JP2001081667A - 高分子シート - Google Patents

高分子シート

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JP2001081667A JP2000210959A JP2000210959A JP2001081667A JP 2001081667 A JP2001081667 A JP 2001081667A JP 2000210959 A JP2000210959 A JP 2000210959A JP 2000210959 A JP2000210959 A JP 2000210959A JP 2001081667 A JP2001081667 A JP 2001081667A
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ウイリアム シングルトン、レイモンド
John Anthony Cook
アンソニー クック、ジョン
Kenneth Gargan
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Abstract

(57)【要約】 【課題】水溶性の溶媒に対し吸水性を有し、例えば電解
装置中の電極隔離板のように、イオン伝導が要求される
分野において好適に用いられる高分子シートを提供する
こと。 【解決手段】繊維から形成された布帛を含む高分子シー
トであって、繊維の少なくとも８０重量％の表面は架橋
されたポリプロピレンからなる。その表面は、同繊維表
面と、酸あるいは塩基との反応によって直接的あるいは
間接的に塩を形成し得るビニルモノマーとのグラフト重
合反応によりその表面に結合した基を有し、それによ
り、反応生成物がイオン交換材料として機能する。シー
トのイオン交換能力は０．０５ｍｅｑ・ｇ-1以上であ
り、表面は、布帛がビニルモノマーの含浸溶液を含んだ
状態にて、紫外線照射による前記グラフト重合反応の開
始によってもたらされる。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、高分子シートに関する。そのシートは、水溶
性の溶媒に対し吸水性を有し、しかも、例えば電解装置
中の電極隔離板のように、イオン伝導が要求される分野
において好適に用いられる。
【０００１】電解バッテリのような電解装置中において
使用される隔離板は、電極表面における電解反応に関す
るイオン種のマイグレーションの許容が要求される。一
方、いくらかのケースにおいて、ガスは、装置の電極間
の電極素材のマイグレーション（移動）のバリア性を示
す。隔離板は、イオン交換機構によってイオン移動が起
こるある特定の分野においては本質的に無孔たりうる。
また、ある特定の分野においては、電極隔離板は、多孔
性であり、そのため、隔離板の孔に含浸された電解液中
でイオンの移動がおこりうる。
【０００２】電極隔離板は、物理的な酷使に対して充分
に耐久性があるべきである。そのことは、隔離板の設け
られた装置が振動や落下に供された場合のように、物理
的ショックにさらされた場合を含んでいる。隔離板は、
時として、自身をガスが通過するのを許容することが要
求される。また、隔離板の材質は、電解反応か、あるい
はそのような反応の製造物のように、装置中において出
くわす物質に対して化学的に安定であるべきである。
【０００３】装置の電解特性を、所定の期間を超えてほ
ぼ一定に保持させるためには、装置の隔離板を通過して
イオンが移動する能力をほぼ一定に保持させることが望
ましい。多孔性の隔離板の場合においては、隔離板の材
質が装置の電解液による吸水性を有するものであるべき
である。隔離板の材質の電解液による吸水性は、経時的
にほぼ一定に保持されるべきである。
【０００４】特定のポリオレフィンが、電極隔離板の製
造において採用を好適なものとならしめる所定の物理的
特性を有するということは明らかであろう。しかし、そ
のような材質においては、本質的に水溶性電解液によっ
て吸水性を有していないという問題が生じる。それゆ
え、そのような電解液は、そのような材質でできている
電極隔離板の孔を浸透するのは不可能であり、その結
果、溶液中において、孔を通過してイオンが移動するの
は不可能である。この問題は、時として、ポリオレフィ
ン素材を、水溶性の電解液がその素材に含浸するのを許
