DE1560815A1 - Vlies aus Stapelfasern aus Glas oder anderen mineralischen Stoffen - Google Patents

Description

• Vlies aus Stapelfasern aus Glas oder anderen mineralischen Stoffen. Die Erfindung betrifft ein dünnes einschichtiges Vlies aus Fasern aus Glas oder anderen mineralischen Stoffen verschiedener Stapellängen. Solche Vliese stellen ein nicht gewebtes flächiges Gebilde einer Dicke von beispielsweise 0,3 - 0,6 mm und einem Gewicht von ca. 35 - 65 g/m2 dar, wobei die einzelnen Stapelfasern mittels eines, dem Verwehdungszweck des Vlieses angepasstezi, elastischen, zugfesten und hitzebeständigen Binders in ihrer Zage fixiert und miteinander verbunden sind. Derartige Vliese werden in zunehmendem hIasse als poröse Trennschichten eingesetzt, beispielsweise als sogenannte Separatoreh oder Akkumulatorenscheider, d.h. für die Herstellung von im Elektrolyt einer Batterie die positiven und negativen Elektroden voneinander trennenden mikroporösen Scheidewände. Die Separatören üben dabei auf das sichere Funktionieren eines Akkumulators einen wesentlichen Einfluss aus. Dabei steht der Fachmann bei deren Herstellung vor einem schwerwiegenden technischen, nur durch einen Kompromiss zu lösenden Problem. Um den Zutritt der Säure zu der aktiven Masse der Elektroden zu ermöglichen und um den inneren Widerstand der Anordnung möglichst gering zu halten, um also die Kapazität zu steigern, ist er gezwungen, die Forosität der Separatoren möglichst gross zu halten. Diese Forderung steht aber im Widerspruch zu den Anforderungen an die Lebensdauer eines Akkumulators. So sollen derartige Separatoren einerseits eine i.Lohe Porosität besitzen, um eine gute Säurediffusion zu gewährleisten und andererseits dicht genug sein, um eine Abwanderung bzw. Abscil,mmung der aktiven Masse, hauptsächlich von der positiven .t;lektrode, zu verhindern. Weiterhin ist es erforderlich, den Abstand zwischen den Elektroden genau einzuhalten, wobei meist besondere Abs tandshalter in Form von perforierten, gewellten Kunst=

  stoffplatten eingesetzt werden. Vorherrschend war

  bisher die sog. '13-fach Separati:onl"(Glasfasersepara-@-

  tor, Abständshalter, Akküscheider, von,der positiven

  i

  Elektrode ausgehend), bei der der Glasfaserseparatör

  vor allem die Aufgabe hat, ein Abwandern der aktiven

  Masse ton der Elektrode zu verhindern. Man ist auch

  schon dazu übergegangen, diesen Abstand durch auf-die

  Glasvliesscheider aufgesetzte, z.B.-aufgeklebte Ab=

  standsrippen zu 'gewährleisten: Ih, einem solchen Fall

  kann man zwar den gewelltem. und perforierten Abstands- ,

  halten aus Kunststoff einsparen, jedoch wird an den

  betreffehden Stollen, an denen die Abstandsrippen auf--

  gebracht sind, -die erforderliche Porosität wesentlich=

  herabgesetzt bzw. ü.Uo völlig aufgehoben, wodurch an- -

  diesen Stellen der Zutritt der Säure zu der aktiven

  lasse behindert Wird.

  Stapelglasfaservliese als poröse Trennschichten

  werden z.B. auch bei der Bodenentwässerung, der sog.

