TWI780494B - 複合材料在主動和/或被動冷卻的通電系統中用於吸收和分配液體的應用 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種將複合材料在主動和/或被動冷卻的通電系統中、尤其是在主動和/或被動冷卻的蓄電系統中用於吸收和分配液體的應用,所述複合材料包括載體層和固定在載體層上的液體吸收層,其中液體吸收層包含固定的超吸收顆粒,其中在液體吸收層的背離載體層的一側上設置有與液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所述液體分配層在複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。
Description
本發明涉及一種複合材料的應用,所述複合材料在主動和/或被動冷卻的通電系統中,尤其在主動和/或被動冷卻的蓄電系統中用於吸收和分配液體。本發明還涉及一種吸收墊和一種主動和/或被動冷卻的通電系統,其包含所述複合材料。
通電系統,尤其電池系統變得越來越重要,因為其對於驅動電動和混合動力車輛是需要的。眾所周知“通電系統”是一種流經電流的系統。實際相關的通電系統是“蓄電系統”,即用於儲存暫時可用,但不被需要的能量以供後續使用的系統。這種儲存通常伴隨著能量形式的轉換,例如從電能到化學能的轉換。如果需要,那麼將能量轉換回期望的電形式。眾所周知,電池系統是串聯或並聯連接的模組,所述模組包含串聯或並聯連接的二次電池或一次電池。其他蓄電系統是蓄電池,即串聯或並聯連接的模組,所述模組包含串聯或並聯連接的二次電池。同樣實際相關的蓄電系統是電容器,即無源的電器件,所述無源的電器件能夠在直流電路中將電荷從而與其關聯的能量靜態地儲存在電場中。
為了確保系統的最佳功能,必須將電池的溫度保持在期望的溫度範圍內。為了防止超過和/或未達到運行溫度,使用主動或被動的調溫系統。尤其已證實,使用具有高的熱容量的液態的調溫介質是特別適
合的,所述調溫介質以很好地導熱的方式在熱交換器中沿電池單元引導。
此外,所述系統通常並非相對於環境嚴密封閉。這意味著,所述系統允許與環境進行氣體交換。為了防止污染物侵入,對進入的空氣進行過濾。為此,例如使用微孔膜或無紡布。
雖然所有這些方法途徑都允許過濾顆粒,然而不過濾氣體,並且尤其不過濾水蒸氣。因此,水蒸氣能夠穿過膜到達電子殼體中。但是,因為殼體的內部被冷卻,所以水會凝結在殼體中的冷的部位處(如果超過其露點)。因為特別是通電部件被冷卻,所以在最關鍵的地方會形成冷凝液。
此外,如果在殼體本身中溫度始終處於低的水準,那麼所形成的冷凝液難以再從殼體中去除。在此可考慮的是例如泵、控制閥或烘烤。這些方法途徑很複雜,可能容易出錯。此外,在許多應用(例如電池系統)中也禁止烘烤。
用於吸水的有效介質是乾燥劑,所述乾燥劑安放在殼體中或殼體前方,並且不可逆地結合水。但是,在這種情況下缺點是,這種介質不僅吸收液態水,而且吸收水蒸氣。如果將所述介質放置在殼體中,那麼所述試劑也對殼體中的氣體空間除濕。這導致,水蒸氣由此也被吸入殼體中,原本在正常情況下水蒸氣根本不會進入殼體中。因此,這種乾燥盒不僅用作為濕氣吸收器,而且用作濕氣抽吸器。
此外成問題是,例如在以這種方式配設的車輛發生事故時,會造成洩漏,進而會造成調溫介質從冷卻體中離開。於是,調溫介質會與
電池單元直接接觸,並且例如由於其導電性而觸發短路。
常見的乾燥劑是P2O5。儘管所述乾燥劑對水具有極高的吸收能力,但在吸收水時會形成液態磷酸。這可能會導致腐蝕,並且由於其導電性給電氣應用帶來風險。附加地,水吸收是不可逆的。其他典型的乾燥劑如CaCl2以類似的方式反應。
出於該原因,上述乾燥劑在技術上是無益的。通常,乾燥劑被鬆散地封入袋(乾燥劑袋)中從而不能可靠地固定。
其他已知的吸收液體的,尤其吸收水的物質例如是超吸收劑。超吸收劑的優點在於,其一方面具有非常高的水吸收能力,在化學上中性地反應(對於有機溶劑也是如此),並且還能夠可逆地加載。
