WO2024213770A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung einer folie für elektrische energiespeicher - Google Patents
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- B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
- B29K2023/04—Polymers of ethylene
Definitions
- the invention relates to a device and a method for producing a film for electrical energy storage devices, in particular for batteries and/or accumulators.
- Films are used in electrical energy storage devices, such as batteries and/or accumulators, to electrically insulate the electrodes. This is why such films are also called separator films. In order to enable the necessary exchange of electrons or ions, the films must have a porous structure.
- EP 3 281 767 A1 discloses a device and a method for producing a film for electrical energy storage.
- the device comprises a multi-shaft screw machine which is used to produce a melt from a polyethylene and a heated oil.
- the multi-shaft screw machine comprises a housing in which at least two mutually penetrating housing bores are formed.
- a treatment element shaft which has at least three-start treatment elements is rotatably arranged in the respective housing bore.
- the respective treatment element shaft has an outer diameter D a and a core diameter Di, where: 1.1 ⁇ Da/Di ⁇ 1.3.
- the design of the treatment element shafts enables intensive mixing of the melted polyethylene and the oil at a low speed of the at least two treatment element shafts, so that the polyethylene and the oil are not thermally damaged.
- the invention is based on the object of creating a device which enables a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- a device having the features of claim 1. Due to the fact that Da/Di > 1.4 applies to at least one treatment element per treatment element shaft, the free cross-sectional area and thus the free volume is increased in at least some sections in the at least two housing bores of the multi-shaft screw machine. Due to the higher free volume, a small amount of pressure acts on the at least one polyethylene and/or the oil. lower shear, in particular a lower shear force and/or a lower shear rate, so that the at least one polyethylene and the oil are gently processed into a melt.
- the mechanical energy supplied to the at least one polyethylene and/or the oil by the shear is low, so that the at least one polyethylene and/or the oil is/are not thermally impaired or damaged, or at least not to a relevant extent.
- the device according to the invention thus enables a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the at least one treatment element is designed in particular as a conveying element and/or as a kneading element and/or as a mixing element.
- the at least one treatment element is designed as a kneading disk.
- Several kneading disks arranged one after the other in a conveying direction of the multi-shaft screw machine can be designed individually and/or in one piece as a kneading block.
- the multi-shaft screw machine has several treatment elements per treatment element shaft, the ratio D a /Di of which lies in the claimed range.
- the treatment elements can have an identical ratio D a /Di and/or different ratios Da/Di in the claimed range.
- each treatment element shaft comprises several conveying elements and/or several kneading elements and/or several mixing elements, the ratio Da/Di of which lies in the claimed range.
- the conveying elements and/or kneading elements and/or mixing elements can have an identical ratio Da/Di and/or different ratios Da/Di in the claimed range.
- the multi-shaft screw machine is designed to rotate in the same direction.
- the at least two treatment element shafts are rotatable or can be driven in rotation in the same direction of rotation about a respective axis of rotation.
- the at least two treatment element shafts are preferably designed to mesh with one another, in particular to mesh closely.
- the multi-shaft screw machine is preferably designed as a two-shaft screw machine, in particular as a two-shaft screw machine rotating in the same direction.
- the two-shaft screw machine comprises two housing bores formed in the housing and penetrating one another, which in particular have the shape of a horizontal figure eight in cross-section.
- a treatment element shaft is arranged rotatably in each of the two housing bores.
- the respective The treatment element shaft preferably comprises a profiled shaft on which several treatment elements, in particular conveying elements and/or kneading elements and/or mixing elements, are fastened.
- the at least two treatment element shafts are designed in particular to mesh closely with one another, so that adjacent treatment elements strip one another in a closely meshing manner.
- the at least two treatment element shafts are designed in particular in such a way that an inner wall of the housing delimiting the at least two housing bores is stripped. This achieves sufficient mixing of the at least one polyethylene and the oil as well as a cleaning effect. The cleaning effect ensures that the at least one polyethylene and/or the oil do not remain in the multi-shaft screw machine for an inadmissibly long time and thermally degrade.
- the multi-shaft screw machine preferably comprises a heating device for heating the at least one polyethylene and/or the oil in the at least two housing bores and/or a cooling device for cooling the melted at least one polyethylene and/or the oil in the at least two housing bores.
- the heating device is arranged in particular on the housing and/or in the housing.
- the heating device preferably comprises heating plates which rest against the housing and/or heating cartridges which are arranged in associated bores in the housing.
- the heating device can preferably be operated electrically and/or by means of a heat transfer fluid. For example, at least one heating channel for the heat transfer fluid is formed in the housing.
- the cooling device serves in particular to cool the melt.
- the cooling device is operated in particular by means of a cooling fluid.
- at least one cooling channel for the cooling fluid is formed in the housing.
- the housing of the multi-shaft screw machine forms a heating area and/or a cooling area.
- the cooling area is arranged after the heating area in a conveying direction of the multi-shaft screw machine.
- the heating area has a length LH in the conveying direction, whereas the cooling area has a length LK in the conveying direction.
- LH/LK ratio applies: 0.5 ⁇ LH/LK ⁇ 3, in particular 0.75 ⁇ LH/LK ⁇ 2.5, and in particular 1 ⁇ LH/LK ⁇ 2.
- the device preferably comprises a first feed device for feeding the at least one polyethylene into the multi-shaft screw machine and/or into a comminution device or mixing device.
- the first feed device is arranged upstream of the comminution device or mixing device, so that the at least one polyethylene is fed from the first feed device via the comminution device or mixing device into the multi-shaft screw machine.
- the first feed device in particular comprises at least one gravimetric dosing device.
- the first feed device can in particular be thermally insulated and/or heated.
- a first preheating device for heating the at least one polyethylene is preferably arranged upstream of the first feed device.
- the device preferably comprises a comminution device for comminution of the at least one polyethylene.
- the at least one polyethylene is in particular designed as a bulk material, for example as granules and/or powder.
- the comminution device is used in particular for comminution of granules and/or powder and/or agglomerates.
- the comminution device is arranged in front of the first feed device, in particular in front of the first preheating device.
- the at least one polyethylene is fed to the multi-shaft screw machine in a comminuted form.
- the at least one polyethylene is preferably heated after comminution by means of the first preheating device.
- the at least one polyethylene can be melted or plasticized more easily and/or more quickly in the multi-shaft screw machine.
- the comminution device comprises, for example, a mill and/or a turbo mixer and/or an intensive mixer.
- the device preferably comprises a second feed device for feeding the oil into the multi-shaft screw machine.
- the second feed device comprises in particular at least one metering pump and/or at least one nozzle.
- the second feed device is in particular thermally insulated and/or heated and/or cooled.
- a second preheating device for heating the oil and/or a cooling device for cooling the oil is preferably arranged upstream of the second feed device.
- a first part of the oil is heated by means of the second preheating device, whereas a second part of the oil is not heated and/or is cooled by means of the cooling device.
- the first part of the oil is fed in a conveying direction of the multi-shaft screw machine upstream of the second part of the oil.
- the second preheating device is thus connected in particular to at least one first oil supply opening of the multi-shaft screw machine, whereas the cooling device is connected to at least one second oil supply opening of the multi-shaft screw machine, which is arranged downstream of the at least one first oil supply opening in the conveying direction.
- the device preferably comprises at least one screening device for cleaning the melt.
- the at least one screening device is arranged in a conveying direction after the multi-shaft screw machine.
- the at least one screening device improves the quality of the melt in a simple and energy-efficient manner.
- several screening devices are provided which have a staggered screening fineness in the conveying direction of the melt.
- the at least one screening device is designed in particular as a screen changing device, crusher plate, disk filter and/or candle filter.
- the device preferably comprises at least one melt pump, which is arranged downstream of the multi-shaft screw machine in a conveying direction.
- the at least one melt pump is preferably arranged upstream of a discharge nozzle in the conveying direction.
- the at least one melt pump increases the pressure of the melt for discharge through the discharge nozzle in a simple and energy-efficient manner.
- at least one screening device is arranged between the at least one melt pump and the discharge nozzle.
- the melt pump is designed as a gear pump, for example.
- the device preferably comprises at least one discharge nozzle.
- the at least one discharge nozzle is arranged in a conveying direction after the at least one screening device and/or after the at least one melt pump.
- the at least one discharge nozzle serves to produce a film from the melt.
- the discharge nozzle is preferably designed as a slot nozzle, in particular as a wide slot nozzle.
- the device preferably comprises a control device.
- the control device serves in particular to control a first preheating device for heating the at least one polyethylene and/or a second preheating device for heating the oil and/or a cooling device for cooling the oil and/or the multi-shaft screw machine and/or a first feed device for feeding the at least one polyethylene and/or a second feed device for feeding the oil and/or at least one screening device and/or at least one melt pump.
- the control device controls in particular the first preheating device such that the heated at least one polyethylene has a temperature Tp and/or controls in particular the second preheating device such that the heated oil has a temperature To.
- control device controls the multi-shaft screw machine in particular such that the at least two treatment element shafts are driven in rotation at the speed N and/or a torque Md and/or the at least one polyethylene in the multi-shaft screw machine has an average residence time tv.
- control device controls the first feed device and the second feed device such that the melt comprises 15 vol.% to 50 vol.% polyethylene and 50 vol.% to 85 vol.% oil, in particular 20 vol.% to 35 vol.% polyethylene and 65 vol.% to 80 vol.% oil.
- a device ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the higher the ratio Da/Di the higher the free cross-sectional area and thus the free volume in the at least two housing bores and the lower the shear acting on the at least one polyethylene and/or the oil.
- the upper limit for the ratio Da/Di ensures sufficient mechanical energy input for melting the at least one polyethylene and/or for mixing the melted at least one polyethylene and the oil.
- the lower the upper limit the higher the minimum input of mechanical energy into the at least one polyethylene and/or the oil.
- each treatment element shaft has a plurality of treatment elements which are arranged one after the other in a conveying direction and whose ratio Da /Di lies in the claimed range.
- the treatment elements can have an identical ratio Da/Di and/or different ratios Da/Di in the claimed range.
- a device ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the L/D ratio ensures, on the one hand, a sufficiently long residence time of the at least one polyethylene and/or the oil in the multi-shaft screw machine in order to ensure sufficient mixing and a homogeneous melt, and, on the other hand, uneconomical production and/or excessive mechanical energy input are avoided.
- the higher the L/D ratio the longer the residence time of the at least one polyethylene and/or the oil in the multi-shaft screw machine and the better their mixing and homogenization.
- the lower the L/D ratio the more economical and/or gentle the production of the melt.
- a device ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the treatment elements of the respective treatment element shaft which have a ratio Da/Di in the claimed range, define the total length LM.
- the treatment elements can be arranged directly one after the other in the conveying direction and/or distributed in the conveying direction.
- the total length LM is the sum of the widths of all treatment elements of the respective treatment element shaft whose ratio Da/Di is in the claimed range.
- the ratio LM/L ensures that the shear acting on the at least one polyethylene and/or the oil is reduced over the length LM, since there is a higher free cross-sectional area and thus a higher free volume in the at least two housing bores over the length LM.
- a device ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the at least one treatment element has at least one comb.
- the number of combs is denoted below as k.
- the following preferably applies to the number of combs k: k 2.
- the number of combs k ensures, on the one hand, a sufficient free cross-sectional area or a sufficient free volume and, on the other hand, sufficient mixing of the at least one polyethylene and the oil.
- the number of combs k corresponds to the number of gears.
- a device ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the at least one polyethylene is heated to a temperature Tp by means of the first preheating device.
- the at least one polyethylene to be heated or heated is in particular designed as a bulk material, for example as a powder and/or granulate.
- the first preheating device is arranged in front of the multi-shaft screw machine for feeding the heated at least one polyethylene.
- the first preheating device is arranged in particular in front of a first feed device for feeding the at least one polyethylene into the multi-shaft screw machine.
- the at least one polyethylene is heated to the temperature Tp when fed into the multi-shaft screw machine, less mechanical energy has to be introduced into the at least one polyethylene in order to melt the at least one polyethylene in the multi-shaft screw machine. This makes the melting or processing of the at least one polyethylene gentler and more energy-efficient.
- the first preheating device is used in particular for the direct and/or indirect transfer of heat to the at least one polyethylene.
- Direct heat transfer is understood in particular to mean that a heat transfer fluid, for example a warm gas, is in direct contact with the at least one polyethylene.
- indirect heat transfer is understood in particular to mean that a heat transfer fluid is not in direct contact with the at least one polyethylene, i.e. is separated from the at least one polyethylene by a heat transfer element, such as a metal plate and/or a metal pipe.
- the first preheating device preferably comprises a bulk material heat exchanger.
- the bulk material heat exchanger serves in particular for the indirect transfer of heat to the at least one polyethylene.
- the at least one polyethylene is conveyed, for example, gravimetrically and/or pneumatically through the bulk material heat exchanger.
- a heated gas, steam and/or in particular a heated liquid serves as the heat transfer fluid, for example.
- the first preheating device preferably comprises a heating screw machine.
- the heating screw machine comprises in particular a housing, at least one housing bore formed therein and at least one conveyor shaft.
- the at least one conveyor shaft is arranged rotatably in the respective associated housing bore.
- the respective conveyor shaft preferably comprises a shaft and conveyor elements which are fastened to the shaft one after the other in a conveying direction.
- the at least one conveyor element is in particular a full-blade screw which is welded onto the shaft.
- the housing and/or the at least one conveyor shaft can be heated.
- the shaft and/or at least one conveyor element can be heated.
- a respective channel for a heat transfer fluid is formed in the housing and/or in the shaft and/or in the at least one conveyor element.
- a heat transfer fluid flows through the screw flanks.
- the heating screw machine enables a low installation height and can in particular be operated flexibly with different throughputs.
- the heating screw machine is used in particular for the indirect transfer of heat to the at least one polyethylene.
- Additives can optionally also be added or dosed into the heating screw machine. The additives are then mixed into the at least one polyethylene and also preheated.
- the first preheating device for the at least one polyethylene comprises a fluidized bed heater and/or a silo container.
- a gas flows through fluidized bed heaters and/or silo containers, which is supplied, for example, via a blower.
- the first preheating device comprises a heating chamber and/or a heating cabinet for directly and/or indirectly transferring heat to the at least one polyethylene.
- the first preheating device in particular a direct transfer and an indirect transfer of heat can be combined.
- a device ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the second preheating device serves to heat at least part of the oil to be fed to a temperature To. Because the oil is heated to the temperature To when fed into the multi-shaft screw machine, the at least one polyethylene in the multi-shaft screw machine is further heated by the heated oil. As a result, less energy has to be introduced into the at least one polyethylene and/or the oil by means of the multi-shaft screw machine.
- the second preheating device comprises in particular a heat exchanger and/or electrical resistance heating elements.
- the second preheating device is connected to the multi-shaft screw machine for supplying heated oil via the second supply device.
- the multi-shaft screw machine preferably comprises at least two oil supply openings which are arranged one after the other in a conveying direction. At least one second oil supply opening is thus arranged downstream of at least one first oil supply opening in the conveying direction.
- the second preheating device is connected to the multi-shaft screw machine via the second feed device in such a way that heated oil is fed through the at least one first oil feed opening and through the at least one second oil feed opening.
- heated oil is fed through all oil feed openings.
- the second preheating device is connected to the multi-shaft screw machine via the second feed device in such a way that heated oil is fed into the multi-shaft screw machine through the at least one first oil feed opening, but not through the at least one second oil feed opening.
- the second preheating device is thus not connected to the at least one second oil feed opening via the second feed device.
- Unheated oil and/or cooled oil is fed into the multi-shaft screw machine through the at least one second oil feed opening by means of the second feed device.
- the device according to the invention comprises in particular a cooling device.
- the cooling device is connected to the at least one second oil feed opening by means of the second feed device for feeding the cooled oil.
- Unheated oil and/or cooled oil can be fed in a corresponding manner through any oil feed openings that are arranged after the at least one second oil feed opening in the conveying direction.
- Either heated oil or unheated and uncooled oil or cooled oil can be fed through each oil feed opening in the manner described above.
- heated oil is fed through at least one first oil feed opening as seen in the conveying direction
- unheated or cooled oil is fed through at least one last oil feed opening as seen in the conveying direction.
- the melt is cooled by the unheated oil or the cooled oil, whereby the temperature of the melt at a discharge opening of the multi-shaft screw machine is reduced. This can in particular increase the throughput.
- the oil has a temperature of at least 60 °C when fed through the at least one first oil feed opening and the oil has a temperature of less than 60 °C, in particular of at most 40 °C, when fed through the at least one last oil feed opening.
- a device ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the at least one feed opening for feeding the at least one polyethylene is referred to below as at least one polyethylene feed opening, whereas the at least one feed opening for feeding the oil is referred to below as oil feed opening.
- the at least one oil feed opening is arranged in a conveying direction of the multi-shaft screw machine, in particular after the at least one polyethylene feed opening. As a result, the oil is fed into the at least one polyethylene already in the multi-shaft screw machine.
- the at least one polyethylene feed opening and/or the at least one oil feed opening are in particular in the housing and open into the at least two housing bores.
- the respective oil feed opening is arranged after at least one polyethylene feed opening in the conveying direction.
- the multi-shaft screw machine comprises at least two oil feed openings, in particular at least three oil feed openings, which are arranged one after the other in the conveying direction and after at least one polyethylene feed opening.
- the multi-shaft screw machine comprises at most 20, in particular at most 16, and in particular at most 12 oil feed openings. The oil feed openings enable the oil to be fed in successively and the oil to be mixed better with the at least one polyethylene, in particular with the melted at least one polyethylene.
- a device ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the feed openings for feeding the oil are referred to below as oil feed openings.
- the distance LA or the ratio LA/D ensures that the oil is fed successively into the multi-shaft screw machine and mixed with the at least one polyethylene or the melted at least one polyethylene.
- the distance LA or the ratio LA/D ensures in particular that oil already fed in is sufficiently mixed with the at least one polyethylene before further oil is fed into the multi-shaft screw machine.
- the distances LA between two adjacent feed openings or the ratios LA/D can be the same and/or different.
- a device ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the feed openings for feeding the oil are referred to below as oil feed openings. Because several oil feed openings open into the at least two housing bores at different positions along the circumferential contour of the at least two housing bores, the at least one polyethylene or melted at least one polyethylene located in the at least two housing bores is wetted from different sides with the supplied oil. This improves the mixing of the oil with the at least one polyethylene or the melted at least one polyethylene.
- At least one oil feed opening opens into a gusset area, preferably in each gusset area, and/or at least one oil supply opening in a side region, preferably in each side region, in the at least two housing bores.
- the oil supply openings can be arranged in the conveying direction at the same position of the housing and/or at different positions of the housing.
- the multi-shaft screw machine preferably comprises a number m of different positions along the circumferential contour at which oil supply openings are arranged, where: 2 ⁇ m ⁇ 8, in particular 3 ⁇ m ⁇ 7, and in particular 4 ⁇ m ⁇ 6.
- the oil is preferably supplied into the at least two housing bores by means of a respective nozzle.
- the respective nozzle is arranged in an associated oil supply opening and/or connected to an associated oil supply opening.
- a device ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the treatment elements of the at least two treatment element shafts whose ratio D a /Di lies in the claimed range, limit the free cross-sectional area AF with the housing.
- the cross-sectional area of the at least two housing bores is designated as cross-sectional area A.
- the ratio AF/A ensures a comparatively high free cross-sectional area AF and thus a high free volume in the at least two housing bores. Accordingly, the ratio AF/A ensures that a low shear acts on the at least one polyethylene and/or the oil and that the processing is gentle.
- a device ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the shredding device is arranged in particular in front of the first feed device.
- the at least one polyethylene is designed as a bulk material, for example as granules and/or powder.
- the shredding device serves to shred granules and/or powder and/or agglomerates.
- the at least one polyethylene is fed to the multi-shaft screw machine in shredded form.
- the smaller the particle size of the at least one polyethylene the easier it is to mix the at least one polyethylene and the oil together to form a homogeneous melt.
- the at least one polyethylene can be melted or plasticized more easily and/or more quickly in the multi-shaft screw machine.
- the comminution device comprises, for example, a housing in which at least one comminution element is arranged.
- the comminution device comprises, for example, a mill and/or a turbo mixer.
- the comminution device is preferably arranged upstream of the first preheating device.
- a device ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the shredding device By feeding part of the oil to the shredding device, at least part of the at least one polyethylene and part of the oil can be mixed with one another before being fed into the at least two housing bores of the multi-shaft screw machine.
- the at least one polyethylene is pre-wetted using the oil.
- the at least one polyethylene in the multi-shaft screw machine can be more easily mixed with the oil that is fed into the at least two housing bores due to the surface provided with the oil.
- the wetting of the surface of the at least one polyethylene can improve the feed into the at least two housing bores of the multi-shaft screw machine.
- the comminution device preferably comprises at least one comminution element which is arranged in a housing.
- the at least one comminution element is used in particular for mixing the at least one polyethylene with the oil.
- the at least one comminution element can preferably be rotated about a rotation axis by means of a drive. As a result, agglomerates are comminuted by means of the at least one comminution element on the one hand and the at least one polyethylene is mixed and/or pre-wetted with the oil on the other.
- the comminution device is arranged after the first feed device.
- the comminution device is arranged in particular between the first feed device and the multi-shaft screw machine.
