CN1175504C - 碱电池隔离器用非织造织物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种碱电池隔离器用非织造织物及其制造方法,其单位面积重量低,但可防止活性物质的移动,具有优异的电解液吸液性及加压下的保液性。所述非织造织物基本上不存在通孔,至少在该非织造织物单面的交织络合条痕中的中心面平均粗糙度SRa在13μm以下,该织物的最大细孔孔径在50μm以下,且其加压下吸水率在20g/m2以上。其制造方法系在湿法成网的纤网表面施以水射流络合处理,再用多极电极施以电晕放电处理后,施以轧光处理。

Description

碱电池隔离器用非织造织物及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种镍镉电池、镍氢电池等碱(性)电池隔离器用的非织造织物,所述隔离器用非织造织物系置于碱电池的正负两极之间,既为了防止两极之间的短路,同时,也为了充分地保持电解液,使起电反应顺利地进行。
背景技术
碱电池因具有优异的充放电特性及过充电、过放电特性,使其使用寿命长,可反复使用,因而被广泛地使用于特别要求小型轻量化的电子仪器中。上述碱电池的特性在很大程度上依赖于该碱电池隔离器用非织造织物的特性。
作为碱电池隔离器用非织造织物的一般功能需具备以下的条件:
(1)可将正极和负极作物理性分隔;
(2)具有可防止短路的电绝缘性;
(3)具有耐电解液性;
(4)具有耐电化学的氧化性;
(5)在浸含有电解液的状态下,可显示低电阻;
(6)易为电解液所润湿,对电解液的保液性能大;
(7)具有电池组装工序中所需的强度和刚性;
(8)不会放出对电池有害的物质;
(9)在充电时由阳极发生的氧气透气性优异。
由此,以往作为碱电池隔离器用非织造织物使用了由尼龙6-、尼龙6,6-等聚酰胺纤维,或其芯成分为聚丙烯、其皮成分为聚乙烯的皮芯型聚烯烃系纤维组成的干法制得的非织造织物。
以上述干法制得的非织造织物制成的碱电池隔离器用非织造织物因其单位面积重量不匀较大,所以,虽然上述非织造织物在增大单位面积重量、热轧压后使用的机械强度大,具有优异的电池加工性,但是,其存在的问题是,不能降低单位面积重量。其结果,伴随近年来对于电池的高容量化的要求,为应付在增加电极的活性物质量,或是在减少隔离器的单位面积重量的同时该隔离器的厚度减薄的倾向时,也会产生如脱落的活性物质产生移动、或是电解液的保持量减少的问题。
作为解决这些问题的手段,有人提出了使用由熔喷非织造织物制成的碱电池用隔离器。该熔喷非织造织物因是以极细的纤维构成,可以减小非织造织物的微细孔径和得到大的空隙率,所以,即使将碱电池的隔离器减薄至一定的程度,也可在阻止脱落的活性物质移动的同时,维持电解液的保持量。
然而,由于该熔喷非织造织物制成的碱电池用隔离器的制造方法是:在将纤维作熔融纺的同时,从纺丝口二侧喷射出高速热气流,使纤维细纤化,将细纤化的纤维收集于筛网上制得。所以,其存在的问题是:机械强度非常低,其单位面积重量不匀仍很大。因此,隔离器的单位面积重量无法作得更低;又由于透气性差,为增加电极的活性物质,无法使产生的大量反应气体逸出,其结果,导致电池内压力上升,难以进行快速充电。
为此,有人在特开平5-182654号公报上提出一种电池用隔离器,该电池用隔离器系将对熔喷非织造织物和短纤维纤网施以水射流络合处理、或是将短纤维纤网与熔喷纤网重叠并施以水射流交络处理,这种水射流交络非织造织物经热压,铺叠成一体而成。
上述电池用隔离器由高压水射流的喷射将熔喷非织造织物和短纤维非织造织物层压成一体时,在熔喷非织造织物上形成通孔,其最大的细孔孔径已扩大,为此,上述电池用隔离器以层压的熔喷非织造织物层防止电极活性物质的移动,同时改善电解液的保液性能,以水射流交络非织造织物层改善其强度、透气性和电解液的保持性。然而,为在工业上稳定地生产该电池用隔离器,则须增大作为隔离器整体的单位面积重量,如将其单位面积重量降低,则其生产效率显著低下,无法进行批量生产。
另外,在特开平7-29561号公报上提出了一种电池隔离器及其制造方法,该电池用隔离器系将热粘结性的复合纤维和纤度大于裂(分)散性(可混合,splittable)复合纤维经分散后的极细纤维及热粘结(熔融)性复合纤维的刚性短纤维混合于由聚烯烃聚合物和乙烯-乙烯醇共聚物组成的裂散性复合纤维的短纤维中,湿法(抄浆)成网,得到湿法非织造织物。将该湿法非织造织物用高压水射流处理,经热辊轧光处理而得到上述碱电池隔离器用非织造织物。
上述电池隔离器在将热熔融性纤维混合、热粘结的同时,施以高压水射流处理,使结构纤维作三维络合,达到一定的机械强度。又,由高压水射流处理将裂散性纤维分散、细纤维化,使其具有电解液的保持性。
但是,在对于湿法成网的纤网进行高压水射流处理时,该交缠络合的条痕迹残留于湿法纤网上的同时,也在纤网上形成了贯通孔,扩大了最大细孔的孔径。所以,其缺点是,很难完全防止活性物质的移动。
另外存在的缺点是:在热熔融热粘结性纤维时,由于减少了电解液的保持空间,其保液性能下降,或吸液性恶化。
因此,为完全防止活性物质的移动,确保电解液的保持空间,唯有提高湿法纤网的单位面积重量。在本案提出的实施例中,单位面积重量已达70g/m2左右,再欲减少其单位面积重量是困难的。
本发明系鉴于上述问题而作,为解决上述问题,本发明提供了一种具有优异的电解液吸收性及保持性的碱电池隔离器用非织造织物及其制造方法,而且所述非织造织物在保持低的单位面积重量的同时,可以防止活性物质的移动。
发明揭示
本发明者们为达到上述目的,进行了刻意的研究,结果达到了发明要求的碱电池用隔离器非织造织物。
即,本发明的碱电池隔离器用非织造织物是将湿法成网的聚烯烃系纤维纤网施以水射流交络处理、电晕放电处理之后,再施以轧光处理而成的电池隔离器用非织造织物。
本发明的第一方面的特征是:至少在该非织造织物一面的交缠络合条痕中的中心面的平均粗糙度SRa在13μm以下,该非织造织物的最大细孔孔径在50μm以下,且其加压下吸水率在20g/m2以上。
本发明的碱电池隔离器用非织造织物的制造方法的特征是:使用设置于水射流交缠络合装置的喷射器内部的、其喷射口大于水射流导入口的柱状水射流喷嘴,在湿法成网的聚烯烃系纤维的纤网表面施以水射流络合处理,然后,在交缠络合的纤网表面作电晕放电处理之后,再施以轧光处理而制得。
本发明的碱电池隔离器用非织造织物的制造方法中,其喷射口形状大于水射流导入口的柱状水射流喷嘴的特征又在于:该水射流喷嘴至少设置于喷射器内的最后阶段。
本发明的第二方面的特征是:由沸点方法(buble point)测得的碱电池隔离器用非织造织物细孔孔径分布的标准偏差在20μm以下,且,以平均细孔孔径±2μm存在的细孔孔数为整个非织造织物上的细孔孔数的35%以上,并对该非织造织物施以电晕放电处理。
本发明的第三方面的特征是:所述碱电池隔离器用非织造织物系这样一种电池隔离器用非织造织物,它以部分具有乙烯-乙烯醇共聚物或交联聚环氧乙烷的聚烯烃系纤维为主体,再经电晕放电处理的、基本上不含有贯通孔的电池隔离器用非织造织物。其特征在于:由电子能谱分析法(ESCA)测得的该非织造织物表面及厚度方向上中间位置的氧元素(O)和碳元素(C)的峰值面积之比(O/C之比)分别为0.50~1.85及0.45~1.40。
较好的是,由电子能谱分析法(ESCA)测得的碱电池隔离器用非织造织物表面及厚度方向上中间位置的氧元素(O)和碳元素(C)的峰值面积之比(O/C之比)分别为0.55~1.50及0.48~1.20。
又,本发明的碱电池隔离器用非织造织物系这样一种电池隔离器用非织造织物,它以部分具有乙烯-乙烯醇共聚物、且在该纤维表面形成大量细微折皱的微皱聚烯烃系纤维为主体,再经电晕放电处理的、基本上不贯通孔的电池隔离器用非织造织物。其特征在于:由电子能谱分析法(ESCA)测得的该非织造织物表面及厚度方向上中间位置的氧元素(O)和碳元素(C)的峰值面积之比(O/C之比)分别为0.60~1.35及0.50~1.00。
又,本发明的碱电池隔离器用非织造织物系这样一种电池隔离器用非织造织物,它以部分具有乙烯-乙烯醇共聚物或交联聚氧乙烯(聚环氧乙烷)的聚烯烃系纤维为主体,形成非织造织物,使用带有园角的电极头端形状的多极电极,在放电强度为20.0w/cm2以下的条件下,对该非织造织物进行电晕放电处理。由电子能谱分析法(ESCA)测得的该非织造织物表面及厚度方向上中间位置的氧元素(O)和碳元素(C)的峰值面积之比(O/C之比)分别为0.50~1.85及0.45~1.40。
附图的简单说明
图1为水射流交缠络合装置的右侧视图,图2为图1中所示喷射器的放大剖视图。
图3A及图3B为本发明中的柱状水射流喷嘴形状的侧面剖视图,图4A及图4B为以往的柱状水射流喷嘴形状的侧面剖视图。
图5A,图5B及图5C为棒形电极的各个形状举例,图6A,图6B及图6C为多极电极的各个形状举例。
图7为实施例39中的碱电池隔离器用非织造织物的电子显微摄影图,
图8为实施例41中的碱电池隔离器用非织造织物的电子显微摄影图。
图中,1表示喷射器,2表示柱状水射流喷嘴,3表示高压柱状水射流,4表示湿法成网的聚烯烃系纤网,5表示多孔支持体,6表示高压柱状水射流的流入口,7表示内部过滤器,8表示耐压板,9表示吸入板,10表示吸入箱,11表示水射流导入口,12表示喷射口。
实施本发明的最佳方式
首先,就本发明的第一方面的碱电池隔离器用非织造织物作一详细说明。
本发明的碱电池隔离器用非织造织物系施以水射流交缠络合处理、放电处理及轧光处理的非织造织物。在该碱电池隔离器用非织造织物的表面残留有凹凸形状的交缠络合条痕(痕迹),该交缠络合条痕的凹凸形状越大,则其中心面的平均粗糙度SRa的值越大,且在扩大最大细孔孔径的同时,因孔径的分布广,其保液性(溶液保持性)下降。
因此,进行轧光处理,轧压碱电池隔离器用非织造织物,将其调节至一定厚度的同时,虽然可使交缠络合的条痕平滑,减小最大细孔孔径,在最初形成的交缠络合条痕凹凸形状较大的情况下,也可形成即使轧压也无法修复的贯通孔。
由轧光处理的方法对碱电池隔离器用非织造织物加压,则越是紧压,其中心而的平均粗糙度SRa越小,随之形成的最大细孔孔径也越小。
对施以轧光处理的碱电池隔离器用非织造织物来说,其至少一面交缠络合后的中心面的平均粗糙度SRa(μm)较好的是在13μm以下,更好的是在11μm以下。
又,在本发明中可以看到,由施以轧光处理轧压的碱电池隔离器用非织造织物的厚度D(单位:μm)被交缠络后中心面的平均粗糙度SRa(以下,有时简称为R,单位:μm)所除的值,根据轧压前的交缠络合条痕的凹凸状态,显示了一定的值。即,附于轧光处理前的碱电池隔离器用非织造织物上的交缠络合条痕的凹凸程度越大,则D/R值越小;如附于轧光处理前的碱电池隔离器用非织造织物上的交缠络合条痕的凹凸程度越小,则D/R值越大。