超吸收劑在存在極性的液態介質的情況下會導致強烈的溶脹並可能導致凝膠形成。尤其是,溶脹可能導致,液體的輸送通道被溶脹過程阻塞(所謂的阻塞作用),並且隨後的吸收不再可行。另外,從另外兩個觀點來看,電子設備中的溶脹是不利的或有害的:一方面,溶脹的材料會形成機械壓力,通過所述機械壓力例如會將電觸點分開。另一方面,溶脹的材料如果與通電部件接觸那麼在不受控制的溶脹的情況下會引起電短路。
如果超吸收劑以鬆散的形式存在,那麼一方面在乾燥狀態下潛在的粉塵形成是成問題的,另一方面因為溶脹的超吸收劑顆粒在機械方面是不穩定的,所以在溶脹狀態下去除是不容易的。這導致維修和/或維護情況中的問題。
超吸收材料例如從醫療產品中已知並且例如在
DE102006031418A1中描述。
EP2731164(A1)描述了一種電池系統,所述電池系統包括電池單元、至少一個吸收元件和具有液態的調溫介質的調溫系統,所述液態的調溫介質用於冷卻和/或加熱電池殼體中的電池單元。用於吸收液態的調溫介質的吸收元件設置在電池單元和電池殼體之間,其中吸收元件是非織造物,其中非織造物的平均克重為250g/m2至700g/m2,並且包含至少兩種不同纖維類型的纖維,其中所述纖維類型中的至少一種是增強纖維,並且所述纖維類型中至少另一種是吸收纖維。
使用吸收纖維的缺點是,該吸收纖維通常具有比類似的吸收顆粒更低的吸收能力。另外,所述吸收纖維在乾燥狀態下以及在溶脹狀態下通常具有較低的熱穩定性。另外,如上文所闡述的那樣,吸收纖維的使用會導致凝膠阻塞效應。
本發明的目的是,至少部分地消除前述缺點。尤其應提供如下材料,其具有好的水吸收性和保持力。所述材料還應當能將其水和可能的水蒸氣可逆地結合。此外,所述材料應具有受控制的溶脹性並且能夠避免阻塞效應。最後,所述材料應當可低粉塵地使用。
所述目的通過複合材料用於吸收和分配在主動和/或被動冷卻的通電系統中的,尤其在主動和/或被動冷卻的蓄電系統中的液體的應用實現,所述複合材料包括載體層和固定在載體層上的液體吸收層,其中液體吸收層包含固定的超吸收顆粒,其中在液體吸收層的背離載體層的一側上設置有與液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所
述液體分配層在複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。
根據本發明發現,上文所描述的複合材料非常適合於吸收和分配在主動和/或被動冷卻的通電系統中的液體,因為通過固定超吸收顆粒顯著降低了形成粉塵的風險。超吸收顆粒優選例如借助於粘合劑固定在載體層上。這尤其在機械負荷下,例如在汽車中使用複合材料時所產生的機械負荷下,是特別有利的。另外,固定實現呈顆粒形式的超吸收劑的使用。與超吸收纖維相比,這些超吸收劑具有以下優點:其在乾燥狀態和溶脹狀態下具有更高的吸收能力和類似的熱穩定性。另外,令人驚訝地發現,固定的超吸收顆粒與鬆散的超吸收顆粒相比實現更快的水蒸氣吸收連同更完全的水蒸氣釋放。此外,因為所使用的液體分配層在複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體,所以複合材料顯示出非常低的凝膠阻塞效應。由此,能夠最佳地利用液體吸收層的吸收容量。
根據本發明,複合材料適用於各種各樣的主動和/或被動冷卻的通電系統,例如電池系統、反相器系統/功率電子系統和/或充電站。在此,能夠吸收各種各樣的液體,例如水和/或其他冷卻介質,例如水-乙二醇混合物。
根據本發明優選的通電系統選自:蓄電系統、通電的能量轉換器、變壓器、功率電子系統、控制電子系統,尤其處理器控制的系統、充電站、逆變器、整流器、電解裝置和/或其組合的通電系統。
根據本發明,優選的蓄電系統是電池系統、電容器和/或蓄電池。更加優選的是電池系統。
超吸收劑的特徵在於,所述超吸收劑能夠很好地結合和吸收液
體。根據本發明,將超吸收劑理解為如下聚合物,所述聚合物能夠吸入或吸收其自身重量的數倍--直至500倍--的液體,優選水,其中所述聚合物的體積增加。
