DE2331218C3 - Dichtungsmaterial für alkalische galvanische Elemente - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft alkalische galvanische EIetnente,
im folgenden als alkalische Elemente bezeichnet, wie Quecksilberelemente oder alkalische Mangandioxid-Zink-Elemente,
und stellt alkalische Elemente zur Verfugung, die eine verbesserte isolierende
Dichtung fur die Abdichtung der Elemente enthalten. Wodurch das Auslaufen der Elektrolytlösung verhindert
und die Lagereigenschaften der Elemente verbessert werden.
Alkalische Elemente besitzen im allgemeinen ein Gehäuse, das stromerzeugende Einzelelemente enthält
und gleichzeitig als ein Elektrodenanschluß dient. eine Dichtungsplatte, die ein offenes Ende des Elements
abdichtet und gleichzeitig als der andere Elektrodenanschluß dient, sowie eine isolierende Dichtung,
die sich zwischen dem offenen Ende des Elements und der Dichtungsplatte zur elektrischen Isolierung
des Gehäuses von der Dichtungsplatte befindet.
Die meisten der bei dieser Art von alkalischen Elementen auftretenden Probleme bestehen in elektrischen
Kurzschlüssen, der Korrosion von äußeren Ausrüstungsgegenständen und in der Erniedrigung
der Elementkapazität, die durch das Austreten der Elektrolytlösung während der Lagerung des Elements
hervorgerufen werden. Das Auslaufen der Elektrolytlösung wird hauptsächlich durch das Material der
isolierenden Dichtung sowie das Versiegelungsverfahrcn bedingt.
Für die isolierenden Dichtungen dieses Elemenlentyps sind bereits Chloroprenkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk.
Butylkautschuk, Isoprenkautschuk, Fluor enthaltender Kautschuk. Polyäthylen und Polyamide
verwendet worden.
Chloroprenkautschuk besitzt sehr gute Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit und der Elastizität,
besitzt jedoch schlechte Dichtungseigenschaften und somit den Nachteil, daß das Austreten der Elektrolytlösung
ermöglicht wird, wodurch eine wesentliche Verkürzung der Lagerungszeit des Elements bedingt
wird.
Styrol-Butadienkautschuk ist hinsichtlich der Alkaiibeständigkeit nicht zufriedenstellend und verursacht
elektrische Kurzschlüsse oder das Austreten der Elektrolytlösung während des Gebrauchs des
Elements Auch Isoprenkautschuk führt infolge seiner hohen Permeabilität für Wasserdampf zu einem Auslaufen
der Elektrolytlösung und verursacht somit eine wesentliche Verkürzung der Lagerungszeit des Elements.
Butylkautschuk ist in alleiniger Verwendung ungeeignet,
da hierdurch der Austritt einer großen Menge an Elektrolytlösung an den Berührungsstellen zwischen
Gehäuse und Dichtungsplatte infolge der hohen Stoßelestizität und des großen, bleibenden Verformungsfaktors
des Butylkautschuks bedingt ist, obwohl Butylkautschuk eine niedrige Permeabilität für
Wasserdampf besitzt, und der Durchgang von Elektrolytlösung gering gehalten wird. Fluor enthaltender
Kautschuk besitzt ebenfalls eine große Stoßelastizität und ist hinsichtlich seiner Verbindung mit Metallen
nicht zufriedenstellend.
Polyamide und Polyäthylen besitzen hohe Steifigkeiten und keine Stoßelastizität sowie außerordentlich
schlechte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Verbindung und Verträglichkeit mit Metallen.
Der Erfindung liegt somit als Aufgabe die Schaffung eines Dichtungsmaterials für alkalische Elemente
der eingangs genannten Art zugrunde, das frei von den vorstehend erwähnten Nachteilen der bekannten
Dichtungsmaterialien ist und eine lange Lagerzeit der Elemente ohne Leckgefahr gewährleistet.
Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei einem Element der eingangs genannten
Art die Dichtung aus einer Harzmasse besteht, die einen halogenierten Butylkautschuk als Hauptbestandteil
sowie ein hiermit vermischtes Styrolharz und ein Phenolharz enthält.
Durch Verwendung der erfindungsgemäßen isolierenden Dichtungen lassen sich infolge der hervorragenden
Eigenschaften hinsichtlich der Verhinderung des Elektrolytaustritts alkalische Elemente herstellen,
die ausgedehnte Lagerzeiten unbeschadet überstehen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert.
F i g. 1 zeigt eine Höhenansicht, teilweise im Schnitt, einer Form eines alkalischen Elements.
Bei F i g. 2 handelt es sich um eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Styrolharzmenge
in einer eine isolierende Dichtung bildenden Harzmasse und der prozentualen Zahl der Elemente
wiedergibt, bei denen ein Austritt von Elektrolytlösung stattfindet.
3 7 4
Bei Fig. 3 handelt es sich in ähnlicher Weise um tung verhindert werden soll. Trotzdem tritt die alka-
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwi- lische Elektrolytlösung aus dem Element aus, und
sehen der Phenolharzmenge in der Harzmasse und zwar nicht nur durch die Dichtung, sondern auch in
der prozentualen Zahl der Elemente wiedergibt, bei großem Umfang durch den Anschluß der Dichtung
denen ein Austritt von Elektrolytlösung stattfindet. 5 und des Elementgehäuses oder der Dichtungsplatte.
Fig. I zeigt den Aufbau eines typischen alka- Deshalb kann der Elektrolytaustritt mit einer Dichlischen
Elements. Das Gehäuse II) des Elements tung aus Butylkautschuk, der große Stoßelastizität
besteht aus einem nickelplattierten Stahlblech und und einen großen, bleibenden Verformungsfaktor
dient gleichzeitig als positiver Elektrodenanschluß. besitzt, nicht vollständig verhindert werden.
Das positive Elektrode-Gemisch Ci) ist in das Ge- io Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß häuse(l) eingepreßt und besteht z. B., wenn es sich Harzmassen, die einen halogenierten Butylkautschuk um ein Quecksiiberelement handelt, aus Quecksilber- als Hauptbestandteil und Styrolharze sowie Phenoloxid mit etwa 10 Gewichtsprozent Graphit als lei- harze hierin eingemischt enthalten, in hohem Maß tendes Material. Die Zinkelektrode (3} ist durch Preß- als Werkstoffe zur Herstellung von isolierenden Dichverformung eines Zinkpulvers von etwa 90 bis 300 μ i5 tungen in alkalischen Elementen geeignet sind. Bei (50 bis 150 mesh) entstanden, das vorher mit etwa Verwendung von aus diesen Massen hergestellten 10 Gewichtsprozent Quecksilber amalgamiert wor- isolierenden"Dichtungen kann der Austritt einer alkaden ist. um die Korrosion durch Elektrolytlösung zu lischen Elektrolytlösung infolge des Kriechphänomens verhindern. Der ionendurchlässige Separator (4) ver- im wesentlichen verhindert werden, und es lassen hindert den Selbstverbrauch der feinen Teilchen des 20 sich alkalische Elemente herstellen, die selbst ausgepositiven Elektrode-Gemisches, das sich durch Be- dehnte Lagerungszeiten bei hoher Feuchte unberührung mit der negativen Zinkeleklrode (3) >n der schadet überstehen.
