DE3437039A1 - SEALING PART WITH MINERAL FILLERS FOR GALVANIC CELLS - Google Patents
SEALING PART WITH MINERAL FILLERS FOR GALVANIC CELLSInfo
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Description
Abdichtteil mit mineralischen Füllstoffen für galvanische ZellenSealing part with mineral fillers for galvanic cells
Die Erfindung betrifft eine Dichtung oder ein Abdichtteil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zur Verwendung in galvanischen Zellen, wie alkalischen Primärzellen oder ähnlichen Zellen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Abdicht- und Isolierbauteil für derartige Zellen, im folgenden Versiegelungsbauteil genannt, welches aus gefüllten thermoplastischen Materialien, wie Polypropylen hergestellt oder gegossen wird, wobei der Füllstoff ein Mineral, insbesondere Talkum, Kalziumkarbonat oder Mica ist.The invention relates to a seal or a sealing part according to the preamble of claim 1 for use in galvanic cells, such as alkaline primary cells or similar cells. In particular, the invention relates to a sealing and insulating component for such cells, hereinafter referred to as sealing component, which consists of filled thermoplastic materials, such as polypropylene, are manufactured or cast, the filler being a mineral, in particular Is talc, calcium carbonate, or mica.
Normalerweise geschieht der Aufbau einer versiegelten zylindrischen galvanischen Zelle derart, daß die grundsätzlichen Bestandteile in einen Zellenbecher eingebracht werden, wonach die Zelle durch ein Versiegelungselement verschlossen wird, das auf dem offenen Ende des Zellenbechers angeordnet wird. Das Versiegelungselement schließt aus, daß Elektrolyt-Material aus der Zelle austritt und isoliert die ElektrodenkontakteUsually the construction happens to be a sealed cylindrical galvanic cell in such a way that the basic components are placed in a cell cup, after which the cell is closed by a sealing element placed on the open end of the cell can. The sealing element prevents electrolyte material from leaking out of the cell and insulates the electrode contacts
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der Zelle voneinander.of the cell from each other.
Es ist wünschenswert, daß das Versiegelungselement es erlaubt, daß Wasserstoffgas aus der Zelle austreten kann, um den Druckaufbau innerhalb der Zelle zu verringern, und weiterhin soll das Versiegelungselement Flüssigkeitseintritt oder -verlust verhindern, sowie Sauerstoff- oder Kohlendioxideintritt in die Zelle verhindern. Weiterhin wird das Versiegelungsbauteil für gewöhnlich mit einer eingegossenen Membran oder einem dünnen Abschnitt hergestellt, wie beispielsweise einen zerbrechbaren Membranventil-Bereich, der bezüglich der Dicke des die Membran umgebenden Materiales einen verringerten Querschnitt hat, um sicherzustellen, daß die Zelle unter bestimmten Umständen abbläst, wenn sich hoher Gasdruck in der Zelle aufbaut, um auszuschließen, daß die Zelle explosionsartig zerreißt.It is desirable that the sealing member allow hydrogen gas to escape from the cell, in order to reduce the pressure build-up within the cell, and furthermore the sealing element is intended to allow liquid to enter prevent or loss, as well as prevent oxygen or carbon dioxide from entering the cell. Farther the sealing component is usually provided with a molded diaphragm or a thin section such as a breakable diaphragm valve area, which has a reduced cross-section in relation to the thickness of the material surrounding the membrane, to ensure that the cell blows off under certain circumstances if high gas pressure builds up in the cell, to prevent the cell from rupturing explosively.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Versiegelungsbauteil für zylindrische versiegelte Zellen geschaffen und vorzugsweise durch Spritzgußverfahren aus einem gefüllten, bezüglich des Elektrolyten inerten, thermoplastischen Materials, wie Polypropylen, Polyäthylen (und insbesondere Polysulfon bei hohen Temperaturen), sowie Copolymerisaten dieser Kunststoffe gegossen, wobei der Kunststoff zwischen 5 und 45 Gew.