容する界面活性剤で処理することにより克服される。し
かしながら、そのような界面活性剤は、例えば充電及び
放電サイクルの間に電解液が装置からなくなったとき
に、ポリオレフィン素材の表面から除去されうる。そし
て、その界面活性剤は、電解液が補充されたときに、そ
の素材にほぼ残らない。
【０００５】この問題は、例えば電極隔離板として使用
される高分子シートを形成するために採用されたポリオ
レフィン素材の表面特性を修正することにより対応され
てきた。その修正とは、素材の表面に、共重合の後に、
ポリオレフィン基材の上に親水特性、ある場合にはイオ
ン交換特性を示す単体物質をグラフト共重合させること
による。この技術は、多孔性の基材がポリエチレンによ
り形成された場合に実施可能であることがわかってい
る。そのことは、この種のグラフト共重合に適している
ことがわかっている。しかしながら、そのような反応が
ポリエチレン以外のポリオレフィン素材に企てられた場
合には、グラフト反応速度が著しく低減することがわか
っている。
【０００６】日本国特開昭５７−１４１８６２号公報
（ユアサバッテリー株式会社）においては、不織布上に
グラフト共重合されたビニルモノマーを含むバッテリ用
の隔離板が開示されている。その繊維は、自身の表面に
ポリエチレン樹脂でコーティングされたポリプロピレン
樹脂を含んでいる。そのような繊維は、共押出により形
成される。この種の複合繊維の採用によって、ポリプロ
ピレンで形成された隔離板と同程度の物理特性を有する
隔離板の形成が許容される。しかしながら、開示された
隔離板は、共押出されたポリエチレン−ポリプロピレン
繊維の製造が複雑で、かつ比較的高価であるという重大
な欠点を有している。
【０００７】一方で、本発明は、繊維表面と、酸又は塩
基と反応して塩を直接又は間接的に形成可能なビニルモ
ノマー間でのグラフト重合反応に起因した結合基を有す
る、表面が架橋されたポリオレフィンで構成された繊維
でできた布帛を含有する高分子シートを提供する。その
シートのイオン交換容量（ＩＥＣ ｍｅｑ．ｇ-1）及び
繊維の架橋物質のゲル含有率（Ｇ％）は、下記式を満足
する。
【０００８】ＩＥＣ≧０．００２Ｇ＋０．０５ 上述の特性を有する高分子シートは、電極隔離板として
の使用を好適にせしめる特性の組合せを備える。吸水可
能なシートに要求されるイオン交換容量により、その内
部に含まれる電解液を通じて充分なイオン伝導が可能と
なる。さらに、その隔離板は、例えば電解装置の組立工
程中の使用前の及び使用中の酷使に対し耐えうるだけの
クリープ抵抗値、剛性、浸食抵抗及び切断抵抗を有す
る。その膜の物理特性は、例えば使用中における樹枝状
結晶の形態において、例えば隔離板のごとく電解装置中
において、素材の部分のマイグレーションを回避するシ
ートの能力を高めることができる。
【０００９】本発明における高分子シートにおいて存在
するイオン交換容量及び物理特性の結合は、下記におい
てより詳しく説明されている条件下で紫外線放射を用い
た照射を含む製造工程に起因することが見出された。特
性の結合は、シート自身の点で及びそれらが製造される
方法の点で充分な有益性を有する高分子シートに関連し
ている。高分子シートのイオン交換容量は、下記に述べ
られる試験ルーチンに従ってｍｅｑ．ｇ-1の単位で測定
された。ゲル含有率はＡＳＴＭ Ｄ２７６５−８４に従
って測定された。望ましくは、ゲル含有率は少なくとも
約５％以上である。より望ましくは、少なくとも約１０
％以上であり、特に少なくとも約１５％以上であること
である。
【００１０】また、好ましくは、前記布帛は、不織布で
ある。前記繊維の少なくともいくらかの表面の素材は、
望ましくは例えば少なくとも約４０重量％以上の、より
望ましくは少なくとも約６０重量％以上の、さらに望ま
しくは少なくとも約８０重量％以上のポリプロピレンを
含んでいる。シートは、上述の機能を有するポリプロピ
レンを含む表面を有する繊維から構成されうることがわ
かった。そして、それは、素早く、かつ効率的な工程に
よって製造される。
【００１１】好ましくは、不織布が構成されている繊維
の少なくともいくらかの表面の素材は、例えば少なくと
も約４０重量％以上の、より望ましくは少なくとも約６
０重量％以上の、さらに望ましくは少なくとも約８０重
量％以上の素材であって、繊維の太さを通じてほぼ均質
