DE2713453A1

DE2713453A1 - Verfahren und vorrichtung zum pastieren eines gittersubstrats

Info

Publication number: DE2713453A1
Application number: DE19772713453
Authority: DE
Inventors: Larry K W Ching; Charles E Coleman; Toshio Uba
Original assignee: Gates Rubber Co
Current assignee: Gates Rubber Co
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-26
Publication date: 1977-10-06
Also published as: DE2713453C3; BE853118A; IT1077390B; JPS6132781B2; FR2346865A1; FR2346865B1; GB1541400A; SE7703436L; DE2713453B2; BR7701766A; MX145320A; CA1078010A; SE424789B; JPS52120343A; US4050482A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Pastieren eines Gittersubstrats

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pastieren eines Gittersubstrats mit einer elektrochemisch aktiven Paste zur Herstellung von Elektrodenplatten für Batterien, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die konventionellen Pastiervorrichtungen für die Gitter von Bleiakkumulatoren arbeiten mit offener Zuführung der Paste durch eine Zahnradpumpe, die die Paste in das normalerweise gegossene starre Bleigitter injiziert, das horizontal unter der Zahnradpumpe entlangbewegt wird, überschüssige Paste wird normalerweise mit Abstreifklingen abgestrichen. Zum Pastieren von Gittern aus relativ reinem Blei, die weich und flexibel sind, haben sich derartige Systeme als ungeeignet erwiesen. Pastiersysteme, die eine viskose, vorzugsweise thixotropische Paste auf Bleibasis auf ein weiches verformbares Bleigitter auftragen, sind beispielsweise in der US-PS 3 814 628 und der US-PS 3 894 886 beschrieben. Bei diesen Systemen ist an einer Seite des Gitters eine Auftragdüse mit einem einzigen Hohlraum angeordnet, die ein Pastenband mit im wesentlichen konstanter volumetrischer Fließrate auf das Gitter aufträgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das einen schonenden und gleichmäßigen Pastenauftrag auf und in das Gittersubstrat mit dosierter Pastenmenge ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,

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daß zwei Düsenhälften einander gegenüber in gegenseitigem Abstand angeordnet werden,der größer ist als die Stärke des Gittersubstrats, und einen Durchgangskanal bilden, daß jede Düsenhälfte einen Hohlraum aufweist, der sich wenigstens in teilweiser Ausrichtung mit dem Hohlraum der anderen Düsenhälfte befindet, und von denen einer einen Einlaß für die Einführung von Paste aufweist, daß das Gittersubstrat durch' den Durchgangskanal transportiert wird, daß dem Einlaß des einen Hohlraumes Paste zugeführt wird, die anschließend durch die Gitterräume in dem vorlaufenden Gittersubstrat und in den anderen Hohlraum hineingedrückt wird, und daß schließlich das so pastierte Gittersubstrat aus dem Durchlaufkanal abgezogen wird.

Nach der Erfindung sind zwei Düsenhälften einander gegenüberliegend in einem Abstand angeordnet, der größer ist als die Stärke des Gittersubstrats. Die Düsenhälften bilden einen Durchgangskanal und ihre Hohlräume sind wenigstens teilweise über den Durchgangskanal hinweg miteinander in Ausrichtung. Mindestens einer der Hohlräume ist mit einem Einlaß zum Einführen von Paste versehen. Das Gittersubstrat wird durch den Durchlaufkanal hindurchgeführt und gleichzeitig wird dem Einlaß des einen Hohlraumes Paste zugeführt. Die Paste wird durch die Gitterräume des durchlaufenden Gittersubstrats hindurchgedrückt und gelangt zum Teil in den gegenüberliegenden Hohlraum. Dieser kann ein Blindhohlraum sein. Schließlich wird das so gepastete Gittersubstrat aus dem Durchlaufkanal herausgeführt. Zusätzliche Vorgänge, wie Walzen oder Schneiden, können sich anschließen.

