DE2203167A1

DE2203167A1 - Stoffseparatoren,Verfahren zu deren Herstellung und diese enthaltende elektrochemische Batterien

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Publication number: DE2203167A1
Application number: DE19722203167
Authority: DE
Inventors: Wrotnowski Arthur Corthell
Original assignee: GAF Corp
Current assignee: GAF Corp
Priority date: 1971-01-27
Filing date: 1972-01-24
Publication date: 1972-10-05
Also published as: IL38549A0; AU467897B2; AU3835772A; NL7201050A; HU164896B; CH550272A; GB1381041A; IL38549A; FR2123344B1; PL88472B1; BE778336A; FR2123344A1; IT946923B; CA991262A

Description

PATENTANW/ i ^TE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth dipl.-ing. G. Dannenberg DR.V.SCHMIED-KOWARZIK· DR. P. WE I N HOLD · DR.D.GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRASS! S9 <"\ <\ /"V O Ί f 'Ί

220316 /

Case PH-437
Wd /CV/ 604

GAF CORPORATION 140 West 51st Street New York, New York 10020 United States of America

StoffSeparatoren, Verfahren zu deren Herstellung und diese- enthaltende elektrochemische Batterien.

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Bei aufladbaren elektrochemischen Batterien sowohl vom Typ des alkalischen als auch sauren Elektrolyts ist es wesentlich, daß die entsprechenden positiven und negativen Elektroden ziemlich dicht beieinander gehalten werden ,wenn auch in elektrischer Hinsicht getrennt, während die Ladungsionen und elektrolytische Lösung ungehindert dazwischen durchströmen können.Bei der Suche nach dielektrischen Elektrolyt-durchlässigen Trennungsmaterialien, die diese Funktion erfüllen, traten mehrere Problemkomplexe auf, die noch bestehen.

Die mechanischen Beanspruchungen des Separators, die der Umhüllung einer Elektrode damit zuzuschreiben ist, in Kombination mit der Lösungswirkung des Elektrolyts und die korrodierende chemische Wirkung der Oberfläche der positiven Elektrode, die gewöhnlich ein hochwirksames Oxydationsmittel ist, das in direktem Kontakt mit dem Separatormaterial gehalten wird, haben die Zerstörung der Elektrodenseparatoren zur Folge. Dies wiederum gestattet das Austreten von elektrochemisch aktivem Material von den Elektroden und die Entwicklung von Kurzschlüssen in den zerstörten Teilen des Separators. Dies äußert sich durch einen starken Kapazitätsverlust während eines relativ kurzen Zeitabschnittes, insbesondere nach kurz aufeinanderfolgenden Ladungs- und Entladungscyclen. Außerdem ist es bekannt, daß bei dem Betrieb einer solchen elektrochemischen Vorrichtung eine hohe Arbeitstemperatur, insbesondere während der Ladungszyklen, oft erforderlich ist. Diese Temperaturerfordernis stellt hohe Anforderungen an das für Separatoren verwendete Material und trägt zu ihrem .Ausfall bei.

Der durch eine elektrochemische Batterie erzeugte Strom steht in direkter Beziehung zu dem Oberflächengesamtbereich der Elektroden und in umgekehrtem Verhältnis zu der Entfernung zwischen derartigen Elektroden. Es ist daher zweckmäßig, daß die Separatoren so dünn wie möglich sind, so daß benachbarte Elektroden eng zueinander angeordnet sein können und zusätzlich Elektroden in einer Batterie mit bestimmtem Volumen vorgesehen sein können.

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Dünne Separatormaterie.lien sind jedoch empfindlich und ziemlich anfällig gegen rauhe Behandlung und andere Beschädigung wäh-,rend sie in einer Batterie montiert werden.

Viele Separatoren, die verwendet worden sind, sind aus nichtgewebten Stoffen zusammengesetzt, die aus einer Vielzahl von feinen Fasern gebildet wurden. Derartige nicht-gewebte Stoffe werden durch Verfilzung oder anderweitige Verbindung ungeordnet verteilter Fasern zusammengehalten. Es ist vorgeschlagen worden, um die Dicke der Separatoren zu reduzieren und somit die Entfernung zwischen den benachbarten Elektroden zu begrenzen, flache faserartige Schichten vorzusehen, in denen die Fasern iri ziemlich langen, praktisch parallenen Reihen angeordnet sind, sich aber in einem gewissen Ausmaß überlappen und vermischen. Um eine ausreichende physikalische Festigkeit zu schaffen, werden allgemein die Fasern zumindest punktförmig durch ein geeignetes Klebe- oder Bindemittel vereinigt. Auf ähnliche Welse schaffen die zusammengesetzten Separatoren, in denen mehrere Faserschichten übereinanderliegend angeordnet und an ihren Grenzflächen zusammen verbunden sind, eine einheitliche Porösität. Wenn auch die Bindung die Festigkeitsund Porösitätseigenschaften des nichtgewebten Stoffes verbessert, so schafft, sie Jedoch keine Beständigkeit gegen rauhe Behandlung("scuffing").

Die erfolgreichsten Separatoren aus nicht-gewebtem Stoff waren solche,die aus Fasern von Elektrolyt-beständigen Thermoplasten ,wie z.B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, Nylon, PoIyacrylharze, Teflon und dergl., hergestellt wurden. Obgleich diese Materialien selbst oft gegen chemische Angriffe beständig sind, so weisen daraus hergestellte Separatoren noch eine Empfindlichkeit bei hohen Temperaturen und chemische Empfindlichkeit auf. Dies tritt auf, da die zum Zusammenhalten der Fasern verwendeten Harzbindemittel oft verschiedene chemische Eigenschaften als die Fasern selbst besitzen und als Folge davon Gegenstand der Zerstörung in der betreffenden korrodierenden Umgebung sind. Der Ausfall der Harzbindemittel führt natürlich

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zur Zerstörung der Stoffstruktur und kann elektrische Kurzschlüsse verursachen. Batterieelektrodcn neigen oft dazu, Teilchen abzuspalten. Der Separator wirkt in einer Hinsicht als Filter, da er diese Elektrodenteilchen zurückhält, aber den freien Durchfluß der clektrolytischen Lösung ermöglicht. Bei dem Ausfall des Separators gelangen jedoch diese Teilchen durch die gebildeten Öffnungen und können die Batterie zerstören.