当非织造织物的单位面积重量在约40g/m2时,D/R值在8以上;当该单位面积重量在约50g/m2时,D/R值在12以上;较好的是,非织造织物的单位面积重量在约60g/m2,D/R值在14以上。
如各个单位面积重量的D/R值小于上述的值,则在碱电池隔离器用非织造织物形成了贯通孔,且,最大的细孔孔径可扩大至大于50μm,所以,很难完全防止活性物质的移动。又,由于细孔孔径的分布广,其保液性低下。
碱电池隔离器用非织造织物的最大细孔孔径较好的是在50μm以下,更好的是在40μm以下。
碱电池隔离器用非织造织物的加压下吸水率较好的是在20g/m2以上,更好的是在30g/m2以上。此处,如加压下吸水率不到20g/m2时,则由于正极的反复充放电而易引起膨胀,使保持在碱电池隔离器用非织造织物中的电解液移向正极一侧、导致碱电池隔离器用非织造织物的干燥。又,在快速充电时,产生大量反应气体,由此,使保持于碱电池隔离器用非织造织物中的电解液被挤出。
其次,就本发明的碱电池隔离器用非织造织物的制造方法作一详细说明。
首先,说明以水射流交缠络合处理的湿法所得的聚烯烃系纤维纤网。构成本发明的碱电池隔离器用非织造织物的聚烯烃系纤维纤网只要是聚烯烃系纤维即可,并无特别的限制。例如,可以使用聚丙烯、聚乙烯等的单一纤维;其芯成分为聚丙烯聚合物,其皮成分为低熔点或高熔点的聚乙烯、或乙烯-乙烯醇共聚物的皮芯型热粘结性复合纤维;聚烯烃系聚合物和乙烯-乙烯醇共聚物的裂散性复合纤维等,或是使用适当混合上述纤维的纤网。
又,所使用的上述聚烯烃系纤维的纤维直径,从防止扩大水射流交缠络合处理时的最大细孔孔径考虑,以尽可能细为宜,较好的是在1~20μm,更好的是在3~10μm。
再有,所使用的上述聚烯烃系纤维的纤维长度,从湿法成网的分散性及交缠络合非织造织物的强度考虑,以5~15mm为宜。如纤维长度大于15mm,则其在水中的分散困难,此时,不仅须适当选择、适量使用分散剂,且在分散之后,还会有纤维易再度聚集、滑移、纠结、起绒等问题发生。又,还必须降低分散浓度,使生产效率低下。
另一方面,如纤维长度短于5mm,则其在水中的分散容易,水射流交缠络合处理时纤维易被高压柱状水射流冲动,使纤维弯曲、络合困难,很难得到强度大的非织造织物材料。另外,由于所有的纤维移动,纤维之间产生摩擦,在交缠络合的纤网内部产生应变,在喷射高压柱状水射流之后,易在交缠络合纤网上形成大量的折皱。
碱电池隔离器用非织造织物的纤网使用上述聚烯烃系纤维,由湿法成网法制得。当然,也可由除了湿法成网法以外的梳理成网法、交叉铺叠成网法、机械杂乱成网法等的已知方法制得。但是,梳理成网法和气流成网法虽可以使用纤维长度较长的纤维,但,很难作成均匀的纤网,以高压柱状水射流所加工的交缠络合纤网的质地很差,如在透射光线下观察,可见到斑点图样。因此,为了得到用于防止短路所必须的最大细孔孔径,必须将所述的非织造织物作成大的单位面积重量。
另一方面,湿法成网法的优点是:其生产速度比起梳理成网等法要高,在同一装置上可以任意比例混合其直径各异的纤维及多种类的纤维。此外,与其它方法相比,能得到质地极为良好的纤网。如此,湿法成网法成为一种应用范围极广、细孔孔径可容易控制的纤网形成方法。
下面,就水射流交缠络处理方法作一说明。
图1所示为水射流交缠络合装置的右侧视图,图2所示为图1中喷射器的放大剖视图。本发明中的特征是:使用柱状水射流喷嘴2进行水射流交缠络合处理,该柱状水射流喷嘴设置于水射流交缠络合装置的喷射器1的内部、具有其形状大于水射流导入口11的喷射口12。又,其特征在于,上述柱状水射流喷咀至少设置于最后阶段的喷射器内。
图3所示为本发明中的柱状水射流喷嘴形状的侧面剖视图,又,图4所示为以往的柱状水射流喷嘴形状的侧面剖视图。
在图3所示形状的场合,与图4以往的喷嘴形状比较,以同样的水压所喷射的水量减少,又,可以防止水射流的散开。所以,籍图3的喷嘴,可以在更有效地交缠络合纤网的同时,也可减少对交缠络合不起作用的多余水量。其结果,可以制得一种不打乱湿法成网法所制得的纤网,且其交缠络合条痕的凹凸较小的交缠络合纤网。
至少设置于喷射器最后阶段的上述柱状水射流喷嘴的喷嘴间距为0.5~1.0mm的范围,从可减小中心面平均粗糙度的观点来说,喷嘴直径较好的是在150μm以下,更好的是在100μm以下。
作为水射流交缠络处理,系将由湿法成网法所得的纤网4,层叠于其开孔率在40%以下和单个开孔面积在0.04mm2以下的多孔支持体5上,从纤网上方喷射高压柱状水射流3,使高压柱状水射流3与纤网4之间产生相对移动,这样,使聚烯烃系纤维产生三维交缠络合。
作为使纤网与高压柱状水射流产生相对移动的简便方法是,使传送带式支持体或滚筒式支持体作旋转运动。此时,支持体的传送速度虽然随施加于纤网上的能量而定,但可以使用1~100m/分的速度。
如支持体的开孔率大于40%,则所得的交缠络合纤网上产生贯通孔,欲调节最大细孔孔径成为困难。反之,开孔率越小,则所得的交缠络合纤网的交缠络合条痕的凹凸程度得到改善,但是,如其开孔率过小,则交缠络合所需的水不是从支持体通过向下,而是碰撞于支持体后再反弹至纤网上,反弹水上冲纤网,产生损坏纤网的现象。故不宜使用。
作为如上所述的多孔支持体,可以举出如用平纹、斜纹组织等的织造方法制得的不锈钢、黄铜等金属针布,或是增强聚酯、聚酰胺等的塑性针布。
然后,对如上所得的交缠络合纤网进行电晕放电处理。
该电晕放电处理系在连接于高电压发生器的电极和包覆有聚酯薄膜、HighPerlon(耐纶6纤维)、EP橡胶的金属辊之间设置适当的间隔,加上高频、数千~数万伏的电压,使之发生高压电晕。使上述方法所得的交络纤网高速经过上述空间间隔,使交络纤网表面与生成电晕的臭氧,或氧化氮反应,生成羰基、羧基、羟基、过氧基。可以认为,所述的亲水性基团有助于提高交络纤网与电解液的亲和性。
此处,在本发明中作电晕放电时,至少设置于最后阶段的喷射器内的、具有其形状大于如图3所示水射流导入口11的喷射口12的柱状水射流喷嘴2,且使用经水射流交缠络合处理的交络纤网,这一点是重要的。
其理由是,在对交缠络合条痕的凹凸形状较大的交络纤网作电晕放电时,电晕放电集中于其单位面积重量较小的部分,由此,在交络纤网上生成0.2~1.0mm大小的电晕针孔(以下,也称为贯通孔)。
作为能否在交络纤网上产生电晕针孔的标准是,如水射流交缠络合后的交络纤网的最大细孔孔径大于60μm,则可认为产生电晕针孔的可能性极大。
尽管,在放电处理之前,对其最大细孔孔径大于60μm的交络纤网进行轧光处理,将其最大细孔孔径减小至60μm以下,再进行电晕放电处理时,其电晕针孔的发生可能减少,但是,由交缠络合条痕的凹凸形状所产生的单位面积重量不匀一旦形成却无法消除,依然有打通电晕针孔的可能性。因此,在水射流交缠络合处理的过程中,最好是尽量减小交缠络合条痕凹凸的形成,另外,最大细孔孔径最好是控制在60μm以下。
最后,对施以电晕放电处理的交络纤网作轧光处理,调节碱电池隔离器用非织造织物的厚度,但是,如将电晕放电处理和轧光处理的顺序颠倒进行也无特别的问题。
即是说,从容易对交络纤网更深部进行电晕放电处理这一点上来说,最好是对作过电晕放电处理的交络纤网再施以轧光处理;从将交络纤网的交缠络合表面轧压平滑,防止贯通孔的发生这一点来说,则对经轧光处理过的交络纤网再进行电晕放电处理是理想的。
然而,在以本发明的制造方法进行水射流交缠络合处理时,越是不易在交缠络合纤网的表面产生通孔,则该交络纤网表面越是平滑,从吸液性(溶液吸收性)及保持性等特性方面来说,宜采用可容易地对纤网作深部电晕放电的、前一种处理顺序的处理方法。
又,在作轧光处理后、电池组装之前,也可再作电晕放电处理。
作为可在轧光处理中使用的轧辊材料,可以组合使用橡胶-橡胶、钢-钢、钢-橡胶、棉-钢、棉-棉材料。从调节厚度的操作性及轧光处理之后的表面质量的观点来说,以棉-钢材料为宜。
在对水射流交络处理刚结束的交络纤网的最大细孔孔径大于60μm、交缠络合条痕凹凸较大的纤网作轧光处理时,有这样的问题:因轧光处理轨迹的卷绕,在纤网上产生折皱,使卷绕状态恶化。因此,即使在作轧光处理之时,保持交络纤网的表面平滑性也是重要的。最好是,在水射流交络处理时,尽量减小交络纤网的凹凸形成。
另外,碱电池隔离器用非织造织物在施以电晕放电处理后,也可用非离子型表面活性剂等的润湿剂涂布,或作浸渍处理。又,为了适宜于用作碱电池隔离器用非织造织物,其厚度最好是在以测微计测得的200μm以下。
在本发明中,在水射流交络处理工序中,至少在最后阶段的喷射器内设置其形状大于水射流导入口11的喷射口12的柱状水射流喷嘴2,进行水射流交络处理,由此,减小碱电池隔离器用非织造织物表面交络条痕的中心面的平均粗糙度,从而,即可以降低该非织造织物的单位面积重量,在保持低单位面积重量的同时,又可防止活性物质的移动,使其具有优异的吸液性和保持性。而不必使其与纤网或熔喷非织造织物等层压成一体。
以下,就本发明第二方面的碱电池隔离器用非织造织物作一详细说明。首先,说明构成本发明的碱电池隔离器用非织造织物的纤维。
作为构成本发明的碱电池隔离器用非织造织物的纤维,只要是聚烯烃系纤维即可,并无特别的限制。例如,可以使用如聚丙烯、聚乙烯等的单一纤维;其芯成分为聚丙烯聚合物,其皮成分为低熔点或高熔点的聚乙烯、或乙烯-乙烯醇共聚物的皮芯型热粘结性复合纤维;聚烯烃系聚合物和乙烯-乙烯醇共聚物的裂散性复合纤维等。
又,构成本发明的碱电池隔离器用非织造织物的纤维直径应尽量地细,从减少细孔孔径的分布来说,较好的是1~20μm,更好的是1~10μm。
碱电池隔离器用非织造织物的细孔孔径分布的标准偏差在以细纤维构成非织造织物的场合可小,而在以较粗纤维构成非织造织物的场合可大。
又,上述细孔孔径分布的标准偏差也依单位面积重量而异,在一定的厚度下比较,单位面积重量大则标准偏差小,单位面积重量小则标准偏差大。
再有,上述细孔孔径分布的标准偏差在以一定的单位面积重量作比较时,则在紧压后厚度减薄时为小,在紧压后厚度仍保持其紧压前厚度时为大。
可是,在以粗纤维增大单位面积重量,减少细孔孔径的分布偏差的场合,由于电极容量降低,发生放电特性劣化的问题。
可以看到,本发明中的碱电池隔离器用非织造织物的细孔孔径的标准偏差较好的是在20μm以下,更好的是在10μm以下。如细孔孔径分布的标准偏差大于20μm时,则电解液的保持能力变差,电极膨胀时电解液易从碱电池隔离器用非织造织物的内部挤出,干燥的可能性提高。
其次,关于存在于一定的范围,即,存在于平均细孔孔径±2μm的细孔孔数对于所有细孔所占的比例作一叙述,则该比例越大,细孔越是显示均一化,保液性能良好。
