CN101581054A

CN101581054A - 一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料及应用该纸浆料制备隔膜纸的制备工艺

Info

Publication number: CN101581054A
Application number: CNA2009100990068A
Authority: CN
Inventors: 李民; 韩庆斌; 吴立群
Original assignee: Anhui Winbon Gaosen Paper Co ltd
Current assignee: Welbon Special Material Co Ltd
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: CN101581054B

Abstract

本发明公开了一种在碱性电池中起到阻隔正负电极作用的涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料及应用该纸浆料制备隔膜纸的制备工艺，所述纸浆料由浆料和辅料组成，所述浆料由超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维及棉浆粕组成；所述辅料由消泡剂、分散剂组合构成。由所述的纸浆料制成的涂胶碱性电池隔膜纸可以大幅减少浆团、气泡孔等缺陷，提高了隔膜纸在碱性电池生产中的制管性能和放电性能和隔膜纸产品的稳定性；应用该纸浆进行隔膜纸生产的工艺，不仅生产效率高，而且环境污染小。

Description

一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料及应用该纸浆料制备隔膜纸的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种电池的组成部分和加工方法，具体来说，本发明涉及一种在碱性电池中起到阻隔正负电极作用的涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料及应用该纸浆料制备隔膜纸的制备工艺。

背景技术

随着科技和经济的不断发展，越来越多的电器走入了人们的生活和工作中，电池作为重要的电器设备电源，以其便携性好，使用不受场地制约，能够做到体积和重量的轻量化，供电电压电流稳定的优点，使用上也越加广泛。随着电池在人们生活中应用的重要性增加，高性能的电池生产愈加受到重视。

碱性电池亦称为碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的品种。适于在需放电量大及长时间使用的工作状况下使用。碱性电池在结构上采用于普通电池相反的电极结构，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，由于碱性锌锰电池的电池内阻较低，因此产生之电流较一般锰电池为大，所以电性能得以很大提高，一般的，同等型号的碱性电池是普通电池的容量和放电时间的3-7倍，低温性能两者差距更大，碱性电池更适用于大电流连续放电和要求高的工作电压的用电场合，特别适用于照相机、闪光灯、剃须刀、电动玩具、CD机、大功率遥控器等。

目前广泛使用的碱性锌锰电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，氢氧化钾为电解液，在正负极间设有起到阻隔作用的隔膜材料，该材料成为电池隔膜纸，电池隔膜纸是电池性能的重要影响因素之一，因此在影响电池性能的各个因素中，高质量的电池隔膜纸的生产就显得尤为重要。电池隔膜纸是以化学纤维为原料，采用湿法造纸的方法生产的。

碱性电池中使用的隔膜纸应具有如下几方面性能：首先，以其实现的功能来决定，碱性电池隔膜纸必须具有离子可以通过，而电子被阻隔的特性；其次，为了尽可能低的降低电池的内阻，隔膜纸还应内阻小，特别是在电池大功率放电时，短时间放电性能要符合要求；第三，碱性电池隔膜纸的杂质含量要求较为严格，隔膜纸中不允许有铁、铜等金属微粒子存在，否则电池将出现自放电和涨气，直至完全失效；第四，由于在使用中，电池的负极金属锌会在温度作用下沉积在负极表面，形成锌枝晶，因此碱性电池隔膜纸还需要在保证上述性能的同时，防止被锌枝晶刺穿造成电池内短路的情况；另外，在加工隔膜管时，隔膜纸还应满足制管收缩，热封合性能要求，不能出现穿底、糊底、涨管等质量问题。

由此可见，碱性电池隔膜纸具有技术要求高，技术性能复杂的特点，电池生产企业对隔膜纸要求极为苛刻，属于特种纸产品，自我国引进碱性电池生产技术及设备以来，在近二十年时间里，国内碱性电池生产量越来越大，二○○八年约占全世界总产量的30％。碱性电池的生产原材料如锌粉、电解二氯化锰、石墨、铜针、密封圈、电解液已相继国产化，降低了碱性电池的生产成本，唯有隔膜纸一直需要大量进口。国内市场使用的碱性电池隔膜纸中，进口纸大约占使用量的90％，成本较高。而与进口隔膜纸相比，国产隔膜纸在质量上存在的主要问题是：隔膜纸致密性、均匀性较差，易出现浆团、气泡孔；制隔膜管收缩性不佳，产生漏底式封口不严等缺陷。另外，在隔膜纸的生产工艺上，现有的涂胶方式采用机内缸上涂布或机外涂布，这一工艺造成了涂胶质量不稳定，生产效率较低的缺陷，同时，在传统的浆料配比工艺中，选用植物纤维丝光化处理工艺，增加了废液污染负荷，不符合环保要求。

