄膜が積層された積層体から前記薄膜を、容易且つ確実に剥離することが可能な、薄膜の剥離方法及び薄膜の剥離装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る基材の剥離装置１を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る基材の剥離装置１の基材剥離部３０において、針３１により貫通孔Ｈを形成している様子を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る基材の剥離装置１の基材剥離部３０において、針３１により貫通孔Ｈを形成した後に、針３１を貫通孔Ｈから抜いている様子を示す概略図である。

本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基材の剥離装置１を示す概略図である。図２は、本発明の一実施形態に係る基材の剥離装置１の基材剥離部３０において、針３１により貫通孔Ｈを形成している様子を示す概略図である。図３は、本発明の一実施形態に係る基材の剥離装置１の基材剥離部３０において、針３１により貫通孔Ｈを形成した後に、針３１を貫通孔Ｈから抜いている様子を示す概略図である。

図１に示すように、基材の剥離装置１は、基材剥離部３０と、切り込み形成部４０と、を備えている。
搬送基材Ｂは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのフィルムにより構成される。機能層Ｆは、例えば燃料電池を構成する電解質膜を有する薄膜であるプロトン交換膜（ＰＥＭ）により構成される。搬送基材Ｂと機能層Ｆは予め積層され互いに貼り合わされた状態とされている。

切り込み形成部４０は、機能層Ｆを所定形状で搬送基材Ｂから剥離可能とするように、機能層Ｆにミシン目やハーフカット線ＨＣ等の切り込みを入れる。本実施形態では、具体的には切り込み形成部４０は、機能層Ｆ側から搬送基材Ｂに至るまで、機能層Ｆに切り込みを入れて、カソード電極の形状に基づく所定形状のハーフカット線ＨＣを、機能層Ｆに形成する。

基材剥離部３０は、機能層Ｆを、ハーフカット線ＨＣにより囲まれて形成される所定形状で搬送基材Ｂより剥がす。具体的には、基材剥離部３０は、貫通流路形成具としての針３１と、ガイドシャフト３５と、エア供給部（図示せず）と、を備える剥離部形成部を有している。

針３１の基部は、シリンダ３２のピストン（図示せず）に接続されている。針３１は、シリンダ３２のピストン（図示せず）が駆動することにより、針３１の軸方向へ進退可能である。針３１がガイドシャフト３５に近づく方向（図１の左方向）へ針３１の軸方向へ前進してゆき、搬送基材Ｂ及び、機能層Ｆへ突き刺さることにより、搬送基材Ｂ及び機能層Ｆに貫通流路としての貫通孔Ｈを形成可能である。なお、針３１及びシリンダ３２は、所定の間隔で複数設けられており、後述する基材の剥離方法のステップ３では、複数の針３１により同時に複数の貫通孔Ｈが形成されるが、説明の便宜上、図１〜図３には、針３１を１つのみ図示している。

ガイドシャフト３５は、エアを流通可能な内部空間を有する円筒状を有している。ガイドシャフト３５は、エア流路３７を有している。エア流路３７は、ガイドシャフト３５を貫通するように構成された貫通孔により構成されている。エア流路３７は、複数の針３１にそれぞれ対向する位置関係で複数形成されており、エア流路３７には、複数の針３１を挿入可能である。エア流路３７は、ガイドシャフト３５の内部空間とガイドシャフト３５の外部空間とを連通する。図３に示すように、エア流入口３６を通してガイドシャフト３５の内部空間に流入したエアＡ１は、エア流路３７を通して、ガイドシャフト３５の外周面側へ吹き出される。搬送基材Ｂは、ガイドシャフト３５の外周面に載置され、ガイドシャフト３５の外周面に当接した状態とされ、図１等に示すように、ガイドシャフト３５の外周面上においてガイドシャフト３５の外周面に沿って曲げられて搬送される。これにより、搬送基材Ｂ及び機能層Ｆの進行方向が、ガイドシャフト３５の外周面に沿って曲げられて変化させられる。

エア供給部は、エア供給源（図示せず）と、エア供給管（図示せず）と、エア流入口３６とを有している。エア流入口３６には、エア供給管（図示せず）の一端部が接続され、エア供給管（図示せず）の他端部には、エア供給源（図示せず）が接続されている。エア供給源（図示せず）が駆動することにより、エア供給源からのエアを、エア供給管（図示せず）及びエア流入口３６を通して、ガイドシャフト３５の内部空間に供給可能である。これにより、エアＡ１を、エア流路３７から、エア流路３７及び後述の貫通流路に対して吹き出し可能である。

