KR20040105827A - 라이너로부터의 박막 박리 장치 및 방법 - Google Patents

라이너로부터의 박막 박리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

공기 베어링에 의해 지지된 회전 가능한 박리 로드(50)를 사용함으로써 라이너(80)로부터 박막(90), 특히 100미크론 이하의 두께인 막을 박리하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 공기 베어링은 박리 로드(50)의 원통형 막-베어링 세그먼트와 대체로 동일축인 아치형 표면(41, 42)을 구비하는 지지판(40)을 포함한다. 아치형 표면의 공기 개구는 공기 유동을 아치형 표면(41, 42) 및 박리 로드(50) 사이의 공기 베어링 갭(51, 52)으로 안내한다.

Description

라이너로부터의 박막 박리 장치 및 방법 {METHOD AND APPARATUS FOR PEELING A THIN FILM FROM A LINER}
미국특허 제5,556,499호 및 제5,762,753호에는 박리 바아(peel bar)와 연속적인 베어링 접촉을 제공하는 일체형 베어링(solid bearing) 내에서 지지되는 박리 바아를 채택하는 필러-디라미네이터 방법 및 장치를 개시한다. 상기 특허는 또한 박리 바아를 연속적으로 문지르는 연마 표면을 포함하는 박리 바아 베어링을 개시한다.
본 발명은 공기 베어링 내에서 지지된 회전 가능한 박리 로드(peel rod)를 사용하여 라이너로부터 박막, 특히 100미크론 이하의 두께인 박막을 박리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 박리 기구를 도시한 도이다.
도2는 도1에 도시된 박리 기구의 단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 박리 로드를 도시하는 도2의 상세도이다.
간단하게, 본 발명은 공기 베어링 내에서 지지되는 회전 가능한 박리 로드를 포함하는 라이너로부터 막을 제거하는 장치를 제공한다. 공기 베어링은 박리 로드의 원통형 막 베어링 세그먼트와 대체로 동일축인 아치형 표면을 갖는 지지판을 포함한다. 아치형 표면 내의 공기 개구(air opening)는 공기 유동을 아치형 표면 및 박리 로드 사이의 베어링 갭으로 안내한다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은 막이 박리 로드를 접촉하도록 막 및 라이너의 이중층을 공기 베어링 내에서 지지된 회전 가능한 박리 로드 상으로 통과시키는 단계와, 라이너로부터 막을 박리시키는 단계를 포함한다. 막은 전통적으로 100미크론 이하의 두께를 갖는다.
종래 기술에 의해 설명되지는 않지만 본 발명에 의해 제공되는 것은 라이너로부터 미세하거나 얇은 막을 박리하기 위하여 공기 베어링 내에서 지지된 회전 가능한 박리 로드를 채택한 장치 및 방법이다.
본 발명의 장점은 자동화된 제조 프로세스에서 얇은 캐스트 막 롤(rolls of thin cast film)의 사용을 용이하게 하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도1, 도2 및 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 박리 장치는 지지 프레임을 함께 형성하는 프레임 부재(10, 11, 12, 13)를 포함한다. 박리 로드 지지판(40)은 하나 이상의 프레임 부재(10, 11, 12)에 부착된다. 박리 로드 지지판(40)은 박리 로드(50)를 수용하기 위한 아치형 표면(41, 42)을 포함한다. 박리 로드(50)는 기본적으로 로드의 막 베어링 중간 세그먼트에서 원통형이다. 박리 로드(50)는 기본적으로 로드의 전체 길이를 통하여 원통형이거나, 둥근 단부과 같은 비원통형 단부세그먼트 또는 단부 캡(60, 61)과 상호작용을 위한 다른 구성을 가질 수 있다. 단부 캡(60, 61)은 박리 로드(50)의 횡방향 이동 또는 막(90)의 부재에 의해 다르게 발생할 수 있거나, 예컨대 연장부의 단부에서 발생할 수 있는 박리 로드(50)의 이탈을 방지한다. 단부 캡(60, 61)은 니들 베어링과 같이 박리 로드(50)의 각 단부에 대한 베어링을 포함할 수 있다. 단부 캡(60, 61)은 프레임 부재(11, 12) 또는 박리 로드 지지판(40) 또는 그 양쪽에 부착될 수 있다. 단부 캡(60, 61)이 박리 로드(50)의 각 단부를 위한 베어링을 포함하는 경우에, 단부 캡(60, 61)은 공기 베어링 갭(51, 52)으로부터 보다 근접하거나 보다 멀어지는 박리 로드(50)의 이동을 허용하는 슬라이딩 부착물에 의해 프레임 부재(11, 12) 또는 박리 로드 지지판(40)에 부착될 수 있다.