Ein anderer Nächteil des herzförmigen Bindemittels in bestehenden Separatoren aus nicht-gewebtem Stoff besteht in der Tatsache, daß derartige Harzbindemittel den Grad der Porösität oder Permeabilität des Separators durch Verstopfon dor Poren nachteilig beeinflussen. Während eines Ladungszykluß der Batterie v/erden insbesondere in dicht verschlossenen Nickel/ Kadmium-, Silbor/Kadmiun- oder anderen alkalischen Zellen mit einer elektrolytischen Lösung von Kalium-öder Natriumhydror-cyd große Mengen an Sauerstoffgas erzeugt, die frei durch den Separator gelangen müssen. Y/enn der Grad an Porösität nicht ausreichend ist, bauen sich hohe Druckunterschiede in dem Separator auf und können dessen Zerbrechen oder die Zerstörung des Batteriegehäuses zur Folge haben. Das Problem ist bei nit

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einer Öffnung versehenen Zellen nicht so groß, aber der Separator muß noch sehr permeabel sein, um eine relativ unbehinderte Elektrolytzirkulation zu ermöglichen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein verbesserter, nicht-gewebter, filzartiger Elektrolyt -durchlässiger Stoffseparator für elektrochemische Batterien geschaffen, der die Schwierigkeiten, die man gewöhnlich mit bisherigen nicht-/~ov/ebten Separatoren gemacht hat, überwindet und die Wirksamkeit und Lebensdauer derartiger Batterien stark verbessert.Dies wird erreicht, indem ein Separator geschaffen v/ird, der aus einer Matte ("batt") aus thermoplastischen Fasern, dio an benachbarten Stellen durch Sintern oder durch Hitze miteinander verbunden werden, ohne daß sie ihre Form oder Festigkeit verlieren, gebildet wird. 2in derartiges Sintern schafft eine äußerst starke Bindung zwischen den Fasern, wobei kein zu- * ("vented")

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sätzliches Bindeharz benötigt v/ird und die Poren nicht verstopft werden. Die äußersten gesinterten Fasern machen auch die Oberfläche des Stoffes ziemlich beständig gegen rauhe Behandlung und erleichtern dadurch die heikle Handhabung u.das Montageverfahren, die bei der Herstellung von elektrochemischen Batterien erforderlich sind.

Gesinterte thermoplastische faserartige Matten sind nicht neu. Das Sintern solcher Hatten hat jedoch gewöhnlich die Zersetzung . der einzelnen Fasern zur Folge, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die zur Erzielung des Sinterns der Fasern erforderliche Hitze am Schemlz- oder Erweichungspunkt des Materials oder sehr dicht dabei liegt. Wird bei der kritischen Temperatur des Materials gearbeitet, so v/erden gesinterte Folien erzeugt, die keine einheitliche Porengröße besitzen, aufgrund der übermäßigen Schrumpfung während des Sintervorgonges verformt sind und deren Festigkeit gegenüber dem ursprünglichen Material beträchtlich reduziert ist. Sin derartiges Material ist daher im allgemeinen zur Verwendung als Batterieseparatoren nicht geeignet gewesen.

Ein. weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines gesinterten nicht-gewebten Stoffes aus thermoplastischen Fasern, der überlegene Batterieseparatoren gewährleistet. Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine faserartige Matte bei einer Temperatur gesintert werden, die beträchtlich niedriger ist,als der Schmelz- oder Erweichungspunkt der Fasern und als solche v/eder die Faseridentität und Mattenporosität,noch die Festigkeit des gesinterten Stoffes zerstört. Das erfindungs-₍gemäß hergestellte gesinterte Separatormaterial ist in der Tat fester, permeabler und weniger anfällig für chemische und physikalische Zerstörung, als frühere Separatoren, die auf irgend eine Weise hergestellt wurden.

Der erfindungsgemäße Battericseparator aus nicht-gewebtem Stoff umfaßt im allgemeinen eine Matte mit einer Anordnung * ("nonwoven fabric")

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von thermoplastischen Fasern, die in praktisch einer Richtung parallel nebeneinander gelagert ("juxtaposition") angeordnet und an benachbarten Stellen zusammengesintert sind, v/obei die Faseridentität aufrechterhalten wird,v/obei der gesinterte Stoff gegenüber einer elektrolytischen Lösung chemisch beständig ist und eine einheitliche Porösität besitzt.

Um die gewünschte Dicke, Porösität und Festigkeit des nichtgewebten Stoffmaterials zu erzielen, müssen mehrere Faktoren in Betracht gezogen werden. Dazu zählen Faserorientierung, Faserdenier-Wert und Faserzahl. Die Fasern können gerade sein, sie sind aber vorzugsweise gekräuselt (d.h. Zick-Zack-Forn), gewunden (d.h. spiralförmig) oder gelockt (d.h. wellenförmig) um eine allgemein in eine Richtung verlaufende Achse, um die Anzahl der Kontakt- oder Kreuzpunkte mit benachbarten Fasern zu erhöhen und so die Festigkeit des gesinterten Stoffes zu steigern. Die Hehrzahl der Fasern, die den Stoff bilden, sollten praktisch in eine Richtung verlaufend parallel nebeneinander gelagert angeordnet sein. Dies bedeutet, daß etwa 67 bis 97# und vorzugsweise 90 bis 97?ό in der Matte in praktisch parallelen Reihen zueinander angeordnet sind, wobei jede Faser maximal 30° und vorzugsweise nicht mehr als 10° von der exakten in einer Richtung verlaufenden parallelen Position abweicht. Bei gekräuselten, gewundenen oder gelockten Fasern wird bei der Bestimmung der in einer Richtung verlaufenden Orientierung die ganze Faser berücksichtigt und nicht Teilabschnitte, die natürlich eine schräge Richtung in Bezug auf das Ganze besitzen dürfen. Diese Anordnung der Fasern vermittelt einen hohen Grad an Festigkeit in Richtung der Faserachse, damit der Separator die hohen Druckunterschiede, die sich während tder verschiedenen Zyklen der Batterie, insbesondere wenn der Separator durch die Erzeugung einer großen Anzahl an Elektrodenteilchen teilweise verstopft wird, entwickeln, aushalten kann. Der Rest der Fasern kann allgemein in Querrichtung zu der Mehrheit angeordnet werden, sodaß die Sinterbindung der in einer Richtung und Querrichtung verlaufenden Fasern an ihren benachbarten Punkten zusammen mit der inneren Festigkeit der

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Fasern in Querrichtung dem Stoff in der Querrichtung genügend Festigkeit veriiittelt.

Eine aus einem großen Prozentsatz an in einer Richtung verlaufenden Fasern hergestellte Matte weist ebenfalls eine sehr einheitliche Porösität auf,die durch eine regellose Verteilung der Fasern nicht erzielt werden kann. Außerdem - und dies ist das wichtigste - ist die in einer Richtung verlaufende Orientierung der Mehrzahl der Fasern für die wirksame Ausführung des Sintervorganges notwendig, was noch im folgenden detailliert beschrieben wird.

