JP2003313770A - アラミド基材及びそれを用いた電気・電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電機・電子部品における導電部材間の隔離板
として、電解液を十分に保持することのできる耐熱性基
材を提供すること。 【解決手段】 アラミド繊維及び／またはアラミドファ
イブリッド繊維を含む基材に対して、グラフト処理、ス
ルホン化処理、フッ素ガス処理、放電処理、光線照射処
理、浸漬処理などの表面処理を施したことを特徴とする
アラミド基材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面処理されたアラ
ミド基材及びそれを用いた電気・電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯通信機器や高速情報処理機器等の最
近の進歩に象徴されるようにエレクトロニクス機器の小
型軽量化、高性能化には目覚しいものがある。これらを
支える要素技術の一つに、電気・電子部品の耐熱化が挙
げられる。電池等も例外ではなく、耐熱性部品開発が急
速に進展している。これに応えるため、電気、電子部
品、例えば隔壁材料としてのセパレータに関しても技術
・品質開発の必要性が高まっている。

【０００３】例えば、アルカリ電池の１つの態様として
円筒型のものが知られており、この円筒型アルカリ電池
は極板群にセパレータを巻回して製造されているが、電
池容量を増やすため或いは電気抵抗を小さくするため
に、できるだけセパレータが極板と密着するように強く
巻回する必要がある。そのため、セパレータを極板に巻
回する際にセパレータが破断しないように、セパレータ
にはある程度の強度が必要である。また、セパレータは
電解液によって侵されないように、そして電極から発生
する酸素によって酸化されないように、ポリオレフィン
系繊維から構成されているのが好ましいとされてきた。
しかしながら、このようにして製造されるセパレータは
十分な強度を有するものではなかったり、十分な強度を
有するように絡合させるために多大なエネルギーを必要
とするなどの問題がある。

【０００４】また、セパレータとして使用される不織布
は、電解液の保持性を高めるために、できるだけ繊維径
の小さい繊維から構成されているのが好ましい。そのた
め、このような不織布を製造する方法として、ポリオレ
フィン系樹脂からなる水流により分割可能な分割性繊維
を含む繊維ウェブに対して水流を噴出し、分割性繊維を
分割することにより繊維径の小さい繊維を発生させる方
法が知られている。しかしながら、この方法では、分割
性繊維を十分に分割することができなかったり、十分に
分割するためには多大なエネルギーが必要であるなどの
問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
如き問題点を解決し、例えばセパレータに要求されるだ
けの十分な強度を有し、かつ十分な電解液の保持性を有
する基材を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる状況
に鑑み、高度な電解液保持性を有する基材を開発すべく
鋭意検討を重ねた結果、今回、表面処理が施されたアラ
ミド基材によって上記の目的を達成することができるこ
とを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】かくして、本発明によれば、アラミド繊維
及び／またはアラミドファイブリッド繊維を含む基材に
対して表面処理を施したことを特徴とするアラミド基材
が提供される。

【０００８】本発明によれば、また、上記のアラミド基
材を使用することを特徴とする電気・電子部品が提供さ
れる。

【０００９】以下、本発明を順を追ってさらに詳細に説
明する。

【００１０】

【発明の実施の形態】＜アラミド＞本明細書において
「アラミド」とは、アミド結合の６０％以上が芳香環
（特にベンゼン環又はナフタレン環）に直接結合した構
造をもつ線状高分子化合物を意味する。このようなアラ
ミドとしては、例えば、ポリメタフェニレンイソフタル
アミドおよびその共重合体、ポリパラフェニレンテレフ
タルアミドおよびその共重合体、ポリ（パラフェニレ
ン）−コポリ（３，４−ジフェニルエーテル）テレフタ
ールアミド等が挙げられる。この中で、特に、ポリメタ
フェニレンイソフタルアミドが良好な成型加工性、熱融
着性を備えており、好ましく用いられる。ポリメタフェ
ニレンイソフタルアミドは、例えば、イソフタル酸塩化
物およびメタフェニレンジアミンを用いた従来公知の界
面重合法、溶液重合法等により工業的に製造することが
できる。

【００１１】＜アラミドファイブリッド＞本明細書にお
いて「アラミドファイブリッド」は、抄紙性を有するフ
ィルム状のアラミド粒子であり、アラミドパルプとも呼
ばれる（特公昭３５−１１８５１号公報、特公昭３７−
５７５２号公報等参照）。アラミドファイブリッドは、
通常の木材パルプと同じように、離解、叩解処理を施し
抄紙原料として用いることができる。この場合、アラミ
ドファイブリッドから形成されるアラミド紙の特性を良
好に維持するため、アラミドファイブリッドの濾水度
（フリーネス）を調節するのが好ましく、通常、濾水度
はカナダ標準フリーネスで１０ｍｌ以上５００ｍｌ未満
の範囲内に調整される。