-% mineralische Füllstoffe enthält, wobei als mineralische Füllstoffe Talkum, Kalziumkarbonat oder Mica in Frage kommen. (Unter Talkum ist hier wasserfreies Magnesiumsilikat zu verstehen). Es hängt vom Verwendungszweck des Versiegelungsbauteiles ab, ob es getempert werden soll oder nicht. Wenn Polypropylen getempert wird, geschieht es bei Temperaturen zwischen 70 und 155 0C (andere Temperaturen sind für andere thermoplastische Materialien, wie beispielsweise Copolymerisate aus Polypropylen und Polyäthylen geeignet). Vorzugsweise findet das Tempern in einem Heißluftofen oder -tunnel statt. In den meisten Fällen hat sich herausgestellt, daß mineralgefülltes PolypropylenAccording to the present invention, a sealing component for cylindrical sealed cells is created and preferably cast by injection molding from a filled thermoplastic material that is inert with respect to the electrolyte, such as polypropylene, polyethylene (and especially polysulfone at high temperatures), and copolymers of these plastics, the plastic contains between 5 and 45% by weight of mineral fillers, with talc, calcium carbonate or mica being possible as mineral fillers. (Here, talc is understood to mean anhydrous magnesium silicate). It depends on the intended use of the sealing component, whether it should be tempered or not. If polypropylene is tempered, it happens at temperatures between 70 and 155 0 C (other temperatures are suitable for other thermoplastic materials, such as copolymers of polypropylene and polyethylene). The tempering preferably takes place in a hot air oven or tunnel. In most cases it has been found that mineral-filled polypropylene
und insbesondere Polypropylen.das als Füllstoff Talkum aufweist, besonders verwendungsfähig ist. Typische Versiegelungsbauteile und ihre Anordnung innerhalb der Zelle sind in den deutschen Offenlegungsschriften 3247567.5 und 3320714.3 der gleichen Anmelderin beschrieben.and especially Polypropylen.das filler talc has, is particularly useful. Typical sealing components and their arrangement within the cell are in German Offenlegungsschriften 3247567.5 and 3320714.3 by the same applicant.
Spritzgußteile aus Polypropylen mit Talkum als Füllstoff können im wesentlichen ohne irgendwelche Mulden hergestellt werden, d.h., Einsenkungen der Oberfläche oder Unregelmäßigkeiten, die insbesondere dann zum Tragen kommen, wenn die Versiegelungsbauteile mit einer Membran gebildet werden, können vermieden werden. Da weiterhin die Teile ohne Mulden spritzgegossen werden können, sind die Spritzgußtoleranzen und -bedingungen, unter denen die Teile gegössen werden, weniger kritisch.Injection molded parts made of polypropylene with talc as a filler can be produced essentially without any hollows i.e., depressions in the surface or irregularities, which are particularly important if the sealing members are formed with a membrane, can be avoided. There continue to be the parts Can be injection molded without troughs are the injection molding tolerances and conditions under which the parts are molded become less critical.
Ein mineralischer Füllstoff, wie beispielsweise Talkum, erlaubt niedrigere Gußtemperaturen. Weiterhin kann ein mineralischer Füllstoff wie Talkum eine gewisse Schmierung der Oberfläche des thermoplastischen Materials verursachen, so daß der Füllstoff als ein eingegossenes Trennmittel dienen kann. Dies ist besonders hilfreich, da von außen aufgebrachte Trennmittel, wie Silikone, die Spritzgußteile verunreinigen können und die Verunreinigungen innerhalb der Zelle zur Gaserzeugung führen können. Ein mineralischer Füllstoff (Talkum, Kalziumkarbonat oder Mica) verursacht keine Gaserzeugung innerhalb der Zelle. Da die Schrumpfung nach dem Spritzgußvorgang geringer ist, insbesondere dann, wenn höhere Konzentrationen von Füllstoff verwendet werden, wie beispielsweise bei Talk im Bereich von 20 bis 40%, ist mehr sichergestellt, daß das Versiegelungs- und Isolierbauteil genauer hergestellt werden kann. Schließlich ist der Stückpreis eines mit Mineralstoffen gefüllten Kunststoffteiles geringer als bei ungefüllten Materialien.A mineral filler such as talc allows lower casting temperatures. Furthermore, a mineral fillers such as talc cause some lubrication of the surface of the thermoplastic material, so that the filler can serve as a cast release agent. This is particularly helpful because it is from the outside applied release agents, such as silicones, which can contaminate injection molded parts and the contaminants within the cell can lead to gas generation. A mineral filler (talc, calcium carbonate or mica) causes it no gas generation inside the cell. Since the shrinkage after the injection molding process is less, in particular when higher concentrations of filler are used, such as talc in the range of 20 to 40%, it is more certain that the sealing and insulating component can be manufactured more precisely. In the end the unit price of a plastic part filled with minerals is lower than that of unfilled materials.