Der Hohlraum der zweiten Düsenhälfte kann eine Auslaßöff-

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nung enthalten, so daß die in die Auslaßöffung hineingelangende Paste in die Rücklaufleitung hineingelangen kann und mit der in einem geschlossenen System zirkulierenden Paste vermischt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die viskose thixotropische Batteriepaste kontinuierlich in einem Umlaufsystem umgepumpt werden, so daß sie zirkuliert. Hierzu ist eine erste Pumpe vorgesehen, die einen Einlaß für dem Umlaufsystem zuzuführende frische Paste aufweist (entsprechend US-PS 3 814 628). Ein Teil des Pastenflusses wird aus dem Umlaufsystem in dosierter Menge abgezweigt und mit bestimmter volumetrischer Fließrate der Pastierdüse zugeführt. Diese besteht aus den zwei erwähnten Düsenhälften, zwischen denen sich der Durchlaufkanal befindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung eignen sich insbesondere für die Herstellung dünner pastierter Elektrodenplatten auf Bleibasis zur Verwendung in abgedichteten vorzugsweise spiralförmig gewickelten Bleiakkumulatoren. Die Pastierung erfolgt schonend und ohne die Gefahr der Beschädigung des Gittersubstrats.

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Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht einer Batteriepastiervorrichtung, teilweise aufgebrochen, so daß das Gittersubstrat vor und nach dem Pastieren sichtbar ist,

Fig. 2 zeigt einen Teil-Längsschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei jedoch zusätzlich eine Schneidvorrichtung hinzugefügt und das in Fig. 1 dargestellte Gitter fortgelassen ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung ähnlich derjenigen der Fig. 2,

Fig. 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Düse mit Paste und durchlaufendem Gitter,

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 zeigt eine weitere Alternative für den Aufbau der Düse mit Paste und Gitter als Stirnansicht, die in etwa der Darstellung der Fig. 5 entspricht,

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 7-7 von Fig. 6,

Fig. 8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des gesamten Pastiersystems, und

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Fig. 9 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Düsenkonstruktion.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft das Pastieren eines löchrigen Substrates bzw. eines Gittersubstrates, das durchgehende öffnungen aufweist, mit einer viskosen, elektrochemisch aktiven Paste. Diese Pasten sind hochviskos, vorzugsweise thixotropisch,und sind einer Brühe oder Suspension von feinen Festkörperpartikeln in einem Träger vergleichbar. Solche thixotropischen Pasten können rheologisch mit "schnellem Ton" (quick clays), feuchtem Mörtel, Zement oder dgl. verglichen werden. Die fein verteilten Festkörperpartikel sind in ihren Abmessungen im wesentlichen makromolekular und nicht kolloidal. Diese thixotropischen Pastenmaterialien sind im wesentlichen nicht-plastisch und verhalten sich wie nicht-Newtonsche Flüssigkeiten insofern, als die Viskosität der Paste sich in einem geschlossenen Leitungssystem mit der Fließgeschwindigkeit verändert.

Das Gittersubstrat muß löchrig sein, d.h. es muß offene Stellen oder Löcher aufweisen, die sich vollständig über die Dicke des Gitters zwischen den beiden Hauptflächen erstrecken, bzw. durch das Gitter hindurchgehen. Das Gitter kann perforiert sein oder in Form eines Streckgitters, eines Drahtgewebes oder dgl. ausgebildet sein. Vorzugsweise hat das verwendete Gittermaterial eine gute elektrische Leitfähigkeit und ist zweckmäßigerweise verformbar oder weich. Bei der Verwendung von Bleimaterialien beträgt vorzugsweise die Reinheit mindestens etwa 99,9 Gew.-%, obwohl auch Legierungen mit geringerem Reinheitsgrad zweckmäßig sein können, die eine Brinell-

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härte (10 mm/31,2 kg - 120 s) haben, die vorzugsweise kleiner ist als etwa 10 kg/mm² und insbesondere kleiner als 8 kg/mm*. Ausreichend verformbar sind beispielsweise verschiedene Blei-Kalziumlegierungen, die z.B. 0,07 Gew.-% oder weniger an Kalzium enthalten und Blei-Zinnlegierungen, die vorzugsweise weniger als etwa 10 Gew.-% Zinn enthalten. Andererseits fällt antimonhaltiges Blei, das etwa zwischen 6 bis 10 Gew.-% Antimon enthält, nicht in den bevorzugten Härtebereich hinein. In dieser Hinsicht sei auf "Blei und Bleilegierungen" von W. Hofmann, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 1970 verwiesen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 läuft das Gitter 1 durch eine Pastierdüse 12 hindurch, die eine Pastenschicht 14 auf beide Hauptflächen (Ober- und Unterseite) des Substrats aufträgt und auch die Zwischenräume 16 zwischen den Gitterstäben 8 des perforierten Gitters füllt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Pastierdüse so gewählt, daß die Randbereiche des Gittersubstrats, einschließlich des ersten Seitenrandes 20 und des zweiten Seitenrandes 22 mit den im Abstand voneinander angeordneten Anschlußfahnen 24, von Paste freibleiben. Generell kann jeder beliebige Zwischen- oder Randbereich des Gitters in der jeweils gewünschten Weise pastenfrei gelassen werden. Andererseits kann erforderlichenfalls auch einer der Seitenränder 20, 22 oder sogar beide Seitenränder mit Paste bedeckt werden.