Der bevorzugte Separator aus nicht-gewebtera Stoff besitzt relativ kleine Poren, eine relativ große Fläche (d.h. Prozentsatz der nicht durch Fasern ausgefüllten Fläche) und ein entsprechend hohes Porenvolumen (d.h. Prozentsatz des nicht durch Fasern ausgefüllten Volumens). Ein derartiges Material hat eine hohe Fließke.pazität und gestattet eine schnelle Durchleitung der elektrolytischen Lösung und des entwickelten Gases von einer Seite des Separators zu der anderen während der Ladungs- und Γ:·ιΐ ladung π Zyklen, wobei der Durchgang von feinteiligem Material durch diesen verhindert wird. Batterieseparatoren mit Porengrößen von eb/i 5 bis 35 liikron, einer offenen Fläche von ctvr-¹ 25 bis CO. 'rl ein on Porenvo?.URien von etwa 50 bis 90/' sind gewöhnlich gn<:' rnot. Diese drei Faktoren sind auch für die Durchlässigkeit üc.j Materials bestimmend, die gewöhnlich eis Luftfluß pro Flächeneinheit pro 1/2 Zoll Wassersäule ausgedrückt /irct. Dar gesinterte Material mit der angegebenen Porösität bc.rn.tzt eine Luftdurchlässigkeit von etwa 40 bis 250 cfm/ft.²/1/2 Zoll w. K.u.ist für die meisten Anwendungen für elektrochemische Batterien geeignet.

Es sollte jedoch beachtet werden, daß die Erfordernisse für dicht verschlossene und belüftete Zellen verschieden sind und bei der Auswahl des geeigneten Separatormaterials in Betracht gezogen werden müssen. Da dicht verschlossene Zellen große Men-

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gen an Gas erzeugen, das durch C■.··! Separator gelangen muß, wird bevorzugt, einen Separator .'"r diese Zellen mit weniger Fließwiderstand als bei belüftet'·:η Zellen zu schaffen, um das Aufkommen von Druckunterschiednri zn vernoidcn. Um dies zu erreichen, sollte der Separator ei:,.; Porengröße über etwa 20 Mikron, eine offene Fläche von ctv.T ~:ö^cA und eine Lufdurchlässigkeit von über etwa 75 cfm/ft.^/1/2 Zoll W.K. Separatoren, die diese oder niedrigere Werte innerhalb des oben angegebenen Bereichs und selbst so niedrige wie 0,5 cfrn/ft.²/i/2 Zoll ΙΊ.Κ. besitzen, können in belüfteten Zellen verwendet v/erden, wo lediglich die Durchlässigkeit für d-.n ionischen Elektrolyten den kritischen Parameter darstellt.

Der gewünschte Porösitätngrcd \:xrc durch sorgfältige Auswahl des Faserdeniers und der Fnser/.rbl geschaffen. Im allgemeinen wird eine große Anzahl an Fase:··': !.it relativ niedrigem Denierwert bevorzugt, da sie einen gröferon Bereich an,Herstellungstoleranzen erlaubt, ohne die Porösität nachteilig zu beeinflussen, was eine Anordnung von weniger Fasern mit größerem Durchmesser verursacht. Eine große Anzahl an Fasern steigert auch die Festigkeit des entstandenen nichtgewebten Stoffes. Die Faserlänge ist auch ein wichtiger Parameter, die sorgfältig ausgewählt werden muß, um eine übermäßige Abweichung von der zweckmäßigen in eine Richtung verlaufenden Orientierung zu vermeiden. Fasern, de eine Länge von etwa 12,7 mm bis 76,2 mm mit einem Denier von etwa 1,5 bis 8,0 besitzen und einen Stoff mit einer Zahl von etwa 350 bis 10 000 Fasern pro Quadratzoll bilden, sind ,für die meisten Batterien zufriedenstellend. Dünnere Fasern riit etv? 1,5 bis 3 Denier und einer Zahl von etwa 5 000 bis 10 000 Fasern/Zoll² bilden jedoch stärkere einheitlichere Stoffe und v/erden bevorzugt. \!o feine Fasern verwendet und kleine Porengrößen erforderlich sind, können Faserzahlen von etwa. 25 000 .pro Quadratzoll verwendet werden. Das Gewicht der Einheit der faserartigen Matte v/ird durch die Auswahl der Fasern mit den obigen Parametern automatisch geregelt. Ein Gewicht von etwa 17 bis 272 g/m wird im allgemeinen erhalten.

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Wie oben erwähnt, hat die Dicke der Batterie einen starken Einfluß auf die Wirksamkeit und die durch die elektrochemische Zelle, in der sie angewendet wird, erzeugte Strommenge. Die hohe Festigkeit des erfindungsgeraäßen gesinterten nicht-gewebten Separator-Stoffmaterials bewirkt, daß es dünner als frühere Batterieseparatoren hergestellt werden kann, während es seine hohe Festigkeit beibehält. Ss ist gut bekannt, daß ein dünnes durchlässiges Material dem Elektrolytfluß weniger Widerstand leistet als dicicere Arten. Die Leistung der Batterie während der Ladungs- und Entladungszyklen wird daher bei Batterien, in denen der erfindungsgemäße Separator verwendet wird, verbessert. Der Separator aus nicht-gewebtem Stoff kann so dünn wie etwa 0,050 ram und so dick,wie er höchstens für einen Batterieseparätor gewünscht wird, d.h. etwa 1,27 mm oder dicker,hergestellt werden. Im allgemeinen ist eine Dicke von etwa 0,25 mm geeignet.

Der gesinterte nicht-gewebte Stoff kann aus jeder thermoplastischen Harzfaser,die gegenüber der elektrolytischen Lösung in der Batterie korrosionsbeständig ist, hergestellt werden. 33s wurde gefunden, daß Materialien, die Polyvinylchlorid; Mischpolymerisate von Polyvinylchlorid, wie z. B. Vinyon; Polyvinylalkohol; Polyvinylacetat; Polyäthylen; Polypropylen; Nylon; Teflon (Polytetrafluoräthylen); modifizierte Acrylharze, wie z.B. Dynel, Cresslan, Verel; und Polyacrylfasern, wie z.B. Orion, Acryl 500 und Dralon, einschließen, zufriedenstellend sind. Wenn auch der erfindungsgemäße nicht-gewebte Stoff aus jeder beliebigen thermoplastischen Faser hergestellt und der Verwendung in jeder beliebigen Batterie angepaßt werden kann, so sind bestimmte Materialien für spezielle Batterien geeigneter und werden daher bevorzugt. Beispielsweise weisen Polypropylen, Polyäthylen, Nylon und Teflon einen äußerst hohen Grad an Beständigkeit gegenüber chemischen Angriffen auf, wenn sie in Nickel/Kadmium-, Silber/Kadmium- oder anderen alkalischen Batterien mit einem Kaliumhydroxyd- oder ähnlichen Elektrolyt verwendet werden. Polypropylen, Polyäthylen und Nylon sind in Säurebatterien weniger zufriedenstellend, aber Materialien, wie Z.B. Teflon und Dynel,können bei derartigen Arten wirksamer

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verwendet werden.

