化学纤维复合隔板及其生产方法与流程

本发明涉及蓄电池行业用隔板，尤其涉及一种化学纤维复合隔板及其生产方法。

背景技术：

常规agm吸附式超细玻璃纤维隔板(absorptiveglassmet)通常是由100％超细玻璃纤维抄造而成，用于阀控式铅酸蓄电池(vrla)内，防止电池正负极之间的短路；但常规agm隔板存在机械强度较差、回弹性差，组装成的电池在使用过程中出现贫液状态，电解液易干涸等缺点，造成了vrla电池的容量降低、使用寿命缩短；研究发现，在常规agm隔板中掺入5％～30％化学纤维(聚丙烯纤维、聚乙烯纤维)，由于化学纤维具有一定的憎水性能，隔板在铅酸蓄电池充电的过程中能够提供一定数量的氧气通道，由此改变了常规agm隔板组装电池时处于贫液状态的隔板技术，使电池在装配时可以加入超设计量的电解液，并且这些过多的电解液不会堵塞由化学纤维所提供的氧气通道，使氧气的迁移更为顺畅，提高了氧气复合率，减少了氧气向电池外部的析出量，从而增加电池的循环寿命。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的是提供一种机械强度好、回弹性高、电池容量大、电池使用寿命长的化学纤维复合隔板及其生产方法，以满足铅酸蓄电池在装配时电解液加入量大，且不会堵塞氧气通道，增加电池的循化使用寿命。

技术方案：本发明的化学纤维复合隔板，采用pet化学纤维和直径0.5～3.0微米超细玻璃纤维为原料，化学纤维复合隔板抗张强度0.55～1.12kn/m；厚度为0.8mm～2.95mm，吸酸高度53～101mm/5min，最大孔径16.9～18.0μm。

本发明化学纤维复合隔板的生产方法，包括以下四个步骤：

(1)原料选择：采用pet化学纤维和超细玻璃纤维为原料；

(2)浆料制备：将步骤(1)中pet化学纤维和超细玻璃纤维原料，加水混合，加酸调节ph值后经过疏解处理，处理后浆料进入卸料浆池备用；

(3)除渣：将步骤(2)中疏解后的浆料加水稀释后，经锥形除渣器除去玻璃渣后，送入抄前池备用；

(4)抄造：将步骤(3)中的抄前池中浆料，进一步稀释，经调浆箱稳定压力和流量后，进斜网成型机上网脱水成形、真空箱脱水后送入烘箱干燥，然后经卷纸机卷取和复卷机复卷，分切后制得成品。

步骤(1)中的pet化学纤维选用双层组分，表层熔点在160℃～170℃，里层熔点在250℃～260℃；超细玻璃纤维选用直径为0.5～3.0微米超细玻璃纤维。

步骤(2)中，pet化学纤维比例为8％～10％，超细玻璃纤维比例为90％～92％；加浓硫酸调节ph值为2.5～3.5。

步骤(3)中，浆料经过稀释后浓度为0.4％～0.5％。

步骤(4)中，浆料稀释浓度为0.2％～0.3％，烘箱温度为220℃～230℃。

工作原理：通过研究发现，pet化学纤维密度较大，将样品浸入水中，纤维没有浮于表面，而是分散在水中，具有一定的亲水作用；其熔点为254℃；将掺入该种化学纤维的手抄片放入温度设定为200℃的烘箱中进行烘干，经过4小时的烘烤，化学纤维未发生碳化，且在抄片表面形成了良好的交织粘结，表面结合强度较好。生产实验选择了10kpa厚度为0.8mm、2.31mm和2.95mm的三个规格进行实验，pet化学纤维的掺入量为8％～10％，温度控制在220℃～230℃。结果显示：加入pet化学纤维复合隔板与普通100％超细玻璃纤维隔板相比：抗张强度、延展性、耐穿刺性能和湿态保压能力均有明显提高。从扫描电镜图可以看出，添加化学纤维复合隔板与普通隔板相比，表面更加细绒，结构更为紧密，同时也看到化学纤维直径较粗，在20微米，纤维表层已融化，并将周围的玻璃纤维黏住，这种骨架式结构，大大提升了隔板的抗拉强度，结合力提高。其主要原因是该种化学纤维是双层组分，表面层熔点较低，在抄造过程中已经溶融，并将很多细小的纤维黏附在表面，真正形成了隔板的支撑骨架。