- a first preheating device for heating the at least one polyethylene in front of the comminution device and/or in front of the first feed device.
- the comminution device is in particular directly connected to the multi-shaft screw machine.
- a device ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the oil cooling device is used to feed unheated or cooled oil into the multi-shaft screw machine.
- the oil cooling device is connected to at least one oil feed opening of the multi-shaft screw machine for feeding the cooled oil by means of the second feed device.
- the second preheating device is connected to at least one first oil feed opening and the oil cooling device is connected to at least one second oil feed opening, which is arranged downstream of the at least one first oil feed opening in the conveying direction.
- the melt in the multi-shaft screw machine is cooled by the cooled oil, whereby the temperature of the melt at a discharge opening of the multi-shaft screw machine is reduced. This can in particular increase the throughput.
- a device ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the housing of the multi-shaft screw machine comprises several housing sections which are arranged one after the other in a conveying direction and connected to one another.
- the housing sections comprise, for example, flanges which are screwed together.
- At least one of the housing sections comprises a housing shell and a sleeve.
- the sleeve is arranged in the housing shell and forms the at least two housing bores which penetrate one another in sections.
- At least one spiral-shaped fluid channel is formed between the housing shell and the sleeve.
- At least one spiral-shaped fluid channel is formed on an outer wall of the sleeve and/or on an inner wall of the housing shell.
- the at least one fluid channel runs spirally around the at least two treatment element shafts.
- at least two spiral-shaped fluid channels are formed between the housing shell and the sleeve.
- the at least two fluid channels are arranged one after the other in a conveying direction at least in sections.
- At least one supply opening and at least one discharge opening are formed in the housing shell, which open into the at least one fluid channel.
- the at least one housing section can be used for heating and/or cooling.
- the at least one fluid channel is connected to a heating device for heating and/or to a cooling device for cooling.
- a fluid flowing through the at least one fluid channel is heated by means of the heating device.
- the heated fluid can release heat energy to the at least one polyethylene located in the at least two housing bores and/or to the oil.
- a fluid flowing through the at least one fluid channel is cooled by means of the cooling device.
- the melt located in the at least two housing bores can release heat energy to the fluid, which transports the heat energy away from the at least one housing section.
- the housing preferably comprises a plurality of housing sections, each of which comprises a housing casing and a sleeve, which together form at least one fluid channel.
- at least one of these housing sections preferably a plurality of these housing sections, is used for heating and/or at least one of these housing sections, preferably a plurality of these housing sections, is used for cooling.
- housing sections can be connected to the heating device together and/or independently or individually, so that the housing sections can be heated in the same way by means of a heated fluid and/or can be heated independently or individually by means of a respective heated fluid.
- housing sections can be connected to the cooling device together and/or independently or individually, so that the housing sections can be cooled in the same way by means of a cooled fluid and/or can be cooled independently or individually by means of a respective cooled fluid.
- the at least one housing section enables improved heat transfer.
- the sleeve is made in particular from a material with high thermal conductivity.
- the sleeve has a higher thermal conductivity than the housing shell.
- the thermal conductivity X of the sleeve is in particular 20 W/(m • K) ⁇ k ⁇ 60 W/(m • K), in particular 28 W/(m • K) ⁇ k ⁇ 52 W/(m • K), and in particular 30 W/(m • K) ⁇ k ⁇ 45 W/(m • K).
- the at least one polyethylene and/or oil can be heated more quickly and efficiently, thereby improving the production of a homogeneous melt. Furthermore, the melt produced can be cooled more quickly and efficiently, whereby overheating and deterioration of the melt can be easily avoided.
- the at least one fluid channel forms in particular a number W of turns around the at least two treatment element shafts.
- the at least one fluid channel has a maximum channel width or a diameter DF. Adjacent turns of the at least one fluid channel are spaced Aw apart from one another in the conveying direction. The following applies in particular to the maximum channel width or the diameter DF: 5 mm ⁇ DF ⁇ 40 mm, in particular 7 mm ⁇ DF ⁇ 30 mm, and in particular 9 mm ⁇ DF ⁇ 20 mm.
- the preferred ratio AW/DF is: 0.5 ⁇ AW/DF ⁇ 3.5, in particular 1 ⁇ AW/DF ⁇ 3, and in particular 1.5 ⁇ AW/DF ⁇ 2.5.
- a device ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the throttle device serves to adjust a filling level of the multi-shaft screw machine and/or a residence time of the at least one polyethylene and the oil in the multi-shaft screw machine. This can improve the mixing and homogenization of the at least one polyethylene with the oil.
- the throughput through the multi-shaft screw machine can be increased and/or a length L of the at least two treatment element shafts or a length of the multi-shaft screw machine can be reduced.
- the throttle device preferably comprises a housing in which a passage channel is formed. In the passage channel there is at least one throttle body for adjusting a free cross-sectional area of the passage channel.
- the at least one throttle body is adjustable in particular by means of a drive, in particular rotatable about a rotation axis.
- the invention is based on the object of creating a method which enables a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage devices.
- the at least one polyethylene and the oil are first fed through the at least one feed opening into the at least two housing bores of the multi-shaft screw machine.
- the at least one polyethylene is selected from at least one of the polyethylene types HMW-PE, UHMW-PE, HD-PE, LD-PE and/or LLD-PE.
- the at least one polyethylene can be selected from at least one of the polyethylene types.
- the at least one polyethylene can comprise or combine the same polyethylene types and/or different polyethylene types with the same molecular weights and/or different molecular weights.
- the oil is selected, for example, from white oil and/or paraffin oil.
- the at least one polyethylene is, for example, in the form of bulk material, in particular as powder and/or granulate.
- powdered polyethylene is fed into the multi-shaft screw machine.
- the at least one polyethylene and the oil can be fed into the at least two housing bores via a common feed opening and/or via separate feed openings.
- the at least one polyethylene and the oil can, for example, be fed separately into the multi-shaft screw machine via a common feed opening and/or fed as a premix into the multi-shaft screw machine via the common feed opening.
- To produce a premix at least a portion of the at least one polyethylene and at least a portion of the oil, in particular of the heated oil, mixed together before feeding into the multi-shaft screw machine.
- the at least one polyethylene supplied is melted to form a polyethylene melt and mixed with the oil supplied to form a homogeneous melt.
- the ratio Da/Di of the at least one treatment element of the respective treatment element shaft results in a higher free cross-sectional area and thus a higher free volume, which reduces the shear acting on the at least one polyethylene or the polyethylene melt and the oil and the associated thermal load.
- the melt comprises in particular 15 vol.% to 50 vol.% polyethylene and 50 vol.% to 85 vol.% oil, in particular 20 vol.% to 35 vol.% polyethylene and 65 vol.% to 80 vol.% oil.
- 40% to 80%, in particular 55% to 75%, of the oil is fed through a first oil feed opening and 20% to 60%, in particular 25% to 45%, of the oil is fed through at least one further oil feed opening which is arranged downstream of the first oil feed opening in a conveying direction.
- mixing with the at least one polyethylene is simplified if the oil is fed through several oil feed openings arranged one after the other in the conveying direction and is successively mixed with the at least one polyethylene in several associated mixing zones. Downstream of the respective oil supply opening, in particular an associated mixing zone is formed, in which the at least two treatment element shafts each have at least one treatment element with the ratio Da/Di.
- additives and/or fillers can be mixed into the melt, such as stabilizers, lubricants, titanium dioxide or calcium carbonate.
- the additives and/or fillers can be mixed with the at least one polyethylene to form a premix and the premix fed into the multi-shaft screw machine and/or fed separately to the at least one polyethylene into the multi-shaft screw machine.
- the additives and/or fillers can be mixed as a premix and/or separately through at least one Polyethylene feed opening into the multi-shaft screw machine.
- the additives and/or fillers can be fed in particular to the first preheating device, preferably a heating screw machine, so that the additives and/or fillers are mixed and heated with the at least one polyethylene to form a premix.
- the melt produced is discharged through a discharge nozzle.
- the discharge nozzle is preferably designed as a slot nozzle, in particular as a wide slot nozzle.
- the film produced is then smoothed, stretched and/or cooled in the usual way.
- the oil in the film is then washed out of the film in a solvent bath in order to form the desired pore structure in the film.
- the film is used, for example, for the production of lithium-ion batteries and/or lithium-ion accumulators.
- a method according to claim 18 ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage. Because the at least one polyethylene is heated and has the temperature Tp when fed in and/or at least part of the oil is heated and has the temperature To when fed in, less mechanical energy has to be introduced into the at least one polyethylene or the melted at least one polyethylene and/or the oil by means of the multi-shaft screw machine in order to produce the homogeneous melt. This makes the production of the film gentle and energy-efficient. Due to the low mechanical energy input, the at least one polyethylene and/or the oil is not impaired or thermally damaged.
- the at least one polyethylene is heated by means of a first preheating device and fed into the multi-shaft screw machine by means of a first feed device.
- the first preheating device comprises, for example, a bulk material heat exchanger, a heating screw machine, a fluidized bed heater, a blower, a heating chamber and/or a heating cabinet.
- the first feed device can in particular be thermally insulated and/or heated, so that the temperature of the at least one polyethylene essentially does not decrease from the first preheating device to the feed into the multi-shaft screw machine.
- the oil is heated by means of a second preheating device and fed into the multi-shaft screw machine by means of a second feed device.
- the second preheating device comprises in particular a heat exchanger and/or electrical resistance heating elements.
- the second feed device is in particular thermally insulated and/or heated and/or cooled, so that the oil has a desired temperature when fed into the multi-shaft screw machine.
- a method according to claim 19 ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the at least two treatment element shafts are driven in rotation at a low speed N.
- This achieves a low mechanical energy input into the at least one polyethylene and/or the oil.
- the low speed N achieves a low average shear rate y.
- the shear rate y depends on the ratio Da/Di and the speed N.
- the average shear rate y can be calculated in the usual way. The following preferably applies to the shear rate y: 3-1/s ⁇ y ⁇ 33-1/s, in particular 8-1/s ⁇ y ⁇ 28-1/s, and in particular 13-1/s ⁇ y ⁇ 23-1/s.
- the low speed N increases the average residence time tv of the at least one polyethylene in the multi-shaft screw machine. This ensures sufficient mixing of the melted at least one polyethylene and the oil to form a homogeneous melt.
- a method according to claim 20 ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the residence time tv ensures that the at least one polyethylene is melted and sufficiently mixed with the oil to form a homogeneous melt.
- the average residence time tv can be determined, for example, by adding dye and an associated time measurement until the dye is discharged.
- the residence time tv is determined by the length L of the at least two Treatment element shafts can be adjusted by the configuration of the at least two treatment element shafts, by the throughput and/or by the rotational speed N of the at least two treatment element shafts.
- a throttle device is arranged downstream of the multi-shaft screw machine in a conveying direction.
- the throttle device serves to adjust a filling level of the multi-shaft screw machine and/or the residence time tv of the at least one polyethylene and the oil in the multi-shaft screw machine.
- a method according to claim 21 ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the method according to the invention allows the multi-shaft screw machine to be operated at a low speed N. This introduces low shear and ensures gentle processing, whereby the installed power can be used as optimally as possible.
- the drive power or motor power required is low. Because the method according to the invention is carried out at a low speed N, the processing or preparation of the at least one polyethylene and the oil is gentle and requires little mechanical energy. This leads to a low effectively used torque density or a low effectively used specific torque Md/a 3 .
- Md refers in particular to a nominal drive torque.
- a method according to claim 22 ensures a simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the comminution takes place in particular by means of a comminution device.
- the at least one polyethylene is in the form of bulk material, for example as granules and/or powder.
- the comminution reduces the particle size of the granules and/or the powder and/or the agglomerates.
- the smaller the particle size of the at least one polyethylene the easier it is to mix the at least one polyethylene and the oil together to form a homogeneous melt.
- the at least one polyethylene can be melted or plasticized more easily and/or more quickly in the multi-shaft screw machine.
- the throughput through the multi-shaft screw machine can be increased and/or the machine size of the multi-shaft screw machine can be reduced.
- the comminuted at least one polyethylene is the multi-shaft screw machine is heated.
- a first preheating device is used in particular for heating.
- a method according to claim 23 ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the temperature TN of the supplied oil cools the melt in the multi-shaft screw machine, whereby the temperature of the melt at a discharge opening of the multi-shaft screw machine is reduced.
- the supplied oil is neither heated nor cooled.
- An oil cooling device is used in particular for cooling.
- heated oil with a temperature To is fed into the multi-shaft screw machine through at least one first oil feed opening and unheated oil with a temperature TN is fed into the multi-shaft screw machine through at least one second oil feed opening.
- the at least one second oil feed opening is arranged downstream of the at least one first oil feed opening in the conveying direction.
- a method according to claim 24 ensures simple, gentle and energy-efficient production of a film for electrical energy storage.
- the mixing takes place in particular by means of a shredding device.
- the shredding device serves not only to shred agglomerates of the at least one polyethylene, but also to mix the at least one polyethylene with the oil.
- the shredding device thus also serves as a mixing device or mixer.
- a proportion of 0.1% to 10%, in particular 0.5% to 9%, and in particular 1% to 8% based on the total mass of the oil fed in is mixed or premixed with the at least one polyethylene.
- the at least one polyethylene used for premixing and/or the oil used for premixing is heated.
- Fig. 1 is a partially sectioned schematic view of an apparatus for producing a film for electrical energy storage according to a first embodiment
- Fig. 2 is a partially sectioned plan view of the device in Fig. 1,
- Fig. 3 is a section through a multi-shaft screw machine of the device along a section line III-III in Fig. 2,
- Fig. 4 is a partially sectioned schematic view of an apparatus for producing a film for electrical energy storage according to a second embodiment with an oil cooling device
- Fig. 5 is a partially sectioned schematic view of an apparatus for producing a film for electrical energy storage according to a third embodiment
- Fig. 6 is a schematic view of a housing section of a multi-shaft screw machine of the device in Fig. 5,
- Fig. 7 is a partially sectioned view of an apparatus for producing a film for electrical energy storage according to a fourth embodiment, in which polyethylene is wetted with oil before being fed into a multi-shaft screw machine,
- Fig. 8 is a partially sectioned view of an apparatus for producing a film for electrical energy storage according to a fifth embodiment, in which polyethylene is wetted with oil before being fed into a multi-shaft screw machine, and
- Fig. 9 is a partially sectioned schematic view of an apparatus for producing a film for electrical energy storage according to a sixth embodiment, in which a throttle device is arranged after a multi-shaft screw machine.
- a throttle device is arranged after a multi-shaft screw machine.
- a first embodiment of the invention is described below with reference to Figs. 1 to 3.
- Figs. 1 to 3 show a device 1 for producing a film 2 for electrical energy storage.
- the device 1 comprises a multi-shaft screw machine 3, a first preheating device 4 for heating polyethylene 5, a first feed device 6 for feeding the heated polyethylene 5 into the multi-shaft screw machine 3, a second preheating device 7 for heating oil 8, a second feed device 9 for feeding the heated oil 8 into the multi-shaft screw machine 3, two screening devices 10, 11, a melt pump 12, a discharge nozzle 13 and a control device 14.
- the device 1 further comprises a comminution device 67 for comminution of the polyethylene 5.
- the multi-shaft screw machine 3 comprises a housing 15 made up of several housing sections 17 to 25 arranged one after the other in a conveying direction 16 and connected to one another.
- a discharge plate 35 is attached to the last housing section 25, which forms a discharge opening 36.
- the discharge opening 36 serves to discharge a melt 66 produced from the polyethylene 5 and the oil 8.
- the multi-shaft screw machine 3 is designed as a two-shaft screw machine rotating in the same direction.
- two housing bores 26, 27 are formed which are parallel to one another and penetrate one another and have the shape of a horizontal figure eight in cross-section.
- the housing bores 26, 27 each have a diameter D.
- Two treatment element shafts 28, 29 are arranged concentrically in the housing bores 26, 27 and can rotate about associated axes of rotation 30, 31.
- the treatment element shafts 28, 29 have a length L in the conveying direction 16.
- the length L includes the area of the treatment element shafts 28, 29 in which treatment elements are arranged.
- the multi-shaft screw machine 3 includes a drive motor 32 and a branching gear 34, between which a coupling 33 is arranged.
- the treatment element shafts 28, 29 are driven in rotation in the same direction, i.e. in the same directions of rotation, about the rotation axes 30, 31.
- the rotation axes 30, 31 have an axis distance a.
- the ratio of the length L of the treatment element shafts 28, 29 to the diameter D of the housing bores 26, 27 is: 30 ⁇ L/D ⁇ 85, in particular 35 ⁇ L/D ⁇ 80, in particular 40 ⁇ L/D ⁇ 75, in particular 45 ⁇ L/D ⁇ 70, in particular 50 ⁇ L/D ⁇ 65, and in particular 55 ⁇ L/D ⁇ 60.
- the multi-shaft screw machine 3 has, in the conveying direction 16, a first feed zone 37, a first mixing zone 38, a second feed zone 39, a second mixing zone 40, a third feed zone 41, a third mixing zone 42 and a pressure build-up zone 43.
- a polyethylene feed opening Zp is formed in the housing section 17, which opens into the housing bores 26, 27.
- the powdered polyethylene 5 is fed into the housing bores 26, 27 of the multi-shaft screw machine 3 through the polyethylene feed opening Zp.
- the comminution device 67 is used to comminute the powdered polyethylene 5.
- the powdered polyethylene forms, for example, agglomerates and/or has powder particles that have an undesirably large particle size.
- the comminution device 67 is used to destroy or break up any agglomerates and/or to comminute powder particles with an undesirably large particle size.
- the comminution device 67 comprises a housing 68 in which at least one comminution element 69 is arranged.
- the at least one comminution element 69 is in particular driven in rotation relative to the housing 68 by means of a drive.
- the comminution device 67 is arranged in front of the first preheating device 4.
- the first preheating device 4 serves to heat the comminuted powdered polyethylene 5 so that it is fed at a temperature Tp through the polyethylene feed opening Zp into the multi-shaft screw machine 3.
- the first preheating device 4 comprises, for example, a bulk material heat exchanger and/or a heating screw machine.
- the first preheating device 4 opens into the first feed device 6, which serves for the metered feeding of the heated powdered polyethylene 5.
- the first feed device 6 comprises, for example, a gravimetric doser.
- the first feed device 6 opens into the polyethylene feed opening Zp.
- three first oil supply openings are formed in the housing section 18, which are individually designated with Z01, Z012, Z013 and together with Z01.
- the second intake zone 39 three second oil supply openings are formed in the housing section 20, which are individually designated with Z021, Z022, Z023 and together with Z02. Furthermore, in a corresponding manner, in the third intake zone 41, three third oil supply openings are formed in the housing section 22, which are individually designated with Z031, Z032, Z033 and together with Z03.
- the arrangement of the oil supply openings Z01, Z02 and Z03 is explained in more detail below.
- the second preheating device 7 serves to preheat the oil 8 so that the oil 8 at a temperature To is fed through the oil feed openings Z01, Z02 and Z03 into the housing bores 26, 27 of the multi-shaft screw machine 3.
- the second preheating device 7 comprises, for example, a heat exchanger or electrical resistance heating cartridges.
- the second preheating device 7 is connected to the second feed device 9, which serves to feed the heated oil 8 through the oil feed openings Z01, Z02 and Z03 into the housing bores 26, 27.
- the second feed device 9 comprises a distribution line 44, which connects the second preheating device 7 to metering pumps 45, 46, 47.
- a first metering pump 45 is in turn connected via a distribution line 48 to the first oil feed openings Z011, Z012 and Z013. Accordingly, a second metering pump 46 is connected via a distribution line 49 to the second oil supply openings Z021, Z022 and Z023 and a third metering pump 47 is connected via a distribution line 49 to the third oil supply openings Z031, Z032 and Z033.
- the second oil supply openings Z02 are arranged in the conveying direction 16 after the first oil supply openings Z01 and are at a distance LA relative to these in the conveying direction 16.
- the third oil supply openings Z03 are correspondingly arranged in the conveying direction 16 after the second oil supply openings Z02 and are at a distance LA from these.
- the distances LA can be the same or different. The following applies in particular: 5 ⁇ LA/D ⁇ 45, in particular 10 ⁇ LA/D ⁇ 40, in particular 15 ⁇ LA/D ⁇ 35, and in particular 20 ⁇ LA/D ⁇ 30.
- the housing bores 26, 27 or an inner wall of the housing 15 delimiting the housing bores 26, 27 has a circumferential contour U which has the shape of a horizontal figure eight.
- the circumferential The circumferential contour U defines a first, upper region So and a second, lower region Su between the rotation axes 30, 31.
- the regions So and Su are also referred to as gusset regions or penetration regions of the housing bores 26, 27.
- the circumferential contour U defines a first side region SL and a second side region SR.
- the oil supply opening Zon is formed in the upper region So, whereas the oil supply opening Z012 is formed in the first side region SL and the oil supply opening Z013 is formed in the second side region SR.
- the oil supply openings Z011, Z012, Z013 are thus distributed along the circumferential contour U and arranged at three different positions so that they open into the housing bores 26, 27 at three different positions along the circumferential contour U. This is illustrated in Figs. 2 and 3.