각각의 아치형 표면(41, 42)의 곡선은 박리 로드(50)의 기본적으로 원통형 막 베어링 중간 세그먼트의 곡선과 대체로 동일 축상에 있다. 공기는 아치형 표면(41, 42)을 분리하는 홈(43)을 포함할 수도 있는 공기 개구를 통해 공기 베어링 갭(51, 52) 내부로 안내되고, 상기 홈(43)은 박리 로드(50)의 막 베어링 세그먼트의 길이를 따라 대체로 공기 베어링 갭(51, 52)의 전체 길이를 가로지른다. 다른 실시예에서, 공기 개구는 일련의 구멍들을 포함할 수 있다. 홈(43) 및 다른 공기 개구는 하나 이상의 공기 채널에 의해 제공되며, 박리 로드 지지판(40)에 부착된 다기관 블록(100) 내의 공급 채널(101, 102)에 의해 차례로 공급된다. 수퍼엠비언트 공기압의 임의의 적절한 공급원는 공기 펌프와 같이 공기 채널(44, 101, 102)을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 만일 적절한 공기 베어링 갭이 작동중에 유지되면,임의의 적절한 레벨의 공기압 또는 임의의 적절한 공기 유동 속도가 사용될 수 있다.
라이너 지지 롤러(30) 및 막 아이들러 롤(20)은 프레임 부재(11, 12)에 회전식으로 부착된다. 라이너 지지 롤러(30)는 닙(nip)을 형성하도록 박리 로드(50)에 인접하여 배치된다. 막 아이들러 롤(20)은 박리 로드(50) 상으로 통과하는 막(90)을 수용하고 박리 로드(50)에 대해 적절한 방향으로 막(90)을 유지시키도록 배치된다.
작동시, 막(90)을 지지하는 라이너(80)를 포함하는 이중층(70)은 라이너 지지 롤러(30) 및 박리 로드(50)에 의해 형성된 닙으로 안내된다. 라이너(80)가 라이너 지지 롤러(30)와 접촉을 유지하는 동안, 막(90)은 라이너(80)로부터 박리되어 박리 로드(50)의 표면을 따라간다. 박리 로드(50)는 막(90)이 박리 로드(50) 상으로 통과할 때 회전한다. 막 아이들러 롤(20)은 박리 막대(50) 상으로 통과하는 막(90)을 수용하고 막(90)을 박리 막대(50)에 대하여 안정된 방향 및 장력으로 유지시킨다. 전형적으로, 본 장치는 임의의 적절한 구동 수단에 의해 라이너(80)에 인가된 인력에 의해 구동된다. 게다가, 라이너 지지 롤러(30)도 또한 구동될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 미세하거나 박막에 유리하게 이용된다. 전형적으로, 본 방법은 100㎛ 이하의 두께, 보다 전형적으로 50㎛ 이하의 두께, 보다 전형적으로 30㎛ 이하의 두께를 가진 막을 박리하는데 이용된다. 본 발명에 따른 방법은 라이너 상에 캐스팅되는 나피온(Nafion)(등록상표) 또는 플레미온(Flemion)(등록상표)과 같은 술폰화 플루오로폴리머 멤브래인을 포함하는 폴리머 전해질 멤브래인의 막에 유리하게 이용될 수 있다. 전형적으로 1mm 이하의 두께, 보다 전형적으로 0.5mm이하, 보다 전형적으로는 0.2mm이하의 두께를 갖는 임의의 적절한 가요성 폴리머 시트 재료를 포함하는 임의의 적절한 라이너가 사용될 수 있다. 막은 코팅 또는 바아 코팅, 분사 코팅, 슬릿 코팅, 브러쉬 코팅 등을 포함하는 캐스팅 방법을 임의의 적절한 방법에 의해 막 폴리머의 용액 또는 현탁액으로부터 캐스팅될 수 있다. 캐스트 막이 평평하지 않은 에지를 가질 수 있으므로, 캐스트 막은 매끄러운 에지를 제공하도록 하나 이상의 에지가 절단될 수도 있다. 전형적으로는, 캐스트 막의 연속 웨브는 깊이 제어 다이 절단기(controlled-depth die cutter)를 사용하여 매끈한 측면 에지를 제공하도록 다이 절단될 수 있다.
본 발명은 30㎛이하의 두께의 박막으로서 라이너 상에 캐스팅된 폴리머 전해질의 멤브래인으로 제조된 연료 전지에 사용되는 멤브래인 전극 조립체와 같은 제품의 제조에 유용하다.
본 발명에 대한 다양한 실시예 및 변경예가 본 발명의 범위 및 원리로부터 벗어나지 않으면서 이 기술분야의 숙련자에게 명백하게 될 것이며, 본 발명이 상기 진술된 실시예에 지나치게 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다.