【００１２】＜アラミド（短）繊維＞アラミド繊維は、
例えば、前記アラミドを乾式または湿式紡糸することに
より得られる繊維であり、また、アラミド短繊維は、ア
ラミド繊維を切断したものである。このような繊維の市
販品としては、帝人（株）の「コーネックス（登録商
標）」、「テクノーラ（登録商標）」、デュポン社の
「ノーメックス（登録商標）」、「ケブラー（登録商
標）」、帝人トワロン社の「トワロン（登録商標）」等
を例示することができるが、これらに限定されるもので
はない。

【００１３】アラミド短繊維の好ましい繊度は０．５ｄ
ｔｅｘ以上２５ｄｔｅｘ未満の範囲内である。ここで、
繊度とは1０００ｍあたりの繊維重量（ｇ）と定義され
る。繊度が０．５ｄｔｅｘ未満の繊維は、湿式法での製
造(後述)において凝集を招きやすく、また、２５ｄｔｅ
ｘ以上の繊維は、繊維直径が大きくなり過ぎるため、例
えば、断面が真円形状で密度を1.4ｇ／ｃｍ³とすると直
径が４５ミクロン以上となり、アスペクト比の低下、力
学的補強効果の低減、アラミド紙の均一性不良等の不都
合が生じやすい。ここで、アラミド紙の均一性不良と
は、空隙サイズの分布が広がり先述したイオン種移動性
に不均一性を生じることを意味する。

【００１４】アラミド短繊維の長さは、一般に１ｍｍ以
上５０ｍｍ未満の範囲内から選ばれる。まず、短繊維の
長さが１ｍｍよりも小さいと、アラミド紙の力学特性が
低下し、他方、５０ｍｍ以上のものは、湿式法でのアラ
ミド薄葉材の製造に当たり「からみ」、「結束」等が発
生しやすく欠陥の原因となりやすい。

【００１５】＜アラミド基材＞本発明において使用され
るアラミド基材としては、アラミドファイブリッド及び
／またはアラミド短繊維からなるアラミド紙が好ましい
が、他に、アラミド繊維よりなる不織布等を使用するこ
ともできるが、これらに限定されるものではない。

【００１６】＜アラミド紙＞アラミド紙は、上述したア
ラミドファイブリッド及び／またはアラミド短繊維から
主として構成されるシート状物である。アラミド紙とし
ては、厚さが５μｍ〜１０００μｍの範囲内にあるもの
が好ましい。アラミド紙の厚味が５μｍよりも小さい
と、機械特性が低下しセパレータとしての形態保持や製
造工程での搬送等取り扱いに問題を生じる可能性があ
り、逆に１０００μｍを超えると、電気・電子部品のイ
ンピーダンスの増大を招きやすく、なにより小型高性能
の電気・電子部品を製造することが困難となる。

【００１７】アラミド紙は、一般に、５ｇ/ｍ²以上１０
００ｇ/ｍ²以下の範囲内の坪量を有することが好まし
い。坪量がこの範囲より小さい場合、機械強度が不足す
るため電解液含浸処理等の部品製造工程での各種取り扱
いで破断を引き起こしやすく、他方、１０００ｇ/ｍ²を
超えると、アラミド紙の厚味が増大し、電解液の含浸・
浸透の低下が生じるため実用的ではない。

【００１８】アラミド紙の密度は坪量と厚味から算出す
ることができるが、通常は０．１ｇ/ｃｍ³〜１．２ｇ/
ｃｍ³の範囲内に収斂する。

【００１９】＜他の成分＞本発明で使用されるアラミド
ファイブリッド及び／またはアラミド繊維からなるアラ
ミド基材には、その特性を損なわない範囲で第三成分を
加えることができる。添加しうる第三成分としては、例
えば、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエーテルエ
ーテルケトン繊維、ポリエステル繊維、アリレート繊
維、液晶ポリエステル繊維、ポリエチレンナフタレート
繊維等の有機繊維；ガラス繊維、ロックウール、アスベ
スト、ボロン繊維、アルミナ繊維等の無機繊維などが挙
げられるが、これらに限定されるものではない。

【００２０】＜アラミド紙の製法＞以上述べた如き材料
からのアラミド紙の製造はそれ自体既知の湿式抄造法を
用いて行なうことができる。また、製造されるアラミド
紙を熱圧加工して、表面平滑性、機械的特性等の紙特性
を向上させることもできる。

【００２１】＜表面処理＞本発明に従えば、上記のアラ
ミド基材に対して表面処理が施される。該表面処理とし
ては、グラフト処理、スルホン化処理、フッ素ガス処
理、放電処理、光線照射処理、浸漬処理などが挙げら
れ、これにより、アラミド基材表面の電解液親和性が向
上し、電解液保持性が増大する。以下、これらの表面処
理について詳しく述べる。