ガイドシャフト３５とエア供給部（エア流路３７等）とを備える基材剥離部３０の剥離部形成部は、搬送基材Ｂ及び機能層Ｆに、機能層Ｆ側から搬送基材Ｂ側へ貫通流路形成具としての針３１を突き刺して貫通流路としての貫通孔Ｈを形成する。そして、剥離部形成部は、搬送基材Ｂ側から機能層Ｆ側へ貫通流路としての貫通孔Ｈを通してエアＡ１を吹き出して、貫通孔Ｈの周辺に、搬送基材Ｂから機能層Ｆが剥離される剥離部Ｐを生じさせる。
以下に、剥離部Ｐを生じさせる基材の剥離方法について説明する。

基材の剥離方法は、ステップ１と、ステップ２と、を有する。

先ずステップ１では、機能層Ｆを所定形状で搬送基材Ｂから剥離可能とするように機能層Ｆに切り込みを入れる。具体的には、ステップ１では、切り込み形成部４０によって、機能層Ｆ側から搬送基材Ｂに至るまで、機能層Ｆに切り込みを入れる。これにより、機能層Ｆに、所定形状でハーフカット線ＨＣを形成する。

次に、ステップ２では、機能層Ｆを所定形状で搬送基材Ｂより剥がす。具体的には、貫通流路形成ステップと剥離部形成ステップと、を有している。貫通流路形成ステップでは、搬送基材Ｂと機能層Ｆとが一体で搬送され、ガイドシャフト３５上においてガイドシャフト３５の外周面に沿って搬送の進行方向が変化させられているときに、ガイドシャフト３５上において、貫通流路としての貫通孔Ｈの形成が行われる。
ガイドシャフト３５上において、貫通流路としての貫通孔Ｈの形成が行われる。即ち、ガイドシャフト３５上の搬送基材Ｂ、及び機能層Ｆに対して、シリンダ３２においてピストン（図示せず）を駆動させて、貫通流路形成具としての針３１をガイドシャフト３５に近づく方向へ針３１の軸方向へ前進させる（このとき、搬送基材Ｂ、及び機能層Ｆの搬送を一旦停止しておく）。そして、機能層Ｆ、搬送基材Ｂに突き刺して搬送基材Ｂ及び機能層Ｆを貫通する。これにより、貫通流路形成ステップでは、搬送基材Ｂ及び機能層Ｆに、機能層Ｆから搬送基材Ｂへ、貫通流路としての貫通孔Ｈを形成する。

剥離部形成ステップでは、シリンダ３２においてピストン（図示せず）を駆動させて、針３１をガイドシャフト３５から遠ざかる方向へ、針３１の軸方向へ後退させる。これと同時に、エア供給部のエア供給源（図示せず）を駆動させて、エア供給源からのエアを、エア供給管（図示せず）及びエア流入口３６を通して、ガイドシャフト３５の内部空間に供給する。内部空間に流入したエアＡ１は、図３に示すように、エア流路３７を通して、貫通流路としての貫通孔Ｈを通して吹き出される。

このとき、針３１を後退させて貫通孔Ｈから針３１を引き抜いているときに、針３１と、貫通孔Ｈが形成されている機能層Ｆの部分との間に僅かに生じる隙間から、エアＡ１が漏出する。これにより、機能層Ｆに針３１を突き刺した際に生じた、針３１との間への機能層の食い込み部分（バリ）に対して、ベルヌーイ効果による負圧が発生し、機能層Ｆが針３１側に引きつけられる力、即ち、搬送基材Ｂから機能層Ｆを引剥がす力として作用する。そして、針３１を後退させて貫通孔Ｈから針３１を引き抜いているときに、機能層Ｆと針３１との間に発生する摩擦力によって、搬送基材Ｂと機能層Ｆとの間に微少剥離が発生する。このようにして、搬送基材Ｂ側から機能層Ｆ側へ貫通孔Ｈを通してエアＡ１を吹き出すことにより、剥離部形成ステップでは、貫通流路としての貫通孔Ｈの周辺に、搬送基材Ｂから機能層Ｆが剥離された剥離部Ｐを生じさせる。