Es sollte beachtet werden, daß das verwendete Material die Fähigkeit, von einem Elektrolyt benetzt zu werden, besitzen muß. Falls es nicht benetzbar ist, kann die elektrolytische Lösung nicht durchdringen, Überdrücke entstehen, und der Separator oder das Batteriegehäuse kann zu Bruch gehen.Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, kann der nicht-gewebte Stoff mit einem hydrophilen Mittel entweder vor oder nach dem Sintern behandelt werden, um ihn benetzbar zu machen. Un jedoch sicher zu gehen, daß jede Faser genügend benetzbar ist, wird bevorzugt, die Fasern vor ihrer Verarbeitung zu der Matte zu behandeln. Thermoplastische Fasern sind aus vielen technischen Quellen leicht erhältlich und tragen hydrophile Überzüge.

Das erfindungsgernäße Verfahren zur Herstellung des Separators aus nicht-gewebtem Stoff umfaßt die folgenden Stufen: Kardieren einer Anordnung von thermoplastischen Fasern, um daraus mit der Mehrzahl der praktisch in einer Richtung verlaufenden parallelen nebeneinandergelagerten Fasern eine Katte zu bilden; Eingabe der faserartigen Matte in eine kontinuierlich beschickte Hochtemperaturpreßvorrichtung, wobei die Mehrzahl der Fasern praktisch der Breite nach in Beschickungsrichtung orientiert sind u. Sintern der Matte bei einer erhöhten Temperatur, die unter dem Schmelz- oder Erweichungspunkt des Thermoplasts liegt, um die Fasern an benachbarten Punkten vollständig miteinander zu verbinden, während die Faseridentität erhalten bleibt.

Die hierbei angewendete Orientierung der Fasern der Breite nach in Bezug auf die Beschickungsrichtung der Preßvorrichtung bedeutet, daß jede in einer Richtung parallel verlaufende Faser im wesentlichen senkrecht zu der Beschickungsachse angeordnet ist, wobei sie maximal etwa 30 _t und vorzugsv/eise nicht mehr als etwa 15° von der exakten senkrechten Position abweicht. Bei dieser Orientierung wird ein wesentlicher Teil der Gesamtlänge einer jeden Faser durch die Preßvorrichtung gleichzeitig zusammenge-

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drückt.

Es ist in der Vergangenheit die übliche Praxis gewesen, die •faserartigen Matten zu kalandrieren oder anderweitig zusammenzudrücken, indem sie der Länge nach, d.h. parallel zu der Beschickungsrichtung, und nicht der Breite nach durch die Kalander oder sndere Druckwalzen geleitet v.-urden. Diese Praxis rührt wahrscheinlich von der Tatsache her, daß die meisten Kardieru.n£S-apparaturen faserartige Hatten herstellen, wobei die Hasse der Fasern'longitudinal zu der Faserbeschickungsrichtung orientiert ist. Aus diese Weise können die Hatten leicht direkt von der Kardierungsraaschine durch die Walzen der Preßvorrichtung ohne Umorientierung der Hatte geführt v/erden. Obvohl dieses Verfahren zum bloßen Pressen der fasrrartigen Hatten anwendbar ist, ist es zum Sintern der die M; t« .n bildenden Fasern nicht ausreichend. Um die der Länge nach du^ch eine Preßwalze geleiteten Fasern ausreichend weich zu machen, sodaß sie cn den benachbarten Fasern haften, überschreitet die anzuwendende Temperatur gewöhnlich den Schmelzpunkt und iramer den Erweichungspunkt der Fasern. Bei dieser kritischen Temporatür schmelzen die Fasern oft und \^rerlieren ihre individuell ο Identität, sind Gegenstand wesentlicher Schrumpfung, und kleben oft an den Prcßwalzen an, wodurch in starkem Maße die Fei;to.;;;!.■.. It und Einheitlichkeit des entstandenen Produkts beeinträchtig'. v,lrd,

Bs ist gefunden worden, daß man durch Sintern der Breite nach entsprechend dem erfindungsgenäiren Verfahren eine weitgehende Sinterbindung bei Temperaturen, die unter dem Schmelz- oder Erweichungspunkt der Fasern liegen, erzielt, wobei cu Vrseridentität erhalten bleibt und beträchtliche Schrumpfung und Ankleben vermieden wird. I-jpn nimmt an, daß die Reduzierung da Sintertemperatur neulich ist, weil sich eine relativ große Menge an innerer Warne entlang der gesamten Länge der Faser aufgrund der inneren Reibung sammelt, wenn sie der Breite nach durchläuft und einheitlich durch die Preßvorrichtung zusammengedrückt wird. Die Tatsache, daß die Fasern gekräuselt, gewunden oder gelockt sein können und dies vorzugsweise sind, beeinflußt die

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Wärmeentwicklung in der Faser nicht nachteilig,da ihre kleine Abmessung gewährleistet,daß praktisch die gesamte Länge einer jeden Faser gleichzeitig zusammengedrückt wird. Daher ist das Sintern bei Temperaturen, die etwa 5 bis 28°C unter dem Erweichungsoder Schmelzpunkt der Fasern liegen, ziemlich wirksam. Wenn andererseits eine Faser der Länge nach durch eine Preßvorrichtung geht, wird die innere Reibungswärme örtlich erzeugt und wird nicht längs der Faser weitergeleitet und bewirkt allgemeines Sintern, v/as auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß eine sehr niedrige thermische Leitfähigkeit für dielektrisches Material charakteristisch ist.

Tabelle I enthält die erforderlichen Sinterdurchschnittstemperaturen für Matten, die aus den entsprechenden kardierten thermoplastischen Fesern bestehen. In Kolonne A sind die zum Schmelzen oder Erweichen U.Verbindung der Fasern einer Matte,die im wesentlichen der Länge nach durch die Preßwalzen geleitet wird, notwendigen Temperaturen angegeben. Diese Temperaturen liegen sehr dicht an der "Nullstärke" der Fasern und über ihrer Schrumpfungstemperatur. In Kolonne B sind die Sintertemperaturen der durch eine Preßwalzenvorrichtung geleiteten Matten, wobei die Masse der Fasern entsprechend der vorliegenden Erfindung der Breite nach orientiert sind, angegeben. Ähnliche Ergebnisse wurden unter Verwendung anderer thermoplastischer Fasern erzielt.

Tabelle I

Material	A - ⁰C	B-⁰C
Polypropylen	146	130
Lineares Polyäthylen	121	110
Vinyon	77	60
Nylon-66	249	232
Nylon 6	190	177
Dacron-Polyester	227	204
Teflon	377	343

* (" zero strength")

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Kontinuierlich beschickte Hochtemperaturpreßvorrichtungen für Gewebe bzw. Matten sind den Fachmann gut bekannt und umfassen solche Vorrichtungen wie Kalander und Mangeln, die beide für die Durchführung des erfindungsgemäßen Sintervorganges sehr gut geeignet sind.