Im Rahmen der Erfindung hat sich herausgestellt, daß sich durch die Verwendung von gefüllten thermoplastischen Materialien wesentliche mechanische Vorteile erzielen lassen. Darunter fällt z.B., daß bessere Versiegelungs- und Entlüftungscharakteristika des Versiegelungsbauteiles erreicht werden können. Ein gefüllter Thermoplast hat einen geringeren linearen Temperaturausdehnungskoeffizienten, der sich dem linearen Temperaturausdehnungskoeffizienten des Metalles nähert, aus dem der Zellenbecher für die Zelle gefertigt ist. Dies hat bessere Versiegelungsbzw. Verschlußeigenschaften, insbesondere bei thermischen Belastungen zur Folge. Der gefüllte Thermoplast hat eine höhere Widerstandskraft gegen Druckkräfte als ein ungefülltes Material, was zur Folge hat, daß an der Bördelnaht, die das Versiegelungsbauteil mit dem Zellenbecher verbindet, eine bessere Abdichtung erzielbar ist. Die letztere Eigenschaft läßt sich noch weiter verstärken, wenn das Versiegelungs- und Isolierbauteil getempert wird. Durch den Tempervorgang werden die Abmessungen des Versiegelungs- und Isolierbauteiles stabilisiert, d.h., die physischen Dimensionen des Teiles werden konstant und durch das Tempern werden eingegossene Verspannungen·, die während des Gießvorganges verursacht werden, beseitigt.In the context of the invention it has been found that the use of filled thermoplastic Allow materials to achieve significant mechanical advantages. This includes, for example, that better sealing and vent characteristics of the sealing member can be achieved. Has a filled thermoplastic a lower coefficient of linear temperature expansion, which is the same as the coefficient of linear temperature expansion of the metal from which the cell cup for the cell is made. This has better sealing or sealing properties. Closing properties, especially in the case of thermal Resulting in burdens. The filled thermoplastic has a higher resistance to pressure forces than an unfilled one Material, which has the consequence that at the flanged seam that connects the sealing component with the cell cup, a better seal can be achieved. The latter property can be further enhanced if that Sealing and insulating component is tempered. The tempering process determines the dimensions of the sealing and insulating component stabilized, i.e. the physical dimensions of the part become constant and through the Tempering removes tensions that have been cast in, which are caused during the casting process.
Der Füllstoff wirkt als Spannungslinien-Konzentrator, der es erlaubt, daß der Abblasbereich oder die Membran bei einer minimalen Ausbuchtung der Membran bricht. Wenn ein mit Füllstoffen versehenes Versiegelungsbauteil getempert wird, so daß sämtliche eingegossenen Verspannungen, die vorliegen können, entfernt werden, steigt der Druck, der zum Aufbrechen der Membran nötig ist, weniger an als der entsprechende Druck, der im Falle eines getemperten, ungefüllten Materials nötig ist. Getempertes, gefülltes Material macht es möglich, die Widerstandsfähigkeit einer Membran gegenüber Zerbrechen besser vorherzusagen.The filler acts as a stress line concentrator that allows the blow-off area or membrane to become a minimal bulge of the membrane ruptures. If a sealing component provided with fillers is tempered, so that all of the cast-in tension that may be present is removed, the pressure required to break it rises the membrane is necessary to have less than the corresponding pressure in the case of an annealed, unfilled one Material is necessary. Annealed, filled material makes it possible to increase the resistance of a membrane Better to predict breakage.
Gleichzeitig wird durch die Verwendung eines gefüllten Thermoplasten der benötigte Kopfraum innerhalb der Zelle reduziert, indem sichergestellt wird, daß die zerbrechbare Ventilmembran bei geringerer Dehnung im Vergleich zu einem ungefüllten thermoplastischen Material bricht, ohne daß überhöhter Druckaufbau in der Zelle stattfindet. Weiterhin kann eine dickere Membrane eingegossen werden, wodurch es möglich wird, weitere Toleranzen auszunutzen und dennoch innerhalb der Konstruktionstoleranzen der Membran zu bleiben.At the same time, the use of a filled thermoplastic creates the required head space within the cell reduced by ensuring that the breakable valve diaphragm at less elongation compared to an unfilled thermoplastic material breaks without excessive pressure build-up taking place in the cell. Furthermore, a thicker membrane can be poured in, which makes it possible to utilize further tolerances and yet remain within the design tolerances of the membrane.
