WO2022100942A1 - Vorrichtung und verfahren zum übertragen einer katalysatorbeschichteten membran oder einer gasdiffusionslage - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum übertragen einer katalysatorbeschichteten membran oder einer gasdiffusionslage Download PDF

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Norbert Dylla
Johannes Jansen
Rolf Grotehusmann
Jürgen Gronemann
Philipp Winterer
Karl-Heinz Halder
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OPTIMA life science GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for transferring a functional layer onto a moving first web of material, in particular for transferring a catalyst-coated membrane and/or a gas diffusion layer for a membrane electrode arrangement.
  • MEA Membrane electrode assemblies
  • CCM catalyst-coated membrane
  • GDL gas diffusion layers
  • a fuel cell can be constructed from a large number of membrane electrode arrangements arranged in a stack, the electrical power of which is added up.
  • a gas diffusion layer, a gas diffusion layer in combination with an electrode, a catalyst layer, a membrane, a catalyst-coated membrane or a catalyst-coated membrane in combination with a polymer film are referred to collectively as a functional layer in connection with the application.
  • DE 102015 010440 A1 discloses a method for producing a
  • Membrane electrode arrangement for a fuel cell in which at least one frame material is provided as a continuous web of material, which is continuously moved in the direction of transport and thereby runs through a plurality of processing stations, the membrane, the anode and the cathode being connected to the frame material in respective processing stations.
  • the membrane is provided as a blank.
  • the membrane is provided as a web of material, with a blank of the membrane being separated from the web of material at the associated processing station and connected to the frame material.
  • a device for transferring a functional layer to a moving first web of material in particular for transferring a catalyst-coated membrane and/or a gas diffusion layer for a membrane electrode assembly of a fuel cell, is created, which is set up to cut the functional layer, in particular the membrane and/or the gas diffusion layer, at a first distance to a counter-surface moved at a conveying speed
  • the device having a feed device for feeding the blanks on a second web of material and a dispenser edge extending transversely to the direction of the second web of material, around which the second Material web for detaching the blanks is guided with a change of direction from a first transport direction into a second transport direction, wherein the blanks are arranged on the second material web with a second spacing, the first spacing is greater than the second distance
  • the feed device being suitable for moving the second material web at least in a transfer section for a transfer of a blank synchronously with the conveying speed, and for decelerating the second material web at least in the transfer section
  • the counter-surface can be the first web of material or a surface of an intermediate device, for example a roller.
  • the counter surface is moved at a conveying speed.
  • a continuous movement of the opposing surface is provided.
  • a continuous movement is a movement in which a conveying speed is constant or at least almost constant during a transfer cycle, ie from the start of the transfer of a blank to the start of the transfer of a subsequent blank.
  • the conveying speed is gradually increased or decreased over a transmission cycle.
  • the second web of material is moved discontinuously relative to the conveying speed.
  • a movement that is discontinuous relative to the conveying speed is a movement in which a transport speed of the material web is not continuously synchronous with the conveying speed.
  • the second material web is moved during the transfer at a first transport speed, which is synchronous with the conveying speed of the opposite surface, for example the first material web.
  • the second web of material stands still or is decelerated to a lower transport speed.
  • a transfer takes place only when the blanks are moved synchronously with the conveying speed
  • the first material web is a frame material web as described in DE 10 2015 010 440 A1.
  • the web of material is a carrier web which is only used to transport components of a membrane electrode arrangement, but is separated from the membrane electrode arrangement before or when it is completed.
  • further components of the membrane electrode arrangement are already provided on the first web of material, in particular anode or cathode blanks are already provided on the first web of material in one embodiment, with the blanks of the functional layer, in particular the membrane, being precisely positioned on them and connected to them be able.
  • the blanks of the functional layer, in particular the membrane and/or the gas diffusion layer are produced in one embodiment by kiss-cutting, the functional layer, in particular the membrane and/or the gas diffusion layer, being laminated with the second web of material is provided and fed to a cutting device. In one embodiment, residues of the functional layer remain on the second web of material after the blanks have been detached.
  • a section in which the blanks are transferred to the opposite surface and/or are made available for a subsequent transfer is referred to as a transfer section.
  • a dispenser edge extending transversely to the direction of the second material web is provided for reliable detachment of the blanks from the second material web, around which the second material web is guided to detach the blanks, changing direction from a first transport direction to a second transport direction.
  • a dispenser edge is an edge that is used both for detaching and for transferring the blank to the opposite surface.
  • the dispenser edge can be suitably designed by the person skilled in the art, in particular also in order to separate residual parts of the functional layer, in particular the membrane and/or the gas diffusion layer, which are to remain on the second web of material, from the blanks to be transferred.
  • the dispenser edge is at least partially made of an elastic material in order to compensate for any unevenness in the opposing surface.
  • the dispenser edge is mounted so that it can be adjusted in the first transport direction relative to the second web of material and can be moved by means of an adjusting device in order to create a braking and acceleration section for the blanks that are moved discontinuously with the second web of material.
  • the adjustment movement makes it possible for the blanks to be moved exclusively synchronously with the conveying speed of the opposite surface during the transfer by means of the second web of material. Due to the movement of the dispenser edge relative to the second web of material, a movement of the blanks over the dispenser edge and a resulting detachment of the blanks from the second web of material during deceleration and/or acceleration, i.e. as long as the second web of material is not yet or no longer a for having the transport speed required for the transfer is prevented. This can prevent a front end of the blanks from being exposed, i.e. being supported neither by the second web of material nor by the counter-surface. This is particularly advantageous for processing a catalyst-coated membrane for a membrane electrode arrangement, which usually has a low inherent rigidity.
  • the adjusting device is preferably also suitable for moving the dispenser edge relative to the first web of material or an alternative counter-surface in the direction of or away from the counter-surface in order to apply a pressing force to the blank during a transfer cause and to avoid contact of the blanks or the second web of material with the counter-surface without transfer of a blank.
  • a movement which has at least one essential component in the first transport direction is referred to as a movement of the dispenser edge in the first transport direction. Due to a movement of the dispenser edge relative to the counter surface, the first transport direction is not constant.
  • the second web of material is transported at an acute angle to the opposite surface or at a tangent to the opposite surface.
  • the first transport direction can essentially run parallel to the transport direction of the counter surface or a tangent to the counter surface.
  • a sensor device is provided in order to detect a position of a front end of a blank to be subsequently transferred, and to control or regulate the actuating device and/or a transport speed of the second web of material accordingly.
  • the sensor device comprises a sensor integrated into the dispenser edge or attached to the dispenser edge.
  • the device is suitable for moving the second web of material for a transfer of a blank synchronously with the conveying speed.
  • the adjusting device for the dispenser edge is set up to adjust the dispenser edge backwards relative to the second material web in the first transport direction when a blank is transferred and to adjust the Dispenser edge to adjust relative to the second web of material in the first transport direction forward. Due to the forward adjustment movement of the dispenser edge in the first transport direction, a front end of a blank to be subsequently transferred to the counter surface is upstream of the dispenser edge before the second material web is accelerated to the transport speed of the counter surface. When the second web of material accelerates, the dispensing edge is kept stationary in advantageous configurations.
  • the distance between the front end of the blank and the donor edge serves as an acceleration distance and is chosen so that when the desired transport speed is reached, the front end of the blank reaches an area adjacent to a front end of the donor edge, so that the donor edge starts the transfer of the blank, a pressing force can be applied to the blank.
  • the dispenser edge is adjusted backwards during the transfer of the blank.
  • the second web of material is decelerated, with the donor edge being adjusted forwards in order to prevent the following blank from moving over the donor edge during the deceleration of the to avoid web of material.
  • the dispensing edge is moved further forward while the second web of material is at a standstill in order to create a longer acceleration distance.
