PL79265B1 - - Google Patents

Description

Sposób wytwarzania mikroporowatych przekladek oraz przekladka wykonana tym sposobem Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia mikroporowatych przekladek, zwlaszcza do akumulatorów elektrycznych oraz przekladka wy¬ konana tym sposobem.Znanych jest wiele sposobów wytwarzania mi- 5 kroporowatych przekladek z tworzyw sztucznych, zarówno wzmocnionych.Przekladki wykonywane z porowatej masy ce¬ lulozowej, na przyklad z papieru, pokrytej two¬ rzywem sztucznym lub z warstw materialu io wlóknistego, na przyklad wlókna szklanego posia¬ daja jednak szereg wad i niedoskonalosci, z któ¬ rych najbardziej wymowna jest ich zbyt mala porowatosc, wywolywana tym, ze material wzmac¬ niajacy sam nie jest porowaty. Prowadzi to do nie- 15 pozadanego wzrostu opornosci wewnetrznej aku¬ mulatora. Przekladki te produkuje sie metoda prasowania.Inny znany sposób dotyczy wykonywania prze¬ kladki z tworzywa sztucznego nie wzmocnionego. 20 Przewaznie wytwarza sie je droga mieszania sproszkowanego materialu termoplastycznego z ma¬ terialem porowatym lub wytwarzajacym pory i rozpuszczalnikiem rozpuszczajacym uzyte two¬ rzywo sztuczne. Po otrzymaniu ciastowatej masy 25 formuje sie ja w arkusze lub tasmy odpowiedniej grubosci, droga wytlaczania lub kalandrowania, czemu towarzyszy' odparowanie rozpuszczalnika.Jesli material wytwarzajacy pory jest sam poro¬ waty, jak na przyklad ziemia okrzemkowa, wów- 30 czas arkusze lub tasmy wymagaja jedynie przy¬ ciecia do zadanego formatu, aby mogly byc uzyte jako przekladki. Jednakze odparowanie rozpusz¬ czalnika powoduje w ciastowatej masie tworzywa sztucznego powstawanie naprezen, które z kolei moga spowodowac skurcz, a stad zmniejszenie po¬ rowatosci produktu. Z drugiej strony, jesli ma¬ terial wytwarzajacy pory sklada sie z substancji rozpuszczalnej w wodzie, takiej jak sól nieorga¬ niczna, wzglednie substancji organicznej, takiej jak cukier lub skrobia, to powinien on zostac wylu¬ gowany z arkusza, który po ekstrakcji jest na¬ stepnie suszony.Znany jest równiez sposób, w którym stosuje sie wytwarzajacy pory w postaci soli nieorganicz¬ nej i skrobi. Jednakze przekladki, których poro¬ watosc zostala spowodowana skladnikami nastep¬ nie wylugiwanymi lub wymytymi, zwykle takze maja stosunkowo mala porowatosc. Spowodowane to jest faktem, ze podczas odparowywania roz¬ puszczalnika ze swiezo uformowanego arkusza, w tworzywie sztucznym powstaja pierwotne na¬ prezenia wewnetrzne, które z kolei zanikaja pod¬ czas lugowania materialu wytwarzajacego pory, gdyz arkusz kurczy sie i zmniejsza objetosc swo¬ ich porów.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej wspomnianych wad znanych sposobów wytwarza¬ nia przekladek oraz wad samych przekladek.Dla osiagniecia tego celu postawiono sobie za 792653 79265 4 zadanie opracowac sposób wytwarzania przekla¬ dek mikroporowatych do akumulatorów, który pozwalalby na otrzymanie podkladek o duzej po¬ rowatosci majacych znaczna elastycznosc a jedno¬ czesnie wystarczajaco sztywnych aby nadawaly sie do zmechanizowanego montazu akumulatorów, a z drugiej strony posiadajacych duza trwalosc i tanich w produkcji.Okazalo sie nieoczekiwanie, ze przez