RU2562258C1 - Moulding mixture for lead-acid battery separators and method for preparation thereof - Google Patents
Moulding mixture for lead-acid battery separators and method for preparation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562258C1 RU2562258C1 RU2014132378/04A RU2014132378A RU2562258C1 RU 2562258 C1 RU2562258 C1 RU 2562258C1 RU 2014132378/04 A RU2014132378/04 A RU 2014132378/04A RU 2014132378 A RU2014132378 A RU 2014132378A RU 2562258 C1 RU2562258 C1 RU 2562258C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- industrial oil
- antioxidants
- antioxidant
- dye
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве сепараторов свинцовых аккумуляторов.The claimed invention relates to the electrical industry and can be used in the manufacture of lead battery separators.
Из предшествующего уровня техники (Патент WO 9967831, опубл. 29.12.1999) известна формовочная смесь для микропористых сепараторов свинцовой аккумуляторной батареи, изготовленная на основе однородной вещественной смеси термопластического полимера, инертного наполнителя и размягчающей добавки. Смесь содержит не менее 20% (об.) пирогенного диоксида кремния и не более 62% (об.) других инертных наполнителей, в том числе осажденного кремнезема, при этом общее содержание компонентов не превышает 82% (об.), а доля термопластичного полимера составляет от 18 до 40% (об.). Размягчающую добавку (пластификатор) дозируют в пределах от 0 до 20% (мас.) от суммы смеси наполнителей и полимера.From the prior art (Patent WO 9967831, publ. 29.12.1999), a molding mixture for microporous separators of a lead storage battery is known, made on the basis of a homogeneous material mixture of a thermoplastic polymer, an inert filler and a softening additive. The mixture contains at least 20% (vol.) Pyrogenic silicon dioxide and no more than 62% (vol.) Other inert fillers, including precipitated silica, while the total content of the components does not exceed 82% (vol.), And the proportion of thermoplastic polymer ranges from 18 to 40% (vol.). The softening additive (plasticizer) is dosed in the range from 0 to 20% (wt.) Of the total mixture of fillers and polymer.
Сепараторы, приготовленные из указанной смеси, предназначены для изготовления газонепроницаемых аккумуляторов и непригодны для производства обслуживаемых бесклапанных аккумуляторов с жидким электролитом.Separators made from this mixture are intended for the manufacture of gas-tight batteries and are unsuitable for the production of serviced valveless batteries with liquid electrolyte.
Известна также формовочная смесь для изготовления сепараторов свинцово-кислотного аккумулятора, содержащая 49,0-60,0% (мас.) белой сажи марки БС-120 (по ГОСТ 18307-78) в качестве порообразующего инертного наполнителя, 22,0-30,0% (мас.) сверхвысокомолекулярного полиэтилена марки 30-2 (по ТУ 2211-068-7035362-2006), 0,3-0,55% (мас.) антиоксиданта марки RICHNOX 1010 (отечественный аналог Агидол-110 по ТУ 2492-447-05742686-2006), 0,3-0,55% (мас.) антиоксиданта RICHFOS 168, 0,7-1,0% (мас.) стеарата кальция (по ТУ 2432-005-10269039-05), 1,4-1,7% (мас.) красителя и 13,0-20,0% (мас.) индустриального масла общего назначения в качестве технологического пластификатора полиэтилена, частично заполняющего поры сепаратора (Выписка из инструкции ОАО «ТАЗ» по изготовлению сепараторов (НАКИ 25200.00154), утвержденной гл. инженером С.С. Еникеевым 15.01.2014 - ближайший аналог).Also known is a molding mixture for the manufacture of lead-acid battery separators containing 49.0-60.0% (wt.) White carbon black grade BS-120 (according to GOST 18307-78) as a pore-forming inert filler, 22.0-30, 0% (wt.) Ultra-high molecular weight polyethylene grade 30-2 (according to TU 2211-068-7035362-2006), 0.3-0.55% (wt.) Antioxidant brand RICHNOX 1010 (domestic analogue of Agidol-110 according to TU 2492- 447-05742686-2006), 0.3-0.55% (wt.) RICHFOS 168 antioxidant, 0.7-1.0% (wt.) Calcium stearate (according to TU 2432-005-10269039-05), 1 , 4-1.7% (wt.) Of the dye and 13.0-20.0% (wt.) Of industrial oil of general purpose as those ologicheskogo plasticizer polyethylene, partially filling the pores of the separator (Extract from the instruction of "Taz" fabrication separators (Naki 25200.00154) approved Ch engineer SS Enikeev 01.15.2014 -. closest analog).
Сепараторы, изготовленные из этой смеси, характеризуются недостаточным сопротивлением к окислению в среде электролита при эксплуатации аккумулятора, несмотря на то, что в порах сепараторов находится от 13,0 до 20,0% (мас.) индустриального масла для защиты полиэтилена от окисления атомарным кислородом. Это обусловлено низким содержанием антиоксидантов в объеме матрицы полимера и в его пленке на границах с поверхностью частиц порообразующего наполнителя (белой сажи) сепараторов, а также - низкой эффективностью защиты антиоксидантами пленки индустриального масла внутри пор сепараторов, выполняющего функцию протектора при защите полиэтиленовой матрицы от окисления в электролите аккумулятора. Таким образом, низкая эффективность применения антиоксиданта обусловлена действиями двух факторов, снижающих срок службы сепаратора: закатыванием значительной части антиоксидантов между частицами белой сажи в процессе перемешивания сухих компонентов формовочной смеси и недостаточной эффективностью защиты пленки индустриального масла от окисления.Separators made from this mixture are characterized by insufficient oxidation resistance in the electrolyte during battery operation, despite the fact that from the pores of the separators is from 13.0 to 20.0% (wt.) Industrial oil to protect polyethylene from oxidation by atomic oxygen . This is due to the low content of antioxidants in the volume of the polymer matrix and in its film at the boundaries with the surface of the particles of the pore-forming filler (soot) of the separators, as well as the low efficiency of antioxidant protection of the industrial oil film inside the pores of the separators, which acts as a tread when protecting the polyethylene matrix from oxidation in electrolyte the battery. Thus, the low efficiency of the use of the antioxidant is due to the action of two factors that reduce the life of the separator: rolling a significant part of the antioxidants between the soot particles during mixing of the dry components of the molding sand and insufficient protection of the industrial oil film from oxidation.