Kalander sind durch mindestens zwei parallele falzen gekennzeichnet, zwischen welche die kardierte faserartige Matte eingeführt wird. Die Walzen bestehen gewöhnlich aus Stahl oder einem anderen Hartmetsllnaterial und v/erden im Innern erwärmt, um die notwendigen Sinterbindungstemperaturen zu erzielen. Ein Motorantrieb kann zum Drehen der VaIzen angewendet werden, wobei die Matte vorangetrieben wird. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Walzen sollte ausreichend sein, um die Matte in einer Geschwindigkeit von etwa 0,90 bis j m pro Minute voranzutreiben, v/ob ei die genaue Geschwindigkeit von der erforderlichen Sinterteinperatur der thermoplastischen Faser in der speziellen zu sinternden Matte abhängt, und zwar dazu im umgekehrten Verhältnis stehtj und vom Fachmann leicht bestimmt werden kann.

Die durch die Kalanderwalzen auf die faserartige Matte an dem Berührungspunkt ausgeübte Kraft ist entscheidend, um den gewünschten Druck auf jede Faser zu erzielen und so genügend innere Wärme zu erzeugen, wenn die Matte durch die Walzen in Querrichtung gelangt. Wenn zu großer Druck auftritt,können die Fasern zerstört werden, und es entstellt ein Separator aus einen Stoff mit schlechter Qualität. Wenn die Kraft der Walzen auf die Matte an den Berührungspunkt zu niedrig ist, wird im Gegensatz dazu nicht genug Druck erzeugt, um die erforderliche Reibungswärme zu bilden.Dies hat eine ungenügende Bindung zwischen den Fasern zur Folge.Die Dicke der kardierten Matte aus thesnnaplastisahenFasern sollte im allgemeinen um etwa 90 bis 98?' reduziert werden, wenn sie durch den Berührungspunkt des Kalanders treten. Es ist gefunden worden, daß eine wirksame Sinterbindung und die erforderliche Separatordicke mit einer Kraft am Berührungspunkt; von etwa 71,4 bis 142,8 kg/cm der Länge des Berührungspunktes erzielt werden kann.

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Mangeln, unterscheiden sich von Kalandern dadurch, daß sie eine einzelne Walze oder Zylinder und einen entsprechend geformten Schuh umfassen, um die faserartige Matte dazwischen zusammendrücken zu können. Wie bei dem Kalander bestehen sowohl die Walze als auch der Schuh aus einem relativ harten, vorzugsv/eise Stahl-oder einem anderen metallischen Material und sind mit innerer Heizung versehen, um den Sintervorgang zu fördern. Antriebsvorrichtungen sind gewöhnlich vorgesehen, um die Walze zu drehen und so die faserförnige Matte, die von einer Tuchoder Metallmaschenbahn getragen wird, voranzutreiben. Die Bahn wird mit derselben linearen Geschwindigkeit wie die Walze durch eine getrennte Antriebsvorrichtung unabhängig vorwärts bewegt. Eine Beschickungsgeschwindigkeit für die Matte von etwa 0,90 bis 3^5 m pro Minute ist sowohl für eine Mangel als auch für einen Kalander zufriedenstellend.

Im Gegensatz zu einem Kalander wird die faserförmige Matte gleichzeitig über einen größeren Oberflächenbereich zwischen der Walze und dem Schuh der Mangel zusammengedrückt, als es zwischen dem Berührungspunkt der beiden Kalanderwalzen der Fall ist.Daraus resultiert,daß in einer Mangel weniger Druck erforderlich ist, um eine Bindung der Fasern durch Sintern zu erzielen, und daß eine etwas weniger genaue Einstellung der tatsächlichen Orientierung der Fasern in Querrichtung innerhalb des oben angegebenen variierenden Winkelbereichs erforderlich ist, um eine exakte Fasererwärmung zu erreichen. Im allgemeinen ist ein durch die Walze oder den Schuh auf die Matte ausgeübter Druck von etwa 10,5 bis h2 kg/cm in Verbindung mit der erforderlichen erhöhten Temperatur ausreichend, um nebeneinander liegende Fasern der Matte an benachbarten I¹HnKten zweckmäßig zu sintern. Sine Verminderung der Mattendicke von etwa 88 bis 96?ό, die etwas geringer ist, als diejenige die durch Kalandern erfolgt, wird mit einer Mangel erzielt, was völlig ausreichend ist.

Aufgrund der Abweichung der Kontaktfläche und des Sinterdruckes unterscheidet sich ein durch Kalandern hergestellter Batterieseparator wenig,, von einem solchen, der auf einer Mangel her-

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gestellt wurde. Der erstere erzeugt im allgemeinen Separatoren mit kleineren Poren, kleinerer Öffnungsfläche und weniger Luftdur chlässigkeit als es bei letzterer der Fall ist. Kalandrierte Separatoren v/erden daher allgemeinen für belüftete elektrochemische Zellen bevorzugt, wogegen solche, die auf einer Mangel gesintert wurden, für dicht verschlossene Zellen bevorzugt werden. Es ist außerdem gefunden worden, daß StoffSeparatoren, die auf einer Mangel gesintert wurden, eine größere Anzahl an integral verbundene Oberflächenfasern besitzen als kaiandrierte Stoffe u. sie besitzen daher eine etwas bessere Beständigkeit gegen rauhe Behandlung. Es sollte jedoch beachtet v/er den, daß es bei den Eigenschaften der auf beide Arten hergestellten Separatoren genügend Überlappungen gibt, sodaß sie oft wechselseitig angewendet werden können.

Andere Arten von Hochtenperaturdruckvorrichtungcn, um den erfincungsgemäßen Sintervorgang durchführen zu können, sind dem Fachmann bekannt.

Zwei Arten der Faserkardierung können zur Durchführung des erfindungsgeraäßen Verfahrens angewendet werden. Durch das erste, das allgemein Textilkardierunr genannt wird und dem Fachmann bekannt ist, wird der größte Teil der Fasern hinsichtlich der Beschickungsrichtung der Kprdierungsvorrioh';, ς in Längsrichtung gelegt. Wenn eine Kardierungsvorrichtur.g ^.t, er Art angewendet wird, rnüß die Hatte in geeignete Teile g e^ ehr U .'.en ur, d um 90° gedreht werden, so daß die Fasern in Querrichtung angeordnet sind, und dann durch die Druckvorrichtung geschickt werden. Das zweite allgemein als "Luftlegcn" be;;r-'., hneto K ^- dierungsverfahren wird bevorzugt, da die Masse der Far-ei-n m-?\'-ti-sch in Querrichtung zu der Beschickungsrichtung angeordnet wird. Dins erlaubt kontinuierliches Kardieren und eine direkte Peschikkung von der Luftlegevorrichtung in den Kalander oder die Mangel Und ist für eine Verarbeitung bei hoher Geschwindigkeit vorteilhaft.