uniemozli¬ wienie odparowania rozpuszczalnika bezposrednio po uformowaniu arkusza i usunieciu go na drodze ekstrakcji uzyskuje sie znacznie lepszy produkt koncowy.Opierajac sie na tym stwierdzeniu opracowano sposób wedlug wynalazku umozliwiajacy rozwia¬ zanie* postawionego zadania polegajacy na tym, ze 1 czesc termoplastycznego tworzywa sztucznego miesza sie z 1—15 czesciami sproszkowanego, nie¬ organicznego porowatego ciala stalego oraz orga¬ nicznym rozpuszczalnikiem tworzywa sztucznego dodawanym w ilosci wystarczajacej do utworzenia ciastowatej masy, formuje sie z tej masy arkusz i bezposrednio po uformowaniu, nie dopuszczajac do znaczniejszego odparowania rozpuszczalnika, wprowadza sie arkusz do kapieli wykazujacej zdolnosci ekstrahowania tego rozpuszczalnika, ale obojetnej w stosunku do zastosowanego tworzywa sztucznego i nieorganicznego materialu porowatego, a po wyekstrahowaniu rozpuszczalnika odprowa¬ dza sie arkusz z kapieli.Korzystnie jest wedlug wynalazku zmieszana mase przed uformowaniem arkusza podgrzac do temperatury 50—80°. Ekstrakcje rozpuszczalnika prowadzi sie korzystnie w temperaturze co naj¬ mniej o 5°C wyzszej od temperatury formowania arkusza.Jako termoplastyczne tworzywo sztuczne stosuje sie najkorzystniej zywice winylowa, polietylen, po¬ lipropylen lub polistyren.Jako ciecz ekstrakcyjna do usuwania rozpusz¬ czalnika stosuje sie najkorzystniej mieszanine wo¬ dy i alkanoli od Ct do C8, a jako nieorganiczne cialo mikroporowate najlepiej stosowac hydrozel krzemionkowy lub ziemie okrzemkowa.Przedmiotem wynalazku jest równiez przekladka mikroporowata do akumulatora wykonana sposo¬ bem wedlug wynalazku.Przekladka ta jest wykonana z mikroporowatego arkusza zawierajacego termoplastyczne tworzywo sztuczne oraz nieorganiczne porowate cialo stale w ilosci co najmniej pieciokrotnie wiekszej od ilos¬ ci tworzywa termoplastycznego.Podstawowa zaleta sposobu wedlug wynalazku jest fakt, ze na skutek niedopuszczenia do odpa¬ rowania rozpuszczalnika i usuwanie go na drodze ekstrakcji znacznie zmniejsza sie skurcz materialu i w zwiazku z tym wzrasta jego porowatosc.Materialami niezbednymi do zrealizowania spo¬ sobu wedlug wynalazku sa: drobno sproszkowana zywica termoplastyczna, na przyklad zywicowaty polichlorek winylu, porowaty wypelniacz, taki jak hydrozel krzemionkowy o zawartosci wody — 80% oraz rozpuszczalnik zywicy, na przyklad cyklo- heksanon. Zamiast polichlorku winylu mozna uzyc innych podobnych elastycznych zywic termopla¬ stycznych lub polimerów skladajacych sie z niena¬ syconych monomerów z wiazaniami etylenowymi, na przyklad kopolimerów o skladzie 85—97°/o chlorku winylu i odpowiednio 15—3°/o octanu wi- 5 nylu, chlorku poliwinylu, polistyrenu lub kopoli¬ merów styrenowych, polietylenu, polipropylenu itp.Zywica termoplastyczna powinna byc oczywiscie takim materialem, który po pierwsze moze byc latwo uksztaltowany droga wytlaczania lub ka¬ landrowania w stanie podgrzanym i który zacho¬ wuje nadany ksztalt po schlodzeniu do tempera¬ tury wystepujacej normalnie w akumulatorach elektrycznych; po drugie jest w warunkach za¬ mierzonego uzytkowania stabilny chemicznie, to znaczy nie powinien byc atakowany przez kwas