CH392061A - Einrichtung zur Herstellung von Schichtkörpern aus thermoplastischem Polymerpulver - Google Patents

Description

  
 



  Einrichtung zur Herstellung von Schichtkörpern aus thermoplastischem Polymerpulver
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Schichtkörpern aus thermoplastischem Polymerpulver. Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Herstellung von Schichtkörpern aus thermoplastischem Polymerpulver durch Sinterung; die Einrichtung soll sich besonders zur Herstellung profilierter Schichtkörper eignen, z. B. von gerippten feinporösen Folien, wie sie als Trennkörper in elektrischen Batterien verwendet werden.



   Die erfindungsgemässe Einrichtung besitzt einen Trichter zum Auftragen einer kontinuierlichen Pulverschicht auf ein an einer Sinterstelle vorbeibewegbares Band, und vor der Sinterstelle einen über dem Band angeordneten Stempel zur Regulierung der Dicke der zu sinternden Pulverschicht, wobei die unten liegende Arbeitsfläche des Stempels als Mutterform für das der Schicht zu gebende Profil ausgebildet ist; soll der Schichtkörper, z. B mit Rippen versehen werden, so besitzt die Arbeitsfläche des Stempels entsprechende Nuten.



   Mit der beschriebenen Einrichtung können z. B.



  Trennkörper für Batterien hergestellt werden; um diese Trennkörper mit den üblichen Rippen von im Querschnitt umgekehrter V-Form zu geben, besitzt die Arbeitsfläche des Stempels Nuten von entsprechendem V-Querschnitt. Höhe und Breite solcher Rippen können je nach Art der Batterie, für welche die Trennkörper bestimmt sind, stark verschieden sein. Dabei ist zu bemerken, dass im Falle von scharfkantigen, schmalen Rippen und im Falle von relativ grossen Rippen die Haftreibung zwischen den Seitenflächen der Stempelnuten und der Pulverschicht zur Bildung rauhwandiger, unebener Rippen führen kann.



  Diese Schwierigkeit wird noch dadurch verstärkt, dass die Fliesseigenschaften verschiedener Pulver in weiten Grenzen variieren können. Um z. B. einen sehr feinporigen gesinterten Schichtkörper zu erhalten, wird zweckmässig ein besonders feines Pulver verwendet, dessen mittlere Korngrösse von der Grössenordnung 35 Mikron ist. Ferner können bekanntlich Lösungsmittel oder Zusätze, wie Holzmehl und ähnliches, dem thermoplastischen Polymerpulver zugesetzt werden. Derart feine Pulver und Pulvermischungen besitzen Fliesseigenschaften und ergeben somit keine zufriedenstellenden Rippen, und zwar unabhängig von den Abmessungen dieser Rippen.



   Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Einrichtung der genannten Art, die eine kontinuierliche Herstellung gerippter Schichtkörper aus Pulver ermöglicht, mit welcher glattwandige und ebene Rippen erhalten werden, wobei Pulver verwendet werden können, die bis heute zufolge ihrer schlechten Fliesseigenschaften als ungeeignet befunden wurden.



  Ferner gestattet die Erfindung die Schaffung solcher Schichtkörper, bei welchen der Grad der Porosität nach der Sinterung des Materials gegenüber bekannten Ausführungen nicht verschlechtert ist.



   Die erfindungsgemässe Einrichtung besitzt zu diesem Zweck eine Mehrzahl von getrennten über das Band verteilten Kugeln, die längs der einen Fläche des genuteten Stempels im Bereich des Trichters über der Pulverschicht liegen, ferner Mittel, um die genannten Kugeln lose in ihrer Lage bezüglich der Stempelnuten zu halten, wobei diese Kugeln frei auf dem Band bzw. auf der Pulverschicht verbleiben und wobei ferner die Kugeln drehbar sind, und jedes Drehen ausschliesslich durch Kontakt zwischen jeder einzelnen Kugel und dem angetriebenen Band bzw. der auf ihm liegenden Pulverschicht erfolgt.



