Призначення мікропористих сепараторів і вимоги, що пред'являються-мі до них. В сучасних свинцевих акумуляторах застосовують мікропористі сепаратори, які оберігають пластини раз-ного знака від коротких замикань, фіксують відстань між пластинами для попередження їх зсуву при трясці аккумулято-ра і створюють необхідний запас електроліту в междуелектродного просторі і у електродів, забезпечуючи - високу Електроприв-водність .
Якість сепараторів істотно впливає на роботу аку-тора. Так, їх омічний опір визначає величину ємко-сти акумуляторів при розряді короткими режимами. Сепаратори змінюючи умови доступу кислоти до електродів, можуть посилити або навпаки, уповільнити опливаніе активної маси позитивних пластин і швидкість сульфатации негативних пластин, тим самим надаючи помітний вплив на термін служби акумуляторів:
До мікропористим сепараторам пред'являються такі тре-бования:
Висока хімічна стійкість;
Достатня механічна міцність і еластичність; можливо мале значення відносного електроопору (див. виноску до табл. 30);
Сталість властивостей і мінімальна гігроскопічність при довжині-тельном зберіганні;
Здатність швидко просочуватися електролітом; доступність і дешевизна вихідної сировини і простота изготов-лення.
Якщо врахувати всі ці обставини, то не можна не відзначити, що число сепараторів, які знайшли практичне застосування, відноси-кові невелика. У Радянському Сюзе застосовують сепаратори з ми - пора, міпласта, пластіпора і поровініла.
Технологія виготовлення сепараторів. Ми пір (мікропористий ебоніт) для сепараторів в даний час випускають двох видів: з ревертекса і так званий ПН. Сировиною для обох типів яв-ляется натуральний каучук.
Ревертекс є консервований латекс - Млеч-ний сік каучукових рослин. Це дефіцитний матеріал.
Міпора ПН готують, змішуючи натуральний каучук сортів «Креп» або «смокед-Щит» з силікагелем і сіркою і піддаючи суміш вулканізації.
Ребристий Міпора можна виготовити двома способами. За пер-вому способу спочатку готують гладкий товстий лист, в якому фрезою вибирають канавки між ребрами. Головний недолік цього способу - великі втрати каучуку у вигляді стружки. У резуль-таті ребристий Міпора обходиться в кілька разів дорожче голод-кого.
За другим способом на гладкому тонкому аркуші мипора видавлені-ються штампом круглі або овальні виступи - горбки, заме-няющие ребра. Цей спосіб є більш раціональним, так як дозволяє уникнути втрат дефіцитного сировини.
Міпора найкращим чином задовольняє більшості з пере-чисельних вище вимог. Він особливо хороший в тих випадках, коли необхідний надійний захист від коротких замикань. Іс-користування мипора дозволило розробити ряд нових конструкцій акумуляторів зі зменшеним відстанню між електродами і великим терміном служби.
Недоліками мипора є відносно мала швидкість просочення електролітом, дефіцитність сировини, а також те, що ви-пуск дуже тонких сепараторів (0,2-0,3 мм) з мипора до настою-ного часу не освоєний.
Міпора застосовують для акумуляторів легкових автомобілів і літаків.
Міпласт - мікропористий поліхлорвініл, отриманий мето-дом спікання. Цей сепаратор миттєво просочується електро-літом, володіє задовільною механічною міцністю, досить високу хімічну стійкість. Сепаратори з міпласта виготовляють в широкому асортименті, в тому числі і товщиною 0,2-0,3 мм; вихідна сировина для міпласта (поліхлорвінілова смола) менш дефіцитної. Все це робить міпласт найбільш пер-перспективного матеріалом для виготовлення сепараторів.
Виробництво сепараторів з міпласта складається з наступних операцій: сушіння смоли, відсіву включень, формування сепараторів, спікання і охолодження сепараторной смуги, зняття сепараторів з форм, різання смуги на окремі сепаратори, їх промивкн, про-ництва поверхнево-активними речовинами, сушки, разбраковки виправлення шлюбу, упаковки.