超吸收劑在溶脹時形成水凝膠。適合的超吸收劑尤其是極性的交聯聚合物。特別優選的是聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯烷酮、支鏈澱粉、明膠、纖維素。更特別優選的是一方面由丙烯酸(丙烯酸,H2C=CH-COOH)和/或丙烯酸鈉(丙烯酸的鈉鹽,H2C=CH-COONa)而另一方面由丙烯醯胺構成的共聚物。在此,這兩種單體彼此間的比例能夠變化。
通常,給前述單體添加所謂的核交聯劑(Core-Cross-Linker,CXL),所述核交聯劑將所形成的長鏈的聚合物分子部分地彼此間通過化學橋連接(交聯)。由於這些橋,聚合物是不溶于水的。附加地,能夠使用所謂的表面後交聯劑(Surface Cross Linker,SXL)。在此,另一化學物質被施加到顆粒的表面上,所述另一化學物質通過加熱僅在顆粒的外層上編織第二網路。該外殼支撐溶脹的凝膠,以便即使在外部負荷(運動,壓力)下也能將所述凝膠保持在一起。
在本發明的一個優選的實施方式中,超吸收顆粒借助於粘合劑固定在載體層上,所述粘合劑尤其是水溶性粘合劑,例如聚乙烯醇、澱粉、聚乙烯吡咯烷酮、酪蛋白膠、聚乙烯醇縮丁醛和/或可遇水溶脹的粘合劑,例如至少部分交聯的聚乙烯醇和/或部分交聯的澱粉。將水溶性粘合劑理解為分別在23℃下測量,水溶性至少為1g/l,例如1g/l至400g/l,更優選2g/l至350g/l,並且尤其5g/l至300g/l的粘合劑。使用
水溶性粘合劑和/或可遇水溶脹的粘合劑的優點是,超吸收劑的自由溶脹性不受限制。
優選地,按粘合劑的總量計,水溶性粘合劑和/或遇水溶脹的粘合劑的份額優選為至少70重量%,例如70重量%至100重量%,更優選80重量%至100重量%,並且尤其是90重量%至100重量%。
在另一優選的實施方式中,超吸收顆粒具有溶脹延遲劑。在這一點上有利的是,能夠延遲超吸收劑顆粒的溶脹,由此能夠優化待吸收的液體的分配並且能夠特別好地利用液體吸收層的吸收面。溶脹延遲劑能夠由與水溶性和/或可溶脹的粘合劑相同的材料構成。優選地,超吸收顆粒至少部分地,優選完全地由溶脹延遲劑包裹。
液體分配層吸收待吸收的液體並將其分配在複合材料的平面中。
在另一優選的實施方式中,液體分配層包括無紡布、緯編織物、經編織物、開孔泡沫和/或粘合劑,優選水溶性和/或可遇水溶脹的粘合劑。優選的水溶性粘合劑是聚乙烯醇、澱粉、聚乙烯吡咯烷酮、酪蛋白膠、聚乙烯醇縮丁醛。優選的可遇水溶脹的粘合劑例如是至少部分交聯的聚乙烯醇和/或部分交聯的澱粉。這些材料的優點是其良好的透水性,連同即使在潮濕狀態下也高的結構完整性。優選的無紡布是紡粘無紡布,濕法無紡布和/或幹法無紡布。克重優選為10g/m2至500g/m2。
在另一優選的實施方式中,根據DIN 55660測量,液體分配層的表面能大於30mN/m,優選大於35mN/m,特別優選大於40mN/m。在這一點上有利的是,極性介質如水或水/乙二醇混合物能夠特別好地
分配。
在另一優選的實施方式中,液體分配層包括至少兩個分配層片,其中至少一個分配層片是水溶性的,並且至少一個另一分配層片不是水溶性的。水溶性的分配層片能夠由與用於超吸收顆粒的水溶性的和/或可溶脹的粘合劑相同的材料構成。非水溶性的分配層優選包含熱塑性聚合物,特別是熔點低於260℃的熱塑性聚合物。特別優選的聚合物是聚酯、共聚酯、聚醯胺、共聚醯胺、聚烯烴和/或其混雜物。在這一點上有利的是,這些聚合物能夠用於熱焊接。
在另一優選的實施方式中,液體分配層的透氣性大於10dm3/(m2s),優選在20dm3/(m2s)至3000dm3/(m2s)的範圍內,更優選在30dm3/(m2s)至2000dm3/(m2s)的範圍內,特別優選在30dm3/(m2s)至1000dm3/(m2s)的範圍內。在此,根據DIN EN ISO 9237在100Pa的壓差下測量透氣性。在與液體接觸之前,借助於厚度為0.05mm至10mm,優選3mm,空氣穿流的樣品面積為20cm2,氣壓差為100Pa的樣品進行透氣性的測量。
在本發明的一個優選的實施方式中,分配層,特別是非水溶性的水分配層的平均孔徑大於1μm,例如為1μm至1000μm,優選為10μm至800μm。
在本發明的另一優選的實施方式中,分配層具有微纖維,其纖度優選小於1dtex,例如為0.01dtex至1dtex,更優選0.01dtex至0.9dtex。在這一點上有利的是,微纖維實現特別高的毛細作用從而實現液體在分配層中的特別好的分配。