在本发明中,存在于平均细孔孔径±2μm的细孔孔数对于所有细孔所占的比例在35%以上时,更好地,在50%以上时,可显示良好的保液性。
其次,就本发明的碱电池隔离器用非织造织物的制造方法作一叙述。
本发明的碱电池隔离器用非织造织物的特征是:其由沸点法测得的细孔孔径的标准偏差在20μm以下,存在于平均细孔孔径±2μm的细孔孔数对于所有细孔所占的比例在35%以上,对上述碱电池隔离器用非织造织物施以电晕放电处理。
由此,作为碱电池隔离器用非织造织物的纤网形成方法,可以使用上述的聚烯烃系纤维,或树脂,由使用如湿法成网法、梳理成网法、纺粘成网法、熔喷成网法等众已周知的成网方法。
在上述纤网成形方法中,湿法成网法和熔喷法因可以减小构成碱电池隔离器用非织造织物纤维的纤维直径,从这点考虑较为适用。
特别是,湿法成网法的生产速度高,在同一装置上可以任意比例混合生产纤维直径不同的多种纤维。即,纤维的形态可以选择短纤维状、浆粕状等,其选择范围大,可使用的纤维直径也从7μm以下的极细纤维至粗纤维的范围,比起其它方法来,是一种可得到极优质地纤网的方法。再有,当在裂散性复合纤维裂散时,可使用如碎浆机、高速混棉机及打手等分离机的分离工序及分散工序中,使裂散性复合纤维大致完全分散。这样,可形成其应用范围极广的纤网成形法。
作为以湿法成网法所得的碱电池隔离器用非织造织物的进一步的改进方法,有对湿法成网法所得的纤网施以水射流交络处理,使构成纤网的聚烯烃系纤维作三维交缠络合的方法。在进行水射流交络处理后,因碱电池隔离器用非织造织物的抗拉强度及断裂伸长率特别大,可以防止构成电池时所加的拉伸张力、卷绕压力及使用时的坏疵等引起的厚度变化,再有,对防止短路非常有效。
其次,在本发明中,为提高由聚烯烃系纤维组成的碱电池隔离器用非织造织物对电解液的亲和性,对该非织造织物作电晕放电处理。
上述电晕放电处理系在连接于高电压发生器的电极和包覆有聚酯薄膜、HighPerlon(耐纶6纤维)、EP橡胶的金属辊之间设置适当的间隔,加上高频、数千~数万伏的电压,使之发生高压电晕,将以前述方法所得的纤网以适当速度经过上述空间间隔,使纤网表面与生成电晕的臭氧,或氧化氮反应,生成羰基、羧基、羟基、过氧基。可以认为,这些亲水性基团有助于提高碱性电池隔离器用非织造织物对电解液的亲和性。另外,由于所施电晕放电处理,聚烯烃系纤维的表面受到部分侵蚀,成为分有细枝的状态,这样,使碱电池隔离器用非织造织物的表面积增大,有助于提高纤网的保液性。
又,在对碱电池隔离器用非织造织物作电晕放电处理后,也可用如非离子型表面活性剂等润湿剂涂布或作浸渍处理。又,为了能适宜用于碱电池隔离器用非织造织物,该非织造织物的厚度最好是作成以测微计测得的200μm以下。
本发明中,控制细孔孔径分布的标准偏差和存在于一定范围内的细孔数的比例,可以使得因构成碱电池隔离器用非织造织物的聚烯烃系纤维产生互相交络而形成的非织造织物内部的电解液保持空间细微化和均一化。由此,可以在提高电解液的保液性的同时,使电解液即使在电极膨润之时也不会从碱电池隔离器用非织造织物的内部挤出、干燥。
又,在本发明中,由于对本发明的碱电池隔离器用非织造织物作了电晕放电处理,可以不依赖于表面活性剂的浸渍处理,即用廉价的方法赋于聚烯烃系纤维组成的碱电池隔离器用非织造织物以优异的电解液吸收性。
以下,就本发明第三方面的碱电池隔离器用非织造织物及其制造方法作一详细说明。首先,说明构成本发明的碱电池隔离器用非织造织物的纤维。
作为部分含有乙烯-乙烯醇共聚物及交联聚环氧乙烷的聚烯烃系纤维,可以使用如其芯成分为聚丙烯聚合物、其皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物的皮芯型热粘结性复合纤维;其芯成分为聚丙烯聚合物、其皮成分为分子量为100万的交联聚环氧乙烷和低密度聚乙烯按25∶75比例相溶的皮芯型热粘结性复合纤维;聚烯烃系聚合物和乙烯-乙烯醇共聚物的裂散性复合纤维;并行排列聚烯烃系聚合物和乙烯-乙烯醇共聚物的并列型复合纤维;将聚烯烃系聚合物作成岛成分、将乙烯-乙烯醇共聚物作成海成分的海岛型复合纤维;等等。又,上述纤维中,也适宜混用如聚丙烯、聚乙烯等的单纤维。
上述纤维的纤维直径,较好的是1~20μm,更好的是在1~10μm的范围。纤维直径越细,则该非织造织物的保液性越是提高,但如纤维直径小于1μm,则非织造织物易致密,其透气性有恶化的倾向;另外,由于纤维强度弱,碱电池隔离器用非织造织物的强度降低,所以,不太好。另一方面,如纤维直径大于20μm,则非织造织物的保液性恶化,也不理想。
所谓微皱聚烯烃系纤维,是指一种部分具有乙烯-乙烯醇共聚物的聚烯烃系纤维,其表面形成有许多细小折皱,即,细微的凹凸峰,或波形起伏。此处,最好是至少一部分乙烯-乙烯醇共聚物露出于纤维表面,或者是,该细微表面和纤维整体都是乙烯-乙烯醇共聚物。
微皱聚烯烃系纤维的折皱,既可以是形成于非织造织物制造之前的纤维成形时;也可以是在非织造织物制造中或制造后于聚烯烃系纤维的表面上形成的折皱。另外,折皱也可以是在下述的电晕放电处理工序中形成。折皱的状态,既可以是树脂作隆起状,也可以是作空洞状。在折皱为空洞状的场合,所述的空洞即使处于与纤维外部连通的状态也无妨。
在上述聚烯烃系纤维内,由聚烯烃聚合物和乙烯-乙烯醇共聚物组成的裂散性复合纤维,在纤维分散后形成非织造织物的干燥工序中,乙烯-乙烯醇共聚物纤维收缩,形成细微的折皱,再由其后续的电晕放电处理,细微的折皱扩大,且形成更多的折皱。
又,在芯成分为聚丙烯聚合物、皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物的皮芯型复合纤维的场合,在施以一定能量以上的电晕放电处理时,也可在皮成分上形成折皱。
纤维表面上形成折皱,由此,使纤维比表面积增大,对电解液亲和性的改善也增大,可大大提高纤维自身的吸液性及保持性。又,比起无折皱的纤维来,其纤维间隔接近,纤维的相互之间形成的空隙所产生的毛细管现象和纤维自身的电解液亲和性的提高产生协同效果,使非织造织物的吸液性和保持性显著提高。
其次,就本发明的碱电池隔离器用非织造织物的制造方法作一说明。首先,所述非织造织物的形成方法,可举出如湿法成网法、梳理成网法、纺粘法、熔喷法等已知的方法。
在上述非织造织物的形成方法中,湿法成网法及熔喷法因可减小构成碱电池隔离器用非织造织物的纤维的纤维直径而优选使用。特别是,湿法成网法的生产速度高,可以任意比例,在同一装置上混合生产纤维直径不同的多种纤维。即,纤维的形态可以选择短纤维状、浆粕状等,其选择范围大,可以使用的纤维直径也在从7μm以下的较细的纤维至粗大纤维的范围,比起其它方法来,是一种可得到极优质地纤网的方法。由此,湿法成网法品种应用范围极广的非织造织物织物的成形方法。此处,就以湿法成网法形成非织造织物的方法作一说明。
在湿法成网法中,以任意浓度,使用如碎浆机、高速混合机等分散本发明中所使用的纤维,在柜式或贝尔曼型箱内制作分散的原料浆,用长网或园网抄浆机形成湿法非织造织物。在干燥工序使水份干燥的同时,因一部分纤维热熔粘结而形成非织造织物。
对以湿法成网法得到的聚烯烃系纤维的非织造织物施以水射流交缠络合处理,是一种使构成非织造织物的聚烯烃系纤维作三维交络结构的理想方法。经水射流交络处理后,因碱电池隔离器用非织造织物的抗拉强度及断裂伸长率特别大,可以防止构成电池时所加的拉伸张力、卷绕压力及使用时的坏疵等原因引起的厚度变化,再有,对防止短路非常有效。
另外,聚烯烃系纤维作非织造织物形成三维交络结构后,经下述电晕放电处理,可在非织造织物的厚度方向上,在比未作三维交缠络合的非织造织物的更深部位生成亲水性基团,可以得到意料之外的、具有极为优异的电解液亲和性效果。
在本发明的碱电池隔离器用非织造织物中,为提高非织造织物对于电解液的亲和性,对该非织造织物作电晕放电处理是必须条件。
上述电晕放电处理系在连接于高电压发生器的电极和包覆有聚酯薄膜、HighPerlon(耐纶6纤维)、EP橡胶的金属辊之间设置适当的间隔,加上高频、数千-数万伏的电压,使之发生高压电晕。使以上述方法所得的交络纤网以适当速度经过上述空间间隔,使交络纤网表面与生成电晕的臭氧或氧化氮反应,生成羰基、羧基、羟基、过氧基。可以认为,由于这些亲水性基团的生成有助于提高碱性电池隔离器用非织造织物对电解液的亲和性。另外,由于所施电晕放电处理,聚烯烃系纤维表面受到部分侵蚀,成为分有细枝的状态,这样,使碱电池隔离器用非织造织物的表面积增大,有助于提高纤网的保液性。
电晕放电处理较好的是以20.0w/cm2以下的放电强度进行处理,更好的放电强度范围为5.0~15.0w/cm2。放电强度可由以放电面积去除放电量而求得,供给至电极的每单位面积电力产生的放电强度大于20.0w/cm2时,会产生发生针孔的问题。
又,虽然放电强度低于5.0w/cm2也无大问题,但是,此时,为了得到作为隔离器所必须的电解液亲和性,就须或是放慢处理速度,或是增加由若干电极组成一端的端数,再有,在非织造织物的厚度方向上,难于在其深部生成亲水性基团。
在本发明中,电晕放电处理所使用的电极最好是使用如图6所示的多极电极。虽然,电极也可使用如图5所示形状的电极,但,在提高放电强度时,电极的边缘处易发生点放电,增加发生针孔的危险性,所以,须限制放电强度。
特别是,在本发明的碱电池隔离器用非织造织物的制造方法中,最好是使用电极的头端部分带圆形的电极。电极的头端部分带有圆形,可抑制点放电的发生,加强放电强度为20.0w/cm2。其结果,可在相对于纤网的厚度方向上的深部使亲水性基团生成,又,可减少针孔的发生频率。
在本发明的碱电池隔离器用非织造织物中,其特征是:由电子能谱分析法(ESCA)在电晕放电处理后所测得的峰值面积比(O/C比)在非织造织物表面为0.50~1.85,在非织造织物的厚度方向中间位置上为0.45~1.40。优选的是,O/C比在非织造织物表面为0.55~1.50,在非织造织物的厚度方向中间位置上为0.48~1.20。所谓非织造织物的厚度方向的中间位置是指,在碱电池隔离器用非织造织物的截面上的中心点。
在以电晕放电处理提高O/C比时,根据掺合的构成非织造织物的聚烯烃系纤维,在非织造织物表面及非织造织物的厚度方向上的中间位置上提高O/C比有个极限点。又,即使将O/O比提高至一定值以上,也会有其吸液性反而下降的结果,所以,有必要选择最合适的O/C比。
当非织造织物表面的O/C比低于0.50时,其中间位置上的O/C比低于0.45。发生的问题是:在非织造织物的厚度方向上,亲水性基团的生成不充分,其结果,在储存碱电池隔离器用非织造织物的过程中,电解液的亲和性经时下降快;在构成电池时,电解液的注液时间也不稳定;即使组装入电池内时,充放电循环中,碱电池隔离器用非织造织物的电解液保液性低下,电池的使用寿命短。