- the treatment element shafts 28, 29 comprise conveying elements 53, 53' in the first intake zone 37, kneading elements 54, 54' in the first mixing zone 38, conveying elements 55, 55' in the second intake zone 39, kneading elements 56, 56' in the second mixing zone 40, conveying elements 57, 57' in the third intake zone 41, kneading elements 58, 58' and mixing elements 59, 59' in the third mixing zone 42, and conveying elements 60, 60' in the pressure build-up zone 43.
- the kneading elements 54, 54', 56, 56', 58, 58' are designed, for example, as individual kneading disks and/or as at least one kneading block with several kneading disks connected to one another in one piece.
- the conveying elements 53, 53', 55, 55', 57, 57', 60, 60', the kneading elements 54, 54', 56, 56', 58, 58' and the mixing elements 59, 59' are collectively referred to as treatment elements.
- the treatment element shafts 28, 29 have profiled shafts 51, 52 on which the treatment elements 53, 53' to 60, 60' are attached one after the other in the conveying direction 16.
- the conveying elements 53, 55, 57, 60, the kneading elements 54, 56, 58 and the mixing elements 59 are arranged on the shaft 51 and are part of the treatment element shaft 28, whereas the conveying elements 53', 55', 57', 60', the kneading elements 54', 56', 58' and the mixing elements 59' are arranged on the Shaft 52 and are part of the treatment element shaft 29.
- the treatment element shafts 28, 29 are designed to mesh closely with one another. Treatment elements with corresponding reference numerals, which only differ by a ', are arranged adjacent to one another and mesh closely with one another. This is illustrated, for example, for the kneading elements 54, 54' in Fig. 3.
- the treatment elements 53, 53' to 60, 60' are designed with two flights. This means that the treatment elements 53, 53' to 60, 60' each have a first comb Ki and a second comb K2 opposite the respective axis of rotation 30 or 31.
- the treatment elements 53, 53' to 60, 60' can have a different number of flights or number of combs k.
- the number of flights or number of combs k of the mixing elements 59, 59' can differ from the number of combs k of the conveying elements 53, 53', 55, 55', 57, 57', 60, 60' and/or the kneading elements 54, 54', 56, 56', 58, 58'.
- the treatment element shafts 28, 29 or the respective treatment elements 53, 53' to 60, 60' have an outer diameter D a and a core diameter Di.
- the treatment elements 53, 53' to 60, 60' which have a ratio D a /Di according to the invention, define a total length LM.
- the circumferential contour U of the housing bores 26, 27 delimits a cross-sectional area A.
- the housing 15 and the treatment element shafts 28, 29 or the treatment elements 53, 53' to 60, 60' delimit a free cross-sectional area AF between them.
- the free cross-sectional area AF is illustrated in Fig. 3.
- the multi-shaft screw machine 3 comprises a heating device 61.
- the heating device 61 serves to heat the housing 15 in a heating area.
- the heating area has a length Lu in the conveying direction 16.
- the heating device 61 comprises several heating elements 62 which are attached to the housing sections 17 to 22 and form the heating area.
- the heating device 61 is designed to be electrical, for
- the multi-shaft screw machine 3 also comprises a cooling device 63 for cooling the melted polyethylene 5 and the oil 8 or the melt 66.
- the cooling device 63 forms a cooling area.
- the cooling area has a length LK in the conveying direction 16.
- the cooling device 63 comprises cooling channels 64 which are formed in the housing sections 23 to 25 and define the cooling area.
- the cooling channels 64 are connected to a cooling unit 65 which conveys a cooling fluid through the cooling channels 64.
- the polyethylene 5 located in the housing bores 26, 27 and the oil 8 or the melt 66 are cooled by the cooling fluid.
- LH/LK ratio 0.5 ⁇ LH/LK ⁇ 3, in particular 0.75 ⁇ LH/LK ⁇ 2.5, and in particular 1 ⁇ LH/LK ⁇ 2.
- the first screening device 10 is arranged in the conveying direction 16 after the multi-shaft screw machine 3.
- the first screening device 10 is designed as a coarse screening device.
- the melt pump 12 is arranged in the conveying direction 16 after the first screening device 10 or between the first screening device 10 and the second screening device 11.
- the second screening device 11 is designed as a fine screening device.
- the coarse screening device is designed, for example, as a breaker plate.
- the fine screening device is designed, for example, as a disk filter or candle filter.
- the screening devices 10, 11 can be designed as screen changing devices.
- the melt pump 12 serves to build up pressure and convey the melt 66 through the second screening device 11.
- the second screening device 11 is arranged after the melt pump 12 in the conveying direction 16.
- the melt pump 12 is designed, for example, as a gear pump.
- the discharge nozzle 13 is arranged in the conveying direction 16 after the second screening device 11.
- the discharge nozzle 13 is used to produce the film 2 from the melt 66 that was produced in the multi-shaft screw machine 3 from the polyethylene 5 and the oil 8.
- the discharge nozzle 13 is designed as a slot nozzle.
- the control device 14 serves to control the multi-shaft screw machine 3, the comminution device 67, the first preheating device 4, the first feed device 6, the second preheating device 7, the second feed device 9, the screening devices 10, 11 and the melt pump 12.
- the control device 14 is in particular in signal connection with the drive motor 32, the preheating devices 4, 7, the first feed device 6, the metering pumps 45, 46, 47 of the second feed device 9, the screening devices 10, 11 and the melt pump 12.
- the powdered polyethylene 5 is first comminuted by means of the comminution device 67. Any agglomerates present are destroyed or broken up and/or any powder particles that have an undesirably large particle size are comminuted.
- the comminuted powdered polyethylene 5 is heated by means of the first preheating device 4 and fed by means of the first feed device 6 through the polyethylene feed opening Zp into the housing bores 26, 27 of the multi-shaft screw machine 3.
- the heated polyethylene 5 has the temperature Tp when fed, where in particular: 20 °C ⁇ Tp ⁇ 120 °C, in particular 40 °C ⁇ Tp ⁇ 100 °C, and in particular 60 °C ⁇ Tp ⁇ 80 °C.
- the oil 8 is heated by means of the second preheating device 7 and fed by means of the second feed device 9 through the oil feed openings Zoi, Z02 and Z03 into the housing bores 26, 27.
- the oil 8 has the temperature To when fed, where in particular the following applies: 30 °C ⁇ To ⁇ 110 °C, in particular 40 °C ⁇ To ⁇ 100 °C, in particular 50 °C ⁇ To ⁇ 90 °C, and in particular 60 °C ⁇ To ⁇ 80 °C. For example the following applies: 80 °C ⁇ To ⁇ 100 °C.
- the first intake zone 37 a first portion of the oil 8 is fed through the feed openings Zon, Z012, Zoi3 from different sides into the housing bores 26, 27, so that the polyethylene 5 is wetted with the oil 8 from different sides.
- the powdered polyethylene 5 and the oil 8 are conveyed to the first mixing zone 38.
- the powdered polyethylene 5 and the oil 8 are at least partially mixed with one another.
- the powdered polyethylene 5 is at least partially melted and further mixed with the oil 8.
- mechanical energy is introduced into the polyethylene 5 and the oil 8 by means of the kneading elements 54, 54'.
- the treatment element shafts 28, 29 are each driven in rotation by means of the drive motor 32 and the branching gear 34 at a speed N and a torque Md.
- the second intake zone 39 a second portion of the oil 8 is fed through the oil feed openings Z021, Z022, Zo23 from different sides into the housing bores 26, 27, so that the polyethylene 5 is wetted from different sides with the oil 8.
- the second mixing zone 40 any polyethylene 5 that has not yet melted is melted by mechanical energy input by means of the kneading elements 56, 56' and the oil 8, in particular the oil 8 fed in the second intake zone 39, is mixed with the melted polyethylene 5.
- a third portion of the oil 8 is fed through the feed openings Z031, Zo32, Zo33 from different sides into the housing bores 26, 27, so that the polyethylene 5 is wetted with the oil 8 from different sides.
- the melted polyethylene 5 or the polyethylene melt is further mixed with the oil 8, in particular with the oil 8 supplied in the third feed zone 41, by means of the kneading elements 58, 58' and the mixing elements 59, 59' to form the homogeneous melt 66.
- the housing 15 is heated in the heating area by means of the heating device 61, so that thermal energy is supplied to the polyethylene 5 and the supplied oil 8 via the housing 15. As a result, less mechanical energy has to be supplied to the polyethylene 5 and the oil 8 by means of the treatment element shafts 28, 29, which makes the processing gentle.
- the melt 66 produced is cooled by means of the cooling device 63.
- the cooling device 63 conveys a cooling fluid through the cooling channels 64 so that thermal energy is extracted from the melt 66.
- the cooling unit 65 removes the thermal energy from the cooling fluid again. By cooling the melt 66, thermal impairment is avoided. By lowering the temperature of the melt 66, the throughput can be increased in particular.
- the multi-shaft screw machine 3 Due to the ratio Da/Di, the multi-shaft screw machine 3 has a comparatively high free cross-sectional area AF and the housing bores 26, 27 therefore have a comparatively high free volume.
- the polyethylene 5 and the oil 8 are subjected to low shear, in particular a low shear force and/or a low shear rate y, so that the mechanical energy input into the multi-shaft screw machine 3 is low when the polyethylene 5 and the oil 8 are well mixed.
- the polyethylene 5 and the oil 8 or the melt 66 produced therefrom are not thermally affected or damaged to a relevant extent. Due to the length L of the treatment element shafts 28, 29, the residence time tv of the polyethylene 5 in the multi-shaft screw machine 3 is comparatively high.
- the low speed N in conjunction with the ratio Da/Di and the resulting high free cross-sectional area AF or the high free volume ensure a low shear rate y. This promotes a low thermal load on the polyethylene 5 and the oil 8 due to the mechanical energy input. Because the polyethylene 5 is fed into the multi-shaft screw machine 3 at the temperature Tp and the oil 8 at the temperature To, less mechanical energy is required in the multi-shaft screw machine 3.
- the feeding of the oil 8 at different positions along the circumferential contour U of the housing bores 26, 27 enables wetting of the polyethylene 5 from different sides, so that the production of the homogeneous melt 66 is simplified.
- the oil 8 is finely dispersed in the melted polyethylene 5 or the polyethylene melt.
- the melt 66 comprises 15 vol.% to 50 vol.% polyethylene 5 and 50 vol.% to 85 vol.% oil 8, in particular 20 vol.% to 35 vol.% polyethylene and 65 vol.% to 80 vol.% oil.
- the first proportion of oil 8 is in particular 40% to 80%, in particular 55% to 75%, whereas the subsequently added proportion or proportions of oil 8 are 20% to 60%, in particular 25% to 45%. Fillers and/or additives that are not taken into account in the aforementioned volume proportions can be mixed into the melt 66.
- the pressure in the melt 66 is increased so that the melt 66 is conveyed through the first screening device 10.
- the first screening device 10 any agglomerates present in the melt 66 are caught and/or broken up so that the melt pump 12 is protected.
- the melt 66 is then conveyed through the second screening device 11 by means of the melt pump 12 and cleaned or filtered and any agglomerates are broken up.
- the second screening device 11 is designed as a fine screening device
- the first screening device 10 is designed as a coarse screening device.
- the cleaned melt 66 is then discharged through the discharge nozzle 13 and the film 2 is thus produced.
- the film 2 is then smoothed, cooled and/or stretched in the usual way.
- the film 2 then passes through a solvent bath so that the finely dispersed oil 8 in the film 2 is washed out in order to expose the pore structure formed in the polyethylene 5.
- the film 2 serves as a so-called separator film and is used to produce electrical energy storage devices, such as lithium-ion batteries or lithium-ion accumulators.
- a second embodiment of the invention is described below with reference to Fig. 4. In contrast to the first embodiment, the second feed device 9 is only partially connected to the second preheating device 7.
- heated oil 8 is fed via the distributor line 44, the first metering pump 45 and the distributor line 48 into the first oil feed openings Z01, Z012 and Z013 and via the distributor line 44, the second metering pump 46 and the distributor line 49 into the second oil feed openings Z021, Z022 and Z023.
- oil 8 is fed via a supply line 70 to an oil cooling device 71 and cooled there.
- the unheated or cooled oil 8 is fed into the third oil supply openings Z031, Z032 and Z033 via a distributor line 44', the third metering pump 47 and the distributor line 50.
- the oil cooling device 71 and the distributor line 44' branch off from the supply line 70 before the second preheating device 7, so that the distributor line 44' bypasses the second preheating device 7.
- no heating elements are arranged in the third intake zone 41.
- the melt 66 is cooled by feeding unheated or cooled oil 8 into the housing bores 26, 27 through the third oil supply openings Z031, Z032 and Z033.
- the unheated or cooled oil 8 has, for example, a temperature TN of less than 60°C, in particular of at most 40°C. In particular, the following applies: 5°C ⁇ TN ⁇ 40°C, in particular 10°C ⁇ TN ⁇ 35°C, and in particular 15°C ⁇ TN ⁇ 30°C.
- the housing sections 18 to 25 each comprise a housing shell 72 and an associated sleeve 73, which is arranged in the housing shell 72.
- the respective sleeve 73 delimits the housing bores 26, 27 in sections.
- the housing sections 18 to 25 are designed to correspond to one another, with the housing sections 18, 20 and 22 additionally comprising the oil supply openings Z01, Z02 and Z03 in comparison to the housing sections 19, 21 and 23 to 25.
- the housing section 18 is described in detail below using Fig. 6 as an example.
- the housing casing 72 and the sleeve 73 together form a first fluid channel 74 and a second fluid channel 75.
- the fluid channels 74, 75 are arranged one after the other in the conveying direction 16.
- the fluid channels 74, 75 run spirally around the housing bores 26, 27 and the treatment element shafts 28, 29 arranged therein.
- the fluid channels 74, 75 have a maximum channel width or a diameter DF. Adjacent turns of the fluid channels 74, 75 are spaced apart Aw in the conveying direction 16.
- the fluid channels 74, 75 have, for example, a number W of turns together, where the following applies: 4 ⁇ W ⁇ 40, in particular 8 ⁇ W ⁇ 30, and in particular 12 ⁇ W ⁇ 20.
- the sleeve 73 has a higher thermal conductivity X than the housing shell 72.
- a spiral-shaped first groove 76 is formed on an outer wall of the sleeve 73.
- a spiral-shaped second groove 77 is formed on the outer wall of the sleeve 73.
- a first supply opening 78 and a first discharge opening 79 are formed in the housing shell 72, which open into the first fluid channel 74 at opposite ends.
- a second supply opening 80 and a second discharge opening 81 are formed in the housing shell 72, which open into the second fluid channel 75 at opposite ends.
- the housing sections 18 to 22 serve to heat the polyethylene 5 and the oil 8 located in the housing bores 26, 27.
- the heating device 61 comprises a Heating unit 82.
- the respective heating unit 82 is connected to the feed openings 78, 80 via a feed line 83 and to the discharge openings 79, 81 via a discharge line 84.
- the respective heating unit 82 can heat the housing sections 18 to 22 individually via a temperature of the heated fluid F.
- the housing sections 23 to 25 are used for cooling.
- the cooling device 63 comprises a cooling unit 65 for each housing section 23 to 25.
- the respective cooling unit 65 is connected to the supply openings 78, 80 via a supply line 85 and to the discharge openings 79, 81 via a discharge line 86.
- a respective fluid F is individually cooled to a temperature by the cooling units 65, so that the housing sections 23 to 25 through which the respective cooled fluid F flows are individually cooled.
- a fourth exemplary embodiment of the invention is described below with reference to Fig. 7.
- a portion of the heated oil 8 is mixed with the polyethylene 5 so that the polyethylene 5 is wetted with the oil 8.
- the housing 68 of the comminution device 67 has a polyethylene feed opening 87 and an oil feed opening 88.
- the first preheating device 4 is connected to the polyethylene feed opening 87 so that heated polyethylene 5 is fed into the comminution device 67.
- the oil feed opening 88 is connected to the second preheating device 7 via a fourth metering pump 89.
- Comminution elements 69 are arranged in the housing 68 and can be driven in rotation about an axis of rotation 91 by means of a drive 90.
- the rotating crushing elements 69 crush agglomerates formed by the polyethylene 5 on the one hand and mix the polyethylene 5 with the supplied oil 8 on the other.
- the crushing device 67 thus also acts as a mixing device or mixer.
- the polyethylene 5 wetted with the oil 8 is fed into the multi-shaft screw machine 3 by means of the first feed device 6. Wetting the polyethylene 5 improves the intake behavior of the multi-shaft screw machine 3.
- the pre-wetted polyethylene 5 can be more easily mixed into the oil fed into the multi-shaft screw machine 3. 8.
- a fifth embodiment of the invention is described below with reference to Fig. 8.
- the comminution device 67 is arranged between the first feed device 6 and the multi-shaft screw machine 3.
- the first feed device 6 is thus arranged between the first preheating device 4 and the comminution device 67.
- the polyethylene 5 is heated by means of the first preheating device 4 and fed directly to the first feed device 6.
- the first feed device 6 is connected to the polyethylene feed opening 87 of the comminution device 67.
- the heated polyethylene 5 passes from the first feed device 6 via the polyethylene feed opening 87 into the comminution device 67.
- a portion of the heated oil 8 is fed to the comminution device 67 via the oil feed opening 88, in accordance with the previous embodiment.
- the shredding device 67 the heated polyethylene 5 and the heated oil 8 are mixed with one another in the manner already described and agglomerates formed by the polyethylene 5 are shredded.
- the shredding device 67 is directly connected to the multi-shaft screw machine 3.
- the shredding device 67 thus opens directly into the polyethylene feed opening Zp. Because the shredding device 67 is arranged between the first feed device 6 and the multi-shaft screw machine 3, only the shredding device 67 and not the first feed device 6 is exposed to the oil 8.
- the device 1 comprises a throttle device 92, which is arranged in the conveying direction 16 after the multi-shaft screw machine 3.
- the throttle device 92 comprises a housing 93, in which a passage channel 94 is formed.
- a throttle body 95 is arranged in the passage channel 94, which is controlled by means of a Drive 96 is rotatably driven about a rotational axis 97.
- a free cross-sectional area of the passage channel 94 is adjustable.
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher umfasst eine Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) zum Erzeugen einer Schmelze aus mindestens einem Polyethylen (5) und einem Öl (8). Die Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) umfasst ein Gehäuse (15) mit darin ausgebildeten Gehäusebohrungen (26, 27), in denen Behandlungselementwellen (28, 29) zum Mischen des mindestens einen Polyethylens (5) und des Öls (8) angeordnet sind. Die Behandlungselementwellen (28, 29) umfassen jeweils mehrere Behandlungselemente (54, 54'), wobei für mindestens ein Behandlungselement (54, 54') je Behandlungselementwelle (28, 29) gilt: Da/Di ≥ 1,4. Da bezeichnet einen Außendurchmesser und Di einen Kerndurchmesser der Behandlungselemente (54, 54'). Hierdurch wird eine schonende und energieeffiziente Aufbereitung gewährleistet.
Description
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher, insbesondere für Batterien und/oder Akkumulatoren.
Folien werden in elektrischen Energiespeichem, wie beispielsweise Batterien und/oder Akkumulatoren, zur elektrischen Isolation der Elektroden eingesetzt. Deshalb werden derartige Folien auch als Separatorenfolien bezeichnet. Um den erforderlichen Austausch von Elektronen oder Ionen zu ermöglichen, müssen die Folien eine poröse Struktur aufweisen.
Aus der EP 3 281 767 Al ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrwellen- Schneckenmaschine, die zum Erzeugen einer Schmelze aus einem Polyethylen und einem erwärmten Öl dient. Die Mehrwellen-Schneckenmaschine umfasst ein Gehäuse, in dem mindestens zwei einander durchdringende Gehäusebohrungen ausgebildet sind. In der jeweiligen Gehäusebohrung ist eine Behandlungselementwelle drehbar angeordnet, die mindestens dreigängige Behandlungselemente aufweist. Die jeweilige Behandlungselementwelle weist einen Außendurchmesser Da und einen Kemdurchmesser Di auf, wobei gilt: 1,1 < Da/Di < 1,3. Durch die Ausbildung der Behandlungselementwellen wird eine intensive Durchmischung des aufgeschmolzenen Polyethylens und des Öls bei einer geringen Drehzahl der mindestens zwei Behandlungselementwellen ermöglicht, so dass das Polyethylen und das Öl thermisch nicht beschädigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass für mindestens ein Behandlungselement je Behandlungselementwelle Da/Di > 1,4 gilt, wird in den mindestens zwei Gehäusebohrungen der Mehrwellen-Schneckenmaschine zumindest abschnittsweise die freie uerschnittsfläche und somit das freie Volumen erhöht. Durch das höhere freie Volumen wirkt auf das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl eine gerin-
gere Scherung, insbesondere eine geringere Scherkraft und/oder eine geringere Schergeschwindigkeit, so dass das mindestens eine Polyethylen und das Öl schonend zu einer Schmelze aufbereitet werden. Die durch die Scherung dem mindestens einen Polyethylen und/oder dem Öl zugeführte mechanische Energie ist gering, so dass das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl nicht oder zumindest nicht in einem relevanten Maß thermisch beeinträchtigt bzw. beschädigt wird/werden. Hierdurch ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher.
