SE465194B - Elektrokemisk cell innefattande en cellbehaallare med mantel foersedd med dekor - Google Patents

Description

465 194 z försämrar utseendet.

En åtgärd som använts för att skydda sådana bläck mot den korrosiva inverkan av sådana elektrolyter som KOH har inne- fattat metoden att först förkrympa PVC-mantlingsröret till i huvudsak cellstorleken, dekorera PVC-röret utvändigt med det metalliska bläcket och därefter anbringa en skyddande plast- film över bläckdekorationen samt därefter omsluta eller om- mantla cellen med det dekorerade röret. Användning av separata skyddande plastfilmer i kombination med dekorerat värmekrymp- bart material är, förutom att vara dyrbart, i viss mån in- effektivt eftersom den i hög grad rörliga alkaliska elektro- lyten kan "vekvandra" mellan de två separata skikten genom kapillär verkan. Även en ringa grad av sådan vekverkan kan orsaka en otilltalande försämring av utseendet hos en metall- dekoration.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkom- ma en med metallbläck dekorerad värmekrympbar cellbehållare eller -mantel vari metallbläcket i huvudsak skyddas mot för- sämring som speciellt härrör från alkaliska elektrolyter.

Detta och andra ändamål, särdrag och fördelar med föreliggan- de uppfinning framgår av följande diskussion liksom av rit- ningsfigurerna, på vilka: Fig. l visar ett skikt av metalldekorerat material med ett flertal skivor, Fig. 2a och b är expanderade tvärsektionsvyer av skiktet enligt fig. 1 tagna längs linjerna a-a resp. b-b, Fig. 3 visar ett rör av mantlingsmaterial utformat av ett skikt enligt fig. l, och Fig. 4 visar en enhet av röret enligt fig. 3 anordnad på och värmekrympt på en alkalisk cell.

Allmänt innefattar föreliggande uppfinning en med metallisk dekor försedd mantel eller behållare för en elektrokemisk cell och en cell som är mantlad därmed. Manteln innefattar ett a 465 194 yttre skyddande x ansparent skikt, ett skikt med ett mate- rial med metalliskt utseende såsom metallbläck (metallic ink), som är utsatt för risk för försämring eller förstöring av cellkomponenterna, i synnerhet cellelektrolyten, och ett inre skyddsskikt som är bundet till det yttre transparenta skiktet med metallbläcket i huvudsak fullständigt och skyddande inne- slutet mellan de två skikten. Både det inre och det yttre skiktet måste vara väsentligen om än icke fullständigt be- ständiga mot angrepp och försämring eller förstöring av cell- komponenterna, exempelvis den korrosiva KOH-elektrolyt som användes i alkaliska celler liksom vara ogenomtränglig för sådana korrosiva material. Ett skikt måste vara ett förformat separat skikt på vilket bläcket är tryckt så att det fungerar såsom ett substrat för den med bläck påförda dekoren. Det andra skiktet kan vara påfört såsom ett vätskeformigt belägg- ningsskikt som stelnar efter påföring för att ge det erforder- liga skyddet eller kan vara ett förformat separat skikt lik- artat med det första skiktet.

Endera av eller både det inre och det yttre skiktet kan fungera såsom ett substrat för metallbläckdekoren. Det är emellertid föredraget av tillverkningsskäl, med mycket tunna värmekrympbara mantlar, att det yttre skiktet verkar såsom substratet för bläcket och det inre skiktet därefter vidhäf- tande påföres på detta. Under alla förhållanden påföres ett skyddsskikt vidhäftande på det bläckförsedda substratet för att skyddande och tätande innesluta bläcket däremellan. Ett sådant skyddsskikt påföres på ett sätt likartat med påföring av bläcket när det påföres i form av mycket tunna vidhäftan- de beläggningsskikt. Sådana beläggningar (i allmänhet erford- ras mer än en) påföres på det bläckförsedda substratet tills ett ogenomträngligt väsentligen försämrings- eller förstö- ringsbeständigt skikt bildats. Detta skikt skall sträcka sig utanför det bläckförsedda området på substratet i alla rikt- ningar och bilda en förslutande inneslutande ram runt detta bläckförsedda område. Alternativt bör, när ett förformat sepa- rat skyddsskikt bringas att vidhäfta till det bläckförsedda substratet, skyddsskiktet skyddande och förslutande inne- 465194 4 sluta det bläckförsedda området mellan dessa med.vidhäftning direkt mellan de yttre och inre skikten runt det bläckför- sedda området.

