DE1504732A1

DE1504732A1 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen feinporiger Folien

Info

Publication number: DE1504732A1
Application number: DE1965P0037039
Authority: DE
Inventors: Joseph Clegg; Frank Sharp
Original assignee: Porous Plastics Ltd
Current assignee: Porous Plastics Ltd
Priority date: 1964-06-12
Filing date: 1965-06-11
Publication date: 1969-10-09
Also published as: ES314092A1; NL6507510A; FR1448876A; GB1107783A; AT274924B; BE665309A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Herstellen feinporiger Folien

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zum Herstellen von feinporigen Folien aus einem Material, das im folgenden als Y/erkstoff bezeichnet werden soll. Die Erfindung ist auf feinporige Folien für die verschiedensten Zwecke anwendbar, vorzugsweise jedoch auf mikroporöse Folien, die sich als Separatoren oder Trennelemente in elektrischen Batterien und Sammlern eignen. Hierbei ist es selbstverständlich wichtig, daß die Folie nicht nur Poren oder Hohlräume enthält, sondern daß die Folie als solches durchlässig ist, d.h., daß die Poren miteinander in Verbindung stehen und feine Kanäle bilden, die von der einen Seite der Folie zur anderen durchgehen. Die Kanäle sollen fein sein, damit die Bildung von leitenden

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Brücken durch das Trennelement, die zu einem Kurzschluß der Batterie führen könnten, verhindert wird, andererseits muß während des. geringen Querschnittes der einzelnen Kanäle eine entsprechend große Anzahl vorhanden sein, damit ein ausreichend niedriger elektrischer Widerstand für den Strom durch den Elektrolyten,, in den das Trennelement eintaucht, gewährleistet ist.

Zur Herstellung feinporiger Folien ist es "bereits "bekannt, den Werkstoff, aus dem die Folie hergestellt werden soll, mit einem lösbaren, porenbildenen Material zu versetzen, dessen Teilchengröße innerhalb eines relativ engen Bereiches liegt^ Der Werkstoff und das porenbildende Material werden dann unter Zugabe eines Lösungsmittels für den Werkstoff gründlich durchgemischt und aus der teigartigen Mischung wird ein Streifen geformt, der dann zum Herauslösen des porenbildenen Materials durch ein wässeriges Bad geführt und schließlich getrocknet wird.

Bei einem solchen Verfahren ist es gewöhnlich vor dem Auslaugen des porenbildenen Materials erforderlich, die Umhüllungen der porenbildenen Teilchen auf irgendeine Weise aufzubrechen, so daß die Teilchen durch das Auslaugungsbad erreicht und entfernt werden können.und damit nach Entfernung der Teilchen nicht nur geschlossene Poren oder Hohlräume zurückbleiben, sondern feine Kanäle, die von der einen Seite der Folie zur anderen durchgehen,Es seien hier nur

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die zwei üblichsten bekannten Verfahren zum Aufbrechen der Umschließungen der ρ or einbildenden Teilchen erwähnt. Beim ersten Verfahren (britische Patentschrift 565 0$2) werden als porenbildendes Material Stärketeilchen verwendet, die von Ihrer Entfernung zum Aufbrechen ihrer Umhüllungen zum Quellen gebracht werden, indem der Folienstreifen in kochendes Wasser getaucht wird. Beim anderen Verfahren (britische Patentschrift 72? 679) werden die Umhüllungen durch mechanische Bearbeitung des Streifens aufgebrochen, beispielsweise, indem der Streifen durch Kalanderwalzen geführt wird. Dieses Verfahren läßt sich jedoch verständlicherweise bei einem gerippten Folienstreifen schlecht anwenden.

Bei der vorliegenden Erfindung werden die Umhüllungen der porenbildenden Teilchen dadurch aufgebrochen, daß der Streifen für eine ausreichende Zeit Temperaturen in einem geeigneten Bereich ausgesetzt wird, so daß praktisch der ganze Streifen eine Temperatur annimmt, die im folgenden als WärmeschiJcktemperatur bezeichnet werden soll und beträchtlich höher ist als es für eine im wesentlichen vollständige Entfernung des Lösungsmittels erforderlich wäre.

Bei dem erfindungsmäßen Verfahren zum Herstellen einer feinporigen Folie wird einem v/erkstoff in Form eines natürlichen oder synthetischen Harzes oder hochpolymeren lüaterials ein auslaugbares, porenbildendes Material zugesetzt, das auf eine in einem engen Bereich liegenden Teilchengröße gesichtet wurde, ferner ein Lösungsmittel für den

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Werkstoff, das das porenbilden.de Material nicht angreift, ,jedoch mit dem werkstoff ein Gel bildet. Das Lösungsmittel ist dabei in einer nlenge vorhanden, die ausreicht, um der kiischung nach gründlichem Durchmischen eine zusammenhängende, teigartige Konsistenz zu verleihen, iiach gründlicher Durchmischung wird aus der teigartigen Mischung ein Streifen geformt und der streifen wird bei einer solchen Temperatur und für eine solche Zeit erhitzt, daß paktisch das ganze Lösungsmittel ausgetrieben wird und der btreifen zusätzlich eine '-Temperatur annimmt, die als '.värmeschocktemperatur bezeichnet v/erden soll und beträchtlich höher ist als für ein einfaches Austreiben des größten 'feiles des Lösungsmittels erforderlich wäre. Der -Streifen v/ird dann in ein wäßriges .';ad getaucht, un das porenbildende Laterial herauszulösen und anschließend getrocknet. Der Anteil des Lösungsmittels kann so bemessen sein, daß es mit dem /werkstoff ein Gel bildet, dessen Volumen beträchtlich größer ist als das ursprüngliche Volumen des werkstoffes«

Die ,värmeschocktemweratur kann zwischen einem luinimalwert liegen, bei dem schon eine ausreichende Zerstörung der Umschließungen erfolgt und einer iv.aximaltemperatur, die unterhalb der Zersetzung^temperatur des »Verkstoff es selbst liegt.

Die Ei^eccc^af-,en des .M^rrroduktes, z.3. seine lorengrör.e, .,asseriurcLlässi^keit, elektrischer /widerstand und. meciianische _^?e£t;i.^lceit", können äurco <,aal der speziellen

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Temperatur innerhalb des möglichen .Bereiches beträcntlich variiert werden« In allen J'ällen ist jedoch die Wärme-Schocktemperatur beträchtlich höher als es für ein Abdampfen des Lösungsmittels notwendig ist. Sie liegt außerdem oberhalb des Erweichungspunktes des v/erkstoffes und intnanchen Fällen sogar oberhalb des Schmelzpunktes, wenn die Durchlässigkeit des Produktes zum Heispiel soweit erhöht v/erden

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soll, daß .gie sich insbesondere als üeparator oder Trennelement für elektrische Batterien oder öanimler eignet.

Die spezielle v/ärmeschocktemperabur, die zum Aufbrechen der Umschließungen des porenbilüenden materials verwendet wird, hängt von dem gewählten werkstoff und von den iiiigenschaften ab, die dem Endprodukt verliehen werden sollen.,

Bei Verwendung von Polyvinylchlorid als werkstoff soll -die «mrmescbocktemperatur bei der Herstellung von Batterietrennelementen nicht unter 15O⁰G liegen, wenn Polyäthylen ^Sf nLedriger Dichte verwendet wix'd, kann die minimale wärmeschocktemperatur 1$O°C sein, bei Polyäthylen höher Dichte 150°G,und bei Polypropylen 170⁰G₀

man mit der -./armeschockteiiipsratur über die oben angegebenen uinimalwerbe hinaus, so ergibt sicti eine nüczliche Verringerung des elel<brischun Widerstandes des ■ j t tor ie brennelement es während x-orengröiie und Permeabili-

Ändere Aunsüetoffe, die für andere Zwecke verwendet ji'doiL können, sind v7eich-P/G und Polyurytn.-me« Bei PoIy-

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vinylcnlorid, das bezogen auf den Kunststoff bis zu 60 Gewichtsprozent <7eichmacher enthält, soll die Wärmeschocktemperatur mindestens 13o°C betragen, während sie bei Polyurethan, wie es z.B. unter.dem iaandelsnamen "DALTAiTLSZ 2S" im Handel ist, nicht unter 185°C liegen soll_o

Gewünschtenfalls kann die Erhitzung in mindestens zwei Stufen ausgeführt werden, wobei in der ersten Stufe eine verhältnismäßig niedrige temperatur zur Anwendung gelangt, bei der das Lösungsmittel, im wesentlichen ausgetrieben wird, wänrend in einer nachfolgenden Stufe etwa die wärmeschocktemperatur zur Einwirkung gelangt, um die Umschließungen aufzubrechen. Es kann andererseits auch zweckmäßig sein, die jürhitzung "bei etwa der Wärmesciiocktemperatur für eine ausreichende Zeit durchzuführen, so daß zuerst das Lösungsmittel ausgetrieben wird und dann die Umschließungen aufbrechenο

Bei den oben erwähnten Materialien kann man mit annähernd der gleichen ürhitzungsdauer arbeiten* Bei den unten angegebenen Beispielen, bei denen nur eine einzige Temperatur zur Anwendung gelangt, ergab sich, daß es im allgemeinen zum Austreiben des Lösungsmittels und für ein genügendes Aufbrechen der Umscnließungen ausreicht, wenn das xvlaterial für eine 2ieitspanne in der Größenordnung von 5 oder 10 ,uinuten der xürhi tzungs temperatur ausgesetzt wird.

j'/enn die ^rnitzung in zwei Stufen durchgeführt wird, kann die zweite Stufe, bei der die hohe temperatur zur in-

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wendung gelangt, nachdem das Lösungsmittel praktisch, vollständig verdampft ist, beträchtlich, kurzer dauern, ζ^χ.Λ. in der Größenordnung von zwei Minuten.

Es int einleuchtend, dal; die angegebenen Zeiten von der Geschwindigkeit abhängen, aiiu dex^ der streifen die üfentemperatur annimmt, also von Faktoren wie der wärmekapazität des Streifens und dergleichen»

Durch die Erfindung wird die _ie .es te llung feinporiger Materialen wesentlich vereinfacht und sie kann bei dex¹ Herstellung feinporiger irodukte, z.ö. -Batterietrennelementen, als kontinuierliches /erfahren äux'chfjefüiirl, werden.