Das positive Elektrode-Gemisch Ci) ist in das Ge- io Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß häuse(l) eingepreßt und besteht z. B., wenn es sich Harzmassen, die einen halogenierten Butylkautschuk um ein Quecksiiberelement handelt, aus Quecksilber- als Hauptbestandteil und Styrolharze sowie Phenoloxid mit etwa 10 Gewichtsprozent Graphit als lei- harze hierin eingemischt enthalten, in hohem Maß tendes Material. Die Zinkelektrode (3} ist durch Preß- als Werkstoffe zur Herstellung von isolierenden Dichverformung eines Zinkpulvers von etwa 90 bis 300 μ i5 tungen in alkalischen Elementen geeignet sind. Bei (50 bis 150 mesh) entstanden, das vorher mit etwa Verwendung von aus diesen Massen hergestellten 10 Gewichtsprozent Quecksilber amalgamiert wor- isolierenden"Dichtungen kann der Austritt einer alkaden ist. um die Korrosion durch Elektrolytlösung zu lischen Elektrolytlösung infolge des Kriechphänomens verhindern. Der ionendurchlässige Separator (4) ver- im wesentlichen verhindert werden, und es lassen hindert den Selbstverbrauch der feinen Teilchen des 20 sich alkalische Elemente herstellen, die selbst ausgepositiven Elektrode-Gemisches, das sich durch Be- dehnte Lagerungszeiten bei hoher Feuchte unberührung mit der negativen Zinkeleklrode (3) >n der schadet überstehen.
Elektrolytlösung suspendiert. Zur Aufnahme einer Die Beispiele erläutern die Erfindung. Bei den
alkalischen Elektrolytlösung dient ein poröses, faser- Vergleichsbeispielen 1 und 2 handelt es sich um
artiges Material (5). Die Bezugszahlen (6) und (7) 25 bekannte Dichtungen,
bezeichnen eine innere Dichtungsplatte bzw. eine . , . .
äußere Dichtungsplatte. Diese Dichtungsplatten sind Vergleicnsbeispiel I
an ihren zentralen Stellen durch Elektroschweißung Gewichistcile
miteinander verbunden. Dieinnere Dichtungsplalte(6) Butylkautschuk 100
ist mit einer Zinnschicht überzogen, um die elektrische 30 η „π 50
Verbindung mit der negativen Zinkelektrode (3) zu
Verbindung mit der negativen Zinkelektrode (3) zu
verbessern, und die äußere Dichtungsplatte (7) ist Stearinsäure 1
mit einer Nickelschicht überzogen, um die Korrosion Zinkoxid 5
durch äußere Lufteinwirkung zu verhindern, und dient
durch äußere Lufteinwirkung zu verhindern, und dient
gleichzeitig als negativer Elektrodenanschluß an sich. 35 Tetramethylthiuramdisulfid 1
Die isolierende Dichtung (8) befindet sich zwischen
den Dichtungsplatten (6) und (7) sowie dem Ge- Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt,
häuse(l), um diese elektrisch zu isolieren und um indem die vorgenannten Bestandteile in einem Ban-
eine gasdichte Abdichtung zu gewährleisten. bury-Mischer vermischt werden. Das Gemisch wird
Für die isolierende Dichtung (8) des oben be- 40 auf einem Walzenstuhl geknetet und in einer Metall-
schriebenen alkalischen Elements wird vorzugsweise form 20 Minuten bei einer Temperatur von 160 C
ein Werkstoff verwendet, der solche Bedingungen vulkanisiert.
erfüllt, daß der Isolationswiderstand hoch und vor- ,, , ■ , , . . . _
zugsweise über 1012 Ohm ■ cm He4-I. daß der Werk- Vergleichsbeisp.el 2
stoff hoch elastisch ist und ein hohes Rückstellver- 45 Gewichtsteile
mögen sowie einen niedrigen bleibenden Verfor- Chlorierter Butylkautschuk 100
mungsfaktor besitzt, und daß der Werkstoff eine ^n 50
niedrige Wasserdampfpermeabilität besitzt und alkali-
beständig ist. Stearinsäure 1
Keiner der herkömmlichen, obengenannten Werk- 50 Tetramethylthiuramdisulfid 1
stoffe erfüllt diese Bedingungen in zu.nedenstellender
Weise. So besitzt z. B. Butylkautschuk ausgezeich- Zinkoxyd 4
nete elektrische und physikalische Eigenschaften und
insbesondere eine geringe Wasserdampfpermeabilität, Aus den vorgenannten Bestandteilen wird eim
was von großem Vorteil ist, wenn der Durchtritt einer 55 isolierende Dichtung in gleicher Weise wie in Ver
Elektrolytlösung durch eine hieraus gefertigte Dich- gleichsbeispiel 1 hergestellt.