   Die genannten Kugeln bestehen zweckmässig aus poliertem Stahl. Die Mittel zur Lagersicherung der
Kugeln können eine Mehrzahl von Stiften besitzen, die  von der Arbeitsfläche des Stempels wegragen und einen gewünschten Abstand der Kugeln von der Stem    pelfläche    gewährleisten, wobei sie gleichzeitig dafür sorgen, dass die Kugeln längs Linien angeordnet sind, die mittig zwischen benachbarten Nuten des Stempels verlaufen, derart, dass die Kugeln unbehindert durch die Stempelnuten in gegenseitigem Abstand gehalten sind.



   Der Durchmesser der Kugeln ist zweckmässig klei ner als der seitliche Abstand bzw. die Teilung der
Stempelnuten und grösser als die Höhe über dem
Band bis zu den Nutenböden. So kann der Kugel durchmesser z. B. das Doppelte der genannten Höhe betragen, je nach der Grösse des seitlichen Nutenab standes.



   Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemässen Einrichtung, mittels welcher mikropo röse Trennkörper für elektrische Batterien hergestellt werden können, ist in der beiliegenden Zeichnung dar gestellt.



   Fig. 1 ist eine Ansicht einer Einrichtung zur Her stellung von Folien aus mikroporösem thermoplasti schem Material, die zur Erzeugung von Trennkörpern für elektrische Akkumulatoren dienen.



   Fig. 2 ist eine Ansicht des Trichters und der
Pulververteilmittel, die über dem Band angeordnet sind, welches Band dem Transport des Pulvers durch die Stempelvorrichtung dient, mittels welcher die
Pulverschicht gerippt wird.



   Fig. 3 zeigt in grösserem Massstab den Trichter und eine der Kugeln, welche die freie Verteilung des
Pulvers auf dem Band gewährleisten, während das
Pulver zwecks Erzeugung der Rippen unter dem
Stempel hindurch bewegt wird.



   Fig. 4 zeigt eine Frontansicht des Stempels der
Kugeln und der Stifte, welche das Pulver auf dem angetriebenen Band durchpflügen. Auch diese Figur ist in grösserem Massstab dargestellt.



   Das Fördermittel für das thermoplastischePolymerpulver, beispielsweise Polychloridpulver oder   hoch-    verdichtetes Polyäthylenpulver mit einer Korngrösse -bis zu 150 Mikron, besitzt ein Band 1 aus rostfreiem Stahl, das über zwei Laufrollen 2, 3 geführt ist, wobei das obere Bandtrum durch nicht gezeichnete seitliche Stäbe gehalten ist, über welche das Band glei tet. Am einen Ende des Bandes ist ein Zuführtrichter
4 für das Pulver angeordnet, der dazu dient, eine Rohschicht aus Pulver 5 über die ganze Bandbreite abzugeben. Ausserhalb des Trichters ist ein einstellbarer Rahmen 6 vorgesehen, der sich quer über das
Band erstreckt und die Pulverausgabe aus dem Trich ter regelt, während er gleichzeitig sicherstellt, dass die Pulverschicht annähernd gleichmässige Dicke er hält.

   Seitlich dieses Rahmens ist ein Formstempel 7 vorgesehen, dessen Unterseite mit Nuten 8 versehen ist (Fig. 3 und 4). Die genannten Stempelnuten erzeugen in der Pulverschicht Rippen 5a.



   Das Band mit der auf ihm liegenden profilierten Pulverschicht bewegt sich anschliessend durch einen Sinterofen 9, aus welchem das gesinterte Material aus tritt und durch Luft aus einer Leitung 10 gekühlt wird. Dann wird das gesinterte Material einer Trenn vorrichtung 11 zugeführt, wo der Schichtkörper in die Elemente der gewünschten Grösse aufgeschnit ten wird.



   Es ist darauf zu achten, dass das Band während der Erzeugung der Pulverschicht, ebenso während des Profilierens der Schicht und des anschliessenden
Sinterns, keine Erschütterungen erfährt. Dies zusam men mit dem Fehlen irgendeiner Druckanwendung auf das Pulver und der gewählten Partikelgrösse er gibt einen gesinterten Schichtkörper besonders feiner
Mikroporosität.



   Längs der Arbeitsfläche des genuteten Stempels 7 liegen auf dem Band eine Mehrzahl einzelner loser
Kugeln 12, und zwar auf der dem Trichter 4 be nachbarten Stempelseite. Beim gezeichneten Beispiel sind diese Kugeln so angeordnet und über das Band verteilt, dass jede Kugel einen kleinen Abstand von der Arbeitsfläche des Stempels 7 besitzt und vor diesem auf einer Linie liegt, welche in der Mitte zwischen benachbarten Stempelnuten verläuft.



