本發(fā)明涉及碳紙疏水涂布施工，具體而言，涉及一種卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備及碳紙疏水涂布處理方法。

背景技術(shù)：

1、燃料電池（pemfc）的核心部件是膜電極組件，由兩個(gè)催化層（cl）、兩個(gè)氣體擴(kuò)散層（gdl）和一個(gè)質(zhì)子交換膜（pem）組成。氣體擴(kuò)散層是膜電極中的關(guān)鍵部分，起到支撐催化層、收集電流、傳導(dǎo)氣體和排出反應(yīng)產(chǎn)物水的作用。常用的氣體擴(kuò)散層（gdl）基材的最理想材料是碳紙，具有高導(dǎo)電性、耐腐蝕性以及出色的尺寸穩(wěn)定性。為了提高氣體擴(kuò)散層的水管理能力、構(gòu)建高效的氣體通道以及增加碳紙強(qiáng)度，需要對(duì)碳紙進(jìn)行疏水處理才能應(yīng)用。涂布工藝是燃料電池用碳紙制備過(guò)程的其中之一道工序，將一層或者多層漿料涂覆在一種碳紙基材上，然后涂覆的漿料涂層經(jīng)過(guò)烘箱干燥或者固化方式使之形成一層具有特殊功能微孔層的產(chǎn)品，此環(huán)節(jié)對(duì)所用設(shè)備的精度、可靠性及設(shè)計(jì)科學(xué)性等要求非常高。涂布工藝會(huì)對(duì)碳紙的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響碳紙的孔隙率、電化學(xué)性能、機(jī)械性能等。常用的涂布工藝有轉(zhuǎn)移式涂布和狹縫擠壓式涂布。

2、轉(zhuǎn)移式涂布是通過(guò)將漿料附著在涂布輥上，涂布輥在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中經(jīng)刮刀將漿料轉(zhuǎn)移到碳紙表面的一種方式。此種方式涂布的窗口小，無(wú)法調(diào)節(jié)涂布流量，涂布過(guò)程中易混入水分和雜質(zhì)，導(dǎo)致涂布一致性較差。狹縫擠壓式涂布是通過(guò)一定流量的漿料從擠壓頭進(jìn)料口進(jìn)入模頭內(nèi)部型腔，并形成穩(wěn)定的壓力，漿料最后在模頭狹縫出口噴出并涂覆在碳紙上。

3、碳紙疏水處理流程一般包括：將碳紙?jiān)谑杷芤褐薪n、吸附碳紙表面多余疏水溶液、將碳紙?jiān)诟邷睾嫦渲袩Y(jié)。

4、目前，卷對(duì)卷疏水、涂布設(shè)備為分體式的設(shè)備，分為疏水和涂布兩臺(tái)設(shè)備，分別進(jìn)行碳紙的疏水和涂布，兩個(gè)設(shè)備占地空間大，需要物料進(jìn)行周轉(zhuǎn)，導(dǎo)致施工效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出了一種卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備及碳紙疏水涂布處理方法，旨在解決現(xiàn)有卷對(duì)卷疏水、涂布設(shè)備位分體式設(shè)備致使占地空間大、需要物料進(jìn)行周轉(zhuǎn)且導(dǎo)致施工效率低的問(wèn)題。

2、一方面，本發(fā)明提出了一種卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，該設(shè)備包括：放卷系統(tǒng)，用于進(jìn)行卷料基膜的放卷以及基膜表面保護(hù)膜的撕膜和收卷；疏水系統(tǒng)，設(shè)置在所述放卷系統(tǒng)的下游側(cè)，用于對(duì)卷料基膜進(jìn)行浸漬疏水處理制得疏水基膜；涂布系統(tǒng)，并列設(shè)置在所述疏水系統(tǒng)的上方，用于將涂料涂布于卷料基膜進(jìn)行上制得涂布基膜；烘干系統(tǒng)，設(shè)置在所述疏水系統(tǒng)和所述涂布系統(tǒng)的下游側(cè)，用于對(duì)所述疏水基膜或所述涂布基膜進(jìn)行烘干處理；收卷系統(tǒng)，設(shè)置在所述烘干系統(tǒng)的下游側(cè)，用于在烘干處理后的疏水基膜或涂布基膜上覆蓋一層保護(hù)膜，并對(duì)覆蓋有保護(hù)膜的疏水基膜或涂布基膜進(jìn)行收卷處理。