Nach dar Erfindung wird das Gitter 10 in die Düse 12 durch einen Kanal 26 eingeführt, dessen Höhe durch den Abstand zwischen der oberen Düsenhälfte 28 und der unteren Düsehälfte 30 bestimmt wird. Das Gittersubstrat wird

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entlang einer Führungsrampe 32 in den Walzenspalt zweier Antriebswalzen 34, 36 eingeführt, von denen die erste mit einem Antrieb verbunden ist, während die zweite von einer Feder 38, welche auf einen schwenkbar angebrachten Hebel 40 einwirkt, nach unten gedrückt wird. Die Teile der Pastiervorrichtung sind direkt oder indirekt an seitlichen Rahmenteilen 42 und 44 befestigt, die entweder selbsttragend ausgebildet oder an einem Hauptrahmen (nicht dargestellt) befestigt sind.

Gleichzeitig mit dem Transport des Gitters durch den Kanal 26 der Düse wird dem Einlaß 46 Paste zugeführt. Diese gelangt in den Hohlraum 48 der oberen Düsenhälfte 28 und wird dort zwischen die Gittermaschen 16 des zwischen den Hohlräumen 48, 50 hindurchlaufenden Gitters gedrückt. Schließlich gelangt ein Teil der Paste in den unteren Hohlraum 50 der Düsenhälfte 30. Die Paste wird dem Pasteneinlaß vorzugsweise mit einer bestimmten volumetrischen Zuführrate zugeführt. Bei dem hier beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiel wird ein Teil der Paste, der nicht von dem nach vorne laufenden Gitter aufgenommen wird, von dem Boden der Düsenhälfte 13 durch die Ausgangsöffnung 52 und Leitung 54 hindurch abgeführt und rezirkuliert.

Der Abstand zwischen den Düsenhälften 28 und 30 kann durch Stellschrauben 56, 58 eingestellt werden, wobei der Spalt des Durchgangskanales 26 selektiv festgelegt werden kann. Dieser Spalt ist jedoch stets größer als die Stärke des ihn durchlaufenden Gittersubstrats. Während des Vorbeilaufs des Gitters an der Düse wird in der beschriebenen Weise Paste durch den Fluß von dem

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Hohlraum 48 in den Hohlraum 50 direkt in die Gitterräume eingeführt. Zusätzlich baut sich aber auch am Auslaß des Düsendurchgangskanals Paste in der Werkzeugöffnung 27 auf, die von den einander gegenüberliegenden länglichen Flächen 60, 62 begrenzt wird. Während das Gitter mit Hilfe der Antriebswalzen durch den Düsenhohlraum geschoben wird und dabei mit der Paste zusammentrifft, neigt es dazu, in der Ausgangsöffnung 27 zwischen den Begrenzungsflächen 60 und 62 zu schwimmen und wird aus der Düse mit einer mehr oder weniger gleichmäßigen Pastenschicht auf beiden Hauptflächen des Substrats ausgegeben. Die länglichen Begrenzungsflächen 60 und 62 versuchen die Paste an der Oberseite und der Unterseite des Substrats abzustreifen. Der Grad der Gleichmäßigkeit,mit der die Paste an den beiden Flächen aufgetragen wird, wird wesentlich von der Höhe des Durchgangsspaltes und von der Fließgeschwindigkeit der Paste in die Düse bestimmt. Wenn der Durchgangsspalt größer gemacht wird, wird die Paste leicht ungleichmäßig und nicht glatt und gleichmäßig aufgetragen.

Wenn die so pastierte Platte den Durchgangskanal 26 durch den Auslaß 27 verlassen hat, wird sie von dem Förderriemen 64 aufgenommen und von diesem eine bestimmte Strecke mitgenommen, bis die Endschalter 66 betätigt werden, wodurch das Schneidsystem 68 in bekannter Weise in Betrieb gesetzt wird. Die Schneidvorrichtung 68 enthält beispielsweise einen Amboß 70 und eine Schneidklinge 72, und wird über einen Durchluftzylinder betätigt. Nachdem ein Stück des Pastengitters auf die gewünschte Länge geschnitten wurde, wird der Vorgang fortlaufend wiederholt. Die Schneidvorrichtung kann auch weiter hinter dem

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Auslaß 27 der Düse angeordnet sein und zwischen der Düse und der Schneidvorrichtung kann eine Pufferschleife vorgesehen sein, um beim Abschneiden Aufwölbungen zu verhindern.