Vid den utföringsform varvid en beläggning påföres för att bilda skyddsskiktet är det i realiteten lämpligt att trycka denna beläggning på bläckdekoren och på substratet runt om- kretskanterna av den bläckförsedda delen för att härigenom åstadkomma den erforderliga skyddande inneslutningen av denna bläckförsedda del. Ett föredraget skyddande beläggningsskikt utgöres av en färglös vinyllack som finnes tillgänglig från Valspar Corp. och som är väsentligen ogenomträngligt för alkaliska material, såsom KOH. Detta beläggningsmaterial bör ha den minsta tjocklek som kan ge det erforderliga skyddet och kan påföras med lämplig metod, exempelvis rotogravyr, flexo- grafi, sprutning, valsning, etc. Med påföring av rotogravyr- tyr påföres beläggningen såsom en serie av tätt fördelade fläckar och ett flertal beläggningar erfordras för att säker- ställa att mellanrummen mellan fläckarna fylles fullständigt av efterföljande beläggningar. Beroende på fläckarnas utrym- mestäthet och antalet beläggningar som erfordras kan tjock- leken av beläggningsskiktet effektivt minskas till cirka 5 pm.

Ett föredraget material för användning till det förformade separata bläckförsedda substratskiktet liksom det andra för- formade separata skiktet är ett icke mjukgjort polyvinylklo- ridharts (PVC) med värmestabilisatorer och ett slagmodifie- ringsmedel, såsom dioktylftalat, tillsatt. Andra material som kan användas för sådana förformade separata inre och yttre skikt innefattar andra former av PVC, polystyren, polyeten, polyester och polyvinylalkohol.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar manteln vid- häftande förformade separata värmekrympbara inre och yttre skikt placerade, i form av ett rör, runt en elektrokemisk cellš och därefter värmekrympta på denna såsom en dekorativ mantel för denna. Vid denna utföringsform är både det inre och det .yttre skiktet separata element och måste sålunda specifikt s 465 194 anpassas ifråga om di ension och värmekrympningsegenskaper så att värmekrympningen icke deformerar bläckdekoren eller med- för missprydande felställen och manteln, exempelvis veck eller skrynklingar. Det är föredraget att både de inre och de yttre skikten utgöres av samma material för att underlätta den in- bördes anpassningen av krympningen av de båda skikten. Om man väljer med omsorg kan emellertid materialen till skikten vara olikartade.

Med utnyttjande av ett värmekrympande rör kan cellmanteln ut- föras ytterst tunn, vilket tillåter en ökning av mängden ak- tiva cellkomponenter i de standardiserade cellstorlekarna. Den maximala tjockleken hos en föredragen mantel är cirka 80 till 85 um (cirka 40 um för det yttre skiktet, 30 um för det inre skiktet och cirka l0-l5 pm för skiktet av bläck och klart bindemedel däremellan). Detta kan jämföras med tjockleken hos de tidigare använda metallmantlarna (som ger den erforderliga metalldekoren) som har haft tjocklekar av typiskt cirka 250 um. Dimensionstjockleken hos förformade plastskikt kan minskas till cirka 10 pm för varje. Större omsorg vid hanteringen av sådana mycket tunna material nödvändiggöres emellertid häri- genom. De föredragna tjocklekarna som beskrivits ovan är särskilt lämpade för automatisk tillverkning.

Användning av ett skyddande beläggningsskikt tillåter till och med ytterligare minskning av mantelns tjocklek och kräver icke en omsorgsfull anpassning till värmekrympningsegenskaperna hos substratskiktet. Det förformade skyddsskiktet, som är tjockare och kräver en sådan omsorgsfull anpassning, förbättrar emel- lertid tillförlitligheten av försämringsbeständigheten och underlättar framställningen av den dekorförsedda manteln.

Förutom det skydd av metallbläcket som erhålles tillåter tre- skiktsutformningen (metallbläck inneslutet mellan skyddsskikt) minskning av tjockleken av det transparenta ytterskiktet som täcker bläckdekoren varigenom en högre grad av metallglans tränger igenom och ger större visuell inverkan. Detta står i motsats till direkt applicering av en bläckdekor på inner-*">_j 465 194 s ytan av ett (för strukturell integritet) förhållandevis tjockt plastsubstrat varvid tjockleken hos plastsubstratet dämpar glansen.

