專利名稱：一種熔噴疊層差別化電池隔板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熔噴疊層差別化電池隔板及其生產(chǎn)方法，它包括至少兩層不同絲徑的纖維層，其中平均絲徑較粗的纖維層用于增加隔板的彈性、剛性、硬度，平均絲徑較細的纖維層，用于控制隔板的各項指標，屬熔噴非織造鉛酸蓄電池隔板技術領域。
現(xiàn)有技術中，鉛酸蓄電池所使用的隔板多為板式(或稱片式)，亦有袋式隔板。按隔板的制造原料不同，可將隔板分為以下幾類①塑料隔板。主要是PVC原料或PE原料，由于國內(nèi)塑料隔板的加工質(zhì)量不夠穩(wěn)定及塑料隔板的自身原因，使塑料隔板的孔徑較大，材料較硬又較脆，尤其是PVC片式隔板，在生產(chǎn)、加工、運輸中易毀角、折斷，使用中易老化、壽命短，現(xiàn)開始逐步被其它隔板所取代。②橡膠隔板。其原材料取自天然橡膠，故原料資源緊缺。又由于其制作工藝復雜，制成較薄的隔扳較困難，使得橡膠隔板存在著孔徑較小，但孔率低、內(nèi)電阻大等問題。③玻璃纖維隔板。因玻纖隔板原材料-玻璃纖維太脆，易折斷，抗震能力極差，影響使用效果，另其在生產(chǎn)加工中易對環(huán)境和操作者產(chǎn)生危害。④無紡隔板。該隔板采用熔噴法將聚丙烯顆粒料經(jīng)螺桿擠壓機熔融擠壓噴絲而成，因其是纖維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，所以孔徑小、孔隙率高、內(nèi)阻低，并且隔板韌性好，抗震耐磨，但相對其它隔板剛度不夠(尤其是薄型隔板)。
為解決上述問題，現(xiàn)又出現(xiàn)了加筋型的隔板，以提高其電性能和剛度；為保護陽極極板，防止鉛粉脫落和抗震，又出現(xiàn)了袋式隔板。但由此又引出了新的問題，如筋的抗折性差，筋與基板的牢固度較差，袋式隔板的封邊不牢固等。
中國專利90219916.1公開了一種蓄電池袋式隔板，其是將聚丙烯樹脂制成的矩形無紡織物對折后，兩邊熱壓封口而成的袋式結(jié)構(gòu)。該專利產(chǎn)品雖降低了蓄電池內(nèi)阻，提高了蓄電池端電壓，離子交換擴散快，但其質(zhì)地較軟、剛性不夠、封邊不牢，難以適應高速化、規(guī)?；a(chǎn)。而為提高隔板剛性來增加其厚度，又等于加大了成本。
美國專利3947,537公開了一種電池隔板的生產(chǎn)方法，用這種工藝方法可得到表面被壓出凸筋(或稱凸棱)的隔板，其生產(chǎn)工藝流程長，且壓筋的過程是對隔板的二次加工，會損壞結(jié)構(gòu)導致原先隔板的指標變化。
美國專利5,089,360公開了一種用熔噴法將N-甲基或N-烷氧基甲基尼龍樹脂制成高強度無紡電池隔板的生產(chǎn)方法，其原料預先做親水處理，以適應隔板的要求。但仍沒有出現(xiàn)通過調(diào)整工藝參數(shù)，而得到在同一張隔板上有兩層平均絲徑不同的纖維層的疊層隔板，以提高其強度。
本發(fā)明的目的就是要提供一種熔噴疊層差別化電池隔板及其生產(chǎn)方法，即用公知的熔噴工藝技術，通過調(diào)整工藝參數(shù)等簡便方法而獲得至少兩層纖維平均絲徑不同的疊層差別化隔板，使該產(chǎn)品既具有高孔率、低孔徑、低內(nèi)阻、細絲徑的特點，又有相當?shù)膭傂?、彈性和韌性。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種熔噴疊層差別化隔板，其包括至少一層平均纖維絲徑較細、平均孔徑較小、質(zhì)地較軟、基重較均的熔噴非織造纖維層，以控制隔板的各項指標；還包括至少一層平均纖維絲徑較粗、平均孔徑較大、質(zhì)地較硬、基重較均的熔噴非織造纖維層，以提高隔板的剛性、彈性和硬度，并且上述纖維層之間靠自粘合成為一體。其中，所述纖維直徑較細的纖維層，其絲徑平均值一般在3μm～10μm范圍，孔徑平均值一般在40μm以下，厚度一般為0.2～0.5mm(約占產(chǎn)品總厚度的40％)；所述纖維直徑較粗的纖維層，其絲徑平均值一般在15～25μm，孔徑平均值一般在40μm以上，厚度一般為0.4～1.0mm(約占產(chǎn)品總厚度的60％)。且所述的高聚物顆粒料為等規(guī)聚丙烯。