又,构成碱电池隔离器用非织造织物的纤维,在不含有包括部分的乙烯-乙烯醇共聚物成分及交联聚环氧乙烷的聚烯烃系纤维时,则即使非织造织物表面的及其中间位置上获得一定的O/C比,在储存碱电池隔离器用非织造织物的过程中,电解液的亲和性经时下降仍很快。
碱电池隔离器用非织造织物上施以电晕放电处理后,也可用非离子型表面活性剂等润湿剂涂布,或作浸渍处理。又,为了适宜用作碱电池隔离器用非织造织物,最好施以轧光处理,以使其厚度达到以测微计测得的300μm以下。
又,对交络纤网先施以电晕放电处理后施以轧光处理和其加工顺序相反比较,因前者处理的纤维密度低,在电晕放电处理时,可以提高纤网中的O/C比,应优选使用。
又,也可在轧光处理之后、电池组装之前,再施以电晕放电处理。
以下,用具体的例子,更详细地说明本发明的第一方面,但是,本发明并不限于这些例子。又,例子中的份、%皆指重量。
实施例1
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的纤度3旦尼尔、纤维裂散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维99份;纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:可乐丽公司制)1份,由湿法成网法,用园网式抄浆机制得纤网。
接着,将该纤网传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,用高压柱状水射流,以8m/分的处理速度进行水射流交缠络合处理。
使用2台喷射器,在各个喷射器内部设有如图3A形状的喷嘴间距0.6mm、喷嘴直径为120μm的柱状水射流喷射嘴。水压为130kg/cm2。首先,交络纤网的一面,其次,交络纤网的另一面。此时,交络纤网的最大细孔孔径为52.9μm。对如此所得的交络纤网的二面施以电晕放电处理。最后,在常温下作轧光处理,用直径6.3mm的测微计测得厚度为180μm。将该纤网切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例2
在例1中,除了柱状水射流喷嘴的喷嘴间距为1.0mm,喷嘴直径为150μm之外,其它以如同实施例1的方法,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例3
在例1中,除了纤网的单位面积重量为45.5g/m2,水压为100kg/cm2之外,其它以如同实施例1的方法,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例4
在例1中,喷嘴间距和喷嘴直径不变,设置于第一喷射器的柱状水射流喷嘴形状作成如图4A所示形状,设置于第二喷射器的柱状水射流喷嘴形状作成如图3A所示形状,水压为100kg/cm2之外,其它以如同实施例1的方法,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例5
在例1中,除了装置于喷射器内的2台柱状水射流喷嘴的形状皆作成如同图4A所示的形状之外,其它以如同实施例1的方法,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例6
在例5中,除了由轧光处理将碱电池隔离器用非织造织物的厚度紧压成149μm的厚度之外,其它以如同实施例5的方法,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例7
在例5中,除了将柱状水射流喷嘴的喷嘴间距设为1.0mm,喷嘴直径设为150μm之外,其它以如同实施例5的方法,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例8
在例5中,除了将柱状水射流喷嘴的喷嘴间距设为0.6mm,喷嘴直径设为80μm之外,其它以如同实施例5的方法,得到碱电池隔离器用非织造织物。
就实施例1~8中所制得的碱电池隔离器用非织造织物,以下述的评价方法评价,其评价结果示于下表1。
(厚度)
厚度的评价使用测微计,在10块试样分别不同的6处测定其厚度(μm),显示其平均值。
(细孔孔径)
作为细孔孔径的评价,使用按ASTMF316-86标准制造的Coulter孔径测试仪(美国PMI公司制),测定其最大的细孔孔径(μm)。将轧光处理之前的测定值作为细孔孔径1,轧光处理之后的测定值作为细孔孔径2。又,表1中所示最大细孔孔径的值排除由电晕放电处理所打开的针孔。
(中心面平均粗糙度(以下,也有称为中心面表面粗糙度))
在本说明书中所述的中心面平均粗糙度SRa(μm),系使用触针式三维表面粗糙仪进行测定,以下式(1)规定。
SRa = 1 Sa ∫ 0 Wx ∫ 0 Wy | f ( X , Y ) | dX , dY - - - ( 1 )
在式1中,Wx表示试样面料的X轴向(与水射流交络处理所形成的交络条痕垂直的方向)的长度,Wy表示试样面料的Y轴向(沿水射流交络处理所形成的交络条痕的方向)的长度,Sa表示试样面料的面积。具体的,使用小坂研究所(株式会社)制的SE-3AK型机器及SPA-11型机器,作为触针式三维表面粗糙度测试仪及三维粗糙度分析装置,在切开值为1.25mm,Wx=10mm,Wy=5mm,从而,Sa=50mm2的条件下求得该中心表面平均粗糙度。又,作为X轴向的数据处理,在取样6667点上进行,Y轴向的扫描在10条线上进行。
(吸液性)
测定电解液的溶液吸收速度(每分钟的吸收高度mm),作为电解液的初始吸液性。从各试样的流动方向取样1.5cm×18cm的试样3片,在40±5℃的条件下预干燥,达到公称含水率以下。然后,将试样置于处于标准温湿度状态下的实验室内。其后,以1小时以上的间隔称重试样,使试样处于这样的状态(该状态称为水分平衡状态):其称重前后的质量差在其后称重质量的0.1%之内。接着将试验片置于20±2℃时的、其比重为1.3(20℃)的苛性钾(KOH)溶液的水槽上。水槽上设置具有一定高度的水平杆,将各个试样用针固定于该水平杆上,使其下端平齐、下垂,放低水平杆的位置,使各个试验片的下端浸渍于溶液中仅5mm。1分钟后,测定KOH溶液因毛细管现象而通过试样上升的高度。此值即为电解液的溶液吸收速度,
(加压吸水率(以下,简称保液性))
由于伴随充放电而产生的电极的膨润,对碱电池隔离器用非织造织物加有较大压力,由此,碱电池隔离器用非织造织物中的电解液移向正极或负极一侧。测定加压后的水保持量(g/m2)。作为此时的碱电池隔离器用非织造织物所具有的电解液的保液性的评价。从各个试样中采取10cm×10cm大小的试验片3块,测定其成为水分平衡状态时的重量W(g)。接着,在20±1℃的蒸馏水中,展开试验片,浸渍,放置1分钟后,从蒸馏水中取出,直接夹于滤纸(Advantec No.26)。通过线压力为50kg/cm的辊压,测得该试验片的重量W1(g),由下表(2)算出。
加压后的水保持量(g/m2)=[(W1-W)/(0.1×0.1)](2)
(针孔)
肉眼评价施以电晕放电处理的交络纤网,不发生针孔时记为○,发生针孔时记为×。
(卷绕状态)
在轧光处理后的卷取中,不发生折皱,无问题,卷绕良好时记为○;发生折皱时记为×;折皱发生程度较轻时记为△。
                                                               表1
                                                    例
1 2 3 4 5 6 7 8
      单位面积重量厚        度 55.6180 55.7178 45.5142 54.2175 50.9174 50.8149 52.6174 52.8175
    细孔孔径        12 52.936.9 39.527.6 48.840.3 56.143.2 12170.9 12061.2 12153.1 72.251.3
    中  心  面表面粗糙度   表 11.3 10.2 12.1 12.8 15.7 13.7 17.6 14.2
  里 12.7 11.9 12.9 13.0 15.0 13.3 14.2 14.9
    溶液吸收性加压下吸水率针孔卷 取 状 态 27.032.0○○ 28.332.0○○ 27.021.0○○ 25.032.0×× 23.030.0×× 20.025.0×× 20.030.0×△ 23.029.0×△
从上述表1的实施例1~4可见,在水射流交缠络合处理工序中,是在喷射器内最后阶段设置具有其形状大于水射流导入口1的喷射口的柱状水射流喷嘴,来进行水射流交络处理的。制造非织造织物,以减小其中心面的平均粗糙度时,可以在电晕放电处理过程中不产生电晕针孔,不会恶化轧光处理时的卷绕状态。又,即使单位面积重量作成40g/m2时,也可将细孔孔径控制在50μm以下。
另一方面,如实施例5~8所示,以以往的喷嘴形状作水射流交缠络合处理时,在纤网的单位面积重量较小时要作成最大细孔孔径在50μm以下是困难的。另外,也会发生如电晕针孔和卷绕状态恶化的问题。又,由于细孔孔径的分布广,与实施例1~4的非织造织物比较,其保液性有若干下降。
如上所述可明白,以本发明的制造方法制造的碱电池隔离器用非织造织物,虽然其单位面积重量轻,但仍可具有优异的电解液保液性,尤其是加压下的保液性特别优异,又可以防止活性物质的移动。其结果,根据本发明,可以提供一种具有优异的电解液吸液性和保液性的碱电池隔离器用非织造织物。本发明的碱电池隔离器用非织造织物适用于高容量、长寿命、高可靠性等的高性能碱二次电池用隔离器。
以下,以具体例子进一步详细地说明本发明的第二方面。但是,本发明并不限于这些例子。又,实施例中的份、%皆指重量。
实施例9
使用由MFR(熔融指数)为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的、纤度3旦尼尔、纤维裂散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维30份;以聚丙烯为芯成分、乙烯-乙烯醇共聚物为皮成分,芯、皮的容量比为50∶50、纤度2旦尼尔、纤维长5mm的皮芯型热粘结性复合纤维70份的比例混合,由湿法成网法,在园网抄浆机上制得单位面积重量52.8g/m2、幅宽50cm的纤网。
其次,对如此所得的纤网两面施以电晕放电处理。最后,在常温下施以轧光处理,制得用直径6.3mm的测微计测得的厚度为150μm的非织造织物,切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例10
