(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛酸蓄電池の鉛または鉛合金のプレート格子を製造する方法であって、
鉛または鉛合金の融点より１０〜１００℃低い温度下で、鉛または鉛合金を連続的に押し出す工程と；
鉛または鉛合金の融点より少なくとも２６７℃低い温度下で形成された押出物を平坦化する工程と；
プレート格子を製造するように、前記押出物を処理する工程とを具備し、
前記押出物を前記平坦化する工程は、１０％未満のトータルドラフトレートを提供する、方法。
【請求項２】
前記平坦化する工程は、鉛または鉛合金の融点の下で少なくとも２８７℃以上低い温度下で、鉛または鉛合金の融点の下で少なくとも２９７℃以上低い温度下で、または、鉛または鉛合金の融点の下で少なくとも３０７℃以上より低い温度下で実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記押出物を前記平坦化する工程は、５％以下、３％以下、１％以下、または、０．５％以下のトータルドラフトレートを提供する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記押出物は、実質的に管状の形状に押し出され、少なくとも１つの長手方向のスリットを提供され、次に、前記押出物を実質的に少なくとも１つの連続プレートに展開する工程に引き継がれる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの長手方向のスリットは、前記押し出す工程の間、ダイブロック内で直接提供される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの長手方向のスリットは、ダイブロックから離れて提供される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記押出物を冷却するクーラントは、押し出す工程の間、ダイブロック内に提供される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記押出物を冷却するクーラントは、ダイブロックの押出物の通路の後に提供される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
押出物の所望のグレインサイズに基づいて、クーラントの少なくとも１つの供給パラメータを設定する工程をさらに具備し、
前記供給パラメータは、供給位置、供給レート、クーラント温度、クーラント圧力、および、クーラントのタイプから成るグループから選択される、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記設定する工程は、押出物の長手方向の前記クーラント供給流入口を位置づけることによって少なくとも部分的に達成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記設定する工程は、押出物の長手方向に間隔を置いて離された複数の供給流入口のうちの少なくとも１つにクーラントを選択的に送ることによって、少なくとも部分的に達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
クーラントのタイプは、空気、不活性ガス、液化ガス、水、油、切削剤、エアゾール、蒸気、これらの少なくとも２つの組合せ、または、クーラントなしから成るグループから選択される、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
ダイブロックの温度を検出する工程と、前記温度に基づいて供給パラメータを設定する工程とをさらに具備する請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
陽極の鉛または鉛合金のプレートが製造され、前記冷却することは、約５０〜３００μｍまたは約１００〜２００μｍの前記プレートのグレインサイズを提供するように制御される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