一種專門生產(chǎn)熔噴疊層差別化隔板的生產(chǎn)方法，該方法采用已知的熔噴工藝將聚丙烯顆粒料熔融擠壓噴絲成網(wǎng)，且在已噴成的至少一層纖維平均絲徑較細或較粗的纖維層上，通過調(diào)整工藝參數(shù)、讓接收設備往復運動，再直接熔噴至少一層纖維平均絲徑不同于原有纖維層的纖維層；或通過多個或多組噴絲成型器，分別控制其熔體噴出絲徑而得到上述產(chǎn)品。
本發(fā)明因?qū)⒅辽僖粚永w維平均絲徑較細的纖維層與至少一層纖維平均絲徑較粗的纖維層疊加而成差別化隔板，其中較細絲徑的纖維層用來控制隔板的各項精度，如孔徑、孔隙率等；較粗絲徑的纖維層用來提高隔板的剛性，這樣既增加了隔板的彈性，保留了軟質(zhì)隔板性能，又提高了隔板的硬度、剛度，將軟質(zhì)隔板變成硬質(zhì)隔板；又因采用粗、細不同絲徑的纖維層疊加，使得隔板具有高孔率、低孔徑、內(nèi)阻低、絲徑細的特點，而且較粗絲徑的纖維層增大了電解液的儲蓄能力，增強了隔板的親水性，緩沖、緩解了陽極極板在充放電時的形變。還增加了隔板彈性，減輕了使用中極板的顛波震動，更有利于極板的保護。還增加了隔板的硬度，便于蓄電池的生產(chǎn)裝配和批量化、規(guī)模化生產(chǎn)；又因采用粗、細絲徑不同的纖維層疊加而成隔板，因此與相同厚度的軟質(zhì)(即單一范圍絲徑的)隔板比，節(jié)省了原料、縮短了加工時間、降低了生產(chǎn)成本、提高了產(chǎn)品產(chǎn)量，同時還避免了原有隔板的分層現(xiàn)象；又因采用熔噴法通過一組、多組噴頭或接收裝置的往復運動、調(diào)整工藝參數(shù)而得到纖維絲徑不同的疊層隔板，不需改變原有設備即可實現(xiàn)。再者纖維絲徑不同的纖維層是靠半熔融狀態(tài)的纖維隨機搭接、冷凝自粘合在一起，無需其它化學、機械的二次粘合，一次加工成型，因而工藝簡單，操作方便，容易實現(xiàn)。
下面結(jié)合實施例和附圖來詳細說明本發(fā)明的技術特征。附

圖1，熔噴疊層差別化隔板的剖視中1.平均絲徑較粗的纖維層 2.平均絲徑較細的纖維層附圖2，多個噴絲成型器成型熔噴疊層差別化隔板的生產(chǎn)示意圖實施例一由附圖1，可以看出，熔噴疊層差別化隔板包括至少一層平均纖維絲徑較細的纖維層(2)和至少一層平均絲徑較粗的纖維層(1)，其中，纖維層(1)的纖維平均絲徑為15μm～25μm，此處為20μm；平均孔徑為40μm以上，此處為60μm，孔隙率達70％以上，此處為72％，這樣較粗的絲徑、較大的孔徑、較高的孔率使得電解液得以儲存，降低了內(nèi)阻。而且較粗的絲徑，使隔板硬度、剛度大大提高，便于隔板的組裝。較粗絲徑的纖維層富于彈性，可緩沖陽極板充放電時的形變，以及減緩極板的震動。纖維層(2)的纖維平均絲徑為3μm～10μm，此處取5μm，孔徑40μm以下，此處取30μm，孔率70％以上，此處取72％，厚度一般為0.2μm～0.5μm，此處取0.32mm，因此隔板的性能、精度得以保證。另外，隔板總厚度為0.8mm，而較粗絲徑的纖維層(1)的厚度為0.48mm，在保證隔板孔徑、孔率、剛性、硬度等項指標不變的前提下，與相同厚度、單一范圍絲徑的電池隔板比，相對減輕了隔板的重量，降低了原料消耗，縮短了加工時間，提高了產(chǎn)量。