发明内容：

本发明的发明目的，在于针对现有技术中碱性电池生产成本高，以隔膜纸为原料生产碱性电池时制管性能难以满足生产需要，电池放电性能不足的技术缺陷。生产工艺效率较低，环境污染大的缺陷，提供了一种在碱性电池中起到阻隔正负电极作用的涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料及应用该纸浆料制备涂胶碱性电池隔膜纸的制备工艺，所述的涂胶碱性电池隔膜纸可以大幅减少浆团、气泡孔等缺陷，提高了隔膜纸在碱性电池生产中的制管性能和放电性能和隔膜纸产品的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明的采用的技术方案在于：

一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，由浆料和辅料组成，所述浆料由超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维及棉浆粕组成；所述辅料由消泡剂、分散剂组合构成。

进一步的，所述构成碱性电池隔膜纸的纸浆料的浆料中，以质量百分比计，各种组分在所述碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：超细维尼纶纤维30％-50％，超细粘胶纤维20％-40％，水溶性维尼纶纤维5％-15％，棉浆粕10％-50％。

更进一步的，所述超细粘胶纤维长度为2mm-4mm。

进一步的，所述构成辅料的消泡剂由乳液有机硅类消泡剂和聚醚型消泡剂组合构成，所述分散剂由浆内分散剂和网前分散剂组合构成。

更进一步的，所述辅料中，以质量百分比计，各种组分在碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：乳液有机硅类消泡剂1.5％-3.5％；聚醚型消泡剂1.0％-2.0％；浆内分散剂1.0％-3.0％；网前分散剂0.3％-1.0％。

更进一步的，浆内分散剂为聚丙烯酰胺，网前分散剂为聚氧化乙烯。

应用上述碱性电池隔膜纸的纸浆加工碱性电池隔膜纸的制备工艺，包括以下步骤：

a、将超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维、棉浆粕按所述浆料配比制成浆料；

b、将乳液有机硅类消泡剂、聚醚型消泡剂、浆内分散剂、网前分散剂按所述辅料配比制成辅料；

c、将所述浆料和辅料混合后，构成所述碱性电池隔膜纸纸浆，将所述纸浆加入水调制成上网浓度为0.02％-0.08％的浆液；

d、将步骤C中所得的浆液经双圆网脱水、压榨脱水、烘干后，使用胶料经表面施胶机进行涂胶、二次烘干、复卷分切成盘纸成品。

进一步的，所述胶料由表面施胶剂聚乙烯醇、聚丙烯酸盐和非离子表面活性剂溶剂复配物组合构成。

更进一步的，所述表面施胶机涂胶浓度为1.1％-2.5％。

更进一步的，所述表面施胶机施胶压力为0.10～0.20MPa。

本发明中，各行业通用词语的含义为：

超细维尼纶纤维：即聚乙烯醇缩甲醛纤维，超细指的是线密度低于1.0dtex的纤维。多指0.6dtex～0.7dtex的纤维，维尼纶的主要组成聚乙烯醇的部羟基经缩甲醛化处理被封闭。纤维大多为湿法纺丝制得、截面呈腰圆形、皮芯结构。纵向平直有1-2根沟槽，维尼纶纤维在一般大气条件下回潮率可达5％左右，密度为1.26g/cm³-1.30g/cm³左右。维尼纶纤维耐碱性能优良，且不易腐蚀，玻璃化温度为85℃，转化点220℃-230℃，非常适宜制作隔膜管。