Es sollte jedoch beachtet v/erden, daß bei Verwendung einer Luft-

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legsvorrichtung in Verbindung mit einer Msngel bestimmte Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Produktion eines überlegenen gesinterten Stoffseparators für Batterien zu gewährleisten. Luftlegevorrichtungen besitzen einen mit Löchern versehenen Metallzylinder, der Kondensor genannt wird, auf welchen die Fasern gelegt werden. Die Fasern gelangen zu der Kondensoroberfläche durch einen Luftstrom mit großem Volumen, der verbraucht wird, indem er durch die Löcher des Kondensors geht. Wegen dieser Tatsache werden einige Fasern en der Unterseite der Matte in die Öffnungen gedrückt. Die entstandene Matte besitzt eine glatte Oberfläche und eine unregelmäßigere ("disturbed") Unterseite. Um in einer Mangel geeignetes Sintern zu erreichen, sollte die unregelmäßige Fläche der Matte so angeordnet sein, daß sie in direktem Kontakt mit der Mangelwalze steht, während die glatte Oberfläche von der Bahn getragen wird.

Zur Beförderung der faserartigen Matte von der Kardierungsvorrichtung zu der Preßvorrichtung kann jede geeignete Transportoder Tragevorrichtimg angewendet v/erden.

Nach dem Sintern wird der filzartige Stoff zu der gewünschten Größe und Form für den Einbau in eine elektrochemische Batterie zurechtgeschnitten. Derartige Montagevorrichtungen sind dem Fachmann gut bekannt.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken.

Beispiel 1

Eine Matte von 38 mm langen gekräuselten Polypropylen-Stapelfasern mit einem Denierwert von 1,8, die eine Faserzahl von etwa Ö 500 Fasern/Zoll und ein Gewicht von 68 g/m besitzt, wurde durch Luftlegen kardiert. Etwa 95"ί der Fasern -wurden prak tisch in einer Richtung parallel nebeneinander gelegt, wobei die Abweichung der Achse einer ieden Faser von der exakten

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Parallelrichtung nicht mehr als etwa 10° betrug. Die restlichen 5?'i der Fasern wurden allgemein quer zu der Mehrheit angeordnet. Die in einer Richtung verlaufenden Fasern wurden im wesentlichen senkrecht zu der Beschickungsrichtung der Luftlegevorrichtung angeordnet. Während dieselbe Faserorientierung beibehalten wurde, wurde die Matte dann in einer Geschwindigkeit von etwa 2,14- m pro Minute direkt in einen im Innern erwärmten Stahlwalzenkalander geschickt, so daß die Mehrheit der Fasern in Hinsicht auf die Kalanderwalzen im wesentlichen in Querrichtung angeordnet waren. Die Matte wurde dann bei einer Temperatur von 130 C (17 C unter dem Erweichungspunkt von Polypropylen)gesintert und eine Kraft von 2 267 kg längs einer 228 cm Kalanderberührungslinie einheitlich ausgeübt, um die Fasern an benachbarten Punkten integral miteinender zu verbinden. Die individuelle Faseridentität wurde nicht beeinträchtigt. Der entstandene nicht-" gewebte gesinterte Stoff besaß eine Dicke von etwa 0,203 mm, eine einheitliche durchschnittliche Porengröße von etwa 18 Mikron, eine offene Fläche von etwa 32⁽;.ί, ein Porenvolumen von etwa und eine Luftdurchlässigkeit von etwa 75 cfm/ftf/1/2 Zoll IV.K.

Der gesinterte Stoff wurde zu Folien mit geeigneter Größe zurechtgeschnitten und als Elektrolyt-durchlässige Separatoren zwischen die positiven und negativen Elektroden von belüfteten alkalischen Nickel/Kadmium Batterien mit einem 35/o-igen Kaliumhydroxydelektrolyt eingebaut. Die Zellen wurden getestet und mit identischen Zellen, die herkömmliche imprägnierte Separatoren besitzen, verglichen, und man fand, daß sie eine größere Wirksamkeit und längere Lebensdauer besaßen.

Beispiel 2

Eine Matte mit 1,8 Denier und 38 mm langen gekräuselten Polypropylen-Stapelfasern, die dieselbe Faserzähl und -orientierung wie die Matte von Beispiel 1 besaß, wurde auf einer Luftlegevorrichtung hergestellt. Die Motte ν .air de mit den in einer Richtung orientierten im wesentlichen in Querrichtung zu der Beschickungsrichtung angeordneten Fasern in einer Geschwindigkeit von 2,75 πι Oro Minute durch eine Art von Mangel, die als

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Gessner-Presse bekannt ist und eine im Innern mit Gas erwärmte motorbetriebene Walze, einen mit Dampf erwärmten geformten Schuh und eine Leinentuch-Trägcrbahn, die zwischen dem Schuh und der Walze angeordnet ist, besitzt, geschickt. Die Walze und dor Schuh übten einen Druck von etwa 2,1 kg/cn und eine Temperatur von 13O°C auf die Hatte aus, v/obei nebeneinander liegende Fasern an benachbarten Punkten zusammengesintert wurden.Der entstandene nicbt-gewebte gesinterte Stoff besaß eine Dicke von etwa 0,305 mm, eine einheitliche durchschnittliche Porengröße von etwa Mikron, eine offene Fläche von etwa 45;', ein Porenvolumen von etwa
V. K.

etwa 75# und eine Luftdurchlässigkeit von 200 cfm/ft.²/1/2 Zoll

Der gesinterte Stoff wurde in Folien mit geeigneter Größe zurechtgeschnitten und als Separatoren in eine verschlossene ?1-kalische Nickel/Kadmium-Batterie eingebaut. Untersuchungen ergaben, daß die Zellen gegenüber bekannten Zellen überlegene Arbeitseigenschaften besaßen.

Beispiel 3

Gekräuselte Nylon-66-Fasern mit einem Denier von 1,5 und einer Länge von 38 πια wurden auf einer Textilkardierungsvorrichtung

zu einer Matte von 63 g/m kardiert, die etwa 10 000 Fasern/

Zoll besaß, v/obei etwa 9050 der Fasern im wesentlichen in einer, Richtung parallel nebeneinander gelagert in Längsrichtung zu der Beschickungsrichtung der Kardierungsvorrichtung orientiert waren und die Abweichung der Achse einer jeden Faser von der exakten Parallelrichtung nicht mehr als etwa 10° betrug. Die restlichen Fasern wurden in Querrichtung zu der Mehrzahl angeordnet. Die Matte wurde zu Abschnitten von 228 cm geschnitten, ura 90° gedreht, so daß die in einer Richtung verlaufend?n Fasern der Breite nach zu der Beschickungsrichtung angeordnet waren, und in eine im Innern erwärmte Stahlwalzenvorrichtung bei einer Geschwindigkeit von etwa 2,44 m pro Minute gegeben. Die Hatte wurde dann bei einer Temperatur von 232°C gesintert und eine Kraft von 2 267 kg längs einer Kalanderberührungslinie von 228 cm einheitlich ausgeübt, ura die Fasern an benach- * ("contoures shoo")

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barten Punkten integral miteinander zu verbinden. Die individuelle Faseridentität wurde nicht beeinträchtigt. Der hergestellte Stoff besaß eine durchschnittliche Porengröße von 18 Mikron, eine offene Fläche von et\\^ra 39?', ein Porenvolumen von etwa 70?' und eine Luftdurchlässigkeit von etwa 80 cfm/ft.²/1/2 Zoll l/.K. Als der Stoff als Elektrodenseparator in eine belüftete alkalische Silber/Kadmium-Batterie mit einem KOIT-IClektrolyt eingebaut wurde, stellte man fest, daß die Batterie gegenüber früheren Zellen mit ähnlicher Größe unter Anwendung herkömmlich verbundener Separatoren wirksamer war und eine längere Lebensdauer besaß.