Das mindestens eine Behandlungselement ist insbesondere als Förderelement und/oder als Knetelement und/oder als Mischelement ausgebildet. Vorzugsweise ist das mindestens eine Behandlungselement als Knetscheibe ausgebildet. Mehrere in einer Förderrichtung der Mehrwellen- Schneckenmaschine nacheinander angeordnete Knetscheiben können einzeln und/oder einstückig als Knetblock ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Mehrwellen-Schneckenmaschine je Behandlungselementwelle mehrere Behandlungselemente auf, deren Verhältnis Da/Di in dem beanspruchten Bereich liegt. Die Behandlungselemente können ein identisches Verhältnis Da/Di und/oder unterschiedliche Verhältnisse Da/Di in dem beanspruchten Bereich haben. Vorzugsweise umfasst jede Behandlungselementwelle mehrere Förderelemente und/oder mehrere Knetelemente und/oder mehrere Mischelemente, deren Verhältnis Da/Di in dem beanspruchten Bereich liegt. Die Förderelemente und/oder Knetelemente und/oder Mischelemente können ein identisches Verhältnis Da/Di und/oder unterschiedliche Verhältnisse Da/Di in dem beanspruchten Bereich haben. Vorzugsweise gilt: 1,4 < Da/Di < 2,3, insbesondere 1,5 < Da/Di < 2,2, und insbesondere 1,56 < Da/Di < 2,15.
Die Mehrwellen-Schneckenmaschine ist insbesondere gleichsinnig rotierend ausgebildet. Hierzu sind die mindestens zwei Behandlungselementwellen in gleichen Drehrichtungen um eine jeweilige Drehachse drehbar bzw. drehantreibbar. Die mindestens zwei Behandlungselementwellen sind vorzugsweise einander kämmend, insbesondere dicht kämmend, ausgebildet. Die Mehrwellen-Schneckenmaschine ist vorzugsweise als Zweiwellen-Schneckenmaschine, insbesondere als gleichsinnig rotierende Zweiwellen-Schneckenmaschine ausgebildet. Die Zweiwellen-Schneckenmaschine umfasst zwei in dem Gehäuse ausgebildete und einander durchdringende Gehäusebohrungen, die insbesondere im uerschnitt die Form einer liegenden Acht haben. In den zwei Gehäusebohrungen ist jeweils eine Behandlungselementwelle drehbar angeordnet. Die jeweilige
Behandlungselementwelle umfasst vorzugsweise eine profilierte Welle, auf der mehrere Behandlungselemente, insbesondere Förderelemente und/oder Knetelemente und/oder Mischelemente, befestigt sind.
Die mindestens zwei Behandlungselementwellen sind insbesondere einander dicht kämmend ausgebildet, so dass benachbarte Behandlungselemente einander dicht kämmend abstreifen. Zusätzlich sind die mindestens zwei Behandlungselementwellen insbesondere derart ausgebildet, dass eine die mindestens zwei Gehäusebohrungen begrenzende Innenwand des Gehäuses abgestreift wird. Hierdurch wird eine ausreichende Durchmischung des mindestens einen Polyethylens und des Öls sowie ein Reinigungseffekt erzielt. Durch den Reinigungseffekt wird gewährleistet, dass das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl nicht unzulässig lange in der Mehrwellen-Schneckenmaschine verbleiben und thermisch degradieren.
Vorzugsweise umfasst die Mehrwellen-Schneckenmaschine eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des mindestens einen Polyethylens und/oder des Öls in den mindestens zwei Gehäusebohrungen und/oder eine Kühleinrichtung zum Kühlen des aufgeschmolzenen mindestens einen Polyethylens und/oder des Öls in den mindestens zwei Gehäusebohrungen. Die Heizeinrichtung ist insbesondere an dem Gehäuse und/oder in dem Gehäuse angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Heizeinrichtung Heizplatten, die gegen das Gehäuse anliegen, und/oder Heizpatronen, die in zugehörigen Bohrungen des Gehäuses angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung elektrisch betreibbar und/oder mittels eines Wärmeträgerfluids betreibbar. In dem Gehäuse ist beispielsweise mindestens ein Heizkanal für das Wärmeträgerfluid ausgebildet.
Die Kühleinrichtung dient insbesondere zum Kühlen der Schmelze. Die Kühleinrichtung wird insbesondere mittels eines Kühlfluids betrieben. Hierzu ist in dem Gehäuse insbesondere mindestens ein Kühlkanal für das Kühlfluid ausgebildet.
Vorzugsweise bildet das Gehäuse der Mehrwellen-Schneckenmaschine einen Heizbereich und/oder einen Kühlbereich aus. Der Kühlbereich ist in einer Förderrichtung der Mehrwellen- Schneckenmaschine nach dem Heizbereich angeordnet. Der Heizbereich hat in der Förderrichtung eine Länge LH, wohingegen der Kühlbereich in der Förderrichtung eine Länge LK hat. Für
ein Verhältnis LH/LK gilt insbesondere: 0,5 < LH/LK < 3, insbesondere 0,75 < LH/LK < 2,5, und insbesondere 1 < LH/LK < 2.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine erste Zuführeinrichtung zum Zuführen des mindestens einen Polyethylens in die Mehrwellen-Schneckenmaschine und/oder in eine Zerkleinerungseinrichtung bzw. Mischeinrichtung. Beispielsweise ist die erste Zuführeinrichtung vor der Zerkleinerungseinrichtung bzw. Mischeinrichtung angeordnet, sodass das mindestens eine Polyethylen von der ersten Zuführeinrichtung über die Zerkleinerungseinrichtung bzw. Mischeinrichtung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt wird. Die erste Zuführeinrichtung umfasst insbesondere mindestens einen gravimetrischen Dosierer. Die erste Zuführeinrichtung kann insbesondere thermisch isoliert und/oder beheizt sein. Vorzugsweise ist vor der ersten Zuführeinrichtung eine erste Vorwärmeinrichtung zum Erwärmen des mindestens einen Polyethylens angeordnet.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Zerkleinerungseinrichtung zum Zerkleinern des mindestens einen Polyethylens. Das mindestens eine Polyethylen ist insbesondere als Schüttgut, beispielsweise als Granulat und/oder Pulver ausgebildet. Die Zerkleinerungseinrichtung dient insbesondere zum Zerkleinern von Granulat und/oder Pulver und/oder Agglomeraten. Die Zerkleinerungseinrichtung ist vor der ersten Zuführeinrichtung angeordnet, insbesondere vor der ersten Vorwärmeinrichtung. Hierdurch wird das mindestens eine Polyethylen in zerkleinerter Form der Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt. Vorzugsweise wird das mindestens eine Polyethylen nach dem Zerkleinern mittels der ersten Vorwärmeinrichtung erwärmt. Je kleiner die Partikelgröße des mindestens einen Polyethylens ist, desto einfacher kann das mindestens eine Polyethylen und das Öl zu einer homogenen Schmelze miteinander vermischt werden. Insbesondere kann das mindestens eine Polyethylen in der Mehrwellen-Schneckenmaschine einfacher und/oder schneller aufgeschmolzen bzw. plastifiziert werden. Durch die Reduktion der Partikelgröße des mindestens einen Polyethylens kann der Durchsatz erhöht und/oder die Maschinengröße der Mehrwellen-Schneckenmaschine reduziert werden. Die Zerkleinerungseinrichtung umfasst beispielsweise eine Mühle und/oder einen Turbomischer und/oder einen Intensivmischer.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine zweite Zuführeinrichtung zum Zuführen des Öls in die Mehrwellen-Schneckenmaschine. Die zweite Zuführeinrichtung umfasst insbesondere mindestens eine Dosierpumpe und/oder mindestens eine Düse. Die zweite Zuführeinrichtung ist insbesondere thermisch isoliert und/oder beheizt und/oder gekühlt. Vorzugsweise ist vor der zweiten Zuführeinrichtung eine zweite Vorwärmeinrichtung zum Erwärmen des Öls und/oder eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Öls angeordnet. Beispielsweise wird mittels der zweiten Vorwärmeinrichtung ein erster Teil des Öls erwärmt, wohingegen ein zweiter Teil des Öls nicht erwärmt wird und/oder mittels der Kühleinrichtung gekühlt wird. Der erste Teil des Öls wird in einer Förderrichtung der Mehrwellen-Schneckenmaschine stromaufwärts zu dem zweiten Teil des Öls zugeführt. Die zweite Vorwärmeinrichtung ist somit insbesondere an mindestens eine erste Öl -Zuführöffnung der Mehrwellen-Schneckenmaschine angeschlossen, wohingegen die Kühleinrichtung an mindestens eine zweite Öl -Zuführ Öffnung der Mehrwellen-Schneckenmaschine angeschlossen ist, die in der Förderrichtung stromabwärts zu der mindestens einen ersten Öl-Zu- führöffnung angeordnet ist.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung mindestens eine Siebeinrichtung zum Reinigen der Schmelze. Die mindestens eine Siebeinrichtung ist in einer Förderrichtung nach der Mehrwellen- Schneckenmaschine angeordnet. Durch die mindestens eine Siebeinrichtung wird die Güte der Schmelze in einfacher und energieeffizienter Weise verbessert. Vorzugsweise sind mehrere Siebeinrichtungen vorgesehen, die in der Förderrichtung der Schmelze eine gestaffelte Siebfeinheit haben. Die mindestens eine Siebeinrichtung ist insbesondere als Siebwechseleinrichtung, Brecherplatte, Scheibenfilter und/oder Kerzenfilter ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung mindestens eine Schmelzepumpe, die in einer Förderrichtung nach der Mehrwellen-Schneckenmaschine angeordnet ist. Die mindestens eine Schmelzepumpe ist vorzugsweise in der Förderrichtung vor einer Austragsdüse angeordnet. Mittels der mindestens einen Schmelzepumpe wird in einfacher und energieeffizienter Weise der Druck der Schmelze zum Austragen durch die Austragsdüse erhöht. Zwischen der mindestens einen Schmelzepumpe und der Austragsdüse ist insbesondere mindestens eine Siebeinrichtung angeordnet. Die Schmelzepumpe ist beispielsweise als Zahnradpumpe ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung mindestens eine Austragsdüse. Die mindestens eine Aus- tragsdüse ist in einer Förderrichtung nach der mindestens einen Siebeinrichtung und/oder nach der mindestens einen Schmelzepumpe angeordnet. Die mindestens eine Austragsdüse dient zur Herstellung einer Folie aus der Schmelze. Die Austragsdüse ist vorzugsweise als Schlitzdüse, insbesondere als Breitschlitzdüse ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung dient insbesondere zum Steuern einer ersten Vorwärmeinrichtung zum Erwärmen des mindestens einen Polyethylens und/oder einer zweiten Vorwärmeinrichtung zum Erwärmen des Öls und/oder einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Öls und/oder der Mehrwellen-Schneckenmaschine und/oder einer ersten Zuführeinrichtung zum Zuführen des mindestens einen Polyethylens und/oder einer zweiten Zuführeinrichtung zum Zuführen des Öls und/oder mindestens einer Siebeinrichtung und/oder mindestens einer Schmelzepumpe. Die Steuereinrichtung steuert insbesondere die erste Vorwärmeinrichtung derart an, dass das erwärmte mindestens eine Polyethylen eine Temperatur Tp hat, und/oder steuert insbesondere die zweite Vorwärmeinrichtung derart an, dass das erwärmte Öl eine Temperatur To hat. Weiterhin steuert die Steuereinrichtung die Mehrwellen- Schneckenmaschine insbesondere derart an, dass die mindestens zwei Behandlungselementwellen mit der Drehzahl N und/oder einem Drehmoment Md drehangetrieben werden und/oder das mindestens eine Polyethylen in der Mehrwellen-Schneckenmaschine eine mittlere Verweilzeit tv hat. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung die erste Zuführeinrichtung und die zweite Zuführeinrichtung derart an, dass die Schmelze 15 Vol.-% bis 50 Vol.-% Polyethylen und 50 Vol.- % bis 85 Vol.-% Öl, insbesondere 20 Vol.-% bis 35 Vol.-% Polyethylen und 65 Vol.-% bis 80 Vol.-% Öl umfasst.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 2 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Je höher das Verhältnis Da/Di ist, desto höher ist die freie uerschnittsfläche und somit das freie Volumen in den mindestens zwei Gehäusebohrungen und desto niedriger ist die auf das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl wirkende Scherung. Durch die Obergrenze für das Verhältnis Da/Di wird ein ausreichender mechanischer Energieeintrag zum Aufschmelzen des mindestens einen Polyethylens und/oder zur Durchmischung des aufgeschmolzenen mindestens einen Polyethylens und des Öls gewähr-
leistet. Je niedriger die Obergrenze ist, desto höher ist der Mindesteintrag an mechanischer Energie in das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl. Vorzugsweise weist jede Behandlungselementwelle mehrere Behandlungselemente auf, die in einer Förderrichtung nacheinander angeordnet sind und deren Verhältnis Da/Di in dem beanspruchten Bereich liegt. Die Behandlungselemente können ein identisches Verhältnis Da/Di und/oder unterschiedliche Verhältnisse Da/Di in dem beanspruchten Bereich haben.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 3 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Durch das Verhältnis L/D wird einerseits eine ausreichend lange Verweilzeit des mindestens einen Polyethylens und/oder des Öls in der Mehrwellen-Schneckenmaschine gewährleistet, um eine ausreichende Durchmischung und eine homogene Schmelze zu gewährleisten, und andererseits eine unwirtschaftliche Herstellung und/oder ein zu hoher mechanischer Energieeintrag vermieden. Je höher das Verhältnis L/D ist, desto länger ist die Verweilzeit des mindestens einen Polyethylens und/oder des Öls in der Mehrwellen-Schneckenmaschine und desto besser ist deren Vermischung und Homogenisierung. Je niedriger das Verhältnis L/D ist, desto wirtschaftlicher und/oder schonender ist die Herstellung der Schmelze.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 4 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die Behandlungselemente der jeweiligen Behandlungselementwelle, die ein Verhältnis Da/Di in dem beanspruchten Bereich haben, definieren die aufsummierte Länge LM. Die Behandlungselemente können in der Förderrichtung unmittelbar nacheinander und/oder in der Förderrichtung verteilt angeordnet sein. Die aufsummierte Länge LM ist die Summe der Breiten aller Behandlungselemente der jeweiligen Behandlungselementwelle, deren Verhältnis Da/Di in dem beanspruchten Bereich liegt. Durch das Verhältnis LM/L wird gewährleistet, dass die auf das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl wirkende Scherung über die Länge LM reduziert ist, da über die Länge LM eine höhere freie uerschnittsfläche und somit ein höheres freies Volumen in den mindestens zwei Gehäusebohrungen vorliegt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 5 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Das mindestens eine Behandlungselement hat jeweils mindestens einen Kamm. Die Kammanzahl ist nachfolgend mit k bezeichnet. Für die Kammanzahl k gilt: 1 < k < 3, insbesondere 1 < k < 2. Vorzugsweise gilt für die Kammanzahl k: k = 2. Durch die Kammanzahl k wird einerseits eine ausreichende freie Quer- schnittsfläche bzw. ein ausreichendes freies Volumen und andererseits eine ausreichende Durchmischung des mindestens einen Polyethylens und des Öls gewährleistet. Die Kammanzahl k entspricht der Ganganzahl.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Mittels der ersten Vorwärmeinrichtung wird das mindestens eine Polyethylen auf eine Temperatur Tp erwärmt. Das zu erwärmende bzw. erwärmte mindestens eine Polyethylen ist insbesondere als Schüttgut ausgebildet, beispielsweise als Pulver und/oder Granulat. Die erste Vorwärmeinrichtung ist zum Zuführen des erwärmten mindestens einen Polyethylens vor der Mehrwellen-Schneckenmaschine angeordnet. Die erste Vorwärmeinrichtung ist insbesondere vor einer ersten Zuführeinrichtung zum Zuführen des mindestens einen Polyethylens in die Mehrwellen-Schneckenmaschine angeordnet. Dadurch, dass das mindestens eine Polyethylen bei der Zuführung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine auf die Temperatur Tp erwärmt ist, muss zum Aufschmelzen des mindestens einen Polyethylens in der Mehrwellen-Schneckenmaschine weniger mechanische Energie in das mindestens eine Polyethylen eingebracht werden. Hierdurch wird das Aufschmelzen bzw. Aufbereiten des mindestens einen Polyethylens schonender und energieeffizienter.
Die erste Vorwärmeinrichtung dient insbesondere zum direkten und/oder indirekten Übertragen von Wärme auf das mindestens eine Polyethylen. Unter einer direkten Wärmeübertragung wird insbesondere verstanden, dass ein Wärmeträgerfluid, beispielsweise ein warmes Gas, in direktem Kontakt mit dem mindestens einen Polyethylen ist. Demgegenüber wird unter einer indirekten Wärmeübertragung insbesondere verstanden, dass ein Wärmeträgerfluid nicht in direktem Kontakt mit dem mindestens einen Polyethylen ist, also durch ein Wärmeübertragungselement, wie beispielsweise eine Metallplatte und/oder ein Metallrohr, von dem mindestens einen Polyethylen getrennt ist.
Vorzugsweise umfasst die erste Vorwärmeinrichtung einen Schüttgut-Wärmetauscher. Der Schüttgut-Wärmetauscher dient insbesondere zum indirekten Übertragen von Wärme auf das mindestens eine Polyethylen. Das mindestens eine Polyethylen wird beispielsweise gravimetrisch und/oder pneumatisch durch den Schüttgut-Wärmetauscher gefördert. Als Wärmeträgerfluid dient beispielsweise ein erwärmtes Gas, Dampf und/oder insbesondere eine erwärmte Flüssigkeit.
Vorzugsweise umfasst die erste Vorwärmeinrichtung eine Heiz-Schneckenmaschine. Die Heiz- Schneckenmaschine umfasst insbesondere ein Gehäuse, mindestens eine darin ausgebildete Gehäusebohrung und mindestens eine Förderwelle. Die mindestens eine Förderwelle ist drehbar in der jeweils zugehörigen Gehäusebohrung angeordnet. Die jeweilige Förderwelle umfasst vorzugsweise eine Welle und Förderelemente, die in einer Förderrichtung nacheinander auf der Welle befestigt sind. Das mindestens eine Förderelement ist insbesondere eine Vollblattschnecke, die auf die Welle aufgeschweißt ist. Das Gehäuse und/oder die mindestens eine Förderwelle ist/sind beheizbar. Beispielsweise ist/sind die Welle und/oder mindestens ein Förderelement beheizbar. Hierzu ist in dem Gehäuse und/oder in der Welle und/oder in dem mindestens einen Förderelement beispielsweise ein jeweiliger Kanal für ein Wärmeträgerfluid ausgebildet. Im Falle einer Vollblattschnecke werden die Schneckenflanken von einem Wärmeträgerfluid durchströmt. Die Heiz-Schneckenmaschine ermöglicht eine geringe Bauhöhe und kann insbesondere flexibel mit unterschiedlichen Durchsätzen betrieben werden. Die Heiz-Schneckenmaschine dient insbesondere zum indirekten Übertragen von Wärme auf das mindestens eine Polyethylen. Optional können in die Heiz-Schneckenmaschine auch Additive zugeführt bzw. zudosiert werden. Die Additive werden dann in das mindestens eine Polyethylen eingemischt und ebenso vorgewärmt.
Vorzugsweise umfasst die erste Vorwärmeinrichtung für das mindestens eine Polyethylen einen Fließbetterhitzer und/oder einen Silobehälter. Fließbetterhitzer und/oder Silobehälter werden zur direkten Übertragung von Wärme mit einem Gas durchströmt, welches beispielsweise über ein Gebläse zugeführt wird.
Vorzugsweise umfasst die erste Vorwärmeinrichtung eine Wärmekammer und/oder einen Wärmeschrank zum direkten und/oder indirekten Übertragen von Wärme auf das mindestens eine Polyethylen.
Mittels der ersten Vorwärmeinrichtung kann insbesondere eine direkte Übertragung und eine indirekte Übertragung von Wärme miteinander kombiniert werden.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 7 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die zweite Vorwärmeinrichtung dient zum Erwärmen zumindest eines Teils des zuzuführenden Öls auf eine Temperatur To. Dadurch, dass das Öl beim Zuführen in die Mehrwellen-Schneckenmaschine auf die Temperatur To erwärmt ist, wird das in der Mehrwellen-Schneckenmaschine befindliche mindestens eine Polyethylen durch das erwärmte Öl weiter erwärmt. Hierdurch muss mittels der Mehrwellen- Schneckenmaschine weniger Energie in das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl eingetragen werden. Die zweite Vorwärmeinrichtung umfasst insbesondere einen Wärmetauscher und/oder elektrische Widerstandsheizelemente.
Die zweite Vorwärmeinrichtung ist zum Zuführen von erwärmtem Öl über die zweite Zuführeinrichtung mit der Mehrwellen-Schneckenmaschine verbunden. Vorzugsweise umfasst die Mehrwellen-Schneckenmaschine mindestens zwei Öl -Zuführöffnungen, die in einer Förderrichtung nacheinander angeordnet sind. Mindestens eine zweite Öl -Zuführ Öffnung ist somit in der Förderrichtung stromabwärts zu mindestens einer ersten Öl -Zuführöffnung angeordnet.