Das grandlicne Jurcnmischen dei· nischung erfolgt vorzugsweise mittels eines Doppe Ig chneckeixmis eher s , de:' zwei mit gleichem Drehsinn umlaufende Schneckenwelle!], enthalt, die jeweils verschiedene Schneckenbuciisen oder -abschnitte tragen, wobei _:;leicharti ό Abschnitte auf den Deiden .,.eilen «je/eniiberliegend angeordnet und xiit eineji Drei^an^■ ev/inde versehen sind, deren Profile rusamin^^nrassen una r.ich -jtrenseitiy· abdicncen, so dar eine.-cJtlbstreini tin^ erfolgt, wänrend das Lateriai clurci". die ..lascr:i:itj /eicrdex^j :.irä. tragen in Abständen zwischen er ο-;:.^·^.".ο:ι T^: '·>αι auu-v Lnetscheib-in .nit Konvexen ^e!t:.:-.·. und -:ii.e.:. 1:.. v:eier:~ii^ dreieckigen Trafil, die so -/oi'-Tr^t _ii:i, aui. sie; .ric:. -seitit. a. ±lz '--Ζ..Ώ,,' Auf einanu ^-JoI ^nä-i -n^rc . ,1- -„π ει na ä3i-■ ώο "/c-.siiiander fceaoötanaet, aa^ sie

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eine dreigängige Schnecke bilden, die an eine Wendeltreppe erinnert.

Das Lösungsmittel kann den pulverförmigen Stoffen an einem Punkt längs des Mischers zugesetzt und mit ihnen zu einem gründlich durchmischten Teig durchmischt und geknetet werden.

An einem Punkt in der Nähe des 3ndes des Mischers wird der Teig vorzugsweise einem Vakuum-ausgesetzt, um alle Luft zu entfernen, wobei die Khetwirkung der Maschine ausreicht, um alle Teile des Teiges in Berührung mit dem Vakuum zu bringen und die Luft entweichen zu lassen.

Der Mischer kann die teigartige Masse direkt zu einer Spritzdüse fördern, vorzugsweise wird jedoch ein Vorrat an fertig gemischter Masse gebildet, so daß auch bei irgendwelchen^· vor diesem Punkt eintretenden Stockungen im Verfahren die übrigen Verfahrensschritte ununterbrochen weitergehen können. Bei einer Ausführungsform der Erfindung fördert der Mischer aus diesem Grunde die Masse durch eine Anzahl kleiner Öffnungen, die mit einem rotierenden Messer versehen sind, so daß die Masse wie bei einer Zerkleinerungsmaschine in eine Anzahl kurzer Zylinder zerschnitten wird.· Diese kurzen Zylinder oder Körnchen aus der Masse werden durch eine Anordnung, die einen geschlossenen 'wendelschwingförderer enthält und die Körnchen kühlt, zu einem Speichertrichter gefördert, der den oben erwähnten Vorrat faßt.

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Die Körnchen werden durch einen weiteren Bandförderer zum Einfülltrichter der Strang- oder Folienpresse geführt. Die Presse enthält eine einzige Förderschnecke, die die Masse zu einer Schlitzdüse fördert, die so geformt ist, daß sie einen flachen Streifen liefert, der auf der einen Seite grobe und auf der anderen Seite feine Sippen aufweist. Von der Presse wird der Streifen durch eine kurze Förderanlage zu einem Ofen gefördert, in dem das Lösungsmittel entfernt wird»

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Mischung anfänglich nur ein 'feil des Lösungsmittels zugesetzt und diese wird dann in einem relativ steifen Zustand gemischt. Anschließend wird dann der fiest des Losungsmittels zugesetzt und durch weiteres tischen die dann später zu einem Streifen verpreßte Masse gebildet. Aus der Masse wird vorzugsweise die Luft entfernt, bevor sie in Streifenform gebracht wird, beispielsweise indem sie in kleine 'feilchen zerkleinert wird, die man durch eine "Vakuumkammer fallen läßt. Die luftfreie Masse kann dann durch eine längliche, schlitzförmige Spritzdüse gepreßt werden, die die Masse zu einem Streifen verformt, der vorzugsweise unmittelbar darauf durch Walzen läuft, durch' die auf mindestens einer-Seite des Streifens parallele Rippen gebildet werden.

Das Erhitzen kann dadurch erfolgen, dak der Streifen auf einem unterstützenden Förderband kontinuierlich durch einen Ofen geführt wird, liach dem Erhitzen kann der Streifen

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hart und spröde sein und man läßt ihn daher vorzugsweise aus dem Ofen schräg nach unten direkt in ein Auslaugungsbad laufen»

Bei einer Anordnung -wird der Ofen mittels durch ihn zirkulierender Heipluft geheizt und es ist eine Anordnung vorgesehen, um einen Teil der Luft aus dem Kreislauf abzuziehen, zu ersetzen und sie zur Wiedergewinnung des" Lösungsmittels abzukühlen» $si kann mittels eines zweistufigen Kühlers geschehen, dessen erste Stufe durch kaltes Wasser und dessen zweite Stufe durch eine Kühlanlage gekühlt werden.

Der Ofen kann zwei oder mehrere Stufen mit getrenntem Luftkreislauf enthalten, wobei der Anteil der von den einzelnen Kreisläufen abgezogenen Luft getrennt steuerbar ist.

Die Erfindung kann in der verschiedensten //eise in die Praxis umgesetzt werden« Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein spezielles Ausführungsbeispiel erläutert. j3s zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung und ein otrömungsdiagramm einer Anlage gemäß der Erfindung zum Herstellen feinporiger Batterietrennelemente;

Figur 2 eine etwas genauer und in größerem Maßstab gehaltene schematische Darstellung der Pulvermisch- und Spritz- oder Preßanlage;

Figur 3 eine entsprechende Darstellung der Lösungsmittelentfernungsanlage;

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4 eine schematische Vsbikalschnittansicht, die dejffi in den ersten Auslaugungstrog laufenden Streifen zeigt;

Figur -5 eine entsprechende Ansicht, die zeigt, wie der Streifen von einem Auslaugungstrog zum anderen läuft; Figur 6 eine entsprechende Ansicht, die zeigt, wie der Streifen vom letzten Auslaugungstrog zur Trocknungsanlage lauft_;und

Figur 7 eine schematische, geschnittene otirnansicht eines Auslaugungstrogs, aus der Einzelheiten einer Bürstenfordert)andanlage ersichtlich sind.

Zum Herstellen von mikroporösen Batterietrennelementen können beispielsweise folgende Materialien verv/endet werden (alle Angaben in Gewichtsteilen):

Werkstoff (Polyvinylchlorid) 100 Teile

Porenbildendes iiaterial (Ammoniumsulfat) 600 Teile Farbpigment (Carbon^schwarz) 2 Teile

Füllstoff (Holzmehl) 5 Teile

Netzmittel (z.3. äthoxylierte Fettsäureanime, wie sie z.B. unter dem Handelsnamen Cataf^or 02 erhältlich sind) 2 Teile

Lösungsmittel (Isophoron) 125 Teile

to Lösungsmittel (Lackbenzin-..!rite sririt) 85 Teile oo

_». Strömuns;sdia,-:;ramm (Fi^ur 1)

-* . Als erstes soll aas verfahren als ganzes kurz anhand ^⁴ des in iic 1 dargestellten Strcsun-.'sdia-rainmes bescnriecen werden. Das porenbildende material, Amnoniumsulfat, wird

in einer Salzanlage 10 gemahlen,· gesichtet und von dort dann zu einer Pulvermischanlage 30 gefördert, wo es mit dem Werkstoff und den anderen pulverförmigen Stoffen gemischt wird. Die pulverförmigen Stoffe werden dann zu einer Mischanlage 60 gefördert, in der nach weiterer Durchmischung ein Lösungsmittel, das von einer Lösungsmittelgewinnungs- und -speicherungsanlage 100 kommt, zugesetzt und eine teigartige Masse gebildet wird. Nach der Mischung wird die teigartige Masse von Luft befreit und durch eine Spritzdüse gepreßt, die einen flachen, gerippten Streifen erzeugt, der sofort in eine Lösungsmittelentfernungsanlage 80, die einen Ofen enthält, läuft-» Aus dem Losungsmittelentfernungsofen läuft der Streifen in eine Aus- ' laugungsanlage 120, in der er durch eine Anzahl von Auslaugungsbehältern läuft, um das porenbi'ldende Material zu entfernen und die Poren zu bilden. Aus der Auslaugungseinheit wird der Streifen kontinuierlich durch einen Trockenofen 160 geführt, um die Auslaugungsflüssigkeit zu entfernen, und anschließend an den 'Trockenofen läuft der Streifen zu einem Schneidwerk 170, in dem die Ränder beschnitten und kurze Stükke abgeschnitten werden, die sich für die einzelnen Trennelemente eignen. Das Lösungsmittel gelangt vom Lösungsmittelentfernungsofen zu einer Lösungsmittelwiedergewinnungs- und Speicheranlage 100, während die Auslaugungsflüssigkeit von der Auslaugungseinheit 120 zu einer Salzwiedergewinnungseinheit 1J0 zurückgeleitet wird.

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Die Abfälle vom Senneidwerk I70 gelangen über eine Abfallvewertungsanlage 180 zur Pulvermischanlage 3O_e

„Die Anlage enthält verschiedene Speicherbehälter oder -Trichter, die mit Niveaufühlern versehen sind, durch die die vorgeschaltete Anlage automatisch eingeschaltet wird, um Material in den Behälter nachzuliefern, wenn das Niveau unte einen bestimmten Mindestwert fällt, bzw. die Anlage abzuschalten, wenn das Niveau einen bestimmten Maximalwert übersteigt.

Salaanlage 10

Zu Beginn des Verfahrens ist es erforderlich, das porenbildende Material, z.B. Animoniumsulfat, zu mahlen und -zu klassieren und alle Pulver vorzumischen. .Für die Herstellung eines einwandfreien Produktes ist es wesentlich, daß das porenbildende Material eine geeignete '!Teilchengröße hat und außerdem, daß die '.Teilchengröße nicht in einem zu weiten Bereich schwankt. .Venn die l'eilchengröße nämlich in einem weiten Bereich schwankt, werden die J?ließeigenschaften beeinflußt und es kann zu einem Zusammensitzen der Teilchen führen« Zufriedenstellende Ergebnisse erhält man, wenn der Hauptteil der Teilchen eine Teilchengröße zwischen 10 und Mikron hat, obgleich ein kleiner Anteil der Te- lichen --größer oder kleiner sein kann. Beim Manien läuft das Material vorzugsweise in einem Kreislauf zwischen einem üanlwerk 11, das Teilchen, die im allire:aeinea etwas zu grob* sina, liefert

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und einem Klassierer 16,der die zu groben Teilchen abtrennt und zurück an das Mahlwerk liefert. Typischerweise werden etwa 50% der Gesamtmenge wieder zum Mahlwerk zurückgeführt ο Das Mahlwerk 11 kann eine Stiftmühle sein, die zwei koaxiale, mit verschiedenen Drehzahlen oder gegensinnig umlaufende Scheiben enthalte», die jeweils vorspringende Stifte tragen, welche in konzentrischen Ringen so angeordnet sind, daß die aus "Stiften bestehenden Ringe der einen Scheibe zwischen denen der anderen Scheibe liegen. Von einem Vorratstrichter 12 fallen Salzkristalle unter der Wirkung der Schwerkraft durch ein umlaufendes Meßventil 13 zum Mahlwerk 11, von dem das Pulver durch einen Oyclon 14 und einen Zuführungstrichter 15 zum Luftklassierer 16 gelangt, von dem aus die schweren Teilchen durch eine Rohrleitung 17 zum Mahlwerk zurückgeführt werden» Im Cyclon 14 wird der ganz feine Staub entfernt, der gewöhnlich etwa 5 &ew.?b des gesamten Mahlgutes ausmacht. Jeder Mahl- und Luftkiassiercyclus liefert also normalerweise am Luftklassierer als Ausgangsprodukt 45 Gew.% der Gesamtmenge des gemahlenen Ammoniumsulfatpulvers mit einer Teilchengröße, die in dem bevorzugten Größenbereich liegt. Dieser Bereich kann Teilchen mit Durchmesser zwischen 7 und 25 Mikron umfassen.

