DE1504631B1

DE1504631B1 - Verfahren zur Herstellung eines Diaphragmas,insbesondere Scheiders fuer elektrische Akkumulatoren

Info

Publication number: DE1504631B1
Application number: DE19601504631D
Authority: DE
Original assignee: Oldham Crompton Batteries Ltd
Current assignee: Oldham Crompton Batteries Ltd
Priority date: 1957-08-22
Filing date: 1960-12-03
Publication date: 1969-09-11
Also published as: NL256901A; NL112917C; SE317117B; DE1182716B; FR1215630A; NL230644A; GB901579A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren reits gesinterten thermoplastischen Blattes oder zur Herstellung eines Diaphragmas, insbesondere Bandes maßgeblich, und hierin unterstützen sich so-Scheiders für elektrische Akkumulatoren, nach Patent wohl das Pulvermaterial als auch das in Bandform 1182716, bei welchem das Diaphragma aus einem hergestellte gesinterte thermoplastische Grundmate-Blatt oder Band eines porösen Grundmaterials aus 5 rial. Die Erfindung nutzt die zwischen beiden aufgesintertem thermoplastischem Pulver und aus einer tretende Adhäsionskraft aus, durch die das aufge-Schicht eines gesinterten thermoplastischen Pulvers stäubte trockene thermoplastische Pulver in feinster besteht, die weniger porös als das Blatt aus porösem Verteilung auf der Oberfläche des Bandes haftet, wo-Grundmaterial ist und die an diesem Blatt haftet. bei die Adhäsionskraft zusätzlich noch durch elektro-

Gemäß diesem älteren Vorschlag besteht das io statische Anziehungskräfte unterstützt wird. Im Ver-Grundmaterial ungefähr zu 10°/o aus Glasfasern und gleich zu dem Glasfaser-Cellulose-Material läßt sich zu 9O*Vo aus Cellulosepulpe. Es hat einen durch- eine noch dünnere und noch feiner verteilte Schicht schnittlichen Porendurchmesser in der Größenord- als gleichmäßiger dünner Belag auf das Grundnung von etwa 40 Mikromillimeter und wird für sich material aufbringen, wobei nur der an der Oberseite gesondert hergestellt. Im Laufe des weiteren Verfah- 15 anhaftende Anteil dieses Pulvermaterials gesintert rens wird dieses Grundmaterial in Bandform von wird. Man erhält auf diese Weise ein besonders fein einer Rolle abgewickelt. verteiltes Netzwerk, welches für die Endporosität des

Da das poröse Grundmaterial eine nicht unerheb- Diaphragmas bestimmend ist.

liehe Porengröße aufweist, die ein Mehrfaches der Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,

Korngröße des aufgesinterten thermoplastischen Pul- 20 daß die Herstellung des Diaphragma-Grundmaterials vers beträgt, nimmt das porige Grundmaterial unver- und des Belages nunmehr kontinuierlich innerhalb hältnismäßig viel von dem thermoplastischen Pulver eines Arbeitsganges erfolgen kann, indem nämlich in sich auf, und durch Zusammenballungen beim zwei aufeinanderfolgende Sinterungen kurz nachein-Zusammenschmelzen entstehen nach innen gerichtete ander vorgenommen werden, die eine zur Herstellung Ansätze, die aber für die Gleichmäßigkeit der Porosi- 25 des porösen Grundmaterials und die andere zur Hertät nachteilig sein können. Allzu große Zusammen- stellung des die Porosität reduzierenden Netzwerkes, ballungen können die Porosität zumindest stellen- Hierbei läßt sich noch ein wärmewirtschaftlicher Vorweise beeinträchtigen. teil erzielen, indem man das thermoplastische Pulver Durch den erwähnten älteren Vorschlag wird be- für den Sinterbelag auf das noch warme Grundreits eine erhebliche Reduzierung der Porengröße er- 30 material nach dessen Sinterung aufbringt und es dann möglicht, jedoch kann durch eine darüber hinaus- in einer zweiten Wärme sintert, gehende weitere Reduzierung der Korngröße eine er- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgehebliche Verbesserung erzielt werden, wie im nach- sehen, daß die thermoplastischen Teile oder Parfolgenden näher erläutert wird. tikeln, die die Schicht bilden sollen, mit einer rotie-Es ist bereits bekannt, einen doppelporösen Form- 35 renden Bürste über die Oberfläche des Grundkörper dadurch herzustellen, daß zunächst zwei selb- materials gebürstet werden. Dadurch dringen die ständige Formkörper aus Pulver gesintert und diese Partikeln in die vorhandenen Poren des Grunddann nach dem Zusammenfügen zu einem einzigen materials besser ein.