在本發明的另一優選的實施方式中,複合材料的液體吸收量(去離子水)為至少2l/m2,例如為2l/m2至200l/m2,更優選為3l/m2至200l/m2。更優選5l/m2至200l/m2,更優選10l/m2至200l/m2並且尤其是20l/m2至200l/m2。
載體層優選包含熱塑性聚合物,特別是熔點低於270℃的熱塑性聚合物。特別優選的聚合物是聚酯、共聚酯、聚醯胺、共聚醯胺、聚烯烴和/或其混合物。在這一點上有利的是這些聚合物能夠用於熱焊接。
載體層優選包括無紡布、緯編織物、經編織物和/或開孔泡沫。優選的無紡布是紡粘無紡布、濕法無紡布和/或幹法無紡布。克重優選為10g/m2至500g/m2。
在另一優選的實施方式中,複合材料是可壓縮的從而能夠好地固定在主動和/或被動冷卻的通電系統中,特別是固定在主動和/或被動冷卻的蓄電系統中。另外,因此能夠保證與相鄰的構件的良好接觸。
在本發明的另一優選的實施方式中,複合材料具有非水溶性的液體分配層和載體層,所述非水溶性的液體分配層包含熱塑性聚合物,所述載體層同樣包含熱塑性聚合物。在這一點上有利的是,非水溶性的液體分配層和載體層能夠特別好地彼此焊接地使用。因此,載體層和液體分配層優選彼此焊接和/或是可焊接的。在這一點上有利的是,在吸收液體時,能夠限制液體吸收層在高度方向上的膨脹。
已令人驚訝地發現,根據本發明的複合材料具有好的吸聲特性。因此,在本發明的另一實施方式中,複合材料根據EN ISO 354:2003測量具有在6300Hz的頻率下大於0.09,更優選大於0.2並且特別
優選大於0.25的吸收係數,和/或在8000Hz的頻率下大於0.1,更優選大於0.25並且特別優選大於0.3的吸收係數。這是令人驚訝的,因為認為具有超吸收顆粒的覆層可能導致具有低透氣性和與此相關地具有低的吸收係數的複合材料。
複合材料能夠存在於在邊緣處焊接的透水袋中。也能夠在袋中設置多種複合材料。
複合材料能夠以不同的方式設置在袋中。如果複合材料以吸收墊的形式存在,那麼所述吸收墊能夠以彼此堆疊的方式位於袋中。如果複合材料作為幅面商品存在,那麼所述幅面商品能夠以手風琴狀地折疊和/或卷起和壓平的形式存在於袋中。
在另一實施方式中,存在至少一種複合材料作為吸收墊。將吸收墊理解為經裁剪的並且在邊緣處焊接的複合材料。由此能夠避免超吸收顆粒的滲出。本發明的另一主題包括吸收墊,所述吸收墊包含根據一個或多個所述實施方式的複合材料。
另一優選的吸收墊是經裁剪的並且在邊緣處借助於接縫連接的複合材料。
吸收墊能夠具有各種各樣的對稱和/或不對稱的幾何形狀。
吸收墊能夠具有在邊緣處熱焊接的複合材料,所述複合材料包括非水溶性的分配層和載體層,其中非水溶性的分配層和載體層在邊緣處熱熔化以部分地滲透液體吸收層從而所述層在邊緣處彼此熱連接。
在另一實施方式中,吸收墊具有兩種複合材料,所述複合材料如上文所描述的那樣分別具有載體層和固定在載體層上的液體吸收
層,其中液體吸收層包含固定的超吸收顆粒,並且其中在液體吸收層的背離載體層的一側上設置有與液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所述液體分配層在複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。在該實施方式中,與第一複合材料相關聯的第一分配層具有水溶性的分配層和非水溶性的分配層,而與第二複合材料相關聯的第二分配層具有水溶性的分配層。在此,這兩種複合材料設置為,使得液體吸收層朝向彼此。吸收墊環繞地在邊緣處熱焊接,其中至少一個非水溶性的分配層至少部分地熔化,在此液體吸收層已經部分地滲透從而引起吸收墊的固定。優選地,在該實施方式中,至少一個載體層也以至少部分地熔化的形式存在並且輔助吸收墊的固定。
