BRPI0612351A2 - luva não tecida, bateria de chumbo e ácido, bateria estacionária de gel, bateria estacionária inundada e uso de pano não tecido - Google Patents

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BRPI0612351A2
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BR
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glove
cloth
nonwoven
lead
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Valerie Toniazzo
Urbain Lambert
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Amer Sil Sa
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Abstract

LUVA NãO TECIDA, BATERIA DE CHUMBO E áCIDO, BATERIA ESTACIONáRIA DE GEL, BATERIA ESTACIONARIA INUNDADA E USO DE RAMO NAO TECIDO. A presente invenção refere-se a uma luva não tecida do tipo saco cartucho para baterias de chumbo e ácido, compreendendo duas folhas, unidas a intervalos regulares, de pano não tecido, spunbond, bi-componente de PET-PBT costurado e calandrado liso ligado termicamente.

Description

"LUVA NÃO TECIDA, BATERIA DE CHUMBO E ÁCIDO, BATERIAESTACIONARIA DE GEL, BATERIA ESTACIONARIA INUNDADA E USODE PANO NÃO TECIDO"
Antecedentes da invenção
A presente invenção refere-se a luvas não tecidas parabaterias de chumbo e ácido. As baterias de chumbo e ácidosão amplamente utilizadas e incluem eletrodos positivo enegativo adjacentes imersos em um eletrólito e espaçadospor separadores.
As baterias de chumbo e ácido do tipo tubular sãoconstruídas, costumeiramente, com placas tubularespositivas, cujas partes constituintes incluem: um membrode grade tendo uma barra superior; um borne de queima oupólo e uma pluralidade de espinhas ("spines") quecarregam corrente; bastões de material ativo envolvendoas espinhas que carregam corrente; corpos tubularesarranjados para suportar e confinar os bastões dematerial ativo e para manter a tal massa ativa em contatocom as espinhas que carregam corrente; e meios parafechar as extremidades dos tubos.
Os corpos tubulares são requeridos para prover um númerode funções, que incluem: cercar e suportar o materialativo para manter o material ativo em contato com asespinhas; manutenção da estabilidade dimensional dosbastões de material ativo, particularmente, duranteperíodos de dilatação do material ativo; e finalmente,provisão da comunicação adequada entre o eletrólito e omaterial ativo por todo o comprimento dos corpostubulares.
Desde o início dos anos 50 até agora, a placa tubular temevoluído de um desenho de tubo único (tubos de PVC etubos tecidos ou trançados de fibras de vidro Cprotegidos primeiro por uma armadura plástica perfurada,e depois impregnados com resina fenólica, como o conceitomais econômico e produtivo de luvas multitubulares. Aprimeira geração de luvas ainda em uso, para algumasaplicações, era feita de pano de poliéster tecidoimpregnado com resina fenólica e depois com resina deacrílico termoplástico. Desde os anos 80, a luva tubulartem evoluído, mais ainda, para incluir panos modernos nãotecidos.
Até agora, o material padrão (e o único) usado pelaindústria para produzir luvas não tecidas, nas quais amassa ativa positiva (dióxido de chumbo) é inserida paraprodução de placas tubulares positivas de baterias dechumbo e ácido, é um material spunbond de poliésterligado por pontos, o que significa que a resistência ecoesão do pano são feitas fundindo-se o filamento PET emmuitos pontos com uma máquina de calandrar a quente. 0número de pontos por cm2 e o tamanho do ponto dependem dorolo de calandrar. 0 pano é impregnado com uma resinaacrílica a fim de proteger os filamentos PET de ataquesquímicos do eletrólito de ácido sulfúrico ou da massaativa positiva oxidante (PbCb) ·
Objetivo da invenção
O objetivo da presente invenção é, portanto, prover umanova luva não tecida com uma maior resistência ao estouroe uma resistência elétrica mais baixa.
Descrição geral da invenção
Visando solucionar os problemas mencionados acima, apresente invenção propõe uma luva do tipo saco cartuchopara baterias de chumbo e ácido compreendendo duasfolhas, unidas a intervalos regulares, de pano nãotecido, spunbond, bi-componente de PET-PBT costurado eliso termicamente ligado.