Da weiterhin weniger Kopfraum innerhalb der Zelle benötigt wird, um das Aufbrechen der Membran zu ermöglichen, kann das Versiegelungsbauteil innerhalb des Zellenkörpers etwas höher angeordnet werden, so daß es möglich wird, eine größere Menge von aktivem Material (Elektrolyt) in dem Zellenbecher unterzubringen.Furthermore, since less head space is required within the cell to enable the membrane to be ruptured, can the sealing member are arranged somewhat higher within the cell body, so that it is possible to a to accommodate a larger amount of active material (electrolyte) in the cell cup.
Da die gefüllten Thermoplasten gemäß der vorliegenden Erfindung durchlässig für Wasserstoffgas sind, kann in der Zelle, in die das Bauteil eingesetzt istj der Wasserstoff langsam entweichen. Das langsame Entweichen gestattet es, daß genügend Wasserstoffgas aus der Zelle austritt, so daß die Möglichkeit des Abblasens der Zelle durch Aufbrechen der Membran verringert wird. Dies ist auch deshalb wichtig, da die Menge von Quecksilberkorrosions-Mittel und Gaserzeugungs-Hemmer, die in die Zelle eingebracht werden müssen, insbesondere bei alkalischen Zellen, ganz beachtlich verringert werden kann, was nicht nur von der Umweltbelastung her zufriedenstellend ist, sondern auch bessere Arbeitsplatzverhältnisse beim Zusammenbau der Zelle mit sich bringt und weiterhin beachtliche Kosteneinsparungen.Since the filled thermoplastics according to the present invention are permeable to hydrogen gas, in the Cell in which the component is inserted, the hydrogen will slowly escape. The slow escape allows that sufficient hydrogen gas escapes from the cell so that the possibility of the cell being blown off by rupturing the membrane is reduced. This is also important because of the amount of corrosive mercury and gas generation inhibitors that are introduced into the cell must, especially in the case of alkaline cells, can be reduced quite considerably, which is not only due to the environmental pollution is satisfactory, but also with better working conditions when assembling the cell brings and continues to generate considerable cost savings.
Ein weiterer Vorteil, den die vorliegende Erfindung im Vergleich zu glasgefülltem Nylon mit sich bringt (d.h. bei der Verwendung für Versiegelungsbauteile für Zellen) istAnother advantage that the present invention has over glass-filled nylon (i.e., at used for sealing components for cells)
der, daß ein gefüllter Thermoplast weniger anfällig gegen Auslaugen ist, wenn er dem Elektrolyten ausgesetzt ist, wie beispielsweise einer 4o%igen Kaliumhydroxidlösung (KOH). Dies bedeutet, daß Polypropylen, das Talkum, Kalziumkarbonat oder Mica als Füllstoff enthält, sich nicht zersetzt, selbst dann, wenn es für einen längeren Zeitraum, beispielsweise für vier Wochen bei 71 0C einer KOH-Lösung ausgesetzt ist; dies ist bei glasgefülltem Nylon nicht der Fall.that a filled thermoplastic is less prone to leaching when exposed to electrolytes such as 40% potassium hydroxide (KOH) solution. This means that polypropylene which contains talc, calcium carbonate or mica as filler does not decompose, even if it is exposed to a KOH solution for a longer period of time, for example for four weeks at 71 ° C .; this is not the case with glass-filled nylon.
Bei den gefüllten thermoplastischen Materialien, die hier in Betracht kommen, wobei die Füllstoffe Talkum, Kalziumkarbonat oder Mica in Mengen von 5% bis 45%, gewöhnlicherweise 15% bis 40% sind, ist das Füllmaterial sehr fein gemahlen oder liegt in feinen Partikeln vor, und zwar derart, daß beim Vorhandensein des Füllstoffes in dem gegossenen thermoplastischen Versiegelungs- und Isolierbauteil im wesentlichen das Füllmaterial in dem Gußteil nicht an der Oberfläche vorliegt. Es ist daher vorzuziehen, insbesondere bei der Verwendung von Talkum als Füllstoff, daß ungefähr 20%, aber auch bis zu 40% Talkum als Füllstoff zur Verwendung kommt, insbesondere in Polypropylen.In the case of the filled thermoplastic materials that come into consideration here, the fillers being talc, calcium carbonate or mica in amounts of 5% to 45%, usually 15% to 40%, the filler material is very finely ground or is present in fine particles, in such a way that when the filler is present in the cast thermoplastic sealing and insulating component, the filler material in the casting is essentially not present on the surface. It is therefore preferable, in particular i be the use of talc as filler, that about 20%, but also comes up to 40% of talc as filler for use, in particular in polypropylene.