Vorzugsweise ist die zweite Vorwärmeinrichtung derart über die zweite Zuführeinrichtung mit der Mehrwellen-Schneckenmaschine verbunden, dass durch die mindestens eine erste Öl-Zu- führöffnung und durch die mindestens eine zweite Öl -Zuführ Öffnung erwärmtes Öl zugeführt wird. Vorzugsweise wird über alle Öl -Zuführöffnungen erwärmtes Öl zugeführt.
Vorzugsweise ist die zweite Vorwärmeinrichtung derart über die zweite Zuführeinrichtung an die Mehrwellen-Schneckenmaschine angeschlossen, dass erwärmtes Öl durch die mindestens eine erste Öl -Zuführ Öffnung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt wird, nicht jedoch durch die mindestens eine zweite Öl-Zuführöffnung. Die zweite Vorwärmeinrichtung ist somit
über die zweite Zuführeinrichtung nicht an die mindestens eine zweite Öl -Zuführ Öffnung angeschlossen. Durch die mindestens eine zweite Öl -Zuführ Öffnung wird mittels der zweiten Zuführeinrichtung nicht erwärmtes Öl und/oder gekühltes Öl in die Mehrwellen-Schneckenma- schine zugeführt. Zum Zuführen von gekühltem Öl umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere eine Kühleinrichtung. Die Kühleinrichtung ist zum Zuführen des gekühlten Öls mittels der zweiten Zuführeinrichtung an die mindestens eine zweite Öl-Zuführöffnung angeschlossen. Durch etwaige Öl -Zuführ Öffnungen, die in der Förderrichtung nach der mindestens einen zweiten Öl-Zuführöffnung angeordnet sind, kann in entsprechender Weise nicht erwärmtes Öl und/oder gekühltes Öl zugeführt werden.
Durch jede Öl-Zuführöffnung kann in der oben beschriebenen Weise entweder erwärmtes Öl oder nicht erwärmtes und nicht gekühltes Öl oder gekühltes Öl zugeführt werden. Vorzugsweise wird durch mindestens eine in der Förderrichtung gesehen erste Öl-Zuführöffnung erwärmtes Öl zugeführt und durch mindestens eine in der Förderrichtung gesehen letzte Öl-Zuführöffnung nicht erwärmtes oder gekühltes Öl zugeführt. Durch das nicht erwärmte Öl bzw. das gekühlte Öl wird die Schmelze ab gekühlt, wodurch die Temperatur der Schmelze an einer Austragsöffnung der Mehrwellen-Schneckenmaschine reduziert ist. Hierdurch kann insbesondere der Durchsatz erhöht werden. Beispielsweise hat das Öl beim Zuführen durch die mindestens eine erste Öl-Zu- führöffnung eine Temperatur von mindestens 60 °C und das Öl beim Zuführen durch die mindestens eine letzte Öl-Zuführöffnung eine Temperatur von weniger als 60 °C, insbesondere von höchstens 40 °C.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 8 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die mindestens eine Zuführöffnung zum Zuführen des mindestens einen Polyethylens ist nachfolgend als mindestens eine Polyethylen- Zuführöffnung bezeichnet, wohingegen die mindestens eine Zuführöffnung zum Zuführen des Öls nachfolgend als Öl-Zuführöffnung bezeichnet ist. Die mindestens eine Öl-Zuführöffnung ist in einer Förderrichtung der Mehrwellen-Schneckenmaschine insbesondere nach der mindestens einen Polyethylen-Zuführöffnung angeordnet. Hierdurch wird das Öl in das bereits in der Mehrwellen-Schneckenmaschine befindliche mindestens eine Polyethylen zugeführt. Die mindestens eine Polyethylen-Zuführöffnung und/oder die mindestens eine Öl-Zuführöffnung sind insbeson-
dere in dem Gehäuse ausgebildet und münden in die mindestens zwei Gehäusebohrungen. Vorzugsweise ist die jeweilige Öl -Zuführ Öffnung in der Förderrichtung nach mindestens einer Polyethylen-Zuführöffnung angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Mehrwellen-Schneckenma- schine mindestens zwei Öl -Zuführöffnungen, insbesondere mindestens drei Öl -Zuführ Öffnungen, die in der Förderrichtung nacheinander und nach mindestens einer Polyethylen-Zuführöffnung angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst die Mehrwellen-Schneckenmaschine höchstens 20, insbesondere höchstens 16, und insbesondere höchstens 12 Öl -Zuführöffnungen. Durch die Öl-Zu- führöffnungen wird ein sukzessives Zuführen des Öls und ein verbessertes Vermischen des Öls mit dem mindestens einen Polyethylen, insbesondere mit dem aufgeschmolzenen mindestens einen Polyethylen, ermöglicht.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die Zuführöffnungen zum Zuführen des Öls sind nachfolgend als Öl -Zuführöffnungen bezeichnet. Durch den Abstand LA bzw. das Verhältnis LA/D wird gewährleistet, dass das Öl sukzessive in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt und mit dem mindestens einen Polyethylen bzw. dem aufgeschmolzenen mindestens einen Polyethylen vermischt wird. Der Abstand LA bzw. das Verhältnis LA/D gewährleistet insbesondere, dass bereits zugeführtes Öl in ausreichendem Maß mit dem mindestens einen Polyethylen vermischt ist, bevor weiteres Öl in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt wird. Bei mindestens drei Zuführöffnungen können die Abstände LA zwischen jeweils zwei benachbarten Zuführöffnungen bzw. die Verhältnisse LA/D gleich und/oder unterschiedlich sein.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 10 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die Zuführöffnungen zum Zuführen des Öls sind nachfolgend als Öl -Zuführöffnungen bezeichnet. Dadurch, dass mehrere Öl-Zuführ- öffnungen an unterschiedlichen Positionen entlang der Umfangskontur der mindestens zwei Gehäusebohrungen in die mindestens zwei Gehäusebohrungen münden, wird das in den mindestens zwei Gehäusebohrungen befindliche mindestens eine Polyethylen bzw. aufgeschmolzene mindestens eine Polyethylen von unterschiedlichen Seiten mit dem zugeführten Öl benetzt. Hierdurch wird die Durchmischung des Öls mit dem mindestens einen Polyethylen bzw. dem aufgeschmolzenen mindestens einen Polyethylen verbessert. Beispielsweise mündet mindestens eine Öl -Zuführöffnung in einem Zwickelbereich, vorzugsweise in jedem Zwickelbereich, und/oder
mindestens eine Öl-Zuführöffnung in einem Seitenbereich, vorzugsweise in jedem Seitenbereich, in die mindestens zwei Gehäusebohrungen. Die Öl -Zuführ Öffnungen können in der Förderrichtung an derselben Position des Gehäuses und/oder an unterschiedlichen Positionen des Gehäuses angeordnet sein. Vorzugsweise umfasst die Mehrwellen-Schneckenmaschine entlang der Umfangskontur eine Anzahl m an unterschiedlichen Positionen, an denen Öl -Zuführöffnungen angeordnet sind, wobei gilt: 2 < m < 8, insbesondere 3 < m < 7, und insbesondere 4 < m < 6. Vorzugsweise wird das Öl mittels einer jeweiligen Düse in die mindestens zwei Gehäusebohrungen zugeführt. Hierzu ist die jeweilige Düse in einer zugehörigen Öl -Zuführ Öffnung angeordnet und/oder an eine zugehörige Öl -Zuführ Öffnung angeschlossen.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 11 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die Behandlungselemente der mindestens zwei Behandlungselementwellen, deren Verhältnis Da/Di in dem beanspruchten Bereich liegt, begrenzen mit dem Gehäuse die freie uerschnittsfläche AF. Die uerschnittsfläche der mindestens zwei Gehäusebohrungen ist mit uerschnittsfläche A bezeichnet. Das Verhältnis AF/A gewährleistet eine vergleichsweise hohe freie uerschnittsfläche AF und somit ein hohes freies Volumen in den mindestens zwei Gehäusebohrungen. Dementsprechend gewährleistet das Verhältnis AF/A, dass eine geringe Scherung auf das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl wirkt und die Aufbereitung schonend ist.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 12 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die Zerkleinerungseinrichtung ist insbesondere vor der ersten Zuführeinrichtung angeordnet. Das mindestens eine Polyethylen ist als Schüttgut, beispielsweise als Granulat und/oder Pulver ausgebildet. Die Zerkleinerungseinrichtung dient zum Zerkleinern von Granulat und/oder Pulver und/oder Agglomeraten. Hierdurch wird das mindestens eine Polyethylen in zerkleinerter Form der Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt. Je kleiner die Partikelgröße des mindestens einen Polyethylens ist, desto einfacher kann das mindestens eine Polyethylen und das Öl zu einer homogenen Schmelze miteinander vermischt werden. Insbesondere kann das mindestens eine Polyethylen in der Mehrwellen- Schneckenmaschine einfacher und/oder schneller aufgeschmolzen bzw. plastifiziert werden. Durch die Reduktion der Partikelgröße des mindestens einen Polyethylens kann der Durchsatz
durch die Mehrwellen-Schneckenmaschine erhöht und/oder die Maschinengröße der Mehrwel- len-Schneckenmaschine reduziert werden. Die Zerkleinerungseinrichtung umfasst beispielsweise ein Gehäuse, in dem mindestens ein Zerkleinerungselement angeordnet ist. Die Zerkleinerungseinrichtung umfasst beispielsweise eine Mühle und/oder einen Turbomischer. Vorzugsweise ist die Zerkleinerungseinrichtung vor der ersten Vorwärmeinrichtung angeordnet.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 13 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Dadurch, dass der Zerkleinerungseinrichtung ein Teil des Öls zugeführt wird, kann zumindest ein Teil des mindestens einen Polyethylens und ein Teil des Öls vor dem Zuführen in die mindestens zwei Gehäusebohrungen der Mehrwellen-Schneckenmaschine miteinander vermischt werden. In der Zerkleinerungseinrichtung wird das mindestens eine Polyethylen mittels des Öls vorbenetzt. Hierdurch kann das mindestens eine Polyethylen in der Mehrwellen-Schneckenmaschine aufgrund der mit dem Öl versehenen Oberfläche einfacher mit dem Öl vermischt werden, das in die mindestens zwei Gehäusebohrungen zugeführt wird. Darüber hinaus kann durch die Benetzung der Oberfläche des mindestens einen Polyethylens die Zuführung in die mindestens zwei Gehäusebohrungen der Mehrwellen-Schneckenmaschine verbessert werden. Dadurch, dass in der Zerkleinerungseinrichtung Agglomerate zerkleinert und hierbei Pulverpartikel separiert werden, die anschließend mit dem Öl vorbenetzt werden, wird die Entstehung von innerlich unbenetzten Agglomeraten in der Mehrwellen-Schneckenmaschine vermieden. Hierdurch wird die ualität der Schmelze erhöht.
Vorzugsweise umfasst die Zerkleinerungseinrichtung mindestens ein Zerkleinerungselement, das in einem Gehäuse angeordnet ist. Das mindestens eine Zerkleinerungselement dient insbesondere auch zum Vermischen des mindestens einen Polyethylens mit dem Öl. Vorzugsweise ist das mindestens eine Zerkleinerungselement mittels eines Antriebs um eine Drehachse rotierbar. Hierdurch werden mittels des mindestens einen Zerkleinerungselements einerseits Agglomerate zerkleinert und andererseits das mindestens eine Polyethylen mit dem Öl vermischt und/oder vorbenetzt.
Vorzugsweise ist die Zerkleinerungseinrichtung nach der ersten Zuführeinrichtung angeordnet. Die Zerkleinerungseinrichtung ist insbesondere zwischen der ersten Zuführeinrichtung und der Mehrwellen-Schneckenmaschine angeordnet. Vorzugsweise ist eine erste Vorwärmeinrichtung
zum Erwärmen des mindestens einen Polyethylens vor der Zerkleinerungseinrichtung und/oder vor der ersten Zuführeinrichtung angeordnet. Die Zerkleinerungseinrichtung ist insbesondere direkt mit der Mehrwellen-Schneckenmaschine verbunden.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 14 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die Öl-Kühleinrichtung dient zum Zuführen von nicht erwärmtem bzw. gekühltem Öl in die Mehrwellen-Schneckenmaschine. Die Öl-Kühleinrichtung ist zum Zuführen des gekühlten Öls mittels der zweiten Zuführeinrichtung an mindestens eine Öl -Zuführ Öffnung der Mehrwellen-Schneckenmaschine angeschlossen. Vorzugsweise ist die zweite Vorwärmeinrichtung an mindestens eine erste Öl -Zuführöffnung angeschlossen und die Öl-Kühleinrichtung an mindestens eine zweite Öl -Zuführöffnung angeschlossen, die in der Förderrichtung stromabwärts zu der mindestens einen ersten Öl -Zuführöffnung angeordnet ist. Durch das gekühlte Öl wird die in der Mehrwellen-Schneckenmaschine befindliche Schmelze abgekühlt, wodurch die Temperatur der Schmelze an einer Austragsöffnung der Mehrwellen-Schneckenmaschine reduziert ist. Hierdurch kann insbesondere der Durchsatz erhöht werden.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 15 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Das Gehäuse der Mehrwellen- Schneckenmaschine umfasst mehrere Gehäuseabschnitte, die in einer Förderrichtung nacheinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Zum Verbinden umfassen die Gehäuseabschnitte beispielsweise Flansche, die miteinander verschraubt sind. Mindestens einer der Gehäuseabschnitte umfasst einen Gehäusemantel und eine Hülse. Die Hülse ist in dem Gehäusemantel angeordnet und bildet abschnittsweise die mindestens zwei einander durchdringenden Gehäusebohrungen aus. Zwischen dem Gehäusemantel und der Hülse ist mindestens ein spiralförmig verlaufender Fluidkanal ausgebildet. Zur Ausbildung des mindestens einen spiralförmigen Fluidkanals ist an einer Außenwand der Hülse und/oder an einer Innenwand des Gehäusemantels mindestens eine spiralförmig verlaufende Nut ausgebildet. Der mindestens eine Fluidkanal verläuft spiralförmig um die mindestens zwei Behandlungselementwellen. Vorzugsweise sind zwischen dem Gehäusemantel und der Hülse mindestens zwei spiralförmig verlaufende Fluidkanäle ausgebildet. Die mindestens zwei Fluidkanäle sind in einer Förderrichtung zumindest abschnittsweise nacheinander angeordnet. Zum Zuführen eines Fluids in den mindestens einen Fluidkanal sind in
dem Gehäusemantel mindestens eine Zuführöffnung und mindestens eine Abführöffnung ausgebildet, die in den mindestens einen Fluidkanal münden.
Der mindestens eine Gehäuseabschnitt kann zum Heizen und/oder Kühlen verwendet werden.
Der mindestens eine Fluidkanal ist zum Heizen an eine Heizeinrichtung und/oder zum Kühlen an eine Kühleinrichtung angeschlossen. Zum Heizen wird ein durch den mindestens einen Fluidkanal strömendes Fluid mittels der Heizeinrichtung erhitzt. Das erhitzte Fluid kann Wärmeenergie an das in den mindestens zwei Gehäusebohrungen befindliche mindestens eine Polyethylen und/oder an das Öl abgeben. Zum Kühlen wird ein durch den mindestens einen Fluidkanal strömendes Fluid mittels der Kühleinrichtung gekühlt. Die in den mindestens zwei Gehäusebohrungen befindliche Schmelze kann Wärmeenergie an das Fluid abgeben, das die Wärmeenergie aus dem mindestens einen Gehäuseabschnitt abtransportiert.
Vorzugsweise umfasst das Gehäuse mehrere Gehäuseabschnitte, die jeweils einen Gehäusemantel und eine Hülse umfassen, die miteinander mindestens einen Fluidkanal ausbilden. Beispielsweise dient mindestens einer dieser Gehäuseabschnitte, vorzugsweise mehrere dieser Gehäuseabschnitte, zum Heizen und/oder mindestens einer dieser Gehäuseabschnitte, vorzugsweise mehrere dieser Gehäuseabschnitte, zum Kühlen.
Mehrere dieser Gehäuseabschnitte können gemeinsam und/oder voneinander unabhängig bzw. individuell an die Heizeinrichtung angeschlossen sein, sodass die Gehäuseabschnitte mittels eines erhitzten Fluids in gleicher Weise beheizt und/oder mittels eines jeweiligen erhitzten Fluids voneinander unabhängig bzw. individuell beheizt werden können.
Mehrere dieser Gehäuseabschnitte können gemeinsam und/oder voneinander unabhängig bzw. individuell an die Kühleinrichtung angeschlossen sein, sodass die Gehäuseabschnitte mittels eines gekühlten Fluids in gleicher Weise gekühlt und/oder mittels eines jeweiligen gekühlten Fluids voneinander unabhängig bzw. individuell gekühlt werden können.
Der mindestens eine Gehäuseabschnitt ermöglicht eine verbesserte Wärmeübertragung. Die Hülse ist insbesondere aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Die
Hülse hat insbesondere eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Gehäusemantel. Für eine Wärmeleitfähigkeit X der Hülse gilt insbesondere 20 W/(m • K) < k < 60 W/(m • K), insbesondere 28 W/(m • K) < k < 52 W/(m • K), und insbesondere 30 W/(m • K) < k < 45 W/(m • K).
Durch die verbesserte Wärmeübertragung kann das mindestens eine Polyethylen und/oder Öl schneller und effizienter erhitzt werden, wodurch die Herstellung einer homogenen Schmelze verbessert wird. Ferner kann die erzeugte Schmelze schneller und effizienter gekühlt werden, wodurch eine Überhitzung und Beeinträchtigung der Schmelze einfach vermieden werden kann.
Der mindestens eine Fluidkanal bildet insbesondere eine Anzahl W von Windungen um die mindestens zwei Behandlungselementwellen aus. Der mindestens eine Fluidkanal hat eine maximale Kanalbreite bzw. einen Durchmesser DF. Benachbarte Windungen des mindestens einen Fluidkanals haben in der Förderrichtung einen Abstand Aw zueinander. Für die maximale Kanalbreite bzw. den Durchmesser DF gilt insbesondere: 5 mm < DF < 40 mm, insbesondere 7 mm < DF < 30 mm, und insbesondere 9 mm < DF < 20 mm.
Vorzugsweise gilt für ein Verhältnis AW/DF: 0,5 < AW/DF < 3,5, insbesondere 1 < AW/DF < 3, und insbesondere 1,5 < AW/DF < 2,5.
Für die Anzahl W der Windungen gilt beispielsweise: 4 < W < 40, insbesondere 8 < W < 30, und insbesondere 12 < W < 20.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 16 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die Drosseleinrichtung dient zum Einstellen eines Füllgrades der Mehrwellen-Schneckenmaschine und/oder einer Verweilzeit des mindestens einen Polyethylens und des Öls in der Mehrwellen-Schneckenmaschine. Hierdurch kann das Vermischen und Homogenisieren des mindestens einen Polyethylens mit dem Öl verbessert werden. Der Durchsatz durch die Mehrwellen-Schneckenmaschine kann erhöht werden und/oder eine Länge L der mindestens zwei Behandlungselementwellen bzw. eine Länge der Mehrwellen-Schneckenmaschine kann reduziert werden. Vorzugsweise umfasst die Drosseleinrichtung ein Gehäuse, in dem ein Durchlasskanal ausgebildet ist. In dem Durchlasskanal ist mindestens ein Drosselkörper zum Einstellen einer freien uer schnittsfläche des Durchlasskanals
angeordnet. Der mindestens eine Drosselkörper ist insbesondere mittels eines Antriebs verstellbar, insbesondere um eine Drehachse drehbar.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den bereits beschriebenen Vorteilen der er- findungsgemäßen Vorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mit mindestens einem Merkmal weitergebildet werden, das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben ist. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit mindestens einem Merkmal weitergebildet werden, das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben ist.
Das mindestens eine Polyethylen und das Öl werden zunächst durch die mindestens eine Zuführöffnung in die mindestens zwei Gehäusebohrungen der Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt. Das mindestens eine Polyethylen ist ausgewählt aus mindestens einem der Polyethylen- Typen HMW-PE, UHMW-PE, HD-PE, LD-PE und/oder LLD-PE. Das mindestens eine Polyethylen kann aus mindestens einem der Polyethylen-Typen ausgewählt sein. Ferner kann das mindestens eine Polyethylen gleiche Polyethylen-Typen und/oder unterschiedliche Polyethylen- Typen mit gleichen Molekulargewichten und/oder unterschiedlichen Molekulargewichten umfassen bzw. kombinieren. Das Öl ist beispielsweise ausgewählt aus Weißöl und/oder Paraffinöl. Das mindestens eine Polyethylen ist beispielsweise als Schüttgut ausgebildet, insbesondere als Pulver und/oder Granulat. Vorzugsweise wird pulverförmiges Polyethylen in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt. Das mindestens eine Polyethylen und das Öl können über eine gemeinsame Zuführöffnung und/oder über separate Zuführöffnungen in die mindestens zwei Gehäusebohrungen zugeführt werden. Das mindestens eine Polyethylen und das Öl können beispielsweise separat über eine gemeinsame Zuführöffnung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt werden und/oder als Vormischung über die gemeinsame Zuführöffnung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt werden. Zur Herstellung einer Vormischung werden zumindest ein Teil des mindestens einen Polyethylens und zumindest ein Teil des Öls, insbesondere
des erwärmten Öls, vor der Zuführung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine miteinander vermischt.