Из предшествующего уровня техники (Патент RU 2286620, 27.10.2006, Бюл. №30) известен также способ приготовления формовочной смеси для сепараторов аккумуляторной батареи, включающий приготовление порошковой смеси из термопластичной смолы и, по меньшей мере, одного сухого инертного порообразующего наполнителя; добавление первого растворителя, адсорбирующегося в порах инертного наполнителя; добавление к смеси второй жидкости, которая частично вытесняет первый растворитель из пор наполнителя.From the prior art (Patent RU 2286620, 10.27.2006, Bull. No. 30) there is also known a method of preparing a molding mixture for battery separators, comprising preparing a powder mixture from a thermoplastic resin and at least one dry inert pore-forming filler; adding a first solvent adsorbed in the pores of the inert filler; adding a second liquid to the mixture, which partially displaces the first solvent from the pores of the filler.
Формовочная смесь, приготовленная описанным способом, предназначена для изготовления сепараторов, характеризующихся объемной пористостью более 75% с размером экстракционных пор не менее 2 мкм и применяемых при изготовлении аккумуляторов с рекомбинацией газов.The molding mixture prepared by the described method is intended for the manufacture of separators characterized by a bulk porosity of more than 75% with an extraction pore size of at least 2 μm and used in the manufacture of batteries with gas recombination.
Недостатком способа приготовления формовочной смеси является значительное количество в сепараторе, изготовленном из известной смеси, крупных (более 2 мкм) и мелких (менее 1 мкм) пор при недостаточном количестве в сепараторе средних пор размером 1-2 мкм, что затрудняет использование способа приготовления формовочной смеси при изготовлении сепаратора для производства обслуживаемых бесклапанных аккумуляторов с жидким электролитом.The disadvantage of the method of preparing the molding mixture is a significant amount in the separator made of a known mixture of large (more than 2 μm) and small (less than 1 μm) pores with an insufficient amount in the separator of medium pores with a size of 1-2 μm, which complicates the use of the method of preparing the molding mixture in the manufacture of a separator for the production of serviced valveless batteries with liquid electrolyte.
Известен способ изготовления формовочной смеси сепараторов свинцово-кислотного аккумулятора, включающий приготовление формовочной смеси из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, порообразующего наполнителя белой сажи, антиоксидантов RICHNOX 1010, RICHFOS 168, стеарата кальция, красителя и индустриального масла (Выписка из проектной документации: «ОАО «Тюменский аккумуляторный завод». Производство сепараторной ленты. Техническое перевооружение», 000.1137-ИОС7, 2013 - ближайший аналог).A known method of manufacturing a molding mixture of lead-acid battery separators, comprising preparing a molding mixture of ultra-high molecular weight polyethylene, pore-forming filler of soot, antioxidants RICHNOX 1010, RICHFOS 168, calcium stearate, dye and industrial oil (Extract from project documentation: "OJSC" Tyumen Battery Plant ". Production of separator belt. Technical re-equipment", 000.1137-IOS7, 2013 - the closest analogue).
Формовочную смесь «сухих» исходных материалов и индустриального масла готовят путем смешивания заданного количества содержащихся в сепараторах компонентов и - дополнительно, сверх 100% (мас.) содержания этих ко индустриального масла в количестве от 80,0 до 90,0% (мас.), избыток которого необходим для выполнения технологических требований, предъявляемых на стадиях экструзии и каландрирования сепараторной ленты. Полученную смесь перемешивают до получения равномерного распределения по объему всех компонентов и готовую формовочную смесь подают на изготовление полуфабриката сепараторной ленты экструзией и каландрированием, удаляют из ленты экстракцией часть индустриального масла и подвергают ее сушке с получением адсорбирующей сепараторной ленты.A molding mixture of “dry” starting materials and industrial oil is prepared by mixing a predetermined amount of components contained in the separators and, in addition, in excess of 100% (wt.) Of these co-industrial oils in an amount of from 80.0 to 90.0% (wt.) , the excess of which is necessary to meet the technological requirements for the stages of extrusion and calendering of the separator belt. The resulting mixture is stirred until a uniform distribution in volume of all components is obtained, and the finished molding mixture is fed to the production of a prefabricated separator belt by extrusion and calendering, a part of the industrial oil is removed from the tape by extraction, and it is dried to obtain an absorbent separator tape.
