DE2723946C3

DE2723946C3 - Anwendung von Überzügen aus Kunststoffen zur Verhinderung der Staubbildung bei der Herstellung von Elektrodenplatten für Bleiakkumulatoren

Info

Publication number: DE2723946C3
Application number: DE2723946A
Authority: DE
Inventors: Lars-Erik Hultsfred Uhrbom
Original assignee: Nordiska Ackumulatorfabriker Noack AB
Current assignee: Nordiska Ackumulatorfabriker Noack AB
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1982-04-22
Also published as: US4232100A; FI67971C; NO148166C; SE7802403L; FI781049A; ATA268778A; NO148166B; AT359140B; IT1103074B; IT7809474A0; FR2392504A1; SE448796B; FR2392504B1; CA1106914A; FI67971B; ES469918A1; DE2723946A1; DE2723946B2; NO781518L

Description

Gegenstand der Erfindung ist die Anwendung von Überzügen aus wasserunlöslichen Kunststoffen zur Verhinderung der Staubbildung bei der Herstellung von Eli-ktrodenplatten für Bleiakkumulatoren

Bei der Fertigung von Elektrodenplatten für Bleiakkumulatoren ist die Ge^fahr von Bleistaubemission in besonderem Maße gegeben, wenn die Platten raschen Temperaturwechseln ausgesetzt und danach von Hand oder mechanisch einem nachfolgenden Fertigungssch-in zugeführt werden. Bei intensiver Trocknung entweicht Wasserdampf auch aus der Tiefe der Plattenporen und trügt kleine Bleipartikel an die Oberfläche, wo sie sich ablagern und eine lockere Staubschicht bilden. Dies ist anhand einer gewissen Überflächenrauhigkeit zu erkennen.

Zu den wesentlichen Fertigungsschritten bei der Herstellung von Elektroden für Bleiakkumulatoren gehört das Mischen des Bleistaubes mit Wasser und verdünnter Schwefelsäure zu Paste sowie deren Ems:reichen in das Gitter, das Trocknen und Abstehen (Curing), die Formation, das Waschen, das Trocknen und schließlich der Zusammenbau und Einbau.

Aus der US-PS 39 05 829 ist ein Verfahren bekannt, welches die Behandlung der frisch pastierten Elektrodenplatten durch Aufpinseln oder Aufsprühen einer wäßrigen Lösung von wasserlöslichen organischen Polymervorbindungen, auch durch Fintauchen in eine solche Lösung, vorsieht. Bei diesen wasserlöslichen Verbindungen handelt es sich unter anderem um Polyvinylalkohol. Polyäthylenoxid. Alcylcellulose und Stärke. Sie hinterlassen auf der Plattenoberfläche nur vorübergehend einen dünnen Film, der während des Formationsprozesses bis auf geringe Reste, welche für das elektrische Verhalten der Platten unschädlich sind, ausgewaschen wird. Die so behandelte Platte weist eine verminderte Neigung zur Staubbildung auf.

In der Praxis fällt bei der Herstellung insbesondere positiver Gitterplatten die weitaus größte Staubmenge im /uge der Weiterverarbeitung nach der Tankformation und Trocknung — also zwischen dem Trocknen und dem Lmbau - an, In diesem Stadium ist eine bereits nach dem Pastieren aufgebrachte Polymerschicht aus wasserlöslichen Verbindungen nicht mehr genügend präsent, um ihre staubbindende Wirkung zu entfalten. Die Auftragung solcher bekannter Materialien im Anschluß an die Trocknung nach der Formation zum Zwecke der Staubbindung ist nachteilig, da keine Waschstufe mehr erfolgt und sich die löslichen

organischen Substanzen nach Fertigstellung der Batterie später im Elektrolyten befinden. Dort können sie bei der Ladung beispielsweise zu einer Schaumbildung Anlaß geben.

Anders als bei der Tankformation ist die Montierarbeit bei der Blockkastenformation bereits vor dem Formationsschritt abgeschlossen. Bei der Blockkastenformation sind daher schon in einem früheren Stadium der Plattenfertigung, etwa nach dem Pastieren, wirksame Maßnahmen gegen die Staubentwicklung zu ergreifen.

In der DE-AS 19 46 398 ist die Behandlung von negativen Elektrodenplatten für Bleiakkumulatoren mit Kunstharz enthaltenden Dispersionen beschrieben. Die Platten werden in die Dispersion getaucht und anschließend getrocknet. Durch Verdunsten der flüchtigen Bestandteile aus dem angewendeten Imprägniermittel wird ein Schutzfilm ausgebildet, der die Elektrodenplatten vor der Oxidation bewahren soll. Irgendwelche Maßnahmen zur Bindung des Staubs bei der Herstellung — insbesondere der positiven Elektrodenpiäiten — sind dieser Auslegeschrift jedoch nicht /u entnehmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen zumindest den Fertigungsprozeß überdauernden polymeren Überzug anzuwenden, der eine Staubbildung weitgehend verhindert und sich auf die elektrischen Eigenschaften der Elektrodenplatte nicht negativ auswirkt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Überzüge aus wasserunlöslichen Kunststoffen zur Verhinderung der Staubbildung hei der Herstellung von Elektrodenplatten für Bleiakkumulatoren angewendet werden.