Wie bereits erwähnt wurde, schafft das Tempern gewisse Vorteile, indem eingegossene Spannungen, die auftreten können, entfernt werden, und die physischen Dimensionen des gegossenen Versiegelungs- und Isolierbauteiles stabilisiert werden; aber selbst dann, wenn das Versiegelungsbauteil nicht getempert wird, werden überlegene Ergebnisse gegenüber einem ungefüllten Produkt mit ähnlichem Design erreicht. Der Grund dafür ist, daß während der Herstellung ein weiterer Toleranzbereich in dem Membranabschnitt des Bauteiles zur Verfügung steht, so daß dieser dicker gegossen werden kann, der kritische Druck, der zum Aufbrechen der Membran führt, besser vorhergesagt werden kann und auf jeden Fall die Membran so ausgelegt werdenAs mentioned earlier, annealing creates certain advantages by eliminating embedded stresses that occur can be removed and the physical dimensions of the molded sealing and insulating component stabilized will; but even if the sealing member is not annealed, the results will be superior compared to an unfilled product with a similar design. The reason for this is that during manufacture Another tolerance range is available in the membrane section of the component, so that this can be poured thicker, the critical pressure that leads to the rupture of the membrane can be better predicted can and in any case the membrane can be designed in this way
kann, daß höhere Aufbrechkräfte möglich werden, ohne den Druck zu erreichen, an dem sich die Bördelnaht an dem kathodischen Zellenbecher lösen würde, was das Freigeben des gesamten Bauteiles und somit explosionsartiges Aufbrechen des Zellenbechers zur Folge hätte.that higher break-out forces are possible without to achieve the pressure at which the flanged seam on the cathodic cell cup would loosen, which is the release the entire component and thus explosive breaking of the cell cup would result.
Im folgenden ist eine typische Analyse eines talkum-gefüllten Polypropylens dargestellt:The following is a typical analysis of a talc-filled polypropylene:
Ungefülltes Polypropylenharz kann einen Schmelzindex von 10 bis 15 haben. Nach dem Füllvorgang hat sich der Schmelzindex auf ungefähr 6 bis 10 verringert.Unfilled polypropylene resin can have a melt index of 10-15. After the filling process, the melt index has increased decreased to about 6-10.
Das Talkum liegt als plättchenartige oder staubartige weiße Pulversubstanz ohne Asbestbestandtexle vor und die chemische Analyse zeigt die folgenden Bestandteile:The talc is present as a platelet-like or dust-like white powder substance without asbestos components chemical analysis shows the following components:
(LOI, d.h. Verlust beim Veraschen, entspricht dem prozentualen Anteil von Kohlendioxid, der bei Erhitzen des Talkums frei wird).(LOI, i.e. loss during incineration, corresponds to the percentage of carbon dioxide that is produced when the Talc becomes free).
Eine typische Korngrößenverteilung der Partikelgröße kann innerhalb der folgenden Bereiche liegen:A typical grain size distribution of the particle size can lie within the following ranges:
44 Mikrometer 10044 microns 100
30 " 94-9730 "94-97
20 " 75-9020 "75-90
10 " 40-6010 "40-60
5 " 18-325 "18-32
4 " 14-244 "14-24
Die typische Helligkeit (typical dry brightness) liegt zwischen 84 und 94; die Kompaktdichte beträgt 0,96 g/cm bis 1,28 g/cm3 (60 bis 80 lbs/cu.ft.); die Schüttdichte beträgt 0,38 g/cm bis 0,88 g/cm3 (24 bis 55 lbs/cu.ft.); das spezifische Gewicht liegt zwischen 2,8 und 2,9; die Ölabsorption in g/100 g von Talkum liegt zwischen 20 und 35; der pH-Wert ist 9 bis 10,5; die Feinheit liegt zwischen 90 Mikrometer und 57,5 Mikrometer (Hegman-Feinheit zwischen 1 und 3,5); 100% passieren ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm (200 mesh) und 98 bis 99% passieren ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,052 mm (325 mesh).Typical dry brightness is between 84 and 94; the compact density is 0.96 g / cm to 1.28 g / cm 3 (60 to 80 lbs / cu.ft.); the bulk density is 0.38 g / cm to 0.88 g / cm 3 (24 to 55 lbs / cu.ft.); the specific weight is between 2.8 and 2.9; the oil absorption in g / 100 g of talc is between 20 and 35; the pH is 9 to 10.5; the fineness is between 90 micrometers and 57.5 micrometers (Hegman fineness between 1 and 3.5); 100% pass a sieve with a mesh size of 0.074 mm (200 mesh) and 98 to 99% pass a sieve with a mesh size of 0.052 mm (325 mesh).