その後、以上のステップ１及びステップ２を有する薄膜の剥離方法により生じた剥離部Ｐの部分、又は剥離部Ｐの近傍を、吸着パット（図示せず）に吸着させて持上げることにより、ハーフカット線ＨＣにより取り囲まれた所定形状の機能層Ｆが、搬送基材Ｂから剥離される。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、本実施形態では、貫通流路形成具は、針３１により構成されていたが、これに限定されない。また、搬送基材Ｂ、及び機能層Ｆは、本実施の形態における材料により構成されることに限定されない。また、貫通流路を形成する際、搬送基材Ｂ、および機能層Ｆの搬送を一旦停止させることなく行ってもよい。

また、基材の剥離装置の構成は、本実施形態における基材の剥離装置１の構成に限定されない。例えば、ガイドシャフト３５上において、機能層Ｆに対して貫通流路としての貫通孔Ｈが形成されたが、ガイドシャフト３５上でなくてもよい。例えば、平面上において搬送基材Ｂ及び機能層Ｆに対して貫通流路が形成されてもよい。

１…基材の剥離装置
３０…基材剥離部
３１…針（貫通流路形成具）
３５…ガイドシャフト
３６…エア流入口（エア供給部）
３７…エア流路
４０…切り込み形成部
Ｂ…搬送基材
Ｆ…機能層（薄膜）
Ｈ…貫通孔（貫通流路）
ＨＣ…ハーフカット線（切り込み）
Ｐ…剥離部

Claims (6)

1. 薄膜と基材が積層されて構成された積層体の前記薄膜を所定形状で前記基材から剥離可能とするように前記薄膜に切り込みを入れるステップ１と、
   前記薄膜を前記所定形状で前記基材より剥がすステップ２と、を有し、
   前記ステップ２は、
   前記積層体に、前記薄膜側から貫通流路形成具を突き刺すことにより前記薄膜及び前記基材に貫通流路を形成する貫通流路形成ステップと、
   前記積層体の前記基材側から前記薄膜側へ前記貫通流路を通してエアを吹き出すことにより、前記貫通流路の周辺に、前記薄膜が前記基材から剥離された剥離部を生じさせる剥離部形成ステップと、
   を有することを特徴とする薄膜の剥離方法。
2. 前記貫通流路形成ステップにおける前記貫通流路の形成を、前記基材の搬送の進行方向を変化させるガイドシャフト上で行い、
   前記剥離部形成ステップにおける前記貫通流路を通してのエアの吹き出しは、前記ガイドシャフトの内部空間より前記貫通流路へ吹き出したエアにより行うことを特徴とする請求項１に記載の薄膜の剥離方法。
3. 前記ステップ３では、前記貫通流路形成具として針を用いて、前記貫通流路としての貫通孔を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜の剥離方法。
4. 薄膜と基材が積層されて構成された積層体の前記薄膜を所定形状で前記基材から剥離可能とするように前記薄膜に切り込みを入れる切り込み形成部と、
   前記薄膜を前記所定形状で前記基材より剥がす薄膜剥離部と、を備え、
   前記薄膜剥離部は、前記積層体に前記薄膜側から前記基材側へ貫通流路形成具を突き刺して貫通流路を形成し、前記基材側から前記薄膜側へ前記貫通流路を通してエアを吹き出して、前記貫通流路の周辺に、前記基材から前記薄膜が剥離される剥離部を生じさせる剥離部形成部を有することを特徴とする薄膜の剥離装置。
5. 前記剥離部形成部は、
   エアを流通可能な内部空間を有する円筒状を有するガイドシャフトであって、ガイドシャフトを貫通し前記内部空間とガイドシャフトの外部空間とを連通するエア流路が形成され、前記ガイドシャフトの外周面に前記積層体が沿った状態で前記積層体が搬送されることにより、前記積層体の進行方向を変化させるガイドシャフトと、
   前記エア流路から前記貫通流路に対してエアを吹き出すように、前記ガイドシャフトの内部空間へエアを供給するエア供給部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の薄膜の剥離装置。
6. 前記貫通流路形成具は、針により構成され、前記貫通流路は、貫通孔により構成されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の薄膜の剥離装置。

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