Vom Klassierer- 16 wird das Salz durch eine Rohrleitung 18 nach oben zu einem weiteren Gyclon 19 geblasen, der oberhalb der Pulvermischeinheit dargestellt ist und weitere "

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feine Teilchen entfernt. Aus diesem Cyclon fällt das klassierte Salz in einen Vorratstrichter 41 der Pulvermischanlage 30-

Pulvermischanlage 30

Die pmlverförmigen Bestandteile werden gewogen und zum Vormischen einem mit hoher Drehzahl arbeitenden Turbomischer 31 zugeführt. Die üauptmenge des Polyvinylchlorids befindet sich in einem Vorratsbehälter 32, von dem es durch einen Schneckenförderer 33 einer Waage 34 zugeführt wird» Der Waage 34 wird außerdem Abfall-PVC von der Abfallverwertungsanlage über einen Cyclon 35 und einen Trichter 36 zugeführt, _dÄe^J)as PVC gelangt von -der «aage 34 durch eine Zuführungsschütte 37f- in den Vormischer 31· G-leichzeitig wird dem Vormischer 31 Salz vom Vorratstrichter 31 über ein Drehventil 20 und eine Waage 42 zugeführt. Außerdem wird noch Garbonschwarz und Holzmehl von Behältern 43, Trichtern 44 und von -diesen über Waagen 45 in den Vormischer 31 eingespeist.

Der in bekannter ./eise ausgebildete Turbomischer 31 dient zur gründlichen iviischung der verschiedenen pulverförmigen Stoffe. Die gemischten Pulver gelangen dann unter der Wirkung der Schwerkraft zu einem Zentrifugalsieb 46, in dem Agglomerate zerkleinert werden und dann zu einem Vorratstrichter 47· Dieser Vorz'atsOriciiter nat ein solches i?assungsvermogen, daii der Lischer entleert und eine neue tulvercharge bereitet werden kann, bevor der Jrienter leer wird.

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Vom Vorratstrichter 47 wird das Pulver einem Wiegeförderer 48 zugeführt, von dem es zu einem Fertigmischer gelangt. Der Wiegeförderer enthält ein Förderband oder einen Fördermechanismus, der einen Teil eines Wägemechanismus bildet, durch den die zugeführte Pulvermenge' genau gesteuert wird. In manchen Fällen kann der Wiegeförderer entfallen und durch einen kleinen Trichter ersetzt werden.

Fertigmischer- und Preßanlage 60 (Figur 2)

Die Pulvermischanlage 30 liefert die gemischten Pulver in einen Fertigmischer 61, gleichgültig, ob ein Wiegeförderer 48 vorhanden ist oder nicht.

Bei dem vorliegenden speziellen Ausführungsbeispiel besteht der Fertigmischer aus einem handeslubliehen Doppelschneckenmischer, wie er beispielsweise von der Firma Werner und Pfleiderer geliefert wird. Der Mischer enthält zwei parallele .Schneckenwellen, die gleichsinnig umlaufen und eine Anzahl von Schneckenabschnitten, orfer Ci«em tragen. Jedem Schneckenabschnitt liegt ein gleichartiger Abschnitt auf der anderen Welle gegenüber und die Abschnitte haben die Form einer dreigängigen Schraube mit einem Profil, das so geformt ist, daß die gegenüberliegenden Schnecken dicht zusammen- " passen. Das Profil der ineinandergreifenden Schnecken ist so ausgebildet, daß eine Selbstreinigung gewährleistet ist und gleichzeitig das Material nach vorne durch die Maschine gefördert wird. In Abständen längs der Schnecken sind Gruppen

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von Khetscheiben angeordnet, die ein im wesentlichen dreieckiges Profil mit konvexen Seiten aufweisen, das so geformt ist, daß die Knetscheiben abdichtend ineinandergreifen. Aufeinanderfolgende Knetscheiben sind im Winkelabstand voneinander angeordnet, so daß sie im Effekt eine dreigängige, abgestufte Schnecke bilden, die an eine Wendeltreppe erinnert *

An einem mittleren Punkt des Fertigmischers wird Lösungsmittel, das eine geringe Menge Hetzmittel (z.B. eine Verbindung der allgemeinen Formel (CH₀CH₀Q) H-HR-(CH₀CH₀O)J H wie sie unter dem Handelsnaimen "Catafor 02" erhältlich ist) enthält, von der Lösungsmittelwiedergewinnungs- und Speicheranlage 100 in genau abgemessener Menge durch ein Rohr 115 in das Pulver eingeleitet und durch. Kneten und Mischen wird eine teigartige Masse gebildet, die noch gründlich durchgemischt wird.

An einem nahe dem Ende des Fertigmischers gelegenen Punkt wird die teigartige Masse einem Vakuum ausgesetzt, um alle Luft zu entfernen. Die Knetwirkung der Maschine reicht dabei aus, um die Masse gründlich mit dem Vakuum in Berührung zu bringen und die Lufti-weichen zu lassen.

Der Fertigmischer 6 kann die teigartige Masse direkt zu einer Spritzdüse fördern, vorzugsweise wird jedoch ein Vorrat der fertig gemischten Masse gebildet, so daß der nachfolgende Teil des Prozesses ununterbrochen weiterlaufen kann,

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auch wenn in dem vor diesem Punkt ablaufenden Teil des Pro zesses eine Unterbrechnung eintreten sollte. Der Mischer fördert aus diesem Grunde die Masse durch eine Anzahl von kleinen öffnungen, die mit einem umlaufenden Messer 62 zusammenwirken, so daß die Masse wie bei einer Zerkleinerungsmaschine in kurze Zylinder zerschnitten wird. Diese kurzen Zylinder oder Körnchen aus der Masse werden mittels eines geschlossenen Wendel-Schwingförderers 63, der sie auch gleichzeitig kühlt, nach oben und dann über ein Förderband in einen Vorratstrichter 67 gefördert, der den erwähnten Vorrat an Körnchen aufnimmt. Vom Vorratstrichter 67 werden die Körnchen dann durch einen weiteren Bandförderer 68 zu einem Fülltrichter 69 einer Strangpresse 70 geliefert.

Die Strangpresse enthält eine einzige Förderschnecke, die die Masse zu einer Foliendüse 71 fördert, deren Profil so ausgebildet ist, daß sie einen flachen Streifen liefert, der beispielsweise 75 cm breit ist und auf der einen Seite mit groben und auf der anderen Seite mit feinen Rippen versehen ist. Von der Presse wird der Streifen mittels einer kurzen Fördereinrichtung 72, z4B. einem Förderband, dem Losungsmittelentfernungsofen zugeführt.

Lösungsmittelentfernungsanlage 80 (Figur 5)

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Lösungsmittelentfernungsanlage einen Ofen 81, der etwa 50 m lang ist. Der Streifen ruh£ auf einem Förderband 82, das aus.

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einem geeigneten Werkstoff, wie einem Edelstahlnetz, besteht und ihn direkt durch den ganzen Ofen trägt. Der Ofen ist der Bequemlichkeit halber in vier Zonen unterteilt, durch die jeweils Heißluft im Umlauf gehalten wird, um das Lösungsmittel aus dem Streifen zu entfernen und andere wichtige Funktionen zu erfüllen. Bei jedem der vier Luftkreisläufe kann ein Teil der Luft abgezogen und durch Frischluft ersetzt werden.

In jeder Zone des Ofens wird Luft mittels eines Gebläses 83 durch einen ölerhitzer 84 in einen Druckkasten gefördert, aus dem sie durch Schlitze auf die Oberseite des Streifens geblasen wird. Gleichzeitig wird Luft durch öffnungen 86 in der Nähe des Bodens des Ofens und durch ein Rohr 87 abgezogen, welches einerseits mit einem zum Gebläseeinlaß führenden Rohr 88 und andererseits mit einem Rohr in Verbindung steht, das in einer gemeinsamen Absaugleitung 90 mündet, die zur Lösungsmxttelwiedergewinnungsanlage führt. I¹Ur die der Lösungsmittelwiedergewinnungsanlage zugeführte Luft kann dem Gebläseeinlaß außerdem Luft über ein Filter und ein Rohr 92 zugeführt werden. In den Rohren 88, 92 sind Drosseln 93 bzw. 94- vorgesehen, um die durch das Rohr 88 kreisende Luftmenge und die durch das Filter 91 und das Rohr 92 angesaugte und zur Lösungsmittelwiedergewinnungsanlage abgeleitete Luftmenge zu steuern.

Der Prozentsatz der Luft, der aus den einzelnen Kreisläufen abgezogen wird, kann verschieden sein und ist im all-

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gemeinen bei der ersten Zone am größten, in der ein großer Teil des Lösungsmittels verdampft, während er in der letzten Zone sehr klein sein kann, da praktisch schon das ganze Lösungsmittel verdampft ist, wenn der Streifen die letzte Zone erreichte Die Abmessungen der Leitungen zum Abziehen der Luft können entsprechend der unterschiedlichen Größe der au_w,s den einzelnen Zonen abgezogenen Luftmengen verschieden sein.

Die Temperatur im Lösungsmittelentfernungsofen und die Zeit, für die der Streifen dieser Temperatur ausgesetzt wird, sind wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung und für die Erzielung einwandfreier -Ergebnisse von größter Wichtigkeit.

Bs wurde gefunden, daß man ein besseres Produkt erhält, wenn die Temperatur in den vier Zonen des Lösungsmittelentfernungsofens progressiv ansteigt. Sie kann beispielsweise in der ersten Zone 160 C, in der zweiten Zone 170⁰C, in der dritten Zone 180⁰C und, in der iSndzone 190⁰C betragen. Die Gescnwindigkeit des Streifens kann so bemessen sein, daß sich jeder Punkt für etwa 8 Minuten im Ofen befindet. Diese Temperaturen und Zeiten sind beträchtlich größer als es nur für ein wirtschaftliches Entfernen des Lösungsmittels in der zur Verfügung stehenden Zeit erforderlich wäre und die Anwendung dieser höheren Temperaturen hat den Zweck, -am' iönde des Prozesses ein zufriedenstellendes,

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poröses Material zu erhalten. Die Länge des Lösungsmittelentfernungsofens muß selbstverständlich der Geschwindigkeit, mit der der kontinuierliche Prozeß abläuft, angepaßt sein; so wurde beispielsweise bei der beschriebenen speziellen Ausrührurigsforni für eine Geschwindigkeit von 6,1 m pro Minute ein Ofen mit einer Gesamtlänge von 49 m verwendet.