B e i s ρ i e !
Aus den in Tabelle I aufgeführten Müssen, die
chlorierten Butylkautschuk und unterschiedliche Mengen Styrolharz und Phenol-Formaldehydharz
enthalten, werden isolierende Dichtungen hergestellt. 65 indem man die Bestandteile jeder Masse in einem
Banbury-Mischer zu einer homogenen Masse vermischt, die Masse auf einem offenen Walzenstuhl
knetet, die geknetete Masse etwa 30 Minuten alten die gealterte Masse nach dem Schneiden auf vor
bestimmte Größe in eine Metallform gibt, die in de Form befindliche Masse 5 Minuten bei einer Tem
peratur von 160 C hält, die geformte Dichtung nacl der Abkühlung der Mctallform aus der Form nimm
und schließlich den Grat von der Dichtung entfernt
Tabelle I
Mischungsverhältnis (Gewichtsteile)
Mischungsverhältnis (Gewichtsteile)
(D | (2) | (3) | (4) | (5) | (61 | ""robe Nr (7) |
(8) | (9) | (10) | (11) | (12) | |
Chlorierter Butylkautschuk Slyrolharz... |
100 5 15 30 4 |
100 10 15 30 4 |
100 15 15 30 4 |
100 20 15 30 4 |
100 25 15 30 4 |
100 30 15 30 4 |
100 35 15 30 4 |
100 40 15 30 4 |
100 20 0 30 4 |
100 20 5 30 4 |
100 20 10 30 4 |
100 20 20 30 4 |
Phenol-Form aldehydharz .... Ruß |
2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Zinkoxid | ||||||||||||
Magnesiumoxid... |
Unter Verwendung der aus jeder Masse hergestellten isolierenden Dichtungen werden 100 Quecksilberelemente
der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion mit einem Durchmesser von 15,6 mm und einer Höhe
von 6,0 mm hergestellt. Die Elemente werden 70 Tage in einer Umgebung mit 90% relativer Feuchte oder
höher gehalten, um das Ausmaß des Auslaufens von alkalischer Elektrolytlösung zu bestimmen. Die Ergebnisse
sind in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Fig. 2 zeigt den Einfluß des in der Masse enthaltenen Styrolharzes
auf das Elektrolytlösung-Austrittsverhältnis der Elemente, wenn die Mengen an chloriertem Butylkautschuk
und Phenolhar;· konstant bleiben und 100 Gewichtsteile bzw. 15 Gewichtsteile betragen.
Fig. 3 zeigt den Einfluß des in die Masse eingemischten Phenolhari.es auf das Elektrolytlösung-Austrittsverhältnis
der Elemente, wenn die Mengen an chloriertem Butylkautschuk und Styrolharz konstant
sind und 100 Gewichtsteile bzw. 20 Gewichtsteile betragen. Das Auslaufen der Elektrolytlösung
wird durch die alkalische Reaktion mit einem Lackmuspapier bestimmt, das mit der Oberfläche jedes
Elements in Berührung steht. Das Auslaufverhältnis gibt die prozentuale Anzahl der Elemente wieder,
bei denen ein Auslaufen der Elektrolytlösung stattfindet.
