DE2222961C3

DE2222961C3 - Verfahren zum hermetisch dichten Verbinden eines Batteriegehäuses aus Kunststoff mit einem Kunststoffdeckel

Info

Publication number: DE2222961C3
Application number: DE2222961A
Authority: DE
Inventors: Irving L Navarre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-05-12
Filing date: 1972-05-10
Publication date: 1975-01-23
Also published as: GB1376216A; DE2222961B2; IT957789B; CA1000021A; FR2139447A5; US3808073A; DE2222961A1; JPS5760748B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hermelisch dichten Verbinden eines Batteriegehäuses aus Kunststoff, insbesondere Polypropylen, mit einem Kunststoff deckel, der Aussparungen zur Aufnahme Vorspringender Gehäuseteile aufweist, bei dem ein thermoplastische! Kleber in fester Form in die Aus-Iparungen eingebracht und auf Erweichungstemperatur erhitzt wird, das Gehäuse und der Deckel zusammengesetzt werden und der Kleber unter Erstarren abgekühlt wird, wobei der erstarrte Kleber zum belchädigungsfreien Lösen des Deckels vom Gehäuse trneut durch Wärmeeinwirkung erweichbar ist.

Ein solches Verfahren ist bereits bekannt (französische Patentschrift 1308 071). Die Verwendung eines beim Einbringen festen Klebers ist von Vorteil, weil Verunreinigungen durch nicht ordnungsgemäßes Einbringen des Klebers, zu frühes Erhärten des Klebers bei Arbeitsunterbrechungen und aus dem gleichen Grunde auftretende Störungen bei der Zufuhr des Klebers vermieden werden. Der feste Kleber wird in Pulverform oder als Schnur in die betreffenden Aussparungen eingelegt. Bei der Verwendung von flach aufeinanderliegender! flanschförmigen Verbindungsflächen zwischen Gehäuse und Deckel ist auch bereits das Zwischenfügen einer Folie aus Kunststoff zwischen diesen Flächen vorgesehen.

Beim Einbringen des Klebers in Form von Pulver

5 oder Schnurstücken in die Aussparungen ist es jedoch nachteilig, daß eine exakte Dosierung der Klebstoffmenge und ihrer gleichmäßigen Verteilung nicht mit der wünschenswerten Sicherheit gewährleistet ist. Eine genaue Bemessung der Klebstoffmenge ist jedoch wichtig, weil bei zu kleiner Menge eine ordnungsgemäße hermetische Abdichtung nicht erreicht wird und weil bei zu großer Klebstoffmenge der erweichte Kleber aus den Aussparungen überläuft. Ein Überlaufen nach außen bedeutet eine Verschmutzung des Batteriegehäuses, während ein Überlaufen des Klebers zur Innenseite zu Störungen und zu einer verkürzten Lebensdauer der Batterieelemente führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so zu verbessern, daß gewährleistet ist, daß der Kleber in der richtigen Menge und in gleichmäßiger Verteilung eingebracht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kleber vor seinem Einbringen zu einem dem Aussp-irungsverlauf enisprechenden flächigen Formkörper mit genau vorbestimmter Stärke geform' wird, der in die Aussparungen eingelegt wird.

Auf diese Weise wird die erforderliche Klebcrmenge durch Einhaltung einer bestimmten Stärke des Formkörpers erzielt. Der feste Formkörper läßt sich nicht nur leicht einbringen, es ist auch eine gleichmäßige Verteilung in den Aussparungsabschniuen gewährleistet, so daß nicht nur insgesamt, sondern auch an den einzelnen Verbindungsstellen jeweils die richtige Klebermenge vorhanden ist. Das gilt insbesondere auch bei einem kompliziewen Aussparungsverlauf, wie er sich beispielsweise beim Vorhandensein mehrerer aufragender Gehäusezwischenwände zur Bildung einzelner Batteriezellen ergibt.

Das Verfahren läßt sich zweckmäßigerweise so durchführen, daß das Gehäuse auf den mit nach unten weisender Oberseite angeordneten Deckel aufgesetzt wird und Gehäuse und Deckel bis zur Erstarrung des Klebstoffes in dieser Anordnung verbleiben. In diesem Falle ist sichergestellt, daß der erweichte Kleber nicht aus den Deckelaussparungen ausläuft, was selbst bei richtiger Dosierung noch infolge Schwerkraftwirkung möglich wäre.