超细粘胶纤维：属再生纤维素纤维，是以植物纤维为原料，经碱化、老化、磺化制成可溶性纤维素磺酸酯，再溶于稀碱液制成粘胶，经湿法纺丝而制成纤维。超细指的是线密度为0.5dtex～0.7dtex的粘胶纤维。粘胶纤维的化学组成与棉相似，耐碱性良好，密度为1.50g/cm³-1.52g/cm³，纤维的回潮性好，适宜造纸法抄纸。有水溶性，其水溶温度可以从40℃-90℃不等。

棉浆粕：其主要组成物质是纤维素，为天然高分子化合物，棉浆粕是有棉纤维经蒸煮、漂洗、去除多缩成糖，蜡质、蛋白质、脂肪、水溶性物质及灰粉的高纯度棉浆，主要用生产粘胶纤维。

聚丙烯酰胺：行业通用缩写为PAM，由丙烯酰胺聚合而成，是一种多功能水溶性高分子有机聚合物，在造纸工业中，聚丙烯酰胺的功能与相对分子质量的关系如下：相对分子量在100万以下的PAM可以做为分散剂，相对分子量在100万-500万做为助留、助滤剂和干强剂，相对分子量超过500万的做絮凝剂。

聚氧化乙烯：行业通用缩写为PEO，又称为聚环氧乙烷，是环氧乙烷在特定条件下聚合而成的产物。相对分子量在200时-600时为粘稠状液体，相对分子量在100万以上时呈疏质或硬质固体。造纸中使用的PEO的相对分子质量一般在300万以上，在室温下为白色粉末，无特殊气味，是一种有效的纤维分散剂，特别适合做为合成纤维的造纸分散使用。

聚乙烯醇：行业通用缩写为PVA，外观为白色颗粒状或粉末状，密度在0.3g/cm³左右，无毒无味。PVA是一种水溶性聚合物，具有优越的胶粘强度和成膜性，膜层透明而柔软。PVA能增加纸张的强度，如耐破度、撕裂度、耐折度，在纸面上涂布后，可增加内结合力，兼具保护层作用。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种在碱性电池中起到阻隔正负电极作用的涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料及应用该纸浆料制备隔膜纸的制备工艺，其优点是：

1、浆料配比采用了超细粘胶纤维，纤维长度处理在2mm-4mm，提高了纸面的致密度和均匀度；

2、传统的工艺对浆料的消泡处理采用单一消泡剂，而新工艺采用消泡剂A，消泡剂B两种合同，即可消泡抑泡，减少纸面气泡孔眼，同时消除了超细维尼纶纤维含油高引起的纤维易絮聚的困难；

3、传统的浆料分散采用单一分散剂处理，本发明采用PAM和PEO两种分散剂，有效地解决了超细化学纤维(维尼纶、粘胶)拥挤因子大，难分散的缺点。

4、传统的涂胶方法采用缸上涂胶或机外涂胶工艺，本发明采用表面施胶机涂胶，涂胶生产平稳可靠，涂胶均匀，成本降低

具体实施方式：

本发明一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，由浆料和辅料组成，所述浆料由超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维及棉浆粕组成，所述超细粘胶纤维长度为2mm-4mm。；所述辅料由消泡剂、分散剂组合构成。所述构成碱性电池隔膜纸的纸浆的浆料中，以质量百分比计，各种组分在所述碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：超细维尼纶纤维30％-50％，超细粘胶纤维20％-40％，水溶性维尼纶纤维5％-15％，棉浆粕10％-50％。

所述构成辅料的消泡剂由乳液有机硅类消泡剂和聚醚型消泡剂组合构成，所述分散剂由浆内分散剂和网前分散剂组合构成。所述辅料中，以质量百分比计，各种组分在碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：乳液有机硅类消泡剂1.5％-3.5％；聚醚型消泡剂1.0％-2.0％；浆内分散剂1.0％-3.0％；网前分散剂0.3％-1.0％。浆内分散剂为PAM，网前分散剂为PEO。

应用上述碱性电池隔膜纸的纸浆料加工碱性电池隔膜纸的制备工艺，包括以下步骤：

c、将所述浆料和辅料混合后，构成所述碱性电池隔膜纸的纸浆料，将所述纸浆料加入水调制成上网浓度为0.02％-0.08％的浆液；

在具体实施时，所述胶料由表面施胶剂PVA、聚丙烯酸盐和非离子表面活性剂溶剂复配物组合构成。所述表面施胶机涂胶浓度为1.1％-2.5％。所述表面施胶机施胶压力为0.10～0.20MPa。