である。ほとんど全ての繊維の素材に関する多くの応用
について、繊維の太さを通じてほぼ均質であることが望
ましい。そのため、それらの繊維はポリプロピレン又は
他の好適な素材のみ（必要ならば適当な添加剤を伴う）
により構成されている。
【００１２】本発明のシートは、例えば１つ以上のポリ
オレフィン、あるいは１つのポリオレフィンであって繊
維の異なる領域で異なる物理特性を有するもの等の、１
つ以上の素材から構成される繊維でできた不織布により
製造されることが予定されている。例えば布帛は、ポリ
プリピレンの芯層を有し、ポリエチレンの鞘層を有する
共押出された複合繊維や、あるいは並列に位置する複合
繊維のように、２種類の高分子からなる少なくともいく
つかの繊維で構成することができる。複合繊維は、第２
の素材による芯層の導入に対する第１の素材の部分の焼
結によって形成することができる。例えば、ポリエチレ
ンの部分はポリプロピレンの芯層に対し焼結されうる。
布帛は、加工あるいは添加物が原因で異なる物理特性を
有する素材を含む繊維によっても構成されうる。例えば
繊維としては、異なる分子量や、異なる分子構造（例え
ばタクティシティの差により生じるもの）を有する高分
子を含むものが使用されうる。
【００１３】複合繊維は、不織布の全体の容積のほとん
どを占めるかもしれない。あるいは、その比率は例えば
約６０重量％以下、あるいは約４０重量％以下、あるい
は例えば約３０重量％以下しかないかもしれない。複合
繊維の比率が少ない場合は、例えばポリエチレンの鞘層
や、低分子量の鞘層の場合には、布帛の繊維を相互に結
合しうる。
【００１４】ポリプロピレンのみからなる繊維により高
分子シートが構成された場合、その物理特性は、ポリプ
ロピレン繊維でできた不織布のそれと等しいという利点
がある。その特性は、ポリプロピレン繊維でできた布帛
のそれに比べて一般的には好ましいことである。また、
例えば１つの材質が除去される２つの材質の混合物によ
り構成されるような多孔性の高分子シートでできた膜の
特性とは大きく異なっている。さらには、本発明のシー
トは、２つの共押出素材よりなる繊維の不織布により形
成されたシートよりも、より簡便に、かつ安価に形成す
ることができる。さらなる大きな利点は、本発明のシー
トは、共押出により形成された１つ以上の素材により形
成された繊維よりも、その太さにおいて、細い繊維によ
り形成されうるということである。というのも、１つ以
上の素材が含まれた場合、別の押出工程にとってかわる
という制約がないからである。その結果、本発明のシー
トはポリプロピレン繊維を使用するということにより生
じる利点の他にシートの構造において孔径が小さいとい
う利点を有する。そのことにより、溶液から固体素材を
濾化する能力が順番に高められ、その結果、シートを通
ってその素材が移動するのが回避される。孔径が小さい
ということは、結果的な高い毛細管力により、例えば、
電解装置中の隔離板としてシートが使用されたときに、
電解液が孔内に保持されうるということを確実にすると
いうさらなる利点を有する。さもなくば電解液の置換が
起こってしまう。
【００１５】好ましくは、不織布が構成されている繊維
の太さは、約３０μｍよりも小さく、より好ましくは、
約１０μｍよりも小さいことである。コウルターポロメ
ータを用いて測定された前記隔離板の孔径は、好ましく
は約６０μｍよりも小さく、より好ましくは、約４５μ
ｍよりも小さいことであり、例えば約３０μｍよりも小
さいことである。そのように孔径が小さいということ
は、上述したような小径の繊維を使用することにより達
成できる。孔径が小さい隔離板を使用することは、電解
装置中において使用された場合に、例えば樹枝状結晶の
ような電極材質の浸透を回避する隔離板の能力が高めら
れるという利点を有する。
【００１６】２．０ｋｇの重りを２．０ｃｍ2のシート
のサンプルに２．０ｍｍ．ｓ-1の速度で落下させる工程
を含むＤＩＮ５３１０５の試験方法により測定されたシ
ートの厚さは、好ましくは、約１００μｍ以上であり、
より好ましくは約１５０μｍ以上である。また、その厚
さは、好ましくは約６００μｍ以下であり、より好まし
くは約４５０μｍ以下である。シートが製造される方法
は、上述した範囲内の値に厚さを減らすべく布帛をカレ
ンダーがけする工程を含んでいる。その減量は、少なく