Um bei Anwendung einer hohen temperatur ein zufriedenstellendes trodukt zu erhalten, muß außerdem noch die Bedingung erfüllt sein, daß der Kunststoff nur unbedeutende mengen eingeschlossener Gase enthält, da diese zu einer Blasenbildung führen würden, wenn sie nicht entfernt wären« Bei dem bescririebenen Ausführungsbeispiel ist die teigartige !.lasse Hierfür im ^rtigiüischer tsinem Vakuum ausgesetzt worden, öeloctverctiridlich kann man die üJritga^ung auch auf andere .i/eise bwv/irken, z.B. indem man eine ouiftmühle-verwendet, die durch eine Vakuumkammer arbeitet, oder eine .kunststoff schneckenpresse, die eingeschlossene Gase durch Kücl: ent lüftung entfernt, odsr einen entlüfteten iiolbenodsr !'reßsteiapelmechanioinus „

LÖsun;ySmittelv/iederi ;e'jyiririufi;'.;s anlage 1UO

v/ie. scheiiiatisch in i'ig. 1 dargestellt ist, wird die aus dem-Löaungsmittelentferriun^sofan durch die gemeinsame Absaugleitung 90 abgezogene, losuri;-smibtelhaltige Luft vom einem Hauptsauggebläse 1Ü1 dur'ch einen zweistufigen Kühler gesaugt, der einen dur.⁽ch kaltes Wassur auf etwa o*? ü gekünlten

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ersten Wärmeaustauscher 102 enthält, auf den ein zweiter Wärmeaustauscher 103 folgt, der durch eine Kältemaschine auf etwa 4⁰C gekühlt ist. Hierdurch wird, das Lösungsmittel kondensiert und ein beträchtlicher Prozentsatz davon zurückgewonnen, der einem Vorratstank 104 zugeführt wird. Der Rest des Lösungsmittels wird dadurch zurückgewonnen, daß man die Luft durch eine (^waschvorrichtung 105 leitet, das angereicherte Öl einer Destillationskolonne 1o6 zuführt und den Lösungsmitteldampf in einem Kondensator 107 kondensiert« Das kondensierte Lösungsmittel wird in einem Abscheider 108 von etwa vorhandenem vVasser getrennt und dann ebenfalls dem Vorrats bank 104 zugeführt.

Zur Ergänzung dient ein Vorrat der Bestandteile des Lösungsmittels in Behältern 109, 110, während ein Vorrat des i'jetzmittels, z.B. eine Verbindung des !bereits erwähnten 'Typs, das bei dem Prozeß verwendet wird, wenn das Endprodukt für die Verwendung als Batterietrennelemente bestimmt ist, in einem Behälter 111 bevorratet wird. Die erforderliche rietzmittelmenge ist so klein, daß eine einwandreie Verteilung schwierig wäre, wenn es direkt in den Mischer eingegeben würde. ii!s wird daher vorher in einem Mischbehälter 112 -im richtigen. Verhältnis mit dem Lösungsmittel gemischt.

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AuslauKungseinhel-t 120 (PiR. 4- "bis 7)

Die Auslaugungseinheit 120 enthält mehrere, z.B. vier, etwa 24-,5 m lange Tröge^', die mit "benachbarten Enden hintereinander angeordnet sind und nacheinander vom Streifen durchlaufen v/erden. In Laufrichtung des ,Streifens gesehen liegen die aufeinanderfolgenden Tröge auf einem jeweils etwas höheren Hiveau als der vorangehende Trog und in den letzten 'frog wird mittels einer Eeßpumpe 122 (Fig. 1) Wasser gepumpt, das im Gefcenstrom zur Laufrichtung des Streifens vom letzten Trog zum ersten Trog fließt, von wo die konzentrierte Lösung ^.-irch eine .Rohrleitung zur Salzwiedergewinnungsanlage 130 geleitet wird, in der das Wasser zur Y/iedergewinnung des Ammoniuiuo·." f ats verdampft wird, welch letzteres in kristalliner Form dann dem Zuführungstrichter 12 in der Anlage 1^0 zugeführt wird. Die Auslaugungsflüssigkeit wird durch eine Heizvorrichtung 1.24-" auf etwa 90 C gehalten und mit der Einheit sind Entlüftergebläse 125 zum Absaugen von entstehendem Dampf verbunden.

Die Anordnung zum Transport des Streifens durch die Auslaugungseinheit stellt einen für das Verfahren wichtigen Teil der Anlage dar, der gewisse 1-r ob lerne aufwirft. Das Material ist anfänglich außergewöhnlich spröde und anschließend ziemlich schwach und kann zu gewissen Abmessungsänderungen neigen. Der Streifen wird daher in jedem

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Trog durch, ein unteres Förderband 126 aus einem durchlässigen Material, wie Polyester- oder Nylongewege unterstützt, das im Trog unterhalb des Spiegels der Auslaugungsf lüssigkei-t läuft und vom Ende zum Anfang des Troges unterhalb von diesem zurückgeführt wird ο

Außerdem neigt das Material mit Ausnahme der allerersten Stufe der Auslaugung zum Schwimmen, so daß es zweckmäßigerweise in der ganzen Auslaugungseinheit bis fast zu deren Ende sanft aber trotzdem fest in Berührung mit dem Förderband gehalten werden soll, durch das.es vorwärts transportiert wird. In jedem Trog soll also eine Anordnung vorgesehen werden, um den otreifen nach unten in Berührung mit dem darunter liegenden Förderband zu drücken. Hierfür ist jeder Trog mit einem oberen Förderband 127 versehen. Dieses darf den gerippten Streifen nicht beschädigen und den Zutritt der Auslaugungsflüssigkeit zu allen Teilen seiner Oberfläche nicht behindern, bm diesen Bedingungen zu genügen, besteht das obere Förderband aus zwei Ketten 128, zwischen denen sich eine Anzahl von Bürsten 129 erstrecken, deren Borsten 131 auf dem Streifen aufliegen. Die Konsistenz der Bürsten ist wichtig und als geeignet haben sich Folypropylenfasern erwiesen, deren Elastizität auch in feuchtem Zustand erhalten bleibt und die eine zufriedenstellende Lebensdauer haben. Das obere und untere Förderband sind mit geeigneten Antriebsvorrichtungen, z.B. Elektromotoren versehen. Die Motoren sind mit elektrischen Steuereinrichtungen verbunden, die ihre Drehzahlen aneinander anpassen? die

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Drehzahlen können jedoch unabhängig voneinander durch Justiervorrichtungen verändert werden. Die Laufgeschwindikeit der "beiden Förderbänder kann also gleichzeitig und auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden.

SoIaId das Material den Lösungsmittelentfernungsofen verläßt und zu erkalten beginnt, wird es außergewöhnlich spröde. Das Auslassende des Förderbandes 82 im Lösungsmittelentfernungsofen ist um einen Winkel von ungefähr 30° nach unten geneigt, wie Fig. 4 zeigt, und es sind zwei sich überlappende Ablenk- oder G-leitplatten 132, 133 vorgesehen, um den Streifen auf das untere Förderband des ersten Troges der Auslaugungseinheit zu übertragen. Das unter dem Trog zurücklaufende Trumm des Förderbandes läuft unter einer Holle 151 durch und dann schräg nach oben bis knapp oberhalb des Förderbandes 182 zu einer H)ndrolle 152, von der aus es in einem sanften Winkel (10 bis 12° bezüglich der Horizontalen) in den ersten 'frog 121 laufte Zwischen den Fördex'-bändern 82, 126 ist eine Platte 153 angeordnet, die verhindert, daß Flüssigkeit vom Förderband 126 auf das heiße Förderband 82 tropft.

Die eine Ablenkplatte 132 ist so montiert, daß sie sich mit einer Leitrolle 13^ des Ofenförderbandes 82 bewegt, während die andere Platte 13:> vom ersten Auslau-j;ungstrog getragen wird, so daß die 1-latten zum. Ausgleich von Dehnungen übereinander gleiten können» Das spröde Material wird auf diese //eise ohne übermäßige .Beanspruchung in den .

ersten l'rog der Ausla.ug'un/'seinheit eingeführte Hier wird

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es rasch benetzt und biegsam, bleibt jedoch schwach.

Das untere Förderband 126 läuft allmählich zum Boden des Troges und unter einer quer verlaufenden Führungsstange 147 hindurch, bevor es wieder etwas ansteigt und über die erste von mehreren iotützstangen 148 läuft. Da der iviaterialstreifen nicht unter der Führungsstange 147 hindurchlaufen soll, ist diese mit einer Abstreiferplatte 146 versehen. Diese ist näherungsv/eise halbkreisförmig mit abgeschnittenen iinden und ihr konvexer Rand springt von der Stange in .dichtung auf den ankommenden Streifen vor, um diesen vom !förderband 126 abzulösen und üoer die Führungsstange zu leiten.

In entsprechender «eise ist es auch an den anderen Punkten, wo das Polyesterförderband seine Laufrichtung von abwärts nach aufwärts ändert und unter einer _iolle oder andersartigen Fünrung durchlaufen muß, erwünscht, daß der streifen dies nichb tut.

Am JSnde des ersten 'Jro^es läuft also das Folyesterförderband 126, wie Fig. 5 zeigt, über eine .otützstange 141 und dann unter einer otnn__e 142 hindurch, die mit einer äbstreiferpl^bte 143 versehen ict, aie wie die Abstreift -"■-".-■"'--." ferplatte 146 einen konvexen Vorderrad aufweist und leicht

auf dem Förderband aufliegt, um den Streifen vom Förderband abzulösen und über die obange 142 zu leiten. Das Förderband steigt dann an, so daß der streifen die Flüssigkeit verläßt, und läuft dann über eine Äolle 144. Hier

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wird der Streifen auf das dem zweiten frog zugeordnete Polyesterförderband übertragen, dessen üingangsende über dem Niveau des zweiten froges liegt und um eine Rolle 14^5 geführt ist. An der btelle, wo das Pölyesterförderband von der nach abwärts gerichteten Laufrichtung in eine wenigstens annähernd horizontale Laufrichtung überseht, ist wie bei .Fig". 4 eine Abstreiferplatte 146 vorgesenen« jJine entsprechende Förderbandanordnung ist bei jedem übergang zwischen aufeinanderf olgende/'frögen vorhanden.