實施例二用單噴頭、往復接收裝置來生產(chǎn)熔噴疊層差別化電池隔板的方法，當選擇好聚丙烯熔體溫度、壓力、氣溫、氣壓時，首先將PP顆粒料注入擠出機料斗，經(jīng)螺桿擠出機熔融、擠壓至噴絲成形器，再噴絲、成網(wǎng)在接收裝置上，隨著接收裝置的往復移動，較細絲徑的纖維層生產(chǎn)厚達0.3mm時，調(diào)整氣壓，使纖維絲徑變粗，而直接繼續(xù)在原纖維層的基礎上生產(chǎn)較粗絲徑的纖維層，直到達到生產(chǎn)規(guī)格為止。實施例三用多噴頭一次成型熔噴疊層差別化電池隔板的方法，當聚丙烯顆粒料注入料斗(1)中，經(jīng)螺桿擠出機(2)熔融擠送至噴絲成型器(3)，通過調(diào)節(jié)各擠出機(2)的物料擠出最，以及各噴絲成型器(3)的出口氣溫、氣壓，便可在接收傳送帶(4)上獲得連續(xù)的不同絲徑、不同質(zhì)地、不同厚度、硬度的疊層差別化電池隔板(5)。其中擠出機2a、2b、2c的擠出量分別為2.46kg/h，2.46kg/h，7.37kg/h；噴絲成型器3a、3b、3c所噴出的絲徑分別為3μm，5μm，20μm，這樣，所得到的產(chǎn)品為絲徑3μm～5μm，厚0.3mm的纖維層與絲徑20μm，厚0.6mm的纖維層的疊加隔板。
權(quán)利要求
1. 一種熔噴疊層差別化電池隔板，其是采用熔噴工藝將高聚物顆粒料熔融擠壓、噴絲成網(wǎng)而生產(chǎn)出的片狀材料，其特征在于它包括至少一層平均纖維絲徑較細、平均孔徑較小、質(zhì)地較軟、基重較均的熔噴非織造纖維層，以控制隔板的各項指標；還包括至少一層平均纖維絲徑較粗、平均孔徑較大、質(zhì)地較硬、基重較均的熔噴非織造纖維層，以提高隔板的剛性、彈性和硬度，并且上述纖維層之間是靠自粘合成為一體的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1.所述的電池隔板，其特征在于所述纖維直徑較細的纖維層，其絲徑平均值一般在3μm～10μm范圍，孔徑平均值一般在40μm以下，厚度一般為0.2～0.5mm(約占產(chǎn)品總厚度的40％)；所述纖維直徑較粗的纖維層，其絲徑平均值一般在15～25μm，孔徑平均值一般在40μm以上，厚度一般為0.4～1.0mm(約占產(chǎn)品總厚度的60％)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1.所述的電池隔板，其特正在于所述的高聚物顆粒料為等規(guī)聚丙烯及其它適合于熔噴工藝的高聚物。
4. 一種專門生產(chǎn)權(quán)利要求1.所述的電池隔板的生產(chǎn)方法，其采用已知的熔噴工藝將聚丙烯顆粒料熔融擠壓噴絲成網(wǎng)，其特征在于在已噴成的至少一層纖維平均絲徑較細或較粗的纖維層上，通過調(diào)整工藝參數(shù)、讓接收設備往復運動，再直接熔噴至少一層纖維平均絲徑不同于原有纖維層的纖維層；或通過一個、一組或多個、多組噴絲成型器，分別控制其熔體噴出絲徑和熔體噴出量而得到上述產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熔噴疊層差別化電池隔板及其生產(chǎn)方法，它包括至少兩層不同絲徑的纖維層，其中平均絲徑較粗的纖維層用于增加隔板的彈性、剛性、硬度，平均絲徑較細的纖維層，用于控制隔板的各項指標，該產(chǎn)品在已知的熔噴工藝基礎上通過調(diào)整工藝參數(shù)和接收裝置的往復運動，或多個、多組噴絲成型器，同時噴出不同絲徑的物料，而直接獲得至少兩層纖維絲徑不同的疊層差別化隔板。屬熔噴非織造鉛酸蓄電池隔板技術領域。
文檔編號H01M2/14GK1114785SQ9410734
公開日1996年1月10日 申請日期1994年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月7日
發(fā)明者汪瑩, 李宇剛, 姜毅, 董鳳其, 李凡, 劉燕生, 劉大偉 申請人:北京市超綸無紡技術公司