På grund av den rörliga och korrosiva naturen hos alkaliska elektrolyter och den höga graden av känslighet för förstöring eller försämring hos metallbläck och det förhållandet att redan ringa försämring är i hög grad märkbar bör skyddsskiktet vidhäfta helt till det bläckförsedda substratet runt hela om- kretsen av var och en av de bläckförsedda delarna därav. När sålunda en skiva av mantelmaterialet skäres för framställning av rörmaterial och enskilda rör skall man icke skära igenom någon av de bläckförsedda delarna (som skall användas på celler) så att den bläckförsedda delen blir blottlagd vid om- kretsen. En sådan blottläggning vid omkretsen av den bläck- försedda delen, i synnerhet i närvaro av en alkalisk elektro- lyt, kan medföra att elektrolyten ledes såsom i en veke genom bläcket och detta förstöres. Vidare är en omkretssektion av manteln med en i sidled blottlagd bläckdel i hög grad känslig för separering av skyddsskikten från varandra eftersom vid- häftningen i ett sådant område beror enbart på den förhållan- devis svaga kohesiva styrkan hos själva bläcket.

Tidigare kända metoder med användning av två värmekrympbara material på varandra medför sålunda, bortsett från eventuell skrynkling, olägenheten att tillåta att bläckförsedda kanter vid omkretsen förblir öppna för inträngning av den i hög grad rörliga alkaliska elektrolyten. I enlighet med föreliggande uppfinning bringas de inre och yttre skyddsskikten att vid- häfta till varandra väsentligen fullständigt runt omkrets- kanten av det bläckförsedda området, exempelvis med ett bindemedel som företrädesvis är mycket tunt och transparent.

Ett exempel på sådant bindemedel med särskild användbarhet med' det föredragna PVC-skiktmaterialet är en acetatsolventbärare med ett vinylbaserat bindemedel som finnes tillgängligt från Gilbreth Co. såsom dettas solventlim. Alternativt kan skikten,, om det genomföres omsorgsfullt, värmeförseglas till varandra för att ge den erforderliga vid periferin förslutna inne- 'l v; 7 465 194 slutninf I av det bläckförsedda området, varvid denna värme- försegl; 3 lättast genomföres med upphettade plattor.

Bindmedlet ellker limmet kan påföras till endera av eller både inner- och ytterskikten men påföres företrädesvis på det icke bläckförsedda skiktet för undvikande av eventuell lösgöring av bläcket med appliceringsvalsar. För att underlätta tillverk- ningen påföres bindemedlet eller limmet såsom ett kontinuer- ligt skikt mellan det bläckförsedda substratet och skydds- skiktet. Vidhäftning mellan substratet och skyddsskiktet er- fordras emellertid endast inom omkretsområdet såsom beskri- vits. Med detta tillvägagångssätt varvid det inre skiktet är substratet måste bindemedlet eller limmet vara transparent för att metalldekoren skall vara synlig utifrån.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är det yttre skiktet det bläckförsedda substratet och är, givetvis, transparent för att tillåta synlighet utifrån av den dekorativa bläckdelen. Detta transparenta skikt har minimal tjocklek för att tillåta maximal synlighet av glansen hos metallbläcket. Denna minimala tjocklek begränsas emellertid av kravet att den skall verka såsom ett skyddsskikt för bläcket och mer begränsat att det kan på lämpligt sätt verka såsom bläcksubstrat vid en tillverkningsprocess. I allmänhet är denna minimala tjocklek cirka 0,038 mm (1,5 mils). Det inre skyddsskiktet kan vara tunnare eftersom det icke på likartat sätt verkar såsom bläckbärare vid den föredragna utförings- formen. Tjockleksdimensionen hos det inre skyddsskiktet står emellertid i relation till tjockleken hos det yttre skydds- skiktet så att de är värmekrympbara med i huvudsak samma grad för att förhindra deformation. I praktiken är värmetillförseln för värmekrympningen intensivast på ytterskiktet där värme tillföres direkt. Det inre skyddsskiktet har en minskad tjock- lek för att kompensera för skillnaden i värmemängd som skik- tet mottager för krympning. Med en tjocklek hos ytterskiktet av cirka 0,038 mm (l,5 mils) minskas tjockleken av innerskik- tet till cirka 0,032 mm (1,2 mils) för att ge en likformig krympning av treskiktsmaterialet. 465 194 8 Det metallbläck (metallic ink) som användes i den dekora- tiva manteln enligt föreliggande uppfinning är ett sådant med en aluminiumbas och sådana bläck är i hög grad känsliga för angrepp eller förstöring. Metallbläcket kan påföras på sub- stratet med vanliga metoder, såsom rotogravyr, "hot stamping" och liknande. Andra typer av bläck med metallbaser av nickel, krom, guld och liknande är beständiga mot alkaliska elektro- lyter och skulle icke kräva skyddsskikten enligt föreliggande uppfinning. Bläck framställda av sådana metaller är emellertid ytterst dyrbara. Celler med korrosiva material vilket utsätter sådana bläck för angrepp kan emellertid utnyttja mantlarna enligt föreliggande uppfinning för samma verkan förutsatt att de material som bildar de inre och yttre skikten är inerta mot sådana korrosiva material.