3、進(jìn)一步地，上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，所述烘干系統(tǒng)包括：垂直烘箱，立式垂直布置，所述疏水基膜能夠以垂直路徑自所述垂直烘箱經(jīng)過(guò)，以對(duì)疏水基膜進(jìn)行豎向干燥處理；水平烘箱，水平布置在所述垂直烘箱的下游側(cè)，所述涂布基膜或豎向干燥處理后的疏水基膜能夠以水平路徑自所述水平烘箱經(jīng)過(guò)，以對(duì)疏水基膜進(jìn)行橫向干燥處理；高溫烘箱，布置在所述水平烘箱的下游側(cè)，用于對(duì)橫向干燥處理后的疏水基膜或涂布基膜進(jìn)行燒結(jié)處理；冷卻烘箱，布置在所述高溫烘箱的下游側(cè)，用于對(duì)燒結(jié)處理后的疏水基膜或涂布基膜進(jìn)行逐步降溫處理，防止外部環(huán)境影響烘箱有效區(qū)域。

4、進(jìn)一步地，上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，所述垂直烘箱內(nèi)于所述垂直烘箱的烘箱本體的上方設(shè)有疏水導(dǎo)向輪和涂布導(dǎo)向輪，所述疏水導(dǎo)向輪用于對(duì)豎向干燥處理后的疏水基膜進(jìn)行導(dǎo)向，以使其向所述垂直烘箱的出口延伸，所述涂布導(dǎo)向輪用于對(duì)所述涂布系統(tǒng)輸出的涂布基膜進(jìn)行支撐導(dǎo)向，以使其向所述垂直烘箱的出口延伸。

5、進(jìn)一步地，上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，所述收卷系統(tǒng)包括：若干個(gè)收卷過(guò)輥，用于對(duì)所述疏水基膜或涂布基膜進(jìn)行導(dǎo)向和支撐；收卷浮輥機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)所述收卷過(guò)輥?zhàn)鳛槭站韽埩仯渖显O(shè)有張力檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述收卷浮輥機(jī)構(gòu)與所述張力檢測(cè)機(jī)構(gòu)相連接，并且，所述收卷浮輥機(jī)構(gòu)還與所述收卷張力輥相連接，用于基于所述張力檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的基膜的張力，對(duì)所述收卷張力輥進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)基膜的張力；收卷糾偏機(jī)構(gòu)，設(shè)置在兩個(gè)所述收卷過(guò)輥之間，用于對(duì)所述收卷過(guò)輥上支撐的疏水基膜或涂布基膜進(jìn)行糾偏；輥壓機(jī)構(gòu)，設(shè)置在兩個(gè)所述收卷過(guò)輥之間，用于對(duì)烘干處理后的疏水基膜或涂布基膜進(jìn)行輥壓；收卷機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述收卷過(guò)輥的下游側(cè)，用于對(duì)疏水基膜或涂布基膜進(jìn)行收卷處理；覆膜機(jī)構(gòu)，用于對(duì)收卷機(jī)構(gòu)收卷基膜前在基膜上覆蓋一層保護(hù)膜。

6、進(jìn)一步地，上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，所述輥壓機(jī)構(gòu)包括：輥壓驅(qū)動(dòng)輥；壓合從動(dòng)輥，其以能夠位置調(diào)節(jié)的方式設(shè)置在所述輥壓驅(qū)動(dòng)輥的一側(cè)，用于調(diào)節(jié)對(duì)所述輥壓驅(qū)動(dòng)輥和所述壓合從動(dòng)輥之間的疏水基膜或涂布基膜施壓的壓力控制，以控制所述疏水基膜或涂布基膜的厚度。

7、進(jìn)一步地，上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，所述疏水系統(tǒng)和所述烘干系統(tǒng)之間還設(shè)有扎液輥系統(tǒng)，用于去除疏水基膜上多余的疏水液。