  Drainage, verwendet. Sie -dienen dazu, die im Boden ver-

  legten, finit Löchern oder schlitzen versehenen, das

  Bodenwasser sa@:aelndei@ und alleitenden

  aus Ton -oder 1#"#uiststoff von dein diese umgebenden Erd-

  reich zu -trennen. Dabei verhindern sie,` dass das die -

  Röhr eii u." a gebende Erdreich selbst oder die finit der Sicxer-

  Wasser u.itgefüürien Ablagerungen- die Löcher -oder Schlitze

  in den Röhren, bzw. die Stossfugen zwischen den Rohrabschnitten zulegen. Hierzu sind Vliese aus Stapelfasern aus Glas oder anderen mineralischen Stoffen deshalb besonders geeignet, weil sie weder durch das Wasser und die in ihnen gelösten chemischen Stoffe noch durch das Erdreich angegriffen werden. Damit die Trennschichten in Gestalt der Stapelfaservliese, vor allem bei Kunststoff-Drainageröhren, den ihnen zugedachten Trenneffekt erfüllen können, sollen .sie, wie die Erfahrung bewiesen hat, im verlegten Zustand nicht satt bzw. glatt an der Röhrenwandung anliegen, sondern einen gewissen Abstand einhalten. Bei Anwendung eines bekannten maschinellen Verfahrens, bei dem ein Vliesstreifen längs einer Schraubenlinie um die Drainageröhre gewickelt wird, lässt sich diese Vorbedingung nur schwer erfüllen. Es ist deshalb auch ein Verfahren bekannt geworden, bei dem die Rohrabschnitte der Länge nach nacheinander auf einen von einer Rolle abgewickelten Vliesstreifen gelegt und beim Eindrücken oder Heruntersinken in die vorbereitete Furche . in den Vliesstreifen eingeschlagen werden. Wenn .auch bei diesem Verfahren infolge der dem Vlies innewohnenden Streifigkeit mit grösserer Wahrscheinlichkeit damit gerechnet werden kann, dass eine satte bzw. glatte .Anlage des Vlieses an der höhrenwandung stellenweise unterbleibt, so muss dennoch die Einhaltung eines gleichmägsigen Abstandes von der Rohroberfläche als unvollkommen angesehen werden. Die Erfindung behebt die vorstehend erläuterten Nachteile poröser Trennschichten. Hierzu bedient sich die Erfindung des allgemeinen Gedankens, eine poröse Trennschicht zu verwenden, die so beschaffen ist, dass sie, sei es als ebene Wand, wie beispielsweise bei einem sog. Separator oder Akkumulatorenscheider,parallel zu den Elektroden einer Batterie, sei es als konzentrischer Zylinder zu einem rohrförmigen Gebilde, beispielsweise Drainagerohr,durch einen integralen Bestandteil eines Glasfaservlieses bildende, seine Dicke nicht heraufsetzende Mittel einen vorbestimmten, aber verhältnismässig geringen Abstand von dem separierten Gegenstand schafft und diesen schützt, ohne-dessen Umspülung zu beeinträchtigen. Dieser bestimmte Abstand wird erzielt durch aus der Vliesfläehe herausgearbeitete Profile in Form von. sickenartigen Vertiefuhgen oder Erhöhungen, die-die Funktion von Abstandselementen übernehmen. Es sind zwar in vielfacher Abwandlung und für mannigfache Zwecke gerillte oder gewellte Platten, auch als Glasfasermaterial (z.ß. durch die amerikanische Patentschrift 2 546 250)bekannt, bei denen als Profile parallel von einer Kante zur gegenüberliegenden verlaufende Rippen eingeprägt sind. Derartige Gebilde, die mit ihren Profilen eine sichiaber die gesamte Länge oder Breite erstreckende Linienberührung mit dem separierten Gegenstand erzeugen, sind jedoch ungeeignet für die-Lösung der der Erfindung zu Grunde liegendalAufgabe, weil sie die notwendige Umspülung des separierten Gegenstandes zumindest stark beeinträchtigen, meist aber sogar unmöglich machen. Ausserdem kann für die jeweils gewünschte Verwendung des Materials nach der Erfindung, beispielsweise für die Verwendung bei Drainageröhren, aber auch für die Verwendung als Akkumulatorenscheider von Bedeutung sein, dass für eine gewisse Versteifung oder zur Erhöhung der Zugfestigkeit das Material in an sich' bekannter Weise in einer bestimmten Richtung mit Verstärkungsmitteln, z.B. Glasstapelfaserlunten oder Glasfadensträngen, ausgerüstet wird, die zweckmässigerweise auf der Oberfläche des Vlieses nach der Erfindung unter Ausnutzung des die Fasern im Vliesverband zusammenhaltenden Bindemittels aufgebracht werden. Die vorbekannten, mit durchgehenden parallelen Rillen, Rippen oder Wellungen versehenen Körper lassen diese