Formkörper an ihren Berührungsflächen miteinander Als Grundmaterial sind z. B. Polyvinylchlorid,

verklebt werden. Dieses bekannte Vorgehen ist ver- 4° Polyäthylen, Styrolharze und Acrylharze geeignet, gleichsweise kompliziert und gestattet auch nicht eine Bevorzugt wird gemäß der Erfindung Polyvinylsehr genaue Stufung der gewünschen Porosität des chloridpulver verwendet. Vorteilhaft beträgt der Endproduktes. durchschnittliche Durchmesser des Polyvinylchlorid-

Es ist ferner noch die Herstellung einer einheit- pulvers etwa 10 Mikomillimeter. Die Erfindung wird liehen porösen Kunststoffplatte aus gesintertem 45 an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis Kunststoffpulver bekannt, das auf eine laufende auf die Zeichnung, in deren einziger Figur ein konti-Unterlage geschüttet, nivelliert und gesintert wird. nuierliches Verfahren zur Herstellung von Batterie-Hierdurch ist es aber praktisch nicht möglich, die separateren veranschaulicht ist, näher erläutert. Porenbildung zu beherschen. Gemäß der Zeichnung wird ein Förderband 1 von

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das 50 den Rädern 2 und 3 kontinuierlich angetrieben. Aus Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu verbes- einem Vibrationstrichter 4 läßt man Partikeln von sern, daß die Porengröße noch weiter reduziert wird. Polyvinylchloridpulver auf das Förderband 1 fallen. Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung Diese Partikeln, die einen mittleren Durchmesser von besteht darin, daß auf die Oberseite des bereits ge- ungefähr 10 Mikromillimeter haben, hängen zusamsinterten thermoplastischen Blattes oder Bandes trok- 55 men und bilden eine fortlaufende Schicht bzw. eine kenes thermoplastisches Pulvermaterial in feinverteil- Lage auf dem Förderband 1. Die Schicht aus PoIyter Form als gleichmäßiger dünner Belag aufgebracht vinylchloridpulver auf dem Förderband 1 geht unter wird und daß das feinverteilte Pulver auf dieser Ober- einer formgebenden Walze 5 hindurch, welche die seite anhaftend gesintert wird. Dadurch ist es mög- Schicht auf die erforderliche Dicke und Gestalt lieh, die Porengröße noch erheblich zu reduzieren, 60 festigt. Diese Formwalze 5 stellt Rippen in dem PoIywenn man beispielsweise ein Diaphragma-Grund- vinylchloridpulver her.

material verwendet, das von sich aus bereits eine ge- Die ausgeformte Schicht von Polyvinylchlorid-

ringere Porengröße entsprechend einem Korndurch- pulver wird durch das Förderband 1 durch einen messer des thermoplastischen Pulvers in der Größen- Ofen 6 geführt, der auf eine Temperatur von ungeordnung von etwa 10 Mikromillimeter hat. Für die 65 fähr 225° C gehalten wird, und das thermoplastische wesentlich gleichmäßigere Endporosität des Dia- Pulver befindet sich in dem Ofen für ungefähr 3 Miphragmas ist außerdem die besonders fein verteilte nuten. Während seines Durchganges durch den Form des Pulvermaterials auf der Oberseite des be- Ofen 6 sintert das Polyvinylchloridpulver zusammen

und bildet das Grundmaterial. Nach dem Verlassen des Ofens 6 geht das Grundmaterial aus zusammengesintertem Polyvinylchloridpulver unter einem Gebläse? durch, welches es auf eine Temperatur von etwa 150° C kühlt.