Ein ähnlicher gemahlener Kalzit (Kalziumkarbonat) zeigt die folgenden Charakteristika:
20A similar ground calcite (calcium carbonate) exhibits the following characteristics:
20th
ÜberzugMore organic
coating
Die typische Partikelgröße für sphärische Partikel liegtThe typical particle size for spherical particles is
zu 100% unter 15 Mikrometer; zu 95 bis 99% unter 10 35100% less than 15 microns; 95 to 99% below 10 35
Mikrometern; zu 75 bis 85% unter 5 Mikrometern; zu 40 bisMicrometers; 75 to 85% less than 5 microns; to 40 to
** ΑΛ** ΑΛ
60% unter 2,5 Mikrometern und zu 20 bis 40% unter einem Mikrometer. Die durchschnittliche Partikelgröße liegt im Bereich von 2,5 Mikrometern mit einem spezifischen Gewicht von ungefähr 2,7 und einem Brechungsindex von annähernd 1,55.60% under 2.5 micrometers and 20 to 40% under one micrometer. The average particle size is in Area of 2.5 micrometers with a specific gravity of about 2.7 and an index of refraction of approximately 1.55.
Die nun folgenden Beispiele sollen die wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung näher erläutern:The following examples are intended to explain the essential properties of the present invention in more detail:
Eine Anzahl von Versiegelungsbauteilen (Deckeln) für die Größe AA wurden aus Nylon, ungefülltem Polypropylen und Polypropylen mit 20% Talkum als Füllstoff gegossen. Die Hälfte alle Polypropylendeckel wurde getempert, die andere Hälfte wurde nicht getempert. Alle Deckel wurden in Zellen mittels einer Bördelungs-Versiegelung eingesetzt, so daß die Zellen vollständig waren, mit der Ausnahme, daß die äußere Papierummantelung nicht auf die Zelle aufgebracht wurde. Beobachtungen hinsichtlich etwaiger Leckagen wurden während der folgenden verschiedenen Lager- und Gebrauchstests gemacht. A number of sealing components (lids) for the AA size have been made from nylon, unfilled polypropylene and Cast polypropylene with 20% talc as filler. Half of all the polypropylene lids have been annealed, the other half Half was not tempered. All lids were placed in cells by means of a crimp seal so that the cells were complete, except that the outer paper jacket was not applied to the cell became. Observations for any leakage were made during the following various storage and use tests.
Die Beobachtungen zeigten, daß beispielsweise nach der Lagerung über eine Woche hinweg bei hoher Temperatur und über eine weitere Woche hinweg bei Raumtemperatur zur Stabilisierung die getemperten Deckel und die Nylondeckel im wesentlichen gleiche (einer von 30) bzw. keinen Ausfall zeigten, wobei ein höherer Ausfall bei den nichtgetemper-OQ ten Deckeln zu verzeichnen war. Andere Deckel wurden bei einer geringeren, aber immer noch hohen Temperatur zwei Wochen lang gelagert, wonach eine weitere Woche bei Raumtemperatur zur Stabilisation folgte, wonach ein Nylondeckel und ein ungefüllter Deckel ausfielen, während kein Deckel gc mit Füllstoff ausfiel.The observations showed that, for example, after storage for a week at high temperature and for a further week at room temperature to stabilize the tempered lids and the nylon lids showed essentially the same (one out of 30) or no failure, with a higher failure for the non-temper OQ th lids was recorded. Other lids became two at a lower but still high temperature Stored for weeks, followed by a further week at room temperature for stabilization, followed by a nylon lid and an unfilled lid failed, while no lid gc with filler failed.
Weitere Deckel wurden während sehr tiefen Temperaturen eine Woche lang gelagert, gefolgt von einer Woche Lagerung bei Raumtemperatur zur Stabilisierung, wobei sich herausstellte, daß die getemperten Deckel mit Füllstoff besser abschnitten (unter 30 Deckeln ein Ausfall) wohingegen bei den Nylondeckeln von 30 20 ausfielen.Additional lids were stored at very low temperatures for one week, followed by one week of storage at room temperature for stabilization, which turned out to be better with the tempered lids with filler sections (less than 30 lids one failure) whereas with the nylon lids of 30 20 failed.