Möglichkeit der Versteifung oder Verstärkung nicht zu, während-die-erfindungsgemässe Anordnung der Profile, beispielsweise bei Batterieseparatoren, die Anbringung von längs und bzw. oder quer, geradlinig oder wellenförmig verlaufenden Strängen aus endlosen Fäden oder Stapelfasern zum Zwecke der Versteifung oder für die Erhöhung der Zugfestigkeit ermöglicht, z.B. auch dann,. wenn eine Vliesbahn unter Anwendung von Zug durch Schneideinrichtungen geführt werden muss, die aus der Vliesbahn die Separatoren gewünschter Grösse herausschneiden. Wichtig ist dabei, dass das Vlies-Bindemittel für den jeweiligen Einsatzzweck die Beibehaltung der Noppe oder Sicke garantiert, dass z.B. der Binder für Drainage-Vliese wasserunlöslich und für Separatoren säure- oder laugenbeständig ist. Demnach betrifft die Erfindung ein Vlies aus Stapelfasern aus Glas oder anderen mineralischen Stoffen, das durch ein Bindemittel zusammengehalten wird, als Zuschnitt in einem bestimmten geringen Abstand von einem flüssigkeitsumspülten Gegenstand verwendet wird, eine filternde Wirkung besitzt und mit im Abstand über seine Fläche verteilter; hervorstehenden Profilen versehen ist, das sich dadurch auszeichnet, dass die Profile in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen derart einen Abstand voneinander aufweisen, dass keine Profilierung durchgehend von einer- zur_anderen Kante des Vlieszuschnittes reicht. ' Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen, keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebenden Ausführungsbeispielen dgrgestellt und an Hand dieser nachfolgend beschrieben. Dabei wird anschliessend, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken, nur auf Glasstapelfaservliese Bezug genommen.. Es stellen dar: Fig. 1 einen Schnitt durch eine einfache Ausführungsform eines Vlieses nach der Erfindung, schema-' tisch, Fig. 2 eine Aufsicht auf das Vlies nach Fig. 1, r'ig. 3 eine Aufsicht auf einen Vliesbahnausschnitt, insbesondere für die Herstellung von Separatoren geeignet, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch den Gegenstand nach Fig. 3, Fig. 5 einen Querschnitt, schemaisch durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsmässen Vlieses, fig. 6 eine Aufsicht auf den Gegenstand nach r'ig. 5, Fig. 7 eine teilweise verlegte Drainageröhre im Querschnitt mit einer Trennschicht nach der Erfindung. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist.1 ein Glasstapelfaservlles, in dem im Abstand voneinander näpfehenartige Profile 2 angeordnet sind. Die Profile sind in Reihen angeordnet, wobei die Profile 2 einer Reihe zu den Profilen 2a der nächsten Reihe versetzt liegen. _ Die Vliesbahn 3 nach den Figuren 3 und 4 weist längliche, streifenförmige Profile auf, und zwar in Richtung der Bahn im Abstand voneinander längsgerichtete Profile 4 und querliegende Profile 5. Wie der Querschnitt durch die Vliesbahn 3 nach Fig. 4 zeigt, können dabei die vertieften Profile 5 mit erhabenen Profilen gleicher Grösse 5a abwechseln. Auf diese Weise werden nach beiden Seiten der Bahn wirkende Abstandselemente geschaffen.
• & Und 7 veranschaulichen Trennlinien, nach denen aus der Bahn 3 die Separatoren herausgeschnitten werden können. Durch_eine geeignete Anordnung, Richtung und Grösse der Profile 4, 5 und 5a lässt sich im übrigen auch die Zirkulation des Elektrolyts in einer Batterie in gewisser Weise steuern, ohne dass dadurch die Profilform bei Separatoren auf das dargestellte Beispiel festgelegt sein soll. Selbstverständlich lässt sich. jede beliebige Profilform und/oder -grösse ebenso bei der Anwendung als Separator einsetzen, wobei bemerkt werden soll, dass es hierbei jedoch vorteilhaft ist, wenn die Erhebungen sich abwechselnd an beiden Oberflächen erstrecken.
• Eine Vliesausbildung, die der nach den Figuren 1 und 2 ähnelt, ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass die kalottenartigen Profile abwechselnd nach oben und unten aus der Bahn 8 hervortreten. In Fig. 6 sind die vertieften Profile 9 durch einen geschlossenen Kreis und die erhabenen Profile 9a durch einen gestrichelten Kreis zur Anschauung gebracht. Eine derartige Ausführungsform hat uoa. den Vorteil, dass bei der Anwendung es gleichgültig ist, welche Seite auf den abzuschirmenden Gegenstand zu liegen kommt Ebenso ist es aber möglich, dass je nach Anwendungszweck sich die auf der einen Seite erhabenen Profile von denen an der anderen Seite erhabenen Profile in Grösse und/oder Form unterscheiden.