Mittels der Mehrwellen-Schneckenmaschine wird das zugeführte mindestens eine Polyethylen zu einer Polyethylenschmelze aufgeschmolzen und mit dem zugeführten Öl zu einer homogenen Schmelze vermischt. Durch das Verhältnis Da/Di des mindestens einen Behandlungselements der jeweiligen Behandlungselementwelle wird eine höhere freie uer Schnittsfläche und somit ein höheres freies Volumen erzielt, wodurch die auf das mindestens eine Polyethylen bzw. die Polyethylenschmelze und das Öl wirkende Scherung und die damit verbundene thermische Belastung erniedrigt werden.
Die Schmelze umfasst insbesondere 15 Vol.-% bis 50 Vol.-% Polyethylen und 50 Vol.-% bis 85 Vol.-% Öl, insbesondere 20 Vol.-% bis 35 Vol.-% Polyethylen und 65 Vol.-% bis 80 Vol.-% Öl. Je höher der Volumenanteil an Öl ist, desto höher ist die Porosität der Folie. Vorzugsweise werden 40 % bis 80 %, insbesondere 55 % bis 75 %, des Öls durch eine erste Öl -Zuführöffnung zugeführt und 20 % bis 60 %, insbesondere 25 % bis 45 %, des Öls durch mindestens eine weitere Öl -Zuführöffnung zugeführt, die in einer Förderrichtung stromabwärts zu der ersten Öl-Zuführ- öffnung angeordnet ist. Bei einem hohen Volumenanteil an Öl wird eine Durchmischung mit dem mindestens einen Polyethylen vereinfacht, wenn das Öl durch mehrere in der Förderrichtung nacheinander angeordnete Öl -Zuführ Öffnungen zugeführt und in mehreren zugehörigen Mischzonen sukzessive mit dem mindestens einen Polyethylen gemischt wird. Stromabwärts zu der jeweiligen Öl -Zuführ Öffnung ist insbesondere eine zugehörige Mischzone ausgebildet, in der die mindestens zwei Behandlungselementwellen jeweils mindestens ein Behandlungselement mit dem Verhältnis Da/Di aufweisen.
Zusätzlich können in die Schmelze Additive und/oder Füllstoffe eingemischt werden, wie beispielsweise Stabilisatoren, Gleitmittel, Titandioxid oder Calciumcarbonat. Die Additive und/oder Füllstoffe können mit dem mindestens einen Polyethylen zu einer Vormischung vermischt werden und die Vormischung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt werden und/oder separat zu dem mindestens einen Polyethylen in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt werden. Die Additive und/oder Füllstoffe können als Vormischung und/oder separat durch mindestens eine
Polyethylen-Zuführöffnung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt werden. Hierzu können die Additive und/oder Füllstoffe insbesondere der ersten Vorwärmeinrichtung, vorzugsweise einer Heiz-Schneckenmaschine, zugeführt werden, so dass die Additive und/oder Füllstoffe mit dem mindestens einen Polyethylen zu einer Vormischung vermischt und erwärmt werden.
Zum Herstellen der Folie wird die erzeugte Schmelze durch eine Austragsdüse ausgetragen. Die Austragsdüse ist vorzugsweise als Schlitzdüse, insbesondere als Breitschlitzdüse ausgebildet. Die erzeugte Folie wird anschließend in üblicher Weise geglättet, gestreckt und/oder gekühlt. Das in der Folie befindliche Öl wird anschließend in einem Lösungsmittelbad aus der Folie gewaschen, um in der Folie die gewünschte Porenstruktur auszubilden. Die Folie wird beispielsweise für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien und/oder Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet.
Ein Verfahren nach Anspruch 18 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Dadurch, dass das mindestens eine Polyethylen erwärmt wird und beim Zuführen die Temperatur Tp hat und/oder zumindest ein Teil des Öls erwärmt wird und beim Zuführen die Temperatur To hat, muss mittels der Mehrwellen-Schneckenmaschine weniger mechanische Energie in das mindestens eine Polyethylen bzw. das aufgeschmolzene mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl eingebracht werden, um die homogene Schmelze zu erzeugen. Hierdurch ist die Herstellung der Folie schonend und energieeffizient. Durch den geringen mechanischen Energieeintrag wird das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl nicht beeinträchtigt bzw. nicht thermisch beschädigt.
Das mindestens eine Polyethylen wird mittels einer ersten Vorwärmeinrichtung erwärmt und mittels einer ersten Zuführeinrichtung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt. Die erste Vorwärmeinrichtung umfasst beispielsweise einen Schüttgut-Wärmetauscher, eine Heiz- Schneckenmaschine, einen Fließbetterhitzer, ein Gebläse, eine Wärmekammer und/oder einen Wärmeschrank. Die erste Zuführeinrichtung kann insbesondere thermisch isoliert und/oder beheizt sein, so dass sich die Temperatur des mindestens einen Polyethylens von der ersten Vorwärmeinrichtung bis zu der Zuführung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine im Wesentlichen nicht erniedrigt.
Das Öl wird mittels einer zweiten Vorwärmeinrichtung erwärmt und mittels einer zweiten Zuführeinrichtung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt. Die zweite Vorwärmeinrichtung umfasst insbesondere einen Wärmetauscher und/oder elektrische Widerstandsheizelemente. Die zweite Zuführeinrichtung ist insbesondere thermisch isoliert und/oder beheizt und/oder gekühlt, so dass das Öl bei der Zuführung in die Mehrwellen-Schneckenmaschine eine gewünschte Temperatur hat.
Vorzugsweise gilt für eine Temperaturdifferenz AT = To - Tp: 0 °C < AT < 80 °C, insbesondere 10 °C < AT < 70 °C, uns insbesondere 20 °C < AT < 60 °C.
Ein Verfahren nach Anspruch 19 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Die mindestens zwei Behandlungselementwellen werden mit einer geringen Drehzahl N drehangetrieben. Hierdurch wird ein geringer mechanischer Energieeintrag in das mindestens eine Polyethylen und/oder das Öl erzielt. Ferner wird durch die geringe Drehzahl N eine geringe mittlere Schergeschwindigkeit y erzielt. Die Schergeschwindigkeit y ist abhängig von dem Verhältnis Da/Di und der Drehzahl N. Die mittlere Schergeschwindigkeit y kann in üblicher Weise berechnet werden. Vorzugsweise gilt für die Schergeschwindigkeit y: 3-1/s < y < 33-1/s, insbesondere 8-1/s < y < 28-1/s, und insbesondere 13-1/s < y < 23-1/s. Durch die geringe Drehzahl N wird die mittlere Verweilzeit tv des mindestens einen Polyethylens in der Mehrwellen-Schneckenmaschine erhöht. Hierdurch wird eine ausreichende Durchmischung des aufgeschmolzenen mindestens einen Polyethylens und des Öls zu einer homogenen Schmelze gewährleistet.
Ein Verfahren nach Anspruch 20 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Durch die Verweilzeit tv wird gewährleistet, dass das mindestens eine Polyethylen aufgeschmolzen und in ausreichender Weise mit dem Öl zu einer homogenen Schmelze vermischt wird. Die mittlere Verweilzeit tv kann beispielsweise durch die Zugabe von Farbstoff und eine zugehörige Zeitmessung bis zum Austragen des Farbstoffs bestimmt werden. Die Verweilzeit tv ist durch die Länge L der mindestens zwei
Behandlungselementwellen, durch die Konfiguration der mindestens zwei Behandlungselementwellen, durch den Durchsatz und/oder durch die Drehzahl N der mindestens zwei Behandlungselementwellen einstellbar.
Vorzugsweise ist in einer Förderrichtung nach der Mehrwellen-Schneckenmaschine eine Drosseleinrichtung angeordnet. Die Drosseleinrichtung dient zum Einstellen eines Füllgrades der Mehrwellen-Schneckenmaschine und/oder der Verweilzeit tv des mindestens einen Polyethylens und des Öls in der Mehrwellen-Schneckenmaschine.
Ein Verfahren nach Anspruch 21 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Mehrwellen-Schneckenmaschine bei einer geringen Drehzahl N betrieben werden. So wird eine geringe Scherung eingebracht und eine schonende Verarbeitung gewährleistet, wobei die installierte Leistung bestmöglich ausgenutzt werden kann. Die dabei benötigte Antriebsleistung bzw. Motorleistung ist gering. Dadurch, dass das erfindungsgemäße Verfahren bei einer geringen Drehzahl N durchgeführt wird, ist die Verarbeitung bzw. Aufbereitung des mindestens einen Polyethylens und des Öls schonend und erfordert wenig mechanische Energie. Dies führt zu einer geringen effektiv genutzten Drehmomentdichte bzw. einem geringen effektiv genutzten spezifischen Drehmoment Md/a3. Md bezeichnet insbesondere ein Nenn-Antriebsdrehmoment.
Ein Verfahren nach Anspruch 22 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Das Zerkleinern erfolgt insbesondere mittels einer Zerkleinerungseinrichtung. Das mindestens eine Polyethylen ist als Schüttgut, beispielsweise als Granulat und/oder Pulver ausgebildet. Durch das Zerkleinern wird die Partikelgröße des Granulats und/oder des Pulvers und/oder der Agglomerate reduziert. Je kleiner die Partikel große des mindestens einen Polyethylens ist, desto einfacher kann das mindestens eine Polyethylen und das Öl zu einer homogenen Schmelze miteinander vermischt werden. Insbesondere kann das mindestens eine Polyethylen in der Mehrwellen-Schneckenmaschine einfacher und/oder schneller aufgeschmolzen bzw. plastifiziert werden. Durch die Reduktion der Partikelgröße des mindestens einen Polyethylens kann der Durchsatz durch die Mehrwellen-Schneckenmaschine erhöht und/oder die Maschinengröße der Mehrwellen-Schneckenmaschine reduziert werden. Vorzugsweise wird das zerkleinerte mindestens eine Polyethylen vor dem Zuführen in
die Mehrwellen-Schneckenmaschine erwärmt. Zum Erwärmen dient insbesondere eine erste V orwärm ei nri chtung .
Ein Verfahren nach Anspruch 23 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Durch die Temperatur TN des zugeführten Öls wird die in der Mehrwellen-Schneckenmaschine befindliche Schmelze abgekühlt, wodurch die Temperatur der Schmelze an einer Austragsöffnung der Mehrwellen-Schneckenmaschine reduziert ist. Vorzugsweise wird das zugeführte Öl nicht erwärmt bzw. gekühlt. Zur Kühlung dient insbesondere eine Öl-Kühleinrichtung. Vorzugsweise wird durch mindestens eine erste Öl -Zuführöffnung erwärmtes Öl mit einer Temperatur To und durch mindestens eine zweite Öl -Zuführöffnung nicht erwärmtes Öl mit einer Temperatur TN in die Mehrwellen-Schneckenmaschine zugeführt. Die mindestens eine zweite Öl -Zuführ Öffnung ist in der Förderrichtung stromabwärts zu der mindestens einen ersten Öl -Zuführ Öffnung angeordnet.
Ein Verfahren nach Anspruch 24 gewährleistet eine einfache, schonende und energieeffiziente Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher. Das Vermischen erfolgt insbesondere mittels einer Zerkleinerungseinrichtung. Die Zerkleinerungseinrichtung dient nicht nur zum Zerkleinern von Agglomeraten des mindestens einen Polyethylens, sondern auch zum Vermischen des mindestens einen Polyethylens mit dem Öl. Die Zerkleinerungseinrichtung dient somit auch als Mischeinrichtung bzw. Mischer. Vorzugsweise wird vor dem Zuführen in die Mehrwellen- Schneckenmaschine ein Anteil von 0,1 % bis 10 %, insbesondere von 0,5 % bis 9 %, und insbesondere von 1 % bis 8 % bezogen auf die Gesamtmasse des zugeführten Öls mit dem mindestens einem Polyethylen vermischt bzw. vorgemischt. Vorzugsweise ist das zum Vormischen verwendete mindestens eine Polyethylen und/oder das zum Vormischen verwendete Öl erwärmt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Vorrichtung in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Mehrwellen-Schneckenmaschine der Vorrichtung entlang einer Schnittlinie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Öl-Kühleinrichtung,
Fig. 5 eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Gehäuseabschnitts einer Mehrwellen-Schneckenmaschine der Vorrichtung in Fig. 5,
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, bei dem Polyethylen mit Öl vor der Zuführung in eine Mehrwellen-Schneckenmaschine benetzt wird,
Fig. 8 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, bei dem Polyethylen mit Öl vor der Zuführung in eine Mehrwellen-Schneckenmaschine benetzt wird, und
Fig. 9 eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, bei dem nach einer Mehrwellen-Schneckenmaschine eine Drossel einrichtung angeordnet ist.
Nachfolgend ist anhand der Fig. 1 bis 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In den Fig. 1 bis 3 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Folie 2 für elektrische Energiespeicher dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Mehrwellen-Schneckenmaschine 3, eine erste Vorwärmeinrichtung 4 zum Erwärmen von Polyethylen 5, eine erste Zuführeinrichtung 6 zum Zuführen des erwärmten Polyethylens 5 in die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3, eine zweite Vorwärmeinrichtung 7 zum Erwärmen von Öl 8, eine zweite Zuführeinrichtung 9 zum Zuführen des erwärmten Öls 8 in die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3, zwei Siebeinrichtungen 10, 11, eine Schmelzepumpe 12, eine Austragsdüse 13 und eine Steuereinrichtung 14. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Zerkleinerungseinrichtung 67 zum Zerkleinern des Polyethylens 5.
Die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 umfasst ein Gehäuse 15 aus mehreren in einer Förderrichtung 16 nacheinander angeordneten und miteinander verbundenen Gehäuseabschnitten 17 bis 25. An dem letzten Gehäuseabschnitt 25 ist eine Austragsplatte 35 befestigt, die eine Austrags- öffnung 36 ausbildet. Die Austragsöffnung 36 dient zum Austragen einer aus dem Polyethylen 5 und dem Öl 8 erzeugten Schmelze 66. Die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 ist als gleichsinnig rotierende Zweiwellen-Schneckenmaschine ausgebildet. In dem Gehäuse 15 sind zwei zueinander parallele und einander durchdringende Gehäusebohrungen 26, 27 ausgebildet, die im uer- schnitt die Form einer liegenden Acht haben. Die Gehäusebohrungen 26, 27 weisen jeweils einen Durchmesser D auf. In den Gehäusebohrungen 26, 27 sind konzentrisch zwei Behandlungselementwellen 28, 29 angeordnet, die um zugehörige Drehachsen 30, 31 drehbar sind. Die Behandlungselementwellen 28, 29 weisen in der Förderrichtung 16 eine Länge L auf. Die Länge L umfasst den Bereich der Behandlungselementwellen 28, 29, in dem Behandlungselemente angeordnet sind. Zum Drehantreiben der Behandlungselementwellen 28, 29 umfasst die Mehrwellen- Schneckenmaschine 3 einen Antriebsmotor 32 und ein Verzweigungsgetriebe 34, zwischen denen eine Kupplung 33 angeordnet ist. Die Behandlungselementwellen 28, 29 werden gleichsinnig, also in gleichen Drehrichtungen, um die Drehachsen 30, 31 drehangetrieben. Die Drehachsen 30, 31 haben einen Achsabstand a.
Für ein Verhältnis der Länge L der Behandlungselementwellen 28, 29 zu dem Durchmesser D der Gehäusebohrungen 26, 27 gilt: 30 < L/D < 85, insbesondere 35 < L/D < 80, insbesondere 40
< L/D < 75, insbesondere 45 < L/D < 70, insbesondere 50 < L/D < 65, und insbesondere 55 < L/D < 60.
Die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 weist in der Förderrichtung 16 nacheinander eine erste Einzugszone 37, eine erste Mischzone 38, eine zweite Einzugszone 39, eine zweite Mischzone 40, eine dritte Einzugszone 41, eine dritte Mischzone 42 und eine Druckaufbauzone 43 auf.
In der ersten Einzugszone 37 ist in dem Gehäuseabschnitt 17 eine Polyethylen-Zuführöffnung Zp ausgebildet, die in die Gehäusebohrungen 26, 27 mündet. Durch die Polyethylen-Zuführöffnung Zp wird das pulverförmige Polyethylen 5 in die Gehäusebohrungen 26, 27 der Mehrwellen- Schneckenmaschine 3 zugeführt.
Die Zerkleinerungseinrichtung 67 dient zum Zerkleinern des pulverförmigen Polyethylens 5. Das pulverförmige Polyethylen bildet beispielsweise Agglomerate aus und/oder weist Pulverpartikel auf, die eine unerwünscht hohe Partikelgröße haben. Die Zerkleinerungseinrichtung 67 dient zum Zerstören bzw. Aufbrechen etwaiger Agglomerate und/oder zum Zerkleinern von Pulverpartikeln mit einer unerwünscht hohen Partikelgröße. Die Zerkleinerungseinrichtung 67 umfasst ein Gehäuse 68, in dem mindestens ein Zerkleinerungselement 69 angeordnet ist. Das mindestens eine Zerkleinerungselement 69 ist insbesondere relativ zu dem Gehäuse 68 mittels eines Antriebs drehangetrieben. Die Zerkleinerungseinrichtung 67 ist vor der ersten Vorwärmeinrichtung 4 angeordnet.
Die erste Vorwärmeinrichtung 4 dient zum Erwärmen des zerkleinerten pulverförmigen Polyethylens 5, so dass dieses mit einer Temperatur Tp durch die Polyethylen-Zuführöffnung Zp in die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 zugeführt wird. Die erste Vorwärmeinrichtung 4 umfasst beispielsweise einen Schüttgut-Wärmetauscher und/oder eine Heiz-Schneckenmaschine. Die erste Vorwärmeinrichtung 4 mündet in die erste Zuführeinrichtung 6, die zum dosierten Zuführen des erwärmten pulverförmigen Polyethylens 5 dient. Die erste Zuführeinrichtung 6 umfasst beispielsweise einen gravimetrischen Dosierer. Die erste Zuführeinrichtung 6 mündet in die Polyethylen-Zuführöffnung Zp.
In der ersten Einzugszone 37 sind in dem Gehäuseabschnitt 18 drei erste Öl -Zuführöffnungen ausgebildet, die einzeln mit Zon, Z012, Z013 und gemeinsam mit Z01 bezeichnet sind. Entsprechend sind in der zweiten Einzugszone 39 in dem Gehäuseabschnitt 20 drei zweite Öl-Zuführöff- nungen ausgebildet, die einzeln mit Z021, Z022, Z023 und gemeinsam mit Z02 bezeichnet sind. Weiterhin sind in entsprechender Weise in der dritten Einzugszone 41 in dem Gehäuseabschnitt 22 drei dritte Öl -Zuführ Öffnungen ausgebildet, die einzeln mit Z031, Z032, Z033 und gemeinsam mit Z03 bezeichnet sind. Die Anordnung der Öl -Zuführöffnungen Z01, Z02 und Z03 ist nachfolgend noch im Detail erläutert.
Die zweite Vorwärmeinrichtung 7 dient zum Vorwärmen des Öls 8, so dass das Öl 8 mit einer Temperatur To durch die Öl -Zuführöffnungen Z01, Z02 und Z03 in die Gehäusebohrungen 26, 27 der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 zugeführt wird. Die zweite Vorwärmeinrichtung 7 umfasst beispielsweise einen Wärmetauscher oder elektrische Widerstandsheizpatronen. Die zweite Vorwärmeinrichtung 7 ist an die zweite Zuführeinrichtung 9 angeschlossen, die zum Zuführen des erwärmten Öls 8 durch die Öl -Zuführ Öffnungen Z01, Z02 und Z03 in die Gehäusebohrungen 26, 27 dient. Die zweite Zuführeinrichtung 9 umfasst eine Verteilerleitung 44, die die zweite Vorwärmeinrichtung 7 mit Dosierpumpen 45, 46, 47 verbindet. Eine erste Dosierpumpe 45 ist wiederum über eine Verteilerleitung 48 mit den ersten Öl -Zuführöffnungen Z011, Z012 und Z013 verbunden. Entsprechend ist eine zweite Dosierpumpe 46 über eine Verteilerleitung 49 mit den zweiten Öl -Zuführöffnungen Z021, Z022 und Z023 und eine dritte Dosierpumpe 47 über eine Verteilerleitung 49 mit den dritten Öl -Zuführöffnungen Z031, Z032 und Z033 verbunden.
Die zweiten Öl -Zuführöffnungen Z02 sind in der Förderrichtung 16 nach den ersten Öl-Zuführ- öffnungen Z01 angeordnet und haben relativ zu diesen in der Förderrichtung 16 einen Abstand LA. Entsprechend sind die dritten Öl -Zuführ Öffnungen Z03 in der Förderrichtung 16 nach den zweiten Öl -Zuführöffnungen Z02 angeordnet und haben von diesen den Abstand LA. Die Abstände LA können gleich oder unterschiedlich sein. Es gilt insbesondere: 5 < LA/D < 45, insbesondere 10 < LA/D < 40, insbesondere 15 < LA/D < 35, und insbesondere 20 < LA/D < 30.