除了聚烯烃系纤维的配合比例是将实施例9中所使用的裂散性复合纤维取作60份,将实施例9中所使用的皮芯型热粘结性复合纤维取作40份之外,其它以如同实施例9的方法,制得碱电池隔离器用非织造织物。
实施例11
聚烯烃系纤维的配合比例是将实施例9中所使用的裂散性复合纤维取作80份、纤度0.5旦尼尔(8.8μm)纤维长10mm的聚丙烯纤维19份,纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kularay公司制)1份用湿法成网法,在湿法抄浆机上制得单位面积重量42.9g/m2、幅宽50cm的纤网。
接着,将此纤网传送至100目的不锈钢针布的多孔支持体上,以高压柱状水射流对该纤网两面进行水射流交络处理,再对如此所得的纤网二面施以电晕放电处理。
最后,在常温下施以轧光处理,制得艇直径6.3mm的测微计所测厚度为123μm的非织造织物,切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例12
除了聚烯烃系纤维的配合比例是将实施例9中所使用的裂散性复合纤维取作99份、将实施例11中所使用的热水可溶性聚乙烯醇纤维取作1份之外,其它以如同实施例11的方法,制得碱电池隔离器用非织造织物。
实施例13
除了将实施例12中的纤网单位面积重量作成51.8g/m2、轧光处理后的厚度作成200μm之外,其它以如同实施例12的方法,制得碱电池隔离器用非织造织物。
实施例14
除了将实施例12中的纤网单位面积重量作成62.4g/m2、轧光处理后的厚度作成200μm之外,其它以如同实施例12的方法,制得碱电池隔离器用非织造织物。
除了将实施例12中的纤网单位面积重量作成72.3g/m2、轧光处理后的厚度作成202μm之外,其它以如同实施例12的方法,制得碱电池隔离器用非织造织物。
实施例16
除了将实施例12中的纤网单位面积重量作成79.1g/m2、轧光处理后的厚度作成201μm之外,其它以如同实施例12的方法,制得碱电池隔离器用非织造织物。
实施例17
以熔喷法制得单位面积重量为65.3g/m2的聚丙烯纤维非织造织物,接着,用170℃的热辊加热加压,将其厚度作成160μm。
接着,对该非织造织物两面施以电晕放电处理。在浆纱压机中,使非离子表面活性剂浸渍于该非织造织物。其后,用热风烘干机干燥,最后,在常温下作轧光处理,制得以直径6.3mm的测微计测得的厚度为145μm的非织造织物,切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例18
用聚丙烯为芯成分、乙烯-乙烯醇共聚物为皮成分,芯皮容量比为50∶50、纤度2旦尼尔、纤维长5mm的皮芯型热粘结性复合纤维,以湿法成网法,在园网抄浆机上制得单位面积重量为57.6g/m2、幅宽50cm的纤网。
接着,对如此所得的非织造织物两面施以电晕放电处理。最后,在常温下作轧光处理,制得用直径6.3mm的测微计所测厚度为145μm的非织造织物,切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例19
取聚丙烯为芯成分、乙烯-乙烯醇共聚物为皮成分、芯皮容量比为50∶50、纤度2旦尼尔、纤维长51mm的皮芯型热粘结性复合纤维,以交叉铺叠成网法,制得单位面积重量为65.7g/m2的纤网。接着,通过110℃的热辊加压,对如此所得的非织造织物两面施以电晕放电处理。
最后,在常温下作轧光处理,制得用直径6.3mm的测微计所测厚度为146μm的非织造织物,切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例20
除了不进行实施例13中的电晕放电处理之外,其它以如同实施例13的方法,制得碱电池隔离器用非织造织物。
以如下所述的评价方法,就实施例9~20制作的碱电池隔离器用非织造织物进行评价,其评价结果示于下表2及表3。
(厚度)
厚度的测定如同实施例1。
(细孔孔径)
作为细孔孔径的评价,使用按ASTMF316-86标准制造的Coulter孔径测试仪(美国PME公司制),测定细孔孔径(μm)。
1)细孔孔径分布的标准偏差(以下,记为标准偏差)是根据相对流动(RELATIVE FLOW)范围内的细孔孔径分布计算。
2)平均细孔孔径±2μm的细孔孔数的存在比例(以下,记为比例),是根据差异数(DIFFERENTIAL NUMBER),求得平均细孔孔径±2μm的细孔存在孔数和整个碱电池隔离器用非织造织物上存在的细孔总孔数,来计算得到其比例(%)。
(吸液性)
如同实施例1进行测定。
(加压下吸水率)
如同实施例1进行测定。
                                           表2
                                      例
    9     10     11     12     13     14
    单位面积重量     52.8     41.0     42.9     43.2     51.8     62.4
    厚        度     150     124     123     137     200     200
细孔孔径测定 平均细孔孔径     28.6     21.3     15.6     13.5     13.4     9.8
标准偏差     12.6     11.2     16.9     11.1     9.9     7.0
比例     35.0     39.4     49.4     59.8     62.8     73.8
溶液吸收性     38.5     45.5     24.0     27.0     20.0     18.7
加压下吸水率     6.0     17.2     28.7     21.0     28.0     30.0
                                   表3
                                    例
   15    16     17     18    19     20
    单位面积重量    72.3    79.1     65.3     57.6    67.5     51.8
    厚        度    202    201     145     145    146     198
细孔孔径测定  平均细孔孔径    8.1    7.0     6.2     19.8    22.9     13.2
 标准偏差    5.5    4.7     3.6     22.1    23.4     9.8
 比例    79.9    84.1     51.3     33.8    32.0     63.4
溶液吸收性    20.8    19.8     26.0     35.0    32.1     1.0
加压下吸水率    34.0    38.0     32.9     2.0    1.0     25.2
如从上述表2和表3的实施例9~17可见,控制细孔孔径分布的标准偏差在20μm以下,且使平均细孔孔径±2μm的细孔孔数占总数的35%以上,由此,既使对碱电池隔离器用非织造织物施以高压,也可显示优异的保液性。又,根据实施例9~17,细孔孔径分布的标准偏差越小,或,平均细孔孔径±2μm的细孔孔数占总孔数的比例越大,则加压吸水率越是提高。
另一方面,如表3的实施例18~20所示的,当细孔孔径分布的标准偏差大于20μm,或,平均细孔孔径±2μm的细孔孔数占总孔数的比例小于35%时,则加压吸水率减小,碱电池隔离器用非织造织物上施以高压时,干燥的可能性提高。
表2的实施例13和表3的实施例20是比较有无电晕放电处理的情况,在不施以电晕放电处理时,吸液性极端恶化,且加压下吸水率也有一些降低。
从上述可以明白地,本发明的碱电池隔离器用非织造织物由于控制了细孔孔径分布的标准偏差和存在于一定范围内的细孔孔数比例,使电解液保持空间达到细微化和均一化,增加了细孔孔数,因此,可以具有优异的电解液的保液性,特别是具有优异的加压下的电解液保液性。又,对纤网施以电晕放电处理,电解液的吸液性也非常优异。
其结果,根据本发明,可以提供一种具有优异的电解液吸液性和保液性的碱电池隔离器用非织造织物,本发明的碱电池隔离器用非织造织物适于用于高容量、长寿命、高可靠性等的高性能碱二次电池用隔离器。
以下,以具体例子进一步详细地说明本发明的第三个方面。但是,本发明并不限于这些例子。又,实施例中的份、%皆指重量。实施例中所使用的电极,棒形电极使用图5A、多极电极使用如图6C所示的电极,又。作为电极的前端形状带园角的多极电极,使用如图6A所示的电极,每一端电极的面积分别相同。
实施例21~25
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的,纤度3旦尼尔、纤维分散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维97份,纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)3份,由湿法成网法,在园网抄浆机上制得非织造织物。
接着,将该非织造织物传送至100目的不锈钢针布的多孔支持体上,以高压柱状水射流对该纤网两面施以水射流交络处理,再对如此所得的交络非织造织物两面施以如表4所示的条件下的电晕放电处理。然后,在常温下施以轧光处理,制得单位面积重量如表4所示的的碱电池隔离器用非织造织物。
实施例26
将芯成分为聚丙烯,皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物、芯皮的容积比为50∶50、纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm热粘结性皮芯型复合纤维98份、及纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kularay公司制)2份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得单位面积重量为58.1g/m2的非织造织物。
对该非织造织物表里两面施以表4所示的电晕放电处理。常温下施以轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例27~29