Claims (26)

  1. 공기 베어링 내에 지지된 회전 가능한 박리 로드를 포함하는 라이너로부터 막을 제거하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 박리 로드는 기본적으로 원통형이고 중심축을 갖는 막 베어링 세그먼트를 포함하고,
    상기 공기 베어링은 상기 박리 로드의 상기 막 베어링 세그먼트와 대체로 동일축인 하나 이상의 아치형 표면을 구비하는 지지판을 포함하며,
    상기 지지판은 상기 아치형 표면 및 상기 박리 로드의 상기 막 베어링 세그먼트 사이의 공기 베어링 갭으로 공기 유동을 안내하도록 상기 아치형 표면 내에 하나 이상의 공기 개구를 포함하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 공기 유동을 상기 공기 베어링 갭으로 공급하도록 상기 공기 개구에 기능적으로 연결된 수퍼엠비언트 공기압원를 더 포함하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공기 개구는 대체로 상기 공기 베어링 갭의 전체 길이를 가로지르는 상기 아치형 표면 내에 홈을 포함하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 닙을 형성하도록 상기 박리 로드에 인접하여 배치된 라이너지지 롤러를 더 포함하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 박리 로드를 통과하는 막을 수용하고 상기 막을 상기 박리 로드에 대하여 안정된 방향으로 유지시키도록 배치된 막 아이들러 롤을 더 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 막 아이들러 롤이 회전식으로 부착되고, 상기 라이너 지지 롤러가 회전식으로 부착되고, 상기 지지판이 고정식으로 부착된 프레임을 더 포함하는 장치.
  8. 막이 박리 로드에 접촉하도록 공기 베어링에 지지된 회전 가능한 박리 로드 상으로 막 및 라이너의 이중층을 통과시키는 단계와,
    상기 라이너로부터 상기 막을 박리하는 단계를 포함하는 라이너로부터의 막 제거 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 박리 로드는 기본적으로 원통형이고 중심축을 갖는 막 베어링 세그먼트를 포함하고,
    상기 공기 베어링은 상기 박리 로드의 상기 막 베어링 세그먼트와 대체로 동일축인 하나 이상의 아치형 표면을 구비하는 지지판을 포함하며,
    상기 지지판은 상기 아치형 표면 및 상기 박리 로드의 상기 막 베어링 세그먼트 사이의 공기 베어링 갭으로 공기 유동을 안내하도록 상기 아치형 표면 내에 하나 이상의 공기 개구를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 공기 개구는 대체로 상기 공기 베어링 갭의 전체 길이를 가로지르는 상기 아치형 표면 내에 홈을 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 공기 개구는 공기 유동이 상기 공기 베어링 내로 공급되도록 수퍼엠비언트 공기압원에 기능적으로 연결되는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 막 및 라이너 이중층을 회전 가능한 박리 로드상으로 통과시키는 단계는 상기 이중층을 상기 박리 로드 및 상기 박리 로드에 인접하게 배치된 라이너 지지 롤러 사이에 형성된 닙 내부로 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 라이너 및 상기 라이너 지지 롤러 사이의 접촉이 상기 박리 단계 중에 유지되는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 라이너로부터 박리된 상기 막을 상기 박리 로드에 대하여 안정된 방향으로 상기 막을 유지시키도록 배치된 막 아이들러 롤 상으로 통과시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 막은 100㎛이하의 두께를 갖는 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 막은 100㎛이하의 두께를 갖는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 막은 100㎛이하의 두께를 갖는 방법.
  18. 제8항에 있어서, 상기 막을 상기 라이너 상에 캐스팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제9항에 있어서, 상기 막을 상기 라이너 상에 캐스팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 막을 상기 라이너 상에 캐스팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 라이너로부터 상기 막을 제거하기 전에 매끈한 에지를 제공하도록 하나 이상의 에지상의 캐스트 막을 절단하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 라이너로부터 상기 막을 제거하기 전에 매끈한 에지를 제공하도록 하나 이상의 에지상의 캐스트 막을 절단하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 라이너로부터 상기 막을 제거하기 전에 매끈한 에지를 제공하도록 하나 이상의 에지상의 캐스트 막을 절단하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제8항에 있어서, 상기 막은 폴리머 전해질 멤브래인인 방법.
  25. 제9항에 있어서, 상기 막은 폴리머 전해질 멤브래인인 방법.
  26. 제12항에 있어서, 상기 막은 폴리머 전해질 멤브래인인 방법.
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