Beispiel 4

Eine Matte aus Nylon-66-Fasern, die mit denselben Parametern und auf die gleiche Weise wie die Matte von Beispiel 3 hergestellt wurde, wurde zu Abschnitten von 228 cm geschnitten und so angeordnet, daß sie in eine Mangel geschickt v/erden können, Y/obei die in einer Richtung verlaufenden Fasern der Breite nach zu der Mangelwalze orientiert sind. Die Matte wurde mit einer Geschwindigkeit von 274 cm pro Minute der Mrngel zugeführt und einer Temperatur von 232⁰C und einem Druck von etv/a 28 kg/cm unterworfen, um die Fasern an benachbarten Punkten zu sintern. Die Fasern wurden nicht beschädigt. Der entstandene gesinterte Stoff besaß eine Dicke von 0,305 mm, eine durchschnittliche Porengroße von 25 Mikron, eine offene Fläche von etwa 50?ü, ein Porenvolumen von etv/a 80^ und eine Luftdurchlässigkeit von etwa 210 c.fm/ft.²/1/2 Zoll W.K. Es wurde gefunden, daß das Material zur Verwendung als Separator in verschlossenen Nickel/Kadmium- und alkalischen Silber/Kadmium-Batterien gut geeignet vrar.

Beispiel 5

38 mm lange gekräuselte Teflonstapelfasern mit einem Denier 2,3 v/urden auf einer Luftlegemaschine kardiert und zu einer Matte geformt, die eine Faserzahl von etwa 25 000 Fasern/Zoll und ein Gewicht von etwa 68 g/cm besaß. Etwa 80?$ der Fasern

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waren im wesentlichen in einer Richtung parallel nebeneinander gelagert der Breite η .-eh zu der Beschickungsrichtung der Ka.rdierungsvorrichtung o~ri entiert. Die restlichen Fasern waren euer zu der Mehrheit angeordnet. Während dieselbe Faserorientierung beibeholten wurde, wu^V; die Hatte mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,52 m pro T.'iirute einen im Innern erwärmten Stahlwalzenkalander zugeführt, so daß die Ilehrhc-it der Fasern in Bezug auf die Kalanderwalzen in wesentlichen der Breite nach angeordnet waren. Die Hatte wurde dann bei einer Temperatur von 3-'^!? C und oinor Kraft von 1.°A t pro cm der Länge der Kalandorberüh-rungn linie gerintevt, um die Fasern an benachbarten !\mkten integral zu verbindung, ohne d: α Faserid-mtität zn beeinträeh-tigen. Der gesinterte Stoff besaß eine Dicke von 0,25 mm, eine einheitliche durchschnittliche» Porengrößc von etwa 10 I-iiKrci¹., eine offene Flüche von etwa 25;j, ein Porenvolumen von 5^ urd eine Luftdurc3).l;i.ssigkoit von 0,5 cfm/ft.^/1 /?. Zoll V.^r.K. Diener. Material verhielt sich "ufriedenstellend, als es als v.'lektrod.enseparator in eine belüftete Blei/Säure-Batterie eingebaut worden war. Die niedrige Luftdurchlässigkeit beeinträchtigte den Ionendurchgang nicht.

Beispiel 6

Gekräuselte Teflonstapelfasern mit einer Länge von 3-^c3 mm und einem Denier von 6,67 λ-mrden auf einer Luftlegemaschine kardiert, wobei etwa 85/·' der Fasern im wesentlichen in einer Richtung der Breite nach zu der Beschickungsrjchtung der Maschine orientiert waren, um eine Matte mit einer Faserzahl von etwa 6 300 Fasern/Zoll und einem Gewicht von etwa 137 g/cm¹" herzustellen. Während dieselbe'Faserorientierung beibehalten wurde, wurde die Matte mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,83 m pro Minute einer Mangel, die eine Drahtir.aschenträgerbahn besitzt, welche zwischen dem Schuh und dor Valze angeordnet ist, zugeführt. Die glattere Oberfläche der Matte war der Bahn zugewendet. Die V.'alze und der Schuh übten einen Druc); von etwa 35 kg/cm'" und eine Temperatur von 3A3°C auf die Matte aus, wobei nebeneinander liegende Fasern an benachbarten Punkten gesintert wurden. Der entstandene gesinterte Stoff besaß eine Dicke von 0,25 mm, eine

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durchschnittliche Porengröße von 25 Mikron, eine offene Fläche von etwa 37/5, ein Porenvolumen von etwa G'3% und eine Luftdurchlässigkeit von 80 cfm/ft. /1/2 Zoll W.K. Das Material war zur Verwendung als Separator in dicht verschlossenen Nickel/Kadmium- und Silber/Kadmium-Batterien gut geeignet.

Wenn auch der nicht-gewebte gesinterte Stoff der vorliegenden Erfindung in erster Linie im Hinblick auf Batterieseparatoren beschrieben worden ist, können andere analoge Verwendungszwecke, ■wie z.B. als Filtermedien, vom Fachmann leicht ausgewählt vierden.

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Claims

eingegangen

Patentansprüche

1. Elektrochemische Batterie mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem dazv/ischen befindlichen Elektrolyt, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen nicht-

. . gewebten Elektrolyt-durchlässigen filzartigen Stoffseparator, der zwischen den Elektroden angeordnet ist, enthält, v/obei der nicht-gewebte Stoff eine Anordnung von thermoplastischen Fasern umfaßt, von denen die Mehrheit im wesentlichen in einer Richtung parallel nebeneinander gelagert angeordnet sind und die Fasern an benachbarten Punkten zusammengesintert sind, während die Faseridentität beibehalten wurde,und der gesinterte Stoff gegenüber dem Elektrolyt chemisch beständig ist und eine einheitliche Porösität besitzt.

• ■ *

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des nicht-gewebten Stoffes gekräuselt sind.