In Fig. 5 ist außerdem eine üöhre 15^· vorgesehen, durch die Flüssigkeit vom zweiten x'rog in den ersten fliessen kann. Ülin Ende dieser .Röhre mündet an der deite des zweiten Troges in aer liäne des Prides, bei dem der streifen eintritt, und das andere i^nde aiändet ooerxialb deÄ benachbar~ ten Endes des ersten .Troges. "-- ist mit letzterem derart vei'bjunden, daß es sich in Horizoiita-"x^>ichtun_i_· frei bewegen kann, damit sich die sehr laawen i'rcgs ausdeiirien unu zusammenziehen können, außerdem kann es in /ertikalrichtung verstellt werden, um das Flüssigkeiten!veau im zweiten I'rog zu steuern.

Stromaufwärts vom ^uslaß im z.veiten Trog ist eine Baffleplatte 157 vorgesehen, die rruer über den \i?rog reicht. Diese Platte beginnt oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und endet kurz vor dem Joden des iro^es, so daß ein enger Spalt verbleibt. Hierdurch wird gewährleistet, daß die zum Auslaß strömende Flüssigkeit von der ganzen .Breite des Troges und von der untersten Flüssickeitsla::e, wo die K.on\-

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zentration gewöhnlich, am größten ist, abgezogen wird.

Im letzten Trog endet das Bürstenförderband 127 in einem Abstand von mehreren dreißig cm vom Auslaßende, so daß der Streifen frei auf der Oberfläche der Auslaugunjsflüssigkeit schwimmt und schließlich erst wieder vom Polyesterförderband 126 aufgenommen wird, wenn dieses aus dem Trog herausläuft. Auf diese V/eise kann der Streifen unbehindert seine natürlichen Abmessungen und ein Wärmegleichgewicht annehmen. Das Förderband 126 läuft dann um eine Endrolle 155» die ftber- eineft. geneigten Förderband^ 161 angeordnet ist, das den Streifen nach oben zu einem Trockenofen 1@Θ bringt. Der Streifen wird durch eine Ausahl von Schwammgummiwalzen 165 in Berührung mit dem Förderband 1o1 gehalten.

In den einzelnen Trögen sind die Bürstenförderbänder jeweils so angeordnet, daß die Bürsten den Streifen nur dann berühren, wenn sie in einer genau senkrechten Ebene liegen bzw. genau senkrecht stehen, da die Enden der Bürsten in den um die Endumlenkungen des Förderbandes gekrümmten Teilen sich mit einer höheren Geschwindigkeit bewegen und den Streifen aufbauschen könnten.

Wie in den Fig. 5 und 7 dargestellt ist, sind die Bürstenborsten in Burstenrücken 135 montiert, die aus Metall bestehen und durch Stift-Schlitz-Verbindungen 136 an L-fÖrmigen Armen 137 befestigt sind, die ihrerseits an den Gliedern von Ketten 128 angebracht sind. Bestimmte Glieder der einen Kette 128 sind über Stäbe 138 mit entsprechenden Gliedern fiSderen Kette verbunden, um eine Ver-

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■■- 29 -

windung der Ketten zu verhindern.

Wenn die Bürsten durch die Förderketten in die umgekehrte Stellung gebracht werden, bewirkt das Gewicht der einzelnen Bürstenrücken, daß die Bürsten am.Innenende des Längs schlitz es jjsr Halterung anliegen, wenn eine Bürste zu .den Rollen am Anfang des Förderbandes gelangt und es sich um die Rolle zu drehen beginnt, neigt die Bürste dazu, zum Außenende des Schlitzes zu gleiten, wird daran jedoch durch eine Gleitstange 139 gehindert, die in Form eines Quadranten angeordnet ist, an dem der Bürstenrücken angreift. Erst wenn der Bürstenrücken vom .Ende der Gleitstange heruntergefallen ist, kann die Bürste zum Außenende des Schlitzes gleiten und macht dann voll Kontakt mit dem Werkstoffstreifen. Der Punkt, an dem der Bürstenrücken von den Gleitstangen herunterfällt j und damit zum Außenende des Schlitzes gleitet, so daß ein ; Anliegen am Werkstoffstreifen möglich ist, wird so gewählt, daß er sich an einer Stelle befindet, bei der die Halterungen schon wieder ganz die vertikale Stellung eingenommen haben. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Streifen nur dort ^; zwischen den Bürsten und dem unteren, aus Polyestergewebe bestehenden Förderband 126 gehalten wird, wo beide mit derselben Lineargeschwindigkeit laufen.

Durch die verschiebbare Anordnung der Bürsten in ihren Halterungen ist gewährleistet, daß der Druck der Borsten auf den Streifen dem Gewicht der Bürste entspricht und praktisch unabhängig von Abmessungsänderungen ist, z.B.

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der Borstenlänge, dem Abstand zwischen den Ketten und dem Polyesterband, und der Dicke des Folienstreifens. Das Bürstenförderband drückt den Polienstreifen nach unten in die ■ Flüssigkeit und hält' ihn in Berührung mit dem Polyesterförderband, so daß die Bildung von Falten oder Wellen im Streifen verhindert wird. Außerdem läßt man das obere und das untere Förderband synchron laufen, damit Jede Aufbauschung des Folienstreifens verhindert wird.und der Druck der Borsten, durch die der Streifen gegen das untere Förderband gedrückt wird, unterdrückt die Neigung des unteren Förderbandes, bei hohen Förderbandgeschwindigkeiten unter dem Streifen durchzugleiten·

Bei der beschriebenen Anordnung sind die Laufrichtung des Streifens und die Flüssigkeitsströmung beim Weg durch die verschiedenen Tröge entgegengesetzt gerichtet ο Mit anderen Worten gesagt, durchläuft der Streifen die Tröge in einer ersten ReJbehfolge und die Flüssigkeit durchströmt die Tröge in der entgegengesetzten Reihenfolge. Es ist im allgemeinen außerdem noch wünschenswert, daß der Streifen und die Flüssigkeit jeden einzelnen Trog im Gegenstrom durchlaufen, was hier durch die anhand von Fig. 5 beschriebene Verbindung der Tröge bewirkt wird.

Ein einwandreier Gegenstrombetrieb kann jedoch in der Praxis durch die ßührwirkung der Förderbänder gestört werden. Um diese Schwierigkeit.zu überwinden, werden vorzugsweise ein oder mehrere Baffleplatten oder durchtrochene Sperren oder Strömungshindernisse (nicht dargestellt)

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vorgesehen, die sich an einem oder mehreren Punkten zwischen den Enden des 'i'roges quer über diesen erstrecken. Jede dieser bperren reicht bis etwas über den Flüssigkeitsspiegel und ist mit einem glatten oberen Ende versehen, über das das untere Förderband gleitet. Der Streifen wird also jedesmal beim Überlaufen einer solchen Sperre zeitweilig aus der Flüssigkeit herausgehoben. Die üperren unterbinden die gleichmäßige Strömung der Flüssigkeit vom einen Ende des Troges zum anderen nicht, verhindern jedoch eine Durchmischung, der .flüssigkeit in Längsrichtung; des 'x'roges, so daß sich am einen Ende des Troges eine beträchtlich höhere Salzkonzentratrion einstellen kann als am anderen.

Es ist einleuchtend, daß die beschriebene Förderanlage, da sie eine 7··:·· ^ „ti ve, einwandfreie Erfassung des zu fördernden Produktes gewährleistet, auch getrennte Teile fördern kann und kein Einlege.¹ η von Hand erfordert. Dies ist bei einem kontinuierlichen Prozess, bei dem brüchige Materialien gehandhabt werden, besonders wichtig, dabei einem Sruch des kontinuierlichen Streifens kein ITeueinführen und damit keine Produktionsunterbrechung; erforderlich werden. Bei dem hier im speziellen bescnriebenen Prozess würde außerdem ein wiedereinführen besonders zeitraubend sein, da die Verhältnisse in der Auslaugungseinheit für ein Einfädein von Hand besonders ungünstig sind.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die Borsten aus Polypropylen und sind etwa 19 mm lang und etwa 0,25 mm dick.

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- 52 -

Trockenofen 160

Vom letzten Trog der Auslaugungseinheit läuft der Folienstreifen über ein geneigtes Förderband 161 nach oben in den Trockenofen» Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, umfaßt dieser drei Stufen und der der Streifen läuft in Vorwärtsrichtung auf einem Förderband 162 in der obersten Stufe, dann zurück auf einem zweiten Förderband 163 in der zweiten Stufe und schließlich wieder in Vorwärtsrichtung auf einem dritten oder unteren Förderband 164 durch die dritte Stufe. Die Förderbänder und der Streifen sind zwischen den einzelnen Stufen aus dem Ofen herausgeführt, umd die Überwachung des Trocknungsprozesses zu erleichtern.. Der Ofen wird durch Heißluft geheizt, die Temperatur der ersten beiden Stufen liegt gut über der Erweichungstemperatur des Kunststoffes, während die der dritten Stufe beträchtlich unter dem Erweichungspunkt liegt. Solange der Streifen feucht ist, hält die Feuchtigkeit also das Material auf einer Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes und die Verwendung von Luft höherer Temperatur beschleunigt das Trocknen. In der dritten Stufe, in der der Streifen trocken wird, muß die . Temperatur niedriger gehalten werden. Bei Verwendung von PVC ist die Temperatur in den ersten beiden Stufen 150⁰C und in der dritten Stufe 60⁰C.

Schneideinheit 170
Aus dem Trockenofen gelangt der Streifen zu

einem üblichen Schneidwerk 17I, das rotierende Messer

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enthält, welche die iiänder beschneiden und dän streifen in Längsrichtung aufteilen, ferner ein hin- und hergehendes Messer 172, das den Streifen in Stücke einer für die Verwendung als Batterie-Trennelemente oder -membranen geeigneten Länge zerschneidet,

Abf allverwertungsanlatye 180

Me- von den Bändern abgeschnittenen ϊ'οIienteile werden durch ein Gebläse zerkleinert, das sie auch gleichzeitig durch eine luoiirleitung 181 zur Abfallverwertungseinheit .180 fördert. Hier treten.sie in einen Zyelon 182 ein, von dem sie zu einer schneidmühle 183 gelangen, die sie in kleine οtückchen zerschneidet» Diese werden dann durch einen weiteren Zyclon 184 und eine liühre 185 zum Zyclon 55 in. der Fulvermischanlage 30 geblasen, aus dein sie in den Vorratstrichter 36 fallen«,

Die Erfindung ist im Vorstehenden in Anwendung auf einen kontinuierlichen i^;rozess beschrieben worden, selbstverständlich läßt sie sich in „leiclier .eise auch in kleineren l-.aßütab bei eintu. char,anweisen Irozess anwenden«,

Us war bereits arvl'lmt worden, daß' der An-

fanrsmischune zusammen mit dem Lösungsmittel ein oberflächenuktivcjx* Ltoff zugesetzt »vurcie, der die Benetzbarkeit erhöht und beispielsweise ein Laterial der allgemeinen i^rormel CILjCiI₀O)MHCCHgOHgO^H (n = vorzugsweise 2; ü ~ vorzugsweise CHv(CHp)₁₁ ) enthalten kann. iJas netzmittel wird ao

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gewählt, daß es durch die im Prozess zur Anwendung gelangenden 'Temperaturen nicht 'beeinträchtigt wird und daß es außerdem in V/asser unlöslich ist, das zum Herauslösen des Ammoniumsulfats verwendet wird. Das Netzmittel verbleibt daher während des ganzen i-rozesses im Material und es ist nicht nötig, die fertigen irennelemente oder Lembranen einer zeitraubenden zusätzlichen Nachbehandlung zum Einbringen eines Netzmittels zu unterwerfen.