Недостатком известного способа является существенная сорбция порошков антиоксидантов частицами инертного наполнителя и закатывание значительной части антиоксидантов в зерна (хлопья) белой сажи в процессе перемешивания компонентов формовочной смеси и, как следствие, уменьшение абсорбции антиоксидантов индустриальным маслом и снижение содержания антиоксидантов в полиэтиленовой матрице. Вследствие этого эффективность использования антиоксидантов для непосредственной защиты полимерной матрицы сепаратора в среде электролита аккумулятора и протекторной защиты пор сепаратора пленкой индустриального масла уменьшается, особенно при существенных содержаниях инертного наполнителя в смеси с полиэтиленом.The disadvantage of this method is the significant sorption of antioxidant powders by particles of an inert filler and rolling a significant part of antioxidants into grains (flakes) of white soot during mixing of the components of the molding mixture and, as a result, a decrease in the absorption of antioxidants by industrial oil and a decrease in the content of antioxidants in the polyethylene matrix. As a result, the effectiveness of using antioxidants for the direct protection of the polymer matrix of the separator in the environment of the battery electrolyte and the sacrificial protection of the pores of the separator with a film of industrial oil is reduced, especially at significant contents of an inert filler mixed with polyethylene.
Задача настоящего изобретения состоит в создании формовочной смеси для изготовления сепараторов и способа ее изготовления, которые предусматривают повышение сопротивления окислению полиэтиленовой матрицы сепараторов в среде электролита свинцово-кислотного аккумулятора за счет увеличения степени поглощения антиоксидантов индустриальным маслом и полиэтиленовой матрицей и эффективности защиты от окисления пленки индустриального масла.The objective of the present invention is to create a molding mixture for the manufacture of separators and a method for its manufacture, which include increasing the oxidation resistance of the polyethylene matrix of the separators in the electrolyte of a lead-acid battery by increasing the degree of absorption of antioxidants by industrial oil and a polyethylene matrix and the effectiveness of protection against oxidation of a film of industrial oil .
Указанный технический результат достигается тем, что в известной формовочной смеси, содержащей белую сажу, антиоксиданты марок RICHNOX 1010 и RICHFOS 168, порошки стеарата кальция и красителя, сверхмолекулярный полиэтилен и индустриальное масло, согласно предлагаемому изобретению дополнительно содержится антиоксидант Агидол-1, смесь антиоксидантов преимущественно распределена в объеме индустриального масла и частиц полимера при следующих содержаниях компонентов, мас. %: сверхмолекулярный полиэтилен 22,0-30,0; антиоксидант RICHNOX 1010 0,2-0,35; антиоксидант RICHFOS 168 0,2-0,35; антиоксидант Агидол-1 0,2-0,4; стеарат кальция 0,7-1,0; краситель 1,4-1,7; индустриальное масло 13,0-20,0; белая сажа 49,0-60,0.The specified technical result is achieved by the fact that in the known molding mixture containing white carbon black, RICHNOX 1010 and RICHFOS 168 antioxidants, calcium stearate and dye powders, ultra-molecular polyethylene and industrial oil, according to the invention, the antioxidant Agidol-1 is additionally contained, the mixture of antioxidants is mainly distributed in the volume of industrial oil and polymer particles with the following components, wt. %: supermolecular polyethylene 22.0-30.0; RICHNOX 1010 antioxidant 0.2-0.35; antioxidant RICHFOS 168 0.2-0.35; antioxidant Agidol-1 0.2-0.4; calcium stearate 0.7-1.0; dye 1.4-1.7; industrial oil 13.0-20.0; white carbon 49.0-60.0.
Заявляемое изобретение обеспечивает при изготовлении сепараторной ленты, благодаря добавке антиоксиданта Агидол-1 вместо части антиоксидантов RICHNOX 1010 и RICHFOS 168, повышение кислотостойкости полиэтиленовой матрицы в электролите за счет увеличения сопротивления окислению пленки индустриального масла в порах сепараторов при разряде стартерных аккумуляторов большими токами. Кроме того, смесь антиоксидантов повышает степень протекторной защиты полиэтиленовой матрицы индустриальным маслом за счет увеличения стойкости пленки масла к атомарному кислороду в порах сепаратора при зарядке аккумулятора.The claimed invention provides in the manufacture of a separator belt, due to the addition of the antioxidant Agidol-1 instead of part of the antioxidants RICHNOX 1010 and RICHFOS 168, increasing the acid resistance of the polyethylene matrix in the electrolyte by increasing the oxidation resistance of the film of industrial oil in the pores of the separators during the discharge of starter batteries with high currents. In addition, a mixture of antioxidants increases the degree of tread protection of the polyethylene matrix with industrial oil by increasing the resistance of the oil film to atomic oxygen in the pores of the separator when charging the battery.
Кроме того, предлагаемое изобретение, благодаря увеличению содержания смеси антиоксидантов в индустриальном масле и в материале сепараторов (при одновременном уменьшении сорбции порошков антиоксидантов частицами порообразующего наполнителя и степени закатывания антиоксидантов в зерна (хлопья) белой сажи в процессе перемешивания компонентов формовочной смеси) повышает сопротивление окислению полиэтиленовой матрицы в среде электролита свинцово-кислотного аккумулятора.In addition, the present invention, due to the increase in the content of the antioxidant mixture in industrial oil and in the separator material (while reducing the sorption of antioxidant powders by the particles of the pore-forming filler and the degree of rolling of antioxidants into white soot grains (flakes) during mixing of the molding sand components), increases the oxidation resistance of polyethylene matrices in the electrolyte environment of a lead-acid battery.