  • a discontinuously operable take-off unit is provided in one embodiment.
  • a withdrawal device requires a high level of control effort.
  • the second web of material is therefore guided downstream of the dispenser edge via a compensation device for length compensation when the dispenser edge moves.
  • the compensating device is positively controlled.
  • a positively controlled compensating device is particularly advantageous when the acceleration and deceleration ramps of a movement profile of the donor edge are so strong that a passively guided cylinder cannot follow quickly enough due to its inertia, and without positive control there is a risk of web breaks or web tension losses occurring.
  • the compensating device comprises a pneumatically acted upon roller. This creates an inexpensive compensating device.
  • the second material web is drawn off directly from a supply roll by means of a discontinuously operated roller and, after the blanks have been transferred, is wound up by means of a discontinuously operated roller.
  • the second web of material is integrated into a continuous process.
  • the punching described above takes place in a continuous process.
  • a dancer device is provided upstream and/or downstream of the transfer section.
  • at least one of the dancer devices is positively guided. The forced guidance or forced movement of the dancer device serves to avoid mass inertia effects and spring effects on the material web, which could lead to expansion fluctuations.
  • the second web of material is guided upstream and downstream of the transfer section via two positively guided dancer devices coupled to one another.
  • the coupling uses the property that for a deceleration, if necessary to a standstill and an acceleration of the material web with the cut in front of the transfer point and the material web without the cut After the transfer point, length adjustments that are the same in terms of amount but are directed in opposite directions are necessary.
  • the coupling can be implemented mechanically or by means of control technology.
  • the blanks are transferred from the second web of material to a transfer device comprising a roll or a plurality of rolls.
  • the device is set up to transfer the blanks directly from the second web of material to the first web of material.
  • the first web of material serves as a counter surface.
  • a device is created for transferring a functional layer, in particular a catalyst-coated membrane and/or a gas diffusion layer for a membrane electrode arrangement, onto a first material web that is moved at a conveying speed, with the device being set up to cut the functional layer onto the first material web to transmit at a first distance.
  • a method for transferring a functional layer, in particular a catalyst-coated membrane and/or a gas diffusion layer for a membrane electrode assembly of a fuel cell, to a first web of material wherein blanks of the functional layer are placed on a counter surface moved at a conveying speed with a first Distance are transferred, the blanks being fed by means of a second material web at a second distance, the first distance being greater than the second distance, the second material web for detaching the blanks around a dispenser edge extending transversely to the direction of the second material web, with a change of direction is guided from a first transport direction into a second transport direction, the second material web being moved synchronously to the conveying speed at least in a transfer section for a transfer of a blank and for a distance change g is decelerated relative to the conveying speed, and wherein the dispenser edge is adjusted in the first transport direction relative to the second web of material in order to create a braking and acceleration distance for the blanks that are moved discontinu
  • the donor edge is moved backwards relative to the second material web in the first transport direction, and when the second material web is braked and/or when the second material web is at a standstill, the donor edge is moved relative to the second material web in adjusted to the front in the first transport direction.
  • the second web of material is guided downstream of the dispenser edge via a compensation device for length compensation when the dispenser edge moves.
  • the second web of material is guided upstream and downstream of the transfer section via two dancer devices coupled to one another.
  • the blanks are transferred to the first web of material indirectly, by means of a transfer device provided between the first and second web of material.
  • the blanks are transferred directly from the second web of material to the first web of material, with the first web of material serving as a counter surface.
  • a method for transferring a functional layer, in particular a catalyst-coated membrane and/or a gas diffusion layer for a membrane electrode arrangement, to a first material web that is moving at a conveying speed is created, with blanks of the functional layer being transferred to the moving first material web at a first distance will.
  • FIG. 5 shows the device according to FIG. 1 after the transfer of the blank has been completed
  • FIG. 8 shows a second embodiment of a device for transferring a membrane onto a continuously moving first web of material, comprising a transfer device.
  • FIG. 1 to 6 show diagrammatically a first embodiment of a device 1 for transferring a membrane 2 to a continuously moving first web of material 3.
  • the membrane 2 is, for example, a catalyst-coated membrane for a membrane electrode arrangement (not shown) of a fuel cell (not shown).
  • a gas diffusion layer or another functional layer is transferred to the continuously moving first material web 3 by means of the device 1 .
  • the membrane 2 and/or an alternative functional layer is provided in the form of blanks 20 and transferred to the first material web 3 at a transfer point 4 with a first distance x1.
  • the first web of material 3 is a transport web on which components of the membrane electrode arrangement are stacked and connected to one another.
  • the blanks 20 of the membrane 2 are placed directly on the first web of material 3, i.e. the first web of material 3 serves as counter surfaces for a transfer.
  • a second web of material 5 is provided for providing the blanks 20 of the membrane 2, the blanks 20 being arranged on the second web of material with a second spacing x2.
  • the blanks 20 are formed, for example, by means of die-cutting a laminate comprising the second web of material 5 and the membrane 2 .
  • the second distance x2 is smaller than the first distance x1. In one configuration, the second distance x2 is almost zero and corresponds only to a width of a cutting edge, by means of which the blanks 20 are formed.
  • the device 1 shown in Figs. 1 to 6 comprises a dispensing edge 6 extending transversely to the direction of the second material web 5, around which the second material web 5 is guided with a change of direction from a first transport direction I to a second transport direction II for detaching the blanks 20 is.
  • the dispensing edge 6 is mounted so that it can be adjusted in the first transport direction I relative to the second material web 5 and can be adjusted by means of an adjusting device 60 shown schematically.
  • the second web of material 5 is guided downstream of the donor edge 6 via a compensation device 7 comprising a roller 70 pneumatically acted upon by a pressure cylinder 71 .
  • the second material web 5 Upstream of the dispensing edge 6, the second material web 5 is guided over two driven rollers 50 in the exemplary embodiment shown. Downstream of the dispenser edge 6, the second material web 5 is guided over a roller 51, the roller 70 of the compensating device 7 and a driven roller 52 in the exemplary embodiment shown.
  • the first material web 3 is moved at a conveying speed. To change the distance x1, x2 between the blanks 20 during a transfer to the first material web 3, the second material web 5 is moved discontinuously relative to the conveying speed, at least in a transfer section shown in FIGS.
  • the second material web 5 is moved during a transfer shown in FIGS. 1 and 2 to the first material web 3 synchronously with the conveying speed of the first material web 3 along the transfer section shown.
  • the second web of material 5 is stopped in the exemplary embodiment shown.
  • the first web of material 3 is then moved on at the conveying speed, as shown schematically in FIG.
  • the second web of material 5 is decelerated and accelerated without a blank 20 being transferred from the second web of material 5 to the first web of material 3.
  • the dispensing edge 6 is lifted from the first web of material 3, as shown in FIGS.
  • the dispenser edge 6 is adjusted relative to the second web of material 5 so that a Braking and acceleration section for the discontinuously moved with the second material web 5 blanks 20 is created.
  • the dispenser edge 6 is adjusted forwards in the transport direction I in such a way that a front end 61 of the dispenser edge 6 in the first transport direction I downstream of a front end 200 after the conveying speed has been reached transmitting blank 20 is located.
  • this blank 20 is moved in the direction of the front end 61 of the dispenser edge 6 .
  • the offset of the donor edge 6 is chosen such that the material web 5 reaches the transport speed desired for a tension-free transfer when or before the front end 200 of the blank 20 reaches the front end 61 of the donor edge 6 .