とも約５％であり、好ましくは少なくとも約１５％であ
り、より好ましくは少なくとも約１５％である。また、
減量は約６０％以下であり、好ましくは約４５％以下で
あり、より好ましくは約４０％以下である。カレンダー
がけ工程は、布帛の素材がグラフト重合溶液と反応する
前又は後に行われる。グラフト重合反応の前に布帛をカ
レンダーがけした場合、反応速度の増大をひき起こすこ
とがわかった。
【００１７】繊維の表面のポリプロピレンとグラフト重
合するビニルモノマーは、おそらく例えば加水分解又は
スルホン化を含んだ適当な処理の後、酸又は塩基と反応
して直接的又は間接的に塩を形成することができる。上
記したビニルモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、
メチルアクリレート及びメチルメタクリレートのよう
な、それ自身の不飽和カルボン酸及びエステルを含んで
いる。使用されうる他のビニルモノマーとしては、アク
リルアミド、ビニルピリジン、ビニルピロリドン及びス
チレン−スルホン酸が含まれる。
【００１８】一面で、本発明は、アノード、カソード、
多量の電解液及び上記したタイプの電極隔離板を含んだ
電解装置を提供する。好ましくは、前記装置中のカソー
ドは、水酸化ニッケル（II）よりなる。前記装置中のア
ノードを形成する材質の例としてはカドミウムが含まれ
る。さらには、アノードは金属水素化物電極がよい。本
発明の隔離板に関する電解装置の他の型としては、鉛−
酸電池のような第２電池も含まれる。
【００１９】他面、本発明は、下記を含んだ高分子シー
トの製造方法を提供する。 （ａ）表面がポリオレフィンでてきた繊維から構成され
た不織布を、酸又は塩基と反応して、直接的又は間接的
に塩を形成することのできるビニルモノマーの溶液に含
浸させること。その溶液は、布帛を照射にさらす次の工
程において、ほとんど蒸発しないものである。
【００２０】（ｂ）一方、布帛を酸素にさらすことでモ
ノマー及び繊維の材質が共重合する原因となるのが制限
されている間に、含浸された布帛を紫外線照射にさらす
こと。
【００２１】本発明の方法は、モノマーと繊維との間の
グラフト共重合を開始する紫外線照射を採用したおかげ
で、高分子シートが、継続的な基礎の上に、素早く、か
つ、効率的に製造されるという利点を有する。
【００２２】本方法の照射工程でほとんど蒸発しない溶
媒を使用することは、結果的に得られるシートの特性が
そのシートの厚さを通してより均質なものとなるという
利点を有することがわかっている。このように、シート
の厚さを通してグラフト反応の程度がより均質であるた
め、シートを通してのイオン交換特性が改良される。こ
のことは、布帛の孔における溶媒の保持の結果として保
持されるシートの透明性のために、少なくとも部分的に
生じさせるということが考えられる。また、適当な溶媒
を選択することによって、ビニルモノマーの単一重合の
程度や逆効果あるいはその両方が低減されうるというこ
とがわかっている。
【００２３】本発明の方法において使用される適切な溶
媒は、一般的に紫外線の照射に対して透過性を有し、照
射にさらされたときに抽出されうる原子は存在しない。
また、高い特定の熱容量及び高い潜在的な気化熱を有す
る。さらに、隔離板の繊維の素材と悪く反応しない。好
ましい溶媒は約５０℃以上の沸点を有し、より好ましく
は７０℃以上である。また、溶媒の沸点は、本方法の照
射工程の途中でフィルムがダメージを受ける温度よりも
高くないことが望ましい。例えば、選択される溶媒の沸
点は、繊維素材が溶融したり軟化したりする温度よりも
低いものが望ましい。特に、好ましい溶媒は、潜在的な
気化熱が約１０００Ｊ．ｇ-1以上のものであり、より好
ましくは約１５００Ｊ．ｇ-1以上であり、さらにより好
ましくは、約２０００Ｊ．ｇ-1以上である。しかも／あ
るいは、特定の熱容量は、２．０Ｊ．ｇ-1．Ｋ-1．以上
であるのが望ましく、より望ましくは３．０Ｊ．ｇ-1．
Ｋ -1．以上であり、さらにより望ましくは４．０Ｊ．ｇ
-1．Ｋ-1．以上である。特定の熱容量の値、あるいは潜
在的な気化熱の値がこれらの範囲に入る場合には、充分
な程度蒸発しなくても、反応中の溶媒が熱を消費させる
能力を有し、その結果上記の有益性が得られるという利
点を有する。特に重大なさらなる利点は、ビニルモノマ