Besonders vorteilhaft ist eine Verfahrensweise, bei welcher der thermoplastische Kleber vor seinem Einbringen aus einer Düse mit dem Aussparungsverlauf entsprechendem Querschnitt extrudiert wird und vom extrudieren Strang flächige Formkörper in der erforderlichen Stärke abgeschnitten werden. So lassen sich die flachen Formkörper ohne großen Aufwand herstellen, wobei es gegebenenfalls auch auf einfache Weise möglich ist, die Stärke der Formkörper zu ändern oder gar durch Verwendung einer anderen Extrudierdüse Formkörper für einen anderen Aussparungsverlauf herzustellen.

Ferner hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, als thermoplastischen Klebstoff eine Kombination aus Äthylenvinylacetat-Mischpolymerisaten und einem Glycerinester eines hydrierten Baumharzes zu verwenden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von

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ichemotischcn Zeichnungen an Ausfühmnusbeisnielen näher erläuierl. Es zeigt " '

Fig. I in einem senkrechten Teilschniu den oberen Bereich eines Batteriegehäuses mit einem im AhlOnd dargestellten zugehörigen Deckel =

F ig. 2 den Batteriedeckel in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 das Batteriegehäuse und den daneben angeordneten Deckel vor dem Verbinden der beiden Teile,

Fig. 4 und 5 zwei Arbeitsschritte eines Verfahrens zum Zusammenbauen einer Batterie,

Fig.6 in einer Seitenansicht eine vollständig zusammengebaute Batterie,

Fig.7 im Grundriß eine aus einem festen Kleb- t₅ stoff hergestellte Matte zur Verwendung beim Zusammenbauen einer Batterie,

F i g. 8 und 9 schematisch Verfahren zum Herstellen einer aus einem festen Klebstoff bestehenden Matte zur Verwendung beim Zusammenbauen um Batterien,

Fig. 10 das Prüfen einer zusammengebauten Batterie.

Gemäß Fig. 1 gehören zu dem insgesamt mit 10 bezeichneten Batteriegehäuse Seitenwände 12. Stirnwände 14, von denen nur eine dargestellt ist. ein ebenfalls nicht gezeigter Boden und mehrere innere Wände 16. Das vorzugsweise einstückig z.B. aus Polypropylen hergestellte Gehäuse 10 enthält die üblichen Batterieelemente 17. Die inneren Wände 16 des Gehäuses verlaufen parallel zu den Stirnwänden 12 und sind durch Abstände getrennt, so daß sie mehrere Zellen 18 abgrenzen, von denen jede eine Elektrodenbaugruppe 20 enthält Die Elektrodenbaugruppen in den Zellen 18 sind paarweise durch Verbindungsstücke 22 verbunden, die sich ecmäß Fig. 1 jeweils über die betreffende innere Wand 16 hinweg erstrecken. Die Elektrodenbaugruppen in den an den ^nden des Gehäuses angeordneten Zellen 18 sind jeweils mit einem Anschlußstück 24 versehen, -,o das dazu bestimmt ist, nach oben durch die Batterieabdeckung durchzuragen, damit die Batterie an eine Last angeschlossen werden kann.

Die Abdeckung 26 ist so geformt, daß sie so über das Gehäuse 10 paßt, daß die Stirnwände 28 der Ahdeckung über die oberen Teile 30 der Stirnwände 12 greifen. Die oberen Teile 30 der inneren Wände 16 greifen in Aussparungen 32 auf der Unterseite der Abdeckung 26 ein. Die Abdeckung weist öffnungen 34 auf, über die die verschiedenen Zellen 18 zuganglieh sii.d. Diese öffnungen können z.B. mit Hilfe von Schraubkappen verschlossen werden.

Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verlahren zum Zusammenbauen des Batteriegehäuses 10 Und der Abdeckung 26 unter Erzielung einer fluddichten Abdichtung wird die Abdeckung gemäß Fig. 3 auf einer Palette 36 angeordnet, und die erforderliche Menge des festen Klebstoffs wird dort angeordnet, wo die Abdeckung mit dem Gehäuse 10 zusammenstößt, d.h. in den Aussparungen 32. Hierauf werden das Gehäuse 10, die Abdeckung 26 und der Klebstoff erhitzt, z. B. gemäß F i g. 4 durch Hindurchführen disser Teile mittels eines Förderbandes 38 durch einen Ofen 40. In dem Ofen werden die Abdeckung 26, das Gehäuse 10 und der feste Kleb- «s stoff auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um den festen Klebstoff zum Schmelzen zu bringen. Nachdem dies geschehen ist, wird das Gehäuse 10 umgewendet und so auf die Abdeckung 26 aufgesetzt, daß die Wände 14, 16 und 30 in die zugehörigen Aussparungen 32 eingreifen und sich die in F i g. 5 gezeigte Anordnung ergibt. Das Gehäuse und die Abdeckung verbleiben so lange in dieser umgewendeten Lage, bis der Klebstoff erstarrt und fest geworden ist. Hierauf wird das Gehäuse 10 mit der mit ihm mit abdichtender Wirkung verbundenen Abdekkung gemäß F ί g. ή wieder in seine aufrechte Stellung gebracht und weiter abgekühlt.