  • the dispenser edge 6 in the exemplary embodiment shown moves in the direction of the first material path
  • the donor edge 6 In order to be able to move the donor edge 6 forward again in the transport direction for a subsequent blank 20, when the blank 20 is transferred, the donor edge 6 is moved backwards relative to the second material web 5 in the first transport direction I, as shown in Figs 3 shown. In this case, the roller 70 of the compensating device 7 is adjusted to the right in the plane of the drawing for a length compensation downstream of the transfer point 4 . After the blank 20 has been transferred, the donor edge 6 is lifted from the first material web 3 and the second material web 5 is decelerated until it comes to a standstill. In order to prevent the following blank 20 from moving over the donor edge 6 when braking, the donor edge 6 is adjusted forwards in the first transport direction I relative to the second material web 5 . In this case, the roller 70 of the compensating device 7 is adjusted to the left in the plane of the drawing for length compensation downstream of the transfer point 4 .
  • an adjustment movement of the donor edge 6 relative to the second web of material 5 when braking the second web of material 5 is sufficient to create an acceleration distance, so that while the second web of material 5 is stationary, the donor edge 6 is also held in position.
  • the dispensing edge 6 is moved further forward while the second web of material 5 is stationary.
  • the driven rollers 50, 52 are operated in a synchronized manner for reliable transport of the second material web 5.
  • the rollers 50 also serve as a take-off for the discontinuous unwinding of the material web 5 from a supply (not shown).
  • dancer devices 8 are provided upstream and downstream of the transfer area shown in FIGS.
  • FIG. 7 shows the device 1 according to FIGS. 1 to 6, the second web of material being guided upstream and downstream of the transfer section via two positively guided dancer devices 8 coupled to one another.
  • the second material web 5 is transported continuously at a constant transport speed, the transport speed being lower than the transport speed of the first material web 3.
  • the coupling of the dancer devices 8 is implemented mechanically in the embodiment shown. In other configurations, a control-related coupling is provided.
  • the coupling of the dancer devices 8 uses the property that a length compensation for braking, if necessary, to a standstill, as well as an acceleration of the second material web 5 and a movement synchronous to the conveying speed of the first material web 3 before the transfer section, is equal in amount to a length compensation for braking, if necessary .is synchronous to the conveying speed of the first material web 3 after the transfer section up to a standstill and an acceleration and a movement.
  • the dancer device 8 arranged upstream of the transfer section temporarily stores a section of the material web 5, while the dancer device 8 arranged downstream of the transfer section releases a stored section of the material web 5.
  • the dancer device 8 arranged upstream of the transfer section releases a temporarily stored section of the material web 5, while the dancer device 8 arranged downstream of the transfer section temporarily stores a section of the material web 5.
  • Fig. 8 shows a second embodiment of a device 1 for transferring a membrane 2 and/or another functional layer onto a first material web 3 moving at a conveying speed.
  • the device 1 shown in Fig. 8 essentially corresponds to the device 1 according to Fig. 7 and uniform reference numbers are used for identical components.
  • the device 1 shown in Fig. 8 also includes a transfer device 9 with a roller 91.
  • the roller 91 is in contact with the first web of material 3 coordinated rotational speed for a tension-free transfer of the blanks 20 from the roller 91 to the first material web 3 operated.
  • Blanks 20 of the membrane 2 are provided by the second web of material 5 at a distance x2 and are transferred from the second web of material 5 to the roller 91 .
  • One surface of the roller 91 thus serves as a counter surface for the transfer.
  • the second web of material 5 is moved discontinuously in a transfer section, as described above, relative to the conveying speed.
  • the second web of material 5 is guided upstream and downstream of the transfer section, analogously to FIG. Upstream and downstream of the transfer section, the second material web 5 is transported at a preferably constant conveying speed, the conveying speed being lower than the conveying speed of the first material web 3.
  • the dancer devices 8 each comprise a pressure-loaded roller 80, which moves the material web 5 discontinuously moving section contacted.
  • the illustration of the dancer devices 8 in FIGS. 7 and 8 is only schematic and can be suitably implemented by a person skilled in the art depending on the application.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen einer funktionalen Schicht, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran (2) und/oder einer Gasdiffusionslage für eine Membranelektrodenanordnung, auf eine erste Materialbahn, wobei Zuschnitte (20) funktionalen Schicht auf eine bewegte Gegenfläche mit einem ersten Abstand (x1) übertragen werden, wobei die Zuschnitte (20) mittels einer zweiten Materialbahn (3) mit einem zweiten Abstand zugeführt werden, wobei der erste Abstand (x1) größer ist als der zweite Abstand (x2), wobei die zweite Materialbahn (5) zumindest in einem Übergabeabschnitt für einen Übertrag eines Zuschnitts (20) synchron zu einer Fördergeschwindigkeit der Gegenfläche bewegt und für eine Abstandsänderung relativ zu der Fördergeschwindigkeit abgebremst wird, und wobei die Spenderkante (6) in der ersten Transportrichtung (I) relativ zu der zweiten Materialbahn (5) verstellt wird, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die diskontinuierlich mit der zweiten Materialbahn (5) bewegten Zuschnitte (20) zu schaffen.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ÜBERTRAGEN EINER
KATALYSATORBESCHICHTETEN MEMBRAN ODER EINER GASDIFFUSIONSLAGE
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen einer funktionalen Schicht auf eine bewegte erste Materialbahn, insbesondere zum Übertragen einer katalysatorbeschichteten Membran und/oder einer Gasdiffusionslage für eine Membranelektrodenanordnung.
Membranelektrodenanordnungen (kurz MEA; engl. „membrane electrode assembly“) für Brennstoffzellen umfassend eine katalysatorbeschichtete Membran (kurz CCM für engl. „catalyst coated membrane“) sowie zwei als Kathode und Anode gestaltete Elektroden, zwischen welchen die Membran angeordnet ist, sind allgemein bekannt. Eine MEA umfasst weiter zwei Gasdiffusionslagen (kurz GDL), die an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sind. Die GDL und die Elektroden sind in einer Ausgestaltung als ein gemeinsames Gefüge gestaltet. Eine Brennstoffzelle kann durch eine Vielzahl im Stapel angeordneter Membranelektrodenanordnungen aufgebaut werden, deren elektrische Leistungen sich addieren.
Eine Gasdiffusionslage, eine Gasdiffusionslage im Verbund mit einer Elektrode, eine Katalysatorschicht, eine Membran, eine katalysatorbeschichtete Membran oder eine katalysatorbeschichtete Membrane im Verbund mit einem Polymerfilm werden im Zusammenhang mit der Anmeldung gemeinsam als funktionale Schicht bezeichnet.