ーの単一重合反応による製造物の形成が制限され、そし
て、そのように形成された製造物が、シートの孔内に堆
積されるよりもむしろ溶液中に保持されるということで
ある。このことにより、製造物は、洗浄によりシートか
ら素早く除去されるのが許容される。ある特定の分野に
おいてシートが使用された場合には、抑止剤を使用する
ことなく、汚染の問題が起こる単一重合製造物の形成の
制御を達成することができる。
【００２４】水は特に望ましい溶媒である。重合反応が
開始される紫外線照射は、含浸させた布帛を、例えば、
ほんの１５秒間だけ、あるいは５又は１０秒間だけさえ
さらすだけでおどろくほど素早く完了する。反応後の布
帛は、充分な量のグラフト反応したモノマーを含有して
いることがわかっている。そのことは、ある特定の電解
装置中において見出されるような水溶液によって、布帛
を含水可能にするには充分たりうる。このことは、含浸
された布帛又はモノマー溶液にさらされる前の布帛のい
ずれかに対し、例えば電子衝撃を用いることによって、
グラフト共重合反応が開始されるという技術と対比され
る。このときの反応時間は長く、必要な程度のグラフト
反応をさせるには、５０分も要する。そして、この程度
の反応時間の後でさえ、グラフト反応の程度は多くの応
用分野においてあまりにも少なすぎる。それゆえ、その
ような先行技術は、本発明の方法において継続的な加工
をするには適さない。
【００２５】含浸させた布帛を酸素中にさらすことが制
限されうるという技術は、例えば、不活性雰囲気中で紫
外線照射を実行することを含んでいる。例えば、アルゴ
ンあるいは窒素雰囲気中である。あるいは、酸素を通さ
ない素材のシート間に含浸された布帛をシールすること
である。しかし、共重合反応を開始させるには、適当な
波長の紫外線照射に対しシートは透過性を有する必要が
ある。
【００２６】含浸溶液は、重合反応開姶剤を含んでいる
ことが好ましい。好ましくは、開始剤は、反応素材の１
つから１つの原子種を抽出することにより、反応を開始
させることである。例えば、布帛繊維のポリプロピレン
から水素原子を抽出することにより、高分子ラジカルを
形成することである。そのような抽出が促進されること
により、高分子ラジカルは、溶液中のモノマーと関係し
あうのだが、グラフト重合された枝の形成を開始するこ
とができる。布帛繊維のポリプロピレンから原子が抽出
された場合、活性化されたポリプロピレン分子が、他の
ポリプロピレン分子と反応し、その結果布帛のポリブロ
ピレンが架橋するか、あるいは、共重合反応において、
ビニルモノマーと反応する。好ましい開始剤の例として
は、ベンゾフェノンが挙げられる。開始剤に対するビニ
ルモノマーのモル比は、好ましくは少なくとも約５０以
上であり、より好ましくは少なくとも約１００以上であ
り、特に、少なくとも約１７５以上であるのが望まし
い。また、モル比は、約１５００以下が好ましく、より
好ましくは約１０００以下であり、特に約５００以下が
であるのが好ましく、さらにまた、約３５０以下がであ
るのが好ましい。例えば、前記モル比は、約２００であ
るのがよい。
【００２７】含浸溶液は、ビニルモノマーの単一重合が
抑制される化合物を含んでいるのがよい。適切な抑止剤
の例としては、反応媒体に溶けうる鉄（II）及び銅（I
I）の塩が含まれる。水溶性の媒体に対して好ましい素
材としては、硫酸鉄（II）が挙げられる。しかしなが
ら、抑止剤の必要性は、例えば、ヒートシンクとして活
動する能力の結果として、単一重合反応の速度及び程度
を制限することのできるグラフト重合反応に関する適当
な溶媒を選択することにより回避される。このことは、
シート中の混合物の量を最小限に止める要請がある場合
に有効である。
【００２８】含浸溶液は、溶液を不織布に充分に含浸さ
せることを確実にする界面活性剤のような反応条件を評
価するための付加的な化合物や、溶液の均質性を確保す
るための適当な溶媒の混合物等を含みうる。
【００２９】本発明の方法における紫外線照射の採用に
より、経済的に製造され、かつ、継続的な基礎の上にた
った電極隔離板として、不織布が好適に使用されるのが
許容される。継続的に照射工程が行われるために、含浸
された布帛に対し充分なエネルギーが供給されうるこ
と、そして、そのような工程において発生した熱は、ヒ
ートシンク化合物として適当な溶媒が採用されることに