Als besonders geeignet haben sich für die erfindungs· gemäße Anwendung dünne Überzüge aus thermoplastischen Polymerisationskunststoffen erwiesen. Zu dieser Gruppe gehören sowohl einfache Polymere wie Polyacrylate. Polystyrol, Polyvinylacetat und Polyvinylchlorid als auch Copolymerisate mit den Komponenten Styrol und Acrylat, St) rol und Butadien. Vinylacetat und Acrylat oder Vinylacetat und Maleinat sowie Mischungen dieser Copolymere. Zum Teil finden diese Produkte in der Lackindustrie als Lackrohstoffe Verwendung.

Üblicherweise werden die genannten Polymerisationskunststoffe in einer ca. 50°/oigen wäßrigen Dispersion geliefert, welcher gegebenenfalls Emulgatoren und Weichmacher beigeüigt sein können.

Die erfindungsgemäße Verwendung des Überzuges auf der Elektrodenplatte erfolgt jedor^u. mit einer stark — zum Beispie¹ im Verhältnis 1:5 — verdünnten Dispersion. Dabei spielen nicht nur Kostengründe eine Rolle; denn schl^:eßlich darf der hinterlassene Überzug eine bestimmte Stärke nicht überschreiten, da eine Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften der Platte auf jeden Fall vermieden werden soll.

Andererseits soll die Dispersion auch bis in die Tiefe der Masse eindringen und einen festheftenden, lackartigen Film bilden.

Die Anwendung der Dispersion geschieht zweckmäßigerweise durch Tauchen; es ist jedoch auch möglich, sie durch Aufsprühen, Spritzen oder Walzen aufztibrilv

S^en·
Unter Wälzen ist ein Verfahren zu Verstehen, bei dem

die Dispersion auf zwei nebeneinander angeordnete und gegensinnig rotierende Walzen aufgetragen wird, während sich die Elektfodenplatlen zwischen den Walzen hindurch von oben nach unten bewegen^ Die

Walzen sind zweckmäßig mit Schaumgummi oder Filz ummantelt.

Erfindungsgemäß wird die Anwendung entweder bei trockenen oder bei nassen Elektrodenplatten vorgenommen. Selbstverständlich können sowohl positive als auch negative Elektrodenplatten behandelt werden und zwar sowohl nach dem Pastieren als auch nach der Formation. Besonders vorteilhaft ist die Behandlung von positiven Platten nach der Formation, da diese den größten Staubanfall verursachen.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anwendung liegt darin, daß es beim Behandeln der pastierten Platten keine Rolle spielt, weiche Polarität sie durch die spätere Formation erhalten und ob sie einer Tankformation oder Blockkastenformation unterworfen werden sollen. Liegt die Behandlung jedoch von Anfang an fest, ist die Einhaltung bestimmter Konzentrationen empfehlenswert

So bewirkt eine Kunststoffkonzentration von 1 :1 bis 1 : 5 bei der Behandlung sowohl positiver wie negativer Platten nach dt-ΐΛ Pastieren (und nach einer evtl. Schnellirucknung) eine Siaubieduzieiung urn 90% gegenüber nicht staubfixierten, unformierten Platten. Der nachfolgende Curing-Prozeß wird durch die Behandlung nicht nachteilig beeinflußt, was darauf schließen läßt, daß der Überzug auch für den Austausch von Sauerstoff und Wasserdampf während dieses Prozesses genügend transparent ist.

Unter gleichzeitiger Berücksichtigung der elektrischen Eigenschaften, welche die Batterien nach der Blockkastenformation aufweisen, scheint die optimale Anwendungskonzc tration des Kunststoffs für frisch pastierte Platten bei 1 : 3 entsprechend einem Feststoffgehalt von ca. 12% zu liegen.

Aber auch nach einer Tankfoimati"-> weisen die mit der gleichen Kunststoffdispersion vorbehandelten Platten ein kaum geringeres Maß an Staubfreiheit auf als nach der Blockkastenformation. Dieses Ergebnis ist überraschend und hat zur vorteilhaften Konsequenz, daß die Behandlung frisch pastierter Platten unabhängig von ihrer späteren Bestimmung für das eine oder andere Formationsverfahren ist.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Anwendung auch an den bereits formierten positiven Platten vorgenommen werden. In diesem Fall wird sogar mit sehr geringen Kunststoffkonzentrationen (bis 1 :20) eine zufriedenstellende Staubfreiheit er/ielt. vorausgesetzt, daß die Platten vorher gewaschen und getrocknet wurden. Die Hochstrombelastbarkeit der Platten ist in diesem Fall /war merklich herabgesetzt. erreicht aber nach wenigen Konditionierungs/yklen einen normalen Wert.