   Um die Lage und Verteilung der einzelnen Ku geln 12 bezüglich der Nuten 8 des Stempels 7 und bezüglich einander konstant zu halten, sind von der
Stempelfläche wegragende Stiftreihen 13, 14 vorge sehen.



   Wenn ein Profilierstempel verwendet wird, bei welchem die Nuten einen gegenseitigen Abstand von
1,2 bis 1,3 cm besitzen und die Höhe des Bandes  über dem Nutboden annähernd 0,4 bis 0,5 cm be trägt, werden zweckmässig Stahlkugeln mit einem
Durchmesser von etwa 1,1 cm und Stahlstifte mit einem Durchmesser von 0,16 cm verwendet.



   Die Stifte 13 ragen dabei etwa 0,5 cm über die
Stempelflächen hinaus. Sie liegen je in der Mitte zwi schen zwei benachbarten Nuten 8 unmittelbar über der Höhe des Nutbodens, wobei gleichzeitig die Stifte auf solcher Höhe liegen, dass sie annähernd mit den
Mittelpunkten der Kugeln 12 in Flucht sind, wenn die letzteren auf dem Band 1 stilliegen.



   Die Stifte 14 der andern Reihe ragen etwa um 1,9 cm aus der Stempelfäche hervor. Sie liegen unmittel bar über einer Nut 8, und zwar auf einer Höhe, die zwischen jener der Stiftreihe 13 und jener der Ober seite der Kugel 12 liegt.



   Beim Betrieb der Einrichtung bewirkt die Be wegung des Bandes 1 und der auf ihm liegenden
Pulverschicht 5, dass die Kugeln 12 gegen den
Stempel 7 bewegt werden, wobei die zweite Reihe von
Stiften 14 die einzelnen Kugeln längs Linien abfangen, die mittig zwischen zwei benachbarten Nuten 8 ver laufen, während anderseits die Stifte 13 der anderen
Reihe den gewünschten Abstand zwischen den Kugeln und der   Stempelfläche    aufrechterhalten. Die genaue
Höhe der zweiten Stiftreihe 14 ist so gewählt, dass die Kugeln gegenseitigen Abstand voneinander be sitzen, während gleichzeitig sichergestellt ist, dass jede einzelne Kugel auch von den Stiften genügend Ab stand besitzt, um frei drehbar zu bleiben. Ferner ver  hindert diese zweite Stiftreihe jedes Aufwärts- oder Seitwärtsverschieben der Kugeln.



   Beim beschriebenen Beispiel beträgt die Höhe der Kugeln 12 etwas mehr als das Doppelte der Höhe der Nutböden über dem Band, während gleichzeitig jede Kugel von der benachbarten einen etwas kleineren Abstand besitzt, als dies dem Abstand der Nuten entsprechen würde. Es ist zu bemerken, dass die Grösse der Kugel 12 und die genaue Höhe der Stiftreihen 13, 14 von der Art der Profilierung des Stempels 7 und insbesondere auch vom Verhältnis der Höhe zur Breite der Nuten 8 abhängt.



   Es ist von besonderer Wichtigkeit, dass die Kugeln 12 durch die Stifte 13, 14 nur lose gehalten sind und dass jedes Drehen jeder einzelnen Kugel ausschliesslich durch deren Berührung mit dem angetriebenen Band bzw. der auf ihm liegenden Pulverschicht erfolgt.



   Bei Betrieb der Einrichtung liegen die Kugeln 12 im Bewegungsweg des längs des Bandes aus dem Trichter 4 über den Rahmen 6 gegen den Stempel 7 sich bewegenden Pulvers. Demzufolge wirken die Kugeln auf die Pulverschicht ein, so dass diese   durchrührt    und zwangsweise vorwärtsgestossen wird.



  Die Praxis zeigt, dass anstelle einer stationären Pulverschicht (relativ zum Band), die nur in wenigen Schichtteilen profiliert ist, eine Pulverschicht erhalten wird, die dauernd bezüglich des Bandes in Bewegung bleibt und so stets über die Kugeln hinwegfliesst. Zufolge ihrer Lage und Grösse bezüglich der Stempelnuten bewirken die Kugeln ein Hinführen bzw. Kana  Niisieren    des Pulvers gegen diese Stempelnuten hin.