Aus DE 102015 010440 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer
Membranelektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle bekannt, bei welchem zumindest ein Rahmenmaterial als durchgängige Materialbahn bereitgestellt wird, welche kontinuierlich in Transportrichtung bewegt wird und dabei eine Mehrzahl von Bearbeitungsstationen durchläuft, wobei die Membran, die Anode und die Kathode mit dem Rahmenmaterial in jeweiligen Bearbeitungsstationen verbunden werden. Die Membran wird dabei in einer Ausgestaltung als Zuschnitt bereitgestellt. In anderen Ausgestaltungen wird die Membran als Materialbahn bereitgestellt, wobei an der zugehörigen Bearbeitungsstation ein Zuschnitt der Membran von der Materialbahn abgetrennt und mit dem Rahmenmaterial verbunden wird. AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen einer funktionalen Schicht, insbesondere einer Membran und/oder einer Gasdiffusionslage, auf eine bewegte Materialbahn für die Herstellung von Membranelektrodenanordnungen zu schaffen, welche eine zuverlässige Handhabung zugempfindlicher Materialien, wie Membranen oder Gasdiffusionslagen, und einen präzisen Übertrag auf die Materialbahn erlauben.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Übertragen einer funktionalen Schicht auf eine bewegte erste Materialbahn, insbesondere zum Übertragen einer katalysatorbeschichteten Membran und/oder einer Gasdiffusionslage für eine Membranelektrodenanordnung einer Brennstoffzelle, geschaffen, die eingerichtet ist, um Zuschnitte der funktionalen Schicht, insbesondere der Membran und/oder der Gasdiffusionslage, auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte Gegenfläche mit einem ersten Abstand zu übertragen, wobei die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung für eine Zufuhr der Zuschnitte auf einer zweite Materialbahn und eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn erstreckende Spenderkante, um welche die zweite Materialbahn zum Ablösen der Zuschnitte unter Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transportrichtung geführt ist, aufweist, wobei die Zuschnitte auf der zweiten Materialbahn mit einem zweiten Abstand angeordnet sind, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist, wobei die Zufuhreinrichtung geeignet ist, um die zweite Materialbahn zumindest in einem Übergabeabschnitt für einen Übertrag eines Zuschnitts synchron zu der Fördergeschwindigkeit zu bewegen, und um die zweite Materialbahn zumindest in dem Übergabeabschnitt für eine Abstandsänderung relativ zu der Fördergeschwindigkeit abzubremsen, und wobei die Spenderkante in der ersten Transportrichtung relativ zu der zweiten Materialbahn verstellbar gelagert ist und mittels einer Stelleinrichtung verstellbar ist, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die mit der zweiten Materialbahn diskontinuierlich bewegten Zuschnitte zu schaffen.
Die Begriffe „ein“, „eine“ etc. werden im Zusammenhang mit der Anmeldung lediglich als unbestimmte Artikel und nicht als Zählwörter verwendet. Die Begriffe „erster“, „zweiter“ etc. dienen lediglich der Unterscheidung von Elementen und geben keine Hierarchie der Elemente an.
Bei der Gegenfläche kann es sich um die erste Materialbahn oder eine Oberfläche einer Zwischeneinrichtung, beispielsweise einer Walze, handeln. Die Gegenfläche wird mit einer Fördergeschwindigkeit bewegt. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist eine kontinuierliche Bewegung der Gegenfläche vorgesehen. Als kontinuierliche Bewegung wird im Zusammenhang mit der Anmeldung eine Bewegung bezeichnet, bei welchen eine Fördergeschwindigkeit während eines Übertragungszyklus, d.h. von Beginn des Übertrags eines Zuschnitts bis zum Beginn des Übertrags eines darauffolgenden Zuschnitts, konstant oder zumindest nahezu konstant ist. Dabei ist in einer Ausgestaltung ein allmähliches Erhöhen oder Verlangsamen der Fördergeschwindigkeit über einen Übertragungszyklus vorgesehen.
Die zweite Materi al bahn wird relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierlich bewegt. Als relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierliche Bewegung wird eine Bewegung bezeichnet, bei welcher eine Transportgeschwindigkeit der Materialbahn nicht fortwährend synchron zu der Fördergeschwindigkeit ist. Für einen zugfreien Übertrag der Zuschnitte wird die zweite Materialbahn während des Übertrags mit einer ersten Transportgeschwindigkeit bewegt wird, welche synchron zu der Fördergeschwindigkeit der Gegenfläche, beispielsweise der ersten Materialbahn, ist. Für eine Vergrößerung des Abstands steht die zweite Materialbahn still oder wird auf eine kleinere Transportgeschwindigkeit abgebremst. Ein Übertrag findet dabei in vorteilhaften Ausgestaltungen ausschließlich dann statt, wenn die Zuschnitte synchron mit der Fördergeschwindigkeit bewegt werden,
Die erste Materialbahn ist in einer Ausgestaltung eine Rahmenmaterialbahn wie in DE 10 2015 010 440 A1 beschrieben. In anderen Ausgestaltungen ist die Materialbahn eine Trägerbahn, welche lediglich einem Transport von Komponenten einer Membranelektrodenanordnung dient, jedoch vor oder mit Fertigstellung der Membranelektrodenanordnung von dieser getrennt wird. Auf der ersten Materialbahn sind in einer Ausgestaltung bereits weitere Komponenten der Membranelektrodenanordnung vorgesehen, insbesondere sind einer Ausgestaltung bereits Anoden- oder Kathodenzuschnitte an der ersten Materialbahn vorgesehen, wobei die Zuschnitte der funktionalen Schicht, insbesondere der Membran, präzise auf diesen positioniert und mit diesen verbunden werden können.
Die Zuschnitte der funktionalen Schicht, insbesondere der Membran und/oder der Gasdiffusionslage, werden in einer Ausgestaltung durch Anstanzen (engl. „Kiss-Cut“) erzeugt, wobei die funktionale Schicht, insbesondere die Membran und/oder die Gasdiffusionslage, als Laminat mit der zweiten Materialbahn bereitgestellt und einer Schneideinrichtung zugeführt wird. Dabei verbleiben in einer Ausgestaltung Reste der funktionalen Schicht nach Ablösen der Zuschnitte auf der zweiten Materialbahn. Als Übergabeabschnitt wird ein Abschnitt bezeichnet, in welchem die Zuschnitte an die Gegenfläche übergeben werden und/oder für eine nachfolgende Übergabe bereitgestellt werden.
Für ein sicheres Ablösen der Zuschnitte von der zweiten Materialbahn ist eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn erstreckende Spenderkante vorgesehen, um welche die zweite Materialbahn zum Ablösen der Zuschnitte unter Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transportrichtung geführt ist. Als Spenderkante wird im Zusammenhang mit der Anmeldung eine Kante bezeichnet, welche sowohl zum Ablösen als auch zum Übertragen des Zuschnitts auf die Gegenfläche dient. Die Spenderkante kann durch den Fachmann je nach Anwendungsfall geeignet gestaltet werden, insbesondere auch um Restteile der funktionalen Schicht, insbesondere der Membran und/oder der Gasdiffusionslage, welche auf der zweiten Materialbahn verbleiben sollen, von den zu übertragenden Zuschnitten zu trennen. Die Spenderkante ist in einer Ausgestaltung zumindest partiell aus einem elastischen Material gefertigt, um Unebenheiten der Gegenfläche auszugleichen.
Die Spenderkante ist in der ersten Transportrichtung relativ zu der zweiten Materialbahn verstellbar gelagert, und mittels einer Stelleinrichtung bewegbar, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die diskontinuierlich mit der zweiten Materialbahn bewegten Zuschnitte zu schaffen.
Durch die Verstellbewegung ist es möglich, dass die Zuschnitte mittels der zweiten Materialbahn während des Übertrags ausschließlich synchron mit der Fördergeschwindigkeit der Gegenfläche bewegt werden. Aufgrund der Bewegung der Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn wird eine Bewegung der Zuschnitte über die Spenderkante und ein daraus resultierendes Ablösen der Zuschnitte von der zweiten Materialbahn während eines Abbremsens und/oder eines Beschleunigens, d.h. solange die zweite Materialbahn noch nicht oder nicht mehr eine für den Übertrag erforderliche Transportgeschwindigkeit aufweist, verhindert. Dadurch kann verhindert werden, dass ein vorderes Ende der Zuschnitte freiliegt, d.h. weder durch die zweite Materialbahn noch durch die Gegenfläche abgestützt ist. Dies ist insbesondere für eine Verarbeitung einer katalysatorbeschichteten Membran für eine Membranelektrodenanordnung, welche üblicherweise eine geringe Eigensteifigkeit aufweist, vorteilhaft.