将芯成分为聚丙烯,皮成分为分子量100万的交联聚环氧乙烷和低密度聚乙烯以20∶80的比例相溶的树脂、芯皮的容积比为50∶50,纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm的皮芯型热粘结性复合纤维100份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得单位面积重量57.9g/m2的非织造织物。
对该非织造织物表里两面施以表4所示的电晕放电处理,然后再进行常温轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例30
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的、纤度3旦尼尔、纤维裂散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维70份;纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)3份;芯成分为聚丙烯、皮成分为分子量100万的交联聚环氧乙烷和低密度聚乙烯以20∶80的比例相溶的树脂、芯皮的容积比为50∶50,纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm皮芯型热粘结性复合纤维27份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得非织造织物。
接着,将如此所得的非织造织物传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,用高压柱状水射流进行水射流交络处理。对如此所得的交联非织造织物在表5所示的条件下施以电晕放电处理,再在常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例31~33
对实施例21所制得的交络非织造织物,施以表4所示条件下的电晕放电处理,进行常温下的轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。又,实施例31中,不进行电晕放电处理。
实施例34~36
对实施例21中所制得的交络非织造织物,用等离子体处理来代替电晕放电处理:在离等离子体处理装置(减压容器)内的电极板10cm位置处,与电极板作平行的固定。将等离子体处理装置内减压至10-5乇后,以10cc/分流量供给氧气,调节压力至0.01乇。以13.56MHz的无线电频率,对交络非织造织物的表里二面施以等离子体处理。再在常温下进行轧光处理,制得碱电池隔离器用非织造织物。又,在各个例子中,作成不同的O/C比,以替代等离子体的照射时间。
实施例37
使用纤度0.5旦尼尔、纤维长10mm的聚丙烯纤维97份,纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)3份,在园网抄浆机上,以湿法成网法制得非织造织物。接着,将如此所得的非织造织物传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,用高压柱状水射流进行水射流交络处理。对如此所得的交络非织造织物在表4所示条件下施以电晕放电处理,再在常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
就实施例21~37制得的碱电池隔离器用非织造织物,以下述的评价方法进行评价,结果示于下表4。又,表中的放电处理一栏中的简称为如下定义:
CB:电晕放电处理,使用棒形电极(图5A)
CC:电晕放电处理,使用多极形电极(图6C)
CM:电晕放电处理,使用多极园形电极(图6A)
PZ:等离子体放电处理
(厚度)
如同实施例1进行测定。
(O/C比)
碱电池隔离器用非织造织物的O/C比使用V.G.SCIENTIPIC公司制的电子能谱化学分析仪进行测定。X射线源使用镁K-α射线,对非织造织物表面进行元素分析,由峰值面积求得氧原子(O)和碳原子(C)的存在比(O/C比)。测定以n=3次进行,并取其平均值。在非织造织物的厚度方向上中间位置处的(O/C比)的测定是使用玻璃粘胶纸,剥取非织造织物表面的纤维,制作试样进行测定。而且,分别将非织造织物表面的O/C比,非织造织物的厚度方向上中间位置(离非织造织物表面向内约90μm的位置)上的O/C比表示于“表面”、“中间”的栏内。
(吸液性)
如同实施例1进行测定。
(加压吸水率)
如同实施例1进行测定。
(经时变化)
作为对改善了电解液亲和性后的碱电池隔离器用非织造织物的吸液性的经时变化评价是,测定其放置在温度20℃、湿度65%的环境试验室中三个月后的吸液性。相对于放置前的吸液性,该吸液性下降至40%的记为×;下降至40~60%的记为△;下降至61~80%的记为○;维持在81%以上的记为◎。作为碱电池隔离器用非织造织物,可实用的水平要在△以上。
(贯通孔)
首先,透过荧光灯肉眼评价施以电晕放电处理的非织造织物,其后,进行显微镜观察。未发生100μm以上的贯通孔(针孔)记为○,发生100μm以上的通孔(针孔)记为×。
                                                          表4
 单位面积重量     厚度            O/C比  放电处理   电极端数    放电强度    溶液吸收性   加压下吸水率  经时变化    通孔
    表面     中间
 2122232425262728293031323334353637   54.555.155.155.355.258.157.957.957.956.855.155.255.355.355.355.256.3     181180180180180180181181181180180181180180180180180     0.560.890.881.281.240.870.751.231.810.530.410.860.860.620.831.210.78     0.450.610.570.900.840.510.470.801.170.450.400.570.560.410.430.490.48   CBCCCBCCCBCBCBCMCMCB-CCCBPZPZPZCM    05042005252020040505-0420---04    6.515.46.513.46.56.56.519.819.86.5-16.07.5---13.4    26.533.032.535.034.830.035.052.053.027.21.032.531.029.030.533.012.5    27.029.028.031.231.210.010.815.014.525.022.028.028.027.029.030.016.5 △○○○○○△◎◎△-○○××××    无无无无无无无无无无无有有无无无无
从实施例21~30可以看到,对使用了部分具有乙烯-乙烯醇共聚物或交联聚环氧乙烷的聚烯烃系纤维的非织造织物施以电晕放电处理后,将其非织造织物表面的O/C比为0.50~1.85、非织造织物的厚度方向上中间位置处的O/C比为0.45~1.30范围内,非织造织物用作碱电池隔离器用非织造织物,则其在使用前的储存期间的吸液性能的经时变化降低很少,并可得到优异的对于电解液的吸液性和保液性。
可以明白,实施例21~25虽是同一种碱电池隔离器用非织造织物,但是,由改变电极的种类、放电强度、电极端数等,也可使O/C比发生变化,成为良好的保液性。
又,实施例27~29涉及同一种碱电池隔离器用非织造织物,但是,实施例27使用了多个棒形电极,实施例28~29使用了圆形多极电极,后者在效率上及特性上更为优异。
另一方面,在未施以放电处理的实施例31的碱电池隔离器用非织造织物,因其O/C比在本发明的范围之外,所以,其特性也劣。
实施例32~33涉及同一种碱电池隔离器用非织造织物中,实施例32中的多极电极的放电强度提高至16.0w/cm2,实施例33中的棒形电极的放电强度提高至7.5w/cm2。二者的放电强度皆高至限制点以上进行处理,发生贯通孔,而产生实用上的问题。
实施例34~36的碱电池隔离器用非织造织物施以了等离子体放电处理,虽满足了O/C比的要求,但其经时变化的评价差。
实施例37的碱电池隔离器用非织造织物因只是使用了聚丙烯纤维作为聚烯烃系纤维,虽满足了O/C比的要求,但其吸液性及经时变化的特性差。
实施例38~40
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的,纤度3旦尼尔、纤维分散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维95份;纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)5份,在园网抄浆机上以湿法成网法作成非织造织物。接着,将如此所得的非织造织物传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,用高压柱状水射流进行水射流交络处理。对如此所得的交络非织造织物在表5所示的条件下施以电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到具有表5所示的单位面积重量的碱电池隔离器用非织造织物。
实施例41
将芯成分为聚丙烯、皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物共聚物、芯皮的容积比为50∶50、纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm的热粘结性皮芯型复合纤维100份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得单位面积重量为58.1g/m2的非织造织物。对该非织造织物的表里两面施以表5所示的电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例42