陰極の鉛または鉛合金のプレートが製造され、前記冷却することは、約１０〜５０μｍまたは約１０〜２０μｍの前記プレートのグレインサイズを提供するように制御される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鉛酸蓄電池（ｌｅａｄ−ａｃｉｄ  ｂａｔｔｅｒｙ）のための鉛または鉛合金のプレート格子（ｌｅａｄ  ｏｒ  ｌｅａｄ  ａｌｌｏｙ  ｐｌａｔｅ  ｌａｔｔｉｃｅ）を製造する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛または鉛合金酸の蓄電池の繰り返される充電／放電が陽極（ａｎｏｄｅ）のボリューム成長をもたらすことは知られている。これは、腐食生成物によって加えられる引張応力によって生ずるクリープ（ｃｒｅｅｐ）および粒界腐食／割れ（ｉｎｔｅｒｇｒａｎｕｌａｒ  ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ／ｃｒａｃｋｉｎｇ）に起因し、蓄電池の能力の劣化をもたらし、更にそのサービス長さを縮小する。粒界腐食は、グレイン粒界（ｇｒａｉｎ  ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ）に沿って、またはグレイン粒界にすぐ隣接して局在化された攻撃であり、一方、グレインのバルクは、大部分が影響を受けないままである。
【０００３】
従って、鉛プレートのグレイン構造が粒界腐食の発生に影響を及ぼすことは知られている。グレイン粒界腐食を抑制するために、陽極のグレインサイズは、中位のサイズ（多くの場合１００〜２００μｍ）であるべきである。陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）では、材料が形成および製造に容易であることがより重要であり、そして、製造方法に応じて、より小さいグレインサイズ（１０〜２０μｍ）が好ましい。鉛または鉛合金の電極の製造工程中に、グレインおよびグレイン粒界の結晶学的な構造を制御し、修正できることが望ましい。
【０００４】
鉛又は鉛合金のプレートは、パンチング（ｐｕｎｃｈｉｎｇ）プロセスによってプレート格子に製造されることができ、または、プレートは、網目状（ｎｅｔ―ｌｉｋｅ）構造を提供するように、せん孔され（ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ）、そして、その後延ばされることができる。
【０００５】
鉛プレートを製造する別の周知の方法は、鋳造することによって、または、連続押出プロセスによってなされることである。連続押出が有する欠点は、プレートの幅が押出装置の幅によって限定されるということである。
【０００６】
米国特許出願２００５／００６６４９８Ａ１において、制御されたグレインサイズを有する、鉛酸蓄電池のための鉛または鉛合金の陽極板格子を製造するプロセスは開示される。鉛または鉛合金の溶融は、パイプ形状に押し出され、スリットを提供され、そして、冷間圧延される。鉛または鉛合金のプレートのグレインサイズは、冷間圧延の間の押出しの温度制御によって制御される。冷間圧延は、鉛または鉛合金の融点より下の約５０〜２３０℃の温度下で実行され、押出しは、約１０〜９０％のトータルドラフトレートで冷間圧延される。
【発明の概要】
【０００７】
鉛酸蓄電池の鉛または鉛合金のプレート格子の代わりの、または改良された製造工程を提供することは、本開示の目的である。
【０００８】
本発明は、添付の独立請求項によって、そして、従属請求項、以下の明細書、および、図面において説明されている実施形態を伴って、規定される。
【０００９】
第１の態様に係る、鉛酸蓄電池の鉛または鉛合金の陽極または陰極プレート格子を製造する方法は、鉛または鉛合金の融点より１０〜１００℃低い温度下で鉛または鉛合金の溶融の連続押出を備えており、その押出物（ｅｘｔｒｕｄａｔｅ）は、続いて、鉛または鉛合金の融点より少なくとも２３０℃以上低い温度下で平坦化プロセスを受け、そして、その後、押出物は、プレート格子を製造するために処理されることができる。
【００１０】
従って、押出物のグレインサイズは、次の圧延工程中で先進の温度制御が実施されることによって、押出プロセスにて直接制御されることができる。陽極の鉛または鉛合金のプレートのグレインサイズは、約５０〜３００μｍの中であり得て、または、好ましくは約１００〜２００μｍの中であり得る。陰極の鉛または鉛合金のプレートにおいては、グレインサイズは、約１０〜５０μｍの中であり得て、または、好ましくは約１０〜２０μｍの中であり得る。