akumulatorowy lub produkty reakcji mogacych zachodzic w ogniwie akumulatora oraz nie powi¬ nien ulegac rozkladowi termicznemu lub stawac sie nadmiernie kruchym w temperaturach, w któ¬ rych maja byc uzywane i maja pracowac akumu¬ latory, i po trzecie material winien dawac sie przeprowadzac w plastyczna ciastowata mase lub plastizol, droga zmieszania z odpowiednim roz¬ puszczalnikiem. Korzystne jest uzywanie zywicy w postaci proszku lub drobnych ziaren. O ile zaj¬ dzie potrzeba do mieszanki moze byc dodany w typowych proporcjach, na przyklad okolo 1/2 do 2 czesci na jedna czesc zywicy termoplastycz¬ nej, srodek barwiacy lub wypelniacz, taki jak sadza.Zamiast zelu krzemionkowego mozna uzyc w podobny sposób innych nieorganicznych ma¬ terialów porowatych w formie sproszkowanej, ta¬ kich jak ziemia okrzemkowa, aktywowany tlenek glinowy itp. Odpowiednimi materialami tego typu sa materialy zdolne do równomiernego absorbo¬ wania stosunkowo duzej ilosci wody, na przyklad 50 — 100°/o w przeliczeniu na wage suchego ciala stalego. Na jedna czesc zywicy termoplastycznej mozna uzyc 1 — 15, zwykle 5 — 12 czesci wago¬ wych wypelniacza porowatego. Szczególnie odpo¬ wiednim materialem jest hydrozel krzemionkowy zawierajacy 70 — 75°/o zaadsorbowanej wody. O ile zawartosc wody w wypelniaczu jest mala, czesto korzystnie jest dawac 12 czesci wypelniacza na 1 czesc zywicy.Wybór optymalnej ilosci rozpuszczalnika zalezy od rodzaju uzytej zywicy. Na przyklad w przy¬ padku polimerów chlorku winylu dogodne jest uzycie, jako rozpuszczalników, ketonów — na przyklad cykloheksanonu, metyloetyloketanu lub foronu. Przy uzyciu polistyrenu rozpuszczalnikiem moze byc weglowodór aromatyczny, taki jak ben¬ zen lub ksylen, chlorowany weglowodór, taki jak metylochloroform, albo ester, taki jak octan ety¬ lu. Zywice poliolefinowe moga byc rozpuszczane lub solwatowane za pomoca rozpuszczalników typu benzenu.Co do rodzaju i ilosci uzyw.anego rozpuszczal¬ nika nie stawia sie zadnych szczególnych wyma¬ gan za wyjatkiem tego, ze powinien on dawac podczas mieszania z zywica i wypelniaczem lub wypelniaczami ciastowata mase o konsystencji od¬ powiedniej dla formowania lub wytlaczania cien- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60l 5 79265 6 kich arkuszy. Ponadto, poniewaz rozpuszczalnik powinien byc ostatecznie usuniety z uformowanego arkusza, przy jednoczesnym zachowaniu mozliwie najmniejszych strat przez odparowanie, pozadane jest, aby byl on stosunkowo malo lotny, na przy¬ klad mial temperature wrzenia co najmniej 120°C i dawal sie stosunkowo latwo usuwac za pomoca wody lub innego wzglednie niedrogiego i wzgled¬ nie lotnego wtórnego rozpuszczalnika, który ma te wlasciwosc, ze nie powoduje znacznego solwa- towania uzytej zywicy lub wypelniacza.W celu ulatwienia ekstrakcji pierwszego roz¬ puszczalnika z arkusza tworzywa sztucznego, mozna dodac do mieszanej ciastowatej masy na przyklad 0,001—0,1 czesci srodka zwilzajacego na 1 czesc zywicy termoplastycznej. Mozna uzywac emulgatorów kationitowych lub amonitowych, jednakze srodki niejonowe, takie jak sulfonowany kwas oleinowy, daja szczególnie wyrazne skróce¬ nie ekstrakcji. Kiedy pierwszy rozpuszczalnik jest ketonem, jego