Уменьшение содержания сверхвысокомолекулярного полиэтилена в сепараторах менее 22,0% (мас.) и увеличение концентрации в них белой сажи более 60,0% (мас.) приводит к снижению относительного удлинения при разрыве сепаратора ниже допустимого уровня. Увеличение концентрации полиэтилена в сепараторах более 30,0% (мас.) и снижение содержания в них белой сажи менее 49,0% (мас.) сопровождается снижением пористости сепараторов и увеличением удельного электрического сопротивления в электролите.A decrease in the content of ultra-high molecular weight polyethylene in the separators is less than 22.0% (wt.) And an increase in the concentration of white carbon in them of more than 60.0% (wt.) Leads to a decrease in the relative elongation when the separator ruptures below an acceptable level. An increase in the concentration of polyethylene in the separators is more than 30.0% (wt.) And a decrease in the content of white carbon less than 49.0% (wt.) Is accompanied by a decrease in the porosity of the separators and an increase in the electrical resistivity in the electrolyte.
Снижение содержаний в сепараторах антиоксидантов RICHNOX 1010, RICHFOS 168 и Агидол-1 менее 0,2% (мас.) приводит к увеличению скорости окисления полиэтилена и индустриального масла. Увеличение содержаний в сепараторах антиоксидантов RICHNOX 1010 и RICHFOS 168 более 0,35% (мас.), а антиоксиданта Агидол-1 более 0,4% (мас.) практически не повышает химическую стойкость сепараторов в электролите аккумулятора, но сопровождается ростом затрат пропорционально расходу добавок.The decrease in the content in the separators of antioxidants RICHNOX 1010, RICHFOS 168 and Agidol-1 less than 0.2% (wt.) Leads to an increase in the oxidation rate of polyethylene and industrial oil. The increase in the content of antioxidants RICHNOX 1010 and RICHFOS 168 in the separators is more than 0.35% (wt.), And the antioxidant Agidol-1 more than 0.4% (wt.) Practically does not increase the chemical resistance of the separators in the battery electrolyte, but is accompanied by an increase in costs in proportion to the consumption additives.
Увеличение содержания индустриального масла в порах сепараторов более 20,0% (мас.) сопровождается снижением объема свободных пор в сепараторах и увеличением их удельного электрического сопротивления в электролите. При концентрации индустриального масла в порах сепараторов менее 13,0% (мас.) уменьшается толщина протекторной пленки масла, что приводит к росту скорости окисления полиэтиленовой матрицы в среде электролита в процессах, протекающих при разряде аккумулятора.An increase in the content of industrial oil in the pores of separators of more than 20.0% (wt.) Is accompanied by a decrease in the volume of free pores in the separators and an increase in their specific electrical resistance in the electrolyte. When the concentration of industrial oil in the pores of the separators is less than 13.0% (wt.), The thickness of the tread film of oil decreases, which leads to an increase in the oxidation rate of the polyethylene matrix in the electrolyte medium in the processes occurring when the battery is discharged.
Стеарат кальция способствует стабилизации качества внешней поверхности сепараторной ленты в процессе экструзии и каландрирования, причем уменьшение содержания стеарата менее 0,7% (мас.) приводит к образованию на поверхности сепаратора визуально наблюдаемых не гладких (шершавых) локальных участков. При содержании стеарата кальция в сепараторе более 1,0% (мас.) визуально наблюдаемое качество внешней поверхности практически не улучшается, а расход компонента увеличивается.Calcium stearate helps to stabilize the quality of the outer surface of the separator tape during extrusion and calendering, and a decrease in the content of stearate of less than 0.7% (wt.) Leads to the formation on the surface of the separator visually observed not smooth (rough) local areas. When the content of calcium stearate in the separator is more than 1.0% (wt.), The visually observed quality of the outer surface practically does not improve, and the component consumption increases.
Снижение содержания в сепараторе красителя менее 1,4% (мас.) приводит к образованию неравномерной цветовой окраски локальных участков поверхности сепаратора. Увеличение концентрации красителя в сепараторе более 1,7% (мас.) практически не улучшает равномерность и насыщенность цвета поверхности, но сопровождается ростом затрат пропорционально расходу красителя.The decrease in the content of the dye separator to less than 1.4% (wt.) Leads to the formation of uneven color coloring of local sections of the surface of the separator. An increase in the dye concentration in the separator of more than 1.7% (wt.) Practically does not improve the uniformity and color saturation of the surface, but is accompanied by an increase in costs in proportion to the dye consumption.
Технические решения, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, не выявлены, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию «новизна».Technical solutions that coincide with the essential features of the claimed invention have not been identified, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty."
Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».The claimed essential features of the invention, predetermining the receipt of the specified technical result, do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "inventive step".
Поскольку заявляемое изобретение обеспечивает технический результат, выражающийся в повышении сопротивления окислению пленки индустриального масла в порах сепаратора при разряде стартерных аккумуляторов, то можно сделать вывод, что изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».Since the claimed invention provides a technical result, expressed in increasing the oxidation resistance of a film of industrial oil in the pores of the separator during the discharge of starter batteries, it can be concluded that the invention meets the criterion of "industrial applicability".
Поставленная задача решается также предлагаемым способом приготовления заявляемой формовочной смеси для сепараторов свинцово-кислотных аккумуляторов, позволяющим реализовать описанную выше формовочную смесь и представляющим неотъемлемую составную часть общего изобретательского замысла.The problem is also solved by the proposed method for preparing the inventive molding sand for separators of lead-acid batteries, which allows to realize the molding sand described above and is an integral part of the overall inventive concept.