Die Vorrichtung kann außerdem zum Pastieren vorgeschnittener Einzelgitter in intermittierendem Betrieb verwendet werden. In diesem Falle wird die Schneidvorrichtung selbstverständlich nicht benötigt.

Erforderlichenfalls kann an dem Förderriemen 64 eine Belastungsmeßvorrichtung 74 angebracht werden, mit der das Gewicht der einzeln abgemessenen Gitter in pastiertem Zustand gemessen wird. Das Ausgangssignal dieser Belastungsmeßvorrichtung kann in einem rückgekoppelten Regelsystem zur Regelung der dem Gitter innerhalb des Durchgangskanals 26 zugeführten Pastenmenge verwendet werden. So kann das Signal der Belastungsmeßvorrichtung 74 beispielsweise zur Regelung der Spaltbreite des Durchgangskanales oder der Fließrate der Paste verwendet werden. Es ist auch möglich, die Überwachung und Regelung manuell vorzunehmen.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 gleicht weitgehend demjenigen der Fig. 2, jedoch mit zwei wichtigen Ausnahmen. Zunächst ist die untere Düsenhälfte 78 mit einem Blindhohlraum 82 versehen, der keinen Auslaß für die Rezirkulierung der Paste aufweist. Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 die Düsenhälften ziemlich dicht nebeneinander angeordnet sind, so daß eine gleichmäßige Pastenschicht 14 auf das Gitter aufgetragen wird, ohne daß die Platten mit Ausnahme des Abschneidens

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noch einer weiteren Behandlung bedürften, ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 der Abstand zwischen den Düsenhälften 76 und 78 für eine bestimmte Pastenkonsistenz vergrößert. Auf diese Weise erhält die Paste,die auf und in den Gitterzwischenräumen abgelagert und von den verlängerten Flächen 84, 86 glattgeschabt wird^,möglicherweise eine gleichmäßige Außenfläche von variierender Dicke mit Tälern und Spitzen.

Der zweite große Unterschied des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 besteht darin, daß in Durchlaufrichtung hinter der Düse Formgebungswalzen 88, 90 angeordnet sind, die die Paste über die gesamte Breite der Gitterflächen glätten und auf ein gleichmäßiges Niveau bringen und dabei auch alle nicht gefüllten Gitterhohlräume 16 gleichmäßig füllen. Der Abstand zwischen den Formrollen 88 und 90 ist auf die gewünschte Stärke der fertigen Platte an einer Stellschraube 89 eingestellt und ist generell etwas kleiner als die Höhe des Durchlaßspaltes zwischen den Öffnungsflächen 84, 86. Die Formgebungswalzen sind so ausgebildet, daß die auf das Gitter aufgetragene Paste nicht an ihnen anklebt oder von ihnen mitgenommen wird. Zu diesem Zweck verwendet man beispielsweise poröse Kohlenstoffwalzen, die von innen mit Wasser mit Druck beaufschlagt sind. Dennoch werden im vorliegenden Falle vorzugsweise dazwischenliegende Papierbahnen 92, 94 verwandt, die um die Formgebungswalzen herumlaufen und direkt an der Oberseite bzw. der Unterseite des gepasteten Gitters anliegen. Das Papier ist vorzugsweise nichthygroskopisch gemacht, so daß es von dem gepasteten Gitter anschließend leicht abgestreift werden kann, ohne die Paste mitzunehmen. Dies kann man dadurch erreichen,

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daß das Pastierpapier durch Wasserbäder 96, 98 läuft.

Das gepastete Gitter mit dem anliegenden Pastierpapier der Fig. 3 kann anschließend weiterverarbeitet werden, indem es auf Länge geschnitten wird, die Anschlußfahnen profiliert werden, das Papier abgestreift wird, die Kanten geschnitten werden und indem es mit Platten entgegengesetzter Polaritäten und Separatoren aufgewickelt wird.

Wenn die Paste sogleich bei der Einführung in die Düse richtig bemessen wird, ist keine Abstreifklinge und kein anderer Abstreifmechanismus erforderlich. Die Fortlassung des Abstreifmechanismus stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar. In Abhängigkeit von der Fließgeschwindigkeit und der Viskosität der Paste kann es jedoch zweckmäßig sein, etwas zuviel Paste auf das Gitter aufzutragen und danach den Überschuß unter genauer Dosierung von einer oder beiden Randkanten abzunehmen.