より、制御されうることがわかっている。イオン交換容
量の測定約０．５ｇの膜のサンプルが、６０℃の１．０
Ｍの塩酸中に２時間浸漬されることにより、酸（Ｈ+）
の形態に転換される。そのサンプルは、洗浄水のｐＨが
およそ６〜７の範囲になるまで、蒸留水で洗浄される。
サンプルは、その後、１００℃で一定の重量（Ｗ1）に
保持される。
【００３０】乾燥したサンプルは、１００ｍｌのポリエ
チレン製の容器に入れられ、約０．１Ｍの水酸化カリウ
ムが１０ｍｌだけ正確に加えられる。サンプルを充分に
浸すために、蒸留水が付加的に添加されてもよい。さら
に、１０ｍｌの水酸化カリウムが第２のポリエチレン製
の容器に入れられ、サンプルの入れられた容器に対し、
同量の蒸留水が加えられる。両方の容器は、６０℃で少
なくとも２時間貯蔵される。
【００３１】冷却が許容された後、各容器の中身はガラ
ス製の三角フラスコに移される。そして、各々の中の水
酸化カリウムの量は、０．１Ｍの塩酸により、フェノー
ルフタレイン指示薬を用いることにより標準滴定にて決
定される。
【００３２】乾燥した酸（Ｈ+）の形態にある膜のイオ
ン交換容量は、グラム当たりのミリ当量で測定され、下
記式に従って計算される。 ＩＥＣ＝（ｔ2−ｔ1）／１０Ｗ1 ここで、ｔ1は、サンプルの入った容器からのＨＣ１の
滴定値であり、ｔ2は、サンプルの入っていない容器か
らのＨＣ１の滴定値である。そして、Ｗ1は酸（Ｈ+）の
形態にある膜の重量である。
【００３３】ポリプロピレンの不織布からなる電極隔離
板の製造例は、以下に記されている。 例１ 隔離板の製造 繊維径が５〜１０μｍの熱的に結合されたエンドレスの
単一成分のポリプロピレン繊維よりなるポリプロピレン
の不織布は、名目上の厚さは２３０μｍであり、重さは
約４０ｇ．ｍ-2であった。
【００３４】１２ｃｍ×１２ｃｍの寸法を有する布帛片
は、下記の構成よりなる溶液中に浸漬されることによっ
て含浸された（単位は重量％）。 アクリル酸 ２０．０％ ベンゾフェノン ０．５％ 硫酸鉄（II） ０．１％ 界面活性剤（Lutensol ON 70）（訳注：商品名）０．５％ メトキシエタノール １２．５％ 水 ６６．４％ 含浸された布帛は、視覚的に明確なポリエステルフィル
ム（厚さ７５μｍ）の２つの層の間に配置された。ラミ
ネートは、空気や過剰の溶液を構成層間から追い出すべ
く一対のニップローラーに通した。
【００３５】ラミネートは、物理的に支持されるように
ポリエチレン袋に入れられ、その袋はシールされた。シ
ールされた袋は、その後０．３ｍ．ｍｉｎ-1の速度で
（シートの素材が約２０秒間照射されるように）互いに
平行に配置された２つの中圧水銀蒸気ランプ間を通過し
た。各ランプは１２０Ｗ．ｃｍ-1の出力を有し、１０ｃ
ｍ幅の平行光線を放った。各ランプと含浸された布帛と
の間の距離は８．５ｃｍであった。
【００３６】照射の後において、布帛は、袋及びポリエ
ステルフィルムの層から除去された。そして、それはそ
の後、水中で洗浄され、次にメタノール中で洗浄され、
未反応化合物や、形成された単一重合したアクリル酸が
除去された。布帛はその後６０℃の５重量％の水酸化カ
リウム中で２日間処理され、最終的な少量の単一重合し
たアクリル酸が除去された。布帛はその後、最終的に水
で洗浄され、１０５℃で３０分間乾燥された。
【００３７】隔離板素材の特性 グラフト反応した隔離板素材の特性が、以下に記されて
いる。そして、下記の開始素材たるポリプロピレン布帛
の特性と比較されている。
【００３８】 グラフト反応前 グラフト反応後 イオン交換容量（ｍｅｑ．ｇ-1） ０ １．０ ゲル含有率（％） ０ ６０ （ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−８４） 機械方向の引張強度（Ｎ．ｍ-1） ２４００±１７ ２８６０±１７５ （ＡＳＴＭ Ｄ８８２） 機械方向の伸度（％） ７２±１０ ６３．５±９ （ＡＳＴＭ Ｄ８８２） 電解液移動速度（時間） ６０秒６００秒 ６０秒６００秒 (30重量％KOH) (DIN 53924-78) （mm） ０ ０ ３０ ７０ 電解液吸収（％） 含浸せず １８４ (AD 447301 米国エアフオースマニュアル) 電気抵抗 （オームｃｍ2） 含浸せず ０．０４２ (AD 447301 米国エアフオースマニュアル) 上述の特性は、アクリル酸がポリプロピレン布帛素材に