Указанный технический результат достигается способом изготовления заявляемой формовочной смеси для сепараторов свинцово-кислотных аккумуляторов, включающим, как и известный способ, приготовление формовочной смеси из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, белой сажи, антиоксидантов, стеарата кальция, красителя и индустриального масла, согласно изобретения приготавливают первую часть формовочной смеси, включающую сверхвысокомолекулярный полиэтилен, смесь антиаксидантов, стеарат кальция, краситель и индустриальное масло, перемешивают ее до равномерного распределения материалов по объему, добавляют в нее вторую часть смеси, содержащую белую сажу, и перемешивают обе части до равномерного распределения всех компонентов в объеме формовочной смеси. Из формовочной смеси изготавливают экструзией и каландрированием полуфабрикат сепараторной ленты, удаляют из ленты экстракцией часть индустриального масла и подвергают ее сушке с получением адсорбирующей сепараторной ленты.The specified technical result is achieved by the method of manufacturing the inventive molding sand for separators of lead-acid batteries, including, as well as the known method, preparing the molding sand from ultra-high molecular weight polyethylene, carbon black, antioxidants, calcium stearate, dye and industrial oil, according to the invention, the first part of the molding sand is prepared including ultra-high molecular weight polyethylene, a mixture of antioxidants, calcium stearate, a dye and industrial oil, mixing dissolved it to a uniform distribution of material by volume is added to it the second part of the mixture comprising white carbon, and stirred for both parts to a uniform distribution of all components in the volume of the moldable mixture. A semi-finished separator tape is made from the molding mixture by extrusion and calendering, a part of the industrial oil is removed from the tape by extraction, and it is dried to obtain an absorbent separator tape.
Предлагаемый способ позволяет при подготовке первой части формовочной смеси, включающей полиэтилен, антиоксиданты, стеарат кальция, краситель и индустриальное масло полностью абсорбировать исходные материалы индустриальным маслом, равномерно распределить их по объему масла и поверхности гранул сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Вследствие этого при подаче в полученную часть формовочной смеси второй ее части, включающей белую сажу, и перемешивании всех компонентов значительно сокращается поглощение антиоксидантов, стеарата кальция и красителя частицами инертного наполнителя и их закатывание в зерна (хлопья) белой сажи.The proposed method allows for the preparation of the first part of the molding mixture, including polyethylene, antioxidants, calcium stearate, dye and industrial oil, to completely absorb the starting materials with industrial oil, to evenly distribute them over the volume of oil and the surface of the granules of ultra-high molecular weight polyethylene. As a result, when the second part, including white soot, is fed into the obtained part of the molding mixture and all components are mixed, the absorption of antioxidants, calcium stearate and dye by particles of an inert filler and their rolling into grains (flakes) of white soot are significantly reduced.
В процессе перемешивания компонентов формовочной смеси, индустриальное масло с абсорбированными антиоксидантами, стеаратом кальция и красителем равномерно покрывает внешнюю поверхность частиц порообразующего наполнителя полиэтилена, что положительно сказывается в процессах экструзии и каландрирования сепараторной ленты. При повышении температуры формовочной смеси происходит размягчение полиэтилена индустриальным маслом с образованием геля, в объем которого равномерно вдавливаются частицы белой сажи, внешняя поверхность которых предварительно покрыта маслом, содержащим антиоксиданты, стеарат кальция и краситель. Поэтому в пластичной матрице сепаратора на границах с внешней поверхностью частиц белой сажи образуется пленка геля, содержащая антиоксиданты, стеарат кальция и краситель, что сопровождается при каландрировании сепараторной ленты ее охлаждением, выдавливанием масла в поры и затвердеванием полиэтиленовой матрицы, частично насыщенной антиоксидантами, стеаратом кальция и красителем.In the process of mixing the components of the molding sand, industrial oil with absorbed antioxidants, calcium stearate and dye evenly covers the outer surface of the particles of the pore-forming filler of polyethylene, which has a positive effect on the processes of extrusion and calendaring of the separator tape. As the temperature of the moldable mixture increases, the polyethylene softens with industrial oil to form a gel, into which white soot particles are uniformly pressed, the outer surface of which is preliminarily coated with oil containing antioxidants, calcium stearate and dye. Therefore, a gel film containing antioxidants, calcium stearate and dye is formed in the plastic separator matrix at the boundaries with the outer surface of white soot particles, which is accompanied by calendaring of the separator tape by cooling it, squeezing the oil into the pores and solidifying a polyethylene matrix partially saturated with antioxidants, calcium stearate and dye.
Индустриальное масло, полностью заполняющее поры сепараторной ленты и содержащее абсорбированные антиоксиданты, стеарат кальция и краситель, частично удаляется из пор в процессе экстракции растворителем, а оставшаяся часть его распределяется в виде пленки и по внешней поверхности ленты, и по внутренней поверхности каналов сепараторной ленты, образованных в полиэтиленовой матрице частицами (зернами) белой сажи.Industrial oil, which completely fills the pores of the separator belt and contains absorbed antioxidants, calcium stearate and dye, is partially removed from the pores during solvent extraction, and the remaining part is distributed in the form of a film both on the outer surface of the belt and on the inner surface of the channels of the separator belt formed in a polyethylene matrix particles (grains) of white soot.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить Эффективность защиты антиоксидантами пленки индустриального масла от окисления атомарным кислородом на лицевой и тыльной поверхностях и внутри каналов изготовленных сепараторов, благодаря чему улучшить протекторную защиту полиэтилена пленкой масла и усилить сопротивление окислению непосредственно полиэтиленовой матрицы в среде электролита свинцово-кислотного аккумулятора за счет увеличения степени поглощения антиоксидантов индустриальным маслом и полиэтиленом.Thus, the present invention improves the efficiency of antioxidant protection of a film of industrial oil from oxidation by atomic oxygen on the front and back surfaces and inside the channels of the manufactured separators, thereby improving the tread protection of polyethylene with an oil film and strengthening the oxidation resistance of the polyethylene matrix directly in the electrolyte of a lead-acid battery by increasing the degree of absorption of antioxidants by industrial oil and polyethylene.