Die Gehäusebohrungen 26, 27 bzw. eine die Gehäusebohrungen 26, 27 begrenzende Innenwand des Gehäuses 15 hat eine Umfangskontur U, die die Form einer liegenden Acht hat. Die Um-
fangskontur U definiert zwischen den Drehachsen 30, 31 einen ersten, oberen Bereich So und einen zweiten, unteren Bereich Su. Die Bereiche So und Su werden auch als Zwickelbereiche bzw. Durchdringungsbereiche der Gehäusebohrungen 26, 27 bezeichnet. Seitlich der Bereiche So und Su definiert die Umfangskontur U einen ersten Seitenbereich SL und einen zweiten Seitenbereich SR.
Die Öl -Zuführ Öffnung Zon ist in dem oberen Bereich So ausgebildet, wohingegen die Öl-Zu- führöffnung Z012 in dem ersten Seitenbereich SL und die Öl -Zuführ Öffnung Z013 in dem zweiten Seitenbereich SR ausgebildet sind. Die Öl -Zuführöffnungen Z011, Z012, Z013 sind somit entlang der Umfangskontur U verteilt und an drei unterschiedlichen Positionen angeordnet, so dass diese entlang der Umfangskontur U an drei unterschiedlichen Positionen in die Gehäusebohrungen 26, 27 münden. Dies ist in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht. Die Öl -Zuführ Öffnungen Z011, Z012, Z013 sind beispielsweise um 90° versetzt zueinander ausgebildet. Für die Öl -Zuführöffnungen Z021, Z022, Z023 in dem Gehäuseabschnitt 20 und die Öl -Zuführ Öffnungen Z031, Z032, Z033 in dem Gehäuseabschnitt 22 gilt entsprechendes. Für eine Anzahl m der unterschiedlichen Positionen der Öl -Zuführöffnungen gilt: m = 3.
Die Behandlungselementwellen 28, 29 umfassen in der ersten Einzugszone 37 Förderelemente 53, 53‘, in der ersten Mischzone 38 Knetelemente 54, 54‘, in der zweiten Einzugszone 39 Förderelemente 55, 55‘, in der zweiten Mischzone 40 Knetelemente 56, 56‘, in der dritten Einzugszone 41 Förderelemente 57, 57‘, in der dritten Mischzone 42 Knetelemente 58, 58‘ und Mischelemente 59, 59‘ und in der Druckaufbauzone 43 Förderelemente 60, 60‘. Die Knetelemente 54, 54‘, 56, 56‘, 58, 58‘ sind beispielsweise als einzelne Knetscheiben und/oder als mindestens ein Knetblock mit mehreren einstückig miteinander verbundenen Knetscheiben ausgebildet. Die Förderelemente 53, 53‘, 55, 55‘, 57, 57‘, 60, 60‘, die Knetelemente 54, 54‘, 56, 56‘, 58, 58‘ und die Mischelemente 59, 59‘ sind gemeinsam als Behandlungselemente bezeichnet.
Die Behandlungselementwellen 28, 29 weisen profilierte Wellen 51, 52 auf, auf denen in der Förderrichtung 16 nacheinander die Behandlungselemente 53, 53‘ bis 60, 60‘ befestigt sind. Die Förderelemente 53, 55, 57, 60, die Knetelemente 54, 56, 58 und die Mischelemente 59 sind auf der Welle 51 angeordnet und Teil der Behandlungselementwelle 28, wohingegen die Förderelemente 53‘, 55‘, 57‘, 60‘, die Knetelemente 54‘, 56‘, 58‘ und die Mischelemente 59‘ auf der
Welle 52 angeordnet und Teil der Behandlungselementwelle 29 sind. Die Behandlungselementwellen 28, 29 sind einander dicht kämmend ausgebildet. Behandlungselemente mit entsprechenden Bezugszeichen, die sich lediglich durch ein ‘ unterscheiden, sind benachbart zueinander angeordnet und kämmen einander dicht. Dies ist beispielsweise für die Knetelemente 54, 54‘ in Fig. 3 veranschaulicht.
Die Behandlungselemente 53, 53 ‘ bis 60, 60‘ sind zweigängig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Behandlungselemente 53, 53‘ bis 60, 60‘ jeweils einen ersten Kamm Ki und einen zu der jeweiligen Drehachse 30 bzw. 31 gegenüberliegenden zweiten Kamm K2 aufweisen. Eine Kammanzahl k beträgt somit: k = 2. Alternativ können die Behandlungselemente 53, 53 ‘ bis 60, 60‘ eine unterschiedliche Ganganzahl bzw. Kammanzahl k haben. Insbesondere kann eine Ganganzahl bzw. Kammanzahl k der Mischelemente 59, 59‘ von der Kammanzahl k der Förderelemente 53, 53‘, 55, 55‘, 57, 57‘, 60, 60‘ und/oder der Knetelemente 54, 54’, 56, 56‘, 58, 58‘ abweichen.
Die Behandlungselementwellen 28, 29 bzw. die jeweiligen Behandlungselemente 53, 53‘ bis 60, 60‘ haben einen Außendurchmesser Da und einen Kerndurchmesser Di. Für die Behandlungselemente 53, 53‘ bis 60, 60‘ gilt: 1,4 < Da/Di < 2,3, insbesondere 1,5 < Da/Di < 2,2, insbesondere 1,56 < Da/Di < 2,15, insbesondere 1,6 < Da/Di < 2,1, insbesondere 1,7 < Da/Di < 2,0, und insbesondere 1,8 < Da/Di < 1,9. Die Behandlungselemente 53, 53‘ bis 60, 60‘, die ein erfindungsgemäßes Verhältnis Da/Di haben, definieren eine aufsummierte Länge LM. Für ein Verhältnis LM/L gilt insbesondere: 0,3 < LM/L < 1, insbesondere 0,4 < LM/L < 0,9, und insbesondere 0,5 < LM/L < 0,8. Da in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel alle Behandlungselemente 53, 53 ‘ bis 60, 60‘ ein erfindungsgemäßes Da/Di haben, gilt für das Ausführungsbeispiel: LM/L = 1.
Die Umfangskontur U der Gehäusebohrungen 26, 27 begrenzt eine Querschnittsfläche A. Das Gehäuse 15 und die Behandlungselementwellen 28, 29 bzw. die Behandlungselemente 53, 53 ‘ bis 60, 60‘ begrenzen zwischen sich eine freie Querschnittsfläche AF. Die freie Querschnittsfläche AF ist in Fig. 3 veranschaulicht. Für ein Verhältnis AF/A gilt insbesondere: 0,3 < AF/A < 0,65, insbesondere 0,35 < AF/A < 0,6, insbesondere 0,4 < AF/A < 0,55, und insbesondere 0,45 < AF/A < 0,5.
Die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 umfasst eine Heizeinrichtung 61. Die Heizeinrichtung 61 dient zum Beheizen des Gehäuses 15 in einem Heizbereich. Der Heizbereich hat in der Förderrichtung 16 eine Länge Lu. Die Heizeinrichtung 61 umfasst mehrere Heizelemente 62, die an den Gehäuseabschnitten 17 bis 22 befestigt sind und den Heizbereich ausbilden. Die Heizeinrichtung 61 ist beispielsweise elektrisch ausgebildet.
Ferner umfasst die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 eine Kühleinrichtung 63 zum Kühlen des aufgeschmolzenen Polyethylens 5 und des Öls 8 bzw. der Schmelze 66. Die Kühleinrichtung 63 bildet einen Kühlbereich aus. Der Kühlbereich hat in der Förderrichtung 16 eine Länge LK. Die Kühleinrichtung 63 umfasst Kühlkanäle 64, die in den Gehäuseabschnitten 23 bis 25 ausgebildet sind und den Kühlbereich definieren. Die Kühlkanäle 64 sind an eine Kühleinheit 65 angeschlossen, die ein Kühlfluid durch die Kühlkanäle 64 fördert. Durch das Kühlfluid wird das in den Gehäusebohrungen 26, 27 befindliche Polyethylen 5 und das Öl 8 bzw. die Schmelze 66 gekühlt.
Für ein Verhältnis LH/LK gilt insbesondere: 0,5 < LH/LK < 3, insbesondere 0,75 < LH/LK < 2,5, und insbesondere 1 < LH/LK < 2.
Die erste Siebeinrichtung 10 ist in der Förderrichtung 16 nach der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 angeordnet. Die erste Siebeinrichtung 10 ist im Vergleich zu der zweiten Siebeinrichtung 11 als Grob-Siebeinrichtung ausgebildet. Die Schmelzepumpe 12 ist in der Förderrichtung 16 nach der ersten Siebeinrichtung 10 bzw. zwischen der ersten Siebeinrichtung 10 und der zweiten Siebeinrichtung 11 angeordnet. Im Vergleich zu der ersten Siebeinrichtung 10 ist die zweite Siebeinrichtung 11 als Fein-Siebeinrichtung ausgebildet. Die Grob-Siebeinrichtung ist beispielsweise als Brecherplatte ausgebildet. Die Fein-Siebeinrichtung ist beispielsweise als Scheibenfilter oder Kerzenfilter ausgebildet. Die Siebeinrichtungen 10, 11 können als Siebwechseleinrichtungen ausgebildet sein.
Die Schmelzepumpe 12 dient zum Druckaufbau und Fördern der Schmelze 66 durch die zweite Siebeinrichtung 11. Die zweite Siebeinrichtung 11 ist in der Förderrichtung 16 nach der Schmelzepumpe 12 angeordnet. Die Schmelzepumpe 12 ist beispielsweise als Zahnradpumpe ausgebildet.
Die Austragsdüse 13 ist in der Förderrichtung 16 nach der zweiten Siebeinrichtung 11 angeordnet. Die Austragsdüse 13 dient zur Herstellung der Folie 2 aus der Schmelze 66, die in der Mehr- wellen-Schneckenmaschine 3 aus dem Polyethylen 5 und dem Öl 8 erzeugt wurde. Zur Herstellung der Folie 2 ist die Austragsdüse 13 als Schlitzdüse ausgebildet.
Die Steuereinrichtung 14 dient zur Steuerung der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3, der Zerkleinerungseinrichtung 67, der ersten Vorwärmeinrichtung 4, der ersten Zuführeinrichtung 6, der zweiten Vorwärmeinrichtung 7, der zweiten Zuführeinrichtung 9, der Siebeinrichtungen 10, 11 und der Schmelzepumpe 12. Die Steuereinrichtung 14 ist insbesondere in Signalverbindung mit dem Antriebsmotor 32, den Vorwärmeinrichtungen 4, 7, der ersten Zuführeinrichtung 6, den Dosierpumpen 45, 46, 47 der zweiten Zuführeinrichtung 9, den Siebeinrichtungen 10, 11 und der Schmelzepumpe 12.
Nachfolgend ist die Funktionsweise der Vorrichtung 1 und das hiermit durchgeführte Verfahren zur Herstellung der Folie 2 für elektrische Energiespeicher beschrieben:
Das pulverförmige Polyethylen 5 wird zunächst mittels der Zerkleinerungseinrichtung 67 zerkleinert. Etwaig vorhandene Agglomerate werden zerstört bzw. aufgebrochen und/oder etwaige Pulverpartikel, die eine unerwünscht hohe Partikelgröße haben, werden zerkleinert.
Das zerkleinerte pulverförmige Polyethylen 5 wird mittels der ersten Vorwärmeinrichtung 4 erwärmt und mittels der ersten Zuführeinrichtung 6 durch die Polyethylen-Zuführöffnung Zp in die Gehäusebohrungen 26, 27 der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 zugeführt. Das erwärmte Polyethylen 5 hat beim Zuführen die Temperatur Tp, wobei insbesondere gilt: 20 °C < Tp < 120 °C, insbesondere 40 °C < Tp < 100 °C, und insbesondere 60 °C < Tp < 80 °C.
Das Öl 8 wird mittels der zweiten Vorwärmeinrichtung 7 erwärmt und mittels der zweiten Zuführeinrichtung 9 durch die Öl -Zuführöffnungen Zoi, Z02 und Z03 in die Gehäusebohrungen 26, 27 zugeführt. Das Öl 8 hat beim Zuführen die Temperatur To, wobei insbesondere gilt: 30 °C < To < 110 °C, insbesondere 40 °C < To < 100 °C, insbesondere 50 °C < To < 90 °C, und insbesondere 60 °C < To < 80 °C. Beispielsweise gilt: 80 °C < To < 100 °C.
Für eine Temperaturdifferenz AT = To - Tp gilt insbesondere: 0 °C < AT < 80 °C, insbesondere 10 °C < AT < 70 °C, uns insbesondere 20 °C < AT < 60 °C.
In der ersten Einzugszone 37 wird ein erster Anteil des Öls 8 durch die Zuführöffnungen Zon, Z012, Zoi3 von verschiedenen Seiten in die Gehäusebohrungen 26, 27 zugeführt, so dass das Polyethylen 5 von verschiedenen Seiten mit dem Öl 8 benetzt wird. In der ersten Einzugszone 37 wird das pulverförmige Polyethylen 5 und das Öl 8 zu der ersten Mischzone 38 gefördert. Hierbei wird das pulverförmige Polyethylen 5 und das Öl 8 zumindest teilweise miteinander vermischt. In der ersten Mischzone 38 wird das pulverförmige Polyethylen 5 zumindest teilweise aufgeschmolzen und weiter mit dem Öl 8 vermischt. Hierzu wird mittels der Knetelemente 54, 54‘ mechanische Energie in das Polyethylen 5 und das Öl 8 eingebracht.
Die Behandlungselementwellen 28, 29 werden mittels des Antriebsmotors 32 und des Verzweigungsgetriebes 34 jeweils mit einer Drehzahl N und einem Drehmoment Md drehangetrieben. Für die Drehzahl N gilt insbesondere: 20 U/min < N < 140 U/min, insbesondere 40 U/min < N < 120 U/min, und insbesondere 60 U/min < N < 100 U/min. Für ein spezifisches Drehmoment Ma/a3 gilt insbesondere: 1 Nm/cm3 < Md/a3 < 13 Nm/cm3, insbesondere 3 Nm/cm3 < Md/a3 < 11 Nm/cm3, und insbesondere 5 Nm/cm3 < Md/a3 < 9 Nm/cm3.
In der zweiten Einzugszone 39 wird ein zweiter Anteil des Öls 8 durch die Öl -Zuführöffnungen Z021, Z022, Zo23 von unterschiedlichen Seiten in die Gehäusebohrungen 26, 27 zugeführt, so dass das Polyethylen 5 von verschiedenen Seiten mit dem Öl 8 benetzt wird. In der zweiten Mischzone 40 wird etwaiges, noch nicht aufgeschmolzenes Polyethylen 5 durch mechanischen Energieeintrag mittels der Knetelemente 56, 56‘ aufgeschmolzen und das Öl 8, insbesondere das in der zweiten Einzugszone 39 zugeführte Öl 8, mit dem aufgeschmolzenen Polyethylen 5 vermischt.
In der dritten Einzugszone 41 wird ein dritter Anteil des Öls 8 durch die Zuführöffnungen Z031, Zo32, Zo33 von verschiedenen Seiten in die Gehäusebohrungen 26, 27 zugeführt, so dass das Polyethylen 5 von verschiedenen Seiten mit dem Öl 8 benetzt wird. In der dritten Mischzone 42
wird das aufgeschmolzene Polyethylen 5 bzw. die Polyethylenschmelze mit dem Öl 8, insbesondere mit dem in der dritten Einzugszone 41 zugeführten Öl 8, weiter mittels der Knetelemente 58, 58‘ und der Mischelemente 59, 59‘ zu der homogenen Schmelze 66 vermischt.
In der ersten Einzugszone 37, der ersten Mischzone 38, der zweiten Einzugszone 39, der zweiten Mischzone 40 und der dritten Einzugszone 41 wird das Gehäuse 15 in dem Heizbereich mittels der Heizeinrichtung 61 beheizt, so dass dem Polyethylen 5 und dem zugeführten Öl 8 über das Gehäuse 15 thermische Energie zugeführt wird. Hierdurch muss dem Polyethylen 5 und dem Öl 8 weniger mechanische Energie mittels der Behandlungselementwellen 28, 29 zugeführt werden, wodurch die Aufbereitung schonend ist.
In der dritten Mischzone 42 und der Druckaufbauzone 43 wird die erzeugte Schmelze 66 mittels der Kühleinrichtung 63 gekühlt. Die Kühleinrichtung 63 fördert ein Kühlfluid durch die Kühlkanäle 64, so dass der Schmelze 66 thermische Energie entzogen wird. Die Kühleinheit 65 führt die thermische Energie wieder aus dem Kühlfluid ab. Durch die Abkühlung der Schmelze 66 wird eine thermische Beeinträchtigung vermieden. Durch die Temperaturerniedrigung der Schmelze 66 kann insbesondere der Durchsatz erhöht werden.
Durch das Verhältnis Da/Di weist die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 eine vergleichsweise hohe freie uerschnittsfläche AF und die Gehäusebohrungen 26, 27 somit ein vergleichsweise hohes freies Volumen auf. Hierdurch wirkt auf das Polyethylen 5 und das Öl 8 eine geringe Scherung, insbesondere eine geringe Scherkraft und/oder eine geringe Schergeschwindigkeit y, so dass der mechanische Energieeintrag in der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 bei einer guten Durchmischung des Polyethylens 5 und des Öls 8 gering ist. Hierdurch wird das Polyethylen 5 und das Öl 8 bzw. die daraus hergestellte Schmelze 66 nicht in einem relevanten Maß thermisch beeinträchtigt bzw. beschädigt. Aufgrund der Länge L der Behandlungselementwellen 28, 29 ist eine Verweilzeit tv des Polyethylens 5 in der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 vergleichsweise hoch. Für die Verweilzeit tv gilt insbesondere: 60 s < tv < 540 s, insbesondere 120 s < tv < 480 s, und insbesondere 180 s < tv < 420 s. Die geringe Drehzahl N in Verbindung mit dem Verhältnis Da/Di und der daraus resultierenden hohen freien uerschnittsfläche AF bzw. dem hohen freien Volumen gewährleisten eine geringe Schergeschwindigkeit y. Dies begünstigt eine geringe thermische Belastung des Polyethylens 5 und des Öls 8 durch den mechanischen Energieeintrag.
Dadurch, dass das Polyethylen 5 mit der Temperatur Tp und das Öl 8 mit der Temperatur To in die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 zugeführt werden, ist ein geringerer mechanischer Energieeintrag in der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 erforderlich. Die Zuführung des Öls 8 an unterschiedlichen Positionen entlang der Umfangskontur U der Gehäusebohrungen 26, 27 ermöglicht eine Benetzung des Polyethylens 5 von unterschiedlichen Seiten, so dass das Erzeugen der homogenen Schmelze 66 vereinfacht wird. In der Schmelze 66 ist das Öl 8 fein in dem aufgeschmolzenen Polyethylen 5 bzw. der Polyethylenschmelze dispergiert.
Die Schmelze 66 umfasst 15 Vol.-% bis 50 Vol.-% Polyethylen 5 und 50 Vol.-% bis 85 Vol.-% Öl 8, insbesondere 20 Vol.-% bis 35 Vol.-% Polyethylen und 65 Vol.-% bis 80 Vol.-% Öl. Der erste Anteil an Öl 8 beträgt insbesondere 40 % bis 80 %, insbesondere 55 % bis 75 %, wohingegen der nachfolgend zugeführte Anteil bzw. die nachfolgend zugeführten Anteile des Öls 8 20 % bis 60 %, insbesondere 25 % bis 45 % beträgt bzw. betragen. In die Schmelze 66 können Füllstoffe und/oder Additive eingemischt werden, die bei den vorgenannten Volumenanteilen nicht berücksichtigt sind.
In der Druckaufbauzone 43 wird der Druck in der Schmelze 66 erhöht, so dass die Schmelze 66 durch die erste Siebeinrichtung 10 gefördert wird. In der ersten Siebeinrichtung 10 werden etwaige in der Schmelze 66 vorhandene Agglomerate gefangen und/oder zerteilt, so dass die Schmelzepumpe 12 geschützt wird. Mittels der Schmelzepumpe 12 wird die Schmelze 66 anschließend durch die zweite Siebeinrichtung 11 gefördert und gereinigt bzw. gefiltert und etwaige Agglomerate zerteilt. Hierzu ist die zweite Siebeinrichtung 11 als Fein-Siebeinrichtung ausgebildet, wohingegen die erste Siebeinrichtung 10 als Grob-Siebeinrichtung ausgebildet ist.
Anschließend wird die gereinigte Schmelze 66 durch die Austragsdüse 13 ausgetragen und so die Folie 2 hergestellt. Die Folie 2 wird anschließend in üblicher Weise geglättet, gekühlt und/oder gestreckt. Die Folie 2 durchläuft dann ein Lösungsmittelbad, so dass das in der Folie 2 befindliche feindispergierte Öl 8 ausgewaschen wird, um die in dem Polyethylen 5 gebildete Porenstruktur freizulegen. Die Folie 2 dient als sogenannte Separatorenfolie und wird zur Herstellung von elektrischen Energiespeichern, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien oder Lithium-Ionen- Akkumulatoren verwendet.