Der gleiche Effekt kann erhalten werden, wenn an Stelle von chloriertem Butylkautschuk bromierler
Butylkautschuk verwendet wird. Hierzu wird eine isolierende Dichtung aus einer Masse der folgenden
Zusammensetzung nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 hergestellt:
Gewichtsteile
Bromierter Butylkautschuk 100
Styrolharz 25
Phenol-Formaldehydharz 13
Ruß 30
Zinkoxid 5
Tetramethylthiuramdisulfid 1
Die gleiche Wirkung wird erreicht, indem man Styrol-Butadien-Copolymerisate an Stelle des in den
Beispielen 1 und 2 benutzten Styrolharzes verwendet. In diesem Fall werden vorzugsweise Copolymerisate
mit mehr als 80% Styrol verwendet, da übermäßig hohe Anteile an Butadien in der Masse nachteilige
Einflüsse auf die Eigenschaften des Elements haben.
Eine bevorzugte Rezeptur, die ein Styrol-Butadien-Copolymerisat enthält, ist nachfolgend angegeben.
Gewichtsteile
Chlorierter Butylkautschuk 100
Styrol-Butadien-Copolymerisal (90 Gewichtsprozent Styrol und
10 Gewichtsprozent Butadien).... 23
Phenol-Formaldehydharz 15
Ruß 30
Stearinsäure 2
Zinkoxid 3
Magnesiumoxid 2
Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt, indem die obengenannte Masse in gleicher Weise
wie im Beispiel 1 verarbeitet wird. Wie bereits dargelegt, wird Phenolharz wirkungsvoll
als Zusatz zu dem halogenierten Butylkautschuk verwendet; es hat sich jedoch gezeigt, daß eine ähnliche
Wirkung auch bei Verwendung modifizierter Phenolharze erzielt werden kann. Namentlich Xylol
modifiziertes Phenol-Formaldehydharz und Melamin modifiziertes Phenol-Formaldehydharz werden mit
Erfolg verwendet. Beispiele von Massen, die solche Harze enthalten, sind nachfolgend angegeben.
Gewichtsleile
Chlorierter Butylkautschuk 100
Styrol-Butadien-Copolymerisat (80 Gewichtsprozent Styrol und
20 Gewichtsprozent Butadien).... 23
Alkylphenolharz 15
Ruß 30
Stearinsäure 2
Zinkoxid 6
Magnesiumoxid 1
Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt, indem man die Masse in gleicher Weise, wie im Beispiel
1 beschrieben, verarbeitet.
Gewich tsteile
Bromierter Butylkautschuk 100
Styrol-Butadien-Copolymerisal (80 Gewichtsprozent Styrol und 20 Gewichtsprozent Butadien).... 23
Xylol modifiziertes Phenol-Formaldehydharz 15
Stearinsäure 2
7 V 8
Uewichtsteile Gewichtsteile
Zinkoxid 6 Melamin modifiziertes Phenol-Magnesiumoxid I Formaldehydharz 15
Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt. Stearinsaure 2
indem man die Masse in gleicher Weise, wie im Bei- £ΐηκοχια
ο
spiel 1 beschrieben, verarbeitet. 5 Magnesiumoxid 1
Beispiels Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt,
Gcwichtsicilc . indem man die Masse in gleicher Weise, wie im Bei-
Chlorierter Butylkautschuk H)O spiel 1 beschrieben, verarbeitet.
Styrol-Butadien-Copolymerisat io Die Eigenschaften der in den Beispielen beschrie-
(80 Gewichtsprozent Styrol und benen isolierenden Dichtungsmaterialien sind in
20 Gewichtsprozent BiMadien).... 23 Tabelle Il zusammengestellt.
Volumen- | Sloltelastizitats- | Tabelle Il | Wasserdampf- pcrmeabililäts- |
Gewichlsvcr- minderungs- |
Zugfesligk | |
Widerstand | faktor | Bleibender Druckvcr- |
faktor | verhiiltnis in Alkali |
||
Beispiel | (Ohm-cm) | (%) | formungsfaktor | χ IO12gcm/cm3 κ see χ cm Hg |
/MKaI!