Die Stelleinrichtung ist vorzugsweise weiter geeignet, um die Spenderkante relativ zu der ersten Materialbahn oder einer alternativen Gegenfläche in Richtung auf die Gegenfläche oder von dieser weg zu bewegen, um eine Anpresskraft auf den Zuschnitt bei einem Übertrag zu bewirken und um einen Kontakt der Zuschnitte oder der zweiten Materialbahn mit der Gegenfläche ohne Übertrag eines Zuschnitts zu vermeiden. Als Bewegung der Spenderkante in der ersten Transportrichtung wird im Zusammenhang mit der Anmeldung eine Bewegung bezeichnet, welche zumindest eine wesentliche Komponente in der ersten Transportrichtung aufweist. Aufgrund einer Bewegung der Spenderkante relativ zu der Gegenfläche ist die erste Transportrichtung nicht konstant. Bei einem Übertrag wird die zweite Materialbahn in einem spitzen Winkel zu der Gegenfläche oder einer Tangente an die Gegenfläche transportiert. Während eines Stillstands kann die erste Transportrichtung im Wesentlichen parallel zu der Transportrichtung der Gegenfläche oder einer Tangente an die Gegenfläche verlaufen.
In einer Ausgestaltung ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, um eine Position eines vorderen Endes eines nachfolgend zu übertragenden Zuschnitts zu detektieren, und um die Stelleinrichtung und/oder eine Transportgeschwindigkeit der zweiten Materialbahn entsprechend zu steuern oder zu regeln. Die Sensoreinrichtung umfasst in einer Ausgestaltung einen in die Spenderkante integrierten oder an die Spenderkante angebauten Sensor.
Die Vorrichtung ist geeignet, um die zweite Materialbahn für einen Übertrag eines Zuschnitts synchron mit der Fördergeschwindigkeit zu bewegen. Die Stelleinrichtung für die Spenderkante ist in einer Ausgestaltung eingerichtet, um bei einem Übertrag eines Zuschnitts die Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn in der ersten Transportrichtung nach hinten zu verstellen und um bei einem Abbremsen der zweiten Materialbahn und/oder bei einem Stillstand der zweiten Materialbahn die Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn in der ersten Transportrichtung nach vorne zu verstellen. Aufgrund der Verstellbewegung der Spenderkante in der ersten Transportrichtung nach vorne befindet sich ein vorderes Ende eines nachfolgend auf die Gegenfläche zu übertragenden Zuschnitts vor einer Beschleunigung der zweiten Materialbahn auf die Transportgeschwindigkeit der Gegenfläche stromaufwärts der Spenderkante. Bei einer Beschleunigung der zweiten Materialbahn wird die Spenderkante in vorteilhaften Gestaltungen stationär gehalten. Die Strecke zwischen dem vorderen Ende des Zuschnitts und der Spenderkante dient als Beschleunigungsstrecke und ist so gewählt, dass mit Erreichen der gewünschten Transportgeschwindigkeit das vordere Ende des Zuschnitts einen Bereich angrenzend an ein vorderes Ende der Spenderkante erreicht, sodass mittels der Spenderkante bei einem Beginn des Übertrags des Zuschnitts eine Anpresskraft auf den Zuschnitt aufgebracht werden kann. Um eine entsprechende Beschleunigungsstrecke auch für einen nachfolgenden Zuschnitt vorzusehen, wird die Spenderkante während des Übertrags des Zuschnitts nach hinten verstellt. Nach einem erfolgten Übertrag eines Zuschnitts wird die zweite Materialbahn abgebremst, wobei die Spenderkante nach vorne verstellt wird, um eine Bewegung des nachfolgenden Zuschnitts über die Spenderkante während des Abbremsens der Materialbahn zu vermeiden. Während des Stillstands der zweiten Materialbahn erfolgt in einer Ausgestaltung keine Verstellbewegung der Spenderkante. In anderen Ausgestaltungen wird die Spenderkante während des Stillstands der zweiten Materialbahn weiter nach vorne verstellt um eine längere Beschleunigungsstrecke zu schaffen.
Um bei einem Versatz der Spenderkante Zugspannungen und/oder Staupunkte aufgrund von Verkürzungen oder Verlängerungen eines Bahnwegs nach der Spenderkante zu vermeiden, ist in einer Ausgestaltung eine diskontinuierlich betreibbare Abzugseinheit vorgesehen. Eine derartige Abzugseinrichtung verlangt jedoch einen hohen Regelaufwand. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist daher die zweite Materialbahn stromabwärts der Spenderkante über eine Ausgleichseinrichtung für einen Längenausgleich bei einer Bewegung der Spenderkante geführt. In einer Ausführungsform ist die Ausgleichsvorrichtung zwangsgesteuert. Eine zwangsgesteuerte Ausgleichsvorrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Beschleunigungs- und Abbremsrampen eines Bewegungsprofils der Spenderkante so stark sind, dass ein passive geführter Zylinder aufgrund seiner Trägheit nicht ausreichend schnell folgen kann, und ohne eine Zwangssteuerung ein Risiko besteht, dass Bahnrisse oder Bahnspannungsverluste auftreten. Die Ausgleichseinrichtung umfasst in einer Ausgestaltung eine pneumatisch beaufschlagte Rolle. Dadurch wird eine kostengünstige Ausgleichseinrichtung geschaffen.
Die zweite Materialbahn wird in einer Ausgestaltung unmittelbar von einer Vorratsrolle mittels einer diskontinuierlich betriebenen Walze abgezogen und wird nach dem Übertrag der Zuschnitte mittels einer diskontinuierlich betriebenen Walze aufgewickelt. In anderen Ausgestaltungen ist die zweite Materialbahn in einen kontinuierlichen Prozess eingebunden. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein oben beschriebenes Anstanzen in einem kontinuierlichen Prozess erfolgt. Um in dem Übergabeabschnitt der zweiten Materialbahn eine diskontinuierliche Bewegung zu erzielen, ist in einer Ausgestaltung stromaufwärts und/oder stromabwärts des Übergabeabschnitts eine Tänzereinrichtung vorgesehen. In einer Ausgestaltung, ist zumindest eine der Tänzereinrichtungen zwangsgeführt. Die Zwangsführung oder Zwangsbewegung der Tänzereinrichtung dient der Vermeidung von Massenträgheitseffekten und Federwirkung auf die Materialbahn, die zu Dehnungsschwankungen führen könnte. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist für die diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn in dem Übergabeabschnitt die zweite Materialbahn stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte zwangsgeführte Tänzereinrichtungen geführt. Die Koppelung nutzt dabei die Eigenschaft, dass für ein Abbremsen ggf. bis zu einem Stillstand und eine Beschleunigung der Materialbahn mit dem Zuschnitt vor der Übergabestelle und der Materialbahn ohne Zuschnitt nach der Übergabestelle betragsmäßig übereinstimmende, jedoch einander entgegen gerichtete Längenausgleiche notwendig sind. Die Kopplung ist dabei je nach Anwendungsfall mechanisch oder steuerungstechnisch realisierbar. Es ist für den Fachmann erkennbar, dass die Gestaltung der Vorrichtung mit zwei miteinander gekoppelten Tänzereinrichtungen für eine diskontinuierliche Bewegung einer Materialbahn entlang eines Übergabeabschnitts nicht nur in Kombination mit einer bewegten Spenderkante, sondern auch in Verbindung mit alternativen Vorrichtungen zum Übertragen eines diskontinuierlich transportierten Materials auf eine kontinuierlich bewegte erste Materialbahn vorteilhaft ist.