在另一實施方式中,吸收墊具有兩種複合材料,所述複合材料如上文所述的那樣分別具有載體層和固定在載體層上的液體吸收層,其中液體吸收層包含固定的超吸收顆粒,並且其中在液體吸收層的背離載體層的一側上設置有與液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所述液體分配層在複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。在此,這兩種複合材料設置為,使得液體吸收層朝向彼此。吸收墊環繞地在邊緣處熱焊接,其中至少一個載體層至少部分地熔化,在此,液體吸收層已經部分地滲透從而引起吸收墊的固定。優選地,在該實施方式中,至少一個非水溶性的分配層也以至少部分地熔化的形式存在並且輔助吸收墊的固定。
在另一實施方式中,吸收墊具有兩種複合材料,所述複合材料如上文所述的那樣分別具有載體層和固定在載體層上的液體吸收層,其
中液體吸收層包含固定的超吸收顆粒,並且其中在液體吸收層的背離載體層的一側上設置有與液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所述液體分配層在複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。在該實施方式中,與第一複合材料相關聯的第一分配層具有水溶性的分配層和非水溶性的分配層,而與第二複合材料相關聯的第二分配層具有水溶性的分配層。在此,這兩種複合材料設置為,使得液體吸收層朝向彼此。在這些液體吸收層之間設置有熱塑性粘合劑,優選(共)聚酯、(共)聚醯胺、聚氨酯和/或聚烯烴,尤其呈二維的幅面商品例如非織造物、薄膜、緯編織物和/或經編織物的形式。吸收墊環繞地在邊緣處熱焊接,其中熱塑性粘膠至少部分熔化,在此,液體吸收層以部分地滲透從而引起吸收墊的固定。優選地,在該實施方式中,至少一個載體層也以至少部分地熔化的形式存在並且輔助吸收墊的固定。
同樣可考慮的是,吸收墊包含複合材料,所述複合材料包含非水溶性的可熔化的分配層和可熔化的載體層。在此,液體分配層和載體層伸出於液體吸收層,並且在包圍液體吸收層的情況下以彼此焊接的形式存在。
在本發明的另一實施方式中,吸收墊根據EN ISO 354:2003測量在6300Hz的頻率下具有大於0.09,更優選大於0.2,並且特別優選大於0.25的吸收係數,和/或在8000Hz的頻率下具有大於0.1,更優選大於0.25,並且特別優選大於0.3的吸收係數。在此,吸收墊優選具有至少兩種複合材料,因為借助於在實際實驗中的多層產物能實現特別好的聲學特性。
在另一實施方式中,吸收墊具有2至8種複合材料,優選具有3至8種並且特別是3至7種複合材料,其設置方式是外層由載體層形成。吸收墊能夠至少部分環繞地在邊緣處熱焊接。焊接實現載體層的至少部分的熔化,由此液體吸收層能夠部分地滲透從而所有層能夠彼此熱連接。
另一個實施方式包括吸收墊,在所述吸收墊中,至少一個載體層和至少一個液體分配層和/或至少兩個載體層至少部分地在邊緣處通過至少一個接縫彼此連接。
另一實施方式包括吸收墊,在該吸收墊中,在透水袋中存在至少一種複合材料,所述透水袋在其邊緣處至少部分地通過至少一個接縫封閉。
至少一個接縫能夠構成為鰭形接縫或搭接接縫。如果袋通過多個接縫封閉,那麼這些接縫能夠彼此不相關地構成為鰭形接縫或搭接接縫。
袋的形狀能夠變化。常規包裝設計已被證明是適合的。例如能夠通過以下方式獲得袋:兩個袋層環繞地通過接縫彼此連接。由此通常得到1至4個接縫,優選4個接縫。替選地,能夠通過將袋層折疊成軟管並且在開放的邊緣處通過接縫連接的方式來獲得袋。由此通常得到3個接縫。
在一個優選的實施方式中,至少一個接縫構成為焊縫,特別是熱焊接和/或超聲焊接的接縫、粘合縫和/或針縫接縫。焊接接縫的優點是,該焊接接縫能夠特別快速且簡單地實現。
至少一個接縫能夠是連續的和/或不連續的。不連續的接縫由直接的接縫面和間接的接縫面組成,直接的接縫面即接縫的如下區域,所述區域用於結合這兩個層和/或用於封閉袋,間接的接縫面即接縫的如下區域,所述區域在直接的接縫面之間。在多個焊縫中,直接的接縫面是經焊接的區域,在接縫被縫合時是通過絲線覆蓋的區域,在接縫被粘合時是通過膠粘劑連接的區域。不連續的接縫具有如下優點,其具有較少份額的接縫面從而提供就面積而言更高的強度。