グラフト反応したことにより、布帛含浸可能となり、そ
のため、水溶性の電解質を含む電解装置中において使用
するのに好適となったことを示している。
【００３９】さらなるテストにおいては、隔離板は、４
０重量％の水酸化カリウム中に７１℃で２１日間貯蔵さ
れた。そして、上述された特性についてはさほど変化は
なかった。このことは、ポリラロピレン不織布のグラフ
ト反応により付与された含浸性は、永久的であることを
示している。
【００４０】例２ 隔離板の製造 熱的に結合されたエンドレスの単一成分のポリプロピレ
ン繊維であって、繊維径が５〜１０μｍの範囲内にある
ポリプロピレン繊維よりなるポリプロピレンの不織布
は、名目上の厚さが３３０μｍで、重量が６０ｇ．ｍ-2
のものが採択された。布帛は、その厚さを約２００μｍ
にすべくカレンダーがけが施された。
【００４１】ロール状の布帛の帯は、窒素雰囲気中の室
内に位置された周囲に布を有するローラを通過すること
によって下記の構成を有する溶液（重量％）に含浸され
た。そのため、前記布帛は、溶液中を通過した。
【００４２】 アクリル酸 ３０．０％ ベンゾフェノン ０．２５％ 界面活性剤（Lutensol ON 70）（訳注：商品名）０．５％ 水 ６９．２５％ 含浸された布帛は、未だ窒素雰囲気中において、１．０
ｍ．ｍｉｎ-1の速度で（シートの素材が約６秒間照射さ
れるように）その室の各側部において、互いに平行に配
置された２つの中圧水銀蒸気ランプ間を通過した。その
時点では室の壁は液晶窓でできていた。各ランプは１２
０Ｗ．ｃｍ-1の出力を有し、１０ｃｍ幅の平行光線を放
った。
【００４３】布帛は、その後脱イオン化水中で洗浄さ
れ、未反応化合物が除去され、９５℃のエアオーブン中
で２分間乾燥された。 隔離板素材の特性 グラフト反応した隔離板素材の特性が、以下に記されて
いる。そして、下記の開始素材たるポリプロピレン布帛
の特性と比較されている。
【００４４】 グラフト反応前 グラフト反応後 イオン交換容量（ｍｅｑ．ｇ-1） ０ ０．４８ ゲル含有率（％） ０ ３３ （ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−８４） 機械方向の引張強度（Ｎ．ｍ-1） ３１４０±５０ ３６５０±１７５ （ＡＳＴＭ Ｄ８８２） 機械方向の伸度（％） ９３±６ ７８±９ （ＡＳＴＭ Ｄ８８２） 電解液移動速度（時間） ６０秒６００秒 ６０秒６００秒 (30重量％KOH) (DIN 53924-78) （mm） ０ ０ ３０ ７０ 電解液吸収（％） 含浸せず ３５０ (AD 447301 米国エアフオースマニュアル) 電気抵抗 （オームｃｍ2） 含浸せず ０．０７０ (AD 447301 米国エアフオースマニュアル) 例３ ポリプロピレン／ポリエチレンの複合繊維よりなる不織
布（厚さ１４５μｍ、基本重量６０ｇ．ｍ-2）が、上記
例２で記した装置を用いることにより、下記の構成を有
する溶液中に含浸された。
【００４５】 アクリル酸 ３０．０％ ベンゾフェノン ０．５％ 界面活性剤(Lutensol ON 70）(訳注：商品名) ０．５％ 水 ６９．０％ グラフト反応した隔離板素材の特性が、以下に記されて
いる。そして、下記の開始素材たるポリプロピレン布帛
の特性と比較されている。 グラフト反応前 グラフト反応後 イオン交換容量（ｍｅｑ．ｇ-1） ０ ０．５６７ ゲル含有率（％） ０ ４５．７ （ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−８４） 機械方向の引張強度（Ｎ．ｍ-1） ３５１２±１００ ４７０６±７５ （ＡＳＴＭ Ｄ８８２） 機械方向の伸度（％） ２７．６±３．９ ２６．９±１ （ＡＳＴＭ Ｄ８８２） 電解液移動速度（時間） ６０秒６００秒 ６０秒６００秒 (30重量％KOH) (DIN 53924-78) （mm） ０ ０ ２５ ６０ 電解液吸収（％） 含浸せず １９０ (AD 447301 米国エアフオースマニュアル) 電気抵抗 （オームｃｍ2） 含浸せず ０．０５８ (AD 447301 米国エアフォースマニュアル) 例４ ＡＡサイズの商業的に入手可能なニッケル金属の水素化
物（ミッシュメタル電極）電池が分解され、その隔離板