Нижче даються короткі пояснення до окремих операціях меха-нізірованних потоку.
Призначення сушки - надати смолі сипкість, видалити вологу і відігнати летючі речовини. Сушка необхідна, так як волога смола погано вкладається на форму або стрічку і при спіканні дає тріщини. Але надмірна сушка шкідлива, оскільки викликає спе-кание окремих частинок смоли, що також ускладнює укладання її на стрічку. Пересушену смолу потрібен певний час видер-жати, дати їй час набрати вологу і знову придбати сипкість. Оптимальний режим сушіння: 90-100 ° С протягом 1 год.
Відсів включень виробляють для видалення випадкових примі-сей- смітинок. Останні надійно затримуються на ситі № 01Е при просіві через нього вихідної смоли.
Формування сепараторів можлива або вручну в сталевих фор-мах, або на стрічковій машині. В останньому випадку смолу насти-гавкають на гладку нікелеву стрічку, а ребра видавлюють валиком. Усадка смоли в процесі формування становить близько 20%. Тому глибина форм повинна бути на 20% більше заданої товщини сепараторів.
Спікання сепараторів виробляють при 215-230 ° С протягом 6 12 хв залежно від товщини листів. При занадто високій температурі спікання смола з поверхні обвуглюється, в той ча-ма як внутрішній шар її ще не встигає спекти. Крім того смола занадто швидко розм'якшується і іноді замість пористого сепаратора виходить суцільний сплавлений лист. Нарешті, при дуже високій температурі спікання буває важко забезпечити рівномірність нагріву по всій площі листа. Спікання при над-мірно низькій температурі необгрунтовано подовжує процес і сни-жает міцність сепараторів.
Зняття сепараторів з форм повинно проводитися тільки після охолодження останньої до 60 ° С. Для прискорення обороту форм при-міняють штучне охолодження - кладуть форми на охолоджують-мую сталеву плиту. Завдяки цьому тривалість охолодження скорочується до 2-3 хв.
При безперервному виготовленні сепараторів їх зняття зі сталь-ної стрічки значно полегшується в порівнянні з ручними фор-мами.
Промивання сепараторів і обробка їх поверхнево-активними речовинами. У процесі спікання відбувається незначне раз-ложение поліхлорвінілової смоли, в результаті чого в сепаратор-рах з'являються розчинні сполуки хлору. Тим часом содер-жание хлору в міпласт за технічними умовами не повинно пре-вищувати 0,002% - Тому виготовлені сепаратори доводиться промивати теплою водою протягом 2-4 ч.
Ребристі сепаратори, що підлягають промиванню, можна уклади-вать без роздільників, гладкі ж треба поміщати в спеціальні каркаси, які полегшують циркуляцію води.
При промиванні одночасно з хлором з сепараторів частково вимивається і емульгатор, що забезпечує їх гарне змочування. Для заповнення цієї втрати рекомендується промиті сепаратори занурювати на півгодини в розчин сульфанола (0,5 г на 1 л води)
Після чого направляти сепаратори на сушку. Така обробка со-спілкуватися міпласт миттєву смачиваемость.
Сушку сепараторів виробляють в сушарках з циркуляцією віз-духу, нагрітого до 50-60 ° С. Витримка сухих сепараторів на повітрі показало, що вологість становить 0,5-1% вологи від мас-си сепаратора. Така кількість вологи для акумуляторів вдосконалення-шенно нешкідливо (мі-пір в тих же умовах набирає 1-1,5% вологи).
При розбракуванню сепараторів визначають: розмір сепараторів і відповідність їх межах-жам, електричне со-опір, механічні-ську міцність, нали-чие занадто великих пір і забруднень, повноту відмивання від хлору.
Виправлення біля-жать три види забракує-ванних сепараторів:
У занадто товстих сепараторів наждачним папером знімають через зайву товщину;
Недостатньо отми-ті сепаратори промисло-вают повторно;
При наявності окремих-них найдрібніших отвер-стій їх заливають мас-тикой, що складається з ді - бітуму № 5 і 10 г пер-
Хлоретану (50 мл), бензолу (50 мл), хлорвінілової смоли.