ekstrakcje mozna ulatwic przez do¬ danie w niewielkiej proporcji do wody uzywanej jako medium ekstrahujace, alkoholu z grupy Ct — C3, takiego jak metanol, etanol lub alkohol izo¬ propylowy. O ile pierwszy rozpuszczalnik jest we¬ glowodorem aromatycznym lub estrem, dogodnym medium ekstrahujacym jest etanol.Podczas wytlaczania ciastowatej masy o zadanej postaci takiej jak arkusz, waznym jest, aby ten ostatni byl przeprowadzany do medium ekstra¬ hujacego w takich warunkach, aby przed zanu¬ rzeniem do medium ekstrahujacego nie odparo¬ wywala z niego znaczniejsza ilosc rozpuszczalnika pierwotnego.W stadium ekstrakcji pozadane jest utrzymy¬ wanie temperatury medium ekstrahujacego co naj¬ mniej prawie takiej samej, a raczej wyzszej od maksymalnej temperatury wystepujacej w po¬ przedzajacych stadiach formowania i ksztaltowa¬ nia ciastowatej masy. Na przyklad jesli tempera¬ ture mieszaniny w stadium formowania wymienio¬ nej masy podnosi sie od temperatury pokojowej do temperatury 50 czy 70°C, a masa w celu otrzy¬ mania arkusza, jest wytlaczana lub kalandrowana w mniej wiecej tej samej temperaturze, to po¬ zadane jest utrzymanie cieczy ekstrahujacej w tem¬ peraturze o okolo 5—30°C wyzszej od pierwszej temperatury, a ponizej temperatury wrzenia cie¬ czy ekstrahujacej, na przyklad na wysokosci 75—80°C. Oczywiscie, jesli temperatura ta jest bliska temperaturze mieknienia uzytej zywicy, ce¬ lowym jest, dla zapobiezenia niepozadanej defor¬ macji, podtrzymywanie arkusza tworzywa sztucz¬ nego w kapieli ekstrakcyjnej za pomoca odpo¬ wiedniego podkladu, takiego jak tasma przenos¬ nika.Przez utrzymywanie kapieli ekstrahujacej w tak podwyzszonej temperaturze, naprezenia powstale uprzednio w arkuszu zanikaja, a zawarty w nim rozpuszczalnik pierwotny jest zastepowany przez rozpuszczalnik wtórny bez wywolywania jakich¬ kolwiek nowych naprezen, przez co skurcz zmniej¬ szany jest do minimum, a koncowa porowatosc przybiera wielkosc maksymalna. Nalezy rozumiec, ze zaleznie od ilosci rozpuszczalnika zywica termo¬ plastyczna, uzywana do formowania arkusza, pecz¬ nieje podczas solwatowania jej w rozpuszczalni¬ ku — celem utworzenia ciastowatej masy — do objetosci kilkakrotnie wiekszej od jej objetosci 5 w stanie suchym, a w wytwarzanym z masy ar¬ kuszu powstaja duze naprezenia nie tylko podczas formowania mechanicznego, ale takze podczas od¬ parowywania lub usuwania z niej w inny sposób rozpuszczalnika. Naprezenia te powoduja niepoza- 10 dane skurczenia sie arkusza, przez co zmniejsza sie jego porowatosc.Wynalazek umozliwia zachowanie porowatosci, poniewaz podczas ekstrahowania z arkuszy two¬ rzywa sztucznego rozpuszczalnika pierwotnego, 15 rozpuszczalnik w arkuszu zastepuje sie ciecza ekstrahujaca. Stad, usuniecie rozpuszczalnika pier¬ wotnego nie powoduje powstania wolnych prze¬ strzeni lub porów dajacych mozliwosc skurczenia sie pozbawionemu rozpuszczalnika tworzywu sztucz- 20 nemu.Podczas przygotowania ciastowatej masy najdo¬ godniej jest mieszac proszkowata zywice z poro¬ watym wypelniaczem w mieszalniku suchym. Tak na przyklad mozna zmieszac 1 czesc polichlorku 25 winylu z 10—12 czesciami hydrozelu krzemionko¬ wego zawierajacego 70—75% wody. Po otrzyma¬ niu