DE1504631C - Verfahren zur Herstellung eines Diapnragmas, insbesondere Scheiders für elektrische Akkumulatoren - Google Patents

Description

Die. Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Diaphragmas, insbesondere Scheiders für elektrische Akkumulatoren, nach Patent 1 182 716, 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.

Gemäß diesem älteren Vorschlag besteht das Grundmaterial ungefähr zu 10°/» aus Glasfasern und zu 90% aus Cellulosepulpe. Es hat einen durchschnittlichen Porendurchmesser in der Größenordnung von etwa 40 Mikromillimeter und wird für sich gesondert hergestellt. Im Laufe des weiteren Verfahrens wird dieses Grundmaterial in Bandform von einer Rolle abgewickelt.

Da das poröse Grundmaterial eine nicht unerhebliche Porengröße aufweist, die ein Mehrfaches der Korngröße des aufgesinterten thermoplastischen Pulvers beträgt, nimmt das porige Grundmaterial unverhältnismäßig viel von dem thermoplastischen Pulver in sich auf, und durch Zusammenballungen beim Zusammenschmelzen entstehen nach innen gerichtete Ansätze, die aber für die Gleichmäßigkeit der Porosität nachteilig sein können. Allzu große Zusammenballungen können die Porosität zumindest stellenweise beeinträchtigen.

Durch den erwähnten älteren Vorschlag wird bereits eine erhebliche Reduzierung der Porengröße ermöglicht, jedoch kann durch eine darüber hinausgehende weitere Reduzierung der Korngröße eine erhebliche Verbesserung erzielt werden, wie im nachfolgenden näher erläutert wird.

Es ist bereits bekannt, einen doppelporösen Formkörper dadurch herzustellen, daß zunächst zwei selbständige Formkörper aus Pulver gesintert und diese dann nach dem Zusammenfügen zu einem einzigen Formkörper an ihren Berührungsflächen miteinander verklebt werden. Dieses bekannte Vorgehen ist vergleichsweise kompliziert und gestattet auch nicht eine sehr genaue Stufung der gewünschen Porosität des Endproduktes.

Es ist ferner noch die Herstellung einer einheitlichen porösen Kunststoffplatte aus gesintertem Kunststoffpulver bekannt, das auf eine laufende Unterlage geschüttet, nivelliert und gesintert wird. Hierdurch ist es aber praktisch nicht möglich, die Porenbildung zu beherschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die Porengröße noch weiter reduziert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß auf die Oberseite des bereits gesinterten thermoplastischen Blattes oder Bandes trokkenes thermoplastisches Pulvermaterial in feinverteilter Form als gleichmäßiger dünner Belag aufgebracht wird und daß das feinverteilte Pulver auf dieser Oberseite anhaftend gesintert wird. Dadurch ist es möglich, die Porengröße noch erheblich zu reduzieren, wenn man beispielsweise ein Diaphragma-Grundmaterial verwendet, das von sich aus bereits eine geringere Porengröße entsprechend einem Korndurchmesser des thermoplastischen Pulvers in der Größenordnung von etwa 10 Mikromillimeter hat. Für die wesentlich gleichmäßigere Endporosität des Diaphragmas ist außerdem die besonders fein verteilte Form des Pulvermaterials auf der Oberseite des bereits gesinterten thermoplastischen Blattes öder Bandes maßgeblich, und hierin unterstützen sich sowohl das Pulvermaterial als auch das in Bandform hergestellte gesinterte thermoplastische Grundmaterial. Die Erfindung nutzt die zwischen beiden auftretende Adhäsionskraft aus, durch die das aufgestäubte trockene thermoplastische Pulver in feinster Verteilung auf der Oberfläche des Bandes haftet, wobei die Adhäsionskraft zusätzlich noch durch elektrostatische Anziehungskräfte unterstützt wird. Im Vergleich zu dem Glasfaser-Cellulose-Material läßt sich eine noch dünnere und noch feiner verteilte Schicht als gleichmäßiger dünner Belag auf das Grundmaterial aufbringen, wobei nur der an der Oberseite anhaftende Anteil dieses Pulvermaterials gesintert wird. Man erhält auf diese Weise ein besonders fein verteiltes Netzwerk, welches für die Endporosität des Diaphragmas bestimmend ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, ao daß die Herstellung des Diaphragma-Grundmaterials und des Belages nunmehr kontinuierlich innerhalb eines Arbeitsganges erfolgen kann, indem nämlich zwei aufeinanderfolgende Sinterungen kurz nacheinander vorgenommen werden, die eine zur Herstellung as des porösen Grundmaterials und die andere zur Herstellung des die Porosität reduzierenden Netzwerkes. Hierbei läßt sich noch ein wärmewirtschaftlicher Vorteil erzielen, indem man das thermoplastische Pulver für den Sinterbelag auf das noch warme Grundmaterial nach dessen Sinterung aufbringt und es dann in einer zweiten Wärme sintert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die thermoplastischen Teile oder Partikeln, die die Schicht bilden sollen, mit einer rotierenden Bürste über die Oberfläche des Grundmaterials gebürstet werden. Dadurch dringen die Partikeln in die vorhandenen Poren des Grundmaterials besser ein.

Als Grundmaterial sind z. B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Styrolharze und Acrylharze geeignet. Bevorzugt wird gemäß der Erfindung Polyvinylchloridpulver verwendet. Vorteilhaft beträgt der durchschnittliche Durchmesser des Polyvinylchloridpulvers etwa 10 Mikomillimeter. Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung, in deren einziger Figur ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Batterie-. Separatoren veranschaulicht ist, näher erläutert.

Gemäß der Zeichnung wird ein Förderband 1 von den Rädern 2 und 3 kontinuierlich angetrieben. Aus einem Vibrationstrichter 4 läßt man Partikeln von Polyvinylchloridpulver auf das Förderband 1 fallen. Diese Partikeln, die einen mittleren Durchmesser von ungefähr 10 Mikromillimeter haben, hängen zusammen und bilden eine fortlaufende Schicht bzw. eine Lage auf dem Förderband i. Die Schicht aus Polyvinylchloridpulver auf dem Förderband 1 geht unter einer formgebenden Walze 5 hindurch, welche die Schicht auf die erforderliche Dicke und Gestalt festigt. Diese Formwalze 5 stellt Rippen in dem Polyvinylchloridpulver her.

Die ausgeformte Schicht von Polyvinylchloridpulver wird durch das Förderband I durch einen Ofen 6 geführt, der auf eine Temperatur von ungefähr 225° C gehalten wird, und das thermoplastische Pulver befindet sich in dem Ofen für ungefähr 3 Minuten. Während seines Durchganges durch den Ofen 6 sintert das Polyvinylchloridpulvcr zusammen

und bildet das Grundmaterial. Nach dem Verlassen des Ofens 6 geht das Grundmaterial aus zusammengesintertem Polyvinylchloridpulver unter einem Gebläse 7 durch, welches es auf eine Temperatur von etwa 150° C kühlt. S

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 ¹Iz 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 ¹Zs 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 IJ zugeführt wird, weiche 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 (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Diaphragmas, insbesondere Scheiders für elektrische Akkumulatoren, nach Patent 1 182 716, 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, dau 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 MikromiUimeter 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