<%) |
(kg/cm2 |
ASTM | ASTM | (%) | ASTM CUP- | ASTM | ||
Meßmethode | D-257 | D-1054 | ASTM | Methode | D-412 | |
1,02- H)17 | 63,5 | D-412 | 14.4 | 0,52 | 85,0 | |
1*) | 6,80 · 1015 | 58,8 | 13,5 | 15,5 | 0,47 | 79,3 |
2*) | 7,95 · 10lh | 76,6 | 17,5 | 12.3 | 0,40 | 180.5 |
1 | 8,75 ■ 1016 | 75,8 | 7,3 | 11,6 | 0,37 | 195.0 |
2 | 7,50 · 10"' | 81,2 | 6,5 | 12,0 | 0,35 | 205,5 |
3 | 8,86 ■ 10lh | 85.5 | 4,9 | 10.5 | 0,41 | 220,5 |
4 | 9,05 · 10u | 79,8 | 3,8 | 9,8 | 0,30 | 205,0 |
5 | 9,02 · 1015 | 76,5 | 4,6 | 7,6 | 0,31 | 203,0 |
6 | 5,5 | |||||
*) Vcrglcichsbeispiele.
Die für die Messung dieser Eigenschaften verwendeten Prüfmuster werden jeweils aus den obengenannten
Beispielen nach den in ASTM definierten Methoden hergestellt. Die Messungen erfolgen
nach den in ASTM definierten Methoden. Die Gewichtsverminderungsverhältnisse in Alkali werden so
bestimmt, daß man jedes Prüfmuster der Abmessungen 5 χ 5 χ 0,1 cm 24 Stunden in 20gewichtsprozentiges,
wäßriges Kaliumhydroxid eintaucht und danach die Gewichtsverminderung bestimmt.
Die Dichtungsmaterialien der Erfindung gemäß den Beispielen 1 bis 6 besitzen im Vergleich zu den
herkömmlichen Dichtungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 große Stoßelastizitätsfaktoren und kleine
Druckverformungsfaktoren. Sie besitzen somit ausgezeichnete Dichtungseigenschaften und darüber hinaus
kleine Wasserdampfpermeabilitätsfaktoren. Mit den Dichtungsmaterialien der Erfindung ist somit
eine wirksame Verhinderung des Auslaufens von
ASTM D-412
Eleklrolytlösungen auf Grund des Kriechphänomens möglich.
Zur weiteren Verdeutlichung der Auswirkung der Erfindung wurde mit jeder Dichtung ein Auslauf-Beschleunigungstest
durchgerührt. Bei diesem Test
^o werden Quecksilberelemente der Konstruktion gemäß
Fig. 1, jeweils mit einem Durchmesser von 15,6 mm und einer Höhe von 6,0 mm, die jede der
isolierenden Dichtungen der vorgenannten Beispiele enthalten, in einer Umgebung mit einer relativen
Feuchte von 90% oder höher gelagert, und der Austritt von Elektrolytlösung sowie die Kapazität jedes
Elements werden von Zeit zu Zeit nach einem festgelegten Intervall überprüft. Der Elektrolytaustritt
wird durch die Alkalireaktion bestimmt, die mit Lackmuspapier eintritt, das in Berührung mit dei
äußeren Oberfläche des Elements steht. Für jede Dichtung werden 100 Probeelemente dem Test unter
worfen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.