Das Durchlaufen eines Temperaturzyklus von tiefen Temperaturen zu relativ hohen Temperaturen, gefolgt durch Stabilisierung bei Raumtemperatur zeigte, daß von 30 getemperten Deckeln mit Füllstoff nur zwei ausfielen, wohingegen von 30 Nylondeckeln 15 ausfielen.Going through a temperature cycle of low temperatures That of 30 annealed at relatively high temperatures followed by stabilization at room temperature showed Only two lids with filler failed, whereas 15 out of 30 nylon lids failed.
Weitere Muster wurden einen Tag lang bei Raumtemperatur gelagert, wonach sie mit 1,5 Ampere geladen wurden, wobei alle Zellen ordnungsgemäß abbliesen. Andere Deckel jedoch wurden mehrere Tage lang bei hohen Temperaturen gelagert und dann mit 1,5 Ampere geladen; von drei getemperten Polypropylendeckeln mit Füllstoff bliesen alle ab, wohingegen bei Zellen mit einem Nylondeckel eine von drei Zellen ziemlich heftig ausbrach.Additional samples were stored for a day at room temperature, after which they were charged with 1.5 amps, whereby properly deflate all cells. However, other lids were stored at high temperatures for several days and then charged with 1.5 amps; of three tempered polypropylene lids with filler all peeled off, whereas in cells with a nylon lid, one in three cells erupted quite violently.
Eine Anzahl von Zelldeckeln der Größe AA, C und D wurden gegossen, wobei alle Abblasmembranen aufwiesen, die mit einer Dicke von 0,09 mm (0,0035 Inch) bis 0,13 mm (0,005 Inch) eingegossen wurden; von den gegossenen Mustern wurden einige ohne Talkum als Füllstoff, andere mit 20% und andere mit 40% Talkum als Füllstoff hergestellt.A number of AA, C and D size cell lids were poured, all of which had blow-off membranes made with potted to a thickness of 0.09 mm (0.0035 inches) to 0.13 mm (0.005 inches); of the cast samples were some made without talc as a filler, others with 20% and others with 40% talc as a filler.
Eine Anzahl von Deckeln wurde als Kontrolle zurückbehalten und wurden nicht in Kaliumhydroxid-Lösung getaucht, wohingegen die anderen Deckel in Kaliumhydroxid-Lösung bei Raumtemperatur für zwei Wochen oder bei hoher Temperatur für zwei Wochen oder bei sehr hoher Temperatur für zweiA number of lids were retained as controls and were not immersed in potassium hydroxide solution, whereas the other cover in potassium hydroxide solution at room temperature for two weeks or at high temperature for two weeks or at a very high temperature for two
Wochen gelagert wurden. Danach wurde ein Zeil-Entlüftungstest durchgeführt, bei dem alle Deckel, die in KOH gelagert wurden, Abblasergebnisse zeigten, die mit den Ergebnissen ziemlich übereinstimmten, die die Kontrollgruppe zeigte, die nicht in KCH geLagert wurde. Mit anderen Worten, alle Muster waren chemisch resistent gegen die Kaliumhydroxid-Lösung. Were stored for weeks. Thereafter, a Zeil vent test was carried out in which all lids stored in KOH showed blow-off results that were pretty much in agreement with the results shown by the control group, which was not stored in KCH. In other words, all samples were chemically resistant to the potassium hydroxide solution.
Ein wichtiger Schluß, der aus diesen Tests gezogen werden kann, ist der, daß die Membranen oder Druckabblasbereiche von gefüllten Polypropylendeckeln nicht nur einen alkalischen Elektrolyt bei hohen Temperaturen angegriffen werden; und daß die Membranen ordnungsgemäß aufbrechen, so daß die Zellen beim gleichen Druck sowohl vor als auch nach einer langen Lagerung bei erhöhten Temperaturen ordnungsgemäß abblasen.An important conclusion that can be drawn from these tests is that the membranes or pressure relief areas filled polypropylene lids not only attack an alkaline electrolyte at high temperatures; and that the membranes rupture properly so that the cells are at the same pressure both before and after properly blow off after long periods of storage at elevated temperatures.