Die Netzmittel Eiüssen unter dem im Prozess hens chenden Bedingungen fijize und kochendes "»/as ε er aus zuhalten vermögen und außerdem bei der Herstellung von Batterietrennelementeii auch in Batteriesäure als Netzmittel wirksam sein» .Geeignete Netzmittel sind im Handel erhältlich und an anderer stelle im einzelnen aufgeführt,,

S'ür ein in stark sauren Lösungen, wie Batteriesäure, wirksames Netzmittel ist es anscheinend erforderlich, daß das Kolekül kationisch ist und ein Molekulargewicht von mindestens etwa 5OO hat.

Die Erfindung ist anhand eines einzigen V.erkstoffes, nämlich weichiaacherfreiem Polyvinylchlorid, und in .anwendung auf einen Prozess zur Herstellung von Batterietrennelementen oder -membranen beschrieben worden, sie ist jedoch weder auf das erwähnte Material noch auf den beschriebenen Verwendungszweck beschränkt.

Zur Herstellung von Iw at eri alien mit der gewünschten Porosität können eine Vielzahl anderer hochmole-

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I kularer Stoffe oder Harze, Lösungsmittel und porenbildender

t Materialien verwendet werden, wobei nun dann jedoch mit an-

i deren yerfahrensbedinp^un^en arbeiten muß«

Itan kann jedes iiarz -verwenden, das unter der

■ Einwirkung von wärme erweicht und mit einem entsprechenden

Lösungsmittel ein Gel bildet.

; Als Lösungsmittel für die Harze eignen sich

aromatische Lösungsmittel, keton- und Chlortoluol-Lösun^oi mittel, einscnließlich Isophoron, Dimethylcyclohexanon, j Cyclohexanon, i'estbenzin und Xylol.

i --.Is porenbiläendes Lateriaü kann jeder in fein-

! teiliger jj'orin erhältliche feste t-toff verwendet werden, der

I sich bei den "in Verfahren herrscxienden Bedingungen nicht

' zersetzt una mittel ε einer ^g eignet en ^.uGlauGuhgsflüsEi^-

keit leicht entfernt werden kann.

: Als porenbildenu.- '..utericlien ei.jnen sich u.c·..

! Stoffe, aie thermisch bis 25O°tstü;..Il una wasserlöslich

; sind, !,ei 7erwendun{--.- in si-'ure^efullten ! leisamtilern ist es

selbstveruti-'aidlich erforderlick, ein yorenbildendes Iate-¹ rial, Z.E.- ein sulfat, 2"u verwenden, das keine it^dikale

■ enthält, die lösliche üleicalae bilaei.. l'ür diesen "<-erv.en-

dunfjsLweck sind als porenbilaence Latcrialien u.a. 'alkali-, Erdalkali- una Ammoniumsalze besonders ^eei£-neta ',lenii das Irodukt in bainmlcrn oder Batterien verwendet werden soll, werden als balze vorzugsweise Ammoniumsulfat, !»atriumsulfat und La^nesiumsulfat-Hyarat verwendet.

BAD URIN

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Pur andere Anwendungszwecke' als Batterie

können auch Chloride und Bicarbonate verwendet werden, die bevorzugten Salze umfassen in diesem PalIe dann auch noch Ιλ atriumchlor id und Hatriumbicarbonat.

Ein Kaß für die gewünschten Poreneigenschaften eines +einpori^ en Batterietrennelementes ist der Wert des elektrischen Widerstandes pro Flächeneinheit H für einen elektrischen ütrom, der das in einen Elektrolyten eingetauchte Material durchfließt- Pur Yergleichszwecke ist das-Verhältnis H/'l' des "..-ider Standes E zur Dicke 2 der Probe eine geeignete Größe, i'ür hatlerietrennelemente sollte diese Größe höchstens gleich 1,5 sein. Bei sehr guten Batterietreruielementen hat E/T den Wert 0,5· Bei Proben des gemäß der Erfindung hergestellten porösen ICunststoffmaterials wurde ein derart niedriger Κ/ϊ-wert erreicht",,

Bei der. bekannten Batterietrennelementen aus mit Harz imprägniertem -Papier konnten zwar E/T-V/erte derselben Größenordnung zwischen etv/a .1,5 und 0,7 erreicht werden, dies v/ar jedoch im allgemeinen nur auf Kosten einer verhältnismäßig kurzen Lebensdauer möglich.

iJie gemäß der Erfindung hergestellten Trennelemente oder arerinfolien h&ben nicht nur die ervmnscht niedrigen xi/x'-..erte, sondern wei&en auch eine zufriedenstellende ■'-'■οΙ/αεΐΐΊ-.,ΐΐ auf, die porösen kunststofftrennelementen gewöhnlich eigen ist.

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BAD ORIGfNAL

Poröse Materialien, die nicht für die Herstellung von Batterieelementen "bestimmt sind, können selbstverständlich größere xl/'D-./erte als 1,5 haben.

In allen folgenden Tabellen sind Ergebnisse aufgeführt, die unter Versuchsbedingungen, nicht jedoch amter den bei dem oben beschriebenen kontinuierlichen Irozess herrschenden Bedingungen erhalten wurden. Die Zusammensetzung der Ausgangsmischun^en sind immer in Gewichtsteilen angegeben.

si,s v/urden mit den verschiedensten poren'oildenden Materialien Tersuche eingestellt, die eivjaben, daß die ausschließlich durch ,veclisel der porenbildend en fe&terialien vei^ur s acht en Minderungen der .k/"i'-.->erte im all.-oiueinen nicht sehr groß sind«

• -t^JP-fluß der '■■arfiiesciLOclT.faofiperc'.tur auf verschiedene

Lunststoffe

in der weiter unoen folgenden i'abelle 1 sind l.eispiale verschiedener . eeigneter Kmii/batoiie sov.-ie der Einfluß einer bei allen füllen i/;.^:hrend des i roaesses zur -iiji.wirLun:-, ;,elanj.enden ..'Iriueschoclcteriipji'i.bur von "17Q G auf aio _ orori¹ r'CLo und den eio*. briseheu . iclersbcnd angegeb&a. ι un sifiiit, d-cJ die _Anv/irkun_r; der .urmoscnockbemperatur Oüi ·:,.11οη vier l-.uiii; b,· i;oii'ori einen auc;-j ;\ v^:l; ben ^irii'luf- b.xxL' (J.ie jii;-enschc f ben iiuLo ...ei .di-j.jen : cir-piolen \wurjii ϊφ'$· -fciiuo W-BXi; .onvurh'llbnisGe der ^uü_r:j.ii_ ^i. üol'f c verwendet:

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Werkstoff (Harz) 100 Teile

porenbildendes·Material

(feingemahlenes Natriumchlorid

mit einer im wesentlicnen zwi- "■

seilen Y und 25/fca betragenden

-.Teilchengröße) ■ 600 Teile

Lösungsmittel 220 Teile

Bei dem PYC-Muster wurde als Lösungsmittel Dimethylcyclohexan verwendet, bei den beiden Polyäthylenmustern. Testbenzin und bei dem Polypropylenmuster XyIoI₀ Die drei oben angegebenen Bestandteile wurden in einem Dampfmantelmischer solange gemischt, daß eine vollständige Dispersion der porenbildenden Teilchen in dem aus dem Werkstoff und dem Lösungsmittel entstandenen Gel gewährleistet war und die resultierende tei^artige Masse wurde zu einer etwa 0,75 v^ dicken üOliejtf stranggepresst. Die gepreßte j?olie wurde in zwei Teile unterteilt, von denen der Teil B genügend lange einer Temperatur von 1?0° ausgesetzt wurde, um sowohl das ganze lösungsmittel zu entfernen als auch zu gewährleisten, daß das im wesentlichen lösungsniittelfreie i.-aterial etwa die .värniescnockteüiperabur von 170⁰C annahm, der andere Teil α wurde dagegen nur auf 90⁰C für eine Zeitspanne erhitzt, die ausreichte, uu praktisch daö ^anze Lösungsmitbel durch Verdampfen zu entfernen. aiisc;iliebend wurde das j'iabriümchlor'id aus dem »/erksboff durch Auslaugen in heißem· nasser herausgelöst und das resultierende feinporige Maberial wurde bei 60⁰C gebrockriet. bei - allen xroberi wurde dann die ί orengröße. und der eleRtrische /ide.rs-C.and in mib, . Batberiesäure goGättigteni Zustand gemessen,. ..-,..

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BAD ORIGINAL-

Werkstoff

PVG

Tabelle 1

Porengroße (/un)

A B

<0,9

Polyäthylen

niederer Dichte 0,9 6,5 Polyäthylen

hoher Dichte 0,9 5,0 Polypropylen -<£ 0,9

El.widerst.

ß/T

B A

< 0,202 0,045 <6,7 1,5

0,184 Ü,042 6,1 1,4

<0,200 o,045 <6,7 1,5

<0,2G0 0,76 ^b,7 2,5

Abhängigkeit von R/T usw. von der vtärmeschocktemperatur

TS.

In Tabelle 2 nind die .Ergebnisse aufgeführt, die mit einer Polyvinylchlorid/j Hkriixnuuilfat-l-roDe erhalten wurde. Bei dem vor liegenden .iei.s, 3 el vmrden folgende ausgangsmatei;ialien verwendet:

(ΐ\Γ0) 100 Teile

ρ oreribi ld end es - ia

(fein remahlenes, waE£;ex'frei-

es iiatriumsulfat mit einor

'leilcl.eiiKröiie zwischen 7 "uij-d

25 um) " öOO Teile

i.-^::sunjemittel cyclohexanon)

220 Teile

Die angegebenen otoffe wurden in einem Dampfmantel-Inneruni scher innig gemischt, bis die iiatrrumsulfatteilchen gleichmäßig disper^iert waren. Die resultierende teigartige Masse wurde dann zu einer eoenen, etwa 0,75'mm

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dicken folie stranggepreßt und das Dimenthylcyclohexanon wurde aus dieser Folie durch. Verdampfen bei 100 C entfernt. Proben des praktisch lösungsmittelfreien Materials wurden dann nach dem Auslaugen des wasserlöslichen Salzes in Wasser und Trocknen der ausgelaugten Proben bei 6O⁰C Temperaturen im Bereich zwischen 100⁰C und 20O⁰C ausgesetzt, Diese Proben wurden dann bezüglich des elektrischen Widerstandes untersucht, während sie vollständig mit Schwefelsäureeiner für die Füllung von Sammlern üblichen Konzentration gesättigt warem, ferner vrarden Wasserdurchlässigkeit, Porendurchmesser, Zug- und .Sinreißfestigkeit gemessen. Tabelle 2 zeigt die gefundenen Werte als Funktion der WärmeschockteEperatur der die jeweiligen Proben während der bei höherer Temperatur durchgeführten Erhitzung ausgesetzt waren. Tabelle 2 zeigt deutlich, daß mit steigender Yiärmeschocktemperatur die Porengröße und Wasserdurchlässigkeit zunehmen, während der elektrische Widerstand und die mechanische Festigkeit abnehmen.