3. Batterie nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Stoff Poren einer Größe zwischen etwa 5 und 35 Mikron, eine offene Fläche zwischen etwa 25 und 6OJ5, ein Porenvolumen zwischen etwa 50 und 90/'» und eine Luftdurchlässigkeit zwischen etwa 12,2 und 78,3 wP/m±n/m²/l2,7 mm •aufweist.

4. Batterie nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Fasern solche von hydrophiler Natur sind.

5. Batterie nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der _f1 Separator aus nicht-gewebtem Stoff eine Dicke im Bereich von

etwa 0,05 bis 1,25 ram besitzt,
/

6. Elektrochemische Batterie nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine solche vom alkalischen Nickel/Kaaruu::;-Typ ist, der gesinterte Stoff Polypropylenfasern umfaßt,"wobei der Polypropylenstoff größere Poren als etwa 20 Mikron. eine offene Fläche über etwa 35/4 und eine Luftdurchlässicke.lt

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eingegangen

über etwa 22,9 m^/rain/ni²/12,7 ^{mm ¥}«^s- aufweist.

7. Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ' Separator eine Dicke von etv/a 0,2 bis 0,25 mm besitzt.

O. Batterie nach Anspruch 6-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Separators eine Länge von etv/a 38 mm und eine Denierzahl von etv/a 1,8 besitzen.

9. Batterie nach Anspruch 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die

ρ Faserzahl des Separators etv/a 1318 pro cm" beträgt.

10. Nicht-gewcbter Elektrolyt-durchlässiger filzartiger Stoffseparator für eine elektrochemische Batterie nach. Anspruch 1-9» dadurch gekennzeichnet, daß er eine Anordnung von thermoplastischen Fanern umfaßt, von denen die Mehrheit in -wseitlichen in einer Richtung parallel nebeneinander gelagert angeordnet und gesintert sind.

11. Separator nach Anspruch 10, dadurch gekonnzeichnet, daß die gesinterte Matte Poren einer Grüße zwischen etwa 5 und 35 Mikron, eine offene Fläche zwischen etwa 25 und 6θ;ί, ein Porenvolumen zwischen etv/a 50 und 90?' und eine Luftdurchläs-• sigkeit zwischen etwa 12,2 und 78,3 nr/min/m /12,7 mm Y/.3.aufweist.

12. Separator nach Anspruch 10-11, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Fasern solche von hydrophiler Natur sind.

•13. Separator nach Anspruch 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Stoff eine Dicke im Bereich von etv/a 0,05 bis 1,25 mm besitzt. - .

1/|. Separator nach Anspruch 10-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern gekräuselt sind.

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eingegongen απι ^^φ

15. Separator nach Anspruch 10-14, dadurch gekennzeichnet, daß etv/a 67 bis 97?f der Fasern im v/esentlichen in einer Richtung parallel nebeneinander gelagert angeordnet sind, v/obei die Abweichung von der exakten parallelen Lage höchstens etwa 30° beträgt.

16. Separator nach Anspruch 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasergröße zwischen etwa 1,5 und 8,0 Denier und deren Länge zwischen etwa 12,7 und 76 rnra beträgt.

17. Separator nach Anspruch 10-16, dadurch ,^kennzeichnet, d'ai die Fo
macht.

2 die Faserzahl zwischen etwa 54 und 1550 pro cm aus-

18. Separator nach Anspruch 10-17, dadurch' gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Fasern aus Polypropylen', Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Mischpolymerisaten des Polyvinylchlorids, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Nylon, Polytetrafluorethylen, modifizierten Acryl- oder Poiyacrylmaterialien bestehen.

19. Verfahren zur Herstellung von Separatoren nach Anspruch 10-13, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß 'es folgende Stufen umfaßt:

a) Kardieren einer Anordnung von thermoplastischen Fasern unter Bildung einer Hatte, v/obei die Mehrheit der Fasern im v/esentlichen in einer Richtung parallel nebeneinander gelagert angeordnet sind,

.₍ b) Zuführung der faserartigen Hatte in eine Kocbtcniperaturdruckvorrichtung mit kontinuierlicher Beschickung, wobei die in einer Richtung parallel angeordneten Fasern praktisch der Breite nach zu der Beschickungsricbtung orientiert sind und

c) Sintern der Matte bei einer erhöhten Temperatur unter dan Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials, um die Fasern an benachbarten Punkten integral zu verbinden, v/äh-

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rend die Faseridentität erhalten bleibt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern durch Luftlegungsverfahren kardiert werden.

21. Verfahren nach Anspruch 19-20, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kardierung etwa 67 bis 97% der Fasern der Matte in praktisch parallelen Reihen zueinander angeordnet werden, wobei jede Paser höchstens etwa 30° von der exakten in einer Richtung verlaufenden parallelen Position abweichen.

22. Verfahren nach Anspruch 19-21, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Kardierung eine Kräuselung der Fasern vorgenommen wird.

23. Verfahren nach Anspruch 19-22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sinterungstemperatur von etwa 5 bis 28⁰C unter dem Schmelz- oder Erweichungspunkt der Fasern angewendet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 19-23, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochtemperaturdruckvorrichtung ein Kalander verwendet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die .Mehrheit der Fasern in der Matte praktisch der Breite nach zu den Kalanderwalzen angeordnet werden, wobei eine Abweichung von höchstens 30° zu der senkrecht zu der Beschickungsrichtung der Walzen verlaufenden Richtung erfolgt.

26. Verfahren nach Anspruch 24-25, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Kalanderwalzen ein Druck auf die Matte an dem Berührungspunkt von etwa 71 bis 143 kg/cm der Berührungslinie ausgeübt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 24-26, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Kalander die Dicke der Matte etwa 90 bis 98[¹S vermindert wird.

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28. Vorfahren nach Anspruch 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die fascrartige Matte der Druckvorrichtung in einer Geschwindigkeit von etwa 0,90 bis ·{ m pro Minute zugeführt und durch diese h.indurchgeführt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 19-23, dadurch gekennzeichnet, daC als Hochtenperaturvorrichtung mit kontinuierlicher Beschikkung eine Mangel verwendet v/ird, die eine Y'alze und einen entsprechend geformten Schuh auf v/eist.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrheit der Fasern der Matte praktisch der Breite nach zu der Mangelwalze angeordnet wird, wobei höchstens eine Abweichung von etwa 30° zu der senkrecht zu der Beschickungsrichtung der Walze verlaufenden Richtung erfolgt.

31. Verfahren nach Anspruch 29-30, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Walze und dem Schuh ein Druck auf die Matte von etwa 10,5 bis 42 kg/cm ausgeübt wird.

32. Verfahren nach Anspruch 29-31, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mangel die Dicke der Matte um etv/a 88 bis 96?o vermindert v/ird.

33.' Verfahren nach Anspruch 19-32, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit einer Textilkardierungsvorrichtung kardiert und danach um etwa 90° gedreht v/erden, damit sie der Breite nach zu der Beschickungsvorrichtung angeordnet sind.

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