ТКАНЬ СЕПАРАЦИОННАЯ

Полезная модель относится к производству текстильных материалов и, в частности, к производству сепарационной ткани для герметичных щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов.
Уровень техники
В герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах сепаратор кроме своего основного назначения - защиты от коротких замыканий, выполняет также роль электролитоносителя, удерживая капиллярными силами раствор электролита у поверхности электродов. Сепаратор должен быстро смачиваться раствором электролита, обеспечивать быстрый подъем электролита по высоте сепаратора, иметь высокое щелочеудержание и достаточную газопроницаемость.
Герметичные никель-кадмиевые аккумуляторы часто должны работать в условиях кратковременных сильных нагрузок, при которых часть электролита может быть сброшена из пор сепаратора на дно аккумулятора. Очень важно, чтобы сепаратор обладал высокой капиллярностью для более быстрого и равномерного впитывания электролита. В противном случае, «полусухой» сепаратор будет иметь высокое электрическое сопротивление, что отрицательно скажется на рабочих характеристиках аккумулятора.
В волокнистых текстильных сепараторах основное количество электролита содержится в межфиламентном пространстве элементарных нитей, а выделяющийся в процессе работы кислород через относительно большие поры между нитями ткани поступает от положительного электрода к отрицательному электроду. Во избежание образования повышенного давления и обеспечения легкого поступления кислорода на отрицательный электрод, пористость сепараторов должна составлять не менее 40%.
Для улучшения смачиваемости и капиллярности большинство сепараторов обрабатывают поверхностно-активными веществами (ПАВ) типа ОП. Сепаратор также должен обладать достаточной химической и механической прочностью.
Известно, что в качестве сепараторов толщиной в диапазоне 250-420 мкм используют различные нетканые и тканые материалы. Нетканый материал 1Б [ТУ 2282-027-051605609-2002] может быть аналогом сепаратора толщиной 250-280 мкм, а ткань арт.905 [ТУ 8388-044-00302511-2005] - аналогом сепаратора толщиной 300-320 мкм. Для материала 1Б характерны недостаточно быстрая смачиваемость, требующая обработки ПАВ, малая прочность и недостаточно высокие показатели щелочеудержания. Ткань арт.905 имеет невысокие показания по щелочеудержанию.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является сепарационная ткань арт.5254-96, выполненная мелкоузорчатым переплетением из полипропиленовых комплексных нитей линейной плотности 16,5 текс в основе, а в утке из полипропиленовой пряжи линейной плотности 25,0 текс [ТУ 8378-476-36545028-99, ООО «НТЦ «Шелк плюс»]. Ткань после ткачества отваривают и начесывают, толщина ткани составляет 650 мкм.
Основными недостатками известной ткани являются:
- наличие дополнительной технологической операции при выработки ткани - отварка, ворсование;
- недостаточно высокие показатели по капиллярному подъему, времени смачивания.
Указанные недостатки способствуют ухудшению эффективности работы аккумуляторов и сокращению сроков их эксплуатации.
Раскрытие полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача создания такой сепарационной ткани для герметичных щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов, которая позволяет получить технический результат, состоящий в обеспечении тканям высоких технических характеристик по щелочеудержанию, капиллярному подъему, времени смачивания. Заявляемая сепарационная ткань будет способствовать эффективной работе аккумуляторов и увеличению срока их эксплуатации.
2
Этот технический результат полезной модели достигается тем, что она содержит системы основных и уточных нитей из текстурированных мультифиламентных полипропиленовых нитей и выполнена переплетениями главной группы, а именно: неправильный 6-ти, 4-х ремизный сатин, саржа 2/2, саржа 1/2, полотняное. Линейная плотность нитей в основе составляет 5,0 текс - 33,0 текс, а в утке 5,0 текс - 20,0 текс, при этом для увеличения филаментности основные и уточные нити линейной плотности выше 7,0 текс могут состоять из 2-4 сложений, плотность ткани по основе составляет 240-400 нитей на 10 см, по утку 220-380 текс на 10 см, величина поверхностной плотности ткани равна 40-180 г/м, толщина ткани 100-400 мкм.
Используемое сырье, выбранная структура ткани обеспечивает максимальное щелочеудержание, высокую скорость впитывания и подъема электролита, что обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики аккумулятора.
Сепарационные ткани получают следующим образом.
2
Пример 1. Ткань сепарационную вырабатывают полотняным переплетением из текстурированных мультифиламентных полипропиленовых нитей линейной плотности в основе и утке 5,0 текс, плотность ткани по основе составляет 400 нитей на 10 см, по утку 360 нитей на 10 см, поверхностная плотность ткани равна 40 г/м, толщина ткани 100 мкм.