En föredragen utformning av den dekorativa manteln är rörfor- mig och att manteln innefattar ett i huvudsak rektangulärt ark innefattande en dekoration innefattande ett metallbläck som är angripbart av ett material som förefinnes i cellen. Metall- bläcket är väsentligen fullständigt inneslutet mellan ett yttre transparent skyddsskikt och ett inre transparent skydds- skikt. De inre och yttre skyddsskikten är förslutande bundna till varandra inom ett område som väsentligen fullständigt omger omkretsen av dekoren som innehåller metallbläck varigenom en transparent ram omger dekoren som innehåller metallbläck. Röret framställes därefter genom överlappning av en axiell eller längsgående del av den transparenta ramen över en del av dekoren innehållande metallbläck, som är belägen direkt intill den axiella delen av den transparenta ramen som är parallell med den första axiella delen så att en transpa- rent remsa i manteldekoren, som skulle uppkomma vid överlapp- ning av enbart de transparenta delarna, undvikes. Den över- lappande transparenta delen förseglas därefter till den över- lappade delen av dekoren innehållande metallbläck, företrädes- vis med ett bindemedel likartat med det som användes för sammanbindning av de inre och yttre skikten eller genom värme- försegling. synlighet av bläckdekoren 12. 9 465 194 En betydelsefull fördel med föreliggande uppfinning är att rören kan framställas av många skivor till längder översti- gande l0O0 meter. Det framställda röret utplattas och rullas till en mycket utrymmesbesparande rulle jämfört med tidigare kända metallbehållare som måste transporteras och lagras i enskilda enheter innefattande huvudsakligen onyttigt tomt ut- rymme. När man önskar använda mantlarna enligt föreliggande uppfinning öppnas rören för placering på celler och avskäres till lämplig individuell storlek.

På ritningsfigurerna visar fig. 1 ett ark av material 10 som användes vid framställning av cellmantlarna enligt före- liggande uppfinning. De enskilda dekorförsedda delarna 12 omges fullständigt av klara ramar 14 av plast. Såsom tydli- gare synes på fig. 2a och 2b innefattar materialet 10 två klara plastskikt 16 och 18 som är bundna till varandra med klart lim 11 (fig. Za). På fig. 2b visas ett skikt av metall- bläck 17 som är skyddande laminerat mellan skyddsskikten 16 och 18. Vid framställning av de dekorativa rören som bildar mantlar på cellerna skäres skivan 10 i längdriktningen eller axiellt längs de streckade linjerna i den del av skivan 10 som finnes mellan de dekorförsedda delarna 12, varigenom en sammanbunden klar ram 13 av plastskikten 16 och 18 återstår runt var och en av de dekorförsedda delarna 12. Den längs- gående klara delen 19 överlappas över den likartade och paral- lella och klara delen 19' (på andra sidan av den dekorför- sedda delen 12). Den klara delen 19 överlappar även, med åtminstone dess bredd, över den dekorförsedda delen 12 och är bunden till de överlappade områdena med ett klart bindemedel eller genom värmeförsegling till bildning av ett rör 20 med söm 21 som visas på fig. 3 (en överlappning av endast de klara delarna skulle medföra en missprydsam klar remsa). På grund avi överlappningen och bildningen av sömmen 21 är det lämpligt att' båda skikten 16 och 18 är transparenta så att det bläckför- sedda segmentet 27 under sömmen 21 är klart synlig såsom en del av manteldekoren. Dessutom måste skiktet 18 som visas såsom yttre skikt i röret 20 vara transparent för att tillåta 465 194 lo Röret 20 skäres därefter (eller efter lagring i utplattat tillstånd på en rulle såsom beskrivits ovan) horisontellt eller lateralt längs transparenta områden 29 till bildning av de enskilda mantelelementen 30 som visas på fig. 4, på vilken bläckdekoren 12 förblir fullständigt omgiven av en ram 33 av sammanbundna skikt 16 och 18 (vertikala delar av ramen 33 bildar sömmen och är icke synliga på den färdiga manteln).