が上記例２の方法により製造されたものに置換された。
電極に対し、電気的接続がなされ、改良された電池の成
分が、オリジナルの電池のそれとほぼ同等の寸法を有す
るコンテナ中に配置された。適量の３０％の水酸化カリ
ウム電解液が、電池の成分に加えられ、電池はエポキシ
樹脂接着剤でシールされた。
【００４６】電池は、Ｃ／２０の速度で（２０時間の充
電及び２０時間の放電で１サイクルとすることを示す）
充電放電が繰り返され、放電時には１．０Ｖの遮断電圧
まで７００ｍＡｈの電流を供給できることがわかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101:02 Ｄ０６Ｍ 101:20 (72)発明者 クック、ジョン アンソニー イギリス国 エスエヌ７ ７イーエヌ フ ァリングドン オーチャード ヒル ビー チ クローズ 18 (72)発明者 ガーガン、ケネス イギリス国 エスエヌ１ ５デーユー ス ウィンドン テオボールド ストリート 16

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】繊維から形成された布帛を含む高分子シー
    トであって、 前記繊維の少なくとも８０重量％の表面は架橋されたポ
    リプロピレンからなり、 前記表面は、同繊維表面と、酸あるいは塩基との反応に
    よって直接的あるいは間接的に塩を形成し得るビニルモ
    ノマーとのグラフト重合反応によりその表面に結合した
    基を有し、それにより、反応生成物がイオン交換材料と
    して機能し、 前記シートのイオン交換能力は０．０５ｍｅｑ・ｇ-1以
    上であり、 前記表面は、前記布帛がビニルモノマーの含浸溶液を含
    んだ状態にて、紫外線照射による前記グラフト重合反応
    の開始によって形成される高分子シート。
  2. 【請求項２】前記シートの機械方向の引張強度は、
    （ａ）グラフト重合反応前の布帛の同強度より大きく、
    あるいは（ｂ）４０重量％の水酸化カリウム中に７１
    ℃、２１日間保存されることによって影響を受けず、あ
    るいは（ａ）及び（ｂ）の両方の状態である、請求項１
    に記載のシート。
  3. 【請求項３】前記繊維の全ての表面の素材は、ポリプロ
    ピレンからなる請求項１あるいは２に記載のシート。
  4. 【請求項４】前記繊維の素材は、繊維の少なくとも一部
    の太さ全体にわたって均一である請求項１乃至３のいず
    れか１項に記載のシート。
  5. 【請求項５】前記ビニルモノマーは、エチレン不飽和カ
    ルボン酸あるいはそのエステルからなる請求項１乃至４
    のいずれか１項に記載のシート。
  6. 【請求項６】前記繊維の太さは３０μｍよりも小さく、
    好ましくは１０μｍよりも小さい請求項１乃至５のいず
    れか１項に記載のシート。
  7. 【請求項７】アノード、カソード、所定量の電解液及び
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシートによって
    構成された電極隔離板を備えた電解装置。
  8. 【請求項８】前記カソードは、水酸化ニッケル（ＩＩ）
    を含み、前記アノードは、カドミウムあるいは金属水素
    化物電極を含む請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記装置は、鉛−酸電池である請求項７に
    記載の装置。
  10. 【請求項１０】繊維から形成された布帛を含む高分子シ
    ートであって、 前記繊維の少なくとも８０重量％の表面は架橋されたポ
    リプロピレンからなり、 前記表面は、同繊維表面と、酸あるいは塩基との反応に
    よって直接的あるいは間接的に塩を形成し得るビニルモ
    ノマーとのグラフト重合反応によりその表面に結合した
    基を有し、それにより、反応生成物がイオン交換材料と
    して機能し、 前記表面は水性溶媒に対する濡れ性を有し、 前記表面は、前記布帛がビニルモノマーの含浸溶液を含
    んだ状態にて、紫外線照射による前記グラフト重合反応
    の開始によって形成される高分子シート。
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