【００１１】
開示の方法は、平坦化、例えば冷間圧延を具備することができ、そして、鉛または鉛合金の融点より少なくとも２３０℃以上低い温度下で実行される。
【００１２】
このプロセスが鉛または鉛合金のプレート格子のグレイン構造に影響を及ぼすという理由から、押出物の平坦化中のドラフトレートは最小に保たれることができる。開示の方法において、平坦化プロセス中のトータルドラフトレートは、１０％未満であることができ、および、好ましくは、トータルドラフトレートは約０〜３％の中であることができる。
【００１３】
方法の実施形態に係る、溶融または溶融合金は、実質的に管状の形状、Ｌ字型形状またはＵ字型形状に押出加工されることができる。押出物は、押出工程中のダイブロック（ｄｉｅ  ｂｌｏｃｋ）にて直接に、または別個の切断デバイスのどちらかによって、少なくとも１つの長手方向のスリットを更に提供されることができる。少なくとも１つの長手方向のスリットは、実質的に連続プレートにて押出物の展開（ｕｎｆｏｌｄｉｎｇ）を可能にする。
【００１４】
鉛または鉛合金のグレインサイズは、例えば空気、不活性ガス、液化ガス（ｌｉｑｕｉｆｉｅｄ  ｇａｓ）、水、蒸気、エアゾール、切削剤（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ）、油のようなクーラントにより、またはこのようなクーラントの組合せにより、または全くクーラントなしで、押出物を冷却することによって制御されることができ、それは、押出工法中のダイブロックに、または、ダイブロックの押出物の通路のすぐ後においてなされる。方法の実施形態において、クーラント供給パラメータ、例えば、供給位置、供給レート、クーラント温度、クーラント圧力、および、クーラントのタイプは、押出物のグレインサイズを調整するために設定されることができる。「液化ガス」の記載によって、室温でガスであるような組成は理解される。
【００１５】
方法の実施形態に係る、クーラント供給パラメータの設定は、クーラント供給流入口に、または押出物の長手方向に間隔を置いて離された複数の供給流入口にクーラントを送ることによって達成されることができる。
【００１６】
第２の態様として、鉛酸蓄電池の鉛または鉛合金のプレート格子を製造する方法は提供される。そして、それは、鉛または鉛合金の融点より１０〜１００℃低い温度下で連続的に鉛または鉛合金を押し出す工程と、１０％以下のトータルドラフトレートで形成される押出物の平坦化工程と、プレート格子を製造するために押出物の処理工程とを具備する。
【００１７】
第３の態様として、鉛酸蓄電池の鉛または鉛合金のプレート格子を製造するシステムは、鉛または鉛合金を送るための押出機スクリューと、カーブした断面を有する押出物を形成するために、少なくとも１つのクーラント供給流入口を有したダイブロックと、供給流入口へのクーラント供給を制御するように配置（ａｒｒａｎｇｅ）されたコントロールユニットとを具備し、そこにおいて、コントロールユニットは、押出物の所望のグレインサイズに基づいて少なくとも１つのクーラント供給パラメータを設定するために配置される。
【００１８】
システムの１つの実施形態において、コントロールユニットに接続される温度センサは、ダイブロックに配置（ａｒｒａｎｇｅ）されることができる。コントロールユニットは、それで、温度センサからの信号に少なくとも部分的に基づいて、クーラント供給パラメータを設定するために配置されることができる。
【００１９】
さらなる態様において、コントロールユニットは、オペレータ−入力パラメータに少なくとも部分的に基づいて、クーラント供給を設定するために配置されることができる。
【００２０】
以下に示しように、実施形態は、添付の図面を参照して更に詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ダイブロックからの押出プロセスの概略図である。
【図２】ダイブロックのクーラント供給ユニットの概略図である。
【図３】スクリューハウジング、ダイブロック、および、押出物出口を示している押出機の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
鉛または鉛合金は、溶解され、そして、鉛または鉛合金の融点より１０〜１００℃低い温度下で押し出される。
【００２３】