1 (Vergleichsbeispiel)
2 (Vergleichsbeispiel)
1
1
Anzahl der Elemente in | 6 | 8 | Lagerzeit | 12 | Wochen | 16 | 18 | 20 | 22 | |
4 | 28 | 53 | %. bei denen ein | 100 | ||||||
2 | 11 | 21 | 39 | 10 | 95 | |||||
0 | 5 | 0 | 0 | 98 | 2 | 10 | 31 | 68 | 82 | |
0 | 0 | 0 | 0 | 70 | 3 | 18 | 41 | 74 | 88 | |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Austritt von Elektrolytlösung stattfindet | 5 | 27 | 51 | 71 |
0 | 0 | 0 | 14 | |||||||
0 | '> | |||||||||
100 | ||||||||||
3 | ||||||||||
5 | ||||||||||
3 |
97 100 85 509 626/;
hortsetzung
4
5
6
Wie aus Tabelle III hervorgeht, zeigen die EIemente,
die die isolierenden Dichtungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 enthalten, bereits nach
4wöchiger Lagerung ein Auslaufen der Elektrolytlösung, und nach 12 bis 14 Wochen tritt bei sämtlichen
Elementen, d. h. 100%, ein Auslaufen der Elektrolytlösung auf. Im Gegensalz hierzu zeigen die
die Dichtungen der Erfindung enthaltenden Elemente erst nach Ablauf von 8 bis 12 Wochen ein Auslaufen
von Elektrolytlösung. Dies bedeutet, daß die die Dichtungen der Erfindung enthaltenden Elemente
eine 2- bis 3mal längere Haltbarkeit besitzen als herkömmliche Elemente. Steigende Mengen von Elektrolytlösung,
die aus dem Element austreten, verursachen elektrischen Kurzschluß des Elements oder
eine Kapazitätserniedrigung des Elements infolge eines Kurzschlusses der Elektrolytlösung und somit
auch eine Korrosion der Geräte, in denen das Element verwendet wird. Aus diesem Grund ist die Verhinderung
des Auslaufens der Elektrolytlösung das wichtigste Problem bei alkalischen Elementen. Wie aus
den vorgenannten Beispielen hervorgeht, können erfindungsgemäß alkalische Elemente mit guter Haltbarkeit
bzw. langer Lebensdauer erhalten werden.
Die isolierenden Dichtungen der Erfindung werden aus Harzmassen hergestellt, die einen halogenieren
Butylkautschuk, wie chlorierten Butylkautschuk oder bromierten Butylkautschuk, als Hauptbestandteil und
geeignete Mengen von in die Masse eingemischtem Styrolharz und Phenolharz enthalten. Die in den
halogenierten Butylkautschuk einverleibten Styrol- und Phenolharze besitzen die Wirkung, die optimale
Stoßelastizität und Härte der aus der Masse hergestellten Dichtungen zu erreichen, den bleibenden
Druckverformungsfaktor der Dichtung zu erniedrigen und eine gute Verbindung zwischen der Dichtung und
dem Metall zu gewährleisten, aus dem das Elementgehäuse oder die Dichtungsplatte bestehen. Die Dichtungen
der Erfindung vermögen das Auslaufen von Elektrolytlösung zu verhindern, vermutlich deshalb,
weil das Styrolharz ein ausreichend wirksames Hindernis hinsichtlich des Kriechphänomens der Elektrolytlösung
darstellt und das Phenolharz gleichzeitig eine Versiegelung des schmalen Spalts bewirkt, indem
es von der alkalischen Elektrolytlösung entsprechend
Anzahl der l-leniente in | 6 | X | Lagerzeit | 12 | 1 | Wochen | von lilektrolytlösung stattfindet | 18 | 52 | 22 | |
4 | 0 | ' 0 | "1Ii. bei denen ein | 2 | Austritt | 16 | 31 | 73 | 87 | ||
0 | 0 | 0 | II) | 5 | 14 | 4 | 41 | 88 | 91 | ||
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 7 | 56 | 100 | |||
0 | 0 | 1 | 4 | 23 | |||||||
0 | 3 | 12 | |||||||||
gequollen wird. Deshalb wird die Wirkung der Dichtungen der Erfindung, das Auslaufen von Elektrolytlösung
zu verhindern, in Abwesenheit eines der beiden Harze, nämlich Phenol- und Styrolharz, erniedrigt.