Eine spezielle Düsenkonstruktion, die sich besonders für die Pastierung thixotropischer Pasten auf Bleibasis eignet, ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die obere Düsenhälfte 100 den üblichen Pasteneinlaß 46 auf und der Querschnitt des Düsenhohlraumes 104 erweitert sich - in Querrichtung zur Transportrichtung des Substrats betrachtet, wie in Fig. 6 - entlang der Flächen 108 vom Einlaß 46 aus nach außen. Die nach außen laufenden Seiten begrenzen den Durchlaufkanal 26, wobei die Länge der dem Durchtrittskanal zugewandten Hohlraumöffnung wesentlich größer ist als die Abmessung des Einlasses in Querrichtung. Vorzugsweise ist bei Betrachtung in Längsrichtung, d.h. in

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Transportrichtung des Substrats, wie in Fig. 7, der Querschnitt des Hohlraums der oberen Düse vom Einlaß 46 aus nach unten an seinem den Durchlaufkanal 26 schneidenden Auslaß 108 verjüngt. Generell beträgt das Verhältnis der Querschnittsflächen von Einlaß zu Auslaß zu oberen Hohlraumes vorzugsweise etwa 1 : 0,8 bis 1 : 3 und insbesondere etwa 1 : 1 bis 1 : 1,5. Es hat sich erwiesen, daß zum Pastieren schmaler Platten, z.B. von Platten mit einer Breite von weniger als etwa 7,5 cm_/dieses Verhältnis nicht besonders kritisch ist. Für größere Breiten ist jedoch darauf zu achten, daß die Größen des Einlaßquerschnitts und des Auslaßquerschnitts etwa gleich sind.

Die untere Düsenhälfte 102 ist vorzugsweise bei 110 ebenfalls verjüngt, obwohl sich ergeben hat, daß dies nicht so wichtig ist wie die entsprechende Aufweitung in der oberen Düsenhälfte 100.

Entlang derjenigen Bereiche der Düse, an denen keine Paste auf die Randkanten des Gitters aufgetragen werden soll, sind Stufen 112, 114 und 116, 118 vorgesehen , die vorstehen und den Auftrag von Paste auf diese Gitterbereiche verhindern. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 5 bleiben beispielsweise die Randkanten 20, 22 und die Anschlußfahnen 24 unpastiert. An den einander zugewandten inneren Bereichen der beiden Düsenhälften gegenüber den Hohlräumen 104 und 106 besteht daher ein größerer Abstand, während der Abstand der einander zugewandten Flächen an den Randbereichen kleiner ist.

Die Ausführungsform der Düse nach Fig. 9 gleicht weit-

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gehend derjenigen der Fig. 6 und 7, mit der Ausnahme, daß sie aus einem einzigen Stück integral geformt ist, so daß der Durchlaufspalt nicht einstellbar ist wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen.

Wenn die Paste auf Gittersubstrate mit größeren Breiten aufgetragen werden soll, beispielsweise auf Platten auf Bleibasis, die größer sind als 7,5 encoder wenn die Pastierung von unten nach oben durchgeführt werden soll (nicht dargestellt), hat es sich als günstig erwiesen, kaskadenförmige Hohlräume oder mehrere abgeschrägte obere Düsenhohlräume vorzusehen, die miteinander verbunden sind und die gemeinsam Verbindung zu dem Einlaß haben. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Hier sind separate Hohlräume 120 und 122 nebeneinander vorgesehen und mit der Einlaßleitung 46 über Kanäle 124 bzw. 126 verbunden. Bei der Benutzung dieser Konstruktion werden die Druckgradienten entlang des Auslasses der Hohlräume 120 und minimisiert.

Beim Betrieb der Düse nach Fig. 4 und 5, und dies trifft auch auf die anderen Düsen zu, bei denen der untere Hohlraum als Blind- oder Sackhohlraum ausgeführt ist, wird Paste durch die oberen Hohlräume 120, 122 und durch die Gitterzwischenräume 16 des perforierten Gittersubstrats in den unteren Hohlraum 128 hineingedrückt. Nachdem die Pastiervorrichtung für einige Zeit in Betrieb war, kann bei Verarbeitung von thixotropischer Paste die Paste im unteren Bereich des Hohlraumes 28, beispielsweise unterhalb der Linie 130, bis zu einem gewissen Grade erhärten, weil sie thixotropischer Natur ist und unterhalb der Fläche 130' eine mehr oder weniger feste Zone bildet.