本開示が適用されることができる押出デバイスおよびプロセスは、例えば米国特許出願２００５／００６６４９８Ａ１および米国特許３，６９３，３９４号において開示される。
【００２４】
図を参照して、鉛または鉛合金は、スクリューハウジング１２（図３）の押出機スクリュー（図示せず）によって押し出され、そして、ダイブロック１に送られる。そして、それは、圧力ビルドアップゾーン２ａと、ラフ成形ゾーン２ｂと、最終成形および冷却ゾーン２ｃとを具備することができる。鉛または鉛合金は、それで、例えばダイブロック１を介して、管状形状３またはＬ字型形状またはＵ字型形状（図示せず）に、連続的に押し出されることができる。特に、押出物は、カーブした断面を有することができ、それは、少なくとも１つの曝される凹面部分と、少なくとも１つの対応する曝される凸面部分とを示す。管状に成形された押出物３は、１つ以上の長手方向のスリット１１を提供されることができて、および、それで、例えばスプレッダ円錐６による実質的に平面で連続したプレート４に、または類似の機能を有している何らかのデバイスに展開されることができる。押出されたプレート４は、それで平坦化プロセスで平らにされることができ、それは平坦化ロール５に冷間圧延を含むことができる。
【００２５】
１つの実施形態において、押出物のプレート４の平坦化は、鉛または鉛合金の融点より少なくとも２３０℃以上低い温度下で実行されることができ、そして、平坦化プロセスの後、プレート４の厚さは、その前と実質的に同一にされるべきである。
【００２６】
１つの実施形態において、長手方向のスリット１１は、押出工程のダイブロック１内部で、管状の押出物３に提供されることができる。代替の実施形態では、スリット１１は、外部の切断デバイス７によって押出物３に提供されることができる。押出工程のスプレッダ円錐６の前で、切断デバイス７は、外側に、またはダイブロック１に接続されて、位置づけされることができる。切断デバイスは、また、スプレッダ円錐６と統合されることができる。
【００２７】
鉛または鉛合金のグレインサイズは、押出工程に続いて押出物を冷却することによって制御されることができる。ダイブロック１は、少なくとも１つのクーラント供給流入口を含むことができる。
【００２８】
１つの実施形態（図３）において、図２において概略図で例示されるように、少なくとも１つのクーラント供給流入口は、ダイブロック１の押出物３の長手方向Ｌに置換可能な、少なくとも１つの移動可能なクーラント供給流入口１３の形で提供されることができる。
【００２９】
代替の実施形態では、少なくとも１つのクーラント供給流入口は、（押出物の長手方向に）間隔を置かれて離された複数のクーラント供給流入口９ａ、９ｂによって提供されることができ、それは、ダイブロック１（図１）内に提供されることができる。
【００３０】
加えて、または上記の実施形態を補うように、クーラントは、少なくとも１つの外側のクーラント供給流入口８を介して追加されることができる。そして、それはダイブロック１の外側で押出工程の後に位置づけられることができる。
【００３１】
押出工程の押出物を冷却することは、１つ以上の冷却パラメータ、例えばクーラント温度、クーラント圧力、クーラント供給レート、使用されるクーラントのタイプを操ることによって達成されることができる。
【００３２】
クーラント供給流入口８、９、１３は、個々に制御可能なバルブを提供されることができ、および、コントロールユニット１０は、上述したパラメータに関してクーラント供給流入口を制御するために使用されることができる。
【００３３】
小さいグレインを達成するために、例えば、急速冷却は、ダイブロック１の上流のポイント９ａで低温クーラントの高レートを提供することによって達成される。一方、大きいグレインを達成するために、冷却は、ダイブロック１の下流のポイントで、より高温のクーラントをより低いレートで提供することによって達成されることができる。
【００３４】
少なくとも１つのクーラント供給流入口８、９、１３に提供されるクーラントは、異なる媒体、例えば空気、不活性ガス（例えば二酸化炭素）、液化ガス（例えば液体窒素）、水、エアゾール、蒸気、切削剤、油、前記クーラントの少なくとも２つの組合せ、または、クーラントなしの中から選ばれることができる。
【００３５】