Die formierten Platten können sogar tauchbehandelt werden, während sie noch von der Wäsche naß sind. Der erforderliche Diffusionsaustausch zwischen Waschwas ser und Kiinststoffdispersion in den Poren muß dann allerdings durch eine etwas höhere Konzentration der letzteren von I : 2 bis I : 10. vorzugsweise I : 4 bis I : 5. unterstützt werden. Das entspricht einem vorzugswei-Äen Feststoffgehalt von ca. 7 bis 8%.

Die unter diesen Umstanden erzielte Staubreduktion liegt nicht ganz so hoch wie nach den vorher angegebenen Bedingungen, ist aber mit 70% hoch durchaus genügend,

Dafür hat das Tauchen der nassen Platten (Tauchzeit 1 min bis faO min) prozußtechnisich den Vorteil, daß es nur einen geringen Eingriff in den Fertigungsablauf bedeutet und zusätzliche Ausrüstungskosten minimal gehalten werden können. Die Platten befinden sich nach > dem Waschen auf Gestellen und werden satzweise durch das Tauchbad geführt, ehe sie in den Trockenofen gelangen.

Für die erfindungsgemäße Anwendung an positiv formierten, in diesem Fall trockenen, Gitterplatten

ι» werden abschließend einige praktische Beispiele gegeben:

Von einer 5O°/oigen wäßrigen Dispersion eines Copolymers aus Styrol und Acrylsäureestern wurden verschiedene Verdünnungen hergestellt Positiv for-

i"i mierte Gitterplatten wurden in diesen Verdünnungen lOiec lang tauchbehandelt und anschließend 2 h bei 60⁰C getrocknet Zur Beurteilung der Staubneigung wurden die trockenen Platten auf einem Rütteltisch unter definierten Bedingungen vertikal gerüttelt Durch

.'ei die geschlossene Rüttelkammer wurde gleichzeitig mittels Vakuumpumpe ein definierter Luftstrom gesaugt und dci mitgefühlte Feinstaub an c.ncni Staubfilter aufgefangen.

Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle durch

.'"· Mittelwerte aus mindestens je drei Messungen aufgezeichnet.

\ erdunnung der Origin.il-	GewiL'htN/u-	St.iu
diipersion	n.ihme pm Platte	men
	(gl	(mg
nicht behandelt		22.0
1 :2	1.258	0.2
1 :4	0.629	0.4
1 :8	0.334	O.f)
1 : 10	0.209	3.8
1 : 12	0.220	3.7
I 24	0.170	10.5

Aus der Tabelle läßt sich ersehen, daß die Staubmenge mit der Erhöhung der Bindemittelkonzentration abnimmt. Eine ausreichende Staubbildung ist gegeben, wenn der durch das Polymer hervorgerufene Gewichtszuwachs 0.2 bis OJ g/Elektrodenplatte (bezogen auf Elektrodenplatten mit den Abmessungen 149 χ 106 χ 1.6 mm) beträgt, was einer anzuwendenden Verdünnung von etwa 1:10 entspricht. Vergleichbare Ergebnisse wurdnn auch bei der Staubbindung an unformierten Platten erzielt, die an sich weniger stauben.

Wegen ihrer Wasserunlöslichkeit und chemischen Indifferenz können die verwendeten Polymere nicht in den Elektrolyten eingeschleppt werden. Durch anodische Oxidation an der positiven Bleielektrode gehen sie während des Betriebes allmählich in flüchtige Abbauprodukte, wie Kohlendioxid und niedere Kohlenwasserstoffe oder in Wasser über.

Die erfindungsgemäße Anwendung läßt sich in einer zusätzlichen Sprüh- oder Tauchbadzone nebst anschließender Trocknung problemlos durchführen, ohne den Fertigungsablauf zu stören, Mit einem außerordentlich geringen Kostenaufwand tut Material pro Gitterplatte wird dabei für das Arbeitspersonal und die Umgebung eine erhebliche Schutzwirkung erreicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung von Oberzügen aus wasserunlöslichen Kunststoffen zur Verhinderung der Staubbildung bei der Herstellung von Elektrodenplatten für Bleiakkumulatoren.

2. Anwendung von Überzügen nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Copolymer aus Styrol und Acrylsäureester ist

3. Anwendung von Überzügen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Copolymer aus Styrol und Butadien ist.

4. Anwendung von Überzügen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Polystyrol ist.