連續的接縫的優點是,降低了超吸收顆粒離開的風險。至少一個接縫還能夠構成為直線或曲線或其組合。在不連續的設計方案中,至少一個接縫能夠以線形地和/或規則地設置的點和/或線條的形式構成。如上文所闡述的那樣,接縫的用於粘結層和/或用於封閉透水袋的份額是接縫的直接的接縫面。至少一個接縫的寬度優選為0.5mm至15mm,更優選為0.5mm至10mm,並且特別優選為1mm至6mm。更優選地,接縫面,即間接的和直接的接縫面占吸收材料的面積的總和為至少0.4面積%至50面積%,更優選為2面積%至40面積%,並且特別優選為4面積%至35面積%。如果接縫面低於0.4面積%,那麼接縫的強度通常過低。
在一個特殊的實施方式中,至少一個接縫構成為優選在其中心穿孔的焊縫。在這一點上有利的是,吸收材料能夠以特別簡單的方式適應於安裝情況。因此,例如能夠通過沿著穿孔的焊縫分離出子區域而有針對性地形成留空部。
接縫的形狀能夠變化。在一個優選的實施方式中,焊縫和層的
非焊接的區域之間的過渡是流暢的。因此,在一個優選的實施方式中,焊縫的焊接區域的厚度朝向邊緣減小。相應地,焊縫的焊接區域的密度朝向邊緣增加。焊縫和袋之間的過渡優選是連續的。在這一點上有利的是焊縫的更高的強度。
本發明的另一個主題是,一種主動和/或被動冷卻的通電系統,其包括複合材料,優選構成為吸收墊的複合材料,所述複合材料包括載體層和固定在載體層上的液體吸收層,所述液體吸收層包含超吸收顆粒,其中在液體吸收層的背離載體層的一側上設置有與液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所述液體分配層在複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。
圖1示出根據本發明的吸收墊的水蒸氣吸收;
圖2示出非根據本發明的吸收墊的水蒸氣吸收;
圖3示出根據本發明的吸收墊的吸聲特性;
圖4示出接縫5的橫截面示意圖。
在圖1中示出根據本發明的吸收墊的水蒸氣吸收。已證實,水蒸氣吸收非常迅速地發生。水蒸氣吸收在30分鐘後已經達到平衡。關於此值得注意的是,再乾燥也非常快地進行並且是近似完整的。
在圖2中示出非根據本發明的吸收墊的水蒸氣吸收。已證實,水蒸氣吸收明顯更慢地發生。最快90分鐘後,水蒸氣吸收才達到平衡。
另外,即使在20小時後,再乾燥也未完整地進行。
在圖3中示出多個根據本發明的吸收墊的吸聲特性。已證實,根據本發明的所有吸收墊都具有良好的吸收係數。
在圖4中示出接縫的橫截面。接縫以焊縫的形式存在。焊縫的厚度朝向邊緣減小。相應地,焊縫的密度朝向邊緣增加。這種過渡是連續的。
下面根據多個實例更詳細地闡述本發明:
實例1:可根據本發明使用的複合材料的製造
製造可根據本發明使用的不同的複合材料和吸收墊。
使用以下材料:
超細纖維紡粘無紡布:聚醯胺/聚酯超細纖維紡粘無紡布“Evolon®”;200g/m2。
超吸收顆粒1:在本體聚合法中製造的、部分中和的和交聯的聚丙烯酸,粒徑分佈d50為50μm至1000μm,塗覆重量為15g/m2。
超吸收顆粒2:是在反相本體聚合法中製造的、部分中和的和交聯的聚丙烯酸,粒徑分佈d50為50μm至1000μm,塗覆重量為15g/m2。
水溶性的分配層1:水溶性的部分皂化的聚乙烯醇,塗覆重量為20g/m2,
水溶性的分配層2:水溶性澱粉,塗覆重量為20g/m2。
下表示出所使用的層構造
各層的連接如下進行:
首先,提供載體層並用水溶性的分配層和超吸收顆粒覆層。然後,如果使用,那麼添加非水溶性的分配層。
複合材料1至5分別設置在2個可熱焊接的層(袋層,超細纖維紡粘無紡布80g/m2)之間,其邊緣伸出於複合材料,並且將這些層的邊緣焊接成吸收墊。切割步驟能夠在焊接之前或之後進行。
在另一實施方式中,焊接多種(2至5種)複合材料1至5並且獲得吸收墊。
在另一實施方式中,複合材料1至5環繞地在邊緣處熱焊接,其中非水溶性的分配層和載體層熔化,並且在此液體吸收層部分地滲透從而使所有層彼此熱連接。
在另一實施方式中,將2種複合材料5設置為,使得液體吸收層朝向彼此。如此獲得的複合物環繞地在邊緣處熱焊接,其中載體層熔化,在此液體吸收層部分地滲透從而所有層彼此熱連接。切割步驟能夠在焊接之前或之後進行。在這種情況下,獲得吸收墊6a。