homogenicznej, proszkowatej mieszaniny do¬ daje sie rozpuszczalnik zywicy, na przyklad cyklo- heksanon, gdy uzywa sie polichlorku winylu 30 w ilosci wystarczajacej dla utworzenia dajacej sie ugniatac, spoistej, ciastowatej masy, pozwalaja¬ cej sie fofcmowac w arkusze o zadanej grubosci na przyklad 0,3—1,5 mm najczesciej 0,6—0,7 mm, droga wytlaczania, kalandrowania lub inna odpo- 35 wiednia metoda.Otrzymany arkusz Wprowadza sie nastepnie do cieczy ekstrahujacej, która posiada wlasnosc ekstrahowania rozpuszczalnika pierwotnego z ufor¬ mowanego wyrobu i która zastepuje wymieniony 40 rozpuszczalnik w arkuszu bez dostrzegalnego spulchniania zawartej w nim zywicy. Po niemal calkowitym wyekstrahowaniu rozpuszczalnika pier¬ wotnego z arkusza, usuwa sie z niego ciecz ekstrahujaca, najlepiej droga suszenia, przed po- 45 cieciem go na czesci o zadanych wymiarach i ksztaltach.Przyklad. 1 czesc sproszkowanej zywicy po- lichlorowinylowej miesza sie na sucho z 12 czes¬ ciami zelu krzemionkowego, o zawartosci 70% 50 wody, do momentu, gdy mieszanina stanie sie' jednorodna, po czym dodaje sie 1 czesc cyklo- heksanonu na kazda czesc polichlorku winylu i 1/4 czesc cykloheksanu na kazda czesc zelu krzemionkowego. Poniewaz cykloheksanon roz- 55 puszcza sie w wodzie, stosunek polichlorku wi¬ nylu do cykloheksamonu uleglby niekorzystnemu przesunieciu, gdyby przy obliczaniu zapotrzebo¬ wania rozpuszczalnika nie uwzglednic zawartosci wody w zelu krzemionkowym. Tak wiec w tym 60 przypadku dodaje sie ogólem 4 czesci cykloheksa- nonu do suchej mieszaniny zywicy i zelu krze¬ mionkowego.Przy przygotowaniu suchej mieszaniny zaleca sie przesiac sproszkowana zywice, celem usunie- 65 cia z niej wiekszych czastek. Przesiewanie wyko-7 79265 8 nuje sie na przyklad przez sito 100 mesz, to jest o otworach szerokosci 0,15 mm, bezposrednio do mieszalnika, po czym przez takie samo sito prze¬ siewa sie zel krzemionkowy, takze bezposrednio do mieszalnika, w którym otrzymuje sie jednolita 5 mieszanine. Nastepnie dodaje sie 4 czesci cyklo¬ heksanom! i prowadzi w dalszym ciagu mieszanie w temperaturze pokojowej w ciagu 3—10 minut lub do uzyskania jednorodnej mieszaniny. Z kolei, ciagle mieszajac, podnosi sie stopniowo tempera- i0 ture do 70°C i po osiagnieciu jej prowadzi mie¬ szanie w ciagu dodatkowych 5 minut az do otrzy¬ mania zupelnie jednolitej ciastowatej masy. Po tym ciepla mase wytlacza sie w zwykly sposób celem uformowania plaskiej tasmy lub arkusza, w przyblizeniu o grubosci 0,6—0,7 mm i zadanej szerokosci na przyklad 25 cm.Natychmiast po uformowaniu tasme wprowadza sie do wodnej kapieli ekstrahujacej. Najwazniej¬ sze jest przy tym, aby znaczniejsza ilosc rozpusz¬ czalnika nie wyparowala z tasmy w okresie czasu pomiedzy jej uformowaniem, a wprowadzeniem jej do kapieli ekstrahujacej. Temperatura tej ka¬ pieli winna byc najlepiej utrzymana troche po¬ wyzej wartosci maksymalnej temperatury, w któ¬ rej tasma tworzywa sztucznego byla mieszana badz wytlaczana, na przyklad temperatura ka¬ pieli winna zawierac sie w granicach 75—80°C.Zawartosc rozpuszczalnika w kapieli ekstrahu¬ jacej najlepiej jest utrzymywac na mozliwie naj¬ nizszym poziomie za pomoca znanych metod, na 30 