F i g. 7 zeigt einen flächigen Formkörper 42 aus einem festen thermoplastischen Klebstoff, der zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist. Der Formkörper 42 hat eine solche Grundrißform, daß er in die Aussparungen paßt, an denen die Abdeckung 26 und das Gehäuse 10 ineinandergreifen; gemäß Fig. 7 gehören zu dem Formkörper 42 seitliche Abschnitte 44, stirnseitige Absei, nitte 46 und Zwischenabschnitte 48, die so angeordnet sind, daß sie in die Aussparungen 32 der Abdeckung 26 passen. Die Dicke des Formkörpers 42 ist so gewählt, daß genau d^;e richtige Menge des Klebstoffs zur Verfügung steht, um eine fluddichte Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Abdekkung zu gewährleisten, und um gleichzeitig sicherzustellen, daß kein überschüssiger Klebstoff vorhanden ist, der anderenfalls überlaufen und längs der Wände 12. 14 und 16 herabfließen und das Aussehen der fertigen Batterie beeinträchtigen könnte.

Der flächige Formkörper 42 läßt sich nach einem beliebigen, von mehreren anwendbaren Verfahren herstellen. Beispielsweise zeigt F i g. 8 eine Vorrichtung 50, die es ermöglicht, eine bestimmte Menge eines festen thermoplastischen Klebstoffs zu erhitzen. bis er erweicht ist und eine solche Konsistenz angenommen hat, daß er durch eine Matrize 52 fließt, um einen Klebstoffstrang 54 zu b'lden, dessen Querschnitt dem Querschnitt des flächiger Formkörpers 42 entspricht. Eine Schneidvorrichtung 56 dient dazu, die einzelnen Formkörper 42 von dem Strang 54 abzuschneiden. Alternativ kann man gemäß F i g. 9 eine Form 58 zum Gießen von Formkörpern 42 benutzen. Zu den bevorzugten Verfahren zum Hersteller, der Formkörper 42 gehört das Spritzverfahren.

Auf dem Gebiet der Zusammensetzung und Herstellung fester thermoplastischer Klebstoffe ist die Entwicklung so weit fortgeschritten, daß für den erfindungsgemäßen Zweck zahlreiche Klebstoffe der verschiedensten Zusammensetzung zur Verfugung stehen; die Hauptforderung, welche die in Frage kommenden Klebstoffe zu erfüllen haben, besteht darin, daß sie fest an den Werkstoffen haften, au« denen das Batieriegehäuse und die Abdeckung hergestellt sind. Ein weiteres Erfordernis besteht darin, daß die Temperatur, bei der der betreffende Klebstoff schmilzt, nicht so hoch ist, daß bei dem Erreichen dieser Temperatur das Gehäuse und/oder die Abdeckung geschädigt wird. Beispielsweise könnte man einen Klebstoff verwenden» bei dem Athylenvinylacetat-Mischpolymerisate, vorzugsweise. Pfropfmischpolymerisate aus Äthylen und einem VinyUcetathomopolymerisat, mit einem Glyzerinester eines hydrierten Baumharzes kombiniert sind. Bei der Verwendung dieses Klebstoffs wird es bevorzugt, den Formkörper 42 in dem Ofen 40 auf eine Temperatur zwischen etwa 77 und 132° C und vorzugsweise eine Temperatur von etwa 105° C, die Abdeckung 26 auf