Кроме того, предлагаемый способ позволяет получить сопутствующий положительный эффект повышения содержаний стеарата кальция и красителя в поверхностных слоях лицевой и тыльной частей сепараторов. Этот эффект выражается в улучшении качества обработки поверхностей сепаратора и его цветовой насыщенности при каландрировании полуфабриката сепараторной ленты. Вместе с тем, влияние изменений содержаний стеарата кальция и красителя в сепараторе на его стойкость к окислению атомарным кислородом в среде электролита не выявлено.In addition, the proposed method allows to obtain a concomitant positive effect of increasing the content of calcium stearate and dye in the surface layers of the front and back of the separators. This effect is expressed in improving the quality of surface treatment of the separator and its color saturation during calendering of the semi-finished separator tape. At the same time, the effect of changes in the content of calcium stearate and dye in the separator on its resistance to oxidation by atomic oxygen in the electrolyte medium was not detected.
Подтверждение возможности осуществления заявляемого изобретения изложены в нижеследующем подробном описании примеров получения образцов формовочной смеси и оценке свойств изготовленных из нее сепараторов.Confirmation of the possibility of carrying out the claimed invention are set forth in the following detailed description of examples of obtaining samples of the molding sand and evaluation of the properties of separators made from it.
Пример 1. Формовочную смесь изготавливают следующим образом.Example 1. The molding mixture is made as follows.
1. Заданное количество, например, 26,0 кг полиэтилена сверхвысокомолекулярного (СВМПЭ) марки 30-2 по ТУ 2211-068-7035362-2006 дозируют в смеситель.1. A predetermined amount, for example, 26.0 kg of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) grade 30-2 according to TU 2211-068-7035362-2006 is metered into the mixer.
2. В эту же емкость засыпают порошки антиоксидантов марки RICHNOX 1010, RICHFOS 168 и Агидол-1 (по ТУ 38.5901237-90 с изм. 4, 5, 6, 7) в количестве 0,3, 0,35 и 0,3 кг соответственно.2. Powders of RICHNOX 1010, RICHFOS 168 and Agidol-1 antioxidants are poured into the same container (according to TU 38.5901237-90 with changes 4, 5, 6, 7) in the amount of 0.3, 0.35 and 0.3 kg respectively.
3. Далее в смеситель дозируют заданное количество стеарата кальция и красителя, например, 0,8 и 1,5 кг соответственно.3. Next, a predetermined amount of calcium stearate and dye, for example, 0.8 and 1.5 kg, are dosed into the mixer.
4. Затем в смеситель заливают 16,0 кг индустриального масла общего назначения, например, И-30А ГОСТ 20799-88.4. Then, 16.0 kg of general-purpose industrial oil is poured into the mixer, for example, I-30A GOST 20799-88.
5. После этого рассчитывают массу порошка белой сажи, исходя из обеспечения суммы компонентов сепаратора, равной 100%, например, 54,75 кг, но не дозируют ее в формовочную смесь.5. After this, calculate the mass of powder of soot, based on ensuring the sum of the components of the separator equal to 100%, for example, 54.75 kg, but do not dose it into the molding mixture.
6. Сверх 100% массы компонентов смеси, например, 83,0 кг, в смеситель дозируют индустриальное масло, которое необходимо добавить в формовочную смесь для нормального протекания технологических операций на стадиях экструзии и каландрирования сепараторной ленты.6. Over 100% of the weight of the components of the mixture, for example, 83.0 kg, industrial oil is metered into the mixer, which must be added to the molding mixture for normal process operations at the stages of extrusion and calendering of the separator belt.
При этом необходимо дополнительно добавить в первую часть формовочной смеси антиоксиданты RICHNOX 1010, RICHFOS 168 и Агидол-1 в количестве 0,25, 0,3 и 0,25 кг соответственно, а также стеарат кальция и краситель - 0,65 и 1,25 кг соответственно. Поправка обеспечивает содержание компонентов в дополнительном количестве индустриального масла соответствующим заданным концентрациям в конечной формовочной смеси. Следует иметь в виду, что в процессах экструзии, каландрирования и экстракции масла растворителем из пор сепаратора вместе с избыточным маслом покидают и содержащиеся в нем антиоксиданты, стеарат кальция и краситель. После регенерации индустриального масла его возврат (рециркуляция) в технологию для подачи в формовочную смесь не требует корректировки содержаний в нем антиоксидантов, стеарата кальция и красителя. В этом случае компоненты дозируют из расчета их заданного содержания в формовочной смеси, исходя из количества твердых компонентов и свежего индустриального масла, подаваемого на компенсацию его потерь.In this case, it is necessary to add in addition to the first part of the molding mixture the antioxidants RICHNOX 1010, RICHFOS 168 and Agidol-1 in the amount of 0.25, 0.3 and 0.25 kg, respectively, as well as calcium stearate and dye - 0.65 and 1.25 kg, respectively. The amendment provides the content of components in an additional amount of industrial oil corresponding to the given concentrations in the final molding sand. It should be borne in mind that in the processes of extrusion, calendaring and extraction of oil with a solvent from the pores of the separator, the antioxidants contained in it, calcium stearate and dye also leave with the excess oil. After the regeneration of industrial oil, its return (recirculation) to the technology for feeding into the molding mixture does not require adjustment of the contents of antioxidants, calcium stearate and dye in it. In this case, the components are dosed based on their predetermined content in the moldable mixture, based on the amount of solid components and fresh industrial oil supplied to compensate for its losses.