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的,纤度3旦尼尔、纤维分散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维70份;纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)5份;使用芯成分为聚丙烯,皮成分为分子量100万的交联聚氧乙烯(聚环氧乙烷)和低密度聚乙烯以20∶80的比例相溶的树脂,芯皮的容积比为50∶50、纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm皮芯型热粘结性复合纤维25份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得非织造织物。
接着,将如此所得的非织造织物传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,用高压柱状水射流进行水射流交缠络合处理。对如此所得的交络非织造织物在表5所示的条件下施以电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
对实施例38~42所制得的碱电池隔离器用非织造织物按与上述同样的评价方法进行评价,其结果示于下表5。作为评价项目,追加下述纤维形状项:
(纤维形状)
根据电子显微摄影照片观察纤维表面,发生微细折皱时记为○,未发生折皱时记为×。
                                          表5
 例   单位面积重量   厚度       O/C比 放电处理 电极端数    放电强度   折皱   溶液吸收性   加压下吸水率  经时变化   通孔
  表面   中间
 3839404142    55.155.755.258.156.8  180178180180180   0.881.201.351.280.65   0.630.880.970.770.54  CMCMCMCMCM  0405060501    13.413.413.413.413.5   有有有有有   33.035.034.050.035.5    29.031.231.213.029.0 ◎◎◎◎◎   无无无无无
实施例38~40的碱电池隔离器用非织造织物系使用了由聚丙烯和乙烯-乙烯醇共聚物组成的裂散性复合纤维而得到的碱电池隔离器用非织造织物,所述的非织造织物含有在该乙烯-乙烯醇共聚物的极细纤维表面形成有许多微细折皱的微皱聚烯烃系纤维。实施例38~40中的任一种碱电池隔离器用非织造织物皆一样,实施例39的碱电池隔离器用非织造织物的电子显微摄影图示于图7。即使不必增大非织造织物表面及其中间位置上的O/C比,其对于电解液的吸液性及保液性也良好。
实施例41的碱电池隔离器用非织造织物系使用由芯成分为聚丙烯、皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物组成的皮芯型复合纤维。因其在乙烯-乙烯醇共聚物的皮成分上形成有折皱,因此,使电解液亲和性的经时下降减少,可以特别提高电解液的吸液性及保液性。实施例41的碱电池隔离器用非织造织物的电子显微摄影照片示于图8。
又,实施例42的碱电池隔离器用非织造织物系合并使用裂散性复合纤维、皮芯型复合纤维的碱电池隔离器用非织造织物,如同上述,因其在乙烯-乙烯醇共聚物的皮成分上形成有微细的折皱,因此,使电解液亲和性的经时下降减少,可以特别提高电解液的吸液性及保液性。
实施例43~45
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的,纤度3旦尼尔、纤维裂散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维96份;纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)4份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得非织造织物。
接着,将如此所得的非织造织物传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,用高压柱状水射流进行水射流交络处理。对如此所得的交络非织造织物在表6所示的条件下施以电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到具有表6所示单位面积重量的碱电池隔离器用非织造织物。
实施例46~47
将芯成分为聚丙烯、皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物,芯皮的容积比为50∶50、纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm的热粘结性皮芯型复合纤维97份;及纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)3份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得单位面积重量为58.1g/m2del非织造织物。对该非织造织物的表里两面施以表6所示电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例48~49
使用芯成分为聚丙烯,皮成分为分子量100万的交联聚环氧乙烷和低密度聚乙烯以20∶80的比例相溶的树脂,芯皮的容积比为50∶50、纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm的皮芯型热粘结性复合纤维98份,及纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)2份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得单位面积重量为57.9g/m2的非织造织物。对该非织造织物的表里两面施以表6所示电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例50
使用芯成分为聚丙烯、皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物、芯皮的容积比为50∶50、纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm的热粘结性皮芯型复合纤维50份;及纤度1旦尼尔、纤维长5mm的聚丙烯纤维50份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得单位面积重量为57.5g/m2、幅宽50cm的非织造织物。对该非织造织物的表里两面施以表6所示电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例51
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的纤度3旦尼尔、纤维分散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维96份,纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)2份;芯成分为聚丙烯、皮成分为分子量100万的交联聚环氧乙烷和低密度聚乙烯以20∶80的比例相溶的树脂、芯皮的容积比为50∶50、纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm皮芯型热粘结性复合纤维28份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得非织造织物。
接着,将如此所得的非织造织物传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,用高压柱状水射流进行水射流交络处理。对如此所得的交络非织造织物在表6所示条件下施以电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例52
对由实施例21所制得的交络非织造织物在表6所示的条件下施以电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到碱电池隔离器用非织造织物。
对由实施例43~52制得的碱电池隔离器用非织造织物,以如同上述的评价方法进行评价,其评价结果示于下表6。
                                           表6
 单位面积重量   厚度        O/C比  放电处理   电极端数     放电强度   溶液吸收性   加压下吸水率  经时变化  通孔
  表面   中间
 43444546474849505152   54.555.155.258.158.157.957.957.556.855.2  182181180180180181181180180181   0.580.830.910.861.520.771.790.870.790.85   0.450.560.690.540.910.491.170.520.590.59   CMCMCMCMCMCMCMCMCMCM    01080304050405040204     13.46.719.813.419.813.119.819.813.521.0   27.032.033.532.048.036.055.027.538.532.0    27.027.830.010.013.011.415.017.629.528.2 ○○◎○◎○◎○◎○  无无无无无无无无无有
实施例43~51的碱电池隔离器用非织造织物是使用其头端形状带圆形的电晕电极进行电晕放电处理的,由此特定的电极,可以在不发生贯通孔(针孔)的情况下提高放电强度。其结果,由于减少了电极的端数,可有效地提高碱电池隔离器用非织造织物的生产效率。
以上的例子皆是满足本发明的第一、第二、及第三方面的各个要素中的至少二个要素的具体例子。
实施例53
如同实施例1,使用裂散性复合纤维97份,热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)3份,在园网抄浆机上,以湿法成网法制得纤网。
接着将该纤网传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,以10m/分的处理速度,由高压柱状水射流进行水射流交络处理。