Mantelelementet 30 anordnas runt cellbehållaren l och värme- krympes på denna såsom visas. Övre och nedre delar 33a och 33b av ramen 33 överlappar ändarna av cellbehållaren l och full- bordar dennas dekorativa mantel.

Det kan observeras att dekoren icke behöver utgöras enbart av det för förstöring eller försämring känsliga metallbläcket och att hela dekoren icke behöver vara förslutande innesluten runt omkretsen så länge som metalldelen av dekoren är innesluten på detta sätt. Det är emellertid föredraget av tillverkningsskäl och för att öka sammanbindningsstyrkan (adhesionsstyrkan) att denna förslutna omkretsinneslutning omger hela dekoren mellan de odekorerade ytorna av både de inre och de yttre skikten.

Det kan dessutom observeras att det är möjligt att vardera av de enskilda inre och yttre skikten utgör substrat för delar av dekordelen och detta ligger även inom ramen för föreliggande uppfinning.

Det bör förstås att ovanstående beskrivning och ritningarna visar utföringsformer av föreliggande uppfinning och att förändringar kan utföras i konstruktion, struktur, material, dimensioner, dessas relativa placering och liknande utan att man avviker från uppfinningstanken såsom denna definieras i följande patentkrav.

ID*

Claims (11)

/l PATENTKRAV

1. l. Elektrokemisk cell innefattande en cellbehållare med en dekorativ mantel, k ä n n e t e c k n a d av att manteln innefattar en metalldekor som är benägen till försämring eller förstöring genom inverkan av ett material som är anbringat i cellbehållaren, varvid metalldekoren är fullständigt inneslu- ten mellan ett yttre transparent skyddsskikt och ett inre skyddsskikt, varvid de yttre och inre skyddsskikten är väsent- ligen beständiga mot försämring eller förstöring av ovannämnda material och är väsentligen ogenomträngliga för detta, varvid de inre och yttre skyddsskikten är tättslutande bundna till varandra inom ett område som fullständigt omger metalldekorens omkrets.

2. Cell enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att materialet är en alkalisk elektrolyt och att metall- dekoren innefattar ett metallbläck (metallfärg) innefattande aluminium.

3. Cell enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att den maximala tjockleken av den dekora- tiva manteln är c:a 85 pm.

4. Cell enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a d av att endera av de inre och yttre skydds- skikten är ett förformat separat substrat för metalldekoren.

5. Cell enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att det andra av de inre och yttre skyddsskikten innefattar en beläggning som är vidhäftande anbringad mot substratet.

6. Cell enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a d av att beläggningen innefattar en vinyllack och att substratet innefattar polyvinylklorid.

7. Cell enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d 465 194 12 av att de inre och yttre skyddsskikten vardera innefattar ett förformat separat plastskikt.

8. Cell enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av att de inre och yttre skikten är sammanbundna med hjälp av ett bindemedel (adhesivmedel). (J

9. Cell enligt något av patentkraven l-7, k ä n n e - t e c k n a d av att de inre och yttre skikten är samman- bundna genom värmeförsegling till varandra runt omkretsen av metallbläckdekoren.

10. Cell enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a d av att de inre och yttre skyddsskikten var- dera innefattar ett värmekrympbart plastmaterial valt från gruppen bestående av polyvinylklorid, polystyren, polyeten, polyester och polyvinylalkohol.

11. ll. Elektrokemisk cell enligt patentkrav l med en rör- formig dekorativ mantel, k ä n n e t e c k n a d av att den rörformiga manteln innefattar ett väsentligen rektangulärt ark med en dekor innefattande ett metallbläck som är benäget till förstöring eller försämring genom inverkan av ett material som förefinnes i cellbehållaren, varvid metallbläcket är fullstän- digt inneslutet mellan ett yttre transparent skyddsskikt och ett inre transparent skyddsskikt, varvid de yttre och inre skyddsskikten är väsentligen beständiga mot försämring eller förstöring genom inverkan av ovannämnda material och är väsentligen ogenomträngliga för detta, varvid de inre och yttre skyddsskikten är tättslutande bundna till varandra inom ett område som fullständigt omger omkretsen av dekoren som innehåller metallbläck, så att en transparent ram omger deko- m ren innehållande metallbläck, varvid röret är framställt genom överlappning av en första axiell del av den transparenta ramen SL över en del av dekoren innehållande metallbläck direkt invid en andra axiell del av den transparenta ramen, som är paral- lell med den första axiella delen, samt en sammanbindande för- segling eller förslutning av den första axiella transparenta 465 194 13 delen till den överlappade delen av dekoren innehållande metallbläck.