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Die Paste in dem oberen Bereich 132 des unteren Hohlraumes bleibt viskos und fließfähig, weil sie einer ständigen Agitation und Zirkulation ausgesetzt ist und von dem vorlaufenden Substrat ständig mitgenommen wird. Im Rahmen der Erfindung ist wichtig, daß unterhalb des Substrats eine Schicht oder Zone vorhanden ist, in der Paste für die Unterseite des durchlaufenden Gittersubstrats verfügbar ist. Ferner ist wichtig, daß die Paste in der Zone 132 bis wesentlich unter die Werkzeugfläche 136 vorhanden ist.

Im allgemeinen haben die oberen und unteren Düsenhälften annähernd parallele Flächen. In einigen besonderen Fällen kann jedoch die Pastierung verbessert werden, indem eine der Hälften unter einem Winkel θ gegenüber der Horizontalen schräggestellt wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Dieser Winkel beträgt vorzugsweise bis zu 5° und ist insbesondere kleiner als etwa 3°. Diese Schrägstellung kann den Eintritt des Gitters in die Düse und die Pastenübergabe verbessern.

Ferner ähnelt nach der Erfindung der Auslaß 27 der Düse einer Werkzeugöffnung mit vorstehenden Flächen 60, 62; 84, 86 und 134, 136 der Länge w in Transportrichtung des Substrats. Diese Länge w ist größer als der Abstand oder Spalt s zwischen der oberen und der unteren Düsenhälfte (28, 30; 76, 78 und 128, 125) an der Auslaßöffnung. Vorzugsweise ist die Länge w mindestens zweimal so groß und insbesondere mindestens fünfmal so groß wie der Abstand oder der Spalt s zwischen den Düsen. Diese langgestreckten oberen und unteren vorstehenden Flächen am Düsenauslaß bewirken die erforderliche Glättung zur

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Erzeugung pastierter Platten mit mehr oder weniger gleichmäßigen Hauptflächen.

Ein bevorzugtes Rezirkulationssystem ist in Fig. 8 abgebildet. Die Paste wird dem Einlaß 48 der Düse 12 von einer Verdrängerpumpe 138 zugeführt. Diese Pumpe arbeitet vorzugsweise nach dem Prinzip des Hohlraumvortriebs, das beispielsweise in der US-PS 3 814 628 beschrieben ist. In dieser US-PS ist auch beschrieben, daß die thixotropische Paste anfangs kontinuierlich umgepumpt und mit einer ersten Pumpe 140 durch eine im wesentlichen geschlossene Leitungsschleife hindurchgepumpt wird. Die frische Paste wird von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich aus einem Behälter 142 zugeführt. Ein Teil der durch die Leitungen gepumpten zirkulierenden Paste wird von der Verdrängerpumpe 138 abgezweigt und der verbleibende Teil, bei dem es sich vorzugsweise um den größeren Teil der Paste handelt, wird durch Leitung 144 zu der Hauptpumpe 140 zurückgepumpt. Dieses Verfahren ist in der US-PS 3 814 628 beschrieben.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung mit Rezirkulation, deren Blockschaltbild in Fig. 8 angegeben ist, wird eine bestimmte Menge an überschüssiger Paste, die durch die Düse 12 gepumpt wird, in die erste geschlossene Leitungsschleife über die Rückführungsleitung 54 zur Pumpe 140 zurückgeführt. Bei thixotropischer viskoser Paste kann es darüber hinaus notwendig sein, eine zusätzliche Pumpe 146 einzusetzen, um die erforderliche Pumpenwirkung zu erzielen.