В даний час міпластовие сепаратори застосовують в старий - Терни і деяких інших типах акумуляторів. Однак слід мати на увазі, що використання дуже тонкого міпласта можли-но тільки в акумуляторах з невеликим терміном служби, так як такі тонкі сепаратори не захищають від коротких замикань.
Зовнішній вигляд деяких мікропористих сепараторів показаний на рис. 46.
Мал. 46. Мікропористі сепаратори:
А - мнпласт, 6 - мнпор, в - асбокартон, Ровінь (порвіг)
Новий дешевий вид микропористого сепаратора був отриманий із суміші деревної маси з кислотостойким антіфілітовим асбес-те - асбодревесний Сепараторний картон. Розроблено два вари-анта проклейки картону (латексом синтетичного каучуку СКС-30 і фенолформальдегидной смолою С-1) і спосіб нанесення на асбо-
картон ребер з смоли С-1 з наповнювачем. Зазначені сепаратори знайдуть широке застосування в масових типах акумуляторів, де зараз використовують більш дорогі сорти сепараторів.
З мікропористих сепараторів, розроблених в останні го-ди, слід згадати про пластіпоре і поровініле.
Мал. 47. Сепаратори з перфорованого вініпласту і перфорованого щелевид ебоніту
Пластіпор - новий сепаратор з перхлорвиниловой смоли. Він відрізняється високою об'ємною пористістю, що дозволяє збіль-шити запас електроліту в акумуляторах, і при використанні в
Акумуляторах покращує їх показники в порівнянні із збіркою з існуючими серійними сепараторами.
Порового і Ніл - новий сепаратор з микропористого поліхлор-вінілу. Відрізняється високою об'ємною пористістю і високою еластичністю. Може бути отриманий в різних варіантах, отли-чающіхся по діаметру пір і еластичності.
У свинцевому акумуляторі застосовують також сепаратори з по-Локнистого перфорованого вініпласту, перфорованого і про-різьбленого ебоніту і скляного повсті. Зовнішній вигляд деяких з цих сепараторів показаний на рис. 47.
Перші два використовуються в комбінації з різними Мікроп-Рісто сепараторами і служать для фіксування відстані між електродами, для полегшення доступу кислоти до поклади-тельному електроду. Стекловойлочние сепаратори застосовуються в основному для запобігання від опливанія позитивної актив-ної маси. Одночасно ці сепаратори служать як би резервуа-ром для електроліту. Однак в них легко утримуються і газові бульбашки, що небажано з багатьох причин. Фізико-хімічні властивості найбільш поширених сепараторів наведені в табл. 30.
Фізико-хімічні показники різних сепараторів
* Ставлення електричного опору сепараторів, просочених будь-яким рас-твором електроліту, до опору еквівалентного (по товщині і перетину) шару того ж електроліту.
** Обмірювано через 24 годин після просочення. ** - * Виміряно через 1 год після просочення.
Для цієї мети застосовують такі види сепараторів: волніс-тий винипласт, гладкі дірчасті планшети з вініпласту з ребра-ми, литі полістиролові рамки.
Хвилястий винипласт як сепаратор для лужних акку-муляторов має ряд переваг перед ебонітовими паличками, вініпластовие листи міцні і еластичні. Застосування сепаратора з хвилястого вініпласту дозволяє механізувати процес збирання-ки акумуляторів.
Недоліком цього сепаратора є те, що він дещо більше екранує поверхню електродних пластин, ніж ебони-товие палички.
Виробництво хвилястого перфорованого вініпласту складається з наступних основних операцій: отримання каландрує (прокатка з одночасною калібруванням) винипластовой плівки товщиною 0,2-0,4 мм; перфорація плівки на пробивном штампі безперервної дії; гофрування плівки шляхом пропускання її між двома підігріваються профільованими валками.