此外，从工艺控制及操作上考虑：上网浆料浓度要低，网部脱水要慢，真空度低，使纸页脱水均匀，纸页匀度好；烘缸部温度控制要适当，避免高温强制干燥而影响隔板的性能。

有益效果：与现有技术中的隔板相比，本发明的化学纤维复合隔板，采用少量pet化学纤维和超细玻璃纤维为原料，抗张强度好，吸酸高度高，隔板机械强度好、回弹性高、装配电池容量大、电池使用寿命长。

附图说明

图1为化学纤维复合隔板工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明化学纤维复合隔板的生产方法包括以下4个步骤：

步骤(1)，原料选择：选用pet化学纤维和直径0.5～3.0微米超细玻璃纤维为原料。

步骤(2)，浆料制备：将步骤(1)pet化学纤维和超细玻璃纤维送至水力碎浆机中，加水稀释至浓度1.5％～2.0％，加浓硫酸调整ph值2.5～3.5，,疏解时间10min～15min，温度为25℃，疏解后浆料送入卸料浆池，搅拌后送入配浆池，加水稀释至0.4％～0.5％后贮存备用。

步骤(3)，除渣：将步骤(2)浆料送入低浓除渣器除去浆料中比重大的玻璃渣，制得的浆料送入抄前池中，搅拌混合后加水稀释至0.2％～0.3％后贮存备用。

步骤(4)，抄造：将步骤(3)抄前池来的浆料，泵送至调浆箱稳定浆的流量和压力后，进入斜网成型器脱水成形，真空箱脱水后干度达到28％～30％进入烘箱进一步干燥，烘箱温度220℃～230℃，出烘箱后纸的干度99％～99.5％，经卷纸机和复卷机，分切包装后入库待售。

根据以上方法，pet化学纤维添加比例为8％～10％，超细纤维的比例90％～92％，试制10kpa厚度分别为0.8mm、2.31mm、2.95mm三个规格产品，分别与相同规格尺寸普通隔板性能对比，其物理化学性能指标如表1，表2和表3所示。

实施例一：pet化学纤维添加比例为8％，试制10kpa厚度为0.8mm、2.31mm和2.95三种规格的产品，方法如下：

步骤(1)，原料选择：选用8％pet化学纤维和92％超细玻璃纤维(直径为0.5～3.0微米)为原料。

步骤(2)，浆料制备：将步骤(1)pet化学纤维和超细玻璃纤维送至水力碎浆机中，加水稀释至浓度1.5％，加浓硫酸调整ph值2.5,疏解时间10min，温度为常温，疏解后浆料送入卸料浆池，搅拌后送入配浆池，加水稀释至0.4％后贮存备用。

步骤(3)，除渣：将步骤(2)浆料送入低浓除渣器除去浆料中比重大的玻璃渣，制得的浆料送入抄前池中，搅拌混合后加水稀释至0.2％后贮存备用。

步骤(4)，抄造：将步骤(3)抄前池来的浆料，泵送至调浆箱稳定浆的流量和压力后，进入斜网成型器脱水成形，真空箱脱水后干度达到28％进入烘箱进一步干燥，烘箱温度220℃℃，出烘箱后纸的干度99.5％，经卷纸机和复卷机，分切包装后入库待售。

与采用100％直径为0.5～3.0微米超细玻璃纤维为原料制作而成的相同规格的常规隔板的性能对比，其物理化学性能指标见表1，表2和表3所示。

表10.8mm(本发明)隔板与0.8mm常规隔板性能指标对比表

表22.31mm(本发明)隔板与2.31mm常规隔板性能指标对比表

表32.95mm(本发明)隔板与2.95mm常规隔板性能指标对比表

实施例二：pet化学纤维添加比例为9％，试制10kpa厚度为0.8mm、2.31mm和2.95三种规格的产品，方法如下：

步骤(1)原料选择：选用9％pet化学纤维和91％超细玻璃纤维(直径为0.5～3.0微米)为原料。

步骤(2)浆料制备：将步骤(1)pet化学纤维和超细玻璃纤维送至水力碎浆机中，加水稀释至浓度1.8％，加浓硫酸调整ph值3.0,疏解时间12min，温度为25℃，疏解后浆料送入卸料浆池，搅拌后送入配浆池，加水稀释至0.45％后贮存备用。