在另一實施方式中,將4種複合材料5設置為,使得載體層形成外層。如此獲得的複合物環繞地在邊緣處熱焊接,其中載體層熔化,在此液體吸收層部分地滲透從而所有層彼此熱連接。切割步驟能夠在焊
接之前或之後進行。在這種情況下,獲得吸收墊6b。
在另一實施方式中,將6種複合材料5設置為,使得載體層形成外層。如此獲得的複合物環繞地在邊緣處熱焊接,其中載體層熔化,在此,液體吸收層部分地滲透從而所有層彼此熱連接。切割步驟能夠在焊接之前或之後進行。在這種情況下,獲得吸收墊6c。
在另一實施方式中,將2種複合材料5設置為,使得液體吸收層朝向彼此。在所述液體吸收層之間設置有粘合非織造物(共聚酯非織造物,30g/m2,熔點100℃至110℃)。如此獲得的複合物環繞地在邊緣處熱焊接,其中粘合非織造物熔化,並且在此液體吸收層部分地滲透從而所有層彼此熱連接。在這種情況下,獲得吸收墊7。
實例2:根據本發明的吸收墊的吸收能力的測試。
用完全脫鹽的水根據DIN 53923測試吸收墊7的吸收能力。已發現,吸收墊7具有8.7kg/m2的良好的吸水率。在根據DIN 53923的測試的過程中,吸收墊7在滲出狀態下自由懸浮30秒。在此,水分損失為550g/m2,因而對應於非常好的保持力。吸收墊還能夠在不加熱的情況下簡單地乾燥,這表明吸收墊也能夠可逆地結合水。通過環繞的焊接能夠很好地控制溶脹,並且通過使用分配層能夠避免阻塞作用。通過固定超吸收顆粒,能夠避免粉塵形成。
實例3:根據本發明的吸收墊的水蒸氣吸收的測試
測試吸收墊7的水蒸氣吸收。為此,將吸收墊在90%的濕度和30℃下在空氣調節櫃中存放270分鐘。在270分鐘的時間內,每30分鐘通過重量分析方式確定重量增加。然後將吸收墊7在室溫下乾燥,並
且通過重量分析方式確定重量減少。將該過程重複5次,並在圖1中示出。
已證實,水蒸氣吸收非常迅速地發生。30分鐘後,水蒸氣吸收已經達到平衡。關於此值得注意的是,再乾燥也非常快地進行並且是近似完整的。
實例4:非根據本發明的吸收墊的水蒸氣吸收的測試
測試非根據本發明的吸收墊的水蒸氣吸收。吸收墊由無紡布袋構成,所述無紡布袋填充有1g的鬆散的超吸收顆粒2。在270分鐘的時間段內,每30分鐘通過重量分析方式確定重量增加。然後將非根據本發明的吸收墊在室溫下乾燥20小時,並通過重量分析方式確定重量減少。將該過程重複5次並在圖2中示出。
已證實,水蒸氣吸收明顯更慢地發生。最早在90分鐘後,水蒸氣吸收才達到平衡。此外,即使在20小時後,再乾燥仍未完整地進行。
實例5:根據本發明的吸收墊的吸聲性能的測試。
【00100】根據EN ISO 354:2003確定3種不同的吸收墊6a、6b、6c的吸聲特性。結果在圖3中示出。已證實,根據本發明的所有吸收墊都具有良好的吸收係數。
Claims (28)
- 一種將複合材料在主動和/或被動冷卻的通電系統中用於吸收和分配液體的應用,所述複合材料包括載體層和固定在所述載體層上的液體吸收層,其中所述液體吸收層包含固定的超吸收顆粒,其中在所述液體吸收層的背離所述載體層的一側上設置有與所述液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所述液體分配層在所述複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。
- 根據請求項1所述的應用,所述主動和/或被動冷卻的通電系統是主動和/或被動冷卻的蓄電系統。
- 根據請求項1所述的應用,所述應用是在主動和/或被動冷卻的電池系統、反相器系統、電力電子系統和/或充電站中的應用。
- 根據請求項1至3中任一項所述的應用,所述應用是在借助于水-乙二醇混合物主動和/或被動冷卻的通電系統中應用。
- 根據請求項1所述的應用,所述應用是在借助于水-乙二醇混合物主動和/或被動冷卻的蓄電系統中的應用。
- 根據請求項1至3中任一項所述的應用,其特徵在於,所述超吸收顆粒借助於粘合劑固定在所述載體層上。
- 根據請求項6所述的應用,所述粘合劑是水溶性粘合劑和/或可遇水溶脹的粘合劑。