Нижче наведені деякі показники гофрованого вини-пласта: товщина плівки - 0,45 мм; висота хвилі-1,8-2,0 мм, крок хвилі - 4-5 мм; ступінь відкриття - 55%; діаметр отвер-стія- 2,8 мм; крок між центрами отворів - 3,1 мм; маса 1 мг-277 р
Гладкі дірчасті планшети з вініпласту з ребрами, нанесеними з одного боку, застосовують в лужних акумуляторах деяких заводів.
Такі сепаратори характеризуються такими даними: товщина плівки - 0,4 мм, товщина з ребром - 0,95 мм, діаметр отворів - 2,5 мм, крок між центрами отворів - 3,4 мм, крок між рядами - 3 , 0 мм, відстань між осями ребер - 12 мм, ступінь відкриття - 47-50%.
Електричні характеристики акумуляторів, зібраних з гладкими дірчастими планшетами, помітно гірше характеристик акумуляторів, зібраних з ебонітовими паличками або хвилястим вініпластом.
Литі полістиролові рамки, що застосовуються в якості-ве сепараторів в деяких типах лужних акумуляторів ламель - ної конструкції, мають ряд переваг перед іншими видами сепараторів: рамки мало перешкоджають проходженню струму, вони легко укладаються в Сепараторний зазор при складанні аккумулято-ра і дозволяють механізувати складання, витрата матеріалу на рамки менше, ніж на сепаратори з хвилястого вініпласту. Недоліком рамок з полістиролу є їх крихкість.
Принципово рамкові сепаратори можуть бути відлиті з інших менш тендітних щелочестойких смол, наприклад поліетилену, полістиролу, поліамідних смол н ін.
В акумуляторах з безламельнимі електродами в якості сепа-ратора застосовують: капрон, хлоринового тканину, фільтр-матеріал ФПП-15 (на основі перхлорвінілового волокна), щелочестойкие сорти паперу (папір № 4) та інші матеріали.
Однією з перших тканин, застосованої в лужних акумуляторах з безламельнимі електродами, була поліхлорвінілова тканину, але завдяки великій товщині (0,6-0,9 мм) вона не може бути використана в інших акумуляторах. Крім того, як показали дослідження, ці тканини не можуть працювати при температурі вище 40 ° С, тому що спостерігається велика усадка і збільшення відноси-ного електроопору (див. Виноску до табл. 30).
Термін служби акумуляторів з цими тканинами і пресованими електродами не перевищує 300-350 циклів внаслідок значитель-ного розміру пір в матеріалі (180-200 мкм). Під час експлуа-тації акумуляторів порошок активної маси проходить через пори і відбувається вимивання активної маси або замикання пластин за рахунок проростання активної маси.
Більшість цих тканин (в один або два шари) можна викорис-товувати лише в акумуляторах з металокерамічними електродами (наприклад, капронові тканини з жилкою, капронова ущільнений-ва тканина, капронова тканина з ворсом, хлоринового тканину, хлоринового тканину з ворсом). В акумуляторах з пресованими електро-дами ці тканини застосовують лише в поєднанні з іншим сепаратором (плівкою, папером), що володіє розмірами пір не більше 2-3 мкм.
Випробування ворсистих тканин в акумуляторах з Металокерам - мическими електродами (наприклад, з залізонікелевого) дали задовільні результати на стартерних режимах. Але ці тканини дуже дорогі і не можуть бути використані для серійного випуску акумуляторів промисловістю. Цінним матеріалом для виготовлення мікропористих сепараторів хімічних источни-ков струму є діафрагма ФП. Цей матеріал, наприклад ФПП-15, пресують під тиском від 107 до 4-Ю7 Па і обрабат-вают змочувачем ОП-7, ОП-Ю. У готовому вигляді мікропористий сепаратор ФП є шаруватий сепаратор, що складається з капронових або хлоринового тканин, щелочестойких паперів і гідрофільних щелочестойких плівок.
Сепаратори на основі ФПП-15 випробовувалися в акумуляторах і дали позитивні результати. З щелочестойких паперів знайшла застосування Д-4, яка здатна вбирати 950-1000% (по мас-се) електроліту. Основний недолік цього паперу - нерівномірний-ність по товщині (коливання товщини від 25 до 40 мкм в одному рулоні).