cine Temperatur zwischen etwa 82 und 138 C und vorzugsweise auf etwa IK) C die Elcktrodenverbinclungsstücke 22 auf eine Temperatur /wischen etwa 77 und 132 C und vorzugsweise auf etwa 105° C und die Wände 14. 16 und 30 des Gehäuses 10 auf eine Temperatur zwischen etwa 82 und 138 C und vorzugsweise auf etwa 105 C zu erhitzen. Zu diesem Zweck kann man z. B. die Temperatur des Ofens 40 so regeln, daß sie im Bereich von etwa 93 bis 14¹J C und vorzugsweise bei etwa 121° C liegt; hierbei wird die Laufgeschwindigkeit des Förderbandes 38 so geregelt, daß das Gehäuse 10 und die Abdeckung 26 den Ofen 40 innerhalb einer Zeitspanne von 12 bis 16 und vorzugsweise vein 14 min durchlaufen. Nachdem die gewünschte Temperatur erreicht und das Gehäuse 10 umgewendet und mit der Abdeckung 26 vereinigt worden ist. beläßt man das Gehäuse 3 bis 9 Minuten und vorzugsweise 6 Minuten lang in seiner umgekehrten Lage, damit der Klebstoff abbinden kann. Hierbei trägt das Gewicht des Gehäuses 10 mit den darin enthaltenen Batterieelementen dazu bei, daß die Erzielung einer einwandfreien Abdichtung gewährleistet wird. Nachdem der Klebstoff hart geworden und die Batterie wieder in ihre aufreehte Stellung gebracht worden ist, wird sie vorzugsweise H) bis 35 min und vorzugsweise 25 min lang abgekühlt; diese Abkühlzcil kann durch Besprühen des mit der Abdeckung vereinigten Gehäuses mit einem luft- und Wasserst rom abgekürzt werden. Sobald sich die Abdeckung und da< Gehäuse auf eine Temperatur zwischen etwa 26 und '· 43 C und vorzugsweise auf etwa 35 C abgekühlt haben, kann man die Dichtheit der Verbindung in der aus I" ig. 1 I ersichtlichen Weise dadurch prüfen, daß man Druckluft von einer Druckluflqucllc 80 aus über ein Ventil und einen Druckmesser 82 in jede

ίο der /.eilen 18 einleitet und die Zellen einem Überdruck von etwa 0,07 bis 0.35 kg'cm- und vorzugsweise von etwa 0.14 kg/cm- aussetzt.

Sollte sich zeigen, daß eine fertige Batterie fehlerhaft ist. kann man sie wieder zerlegen, indem man zuerst Wärme zuführt, um den Klebstoff zu schmelzen und die durch ihn hergestellten Verbindungen zu lösen. Zu diesem Zweck kann man die Batterie /. B. während einer Zeitspanne von bis zu 5 min und vorzugsweise von 3 min in dem Ofen 40 anordnen. Nach dem Erwärmen kann man die Abdeckung 26 von dem Gehäuse 10 abheben, um eine Beseitigung d>:s Fehlers zu ermöglichen, woraufhin die Batterie erneut mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung verschlossen werden kann; auf diese Weise ist es möglich, zu vermeiden, daß die Gehäuse und Abdckkungcn fehlerhafter Batterien als Ausschuß behandelt werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zum hermetisch dichten Verbinden eines Baiteriegehäuses aus Kunststuff, insbesondere Polypropylen, mit einem Kunstsloffdekkel, der Aussparungen zur Aufnahme vorspringender Gehäuseteile aufweist, bei dem ein thermoplastischer Kleber in fester Form in die Aussparungen eingebracht und auf Erweichungstemperatur erhitzt wird, das Gehäuse und der Deckel zusammengesetzt werden und der Kleber unter Erstarren abgekühlt wird, wobei der erstarrte Kleber zum beschädigungsfreien Lösen des Dekkels vom Gehäuse erneut durch Wärmeeinwirkung erweichbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kleber vor seinem Einbringen zu einem dem Aussparungsverlauf entsprechenden flächigen Formkörper mit genau vorbestimmter Stärke geformt wird, der in die Aussparungen eingelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse auf den mit nach unten weisender Oberseite angeordneten Deckel aufgesetzt wird und Gehäuse und Deckel bis zur Erstarrung des Klebstoffes in dieser Anordnung verbleiben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kleber vor seinem Einbringen aus einer Düse mit dem Aussparungsverlauf entsprechendem Querschnitt extrudiert wird und vom cxttudierten Strang flächige Formkörper in der erf irderlichen Stärke abgeschnitten werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Klebstoff eine Kombination aus Äthylenvinylacetat-Mischpolymerisaten und einem Glyzerinester eines hydrierten Baumharzes verwendet wird.