步骤(3)除渣：将步骤(2)浆料送入低浓除渣器除去浆料中比重大的玻璃渣，制得的浆料送入抄前池中，搅拌混合后加水稀释至0.25％后贮存备用。

步骤(4)抄造：将步骤(3)抄前池来的浆料，泵送至调浆箱稳定浆的流量和压力后，进入斜网成型器脱水成形，真空箱脱水后干度达到29％进入烘箱进一步干燥，烘箱温度225℃℃，出烘箱后纸的干度99.5％，经卷纸机和复卷机，分切包装后入库待售。

与相同规格隔板性能对比，其物理化学性能指标见表4，表5和表6所示。

表40.8mm(本发明)隔板与0.8mm常规隔板性能指标对比表

表52.31mm(本发明)隔板与2.31mm常规隔板性能指标对比表

表62.95mm(本发明)隔板与2.95mm常规隔板性能指标对比表

实施例三：pet化学纤维添加比例为10％，试制10kpa厚度为0.8mm、2.31mm和2.95三种规格的产品，方法如下：

步骤(1)，原料选择：选用10％pet化学纤维和90％超细玻璃纤维(直径为0.5～3.0微米)为原料。

步骤(2)，浆料制备：将步骤(1)pet化学纤维和超细玻璃纤维送至水力碎浆机中，加水稀释至浓度2.0％，加浓硫酸调整ph值3.0,疏解时间15min，温度为25℃，疏解后浆料送入卸料浆池，搅拌后送入配浆池，加水稀释至0.5％后贮存备用。

步骤(3)，除渣：将步骤(2)浆料送入低浓除渣器除去浆料中玻璃渣，制得的浆料送入抄前池中，搅拌混合后加水稀释至0.3％后贮存备用。

步骤(4)，抄造：将步骤(3)抄前池来的浆料，泵送至调浆箱稳定浆的流量和压力后，进入斜网成型器脱水成形，真空箱脱水后干度达到30％进入烘箱进一步干燥，烘箱温度230℃℃，出烘箱后纸的干度99.5％，经卷纸机和复卷机，分切包装后入库待售。

与相同规格隔板性能对比，其物理化学性能指标见表7，表8和表9所示。

表70.8mm(本发明)隔板与0.8mm常规隔板性能指标对比表

表82.31mm(本发明)隔板与2.31mm常规隔板性能指标对比表

表92.95mm(本发明)隔板与2.95mm常规隔板性能指标对比表

由表1～表9可知，pet化学纤维添加量为8％～10％时，pet化学纤维复合隔板抗张强度均大于常规隔板，且随隔板厚度增加；添加pet化学纤维隔板密度要低于常规隔板，表明添加pet化学纤维隔板结构更加紧密，因pet化学纤维直径粗大，在20微米，而且pet化学纤维是双组分，表面层熔点低，在纸的烘干过程中纤维表层已融化，并将其周围的玻璃纤维黏住，这种骨架式结构，大大提升了隔板的抗拉强度，而且这种粘结式的结合力很难被破坏掉。

表10～表12为pet化学纤维添加量7％，超细玻璃纤维添加量为93％时，制得的三种化学复合纤维隔板性能指标表，其实验方法与以上相同。

表100.8mm(本发明)隔板与0.8mm常规隔板性能指标对比表

表112.31mm(本发明)隔板与2.31mm常规隔板性能指标对比表

表122.95mm(本发明)隔板与2.95mm常规隔板性能指标对比表

表13～表15为pet化学纤维添加量10.5％时，制得的三种化学复合纤维隔板性能指标表，其实验方法与以上相同。

表130.8mm(本发明)隔板与0.8mm常规隔板性能指标对比表

表142.31mm(本发明)隔板与2.31mm常规隔板性能指标对比表

表152.95mm(本发明)隔板与2.95mm常规隔板性能指标对比表

由表10～表12可知，当pet化学纤维添加量为7％，即小于8％时，制得的隔板性能指标与常规隔板变化不大；当pet化学纤维添加量为10.5％，即大于10％时，制得的隔板性能指标抗张强度较常规隔板稍好，但吸酸高度明显下降，表明pet化学纤维添加量增大到一定值时，低熔点组分融化后会影响隔板透气性能，阻隔了隔板的吸酸能力，而且pet化学纤维价格高昂，添加量增大也会增加生产成本。

从以上各项实验数据及检测指标可以看出，本项目发明实施方案是可行的，本发明制得的化学纤维复合隔板，完全满足耐高温、抗张强度高、大容量电池的质量要求，而且电池装配后隔板不易折裂，电池使用寿命长。