przyklad droga okresowej destylacji kapieli ekstra¬ hujacej lub przez ciagle odprowadzanie jej czesci do kolumny destylacyjnej i zawracanie wody do kapieli po usunieciu z niej rozpuszczalnika orga¬ nicznego. Po czesciowym pozbawieniu tasmy roz- M puszczalnika, suszy sie ja w odpowiedni sposób,^ na przyklad w strumieniu cieplego powietrza.Przy grubosci tasmy wynoszacej 0,6—0,7 mm, nie¬ mal calkowite wyekstrahowanie rozpuszczalnika organicznego osiaga sie w wodzie w ciagu 35—40 40 minut i temperaturze kapieli równej 80°C. Do¬ datek 20% etanolu do kapieli wodnej skraca czas ekstrakcji cykloheksanonu o okolo 25°/o w porów¬ naniu do czasu ekstrakcji za pomoca samej wody. 45 PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania mikroporowatych prze- ' kladek, zwlaszcza do akumulatorów elektrycznych, z mieszaniny termoplastycznego tworzywa sztucz- 50 Krak. Zaklady Grafie Cena nego, nieorganicznego materialu porowatego i roz¬ puszczalnika tworzywa sztucznego, znamienny tym, ze 1 czesc termoplastycznego tworzywa sztucznego miesza sie z 1—15 czesciami sproszko¬ wanego nieorganicznego porowatego ciala stalego oraz z organicznym rozpuszczalnikiem tworzywa sztucznego dodawanym w ilosci wystarczajacej dla utworzenia ciastowatej masy, formuje sie z tej masy arkusz i bezposrednio po uformowaniu, nie dopuszczajac do znaczniejszego odparowania roz¬ puszczalnika wprowadza sie arkusz do kapieli ekstrakcyjnej, wykazujacej zdolnosci ekstahowania tego rozpuszczalnika i obojetnej w stosunku do zastosowanego tworzywa sztucznego 'i nieorga¬ nicznego ciala porowatego, a po wyekstrahowaniu rozpuszczalnika wyprowadza sie arkusz z kapieli ekstrakcyjnej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako tworzywo sztuczne stosuje sie zywice winy¬ lowa w ilosci 1 czesc zywicy na 5—15 czesci nie¬ organicznego ciala porowatego, a otrzymana po zmieszaniu z rozpuszczalnikiem ciastowata mase podgrzewa sie do temperatury w granicach 50— 80°C, formuje i po wyekstrahowaniu rozpuszczal¬ nika suszy sie i tnie.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze jako tworzywo sztuczne stosuje sie polietylen, polipropylen lub polistyren.

4. Sposób wedlug zastrz. 1 do 3, znamienny tym, ze temperature kapieli ekstrakcyjnej utrzymuje sie przynajmniej przez czesc calkowitego czasu ekstrahowania o co najmniej 5°C wieksza od tem¬ peratury formowania arkusza.

5. Sposób wedlug zastrz. 1 do 4, znamienny tym, ze jako kapiel ekstrakcyjna stosuje sie mieszani¬ ne wody i alkoholi od Cx doCs.

6. Sposób wedlug zastrz. 1 do 5, znamienny tym, ze jako stale cialo mikroporowate stosuje sie hy- drozel krzemionkowy lub ziemie okrzemkowa.

7. Przekladka porowata do akumulatorów elek¬ trycznych wykonana sposobem wedlug zastrz. 1 do 6, znamienna tym, ze jest wykonana z mikr ©po¬ rowatego arkusza zawierajacego termoplastyczne tworzywo sztuczne oraz nieorganiczne porowate cialo stale w ilosci co najmniej pieciokrotnie wiekszej od ilosci tworzywa termoplastycznego.

8. Przekladka wedlug, zastrz. 1, znamienna tym, ze jako tworzywo sztuczne zawiera polichlorek winylu, a jako porowate cialo stale hydrozel krze¬ mionkowy zawierajacy okolo 70—75% zaadsorbo- wanej wody. Nr 6, zam. 455/75 PL PL