In einer Ausgestaltung erfolgt ein Übertragen der Zuschnitte von der zweiten Materialbahn auf eine Übergabeeinrichtung umfassend eine Rolle oder mehrere Rollen. In anderen Ausgestaltungen ist die Vorrichtung eingerichtet, um die Zuschnitte unmittelbar von der zweiten Materialbahn auf die erste Materialbahn zu übertragen. In anderen Worten dient dabei die erste Materialbahn als Gegenfläche. In anderen Worten wird eine Vorrichtung zum Übertragen einer funktionalen Schicht, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran und/oder einer Gasdiffusionslage für eine Membranelektrodenanordnung, auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte erste Materialbahn geschaffen, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, um Zuschnitte der funktionalen Schicht auf die erste Materialbahn mit einem ersten Abstand zu übertragen.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Übertragen einer funktionalen Schicht, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran und/oder einer Gasdiffusionslage für eine Membranelektrodenanordnung einer Brennstoffzelle, auf eine erste Materialbahn, geschaffen, wobei Zuschnitte der funktionalen Schicht auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte Gegenfläche mit einem ersten Abstand übertragen werden, wobei die Zuschnitte mittels einer zweiten Materialbahn mit einem zweiten Abstand zugeführt werden, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist, wobei die zweite Materialbahn zum Ablösen der Zuschnitte um eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn erstreckende Spenderkante unter Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transportrichtung geführt wird, wobei die zweite Materialbahn zumindest in einem Übergabeabschnitt für einen Übertrag eines Zuschnitts synchron zu der Fördergeschwindigkeit bewegt und für eine Abstandsänderung relativ zu der Fördergeschwindigkeit abgebremst wird, und wobei die Spenderkante in der ersten Transportrichtung relativ zu der zweiten Materialbahn verstellt wird, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die diskontinuierlich mit der zweiten Materialbahn bewegten Zuschnitte zu schaffen. Durch die relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn ist eine Zufuhr der Zuschnitte mittels der zweiten Materialbahn möglich, ohne dass die Zuschnitte auf der zweiten Materialbahn den gleichen Abstand aufweisen, wie auf der ersten Materialbahn. Dabei wird in einer Ausgestaltung bei einem Übertrag eines Zuschnitts mit der Fördergeschwindigkeit die Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn in der ersten Transportrichtung nach hinten und bei einem Abbremsen der zweiten Materialbahn und/oder bei einem Stillstand der zweiten Materialbahn die Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn in der ersten Transportrichtung nach vorne verstellt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die zweite Materialbahn stromabwärts der Spenderkante über eine Ausgleichseinrichtung für einen Längenausgleich bei einer Bewegung der Spenderkante geführt.
In einer Ausgestaltung ist weiter vorgesehen, dass für die diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn in dem Übergabeabschnitt die zweite Materialbahn stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte Tänzereinrichtungen geführt wird.
In einer Ausgestaltung erfolgt ein Übertrag der Zuschnitte auf die erste Materialbahn indirekt, mittels einer zwischen der ersten und der zweiten Materialbahn vorgesehenen Übergabeeinrichtung. In vorteilhaften Ausgestaltungen werden die Zuschnitte unmittelbar von der zweite Materialbahn auf die erste Materialbahn übertragen, wobei die erste Materialbahn als Gegenfläche dient. In anderen Worten wird ein Verfahren zum Übertragen einer funktionalen Schicht, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran und/oder einer Gasdiffusionslage für eine Membranelektrodenanordnung, auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte erste Materialbahn geschaffen, wobei Zuschnitte der funktionalen Schicht auf die bewegte erste Materialbahn mit einem ersten Abstand übertragen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen: Fig. 1 : eine erste Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Übertragen einer Membran auf eine kontinuierlich bewegte erste Materialbahn zu Beginn eines Übertrags eines Zuschnitts von einer zweiten Materialbahn auf die erste Materialbahn,
Fig. 2: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 während des Übertrags des Zuschnitts und Bewegung einer Spenderkante,
Fig. 3: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 nach Abschluss des Übertrags des Zuschnitts,
Fig. 4: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 nach Abschluss des Übertrags des Zuschnitts und bei einem Abbremsen der zweiten Materialbahn,
Fig. 5: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 nach Abschluss des Übertrags des Zuschnitts, bei
Stillstand der zweiten Materialbahn,
Fig. 6: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 vor Übertrag des Zuschnitts, bei einer Beschleunigung der zweiten Materialbahn,
Fig. 7: die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 6 mit zwei Tänzereinrichtungen für eine diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn 5,
Fig. 8: eine zweite Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Übertragen einer Membran auf eine kontinuierlich bewegte erste Materialbahn umfassend eine Übergabeeinrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Fig. 1 bis 6 zeigen schematische eine erste Ausgestaltung einer Vorrichtung 1 zum Übertragen einer Membran 2 auf eine kontinuierlich bewegte erste Materialbahn 3.
Bei der Membran 2 handelt es sich beispielsweise um eine katalysatorbeschichtete Membran für eine nicht dargestellte Membranelektrodenanordnung einer nicht dargestellten Brennstoffzelle. Anstelle einer Membran 2 wird in einer alternativen Ausgestaltung mittels der Vorrichtung 1 eine Gasdiffusionslage oder eine andere funktionale Schicht auf die kontinuierlich bewegte erste Materialbahn 3 übertragen. Die Membran 2 und/oder eine alternative funktionale Schicht wird in Form von Zuschnitten 20 bereitgestellt und auf die erste Materialbahn 3 an einer Übergabestelle 4 mit einem ersten Abstand x1 übertragen. Bei der ersten Materialbahn 3 handelt es sich in einer Ausgestaltung um eine Transportbahn, auf welcher Komponenten der Membranelektrodenanordnung gestapelt und miteinander verbunden werden.
Bei dem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Zuschnitte 20 der Membran 2 direkt auf der ersten Materialbahn 3 abgelegt, d.h. die erste Materialbahn 3 dient als Gegenflächen für einen Übertrag.
Für eine Bereitstellung der Zuschnitte 20 der Membran 2 ist eine zweite Materialbahn 5 vorgesehen, wobei die Zuschnitte 20 auf der zweiten Materialbahn mit einem zweiten Abstand x2 angeordnet sind. Die Zuschnitte 20 werden beispielsweise mittels Anstanzen eines Laminats umfassend die zweite Materialbahn 5 und die Membran 2 geformt. Der zweite Abstand x2 ist kleiner als der erste Abstand x1. Der zweite Abstand x2 ist in einer Ausgestaltung nahezu null und entspricht lediglich einer Breite einer Schneidkante, mittels welcher die Zuschnitte 20 geformt werden.
Die in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Vorrichtung 1 umfasst eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn 5 erstreckende Spenderkante 6, um welche die zweite Materialbahn 5 unter einem Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung I in eine zweite Transportrichtung II zum Ablösen der Zuschnitte 20 geführt ist.
Die Spenderkante 6 ist in der ersten Transportrichtung I relativ zu der zweiten Materialbahn 5 verstellbar gelagert, und mittels einer schematisch dargestellten Stelleinrichtung 60 verstellbar.
Für einen Längenausgleich bei einer Bewegung der Spenderkante 6 ist die zweite Materialbahn 5 stromabwärts der Spenderkante 6 über eine Ausgleichseinrichtung 7 umfassend eine mittels eines Druckzylinders 71 pneumatisch beaufschlagte Rolle 70 geführt.
Stromaufwärts der Spenderkante 6 wird die zweite Materialbahn 5 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei angetriebene Walzen 50 geführt. Stromabwärts der Spenderkante 6 wird die zweite Materialbahn 5 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Rolle 51, die Rolle 70 der Ausgleichseinrichtung 7 und eine angetriebene Walze 52 geführt. Die erste Materialbahn 3 wird mit einer Fördergeschwindigkeit bewegt. Für eine Änderung des Abstands x1, x2 zwischen den Zuschnitten 20 bei einem Übertrag auf die erste Materialbahn 3 wird die zweite Materialbahn 5 zumindest in einem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Übergabeabschnitt relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierlich bewegt.