7. Далее первую часть формовочной смеси в количестве 130,95 кг перемешивают в смесителе до образования равномерного распределения твердых компонентов в индустриальном масле.7. Next, the first part of the molding mixture in the amount of 130.95 kg is mixed in a mixer until a uniform distribution of solid components in the industrial oil is formed.
8. После этого рассчитанное в соответствии с п. 4 количество белой сажи, равное 54,75 кг, подают в первую часть формовочной смеси, перемешивают обе части и формируют равномерное распределение компонентов в объеме конечной смеси в количестве 185,7 кг.8. After that, the amount of soot calculated in accordance with Section 4, equal to 54.75 kg, is fed into the first part of the molding mixture, both parts are mixed and a uniform distribution of components in the volume of the final mixture in the amount of 185.7 kg is formed.
9. Подготовленную формовочную смесь подают в экструдер, где при температурах от 85 до 180°С осуществляют размягчение полиэтилена маслом, формирование геля и его перемешивание с белой сажей с образованием пластичной матрицы сепаратора.9. The prepared molding sand is fed into the extruder, where at temperatures from 85 to 180 ° C soften the polyethylene with oil, form a gel and mix it with white soot to form a plastic separator matrix.
10. Из экструдера резиноподобную смесь выдавливают через плоскощелевую головку в виде листа на валки трехвалкового каландра.10. From the extruder, the rubber-like mixture is squeezed through a flat slot head in the form of a sheet onto the rolls of a three-roll calender.
11. В процессе каландрирования сепараторной ленты под действием давления происходит вытеснение масла в поры и охлаждение ленты с затвердеванием полиэтиленовой матрицы, частично насыщенной антиоксидантами, стеаратом кальция и красителем.11. In the process of calendaring the separator belt under pressure, oil is displaced into the pores and the belt is cooled with the hardening of the polyethylene matrix partially saturated with antioxidants, calcium stearate and dye.
12. С выхода последнего валка каландра ребристая полуфабрикатная лента последовательно проходит экстракцию индустриального масла трихлорэтиленом, сушку и намотку на катушки.12. From the output of the last roll of the calender, the ribbed semi-finished tape sequentially passes the extraction of industrial oil with trichlorethylene, drying and winding on coils.
Для определения свойств сепараторов из сепараторной ленты вырезали образцы заданных размеров, подвергали исследованиям с целью оценки их пористости, содержания в них масла, а также стойкости образцов в среде окислительного раствора, косвенно характеризуемой величиной относительной потери массы в течение заданного отрезка времени.To determine the properties of separators, samples of a given size were cut out of the separator tape, subjected to studies to evaluate their porosity, oil content, and also the stability of the samples in the environment of the oxidizing solution, which is indirectly characterized by the relative weight loss over a given period of time.
Примеры 2-18. Формовочную смесь и сепараторы свинцово-кислотных аккумуляторов изготавливают аналогично примеру 1, но при других соотношениях компонентов, как указанных в формуле изобретения, так и выходящих за ее пределы.Examples 2-18. The molding mixture and separators of lead-acid batteries are made analogously to example 1, but with different ratios of components, both indicated in the claims and beyond.
В первой группе примеров 2-11, приведенных в табл. 1, определены свойства исследованных сепараторов, подтверждающих рациональные значения содержаний в них антиоксидантов и индустриального масла исходя из условий химической стойкости образцов сепараторов в электролите в течение заданного времени, при этом доли сверхмолекулярного полиэтилена, стеарата кальция, красителя и белой сажи в сепараторах поддерживали на уровне средних содержаний этих компонентов. В примерах 1-5 приведены содержания компонентов, соответствующие формуле изобретения, а в примерах 6-10 - выходящими за ее пределы для соответствующего антиоксиданта или индустриального масла. В примере 11 также приведен состав сепаратора-прототипа, примерно соответствующий средним значениям компонентов, и его свойства.In the first group of examples 2-11 are given in table. 1, the properties of the studied separators are determined, confirming the rational values of the antioxidant and industrial oil contents in them based on the chemical resistance conditions of the separator samples in the electrolyte for a predetermined time, while the proportions of supermolecular polyethylene, calcium stearate, dye and white soot in the separators were maintained at a medium level contents of these components. In examples 1-5 shows the contents of the components corresponding to the claims, and in examples 6-10 - beyond its limits for the corresponding antioxidant or industrial oil. Example 11 also shows the composition of the prototype separator, approximately corresponding to the average values of the components, and its properties.
Во второй группе примеров 12-18, приведенных в табл. 2, определены свойства исследованных сепараторов, подтверждающих рациональные содержания в них сверхмолекулярного полиэтилена и белой сажи по условиям прочности, пористости и удельного электрического сопротивления образцов в электролите, при этом доли антиоксидантов, стеарата кальция, красителя и масла в материале сепараторов поддерживали на уровне средних содержаний. В примерах 12-15 приведены содержания компонентов, соответствующие формуле изобретения, а в примерах 16-18 - выходящими за ее пределы. В примере 19 также приведен состав сепаратора-прототипа, примерно соответствующий средним значениям компонентов, и его свойства.In the second group of examples 12-18 are given in table. 2, the properties of the studied separators were determined, which confirm the rational content of supermolecular polyethylene and soot in them according to the conditions of strength, porosity and electrical resistivity of the samples in the electrolyte, while the proportions of antioxidants, calcium stearate, dye and oil in the separator material were maintained at a level of average contents. In examples 12-15 shows the contents of the components corresponding to the claims, and in examples 16-18 - beyond. Example 19 also shows the composition of the prototype separator, approximately corresponding to the average values of the components, and its properties.