8、進(jìn)一步地，上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，所述扎液輥系統(tǒng)包括：扎液驅(qū)動(dòng)輥；扎液從動(dòng)輥，其以能夠位置調(diào)節(jié)的方式設(shè)置在所述扎液驅(qū)動(dòng)輥的一側(cè)，用于調(diào)節(jié)所述扎液驅(qū)動(dòng)輥和所述扎液從動(dòng)輥之間的間距和對(duì)疏水基膜的壓力，以配合所述扎液驅(qū)動(dòng)輥通過(guò)擠壓去除疏水基膜上多余的疏水液；兩個(gè)輥刮刀，分別設(shè)置在所述扎液驅(qū)動(dòng)輥、所述扎液從動(dòng)輥的外周，用于刮除所述扎液驅(qū)動(dòng)輥、所述扎液從動(dòng)輥上的雜質(zhì)。

9、進(jìn)一步地，上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，所述疏水系統(tǒng)的疏水槽內(nèi)設(shè)有插入式震動(dòng)棒，用于分散疏水液；所述疏水系統(tǒng)的疏水槽內(nèi)還設(shè)有循環(huán)罐，用于進(jìn)行疏水槽內(nèi)疏水液的循環(huán)。

10、進(jìn)一步地，上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，所述放卷系統(tǒng)包括：放卷機(jī)構(gòu)，用于進(jìn)行卷料基膜的放卷；撕膜機(jī)構(gòu)，用于對(duì)卷料基膜表面保護(hù)膜的撕膜和收卷；若干個(gè)放卷過(guò)輥，用于對(duì)所述卷料基膜進(jìn)行導(dǎo)向和支撐；放卷張力輥，設(shè)置在所述過(guò)輥之間，用于對(duì)所述卷料基膜進(jìn)行導(dǎo)向和支撐，并對(duì)所述卷料基膜進(jìn)行張力檢測(cè)；放卷浮輥機(jī)構(gòu)，其與所述放卷張力輥相連接，并且，與下游側(cè)收卷過(guò)輥相連接，用于基于所述張力輥檢測(cè)的卷料基膜的張力，對(duì)所述下游側(cè)過(guò)輥進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)卷料基膜的張力。

11、另一方面，本發(fā)明還提出了一種碳紙疏水涂布處理方法，該碳紙疏水涂布處理方法采用上述卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備，包括如下步驟：將卷料基膜放置到放卷系統(tǒng)上，并將卷料基膜依次卷繞至疏水系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)以及收卷系統(tǒng)上，控制所述放卷系統(tǒng)、所述疏水系統(tǒng)、所述烘干系統(tǒng)以及所述收卷系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行，以依次對(duì)卷料基膜進(jìn)行放卷、疏水、烘干和收卷，進(jìn)而完成卷料基膜的疏水處理；或，將卷料基膜放置到放卷系統(tǒng)上，并將卷料基膜依次卷繞至涂布系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)以及收卷系統(tǒng)上，控制所述放卷系統(tǒng)、所述涂布系統(tǒng)、所述烘干系統(tǒng)以及所述收卷系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行，以依次對(duì)卷料基膜進(jìn)行放卷、涂布、烘干和收卷，進(jìn)而完成卷料基膜的涂布處理

12、本發(fā)明提供的卷對(duì)卷疏水、涂布一體設(shè)備及碳紙疏水涂布處理方法，將卷對(duì)卷疏水、涂布設(shè)備合二為一，可實(shí)現(xiàn)疏水、涂布的切換，即當(dāng)需要疏水時(shí)，進(jìn)行疏水穿帶并將控制程序切換到疏水從而進(jìn)行疏水處理，當(dāng)需要涂布時(shí)，進(jìn)行涂布穿帶并將程序切換到涂布從而進(jìn)行涂布處理，實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用的用途，共用放卷、烘箱和收卷系統(tǒng)，有效降低設(shè)備成本，設(shè)備整體布局也更緊湊，大大縮小了設(shè)備的占地空間，同時(shí)物料無(wú)需轉(zhuǎn)運(yùn)，在同一設(shè)備實(shí)現(xiàn)疏水和涂布，并且，只需一個(gè)施工人員即可操作該設(shè)備，節(jié)省了人工，解決了現(xiàn)有卷對(duì)卷疏水、涂布設(shè)備位分體式設(shè)備致使占地空間大、需要物料進(jìn)行周轉(zhuǎn)且導(dǎo)致施工效率低的問(wèn)題。其中，卷料基膜可以為碳紙，亦可為其他材料。