O pano usado na presente invenção é um materialcalandrado liso feito de uma mistura de filamentos PET ePBT, o último tendo um ponto de fusão mais baixo e sendofundido durante o processo de calandrar para darresistência ao pano.
De maneira surpreendente, essas luvas têm uma resistênciaelétrica de menos de 180mQ.m2, e uma pressão de estourode mais de 16 bars.
Até agora não era possível obter uma luva não tecidatendo uma pressão de estouro tão alta e ao mesmo tempo,uma resistência elétrica tão baixa.
Preferivelmente, o pano é juntado com costura, pespontesolda térmica, solda ultrasônica, cola, ou uma combinaçãodos mesmos, de modo a formar uma luva do tipo sacocartucho.
De acordo com uma concretização preferida, o pano nãotecido é impregnado com uma resina termoplástica. Aresina é escolhida de um grupo consistindo de: resinasacrílicas como, por exemplo, resinas metacrilato demetila ou resinas de copolímeros de acrilato demetila/acrilato de butila, resinas estireno-butadieno,resinas fenólicas ou uma mistura das mesmas. O pano podeser impregnado durante a produção, entre o processo decalandrar e as etapas de enrolamento, ou a impregnaçãopode ser feita off-line.
Além disso, a invenção concerne também ao uso de pano nãotecido spunbond, calandrado liso bi-componente de PET-PBTpara a manufatura de uma luva do tipo saco cartucho parabaterias de chumbo e ácido compreendendo duas folhas, domencionado pano, pesponteadas juntas a intervalosregulares.
Ademais, a invenção concerne também a baterias de chumboe ácido do tipo tubular, baterias estacionárias de gel ebaterias estacionárias inundadas compreendendo uma luva,como descrito acima.
Breve descrição das figuras
A presente invenção pode ser completamente compreendida apartir da seguinte descrição e com acompanhamento dasfiguras, nas quais:
Figura 1: mostra a resistência elétrica versus aresistência mecânica para luvas feitas com diferentestipos de pano não tecido;
Figura 2: mostra as propriedades mecânicas de luvasfeitas com diferentes tipos de panos não tecidos -Expansão do tubo como uma função do aumento e dadiminuição da carga de pressão interna;Figura 3: representa a histerese da deformação do tubo:diferença entre a expansão do tubo enquanto aumenta apressão interna do tubo e enquanto diminui a pressãointerna do tubo após uma carga de 10 bars (baseado naFigura 2);
Figura 4: mostra as propriedades elásticas de luvas: tubosubmetido a 10 expansões sucessivas de 0 até 10 bars(simulação de respiração da massa positiva ativa)
Figura 5: representa as propriedades elásticas das luvas:mudanças do diâmetro do tubo quando a pressão interna dotubo volta a 0 após cargas de pressão sucessivas até 10bars (simulação de respiração da massa positiva ativa).
O processo para manufaturar luvas não tecidas (do tiposaco cartucho) consiste na junção de duas tiras de panode poliéster não tecido em determinados intervalos comuma máquina de costura de multi-agulhas, e depois natermoconformação do painel multi-tubo na geometria dotubo desejada. A termoconf ormação é feita em um fornoinserindo-se varas quentes no meio de ambas as camadas depano, entre cada duas linhas de costura adjacentes.
0 pano precisa ter a habilidade de contrair-se em tornodas varas na temperatura desejada (tipicamente entre 160e 2002C) para manter o formato tridimensional do tubo eas dimensões. A contração preferida é tipicamente de 1,5%a 1602C e 2,5% a 2002C:
- se a contração é muito grande, o pano será colado emtorno das varas muito fortemente, levando a problemas deprodução (baixa velocidade, dificuldade para puxar asvaras para fora dos tubos formados...);
- se a contração é muito baixa, os tubos formados nãomanterão o formato requerido, o tubo não será rígido osuficiente e, as dimensões das luvas (largura eespessura) não serão adequadas.