Wie oben erwähnt, ist es möglich, Paste derart auf das

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Gittersubstrat aufzutragen, daß durchgehende Längsflächen frei von Paste bleiben, beispielsweise entlang des Randes des Gitterstreifens oder an einer anderen Stelle über die Plattenbreite. Das einzige Erfordernis für einen pastenfreien Bereich besteht darin, daß die Kontur des pastenfrei zu lassenden Bereiches außerhalb des gepasteten Bereichs liegt, und daß ihre Grenzen parallel zur Transportrichtung des Gitters verlaufen. Diese ausgewählten Bereiche können freigehalten werden, obwohl die Düsenhälften entlang des zwischen ihnen gebildeten Durchgangskanales offen sind. Dies ist möglich, indem die Geschwindigkeit, mit der das Gitter durch den Düsenkanal hindurchläuft, mit der Pastenmenge oder ihrer volumetrischen Fließrate,mit der die Paste in die Düse eingeführt wird, abgestimmt ist. Diese Abstimmung ist kritisch, obwohl die Verstellung leicht dadurch erfolgen kann, daß die Fließrate der in die Düse hineingepumpten Paste verändert wird, daß die Transportgeschwindigkeit des Gitters verändert wird, oder daß beide Größen verändert werden.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Änderungen und Modifizierungen möglich. Beispielsweise kann die Paste auch von unten her über die untere Düse zugeführt werden, anstelle der Zuführung über die obere Düsenhälfte, die in den Zeichnungen dargestellt ist. Die obere Düsenhälfte würde dann entweder eine Auslaßöffnung für die Rezirkulation oder einen Blindhohlraum haben. Ferner ist die geometrische Orientierung der Düsenhälften nicht sehr kritisch, obwohl vorzugsweise das Gitter horizontal zugeführt wird.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Pastieren eines Gittersubstrats mit einer elektrochemisch aktiven Paste zur Herstellung von Elektrodenplatten für Batterien, dadurch gekenn zeichnet , daß zwei Düsenhälften einander gegenüber in gegenseitigem Abstand angeordnet werden, der größer ist als die Stärke des Gittersubstrats, und einen Durchgangskanal bilden, daß jede Düsenhälfte einen Hohlraum aufweist, der sich wenigstens in teilweiser Ausrichtung mit dem Hohlraum der anderen Düsenhälfte befindet, und von denen einer einen Einlaß für die Einführung von Paste aufweist, daß das Gittersubstrat durch den Durchgangskanal transportiert wird, daß dem Einlaß des einen Hohlraumes Paste zugeführt wird, die anschließend durch die Gitterräume in dem vorlaufenden Gittersubstrat und in den anderen Hohlraum hineingedrückt wird, und daß schließlich das so pastierte Gittersubstrat aus dem Durchlaufkanal abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste dem Einlaß des Hohlraumes mit im wesentlichen

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konstanter volumetrischer Fließrate zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pastierte Gittersubstrat durch eine in dem Düsendurchgangskanal angeordnete Werkzeugöffnung abgezogen wird, die von zwei einander gegenüberliegenden Flächen an den Düsenhälften gebildet wird, die die Paste an beiden Seiten des Substrats glattstreichen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gittersubstrat von einer Antriebseinrichtung, die an der Eingangsseite der beiden Düsenhälften angeordnet ist, durch den Durchlaufkanal geschoben wird, wodurch das Gittersubstrat in der zwischen den Düsenhälften vorhandenen Paste schwimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Antriebseinrichtung, die das Gittersubstrat durch den Durchlaufkanal hindurchschiebt, keine Vorschubeinrichtung auf das Gittersubstrat während dessen Durchlaufs zwischen den Düsenhälften einwirkt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemisch aktive Paste eine viskose thixotropische Paste auf Bleibasis ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durchgehende Gitterstreifen zwischen den Düsenhälften hindurchlaufen und in kontinuierlichem Betrieb pastiert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gittersubstrat diskrete im Abstand

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voneinander entlang seiner Randkante angeordnete Anschlußfahnen aufweist, die in bezug auf die Hohlräume einer jeden Düsenhälfte seitlich angeordnet sind und beim Durchlauf durch den Durchlaufkanal im wesentlichen pastenfrei bleiben.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gittersubstrat so pastiert wird, daß es eine Pastenschicht an jeder seiner beiden Hauptflächen trägt, die das Gittersubstrat vollständig bedeckt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das pastierte Gittersubstrat aus dem Durchgangskanal von zwei einander gegenüber angeordneten Formgebungsrollen abgezogen wird, die die von den Düsenhälften auf das Gittersubstrat aufgetragene Paste glätten.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum der zweiten Düsenhälfte eine Ausgangsleitung für eine evtl. Rezirkulation der Paste zurück zum Einlaß aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste in einer geschlossenen Leitungsschleife, die einen Einlaß für die Zufuhr frischer Paste aufweist, kontinuierlich umgepumpt wird, daß ein Teil der Pastenmenge der zirkulierenden Paste aus der geschlossenen Schleifenleitung unter genauer Dosierung mit bestimmter volumetrischer Fließrate zu der einen Düsenhälfte abgezweigt wird, und daß die in die andere Düsenhälfte gelangende Paste über einen Auslaß des be-

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treffenden Düsenhohlraumes zurückgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hohlraum der zweiten Düse verlassende Paste zu der ersten Pumpe rezirkuliert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste aus dem Hohlraum der zweiten Düsenhälfte mit Hilfe einer in der Rückführleitung enthaltenen dritten Pumpe zu der ersten Pumpe rezirkuliert wird.