１つ以上のセンサは、ダイブロック１の異なる部分の温度を検出するように、ダイブロック１に提供されることができる。冷却パラメータを制御するときに、このようなセンサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃから取得されるデータは、フィードバックとして使われることができる。
【００３６】
いくつかのマニュアル入力を許容することは、また可能である。オペレータは、例えば利用可能なセンサでもすることができない観測に応答して、クーラント供給を補償するかまたは微調整することを許容される。
【００３７】
コントロールユニット１０は、プログラム可能な処理デバイスを具備することができ、それは、クーラントの選択および供給を制御する上記の関連する機能を提供するソフトウェア、センサデータ取得、フィードバック制御、および、手動のオペレーター入力を提供される。当然に、このようなコントロールユニット１０は、また、押出工程の他の制御機能、および、製造されるプレート格子の何らかの下流の処理の任意制御を統合することができる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
鉛酸蓄電池の鉛または鉛合金のプレート格子を製造する方法であって、
鉛または鉛合金の融点より１０〜１００℃低い温度下で、鉛または鉛合金を連続的に押し出す工程と；
鉛または鉛合金の融点より少なくとも２３０℃低い温度下で形成された押出物を平坦化する工程と；
プレート格子を製造するように、前記押出物を処理する工程とを具備する方法。
［２］
前記平坦化する工程は、鉛または鉛合金の融点より下で少なくとも２６７℃以上低い温度下で、鉛または鉛合金の融点の下で少なくとも２８７℃以上低い温度下で、鉛または鉛合金の融点の下で少なくとも２９７℃以上低い温度下で、または、鉛または鉛合金の融点の下で少なくとも３０７℃以上より低い温度下で実行される、［１］に記載の方法。
［３］
前記押出物を前記平坦化する工程は、１０％未満のトータルドラフトレートを提供する、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］
前記トータルドラフトレートは、５％以下、３％以下、１％以下、または、０．５％以下である、［３］に記載の方法。
［５］
前記押し出す工程の間、鉛または鉛合金の溶融が実質的に管状の形状に押し出される、［１］に記載の方法。
［６］
前記押出物は、少なくとも１つの長手方向のスリットを提供され、次に、前記押出物を実質的に少なくとも１つの連続プレートに展開する工程に引き継がれる、［１］〜［５］のいずれか１に記載の方法。
［７］
前記少なくとも１つの長手方向のスリットは、前記押し出す工程の間、ダイブロック内で直接提供される、［６］に記載の方法。
［８］
前記少なくとも１つの長手方向のスリットは、ダイブロックから離れて提供される、［６］に記載の方法。
［９］
クーラントは、押出物を冷却するために提供される、先行する［１］〜［８］のいずれか１に記載の方法。
［１０］
クーラントは、押し出す工程の間、ダイブロック内に提供される、［９］に記載の方法。
［１１］
クーラントは、ダイブロックの押出物の通路の後に提供される、［９］または［１０］に記載の方法。
［１２］
押出物の所望のグレインサイズに基づいて、クーラントの少なくとも１つの供給パラメータを設定する工程をさらに具備する［９］〜［１１］のいずれか１に記載の方法。
［１３］
供給パラメータは、供給位置、供給レート、クーラント温度、クーラント圧力、および、クーラントのタイプから成るグループから選択される、［１２］に記載の方法。
［１４］
前記設定する工程は、押出物の長手方向の前記クーラント供給流入口を位置づけることによって少なくとも部分的に達成される、［１３］に記載の方法。
［１５］
前記設定する工程は、押出物の長手方向に間隔を置いて離された複数の供給流入口のうちの少なくとも１つにクーラントを選択的に送ることによって、少なくとも部分的に達成される、［１３］又は［１４］に記載の方法。
［１６］
クーラントのタイプは、空気、不活性ガス、液化ガス、水、油、切削剤、エアゾール、蒸気、これらの少なくとも２つの組合せ、または、クーラントなしから成るグループから選択される、［１３］〜［１５］のいずれか１に記載の方法。
［１７］
ダイブロックの温度を検出する工程と、前記温度に基づいて供給パラメータを設定する工程とをさらに具備する［１２］〜［１６］のいずれか１に記載の方法。
［１８］
鉛酸蓄電池の鉛または鉛合金のプレート格子を製造する方法であって、