На основании данных, приведенных в табл. 1, можно утверждать, что, по сравнению с известным техническим решением, предлагаемый сепаратор обладает значительно большей величиной сопротивления окислению сепаратора в среде электролита свинцово-кислотного аккумулятора за счет увеличения степени поглощения антиоксиданта индустриальным маслом и полиэтиленовой матрицей и эффективности защиты от окисления пленки индустриального масла.Based on the data given in table. 1, it can be argued that, compared with the known technical solution, the proposed separator has a significantly higher oxidation resistance of the separator in the electrolyte of a lead-acid battery due to an increase in the degree of absorption of the antioxidant by industrial oil and a polyethylene matrix and the effectiveness of protection against oxidation of the film of industrial oil.
На основании приведенных в табл. 2 данных можно утверждать, что предлагаемая формовочная смесь и изготовленные из нее сепараторы соответствует прочностным характеристикам известного технического решения и обладает несколько большей величиной пористости и меньшим удельным электрическим сопротивлением в электролите.Based on the tab. 2 data it can be argued that the proposed molding sand and separators made from it corresponds to the strength characteristics of the known technical solutions and has a slightly higher porosity and lower specific electrical resistance in the electrolyte.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014132378/04A RU2562258C1 (en) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | Moulding mixture for lead-acid battery separators and method for preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014132378/04A RU2562258C1 (en) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | Moulding mixture for lead-acid battery separators and method for preparation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2562258C1 true RU2562258C1 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=54073584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014132378/04A RU2562258C1 (en) | 2014-08-05 | 2014-08-05 | Moulding mixture for lead-acid battery separators and method for preparation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2562258C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019051159A1 (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-14 | Daramic, Llc | Improved lead acid battery separators incorporating carbon |
| WO2021046009A1 (en) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 | Celgard, Llc | Improved lead acid battery separators incorporating carbon, and improved batteries, systems, vehicles, and related methods |
| RU2762003C1 (en) * | 2020-10-06 | 2021-12-14 | Закрытое акционерное общество "ЭЛЕКТРОТЯГА" | Separator of a lead accumulator |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077445A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Yuasa Corp | Lead acid storage battery |
| RU2286620C2 (en) * | 2002-03-20 | 2006-10-27 | Амер-Силь С.А. | Gas-recombination storage batteries separator |
-
2014
- 2014-08-05 RU RU2014132378/04A patent/RU2562258C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077445A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Yuasa Corp | Lead acid storage battery |
| RU2286620C2 (en) * | 2002-03-20 | 2006-10-27 | Амер-Силь С.А. | Gas-recombination storage batteries separator |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019051159A1 (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-14 | Daramic, Llc | Improved lead acid battery separators incorporating carbon |
| CN111316469A (en) * | 2017-09-08 | 2020-06-19 | 达拉米克有限责任公司 | Improved lead acid battery separators containing carbon |
| WO2021046009A1 (en) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 | Celgard, Llc | Improved lead acid battery separators incorporating carbon, and improved batteries, systems, vehicles, and related methods |
| RU2762003C1 (en) * | 2020-10-06 | 2021-12-14 | Закрытое акционерное общество "ЭЛЕКТРОТЯГА" | Separator of a lead accumulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5984307B2 (en) | Method for producing polyolefin microporous stretched film with cellulose nanofibers | |
| RU2562258C1 (en) | Moulding mixture for lead-acid battery separators and method for preparation thereof | |
| CN113121914B (en) | Melt-blown polypropylene material and preparation method and application thereof | |
| CN105576172A (en) | Crosslinked polyolefin separator and method of preparing the same | |
| CN112708190B (en) | Breathable film composition special for warm patch and preparation method and application thereof | |
| CN102244219B (en) | PE separator plate for lead acid battery and preparation method thereof | |
| CN103264563A (en) | Three-layer co-extruded EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) long-life fog-dissipation environment-friendly multifunctional greenhouse film | |
| CN105390640A (en) | PE (polyethylene) separator of lead-acid storage battery and manufacturing method for PE separator | |
| TW201603361A (en) | Process for preparing an electrode composition or composition with magnetic properties, mixture and composition obtained by means of said process and said electrode | |
| CN107177090B (en) | Nylon foamed shoe material and manufacturing method thereof | |
| US10396330B2 (en) | Porous granules containing mixture of rubber and silica powders | |
| CN113549320A (en) | Graphene quantum dot composite film and preparation method and application thereof | |
| CN105355826A (en) | PE diaphragm used for novel energy storage battery | |
| RU149488U1 (en) | LEAD ACID BATTERY SEPARATOR | |
| CN109054186B (en) | Functional polyolefin solid degradation agent | |
| US20150194653A1 (en) | Method of making a rubber-containing polyolefin separator | |
| KR102120667B1 (en) | A separator and a method for manufacturing the same | |
| CN105449144A (en) | PE separator free of coating treatment and production method for PE separator | |
| CN110396228A (en) | A kind of resistance to wet and slippery outsole of lightweight and preparation method thereof | |
| CN112290164B (en) | High-performance additive suitable for producing ultrathin lithium battery diaphragm and preparation and application thereof | |
| CH619321A5 (en) | Method of manufacturing a microporous separator for accumulators | |
| KR20200032931A (en) | A separator and a method for manufacturing the same | |
| JP6122941B2 (en) | Method for producing extruded product for use in production of polyolefin microporous stretched film containing cellulose nanofiber | |
| CN108099325B (en) | Degradable biaxially oriented polypropylene tape base film and preparation method thereof | |
| JPH09231957A (en) | Separator for zinc bromine secondary battery |