Andere Abblastests wurden ausgeführt, bei denen Deckel mit einer Ventilmembrane, die mit einer Dicke von 0,14 mm (0,0055 Inch) eingegossen waren, mit verschiedenen Bodenfreiheiten über der Membrane getestet wurden. Ungefüllte Propylendeckel versagten beim Abblasen oder bliesen erst bei sehr hohen Drücken mit geringen Bodenfreiheiten ab, wohingegen die Deckel, die mit 20% Talkum gefüllt waren, bei vernünftigen Druckwerten abbliesen. Bei 2,3 mm (0,091 Inch) Bodenfreiheit blies ein Deckel aus ungefülltem und nichtgetemperten Polypropylen bei einem Druck vonOther blow-off tests were carried out using lids with a valve membrane that was 0.14 mm thick (0.0055 inch) were potted with various ground clearances above the membrane were tested. Unfilled Propylene lids failed when blowing off or only blew off at very high pressures with little ground clearance, whereas the lids, which were filled with 20% talc, peeled off at reasonable pressures. At 2.3 mm (0.091 Inches) Ground clearance a lid made of unfilled and unannealed polypropylene blew at a pressure of
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12190 kg/m (850 psi) nicht ab, wohingegen ein ähnlicher2
12190 kg / m (850 psi) does not fall, whereas a similar one
2 Deckel mit 3,7 mm (0,145 Inch) Bodenfreiheit bei 4015 kg/m (28Ο psi) abblies. Deckel mit 20% Talkum als Füllmittel2 lids with 3.7 mm (0.145 inch) ground clearance at 4015 kg / m (28 psi) bleeds. Lid with 20% talc as a filler
2 die nicht getempert waren, bliesen bei 6880 kg/m (480 psi) mit der oben erwähnten niedrigsten Bodenfreiheit ab, sowie2 that were not annealed blew at 6880 kg / m (480 psi) with the lowest ground clearance mentioned above, as well
2
bei 4Ο15 kg/m (280 psi) mit der niedrigsten Bodenfreiheit, wohingegen Deckel aus Polypropylen, die 20% Talkum als Füll2
at 4-15 kg / m (280 psi) with the lowest ground clearance, whereas polypropylene lids contain 20% talc as the filler
mittel hatten und getempert waren, bei 6022 kg/m (420 psi)had medium and were annealed at 6022 kg / m (420 psi)
2 mit der niedrigsten Bodenfreiheit und bei 5740 kg/m (400 psi) mit der höchsten Bodenfreiheit abbliesen.2 with the lowest ground clearance and at 5740 kg / m Blow off (400 psi) with the highest ground clearance.
Es wurden Deckel aus glasgefülltem Nylon, ungefülltem Polypropylen, Polypropylen mit 20% Talkum und Polypropylen mit 40% Talkum gegossen, wonach sie einen Monat lang bei 71 0C in einem KOH-Elektrolyt gelagert wurden. Nach der Lagerung wurde die Lösung angesäuert und auf Spuren metallischer Elemente hin analysiert. Mit der Ausnahme eines etwas erhöhten Kalziumanteiles, der aus Deckeln mit 20% Talkum herausgelöst wurde, zeigte keiner der Polypropylendeckel wesentliches Herauslösen von Nickel, Cadmium, Strontium, Kobalt, Titan, Molybdän, Blei, Kupfer, Eisen, Vanadium, Chrom, Aluminium, Silizium oder Kalzium. Das glasgefüllte Nylon jedoch zeigte wesentliche Mengen von Titan, Kupfer, Eisen, Vanadium, Aluminium, Silizium und Kalzium, die herausgelöst wurden.Lids made of glass-filled nylon, unfilled polypropylene, polypropylene with 20% talc and polypropylene with 40% talc were cast, after which they were stored in a KOH electrolyte at 71 ° C. for one month. After storage, the solution was acidified and analyzed for traces of metallic elements. With the exception of a slightly increased calcium content, which was leached out of lids with 20% talc, none of the polypropylene lids showed significant leaching of nickel, cadmium, strontium, cobalt, titanium, molybdenum, lead, copper, iron, vanadium, chromium, aluminum, silicon or calcium. The glass-filled nylon, however, showed significant amounts of titanium, copper, iron, vanadium, aluminum, silicon and calcium being leached out.
Die Formgebung von Versiegelungselementen aus gefüllten Thermoplasten gemäß der vorliegenden Erfindung hängen von Überlegungen während des Designs ab und sind hier im Rahmen der Erfindung nicht relevant. Der Designer kann jedoch weitere Toleranzen beim Spritzgießen zulassen und er kann dickere zerbrechbare Abblasmembranen erlauben, wobei immer noch sichergestellt ist, daß die Zelle sich so verhält, wie erwartet wird, wenn sie zur Anwendung gelangt.The shape of sealing elements made of filled thermoplastics according to the present invention depend on Considerations during the design and are not relevant here in the context of the invention. The designer can however, allow further tolerances in injection molding and it can allow thicker breakable blow-off membranes, while still ensuring that the cell behaves as expected when it is used got.
Claims (9)
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