Portanto, além da largura da tira de pano inicial e dopasso da costura, a contração do pano e a temperaturaaplicada durante a conformação são parâmetros muitoimportantes, uma vez que eles determinam a largura finalda luva e o diâmetro dos tubos. Essas dimensões são deprimeira importância, já que eles vão fixar a largura eespessura (diretamente correlacionadas com a quantidadede massa ativa capturada e, portanto, com a capacidade dabateria) final da placa positiva a ser inserida nocontêiner da bateria.
Além da contração, outras características do pano sãoimportantes para uma boa qualidade final da luva:
- a resistência elástica do pano na direção da máquina(MD) e na direção transversal (CD) tem que ser alta osuficiente de forma que a luva formada resista algumaspressões internas (resistência ao estouro) acima de 10bars. A razão é que o enchimento das luvas com uma massapositiva ativa pode ser feito com a injeção de uma pastade óxido de chumbo a pressão moderada, alta ou muito altadependendo da máquina de inj eção.
- A resistência elétrica tem que ser tão baixa quantopossível para limitar a resistência interna das célulasde bateria.
- A elongação do pano tem que ser escolhidacuidadosamente de modo que as luvas finalizadas tenhamboas propriedades elásticas. Isto é de primeiraimportância porque a massa positiva ativa sofre mudançasde volume durante as cargas e descargas alternadas,devido à transformação alternada de PbC>2 em PbSCU e vice-versa. Este fenômeno é conhecido como "respiração" damassa ativa. A luva tem que limitar a expansão da massaativa e, mais importante, tem que ser o suficientementeelástica para restringir perfeitamente a massa ativadurante a contração e recuperar o seu diâmetro de tuboinicial após a contração. Esta é a única forma deassegurar a coesão permanente das partículas de massaativa entre elas mesmas e em torno da espinha de chumbo,e é de primeira importância manter a capacidade ao longoda vida útil.
Mesmo se as luvas feitas do atual pano tipo PBl (vendido,por exemplo, por Johns Manville sob o nome comercial deDuraspun™, ou pela empresa Mogul sob o nome comercial deMoped™) melhoram o desempenho da maioria das bateriasindustriais de tração, comparadas com as luvas tecidas,elas mantêm algumas fraquezas mecânicas que não habilitamaos fabricantes a generalizar seu uso para qualquer tipode bateria chumbo-ácido com qualquer tipo de ferramentasde produção:
(1) Por exemplo, os panos padrões do tipo PBl são bemapropriados para a pressão moderada das máquinas "Hadi",porém, a maioria das vezes, eles são muito fracos para oenchimento agressivo das máquinas "Hoppecke" (cf. Tabela1 resistência ao estouro de luvas feitas com PBla e PBlbvindas de dois fornecedores diferentes).
(2) Luvas feitas com panos padrões do tipo PBl têmelasticidade suficiente para serem usadas em bateriasindustriais inundadas estacionárias. Entretanto, a suaresistência à oxidação, suas propriedades mecânicas e suaelasticidade são mais questionáveis para uma utilizaçãonas aplicações mais exigentes, tais como bateriasestacionárias de gel e baterias estacionárias inundadas,devido a que o ciclo de vida requerido destas baterias élongo. Com luvas de pano do tipo PBl não tecido, a massaativa é suspeita de não estar restringida o suficiente esofre mudanças de densidade e perda de conexões levando aqueda da capacidade.
Diferentes métodos têm sido tentados para reforçar o panode poliéster ligado por ponto padrão do tipo PBl mudandoa formulação e os parâmetros de produção de váriasformas. Os melhores resultados foram obtidos com pano depoliéster ligado por ponto do tipo PB2, o qual é umaversão modificada do Duraspun™ vendido por JohnsManville. Como mencionado na tabela 1, a resistênciaelástica em ambas as direções tem sido melhorada.