实施例1：

一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，由浆料和辅料组成，所述浆料由超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维及棉浆粕组成；所述辅料由消泡剂、分散剂组合构成。在本实施例中，所述构成碱性电池隔膜纸的纸浆料的浆料中，以质量百分比计，各种组分在所述碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：超细维尼纶纤维30％，超细粘胶纤维40％，水溶性维尼纶纤维5％，棉浆粕18％。所述超细粘胶纤维长度为2mm。所述构成辅料的消泡剂由乳液有机硅类消泡剂和聚醚型消泡剂组合构成，所述分散剂由浆内分散剂和网前分散剂组合构成。所述辅料中，以质量百分比计，各种组分在碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：乳液有机硅类消泡剂3.5％；聚醚型消泡剂1.5％；浆内分散剂1.0％；网前分散剂1.0％。实施例中的浆内分散剂为聚丙烯酰胺，网前分散剂为聚氧化乙烯。其工艺为：

a、将超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维、棉浆粕按照纸浆料重量的30％，40％，5％，18％的配比制成浆料；

b、将乳液有机硅类消泡剂、聚醚型消泡剂、浆内分散剂、网前分散剂按照纸浆料重量的3.5％，1.5％，1％，1％的配比制成辅料；

c、将所述浆料和辅料混合后，构成所述碱性电池隔膜纸纸浆，将所述纸浆料加入水调制成上网浓度为0.08％的浆液；

所述胶料由表面施胶剂聚乙烯醇、聚丙烯酸盐和非离子表面活性剂溶剂复配物组合构成。所述表面施胶机涂胶浓度为2％。所述表面施胶机施胶压力为0.15MPa。

实施例2：

一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，由浆料和辅料组成，所述浆料由超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维及棉浆粕组成；所述辅料由消泡剂、分散剂组合构成。在本实施例中，所述构成碱性电池隔膜纸的纸浆料的浆料中，以质量百分比计，各种组分在所述碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：超细维尼纶纤维35％，超细粘胶纤维35％，水溶性维尼纶纤维5％，棉浆粕18％。所述超细粘胶纤维长度为2mm。所述构成辅料的消泡剂由乳液有机硅类消泡剂和聚醚型消泡剂组合构成，所述分散剂由浆内分散剂和网前分散剂组合构成。所述辅料中，以质量百分比计，各种组分在碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：乳液有机硅类消泡剂3.5％；聚醚型消泡剂1.5％；浆内分散剂1.0％；网前分散剂1.0％。实施例中的浆内分散剂为聚丙烯酰胺，网前分散剂为聚氧化乙烯。其工艺为：

a、将超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维、棉浆粕按照纸浆料重量的35％，35％，5％，18％的配比制成浆料；

c、将所述浆料和辅料混合后，构成所述碱性电池隔膜纸纸浆，将所述纸浆料加入水调制成上网浓度为0.06％的浆液；

所述胶料由表面施胶剂聚乙烯醇、聚丙烯酸盐和非离子表面活性剂溶剂复配物组合构成。所述表面施胶机涂胶浓度为1.5％。所述表面施胶机施胶压力为0.2MPa。

实施例3：

一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，由浆料和辅料组成，所述浆料由超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维及棉浆粕组成；所述辅料由消泡剂、分散剂组合构成。在本实施例中，所述构成碱性电池隔膜纸的纸浆料的浆料中，以质量百分比计，各种组分在所述碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：超细维尼纶纤维40％，超细粘胶纤维30％，水溶性维尼纶纤维5％，棉浆粕18％。所述超细粘胶纤维长度为2mm。所述构成辅料的消泡剂由乳液有机硅类消泡剂和聚醚型消泡剂组合构成，所述分散剂由浆内分散剂和网前分散剂组合构成。所述辅料中，以质量百分比计，各种组分在碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：乳液有机硅类消泡剂3.5％；聚醚型消泡剂1.5％；浆内分散剂1.0％；网前分散剂1.0％。实施例中的浆内分散剂为聚丙烯酰胺，网前分散剂为聚氧化乙烯。其工艺为：