Deshalb ist es wichtig, die Anteile der Bestandteile der Harzmasse aufrechtzuerhalten. Die F i g. 2 und 3
zeigen den Einfluß der in verschiedenen Mengen in die Harzmasse einverleibten Styrol- und Phenolharze,
wie im Beispiel 1 beschrieben. Aus den graphischen
ίο Darstellungen der Fig. 2 und 3 ergibt sich, daß
ein gutes Ergebnis dann erhalten werden kann, wenn das Styrolharz in einer Menge von 10 bis 30 Gewichtsteilen und das Phenolharz in einer Menge von 5 bis
20 Gewichtsteilen, pro 100 Teile des halogenierten Butylkauischuks, einverleibt werden.
Wie aus den Beispielen 3 bis 6 hervorgeht, muß es sich bei dem Styrolharz nicht notwendigerweise um
Styrol handeln; vielmehr kann es sich um Styrolharze handeln, die einen großen Anteil Styrol enthalten,
z. B. um Styrol-Butadien-Copolymerisate, die die Verformbarkeit der Dichtungen erleichtern.
Andere Zusatzstoffe neben dem in den Beispielen verwendeten Ruß sind z. B. Siliziumdioxid oder Ton.
die als Verstärkungsmittel verwendet werden können.
Diese Zusatzstoffe werden im Bereich von 20 bis 50 Gewichtsteilen, pro 100 Teile des halogenierten
Butylkautschuks, verwendet. Vulkanisiermittel bzw. -beschleuniger, wie Tetramethylthiuramdisulfid, Zinkoxid
oder Magnesiumoxid, werden im Bereich von nicht über 10 Gewichtsteilen verwendet, und Gleitmittel,
wie Stearinsäure, im Bereich von nicht über 5 Gewichtsteilen.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf Quecksilberelemente erläutert und beschrieben worden ist,
versteht es sich, daß sie in ähnlicher Weise auch auf andere Elemente anwendbar ist, die alkalische Elektrolytlösungen
enthalten, wie alkalische Mangandioxid-Zink-Elemente und geschlossene alkalische
Nickel-Cadmium-Lagerbatterien. Die Erfindung ist
so auch nicht auf eine besondere Konstruktion des
Elements, z. B. die in F i g. 1 dargestellte Konstruktion, beschränkt; es sind vielmehr zahlreiche Modifikationen
möglich. Beispiele hierfür sind doppelwandige Elemente oder Elemente mit einer einzigen
Dichtungsplatte.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Dichtungsmaterial fur alkalische galvanische Elemente mit einem Metallgehäuse und hierin
enthaltenen stromerzeugenden Einzelelementen, einer Dichtungsplatte aus Metall zum Verschluß
des offenen Endes des Gehäuses sowie einer isolierenden Dichtung zwischen dem offenen Ende
des Gehäuses und der Dichtungsplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung
aus einer Harzmasse besteht, die einen halogenierten Butylkautschuk als Hauptbestandteil
sowie ein hiermit vermischtes Styrolharz und ein Phenolharz enthält.
2. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Harzmasse 10 bis 30 Gewich tsteile des Styrolharzes und 5 bis 20 Gewichtsteile
des Phenolharzes pro 100 Teile des halogenierten Butylkautschuks enthält.
3. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der halogenierte
Butylkautschuk chlorierter Butylkautschuk oder bromierter Butylkautschuk ist.
4. Dichtungsmaterial nach Anspruch 2. dadurch
gekennzeichnet, daß das Phenolharz aus der Gruppe Alkylphenolharz, Melamin modifiziertes
Phenolharz und Xylol modifiziertes Phenolharz ausgewählt ist.
5. Dichtungsmaterial nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Styrolharz Polystyrol
oder ein zum großen Teil aus Styroleinheiten bestehendes Copolymerisat ist.
6. Dichtungsmaterial nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Harzmasse weiterhin 20
bis 50 Gewichtsteile eines Verstärkungsmittels, nicht mehr als 10 Gewichtsteile eines Vulkanisiermittels
und nicht mehr als 5 Gewichtsteile eines Gleitmittels enthält.
40
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