15. Vorrichtung zum Pastieren eines Gittersubstrats mit einer elektrochemisch aktiven Paste zur Herstellung von Elektrodenplatten für Batterien, dadurch gekennzeichnet , daß eine Düse (12) vorgesehen ist, die eine erste Düsenhälfte (28) mit einem Hohlraum (48) und einer Einlaßöffnung (46) und eine zweite Düsenhälfte (30) mit einem Hohlraum (50) aufweist, daß die erste und die zweite Düsenhälfte (28, 30) mit ihren offenen Hohlräumen einander gegenüberliegend angeordnet sind und einen gegenseitigen Abstand (s) haben, der größer ist als die Stärke des Gittersubstrats, daß eine die Paste in die Einlaßöffnung (46) und durch den Hohlraum (48) der ersten Düsenhälfte und durch das Gittersubstrat hindurch in den Hohlraum (50) der zweiten Düsenhälfte hineindrückende Vorrichtung (138) vorgesehen ist, daß eine Vorschubvorrichtung (34, 36) zur Förderung des Gittersubstrats durch den Durchlaufkanal vorgesehen ist, und daß am Auslaß (27) des Durchlaufkanales eine Streichvorrichtung (60, 62) zum Glattstreichen der Flächen des Gittersubstrats angeordnet ist.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düsenhälfte mit der zweiten Düsenhälfte verbunden ist und beide Düsenhälften eine einzige Düseneinheit bilden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Düsenhälften (100, 102) voneinander getrennt sind, und daß eine Stellvorrichtung (56) zur Veränderung des Abstandes der beiden Düsenhälften vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düsenhälfte durchgehend vollständig offen ist und hierdurch eine zweite Ausgangs-Öffnung bildet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düsenhälfte (78) einen Blindhohlraum (82) aufweist, der ausschließlich zum Durchlaßkanal für das Gittersubstrat hin geöffnet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Transportweg des Gittersubstrats hinter der Streichvorrichtung (84, 86) eine Vorrichtung (88, 90) zur Glättung der Oberseite und der Unterseite des pastierten Gittersubstrats angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Düsenanordnung eine Schneidvorrichtung (68) zum Abschneiden der den Durchgangskanal verlassenden Abschnitte des Gittersubstrats angeordnet ist,

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22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Transportweg des Gittersubstrats hinter der Schneidvorrichtung (68) eine Vorrichtung (74) zur Messung des Gewichts der auf Maß geschnittenen Batterieplatten angeordnet ist, deren Ausgangssignal die Zufuhr der Pastenmenge zu der Düsenanordnung steuert.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubvorrichtung aus einem Walzenpaar an der Eingangsseite des Durchlaufkanals (26) besteht, das das Substrat durch den Durchlaufkanal hindurchschiebt.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (104) der ersten Düsenhälfte, in Transportrichtung des Gittersubstrats betrachtet, einen Querschnitt hat, der sich vom Einlaß (46) aus zum Durchlaufkanal (26) hin vergrößert.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (104) der ersten Düsenhälfte, quer zur Durchlaufrichtung des Gittersubstrats gesehen, ausgehend von dem Einlaß (46) zum Durchlaufkanal (26) hin verjüngt ausgebildet ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düsenhälfte mehrere zum Durchlaufkanal hin erweiterte Hohlräume (120, 122) aufweist, die untereinander verbunden und gemeinsam mit dem Einlaß (46) verbunden sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch

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gekennzeichnet, daß der Hohlraum (104) der ersten Düsenhälfte (100) sich vom Einlaß (46) bis zum Auslaß an dem Durchlaufkanal (26) verjüngt, wobei das Verhältnis der Querschnittsflächen von Einlaß zu Auslaß, jeweils in einer Ebene parallel zur Laufrichtung des Gittersubstrats im Bereich von etwa 1 : 1 bis 1 : 3 liegt.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaufkanal zwischen der ersten und der zweiten Düsenhälfte seitlich abgestuft ist, und daß mindestens zwei Stufenbereiche vorgesehen sind, in denen die einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Düsenhälften unterschiedliche Abstände haben.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenhälften am Auslaß des Durchgangskanals (26) Streichflächen (60, 62) aufweisen, deren Länge (w) in Laufrichtung des Gittersubstrats größer ist als der Abstand (s) der Düsenhälften.

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