Für einen zugfreien Übertrag der Zuschnitte 20 wird die zweite Materialbahn 5 während eines in den Fig. 1 und 2 dargestellten Übertrags auf die erste Materialbahn 3 synchron zu der Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 entlang des dargestellten Übergabeabschnitts bewegt. Für eine Abstandsvergrößerung wird die zweite Materialbahn 5 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel angehalten. Die erste Materialbahn 3 wird dabei mit der Fördergeschwindigkeit weiterbewegt, wie schematisch in Fig. 5 dargestellt.
Für ein Anhalten der zweiten Materialbahn 5 wird diese wie in Fig. 4 dargestellt abgebremst, bis die zweite Materialbahn 5 zum Stillstand kommt. Um die zweite Materialbahn 5 aus dem Stillstand wieder auf die zu der Fördergeschwindigkeit synchrone Transportgeschwindigkeit zu bringen, wird die zweite Materialbahn 5 beschleunigt, wie in Fig. 6 dargestellt.
Ein Abbremsen und Beschleunigen der zweiten Materialbahn 5 erfolgt ohne Übertrag eines Zuschnitts 20 von der zweiten Materialbahn 5 auf die erste Materialbahn 3. Die Spenderkante 6 wird zu diesem Zweck wie in den Fig. 3 bis 6 dargestellt, von der ersten Materialbahn 3 angehoben.
Um beim Abbremsen oder Beschleunigen eine Bewegung der zweiten Materialbahn 5 über die Spenderkante 6 und somit ein Ablösen eines Zuschnitts 20 von der Materialbahn 5 und einen freiliegenden Abschnitt des Zuschnitts 20 zu verhindern, wird die Spenderkante 6 relativ zu der zweiten Materialbahn 5 verstellt, sodass eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die diskontinuierlich mit der zweiten Materialbahn 5 bewegten Zuschnitte 20 geschaffen wird.
Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, ist zur Schaffung einer Beschleunigungsstrecke die Spenderkante 6 derart in Transportrichtung I nach vorne verstellt, dass ein vorderes Ende 61 der Spenderkante 6 in der ersten Transportrichtung I stromabwärts eines vorderen Endes 200 eines nach Erreichen der Fördergeschwindigkeit zu übertragenden Zuschnitts 20 liegt. Beim Beschleunigen der Materialbahn 5 auf die Fördergeschwindigkeit wird dieser Zuschnitt 20 in Richtung des vorderen Endes 61 der Spenderkante 6 bewegt. Der Versatz der Spenderkante 6 ist dabei derart gewählt, dass die Materialbahn 5 die für einen zugfreien Übertrag gewünschte Transportgeschwindigkeit erreicht, wenn oder bevor das vordere Ende 200 des Zuschnitts 20 das vordere Ende 61 der Spenderkante 6 erreicht. Für einen Übertrag des Zuschnitts 20 mit einer zu der Fördergeschwindigkeit synchronen Transportgeschwindigkeit wird die Spenderkante 6 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung der ersten Mate rial bahn
3 abgesenkt, wie in Fig. 1 dargestellt.
Um die Spenderkante 6 für einen nachfolgenden Zuschnitt 20 erneut in Transportrichtung nach vorne versetzen zu können, wird bei einem Übertrag des Zuschnitts 20 die Spenderkante 6 relativ zu der zweiten Materialbahn 5 in der ersten Transportrichtung I nach hinten verstellt, wie in den Fig. 2 bis 3 dargestellt. Dabei wird für einen Längenausgleich stromabwärts der Übergabestelle 4 die Rolle 70 der Ausgleichseinrichtung 7 in der Zeichenebene nach rechts verstellt. Nach erfolgtem Übertrag des Zuschnitts 20 wird die Spenderkante 6 von der ersten Materialbahn 3 angehoben und die zweite Materialbahn 5 wird abgebremst bis diese zum Stillstand kommt. Um beim Abbremsen eine Bewegung des nachfolgenden Zuschnitts 20 über die Spenderkante 6 zu verhindern, wird die Spenderkante 6 relativ zu der zweiten Materialbahn 5 in der ersten Transportrichtung I nach vorne verstellt. Dabei wird für einen Längenausgleich stromabwärts der Übergabestelle 4 die Rolle 70 der Ausgleichseinrichtung 7 in der Zeichenebene nach links verstellt.
In einer Ausgestaltung ist eine Verstellbewegung der Spenderkante 6 relativ zu der zweiten Materialbahn 5 beim Abbremsen der zweiten Materialbahn 5 ausreichend, um eine Beschleunigungsstrecke zu schaffen, sodass während die zweite Materialbahn 5 stillsteht, auch die Spenderkante 6 in Position gehalten wird. In einer anderen Ausgestaltung wird die Spenderkante 6 weiter nach vorne verstellt während die zweite Materialbahn 5 stillsteht.
Die angetriebenen Walzen 50, 52 werden für einen zuverlässigen Transport der zweiten Materialbahn 5 synchronisiert betrieben. Dabei dienen die Walzen 50 in einer Ausgestaltung auch als Abzug zum diskontinuierlichen Abwickeln der Materialbahn 5 von einem nicht dargestellten Vorrat.
In einer alternativen Ausgestaltung sind stromaufwärts und stromabwärts des in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Übergabebereichs Tänzereinrichtungen 8 vorgesehen.
Fig. 7 zeigt die Vorrichtung 1 gemäß den Fig. 1 bis 6, wobei die zweite Materialbahn stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte zwangsgeführte Tänzereinrichtungen 8 geführt ist. Stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts wird die zweite Materialbahn 5 kontinuierlich mit einer konstanten Transportgeschwindigkeit transportiert, wobei die Transportgeschwindigkeit geringer ist als die Transportgeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3. Die Kopplung der Tänzereinrichtungen 8 ist in der dargestellten Ausgestaltung mechanisch realisiert. In anderen Ausgestaltungen ist eine steuerungstechnische Kopplung vorgesehen.
Die Koppelung der Tänzereinrichtungen 8 nutzt die Eigenschaft, dass ein Längenausgleich für ein Abbremsen ggf. bis zu einem Stillstand sowie eine Beschleunigung der zweiten Materialbahn 5 und eine Bewegung synchron zu der Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 vor dem Übergabeabschnitt betragsmäßig gleich einem Längenausgleich für ein Abbremsen ggf. bis zu einem Stillstand sowie eine Beschleunigung und eine Bewegung synchron zu der Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 nach dem Übergabeabschnitt ist. Beim Abbremsen und im Stillstand speichert die stromaufwärts des Übergabeabschnitts angeordnete Tänzereinrichtung 8 einen Abschnitt der Materialbahn 5 zwischen, während die stromabwärts des Übergabeabschnitts angeordnete Tänzereinrichtung 8 einen gespeicherten Abschnitt der Materialbahn 5 freigibt. Umgekehrt gibt die stromaufwärts des Übergabeabschnitts angeordnete Tänzereinrichtung 8 beim Beschleunigen und bei einer Bewegung mit der Transportgeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 einen zwischengespeicherten Abschnitt der Materialbahn 5 frei, während die stromabwärts des Übergabeabschnitts angeordnete Tänzereinrichtung 8 einen Abschnitt der Materialbahn 5 zwischenspeichert.
Fig. 8 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Vorrichtung 1 zum Übertragen einer Membran 2 und/oder einer anderen funktionalen Schicht auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte erste Materialbahn 3. Die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung 1 entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 7 und für gleiche Bauteile werden einheitliche Bezugszeichen verwendet. Im Unterschied zu der Vorrichtung gemäß Fig. 7 umfasst die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung 1 zusätzlich eine Übergabeeinrichtung 9 mit einer Walze 91. Die Walze 91 ist in Kontakt mit der ersten Materialbahn 3. Sie wird mit einer auf die Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 abgestimmten Drehgeschwindigkeit für eine zugfreie Übertragung der Zuschnitte 20 von der Walze 91 auf die erste Materialbahn 3 betrieben.