Nachfolgend ist anhand von Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die zweite Zuführeinrichtung 9 nur teilweise an die zweite Vorwärmeinrichtung 7 angeschlossen. Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel wird erwärmtes Öl 8 über die Verteilerleitung 44, die erste Dosierpumpe 45 und die Verteilerleitung 48 in die ersten Öl -Zuführ Öffnungen Zon, Z012 und Z013 sowie über die Verteilerleitung 44, die zweite Dosierpumpe 46 und die Verteilerleitung 49 in die zweiten Öl-Zu- führöffnungen Z021, Z022 und Z023 zugeführt. Demgegenüber wird Öl 8 über eine Versorgungsleitung 70 einer Öl-Kühleinrichtung 71 zugeführt und dort gekühlt. Das nicht erwärmte bzw. gekühlte Öl 8 wird über eine Verteilerleitung 44‘ , die dritte Dosierpumpe 47 und die Verteilerleitung 50 in die dritten Öl -Zuführ Öffnungen Z031, Z032 und Z033 zugeführt. Die Öl-Kühleinrichtung 71 und die Verteilerleitung 44‘ zweigen vor der zweiten Vorwärmeinrichtung 7 von der Versorgungsleitung 70 ab, sodass die Verteilerleitung 44‘ die zweite Vorwärmeinrichtung 7 umgeht. In der dritten Einzugszone 41 sind im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel keine Heizelemente angeordnet. Dadurch, dass durch die dritten Öl -Zuführ Öffnungen Z031, Z032 und Z033 nicht erwärmtes bzw. gekühltes Öl 8 in die Gehäusebohrungen 26, 27 zugeführt wird, wird die Schmelze 66 gekühlt. Das nicht erwärmte bzw. gekühlte Öl 8 hat beispielsweise eine Temperatur TN von weniger als 60°C, insbesondere von höchstens 40°C. Insbesondere gilt: 5°C < TN < 40°C, insbesondere 10°C < TN < 35°C, und insbesondere 15°C < TN < 30°C. Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise der Vorrichtung 1 wird auf die Beschreibung des vorangegangenen Ausführungsbeispiels verwiesen.
Nachfolgend ist anhand der Figuren 5 und 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen umfassen die Gehäuseabschnitte 18 bis 25 jeweils einen Gehäusemantel 72 und eine zugehörige Hülse 73, die in dem Gehäusemantel 72 angeordnet ist. Die jeweilige Hülse 73 begrenzt abschnittsweise die Gehäusebohrungen 26, 27. Die Gehäuseabschnitte 18 bis 25 sind einander entsprechend ausgebildet, wobei die Gehäuseabschnitte 18, 20 und 22 im Vergleich zu den Gehäuseabschnitten 19, 21 und 23 bis 25 zusätzlich die Öl -Zuführöffnungen Z01, Z02 und Z03 umfassen.
Nachfolgend ist beispielhaft anhand von Fig. 6 der Gehäuseabschnitt 18 im Detail beschrieben. Der Gehäusemantel 72 und die Hülse 73 bilden miteinander einen ersten Fluidkanal 74 und einen zweiten Fluidkanal 75 aus. Die Fluidkanäle 74, 75 sind in der Förderrichtung 16 nacheinander angeordnet. Die Fluidkanäle 74, 75 verlaufen spiralförmig um die Gehäusebohrungen 26, 27 und die darin angeordneten Behandlungselementwellen 28, 29.
Die Fluidkanäle 74, 75 haben eine maximale Kanalbreite bzw. einen Durchmesser DF. Benachbarte Windungen der Fluidkanäle 74, 75 haben in der Förderrichtung 16 einen Abstand Aw zueinander. Für die maximale Kanalbreite bzw. den Durchmesser DF gilt insbesondere: 5 mm < DF < 40 mm, insbesondere 7 mm < DF < 30 mm, und insbesondere 9 mm < DF < 20 mm. Ferner gilt für ein Verhältnis AW/DF vorzugsweise: 0,5 < AW/DF < 3,5, insbesondere 1 < AW/DF < 3, und insbesondere 1,5 < AW/DF < 2,5. Die Fluidkanäle 74, 75 haben beispielsweise gemeinsam eine Anzahl W an Windungen, wobei gilt: 4 < W < 40, insbesondere 8 < W < 30, und insbesondere 12 < W < 20.
Die Hülse 73 hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit X als der Gehäusemantel 72. Für die Wärmeleitfähigkeit X der Hülse 73 gilt insbesondere: 20 W/(m • K) < k < 60 W/(m • K), insbesondere 28 W/(m • K) < k < 52 W/(m • K), und insbesondere 30 W/(m • K) < k < 45 W/(m • K).
Zur Ausbildung des ersten Fluidkanals 74 ist an einer Außenwand der Hülse 73 eine spiralförmig verlaufende erste Nut 76 ausgebildet. Entsprechend ist zur Ausbildung des zweiten Fluidkanals 75 an der Außenwand der Hülse 73 eine spiralförmig verlaufende zweite Nut 77 ausgebildet. Zum Zuführen eines Fluids F in den ersten Fluidkanal 74 sind in dem Gehäusemantel 72 eine erste Zuführöffnung 78 und eine erste Abführöffnung 79 ausgebildet, die an gegenüberliegenden Enden in den ersten Fluidkanal 74 münden. Entsprechend sind zum Zuführen eines Fluids F in den zweiten Fluidkanal 75 in dem Gehäusemantel 72 eine zweite Zuführöffnung 80 und eine zweite Abführöffnung 81 ausgebildet, die an gegenüberliegenden Enden in den zweiten Fluidkanal 75 münden.
Die Gehäuseabschnitte 18 bis 22 dienen zum Heizen des in den Gehäusebohrungen 26, 27 befindlichen Polyethylens 5 und des Öls 8. Um die einzelnen Gehäuseabschnitte 18 bis 22 individuell zu beheizen, umfasst die Heizeinrichtung 61 für jeden der Gehäuseabschnitte 18 bis 22 eine
Heizeinheit 82. In Fig. 5 ist beispielhaft lediglich eine Heizeinheit 82 dargestellt. Die jeweilige Heizeinheit 82 ist über eine Zuführleitung 83 an die Zuführöffnungen 78, 80 angeschlossen und über eine Abführleitung 84 an die Abführöffnungen 79, 81 angeschlossen. Durch die jeweilige Heizeinheit 82 können die Gehäuseabschnitte 18 bis 22 über eine Temperatur des erhitzten Fluids F individuell beheizt werden.
Die Gehäuseabschnitte 23 bis 25 dienen zum Kühlen. Um jeden der Gehäuseabschnitte 23 bis 25 individuell zu kühlen, umfasst die Kühleinrichtung 63 für jeden Gehäuseabschnitt 23 bis 25 eine Kühleinheit 65. In Fig. 5 ist beispielhaft lediglich eine Kühleinheit 65 dargestellt. Die jeweilige Kühleinheit 65 ist über eine Zuführleitung 85 an die Zuführöffnungen 78, 80 und über eine Abführleitung 86 an die Abführöffnungen 79, 81 angeschlossen. Ein jeweiliges Fluid F wird von den Kühleinheiten 65 individuell auf eine Temperatur gekühlt, sodass die Gehäuseabschnitte 23 bis 25, die von dem jeweiligen gekühlten Fluid F durchströmt werden, individuell gekühlt werden. Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise der Vorrichtung 1 wird auf die Beschreibung der vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
Nachfolgend ist anhand der Fig. 7 ein viertes Ausführungseispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wird in der Zerkleinerungseinrichtung 67 ein Teil des erwärmten Öls 8 mit dem Polyethylen 5 vermischt, sodass das Polyethylen 5 mit dem Öl 8 benetzt wird. Das Gehäuse 68 der Zerkleinerungseinrichtung 67 weist eine Polyethylen-Zuführöffnung 87 und eine Öl-Zuführöffnung 88 auf. Die erste Vorwärmeinrichtung 4 ist mit der Polyethylen-Zuführöffnung 87 verbunden, sodass erwärmtes Polyethylen 5 in die Zerkleinerungseinrichtung 67 zugeführt wird. Die Öl -Zuführöffnung 88 ist über eine vierte Dosierpumpe 89 mit der zweiten Vorwärmeinrichtung 7 verbunden. In dem Gehäuse 68 sind Zerkleinerungselemente 69 angeordnet, die mittels eines Antriebs 90 um eine Drehachse 91 drehantreibbar sind. Die rotierenden Zerkleinerungselemente 69 zerkleinern einerseits von dem Polyethylen 5 gebildete Agglomerate und vermischen andererseits das Polyethylen 5 mit dem zugeführten Öl 8. Die Zerkleinerungseinrichtung 67 wirkt somit auch als Mischeinrichtung bzw. Mischer. Das mit dem Öl 8 benetzte Polyethylen 5 wird mittels der ersten Zuführeinrichtung 6 in die Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 zugeführt. Durch das Benetzen des Polyethylens 5 wird das Einzugsverhalten der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 verbessert. Das vorbenetzte Polyethylen 5 kann in der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 einfacher in das dort zugeführte Öl
8 eingemischt werden. Durch das Zerkleinern und Benetzen des Polyethylens 5 werden innerlich unbenetzte Agglomerate in der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 vermieden, wodurch die Schmelze 66 eine höhere Qualität hat. Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise der Vorrichtung 1 wird auf die Beschreibung der vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
Nachfolgend ist anhand der Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist die Zerkleinerungseinrichtung 67 zwischen der ersten Zuführeinrichtung 6 und der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 angeordnet. Die erste Zuführeinrichtung 6 ist somit zwischen der ersten Vorwärmeinrichtung 4 und der Zerkleinerungseinrichtung 67 angeordnet. Das Polyethylen 5 wird mittels der ersten Vorwärmeinrichtung 4 erwärmt und direkt der ersten Zuführeinrichtung 6 zugeführt. Die erste Zuführeinrichtung 6 ist mit der Polyethylen-Zuführöffnung 87 der Zerkleinerungseinrichtung 67 verbunden. Das erwärmte Polyethylen 5 gelangt aus der ersten Zuführeinrichtung 6 über die Polyethylen-Zuführöffnung 87 in die Zerkleinerungseinrichtung 67. Der Zerkleinerungseinrichtung 67 wird entsprechend dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel über die Öl-Zuführöffnung 88 ein Teil des erwärmten Öls 8 zugeführt. In der Zerkleinerungseinrichtung 67 werden in der bereits beschriebenen Weise das erwärmte Polyethylen 5 und das erwärmte Öl 8 miteinander vermischt und von dem Polyethylen 5 gebildete Agglomerate zerkleinert. Die Zerkleinerungseinrichtung 67 ist direkt mit der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 verbunden. Die Zerkleinerungseinrichtung 67 mündet somit direkt in die Polyethylen-Zuführöffnung Zp. Dadurch, dass die Zerkleinerungseinrichtung 67 zwischen der ersten Zuführeinrichtung 6 und der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 angeordnet ist, wird lediglich die Zerkleinerungseinrichtung 67 und nicht auch die erste Zuführeinrichtung 6 dem Öl 8 ausgesetzt. Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise der Vorrichtung 1 wird auf die Beschreibung der vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
Nachfolgend ist anhand der Fig. 9 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung 1 eine Drosseleinrichtung 92, die in der Förderrichtung 16 nach der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 angeordnet ist. Die Drosseleinrichtung 92 umfasst ein Gehäuse 93, in dem ein Durchlasskanal 94 ausgebildet ist. In dem Durchlasskanal 94 ist ein Drosselkörper 95 angeordnet, der mittels eines
Antriebs 96 um eine Drehachse 97 drehantreibbar ist. In Abhängigkeit der Drehstellung des Drosselkörpers 95 um die Drehachse 97 ist eine freie Querschnittsfläche des Durchlasskanals 94 einstellbar. Hierdurch ist ein Füllgrad der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 und/oder die Verweilzeit tv des Polyethylens 5 und des Öls 8 in der Mehrwellen-Schneckenmaschine 3 einstell- bar, sodass das Vermischen und Homogenisieren des Polyethylens 5 und des Öls 8 verbessert wird. Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise der Vorrichtung 1 wird auf die Beschreibung der vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
Die in der Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Bereiche sind so zu verstehen, dass auch beliebige Kombinationen von Untergrenzen und Obergrenzen offenbart sind.
Claims
1. Vorrichtung zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher mit
- einer Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) zum Erzeugen einer Schmelze (66) aus mindestens einem Polyethylen (5) und einem Öl (8) mit einem Gehäuse (15), mindestens zwei in dem Gehäuse (15) ausgebildeten und einander durchdringenden Gehäusebohrungen (26, 27), mindestens einer in die mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27) mündenden Zuführöffnung (Zp, Zon, Z012, Z013, Z021, Z022, Z023, Z031, Z032, Z033) zum Zuführen des mindestens einen Polyethylens (5) und des Öls (8), mindestens zwei Behandlungselementwellen (28, 29) zum Mischen des mindestens einen Polyethylens (5) und des Öls (8), die jeweils in einer der mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27) drehbar angeordnet sind und die jeweils mehrere Behandlungselemente (53, 53‘ bis 60, 60‘) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungselemente (53, 53‘ bis 60, 60‘) jeweils einen Außendurchmesser Da und einen Kemdurchmesser Di haben und für mindestens ein Behandlungselement (53, 53 ‘ bis 60, 60‘) je Behandlungselementwelle (28, 29) gilt: Da/Di > 1,4.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens ein Behandlungselement (53, 53‘ bis 60, 60‘) je Behandlungselementwelle (28, 29) gilt: 1,6 < Da/Di < 2,1, insbesondere 1,7 < Da/Di < 2,0, und insbesondere 1,8 < Da/Di < 1,9.
3. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Behandlungselementwellen (28, 29) eine Länge L und die mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27) einen Durchmesser D haben, wobei für ein Verhältnis der Länge L zu dem Durchmesser D gilt: 30 < L/D < 85, insbesondere 35 < L/D < 80, insbesondere 40 < L/D < 75, insbesondere 45 < L/D < 70, insbesondere 50 < L/D < 65, und insbesondere 55 < L/D < 60.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Behandlungselementwellen (28, 29) eine Länge L haben und jeweils mehrere Behandlungselemente (53, 53‘ bis 60, 60‘) aufweisen, wobei
- die mehreren Behandlungselemente (53, 53‘ bis 60, 60‘) jeweils ein Verhältnis Da/Di haben, wobei gilt: 1,6 < Da/Di < 2,1, insbesondere 1,7 < Da/Di < 2,0, und insbesondere 1,8 < Da/Di < 1,9, und
- die mehreren Behandlungselemente (53, 53 ‘ bis 60, 60‘) eine aufsummierte Länge LM haben, wobei gilt: 0,3 < LM/L < 1, insbesondere 0,
4 < LM/L < 0,9, und insbesondere 0,5 < LM/L < 0,8.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Behandlungselement (53, 53‘ bis 60, 60‘) je Behandlungselementwelle (28, 29) eingängig bis dreigängig, insbesondere zweigängig, ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Vorwärmeinrichtung (4) zum Erwärmen des mindestens einen Polyethylens (5).
7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Vorwärmeinrichtung (7) zum Erwärmen zumindest eines Teils des Öls (8).
8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) mindestens eine Zuführöffnung (Zp) zum Zuführen des mindestens einen Polyethylens (5) und mindestens eine Zuführöffnung (Zon, Z012, Zoi3, Z021, Z022, Zo23, Zo3i, Zo32, Z033) zum Zuführen des Öls (8) umfasst.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) mehrere Zuführöffnungen (Zon, Z012, Z013, Z021, Z022, Z023, Z031, Z032, Z033) zum Zuführen des Öls (8) umfasst, die in einer Förderrichtung (16) der Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) nacheinander angeordnet sind, wobei für einen Abstand LA zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zuführöffnungen (Z011, Z012, Z013, Z021, Z022, Z023, Z031, Z032, Z033) bezogen auf einen Durchmesser D der mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27) insbesondere gilt: 5 < LA/D < 45, insbesondere 10 < LA/D < 40, insbesondere 15 < LA/D < 35, und insbesondere 20 < LA/D < 30.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) mehrere Zuführöffnungen (Z011, Z012, Z013, Z021, Z022, Z023, Z031, Z032, Z033) zum Zuführen des Öls (8) umfasst, die entlang einer Umfangskontur (U) der mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27) an unterschiedlichen Positionen (So, SL, SR) in die mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27) münden.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27) eine uerschnittsfläche A aufweisen und das Gehäuse (15) und die Behandlungselemente (53, 53 ‘ bis 60, 60‘) der mindestens zwei Behandlungselementwellen (28, 29) eine frei uerschnittsfläche AF begrenzen, wobei gilt: 0,3 < AF/A < 0,65, insbesondere 0,35 < AF/A < 0,6, insbesondere 0,4 < AF/A < 0,55, und insbesondere 0,45 < AF/A < 0,5.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zerkleinerungseinrichtung (67) zum Zerkleinern des mindestens einen Polyethylens (5).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungseinrichtung (67) eine Polyethylen-Zuführöffnung (87) zum Zuführen des mindestens einen Polyethylens (5) und eine Öl -Zuführöffnung (88) zum Zuführen eines Teils des Öls (8) umfasst.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Öl-Kühleinrichtung (71) zum Kühlen zumindest eines Teils des Öls (8).
15. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (15) mindestens einen Gehäuseabschnitt (18 bis 25) mit einem Gehäusemantel (72) und einer Hülse (73) umfasst, die miteinander mindestens einen spiralförmig verlaufenden Fluidkanal (74, 75) begrenzen.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Drossel einrichtung (92), die in einer Förderrichtung (16) nach der Mehrwellen- Schneckenmaschine (3) angeordnet ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer Folie für elektrische Energiespeicher umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
- Zuführen von mindestens einem Polyethylen (5) und von Öl (8) durch die mindestens eine Zuführöffnung (Zp, Zon, Z012, Z013, Z021, Z022, Z023, Z031, Z032, Z033) in die mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27),
- Erzeugen einer Schmelze (66) aus dem mindestens einen Polyethylen (5) und dem Öl (8) mittels der Mehrwellen-Schneckenmaschine (3), und
- Herstellen einer Folie (2) aus der erzeugten Schmelze (66).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polyethylen (5) erwärmt wird und beim Zuführen eine Temperatur Tp hat, wobei gilt: 20 °C < Tp < 120 °C, insbesondere 40 °C < Tp < 100 °C, und insbesondere 60 °C < TP < 80 °C, und/oder dass zumindest ein Teil des Öls (8) erwärmt wird und beim Zuführen eine Temperatur To hat, wobei gilt: 30 °C < To < 110 °C, insbesondere 40 °C < To < 100 °C, insbesondere 50 °C < To < 90 °C, und insbesondere 60 °C < To < 80 °C.
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Behandlungselementwellen (28, 29) mit einer Drehzahl N drehangetrieben werden, wobei gilt: 20 U/min < N < 140 U/min, insbesondere 40 U/min < N < 120 U/min, und insbesondere 60 U/min < N < 100 U/min.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polyethylen (5) eine mittlere Verweilzeit tv in der Mehrwellen- Schneckenmaschine (3) hat, wobei gilt: 60 s < tv < 540 s, insbesondere 120 s < tv < 480 s, und insbesondere 180 s < tv < 420 s.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) mit einem spezifischen Drehmoment Md/a3 betrieben wird, wobei gilt: 1 Nm/cm3 < Md/a3 < 13 Nm/cm3, insbesondere 3 Nm/cm3 < Md/a3 < 11 Nm/cm3, und insbesondere 5 Nm/cm3 < Md/a3 < 9 Nm/cm3, wobei Md ein Antriebsdrehmoment an der jeweiligen Behandlungselementwelle (28, 29) und a einen Achsabstand zwischen den mindestens zwei Behandlungselementwellen (28, 29) bezeichnet.
22. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polyethylen (5) zerkleinert wird, wobei das Zerkleinern insbesondere vor einem Erwärmen des mindestens einen Polyethylens (5) erfolgt.
23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Öls (8) beim Zuführen eine Temperatur TN hat, wobei gilt: 5°C < TN < 40°C, insbesondere 10°C < TN < 35°C, und insbesondere 15°C < TN < 30°C.
24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Öls (8) vor dem Zuführen in die mindestens zwei Gehäusebohrungen (26, 27) der Mehrwellen-Schneckenmaschine (3) mit zumindest einem Teil des mindestens einen Polyethylens (5) vermischt wird.
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---|---|---|---|---|
JPH10100224A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Nippon Muki Co Ltd | 電池用セパレータの製造方法 |
EP3281767A1 (de) | 2016-08-11 | 2018-02-14 | Coperion GmbH | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer folie für elektrische energiespeicher |
US10207424B2 (en) * | 2014-07-11 | 2019-02-19 | Covestro Deutschland Ag | Mixing elements having an improved dispersing effect |
EP4350795A1 (de) * | 2022-10-05 | 2024-04-10 | Coperion GmbH | Aufbereitungsanlage und verfahren zum aufbereiten eines energiespeichermaterials |
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-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10100224A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Nippon Muki Co Ltd | 電池用セパレータの製造方法 |
US10207424B2 (en) * | 2014-07-11 | 2019-02-19 | Covestro Deutschland Ag | Mixing elements having an improved dispersing effect |
EP3281767A1 (de) | 2016-08-11 | 2018-02-14 | Coperion GmbH | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer folie für elektrische energiespeicher |
EP4350795A1 (de) * | 2022-10-05 | 2024-04-10 | Coperion GmbH | Aufbereitungsanlage und verfahren zum aufbereiten eines energiespeichermaterials |
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