a、将超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维、棉浆粕按照纸浆料重量的40％，30％，5％，18％的配比制成浆料；

c、将所述浆料和辅料混合后，构成所述碱性电池隔膜纸纸浆，将所述纸浆料加入水调制成上网浓度为0.04％的浆液；

所述胶料由表面施胶剂聚乙烯醇、聚丙烯酸盐和非离子表面活性剂溶剂复配物组合构成。所述表面施胶机涂胶浓度为2％。所述表面施胶机施胶压力为0.1MPa。

本发明针对背景技术中所述的目前碱性电池隔膜纸存在的性能指标不尽理想，纸病较多等技术缺陷，提供了一种涂胶碱性电池隔膜纸生产的工艺。采用本发明可以降低生产成本，提高隔膜纸在电解液中的稳定性，增加吸碱速度和保碱率，有助于碱性电池各项放电能和储存性能的提高。本发明的生产工艺流程简单、制造成本低、纸张均匀度和致密性良好、挺度适宜。

值得注意的是，以上依据附图所示的实施例1-3，详细说明了本发明的纸浆料的配比、特征及工艺的工作原理，所属领域的技术人员能在不超出本发明的要旨的范围内进行各种变更结合实施，因此，凡是利用与本发明相同或类似的技术方案，只要是在不超出本发明精神范围内的各种等效变更实施例，皆应涵盖于本发明的保护范畴之内。

Claims

1、一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，由浆料和辅料组成，其特征在于：所述浆料由超细维尼纶纤维、超细粘胶纤维、水溶性维尼纶纤维及棉浆粕组成；所述辅料由消泡剂、分散剂组合构成。

2、根据权利要求1所述的一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，其特征在于：所述构成碱性电池隔膜纸的纸浆料的浆料中，以质量百分比计，各种组分在所述的碱性电池隔膜纸的纸浆料中所占的比例为：超细维尼纶纤维：30％-50％，超细粘胶纤维：20％-40％，水溶性维尼纶纤维：5％-15％，棉浆粕：10％-50％。

3、根据权利要求1或2所述的一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，其特征在于：所述超细粘胶纤维长度为2mm-4mm。

4、根据权利要求1所述的一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，其特征在于：所述构成辅料的消泡剂由乳液有机硅类消泡剂和聚醚型消泡剂组合构成，所述分散剂由浆内分散剂和网前分散剂组合构成。

5、根据权利要求1或4所述的一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，其特征在于：所述辅料中，以质量百分比计，各种组分在碱性电池隔膜纸的纸浆中所占的比例为：乳液有机硅类消泡剂1.5％-3.5％；聚醚型消泡剂1.0％-2.0％；浆内分散剂1.0％-3.0％；网前分散剂0.3％-1.0％。

6、根据权利要求5所述的一种涂胶碱性电池隔膜纸的纸浆料，其特征在于：浆内分散剂为聚丙烯酰胺，网前分散剂为聚氧化乙烯。

7、应用上述碱性电池隔膜纸的纸浆料加工碱性电池隔膜纸的制备工艺，包括以下步骤：

c、将所述浆料和辅料混合后，构成所述碱性电池隔膜纸纸浆料，将所述纸浆料加入水调制成上网浓度为0.02％-0.08％的浆液；

8、根据权利要求7所述的应用碱性电池隔膜纸的纸浆料加工碱性电池隔膜纸的制备工艺，其特征在于：进一步的，所述胶料由表面施胶剂聚乙烯醇、聚丙烯酸盐和非离子表面活性剂溶剂复配物组合构成。

9、根据权利要求7或8所述的应用碱性电池隔膜纸的纸浆料加工碱性电池隔膜纸的制备工艺，其特征在于：所述表面施胶机涂胶浓度为1.1％-2.5％。

10、根据权利要求7或8所述的应用碱性电池隔膜纸的纸浆料加工碱性电池隔膜纸的制备工艺，其特征在于：所述表面施胶机施胶压力为0.10～0.20MPa。