鉛または鉛合金の融点より１０〜１００℃低い温度下で、鉛または鉛合金を連続的に押し出す工程と；
１０％以下のトータルドラフトレートで形成された押出物を平坦化する工程と；
プレート格子を製造するように、前記押出物を処理する工程とを具備する方法。
［１９］
前記トータルドラフトレートは、５％以下、３％以下、１％以下、または、０．５％以下である、［１８］に記載の方法。
［２０］
前記押し出す工程の間、鉛または鉛合金の溶融が実質的に管状の形状に押し出される、［１８］に記載の方法。
［２１］
前記押出物は、少なくとも１つの長手方向のスリットを提供され、次に、前記押出物を実質的に少なくとも１つの連続プレートに展開する工程に引き継がれる、［１８］〜［２０］のいずれか１に記載の方法。
［２２］
前記少なくとも１つの長手方向のスリットは、前記押し出す工程の間、ダイブロック内で直接提供される、［２１］に記載の方法。
［２３］
前記少なくとも１つの長手方向のスリットは、別個の切断デバイスによって提供される、［２１］に記載の方法。
［２４］
クーラントは、押出物を冷却するために提供される、［１８］〜［２３］のいずれか１に記載の方法。
［２５］
クーラントは、押し出す工程の間、ダイブロック内に提供される、［２４］に記載の方法。
［２６］
クーラントは、ダイブロックの押出物の通路の後に提供される、［２４］または［２５］に記載の方法。
［２７］
押出物の所望のグレインサイズに基づいて、クーラントの少なくとも１つの供給パラメータを設定する工程をさらに具備する［２４］〜［２６］のいずれか１に記載の方法。
［２８］
供給パラメータは、供給位置、供給レート、クーラント温度、クーラント圧力、および、クーラントのタイプから成るグループから選択される、［２７］に記載の方法。
［２９］
前記設定する工程は、押出物の長手方向の前記クーラント供給流入口を位置づけることによって少なくとも部分的に達成される、［２８］に記載の方法。
［３０］
前記設定する工程は、押出物の長手方向に間隔を置いて離された複数の供給流入口のうちの少なくとも１つにクーラントを選択的に送ることによって、少なくとも部分的に達成される、［２８］または［２９］に記載の方法。
［３１］
クーラントのタイプは、空気、不活性ガス、液化ガス、水、油、切削剤、エアゾール、蒸気、これらの少なくとも２つの組合せ、または、クーラントなしから成るグループから選択される、［２８］〜［３０］のいずれか１に記載の方法。
［３２］
ダイブロックの温度を検出する工程と、前記温度に基づいて供給パラメータを設定する工程とをさらに具備する［２７］〜［３１］のいずれか１に記載の方法。
［３３］
陽極の鉛または鉛合金のプレートが製造され、前記冷却することは、約５０〜３００μｍまたは約１００〜２００μｍの前記プレートのグレインサイズを提供するように制御される、先行する［１］〜［３２］のいずれか１に記載の方法。
［３４］
陰極の鉛または鉛合金のプレートが製造され、前記冷却することは、約１０〜５０μｍまたは約１０〜２０μｍの前記プレートのグレインサイズを提供するように制御される、［１］〜［３２］のいずれか１に記載の方法。
［３５］
鉛酸蓄電池の鉛または鉛合金のプレート格子を製造するシステムであって、
鉛または鉛合金を送るための押出機スクリューと；
カーブした断面を有する押出物を形成するために、押出機スクリューの下流に位置され、少なくとも１つのクーラント供給流入口を有するダイブロックと；
供給流入口へのクーラント供給を制御するように配置されたコントロールユニットとを具備し、
コントロールユニットは、押出物の所望のグレインサイズに基づいて少なくとも１つのクーラント供給パラメータを設定するように配置される、システム。
［３６］
ダイブロックに配置され、コントロールユニットに接続される温度センサをさらに具備し、
コントロールユニットは、温度センサからの信号に少なくとも部分的に基づいて、クーラント供給パラメータを設定するように配置される、［３５］に記載のシステム。
［３７］
コントロールユニットは、オペレータ入力パラメータに少なくとも部分的に基づいてクーラント供給を設定するように配置される、［３５］または［３６］に記載のシステム。
【図１】
0005559184.tif 000002
【図２】
0005559184.tif 000003
【図３】
0005559184.tif 000004