2
Пример 2. Ткань сепарационную вырабатывают согласно примеру 1, за исключением того, что переплетенные между собой основные и уточные нити линейной плотности 15,0 текс в основе, в утке 5,0 текс × 3 выполнены неправильным 4-х ремизным сатином, плотность ткани по основе составляет 380 нитей на 10 см, по утку 380 нитей на 10 см, поверхностная плотность ткани равна 110 г/м, толщина ее составляет 250 мкм.
2
Пример 3. Ткань сепарационную вырабатывают согласно примеру 1, за исключением того, что переплетенные между собой основные и уточные нити линейной плотности в основе 33,0 текс, в утке 6,0 текс × 3 выполнены неправильным 6-ти ремизным неправильным сатином, плотность ткани составляет по основе 300 нитей на 10 см, по утку 280 нитей на 10 см, поверхностная плотность ткани равно 180 г/м, толщина составляет 400 мкм.
2
Пример 4. Ткань сепарационную вырабатывают согласно примеру 1, за исключением того, что переплетенные между собой основные и уточные нити линейной плотности в основе 5,0 текс × 2, в утке 10,0 текс выполнены переплетением саржа ½, плотность ткани составляет 285 нитей на 10 см, по утку 220 нитей на 10 см, поверхностная плотность ткани равна 58,0 г/м, толщина ткани составляет 150 мкм.
2
Пример 5. Ткань сепарационную вырабатывают согласно примеру 1, за исключением того, что переплетенные между собой основные и уточные нити линейной плотности в основе 7,0 текс × 4, в утке 15,0 текс выполнены переплетением саржа 2/2, плотность ткани по основе составляет 240 нитей на 10 см, по утку 320 нитей на 10 см, поверхностная плотность ткани равна 145 г/м, толщина ткани составляет 350 мкм.
2
Пример 6. Ткань сепарационную вырабатывают согласно примеру 1, за исключением того, что переплетенные между собой основные и уточные нити линейной плотности в основе 6,0 текс × 3, в утке 20,0 текс выполнены переплетением саржа 1/2, плотность ткани по основе составляет 320 нитей на 10 см, по утку 250 нитей на 10 см, поверхностная плотность ткани равна 128 г/м, толщина составляет 300 мкм.
На рис.1-5 представлены виды текстильных переплетений заявляемых тканей.
Технические характеристики и физико-механические показатели известной и заявляемой ткани отражены в таблице.
Данные, представленные в таблице, показывают, что синергически подобранные элементы структуры тканей, вид сырья, линейная плотность нити, вид переплетения, плотности нитей по основе и утку позволяют наиболее полно удовлетворить требования, предъявляемые к сепарационным тканям и успешно заменить существующие аналоги.
Варианты осуществления полезной модели
Сепарационная ткань для герметичных щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов выработана из текстурированной мультифиламентной полипропиленовой нити линейной плотности 5,0 текс в основе и утке полотняным переплетением на бесчелночном ткацком станке СТБ - 180 или на рапирном станке с жесткими рапирами с количеством нитей на 10 см по основе 400, по утку 360 на 10 см.
Промышленная применимость
Опытные партии заявляемой ткани выработаны на предприятии ЗАО «Тверьшелк» по технологии, разработанной специалистами ООО «НПФ «СпецХимТкань». Сепарационная ткань может быть выработана на предприятиях текстильной отрасли, перерабатывающих текстильные химические нити, без перестройки технологического процесса.
Внедрение новой сепарационной ткани предусмотрено в 2009 году.
ТаблицаОсновные технические характеристики сепарационных тканей
№ п/п
Основные характеристики тканей
Известная ткань, артикул 5254-96
Заявляемая сепарационная ткань по примерам
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
Вид переплетения
Мелкоузорчатое
Полотняное
4-х ремизный неправильный сатин
6-ти ремизный неправильный сатин
Саржа1/2
Саржа2/2
Саржа1/2
2.
Линейная плотность, нити текс, основа уток
16,5 нить
5,0
15,0
33,0
5,0×2
7,0×4
6,0×3
25,0 - пряжа
5,0
5,0×3
6,0×3
10,0
15,0
20,0
3.
Толщина, мкм
420-650
100,0
250,0
400,0
150,0
350,0
300,0
4.
Поверхностная плотность, г/м<sup>2</sup>
175
40,0
110,0
180,0
58,0
145,0
128,0
5.
Смачиваемость, сек
(ворсованная) 100 сек
(не ворсованная) 700 сек
5
5
5
5
5
5
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
6
7
8
9
6.
Щелочеудержание, г/см<sup>2</sup>
0,036
0,021
0,019
0,08
0,025
0,038
0,012
7.
Капиллярный подъем, мм, за 60 сек
20-70
100
105
120
120
120
120
8.
Воздухопроницаемость,дм<sup>3</sup>/м<sup>2</sup> сек
225
250
130
580
132
140
320
9
Общая пористость ткани, % (расчетное)
67,7
750,0
72,6
71,2
74,3
72,5
70,4
10
Плотность нитей в
ткани на 10 см
по основе
450
400
380
300
285
240
320
по утку
310
360
380
280
220
320
250