Zuschnitte 20 der Membran 2 werden mittels der zweiten Materialbahn 5 mit einem Abstand x2 bereitgestellt und von der zweiten Materialbahn 5 auf die Walze 91 übertragen. Eine Oberfläche der Walze 91 dient somit als Gegenfläche für den Übertrag.
Um einen Abstand der Zuschnitte 20 zu vergrößern, wird die zweite Materialbahn 5 in einem Übergabeabschnitt wie oben beschrieben relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierlich bewegt. Für die diskontinuierliche Bewegung der zweiten Material bahn 5 ist die zweite Materialbahn 5 analog zu Fig. 7 stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte zwangsgeführte Tänzereinrichtungen 8 geführt. Stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts wird die zweite Materialbahn 5 mit einer vorzugsweise konstanten Fördergeschwindigkeit transportiert, wobei die Fördergeschwindigkeit geringer ist als die Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3. Die Tänzereinrichtungen 8 umfassen in dem Ausführungsbeispiel jeweils eine druckbelastete Rolle 80, welche die Materialbahn 5 in dem diskontinuierlich bewegten Abschnitt kontaktiert. Die Darstellung der Tänzereinrichtungen 8 in den Fig. 7 und 8 sind jedoch lediglich schematisch und durch den Fachmann je nach Anwendungsfall geeignet realisierbar.
Die oben beschriebenen Ausgestaltungen sind lediglich beispielhaft und es sind zahlreiche Abwandlungen denkbar.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zum Übertragen einer funktionalen Schicht, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran (2) und/oder einer Gasdiffusionslage für eine Membranelektrodenanordnung, auf eine bewegte erste Materialbahn (3), wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, um Zuschnitte (20) der funktionalen Schicht auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte Gegenfläche mit einem ersten Abstand (x1) zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Zufuhreinrichtung für eine Zufuhr der Zuschnitte (20) auf einer zweite Materialbahn (5) und eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn (5) erstreckende Spenderkante (6), um welche die zweite Materialbahn (5) zum Ablösen der Zuschnitte (20) unter Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung (I) in eine zweite Transportrichtung (II) geführt ist, aufweist, wobei die Zuschnitte (20) auf der zweiten Materialbahn (5) mit einem zweiten Abstand (x2) angeordnet sind, wobei der erste Abstand (x1) größer ist als der zweite Abstand (x2), wobei die Zufuhreinrichtung geeignet ist, um die zweite Materialbahn (5) zumindest in einem Übergabeabschnitt für einen Übertrag eines Zuschnitts (20) synchron zu der Fördergeschwindigkeit zu bewegen, und um die zweite Materialbahn (5) zumindest in dem Übergabeabschnitt für eine Abstandsänderung relativ zu der Fördergeschwindigkeit abzubremsen, und wobei die Spenderkante (6) in der ersten Transportrichtung (I) relativ zu der zweiten Materialbahn (5) verstellbar gelagert ist und mittels einer Stelleinrichtung (60) verstellbar ist, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die mit der zweiten Materialbahn (5) diskontinuierlich bewegten Zuschnitte (20) zu schaffen. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (60) eingerichtet ist, um bei einem Übertrag eines Zuschnitts (20) die Spenderkante (6) relativ zu der zweiten Materialbahn (5) in der ersten Transportrichtung (I) nach hinten und bei einem Abbremsen der zweiten Materialbahn (5) und/oder bei einem Stillstand der zweiten Materialbahn (5) die Spenderkante (6) relativ zu der zweiten Materialbahn (5) in der ersten Transportrichtung (I) nach vorne zu verstellen. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (60) eingerichtet ist, um die Spenderkante (6) relativ zu der Gegenfläche in Richtung auf die Gegenfläche oder von dieser weg zu bewegen, um eine Anpresskraft auf den Zuschnitt (20) bei einem Übertrag zu bewirken und um einen Kontakt der Zuschnitte (20) oder der zweiten Materialbahn (5) mit der Gegenfläche ohne Übertrag eines Zuschnitts (20) zu vermeiden. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Materialbahn (5) stromabwärts der Spenderkante (6) über eine Ausgleichseinrichtung (7) für einen Längenausgleich bei einer Bewegung der Spenderkante (6) geführt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn (5) in dem Übergabeabschnitt die zweite Materialbahn (5) stromaufwärts und/oder stromabwärts des Übergabeabschnitts über eine zwangsgeführte Tänzereinrichtung (8) geführt ist, wobei die zweite Materialbahn (5) insbesondere stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte, zwangsgeführte Tänzereinrichtungen (8) geführt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eingerichtet ist, um die Zuschnitte (20) unmittelbar von der zweiten Materialbahn (5) auf die erste Materialbahn (3) zu übertragen. Verfahren zum Übertragen einer funktionalen Schicht, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran (2) und/oder einer Gasdiffusionslage für eine Membranelektrodenanordnung, auf eine bewegte erste Materialbahn (3), wobei Zuschnitte (20) der funktionalen Schicht auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte Gegenfläche mit einem ersten Abstand (x1) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschnitte (20) der funktionalen Schicht mittels einer zweiten Materialbahn (3) mit einem zweiten Abstand (x2) zugeführt werden, wobei der erste Abstand (x1) größer ist als der zweite Abstand (x2), wobei die zweite Materialbahn (5) zum Ablösen der Zuschnitte (20) um eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn (5) erstreckende Spenderkante (6) unter Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung (I) in eine zweite Transportrichtung (II) geführt wird, wobei die zweite Materialbahn (5) zumindest in einem Übergabeabschnitt für einen Übertrag eines Zuschnitts (20) synchron zu der Fördergeschwindigkeit bewegt und für eine Abstandsänderung relativ zu der Fördergeschwindigkeit abgebremst wird, und wobei die Spenderkante (6) in der ersten Transportrichtung (I) relativ zu der zweiten Materialbahn (5) verstellt wird, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die diskontinuierlich mit der zweiten Materialbahn (5) bewegten Zuschnitte (20) zu schaffen. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Übertrag eines Zuschnitts (20) die Spenderkante (6) relativ zu der zweiten Materialbahn (5) in der ersten Transportrichtung (I) nach hinten und bei einem Abbremsen der zweiten 17
Materialbahn (5) und/oder bei einem Stillstand der zweiten Materialbahn (5) die Spenderkante (6) relativ zu der zweiten Materialbahn (5) in der ersten Transportrichtung (I) nach vorne verstellt wird. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spenderkante (6) relativ zu der Gegenfläche zu Beginn des Übertrags in Richtung auf die Gegenfläche und nach dem Übertrag von dieser weg bewegt wird, um eine Anpresskraft auf den Zuschnitt (20) bei dem Übertrag zu bewirken und um einen Kontakt der Zuschnitte (20) oder der zweiten Materialbahn (5) mit der Gegenfläche ohne Übertrag eines Zuschnitts (20) zu vermeiden. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Materialbahn (5) stromabwärts der Spenderkante (6) über eine Ausgleichseinrichtung (7) für einen Längenausgleich bei einer Bewegung der Spenderkante (6) geführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn (5) in dem Übergabeabschnitt die zweite Materialbahn (5) stromaufwärts und/oder stromabwärts des Übergabeabschnitts über eine zwangsgeführte Tänzereinrichtung (8) geführt wird, wobei insbesondere die zweite Materialbahn (5) stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte, zwangsgeführte Tänzereinrichtungen (8) geführt wird.. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschnitte (20) unmittelbar von der zweiten Materialbahn (5) auf die erste Materialbahn (3) übertragen werden.
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