使用2台喷射器,在各个喷射器内部设有如图3A形状的喷嘴间距0.6、喷嘴直径为120μm的柱状水射流喷射嘴。水压为130kg/cm2。首先,交络纤网的一面,其次,交络纤网的另一面。对如此所得的交络纤网的两面施以电晕放电处理。最后,常温下作轧光处理。用直径6.3mm的测微计测得厚度为181μm的非织造织物,将其切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
实施例54
与实施例9同样,使用裂散性复合纤维40份,皮芯型热粘结性复合纤维60份,在园网抄浆机上,以湿法成网法制得单位面积重量54.8g/m2、幅宽50cm的纤网。
其次,对如此制得的纤网的二面进行电晕放电处理。
最后,常温下作轧光处理,用直径6.3mm的微测试仪测得厚度为151μm,将其切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
其评价结果示于表7。
                      表7
    例53     例54
      单位面积重量 55.2181 54.8151
  细孔孔径测定   平均细孔孔径 11.8 26.2
  标准偏差 8.1 12.1
  比例 69.3 37.0
  溶液吸收性加压下吸水率 25.032.0 37.18.0
  细孔孔径          前1后2 49.532.4 68.245.8
  中  心  面表面粗糙度   表 10.3 9.1
  里 11.4 9.4
  针    孔卷取状态 ○○ ○○
实施例55
使用由熔融指数(MFR)为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(mol)、MFR40、皂化度99.6的乙烯-乙烯醇共聚物组成的,纤度为3旦,纤维裂散后为0.2旦(3.9μm)、纤维长为6mm的裂散性复合纤维96份;纤度1旦、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:可乐丽公司制造)4份,在圆网抄浆机上,以湿法成网法制得纤网。
接着将此纤网传送至100目的不锈钢针布多孔支持体上,以10m/分的处理速度,由高压柱状水流进行水射流交络处理。
使用2台喷射器,在各喷射器内部设有如图3A形状的喷咀间距0.6mm、喷咀孔径120μm的柱状水流喷咀。水压为130kg/cm2。先交络纤网的一面,再交络纤网的另一面。对如此所得的交络纤网的两面施以电晕放电处理。最后,在常温下进行轧光处理。用直径6.3mm的测微计测得厚度为181μm,切断,得到碱性电池隔离器用非织造织物。
评价结果示于表8及表9。
                                    表8
 单位面积重量   厚度        O/C比  放电处理  电极端数   放电强度   溶液吸收性  加压下吸水率  经时变化 通孔
  表面   中间
  55.2   181   0.87   0.65   CC   04   15.4   29.0   30.0   ○
              表9
    细孔孔径   前1后2 48.531.4
    中心面表面粗糙度   表 10.5
  里 11.1
    针孔卷取状态 ○○
实施例56
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的,纤度3旦尼尔、纤维裂散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维95份;纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)5份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得纤网。
其次,将该纤网传送至100目的不锈钢针布的多孔支持体上,由高压柱状水射流进行水射流交络处理。
对如此所得的交络纤网的二面上施以表10所示条件下的电晕放电处理。最后,常温下作轧光处理,用直径6.3mm的测微计测得厚度为180μm,将其切断,得到碱电池隔离器用非织造织物。
其评价结果示于表10。
                                表10
 单位面积重量   厚度        O/C比  放电处理  电极端数   放电强度   溶液吸收性  加压下吸水率  经时变化 通孔
  表面   中间
  54.5   180   0.89   0.66   CC   04   15.4   29.0   30.0   ○
细孔孔径的测定(参照实施例9~20)结果,平均细孔孔径为12.5μm,其标准偏差为8.3,比例为67.3%。
实施例57
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的,纤度3旦尼尔、纤维裂散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维95份;纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)3份;芯成分为聚丙烯,皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物,芯皮的容积比为50∶50、纤度1.5旦尼尔、纤维长10mm的热粘结性皮芯型复合纤维2份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得非织造织物。接着将该非织造织物传送至100目的不锈钢针布的多孔支持体上,由高压柱状水射流进行水射流交络处理。对如此所得的交络非织造织物施以表11所示条件下的电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到表11所示的单位面积重量的碱电池隔离器用非织造织物。
其评价结果示于表11。
                                  表11
  单位面积重量   厚度        O/C比  放电处理  电极端数    放电强度    折皱   溶液吸收性  加压下吸水率  经时变化   通孔
  表面   中间
   57.1   180   0.91   0.66   CM   04    13.4    有   34.0   29.0   ◎   无
               表12
    细孔孔径   前1后2 50.130.4
    中心面表面粗糙度   表 10.1
  里 12.9
    针    孔卷取状态 ○○
实施例58
使用由MFR为40的结晶性聚丙烯和乙烯含量38%(摩尔)、MFR40、皂化度99.6%的乙烯-乙烯醇共聚物组成的,纤度3旦尼尔、纤维裂散后为0.2旦尼尔(3.9μm)、纤维长6mm的裂散性复合纤维95份;纤度1旦尼尔、纤维长3mm的热水可溶性聚乙烯醇纤维(VPW103:Kuralay公司制)3份;芯成分为聚丙烯,皮成分为乙烯-乙烯醇共聚物,芯皮的容积比为50∶50、纤度1.0旦尼尔、纤维长10mm的热粘结性皮芯型复合纤维2份,用湿法成网法,在圆网抄浆机上制得非织造织物。
接着,将该非织造织物传送至100目的不锈钢针布的多孔支持体上,由高压柱状水射流进行水射流交络处理。对如此所得的交络非织造织物施以表13所示条件下的电晕放电处理,常温下进行轧光处理,得到表13所示的单位面积重量的碱电池隔离器用非织造织物。
其评价结果示于表13。
                                   表13
 单位面积重量   厚度        O/C比  放电处理  电极端数   放电强度  折皱   溶液吸收性  加压下吸水率  经时变化   通孔
  表面   中间
  57.7   182   0.93   0.65   CM   04   13.4  有   34.0   28.5   ◎   无
细孔孔径的测定(参照实施例9~20)结果,平均细孔孔径为14.5μm,其标准偏差为10.3,比例为63.0%。
以上的例子皆为将电晕放电处理放在轧光处理之前进行的具体例子。
实施例59
除了电晕放电处理不在轧光处理之前进行,而是放在轧光处理之后进行之外,其它如同实施例1得到碱电池隔离器用非织造织物。
其评价结果示于表14。
             表14
    单位重量厚    度     55.4179
    细孔孔径       12     53.135.2
    中心面表面粗糙度  表     11.0
 里     12.1
    溶液吸收性加压吸水率针孔卷取状态 25.530.5○○
实施例60
除了电晕放电处理不在轧光处理之前进行,而是放在轧光处理之后进行之外,其它如同实施例22得到碱电池隔离器用非织造织物。
其评价结果示于表15。
                                     表15
  单位面积重量  厚度        O/C比  放电处理  电极端数    放电强度   溶液吸收性  加压下吸水率  经时变化 通孔
  表面   中间
   55.2  180   0.87   0.51   CC   04    15.4   30.0   28.2   ○
产业上的利用可能性
如上所述,本发明的非织造织物具有优异的电解液的吸液性及优异的加压下的保液性,适宜于用作碱电池隔离器。

Claims (4)

1.一种碱电池隔离器用非织造织物,系以水流交织络合处理的非织造织物,其特征在于,至少在该非织造织物一面的交织络合条痕中的中心面的平均粗糙度SRa在13μm以下,该非织造织物的最大细孔孔径在50μm以下,且其加压下吸水率在20g/m2以上。
2.一种碱电池隔离器用非织造织物的制造方法,其特征在于:使用设置于水流交织络合装置的喷射器内、具有其喷射口大于水流导入口的形状的柱状水流喷嘴,在湿法成网的聚烯烃系纤维的纤网表面施以水流络合处理,然后,在交织络合的纤网表面作电晕放电处理之后,施以轧光处理而制得,该非织造织物至少在其一面的交织络合条痕中的中心面的平均粗糙度SRa在13μm以下,该非织造织物的最大细孔孔径在50μm以下,且其加压下吸水率在20g/m2以上。
3.如权利要求2所述的碱电池隔离器用非织造织物的制造方法,其特征在于,其喷射口形状大于水流导入口的柱状的水流喷嘴至少设置于最后阶段的喷射器内。
4.如权利要求1所述的碱电池隔离器用非织造织物,其特征在于,由沸点方法测得的碱电池隔离器用非织造织物细孔孔径分布的标准偏差在20μm以下,以平均细孔孔径±2μm存在的细孔孔数为整个非织造织物上的细孔孔数的35%以上,并施以电晕放电处理。
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