【００２２】＜グラフト処理＞グラフト処理には、例え
ば、ビニルモノマーと重合開始剤を含む溶液中にアラミ
ド基材を浸漬して加熱する方法；アラミド基材にビニル
モノマーを塗布した後に放射線を照射する方法；アラミ
ド基材に放射線を照射した後にビニルモノマーと接触さ
せる方法；増感剤を含むビニルモノマー溶液をアラミド
基材に塗布した後に紫外線を照射する方法等が挙げられ
る。なお、ビニルモノマー溶液とアラミド基材とを接触
させる前に、紫外線照射、コロナ放電、プラズマ放電等
により、アラミド基材を改質すると、ビニルモノマー溶
液との親和性が高くなり、効率的にグラフト重合するこ
とができる。このグラフト処理に使用しうるビニルモノ
マーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、ア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ビニルピリ
ジン、ビニルピロリドン、スチレン等が挙げられる。

【００２３】（スルホン化処理）スルホン化処理として
は、例えば、発煙硫酸、硫酸、クロロ硫酸、塩化スルフ
リル等を含む溶液中に、アラミド基材を浸漬してスルホ
ン酸基を導入する方法；アラミド基材を三酸化イオウガ
スと接触させてスルホン酸基を導入する方法；一酸化硫
黄ガスや二酸化硫黄ガス等の存在下で放電を発生させ
て、スルホン酸基を導入する方法等が挙げられる。

【００２４】（フッ素ガス処理）フッ素ガス処理は、例
えば、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガス
等）で希釈したフッ素ガスと、酸素ガス、二酸化炭素ガ
ス、二酸化硫黄ガス等から選ばれる少なくとも１種類の
ガスとの混合ガスに、アラミド基材をさらすことにより
行なうことができる。

【００２５】（放電処理）放電処理としては、例えば、
コロナ放電処理、プラズマ放電処理、グロー放電処理、
電子線処理等が挙げられる。なお、空気中大気圧下で、
それぞれが誘電体を担持する一対の電極間に、これら両
方の誘電体と接触するようにアラミド基材を配置し、こ
れら両電極間に交流電圧を印加し、アラミド基材の内部
で放電を発生させる方法で、アラミド基材内部に電解液
親和性を付与することもできる。

【００２６】（光線照射処理）光線照射処理は、例え
ば、紫外線、マイクロ波、Ｘ線、γ線等から選ばれる少
なくとも１種類の光線にアラミド基材をさらすことによ
り行なうことができる。

【００２７】（浸漬処理）浸漬処理としては、上記のグ
ラフト処理やスルホン化処理のように化学反応を進行さ
せる処理を行わず、例えば、スルホン基含有化合物、カ
ルボキシル基含有化合物、水酸基含有化合物、カーボネ
ート結合含有化合物、炭素間二重結合含有化合物、炭素
間三重結合含有化合物、ウレタン結合含有化合物、エス
テル結合含有化合物、エーテル含有化合物、アミド結合
含有化合物、イミド結合含有化合物、ニトロ基含有化合
物、アミノ基含有化合物、オキサイド結合含有化合物等
及び上記化合物の共重合体等を含む溶液に浸漬後、乾燥
する方法等が挙げられる。

【００２８】以上の如くして表面処理されたアラミド基
材は、（１）耐熱性，難燃性、高強度等の優れた特性を
備えており、（２）表面処理に由来する電解液の保持機
能に優れており、また（３）比重が１．４程度と小さく
軽量であること等の種々の優れた特性を有しており、電
気・電子部品の導電部材間の隔離板として極めて適して
いる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例、比較例によりさらに
具体的に説明する。 実施例１及び比較例１ 誘電体としてポリテトラフルオロエチレン膜を担持し
た、一対の平板状ステンレススチール電極を、誘電体同
士が対向するように配置した放電処理装置の電極間に、
前記アラミド基材を片面が誘電体と接触し、他面が誘電
体と０．５ｍｍ離間するように配置した。次いで、大気
圧下、空気中で、パルス電圧を両電極間に５分間印加し
て放電を発生させて放電処理し、表面処理アラミド基材
を製造した。

【００３０】得られた表面処理済アラミド基材と未処理
アラミド基材の水吸い上げ高さを測定した結果を下記表
１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】なお、水吸い上げ高さは、垂直に保持され
たサンプルの下部を水に浸し、５分後にサンプル中に浸
み込んだ水の高さを測定したときの値である。

【００３３】このように、アラミド基材に表面処理を施
すことにより水吸い上げ高さが向上することが確認でき
た。水吸い上げ高さが改善されれば水系電解液との親和
性も改善すると考えられる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に従い表面
処理が施されたアラミド基材は電解液との親和性が向上
し、それにより電解液の保持性も向上すると考えられ
る。また、本発明の表面処理されたアラミド基材を電気
電子部品に使用することにより、本来その部品が持つ電
気特性が電解液の漏れ等によるロスなく発揮されると考
えられる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アラミド繊維及び／またはアラミドファ
   イブリッド繊維を含む基材に対して表面処理を施したこ
   とを特徴とするアラミド基材。
2. 【請求項２】 上記表面処理がグラフト処理、スルホン
   化処理、フッ素ガス処理、放電処理、光線照射処理及び
   浸漬処理のうちの少なくともひとつの処理であることを
   特徴とする請求項１に記載のアラミド基材。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のアラミド基材
   を使用することを特徴とする電気・電子部品。