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	warmes chock. ■j?emp.<°C)	Porengröße (um)	'.Tabelle 2,	Zugfestig keit (g/cm Breite)	Einreiß festigkeit (fO	El.Widerstdo (Ohm/cm^)	R/T
	100	0,9	. Wasserdurch—· lässigk0 +	'3,900	i,*po	>1,292	>6,67
	120	0,9	0,01	3,600	1,050	1,085	5,60
	15o	2,1	0,03	2,700	740	0,395	2,07
to Q	180	3,4	0,4	2,200	420	0,233 ,	*A 1 Z<-*
ca OO	200	5,8	1,58	1 ,000	260	0,142	I
*- _ -Sw			4,40				\|—1
*^							I
-4 CD

+ gemessen in

bei einem Druck von 0,05 kp/cm

Durch. Wahl einer geeigneten vi/ärmeschocktemperatur lassen sich also die Eigenschaften von feinporigem PVG in einem ziemlich weiten Bereich einstellen» Die obere Grenze der WärmeSchocktemperatur, der das unausgelaugte Material ausgesetzt werden kann, wird durch den im speziellen verwendeten Werkstoff bestimmt, da die Erhitzung selbstverständlich keine merkliche Zersetzung des Merkstoffes selbst zur Folge haben darf.

Die Erfindung kann außerdem bei der Herstellung starrer wasserdurchlässiger Filtermaterialien ζ .B₀ aus Polyäthylen hoher Dichte Anwendung finden.

Das oben beschriebene kontinuierliche Verfahren eignet sich besonders für dieses Material, da GeIi aus Polyäthylen hoher Dichte beim Abkühlen zur Kristallisation neigen und dies die Bildung poröser Materialien verhindert» Bei dem kontinuierlichen Verfahren kann die Temperatur der Mischung auf einer geeigneten Höhe gehalten und damit verhindert werden, daß eine Kristallisation des Polyäthylens hoher Dichte auftritt.

In Tabelle 3 sind die Ergebnisse für eine Probe aus Polyäthylen hoher Dichte mit natriumchlorid angegebenο

Im speziellen wurden hier folgende Ausgangsstoffe verwendet:

Werkstoff (Polyäthylen hoher Dichte) · 100 Teile

porenbildendes Material (iiatrium-

chlorid mit einer Teilchengröße · >. ;'---<·■::;

Lösungsmittel (Xylol) ■ 2JÖÖ Teile

BADORiGlNAL

Die genannten Ausgangsstoffe wurden bei 90°

gründlich gemischt. Die Mischung wurde dann ohne abgekühlt zu werden stranggepreßt und sofort genügend lange einer vVärmeschocktemperatur in der Größenordnung von 190⁰O ausgesetzt, um sowohl das Lösungsmittel praktisch völlig zu entfernen als auch zu gewährleisten, daß praktisch das ganze Material diese Wärmeschocktemperatur annahm.

Das Natriumchlorid wurde dann durch Auslaugen in heißem Wasser aus dem werkstoff entfernt und das resultierende starre feinporige Material wurde bei 60⁰O getrocknet. Anschließend wurden Porengröße und Wasserdampfdurchlässigkeit gemessen.

jSs wurden drei identische I-roben hergestellt, die jedoch bei verschiedenen Temperaturen- erhitzt wurden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt:

	Tabelle 3	,3	Durchlässigkeit für: flüssiges H₂O Luft	»2	0,	35
Wärmeschock temperatur (⁰O)	Porengröße (um)	Λ	1	,3	o,	42
180	3	,2	1	,7	1,	72
190	3		5
200	•4-

■7 p

Die Luftdurchlässigkeit ist in cm /cm /cm Aassersäule /min.angegeben. Die Durchlassi^keit für flüssiges Wasser ist in cm/cm /50 cm Wassersäule/min, angegeben.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf lie Herstellung starrer oder halbstarrer

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feinporiger Kunststoffe beschränkt, sondern kann auch auf die Herstellung von gummiartigen Erzeugnissen angewendet werden, z.B. vi'eich-PVC oder Polyurethangummi. Produkte aus Materialien dieser Art eignen sich zwar nicht als 'Trennelemente oder Membranen für Batterien, sie können jedoch für andere Artikel verwendet werden, z.B. solche, die in Berührung mit dem Körper kommen, wie z.B. Bekleidungsstücke oder Überzüge für Polsterwaren, bei denen durch die hohe Wasserdampfdurchlässigkeit und die guten Wärmeisolationseigenschaften solcher feinporiger Materialien ein erhöhter Komfort erhalten wird. Bei .Produkten dieser Art dient die wasserdampf durchlässigkeit-als Eignungskriterium und nicht der elektrische widerstand oder ü/¹T-v/er t. Aus den folgenden Beispielen ist ersichtlich, daß sich mit dem Verfahren gemäß der Erfindung beträchtliche Verbesserungen bezüglich der Wasserdampfdurchlässigkeit von gummiartigen feinporigen Folien erzielen lassen.

In -Tabelle 4 sind die Ergebnisse für eine PoIyurethangummi/uatriuiichloridprobe angegeben. Im speziellen wurden folgende Ausgangsstoffe verwendet:

//erkstoff (Urethangummi DaItaflex 2S) 100 Teile

porenbildeiides material (natriumchlorid

mit einer Teilchengröße zwischen 8

und 25 um) JOO Teile

Lösungsmittel (Dimethylcyclohexanon) . 50 Teile

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BAD ORIGiNAL

Die drei Ausgangsstoffe wurden in einem dampfbeheizten Innenmischer für eine ausreichende Zeitspanne (1 bis.2 .Stunden) gemischt, um eine völlige Dispersion des porenbildenden Materials zu gewärir leisten. Hierauf wurde ein Vernetzungsmittel (60 !teile ouprasec G-) zugesetzt und das Mischen wurde bis zur einwandfreien Durchinischung aller Bestandteile fortgesetzt, .nach dem .Erkalten der Mischung wurde sie zu einer ebenen, 1,0 mm dicken Folie stranggepreßt. Die stranggepreßte Folie wurde dann in zwei 'feile geteilt, von denen der 'Heil B genügend lange einer temperatur von 195°C ausgesetzt wurde, um sowohl das Lösungsmittel praktisch völlig zu entfernen als auch zu gewährleisten, daß praktisch das ganze "iuaterial im wesentlichen diese vvarmeschocktemperatur von 195°C annahm. Der andere i'eil A wurde solange auf eine Temperatur von nur 90⁰G erhitzt wie zur praktisch vollständigen Entfernung des Lösungsmittels durch "Verdampfen erforderlich war. Das Natriumchlorid wurde dann aus beiden •feilen des ./orkstoffes durch Auslaugen in heißem r/asser entfernt und die resultierenden feinporigen gummiartigen Folien wurden bei 60°C getrocknet. Bei beiden Proben wurden dann ir-orenu-röße und ,/asserdampfdurculässigkeit gdjies

Tabelle 4	A	B
	2780	3560
igkeit +	0,8	1,4

J;OrenyrÖße (um)

- + Die wasserdampf durchlässigkeit ist i:

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g/m /24 h bei 38°C gemessen, wobei, auf der einen üeite

der Folie eine trockene Atmosphäre und auf der anderen Seite

eine relative Feuchte von 100 fo aufrecht erhalten wurden»

In der folgenden Tabelle 5 sind die Ergebnisse für eine vi/eich-PVC/Matriumchloridprobe angegeben» Im speziellen wurden folgende Ausgangsmaterialien verwendet: Werkstoff (PVC) 100 Teile

porenbildendes Material (gemahlenes Natriumchlorid mit einer Teilchengröße zwischen 20 und 70 um) 700 Teile

Lösungsmittel (Dimethylcyclohexanon) 230 Teile

Weichmacher für den Werkstoff
(Polypropylensebacat) 850 Teile

Die vier Ausgangsmateriälien wurden in einem Dampfmantel-Innenmischer solange gründlich gemischt, bis der Werkstoff mit dem Lösungsmittel und dem weichmacher ein Gel gebildet hatte und das porenbildende Material gleichmäßig in diesem Gel dispergiert war. Die Mischung wurde dann zu einer flachen, 0,63 mm dicken Folie stranggepreßt. Die stranggepreßte Folie wurde in zwei Teile unterteilt, von denen der eine Teil B für eine ausreichende /Zeitdauer einer Temperatur von 200⁰C ausgesetzt wurde, um sowohl das ganze Lösungsmittel auszutreiben als auch zu gewährleisten, daß praktisch das ganze Material etwa die wärmeschocktemperatür von 200⁰C annahm; der andere Teil A wurde solange auf eine Temperatur von nur 90 0 erwärmt, bis praktisch das ganze Lösungsmittel durch Verdampfen entferne worden war» Das porenbildende Material wurde dann aus beiten Teilen des Werk-

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stoffes durch Auslaugen mit heißem wasser entfernt und die resultierenden feinporip-jen ii/eich-I-VO-Folien wurden bei einer Temperatur von 60⁰G getrocknet, üei beiden j-ilen wurden dann die Porengröße und ,iasserdynipf durchlässigkeit bestimmt; die ernaltenen Werte sind in der folgenden i;oelle aufgeführt.

i'abelle 5

A B

Wasserdampfdurchlässigkeit + 172 1712 Porengröße (jiw.) C 0,8 1,9

+ Die tir'asserdampfdurchl Isoi^Keit xzt in

g/m /24 h bei 38⁰C gemessen, wooei auf der einen Seite der Folie eine trockene Atmosphäre und -auf der anc3eren Seite eine relative Feuchte von 1ü0 .'-■ aufrecht em^lten wurde.

Aus den Tabellen 4 uuo ρ ζ εν ersichnlicL, daß die gemäß der Erfindung her^estellron fein,., ori jon, ^uarniartigen Folie eine wesentlich bessere .»aaserdaiapidurchlässigkeit aufweisen als £;l3ichartige Proben, die :iic::"C ^fc:r.äii der Erfindung hergestellt wurden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene kontinuierliche /erfahren οeschränkt, sie .läßt sich vielmehr auch auf Ohargenverfairen anwenden, was bei den oben un,-e;'eDenen 6e±s ielen der Ja 11 ist.