• Fig. 7 zeigt schematisch im Querschnitt und etwas verkleinertem Masstab eine Drainagabhre 10, die der Länge nach in einen erfindungsgemäss ausgebildeten Vliesstreifen 11 mit filternder Wirkung einer Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6 einbeschlagen worden ist, wobei in aem dargestellten Zustand der Verlegung nur das eine Ende 11a an den Röhrenumfang angelegt worden ist. 12 ist das zu drainierende Lrdreich vlenn die durch die Furchung de: Erdreiches verursachten Aufhäufungen 13 geebnet werden, so wird auch das andere Ende des Vliesstreifens 11b unter teilweiser Überlappung des Endes 11a die Einhüllung der Drainageröhre 10 vervollständigen. Man erkennt deutlich, dass auf diese Weise ein die Abtrennung der Röhre vom Erdreich 12 hervorrufender Abstand 1¢ eingehalten wird.
• Werden die Drainageröhren bei feuchter Witterung verlegt, so lässt die Zugfestigkeit der beim Verlegen offenliegenden Vliesstreifen unter Umständen erheblich nach.
• Es ist deshalb empfehlenswert, die Vliesstzeifen, auch Bandagen genannt, in an sich bekannter Weise in Längsrichtung mit Verstärkungsmitteln, wie z.B. Stapelglasfaser-Lunten oder Glasfadenstränge, zu versehen. Dies ist bei dem Vlies nach der Erfindung möglich,-weil zwischen den-Reihen von Profilen, z.B. zwischen den Reihen 2 und 2a, ein Abstand eingehalten ist, und ihre Grösse und Verteilung so ist, dass auch bei der Herstellung von Zuschnitten aus einer Vliesbahn kein Profil von einer zur gegenüberliegenden anderen Kante durchläuft.
• Für die Art und Weise der Aufbringung der Profile stehen derii raclunann, der mit der erfindungsgemässen Zehre bekanntgemacht wurde, mannigfaltige bekannte und sich anbietende l.-lethoden und Einrichtung, zur Verfügung. Z.B. Kann das noch feuchte Glasfaservlies über eine mit entsprechend.er `Profilierung und auf Unterdruck stehende Trommel oder Transportband geführt werden, um so durch Ansaugen der Vliesoberf.äche mit Profilen zu . versehen. Nach Aushärtung des zur,Vliesherstellung verwendeten Bindemittels lassen sich die Profile nicht mehr verformen. Auch können die Profile im nassen oder trockenen Zustand geprägt werden, indem die Bahn zwischen mit erhabenen, der Profilform entsprechenden Stempeln, aus Hartgummi versehenen Walzen mit Gegenwalzen aus Weichgummi öder Schwammgummi durchgeführt wird. Sollen Prägungen angebracht werden, die teils nach oben, teils nach unten aus der Bahnebene hervorragen, so wird zweckmässig je eine oberhalb und eine unterhalb der"Bahn laufende-Walze mit entsprechenden Gegenwalzen benutzt. Wurde bei der Herstellung des Glasfaservlieses ein thermoplastischer Binder verwendet, so besteht die Möglichkeit, die Verformung des Glasfaservlieses während einer Hitzebehandlung durchzuführen. Je nach Bedarf kann ein solches Vlies vor Aufrollen oder vor dem Ablauf zu einem neuen Verfahrensschritt bei der späteren Weiterverarbeitung einer beheizten Profilwalze unterworfen werden, die den thermoplastischen Binder erweicht und so ebenfalls dauerhafte Verformungen dem Glasfaservlies aufbringt.

Claims (2)

1. F a t e h t.at s p r -ü c h. e 1. Vlies aus Stapelfasern aus Glas oder anderen mineralischen Stoffen., das durch .ein Bindemittel zusammengeha.lten wird,- als .Zuschnitt in einem bestimmten geringen Abstand von einem flüssigkeitsumspülten Gegenstand verwendet wird, eine filternde Wirkung besitzt und mit im Abstand über seine Fläche verteilten-hervorstehenden Profilen°versehen ist, dadurch g e k e n n -z e i -c h n e t f dass die Profile in zwei-zueinander senkrecht stehenden Richtungen derart einen Abstand voneinander aufweisen, dass keine Profilierung durchgehend von einer zur anderen Kante des Vlieszusuhnittes reicht.
2. 2. Vlies nach Anspruch 1, g e 1i e n n z e i -c ,h -il et durch längs und bzw. oder quer, geradling öder wellenförmig zwischen den Profilreihen verlaufende Stränge aus endlosen Fäden oder aus Stapelfasern.