  Demzufolge steht an den Nuten genügend Pulver zur Verfügung, um ausgefüllte und gleichmässig geformte Rippen zu bilden, während gleichzeitig die geführte und   konzentrierte    Pulverbewegung an den Nuten jede merkliche Bremswirkung des Pulvers an den Nutwänden verhindert.



   Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Nutböden bei 8a ausgeschnitten, so dass nach unten gewölbte Einführungsabschnitte gebildet sind. Die Oberflächen dieser Einführungsabschnitte sind poliert, um einen glatten Eintritt des zugeführten Pulvers zu gewährleisten.



   Die freie Dreharbeit der Kugeln in jeder Richtung, wie sie durch deren Berührung mit dem angetriebenen Band bzw. der auf ihm liegenden Pulverschicht gegeben ist, gewährleistet, dass das Pulver sich dauernd bewegt und frei in die genuteten Teile des Stempels eindringt. Es tritt nirgends ein merkbarer Kompressionsdruck auf, welcher die endgültige Porosität des gesinterten Materials beeinträchtigen könnte.



   Die Praxis hat gezeigt, dass solcherart freidrehbare Kugeln die Bildung von grösseren Rippen in zufriedenstellender Weise gestattet, als dies bisher möglich war, wobei gleichzeitig ebene und glattwandige Rippen erhalten werden. Die Einrichtung ist einfach in ihrem Aufbau, besitzt keinen separaten äusseren Antriebsmechanismus und ist in ihrem Herstellungspreis, bezogen auf eine Gesamtanlage zur Herstellung solcher Formkörper, besonders günstig. Sie gestattet ferner die Verarbeitung von Pulvern mit Partikelgrössen, die bisher zufolge ihrer schlechten Fliesseigenschaften für diesen Zweck als ungeeignet erschienen sind.



   Bei der Herstellung von Trennkörpern für elektrische Speicherbatterien werden üblicherweise Lösungsmittel oder andere Zusätze zum thermoplastischen Polymerpulver zugesetzt, was die Fliesseigenschaft des gewählten Pulvers erheblich herabsetzen kann. Durch die vorangehend beschriebene Einrichtung werden die bisher gefürchteten Nachteile solcher ergänzter Pulver vermieden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Herstellung von 5 chichtkörpern aus thermoplastischen Polymerpulvern, die einen Trichter besitzt zum Auftragen einer kontinuierlichen Pulverschicht auf ein an einer Sinterstelle vorbeibewegbares Band, und einen vor der Sinterstelle über dem Band angeordneten Stempel zur Regulierung der Dicke der zu sinternden Pulverschicht, wobei die unten liegende Arbeitsfläche des Stempels als Mutterform für das der Schicht zu gebende Profil ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von getrennten, über das Band verteilten Kugeln, die längs der einen Fläche des genuteten Stempels im Bereich des Trichters über der Pulverschicht liegen, ferner Mittel, um die genannten Kugeln lose in ihrer Lage bezüglich der Stempelnuten zu halten, wobei diese Kugeln frei auf dem Band bzw.

   auf der Pulverschicht verbleiben und wobei ferner die Kugeln drehbar sind, und jedes Drehen ausschliesslich durch Kontakt zwischen jeder einzelnen Kugel und dem angetriebenen Band bzw. der auf ihm liegenden Pulverschicht erfolgt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kugel durch einen Stift gehalten ist, der in einer Höhe vom Stempel wegragt, die mit dem Mittelpunkt der Kugel in Flucht ist, wenn diese auf dem Band stillsteht, und durch zwei weitere, beidseits der Kugel ebenfalls vom Stempel wegragende Stifte, die auf einer zwischen der vorgenannten Höhe und dem Nutboden liegenden Höhe angeordnet sind, wobei diese beiden Stifte solchen Abstand von der Kugel besitzen, dass letztere frei drehbar ist.

   2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden genannten Stifte die Kugel auf einer Linie halten, die in der Mitte zwischen zwei benachbarten Nuten des Stempels verläuft.