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Claims

Patentansprüche

1. /erfafcjcen zum Herstellen einer feinporigen Folie aus einem „erkfctoxf, bei dein aus einem natürlichen oder s.yiitnetiscßen hochmolekularen organischen Material ein aus lautbares, teilcnenformiges, porenbildendes iviaterial, dessen jeilcoen^röße in einem engen Bereich liegt, und ein Lösungsmittel für den '.werkstoff, das das porenbildende material riictrfc nennenswert angreift, jedoch mit dem Werkstoff ein 'JeI zu bilden vermag, zugesetzt werden, wobei die Lösungsaüttelmenge zur Bildung einer gründlichen ..,ischung in iForin einer zusammenhängenden, teigartigen . iiasse ausreicht, aus der ...asse ein Streifen geformt, der oOreifcni zur Jnui'erriuny des jL.ösuiigsraittels erwärmt, zum Aus v/a sehen äes pore^bildenden materials in ein wässeriges Bad eingetaucht und getrocknet wird, dadurch ge k e n η ζ e i c α η e t, daß der altreifen auf eine solche ^earperatur und auf eine solche Dauer erhitzt wird, •daß nicht nur praktisch das ganze Lösungsmittel ausgetrieoen ,vird, sondern der ^trsifen außerdem noch eine Temperatür, die ..armes eLoCiCt sap er atür, an, die beträchtlich hÖner ist als zur Entfernung praktisch des ganzen Lösungsmittels -erforderlich v/äre«

2. Verf aarenaii£pruch Idadur ch gekennzeich η et, daL die lösungsmittelmenge-"so bemessen ist, daß es mit dem Merkstoff ein 3el bildet, dessen Volumen betracht-

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BAD

- ar -■

lieh größer ist,, als das ursprüngliche Volumen des Werkstoffs„

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e kenn ζ eichne t, daß der Prozeß kontinuierlich durchgeführt wird«

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das fortbildende Material durch Mahlen auf einen Bereich der' l'eilchensrröße eingestellt wird, der einen beträchtlichen -i'eil von gröberen 'feilchen als erforderlich enthält, daß die gemahlenen !Teilchen einem Luftjglassierer zugeführt v/erden, in dem die gröberen leuchen vom liest abgetrennt v/erden, und daß die gröberen !Teilchen erneut der Mühle zugeführt werden.

5· Verfahren nach Änsproch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemahlenen 'feilchen zur lDntfernung ganz feiner Teilchen durch einen Zyklon geleitet werden.

6. Verfahren nach den vorhergehenden iuisprüche, dadurch gekennzeichnet, dai' die vvärmeschocktemperabur zwischen einem riiinimalwert; liuf-,b, bei dem noch ein ausreichendes Aufbrechen der Lima cn ließungen der porenbildenden !Teilchen gewährleistet; int;, und einem Maximalwert, der unber der 'Temperatur lie.-jt, boi dem eine nennenswerte Zersetzung des wurl<stoffes aelbit üintritt»

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7·- Verfahren nacn Anspruch 6, da. durch g e k e η η zeichnet, daß die .,arraescriocktemperatur beträchtlich höher ist, als zur ^ixtfernung des Lösungsmittels durch Verdampfen erforderlich wäre.

8.» Verfahren nach Anspruch 7> d a d u r c h r e k e η η zeichnet, dais die ^ärmeschocktemperatur oberhalb des Erweichungspunktes des werkstoffes liegt;. .

9. '/erfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e η η zeicnnet, daß die „■.•ärmeschock-cemperatur oberhalb des ^criaielzpunkues des Merkstoffes liegt.

10. Verianren η a cn- i^nspruch 6, dadurch gekennz e i c h χι ö.t, da£ die ,iärmeschockteiiperatur bei Verwendung von Polyvinyl—Chlorid/ als werkstoff mindestens 1pO°C beträgt«

11. Verfahren nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die wärmescnocktexaperatur bei Verwendung, von Polyäthylen niedriger pichte als Merkstoff mindestens 1.3Ö°G beträgt.«

12* Verfahren nacri Anspruch 6_fdadurch gekenn-ζ e lehne t, daß die Vifäraeschöcktemperatur bei Verwendung von Polyäthylen hoher .öiohte als Werkstoff mindestens 15O⁰O beträgt«

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13. Verfahren nach Anspruch o, d 3 α u _· ο h gekenn zeichnet, dal: die .ifar.^esc.ocirto-.nx-^ratur cti /ervvendung von Polypropylen als ..urLstoff niude.-zeiis 170 C beträgt. -

14. Verfahren nach- Anspruch 6, d 3 c u r c ;; _· ~ s. c η η zeichnet, daß die .Värneschockteva cra'^ir oei verwendung von weich-PVC mit bis zu oü Ciev.ichuo-rorent ..eiciimacher bezogen auf das PVC als ,,erk^^ff xincastens 150⁰C beträgt.

15 Verfahren nach Einspruch 6, äauurch c; e k e η η zeichnet, daß die ..ärinescaccKteriverajur mi:iaest;ens 185°0 beträgt, v/enn als ..-crkstofl" ein I ol.rure-chan verwendet wird, wie es unter der Bezeichnung ^a-A"fUJv iS im Handel ist.

16, Verfahren nach einer der vorhergehenaexi Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ca.. die Erhitzung in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei i.i der ersten Stufe eine relativ niedrige 2ö2,peravar zur üinv;irkung gelangt und das lösungsmittel praktisch villig ausgetrieben wird, v/ährend der zv/eiuen Stufe wenigstens annähernd die .»arfflescnocx/ce-r.rerstur zur üinwirkung gelange, um die -ids cL lie Bungen der ρ orenbi Idenden leuchen aufzubrechen.

17» Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 1-5, d a durch r e k e η χι c a i c h E. e t;, dal? die ^rhirzung ^

bei einer einzigen Temperatur so lange ausgeführt wird, daß zuerst das Lösungsmittel ausgetrieben wird, und dann die Umscüließungen der porenbildenden Teilchen aufgebrochen werden.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die teigartige Masse von Luft befreit wird, bevor sie zu einem Streifen verformt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18,dadurch gekennzeichnet , daß ein Vorrat der fertiggemischten, von Luft befreiten Masse gebildet wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gründliche Mischung der Bestandteile mittels eines Doppelschneckenmischers erfolgt, der zwei parallele, gleichsinnig umlaufende Schneckenwelle enthält, die jeweils eine ßeihe von Sctineckenabsclinitten tragen, wobei gleicharte Schneckenabschnitte auf beiden wellen gegenüber liegen und ein dreigängiges Gewinde mit einem solchen Frofil aufweisen, daß die. Schnecken dicht ineinander passen und eine

o . Selbstreinigung gewährleistet ist, während gleichzeitig

das Material durch die i.Iaschine gefördert wird, und das ^ " die ./eilen außerdem in Abständen län^s der Schneckengruppen-

*>» bchnittseite mit einem von Wechselseiten aufweisenden und -ei

^OT im wesentlichen dreieckigen Profil tragen, welches so geformt ist, da£ die Scneiben dicht ineinander greifen, wo-

bei aufeinanderfolgende ochnittscheiben im _;»inkelabstand voneinander derart angeordnet sind, daß sie im effekt eine stufenartige, dreigängige ähnlich einer wendeltreppe ■bilden".

21. Verfahren nach Anspruch 20,dadurch gekenn zeichnet, daß das Lösungsmittel dem Pulver an einem Punkt zwischen den Enden des Mischers zugeführt und daß die Bestandteile dann zu einer gründlich durchmischten teigartigen Masse geknetet land durchmischt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 18, 2ü oder 21, dadurch ge ke nnz e ic hne t, daß die üaasse in der iiähe des ündes des Mischers einem Vakuum ausgesetzt wird, um möglichst alle luft zu entfernen, y/obei die Masse durch die Khetwirkung der Maschine in innigen Kontakt mit dem Vakuum gebracht wird und ein Entweichen der .Luft gewährleistet ist.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Masse vom Mischer durch eine Anzahl kleiner Öffnungen gefördert wird, die mit einem rotierenden Messer versehen sind, so daß die Masse wie bei einer Zerkleinerungsmaschine in eine Anzahl kurzer 2/linder zerschnitten wird, und daß diese kurzen Zylinder oder Hörnchen aus der aiasse durch eine anordnung, die einen geschlossenen ,,/ende!Schwingförderer enthält und die i'eilchen kült,

in einen /orratsbehalter .gefördert werden.

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24o Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung anfänglich nur ein Teil des Lösungsmittels zugesetzt und die Mischung dann in einem relativ steifen Zustand gemischt wird', und daß anschließend der Rest des Lösungsmittels zugesetzt und die Masse vor der Verformung zu einem Streifen weitergemischt wird.

25 Verfahren nach Anspruch 324, dadurch gekennzeichnet , daß die Masse dadurch von Luft befreit wird, daß sie in kleine Teilchen unterteilt wird, die man durch eine Vakuumkammer fällen läßt.

26 Verfahren nach einem der Ansprüche von 19 bis 25 > dadurch gekennzeichnet, daß die von Luft befreite Masse vom Vorrat durch eine Spri1$-Düse gepreßt wird, in die Form eines länglichen Schlitzes hat uns die Masse zu einem streifen verformt,

27« Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der streifen sofort zwischen Walzen hindurch geführt wird, die auf mindestens einer Seite des Streifens parallele Rippen bilden. - .

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gek e η η ζ e i c h η e t, daß die üprit^Düse so geformt ist, daß auf mindestens einer Seite des Streifens parallele Rippen gebildet werden. "

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BAD ORIGINAL

29« Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen zur Erhitzung kontinuierlich auf einem .Stützförderband durch einen Ofen gefuhrt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r Ό h gekennzeichnet, daß man den otreifen aus dem Ofen schräg nach unten direkt in ein Auslaugbad laufen läßt.

31· Verfahren nach Anspruch 29 oder ;i>0, dadurch g e. k e η η ζ e i ohne t, daß der Ofen durch Heißluft, die durch ihn in Uralauf gehalten wird, geheizt wird und daß eine Anordnung vorgesehen itt, um einen Teil der Luft aus dem .kreislauf abzuzienen und zu ersetzen, und die abgezogene. Luft abzukühlen und das Lösungsmittel wiederzugewinnen.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Ofen abgezogene Luft durch einen zweistufigen Künler gekühlt wird, dessen erste Stufe durch kaltes ./asser und dessen zweite Stufe durch eine Kühlmaschine gekühlt werden.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis $2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen mindestens zwei otufen besteht, die jeweils einen

eigenen luft kr eis lauf haben, und daß der -anteil, der aus

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den jeweiligen Kreisläufen abgezogenen Luft getrennt einstellbar i'st.

34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurc.h gekennzeichnet, daß der Streifen auf seinem "weg durch das Auslaugungsbad von einem Bürstenförderband in Berührung mit dem Stützförderband gehalten wird»

5i?· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung auf die Herstellung von Brennelementen oder -Membranen für Batterien oder Sammler.

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BAD .OFäSSNAL

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