- 根據請求項7所述的應用,所述水溶性粘合劑是聚乙烯醇、澱粉、聚乙烯吡咯烷酮、酪蛋白膠、聚乙烯醇縮丁醛。
- 根據請求項7所述的應用,所述可遇水溶脹的粘合劑是至少部分交聯的聚乙烯醇和/或部分交聯的澱粉。
- 根據請求項1至3中任一項所述的應用,其特徵在於,所述超吸收劑顆粒具有溶脹延遲劑。
- 根據請求項10所述的應用,所述超吸收劑顆粒具有由與水溶性的和/或可溶脹的粘合劑相同的材料構成的溶脹延遲劑。
- 根據請求項1至3中任一項所述的應用,其特徵在於,所述液體分配層具有無紡布、緯編織物、經編織物和/或開孔泡沫。
- 根據請求項1至3中任一項所述的應用,其特徵在於,根據DIN 55660測量,所述液體分配層的表面能至少大於30mN/m。
- 根據請求項13所述的應用,根據DIN 55660測量,所述液體分配層的表面能至少大於35mN/m。
- 根據請求項13所述的應用,根據DIN 55660測量,所述液體分配層的表面能至少大於40mN/m。
- 根據請求項1至3中任一項所述的應用,其特徵在於,所述液體分配層包括至少兩個分配層片,其中至少一個分配層片是水溶性的,而至少一個另外的分配層片是非水溶性的。
- 根據請求項16所述的應用,其中所述水溶性的分配層由與水溶性的和/或可溶脹的粘合劑相同的材料構成。
- 根據請求項1至3中任一項所述的應用,其特徵在於,所述載體層 包含熱塑性聚合物。
- 根據請求項18所述的應用,其特徵在於,所述載體層包含熔點低於270℃的熱塑性聚合物。
- 根據請求項1至3中任一項所述的應用,其特徵在於,所述載體層和所述液體分配層彼此焊接和/或是可彼此焊接的。
- 一種吸收墊,其包括經裁剪的並在邊緣處焊接的複合材料,所述複合材料包括載體層和固定在所述載體層上的液體吸收層,其中所述液體吸收層包含固定的超吸收劑顆粒,其中在所述液體吸收層的背離所述載體層的一側上設置有與所述液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所述液體分配層在所述複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。
- 根據請求項21所述的吸收墊,其特徵在於,所述吸收墊具有在邊緣處熱焊接的複合材料,所述複合材料包括非水溶性的分配層和載體層,其中所述非水溶性的分配層和所述載體層在所述邊緣處經過熱熔化以部分地滲透所述液體吸收層從而所有層在所述邊緣處彼此熱連接。
- 根據請求項21或22所述的吸收墊,其特徵在於,所述吸收墊具有兩種複合材料,其中與第一複合材料關聯的第一分配層具有水溶性的分配層和非水溶性的分配層,而與第二複合材料關聯的第二分配層具有水溶性的分配層,其中這兩種複合材料設置為,使得所述液體吸收層朝向彼此,其中所述吸收墊環繞地在邊緣處熱焊接,其中至少一個非水溶性的分配層至少部分地熔化,在此所述液體吸收層已部分地滲透從而引起所述吸收墊的固定。
- 根據請求項21或22所述的吸收墊,其特徵在於,所述吸收墊包括兩種具有水溶性的分配層的複合材料,其中這兩種複合材料設置為,使得所述液體吸收層朝向彼此,其中在所述液體吸收層之間設置有熱塑性粘膠,其中所述吸收墊環繞地在邊緣處熱焊接,其中所述熱塑性的粘膠已至 少部分熔化,在此所述液體吸收層已部分地滲透從而引起所述吸收墊的固定。
- 根據請求項24所述的吸收墊,其特徵在於,所述熱塑性粘膠是(共)聚酯、(共)聚醯胺、聚氨酯和/或聚烯烴。
- 根據請求項24所述的吸收墊,其特徵在於,所述熱塑性粘膠呈二維的幅面商品的形式。
- 根據請求項26所述的吸收墊,其特徵在於,所述二維的幅面商品是織造物、薄膜、緯編織物和/或經編織物。
- 一種主動和/或被動冷卻的通電系統,其包括複合材料,所述複合材料包括載體層和固定在所述載體層上的液體吸收層,其中所述液體吸收層包含固定的超吸收顆粒,其中在所述液體吸收層的背離所述載體層的一側上設置有與所述液體吸收層以引導液體的方式接觸的液體分配層,所述液體分配層在所述複合材料的平面中吸收和分配待吸收的液體。
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