0 impacto sobre as propriedades das luvas foi um ligeiroaumento da resistência ao estouro (de 13,6 a 14,6 bars) eum módulo elástico ligeiramente melhor, como ilustradopelos resultados do teste nas figuras 2 até 4.Desafortunadamente, porém, além da melhoria daspropriedades mecânicas e da elasticidade, a resistênciaelétrica também foi muito aumentada (de 195-250 para405mü.cm2), o qual é prejudicial para o desempenhoelétrico da bateria (tabela 1).
Tabela 1: propriedades físicas de diferentes panos detecidos de poliéster não tecidos e propriedadesprincipais das luvas não tecidas resultantes.
<table>table see original document page 8</column></row><table>
As luvas de acordo com a presente invenção têm sidodesenvolvidas com diferentes tipos de pano de poliésternão tecido (referido como Novo FC na tabela 1) . 0 pano éuma mistura de filamentos de PET ((poli)tereftalato deetileno) e de PBT ( (poli) teref talato de butileno) com umdenier alto (levando a maior resistência à oxidação), osquais são depositados sobre uma tira usando tecnologiaspunbond, e calandrados sob calor e pressão no meio derolos lisos. Tais panos são vendidos, por exemplo, porFreudenberg Politex sob o nome comercial Terbond™ eusualmente, são usados para aplicações em telhados.
Este material tem um aspecto totalmente diferente dosoutros panos usados na manufatura de luvas. Além disso,suas propriedades físicas não parecem prometedoras emcomparação com os materiais de PBl padrão ou PB2reforçado.
A resistência elástica e a elongação são melhores sãomelhores do que as do PBl, porém mais baixas que as doPB2, enquanto que a resistência elétrica, o volume doporo, a permeabilidade ao ar são melhores que no PB2 emais baixas que no PBl.
As luvas feitas com o novo pano FC podem ser usadasinclusive em tecnologia de enchimento muito agressiva,devido a sua rigidez muito alta, sem afetar aspropriedades elétricas da bateria devido a suaresistência elétrica reduzida.
A melhoria das propriedades elásticas e o denier alto dosfilamentos possibilitam seu uso, incluso, nas aplicaçõesmais exigentes tais como baterias estacionárias de gel oubaterias estacionárias inundadas. Este produto abre entãonovos mercados para luvas não tecidas.

Claims (9)

1. Luva não tecida, do tipo saco cartucho para bateriasde chumbo e ácido, e caracterizada pelo fato decompreender duas folhas, unidas a intervalos regulares,de pano não tecido, spunbond, bi-componente de PET-PBTcosturado e liso termicamente ligado.
2. Luva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do pano ser juntado através de costura,pesponteado, ligação térmica, ligação ultrassônica, colaou- uma combinação dos- -mesmos-.
3. Luva, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1ou 2, caracterizada pelo fato do pano ser impregnado comuma resina termoplástica.
4. Luva, de acordo com a reivindicação 3, caracterizadapelo fato da resina termoplástica ser escolhida dentre umgrupo consistindo de resinas acrílicas como por exemplo,resinas de metacrilato de metila ou resinas decopolímeros de acrilato de metila/acrilato de butila,resinas de estireno - butadieno, resinas fenólicas ou umamistura das mesmas.
5. Luva, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1até 4, caracterizada pelo fato de ter: uma resistênciaelétrica de menos de 180mQ.cm2 e uma pressão de estourode mais de 16 bars.
6. Bateria de chumbo e ácido, do tipo tubularcaracterizada pelo fato de compreender uma luva conformedefinida em qualquer uma das reivindicações 1 até 5.
7. Bateria estacionária de gel, caracterizada pelo fatode compreender uma luva conforme definida em qualquer umadas reivindicações 1 até 5.
8. Bateria estacionária inundada, caracterizada pelo fatode compreender uma luva conforme definida em qualquer umadas reivindicações 1 até 5.
9. Uso de pano não tecido, spunbond, bi-componente dePET-PBT costurado e calandrado liso termicamente ligado,caracterizado pelo fato de ser para a manufatura de luvasnão tecidas do tipo saco cartucho para baterias de chumboe ácido compreendendo duas folhas do mencionado tecidojuntadas a intervalos regulares.
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