Das Grundmaterial aus gesintertem Polyvinylchloridpulver wird dann weitergefördert unter einen Vibratrionstrichter 8, der mit einer Mischung von Polyvinylchloridpartikeln gefüllt ist, deren vorherrschender Anteil einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von V2 bis 1 Mikron und deren anderer Bestandteil einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von etwa 10 Mikromillimeter aufweist. Aus dem Vibrationstrichter 8 fällt ein Vorhang von Polyvinylchloridpartikelchen heraus, der auf eine Seite des Grundmaterials rieselt und einen Überzug darauf herstellt.

Das unter dem Vibrationstrichter 8 hindurchgeführte Grundmaterial mit seinem Überzug von thermoplastischen Partikeln geht nunmehr unter einer ortsfesten Bürste 9 mit Borsten aus Naturborsten oder Nylon und unter einer rotierenden Bürste 10 wiederum aus Naturborsten oder Nylonborsten hindurch, wobei überschüssige Partikeln durch die stationäre Bürste 9 entfernt werden. Durch die rotierende Bürste 10 werden die Partikeln dann in die vorhandenen Poren des Grundmaterials hineingedrückt. Nach der Einbürstoperation verbleiben nur die Partikeln auf dem Grundmaterial, die an ihm anhaften.

Eine der Kräfte, welche das Anhaften von Polyvinylchloridpartikeln bewirken, ist die elektrostatische Anziehung, die hervorgerufen wird durch statische Ladungen an der Oberfläche des Grundmaterials und/oder der Partikeln während des Aufbringens der Partikeln auf das Grundmaterial.

Das Grundmaterial mit seinem anhaftenden Überzug von Polyvinylchloridpartikeln wird dann einem Ofen 11 zugeleitet, in welchem es auf eine Temperatur von ungefähr 150° C erhitzt wird, damit die anhaftenden Partikeln zusammensintern. Die ganze obere Fläche des Grundmaterials ist so mit einem spitzenähnlichen Netzwerk von Polyvinylchlorid überzogen, das dadurch entsteht, daß die Polyvinylchloridpartikeln an ihren Berührungspunkten zusammensintern, wobei nach innen gerichtete fußähnliche Stützen vorhanden sind, die in die vorher vorhandenenen Poren des Grundmaterials hineinreichen und die aus Anhäufungen, herrührend von dem Zusammenschmelzen von in die Poren durch die rotierende Bürste 10 hineingebürsteten Partikeln, bestehen. Diese Füße dienen dazu, den Eingriff des spitzenähnlichen Netzwerkes in das Grundmaterial zusätzlich zu der eigenen Adhäsion des thermoplastischen Netzwerkes zum Grundmaterial zu erhöhen. Das Sintern wird bei etwa 150° C in dem Ofen 11 während etwa 10 Minuten vorgenommen und so ein spitzenähnliches Netzwerk gebildet, das eine im wesentlichen gleichförmige Porengröße von einem durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr V2 Mikromillimeter aufweist.

Nach seinem Durchgang durch den Ofen 11 geht das Grundmaterial mit dem einseitigen Netzwerküberzug unter einem Gebläse 12 hindurch, welches es von der im Ofen 11 angenommenen Temperatur abkühlt, bevor es durch das Förderband 1 Schermessern 13 zugeführt wird, welche es in Blätter der für Batterieseparatoren erforderlichen Größe schneiden.

Mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung wird es möglich, Separatoren (Scheider) für elektrische Akkumulatoren aus einem Material von gesintertem thermoplastischem Pulver mit Poren von einer kontrollierten Größe herzustellen. Überdies ermöglicht es das Verfahren gemäß der Erfindung, daß die Größe der Poren in dem Grundmaterial geeigneter Weise kleiner und gleichmäßiger sein kann, als es bisher mit üblichen Methoden erreichbar war.

Das spitzenähnliche Netzwerk, welches das Grundmaterials des Separators überzieht, ist fest an dem Grundmaterial von gesintertem thermoplastischem Pulver verankert wegen der Füße oder Fortsätze, die von dem Netzwerk nach innen gerichtet ausgehen und mit den Partikeln des Grundmaterials verschmolzen sind.

Obwohl gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Grundmaterial und das kontinuierliche spitzenähnliche Netzwerk aus dem gleichen thermoplastischen Material, vorzugsweise Polyvinylchlorid, bestehen, ist es natürlich auch möglich, daß das spitzenähnliche Netzwerk aus einem anderen thermoplastischen Material als das Grundmaterial besteht.

Selbstverständlich liegt es auch im Bereich der Erfindung, daß das spitzenähnliche Netzwerk auf einer flachen Oberfläche des Grundmaterials oder auch auf beiden Seiten desselben aufgebracht werden kann. Außerdem können auch die formgebenden Walzen 5, wenn dies erwünscht ist, beheizt sein, und die Einrichtung als solche kann beispielsweise dahin abgeändert werden, daß die stationäre Bürste 9 oder ein oder beide Gebläse 7 und 12 in Fortfall kommen.

Außerdem können die Oberflächen des Grundmaterials, auf welche das fortlaufende spitzenähnliche Netzwerk aufgetragen wird, anstatt verrippt ebenflächig sein, oder sie können flach geformt sein und können nachträglich mit Rippen versehen sein, letzteres jedoch bevor das kontinuierliche spitzenähnliche Netzwerk gebildet ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Diaphragmas, insbesondere Scheiders für elektrische Akkumulatoren, nach Patent 1182716, bei welchem das Diaphragma aus einem Blatt oder Band eines porösen Grundmaterials aus gesintertem thermoplastischem Pulver und aus einer Schicht eines gesinterten thermoplastischen Pulvers besteht, die weniger porös als das Blatt aus porösem Grundmaterial ist und die an diesem Blatt haftet, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberseite des bereits gesinterten thermoplastischen Blattes oder Bandes trockenes thermoplastisches Pulvermaterial in feinverteilter Form als gleichmäßiger dünner Belag aufgebracht wird und daß das feinverteilte Pulver auf dieser Oberseite anhaftend gesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Teilchen, die die Schicht bilden sollen, mit einer rotierenden Bürste über die Oberfläche des Grundmaterials gebürstet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial als ununterbrochenes Band unter einem Vorhang aus

herabfallenden Teilchen hindurchgeführt und die so aufgebrachten Teilchen anschließend in einer Schicht planiert sowie über die gesamte Oberfläche des Grundmaterials gleichmäßig verteilt werden, bevor das Einbürsten erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Grundmaterials und des Belages mit dem thermoplastischen Pulvermaterial kontinuierlich in zwei aufeinanderfolgenden Sintervorgängen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite eines Förderbandes mit dem thermoplastischen Pulver des Grundmaterials kontinuierlich beschichtet und

diese Schicht nach Formgebung in einer ersten Wärme gesintert wird und daß darauf das thermoplastische Pulvermaterial auf das noch warme Grundmaterial aufgebracht und nach dem Einbürsten in einer zweiten Wärme gesintert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das Grundmaterial ein Pulver von etwa 10 Mikromillimeter Partikelgröße und für das auf das Grundmaterial aufzubringende Pulvermaterial eine Mischung, deren vorherrschender Mischungsanteil eine Partikelgröße von ¹It bis 1 Mikromillimeter und deren anderer Mischungsanteil eine Partikelgröße von etwa 10 Mikromillimeter hat, gesintert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen