JP2729656B2 - 耐アルカリ性及び強度に優れたバッテリーセパレーター用合成繊維の製造法 - Google Patents
耐アルカリ性及び強度に優れたバッテリーセパレーター用合成繊維の製造法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、耐アルカリ性の要求されるバッテリーセパ
レーター用の合成繊維の製造法に関する。
レーター用の合成繊維の製造法に関する。
＜従来の技術＞ 従来、密閉型アルカリ電池、例えばニツケル−カドミ
ウムアルカリ蓄電池は、カーボニルニツケル粉末を焼結
して得られたニツケル焼結基板の細孔中に活物質を含浸
保持させた極板を所定の大きさに切断した後、合成繊維
の不織布からなるセパレーターを介して渦巻き状に巻き
回して極板群を構成し、しかる後電池缶に収納して電解
液を注入し、密閉し、組み立てれられる。
ウムアルカリ蓄電池は、カーボニルニツケル粉末を焼結
して得られたニツケル焼結基板の細孔中に活物質を含浸
保持させた極板を所定の大きさに切断した後、合成繊維
の不織布からなるセパレーターを介して渦巻き状に巻き
回して極板群を構成し、しかる後電池缶に収納して電解
液を注入し、密閉し、組み立てれられる。
ここで用いられるセパレーターの材質は、ナイロン繊
維の不織布が一般的であつた。しかしながら近年電池使
用温度の高温化傾向が高まるにつれて、セパレーターの
材質も高温における耐アルカリ性に優れたポリプロピレ
ン繊維の不織布へと変わりつつある。
維の不織布が一般的であつた。しかしながら近年電池使
用温度の高温化傾向が高まるにつれて、セパレーターの
材質も高温における耐アルカリ性に優れたポリプロピレ
ン繊維の不織布へと変わりつつある。
しかしながら、ポリプロピレン繊維の不織布からなる
セパレーターは、ナイロン繊維不織布からなるセパレー
ターに比べて高温における耐アルカリ性は優れているも
のの保液性が低いために、セパレーターの電解液保持性
が劣つている。このためポリプロピレン繊維不織布から
なるセパレーターを用いた電池は充放電を繰り返すとセ
パレーター中の電解液が減少して放電特性が低下してし
まい、最悪の場合には放電不能な状態になる。そこでナ
イロン繊維とポリプロピレン繊維の混抄やポリプロピレ
ン繊維の界面活性剤処理等の表面改質が試みられている
が、前者は高温における耐アルカリ性、後者は保液性効
果の持続性の点で十分とはいえない。
セパレーターは、ナイロン繊維不織布からなるセパレー
ターに比べて高温における耐アルカリ性は優れているも
のの保液性が低いために、セパレーターの電解液保持性
が劣つている。このためポリプロピレン繊維不織布から
なるセパレーターを用いた電池は充放電を繰り返すとセ
パレーター中の電解液が減少して放電特性が低下してし
まい、最悪の場合には放電不能な状態になる。そこでナ
イロン繊維とポリプロピレン繊維の混抄やポリプロピレ
ン繊維の界面活性剤処理等の表面改質が試みられている
が、前者は高温における耐アルカリ性、後者は保液性効
果の持続性の点で十分とはいえない。
この欠点を改良する目的で特開昭62−51150号公報
で、ポリプロピレン繊維を多孔質化することによつて繊
維に保液性を持たせ電解液保持性に優れたセパレーター
が提案されている。この多孔質化ポリプロピレン繊維は
シリカ微粉末をポリプロピレンと過熱混練し、射出成型
を行なつた後シリカ微粉末を超音波除去することによつ
て得られるが、この手法は繊維製造方法としては工業的
でなくさらに改良が望まれている。
で、ポリプロピレン繊維を多孔質化することによつて繊
維に保液性を持たせ電解液保持性に優れたセパレーター
が提案されている。この多孔質化ポリプロピレン繊維は
シリカ微粉末をポリプロピレンと過熱混練し、射出成型
を行なつた後シリカ微粉末を超音波除去することによつ
て得られるが、この手法は繊維製造方法としては工業的
でなくさらに改良が望まれている。
＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明は、高温時における耐アルカリ性に優れ、アル
カリ蓄電池等のバッテリーセパレーター用合成繊維の製
造法を提供することにある。
カリ蓄電池等のバッテリーセパレーター用合成繊維の製
造法を提供することにある。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明の要旨は、重合度800〜2500のポリ塩化ビニル
（PVC）20〜40重量％、ポリメチルメタクリレート（PMM
A）20〜65重量％およびポリサルホン（PSF）15〜40重量
％の組成比で混合しジメチルアセトアミド、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルホキシドおよびアセトンの群
から選ばれる溶剤に溶解分散させた紡糸原液を、非溶媒
20〜60重量％と紡糸原液に使用したのと同じ溶剤80〜40
重量％とからなる凝固浴中に紡出することを特徴とする
耐アルカリ性及び強度に優れたバッテリーセパレーター
用合成繊維の製造法にある。
（PVC）20〜40重量％、ポリメチルメタクリレート（PMM
A）20〜65重量％およびポリサルホン（PSF）15〜40重量
％の組成比で混合しジメチルアセトアミド、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルホキシドおよびアセトンの群
から選ばれる溶剤に溶解分散させた紡糸原液を、非溶媒
20〜60重量％と紡糸原液に使用したのと同じ溶剤80〜40
重量％とからなる凝固浴中に紡出することを特徴とする
耐アルカリ性及び強度に優れたバッテリーセパレーター
用合成繊維の製造法にある。
本発明の繊維の組成において、PVCが20重量％未満で
は、繊維強度が1.2g/d以上の繊維を製造することが困難
になり、またPVCが40重量％を超えると、耐アルカリ性
が低下する。具体的にはKOH30重量％水溶液中で常圧沸
騰状態で１時間処理後の繊維減量が1.5重量％を超える
ためである。
は、繊維強度が1.2g/d以上の繊維を製造することが困難
になり、またPVCが40重量％を超えると、耐アルカリ性
が低下する。具体的にはKOH30重量％水溶液中で常圧沸
騰状態で１時間処理後の繊維減量が1.5重量％を超える
ためである。
またPMMAは65重量％を超えると繊維強度が1.2g/d以上
の繊維を製造することができない。
の繊維を製造することができない。
PSFの含有量が15重量％未満では繊維の沸水収縮率が2
5％を超え、繊維物性としては好ましくない。またPSFが
40重量％を超えると繊維強度が1.2g/d未満となり繊維物
性としては不十分である。
5％を超え、繊維物性としては好ましくない。またPSFが
40重量％を超えると繊維強度が1.2g/d未満となり繊維物
性としては不十分である。
使用するPVCの重合度は800〜2500であり、重合度800
未満では繊維強度が1.2g/d未満となり、また重合度が25
00を超えると紡糸原液のゲル化が発生しやすくなり、安
定に繊維を製造することが困難になる。PMMA、PSFにつ
いては特に重合度の規定はないが、通常、フイルム、成
型材料に使用されるものであればよい。
未満では繊維強度が1.2g/d未満となり、また重合度が25
00を超えると紡糸原液のゲル化が発生しやすくなり、安
定に繊維を製造することが困難になる。PMMA、PSFにつ
いては特に重合度の規定はないが、通常、フイルム、成
型材料に使用されるものであればよい。
また本発明に用いることのできるPMMAは、メチルメタ
クリレート単独ポリマーのみを意味するものではなく、
少量の可塑成分を含有するPMMA系ポリマー全体を意味す
る。
クリレート単独ポリマーのみを意味するものではなく、
少量の可塑成分を含有するPMMA系ポリマー全体を意味す
る。
さらに本発明の繊維の組成は、PVC、PMMA、PSFに限ら
れるものではなく、紡糸原液中に混合または分散し、繊
維賦型可能であつて、耐アルカリ性、低い沸水収縮率、
繊維強度を損なわない重合体であれば加えることが可能
であるが、その添加量としては５重量％未満であること
が好ましい。
れるものではなく、紡糸原液中に混合または分散し、繊
維賦型可能であつて、耐アルカリ性、低い沸水収縮率、
繊維強度を損なわない重合体であれば加えることが可能
であるが、その添加量としては５重量％未満であること
が好ましい。
また耐光、耐熱安定剤等を少量添加することも可能で
ある。
ある。
本発明の繊維は、湿式紡糸方式によつて製造される
が、紡糸原液の溶剤としては、PVC、PMMA、PSFを溶解分
散させる能力を有するものであれば、単一の溶剤または
混合溶剤が使用可能である。これらの溶剤としては、ジ
メチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシド、アセトンが挙げられるが、ジメチルアセ
トアミド、ジメチルホルムアミドが特に有利に使用され
る。これらの溶剤にPVC、PMMA、PSFを混合溶解分散し紡
糸用原液が調製されるが、紡糸原液は予めポリマーを混
合して溶剤に混合するか、または個々に溶剤に溶解した
ポリマー溶液を混合することによつて調製される。紡糸
原液の50℃における粘度は100〜2000ポイズ、好ましく
は150〜1000ポイズであり、これらの値になるように原
液固形分濃度が調製されるが、固形分濃度はゲル化を紡
糸する上で50重量％以下とすることが好ましい。
が、紡糸原液の溶剤としては、PVC、PMMA、PSFを溶解分
散させる能力を有するものであれば、単一の溶剤または
混合溶剤が使用可能である。これらの溶剤としては、ジ
メチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシド、アセトンが挙げられるが、ジメチルアセ
トアミド、ジメチルホルムアミドが特に有利に使用され
る。これらの溶剤にPVC、PMMA、PSFを混合溶解分散し紡
糸用原液が調製されるが、紡糸原液は予めポリマーを混
合して溶剤に混合するか、または個々に溶剤に溶解した
ポリマー溶液を混合することによつて調製される。紡糸
原液の50℃における粘度は100〜2000ポイズ、好ましく
は150〜1000ポイズであり、これらの値になるように原
液固形分濃度が調製されるが、固形分濃度はゲル化を紡
糸する上で50重量％以下とすることが好ましい。
紡糸原液は、紡糸口金より凝固浴中に押し出され繊維
に賦型される。紡糸口金の大きさは目標とする繊維の太
さに応じ適時選択される。凝固浴中の凝固剤としては、
ポリマーの非溶剤である水、アルコール等が使用される
が工業的には水が好ましい。
に賦型される。紡糸口金の大きさは目標とする繊維の太
さに応じ適時選択される。凝固浴中の凝固剤としては、
ポリマーの非溶剤である水、アルコール等が使用される
が工業的には水が好ましい。
凝固浴は紡糸原液に使用したと同一の溶剤と非溶剤と
の混合溶液であり、その混合率は非溶媒20〜60重量％、
溶剤80〜40重量％の組成で行なうのが望ましい。非溶媒
の比率が20重量％未満になると凝固浴中に吐出される繊
維が接着を起こし、逆に非溶媒の比率が60重量％を超え
ると凝固糸の接着はなくなるが、凝固糸中に多量の空隙
が生じ繊維としての適切な強伸度を与える上で必要な延
伸性を損なう。凝固浴の温度は特に規定はしないが、好
ましくは20〜40℃で行なうのが望ましい。
の混合溶液であり、その混合率は非溶媒20〜60重量％、
溶剤80〜40重量％の組成で行なうのが望ましい。非溶媒
の比率が20重量％未満になると凝固浴中に吐出される繊
維が接着を起こし、逆に非溶媒の比率が60重量％を超え
ると凝固糸の接着はなくなるが、凝固糸中に多量の空隙
が生じ繊維としての適切な強伸度を与える上で必要な延
伸性を損なう。凝固浴の温度は特に規定はしないが、好
ましくは20〜40℃で行なうのが望ましい。
得られた凝固糸は、沸騰水中で延伸、洗浄され、更に
必要に応じ延伸、洗浄を繰り返すことによつて繊維とし
ての適当な物性があたえられる。繊維は乾燥または末乾
燥のまま補集されバツテリーセパレーター用の紙、編織
物、不織布等のシートの原料として使用される。凝固浴
を出た末延伸糸の洗浄、延伸、乾燥方式は繊維中のポリ
マー組成に応じて適時最適な条件を選定することができ
る。
必要に応じ延伸、洗浄を繰り返すことによつて繊維とし
ての適当な物性があたえられる。繊維は乾燥または末乾
燥のまま補集されバツテリーセパレーター用の紙、編織
物、不織布等のシートの原料として使用される。凝固浴
を出た末延伸糸の洗浄、延伸、乾燥方式は繊維中のポリ
マー組成に応じて適時最適な条件を選定することができ
る。
本発明の繊維は高温時における耐アルカリ性に優れた
ものとするためには、30重量％KOH水溶液に浸せきし、
常圧沸騰中１時間後の繊維減量が1.5重量％以下である
ことが必要であり、この値は同一手法により測定される
ポリプロピレン繊維の値を下回るものである。
ものとするためには、30重量％KOH水溶液に浸せきし、
常圧沸騰中１時間後の繊維減量が1.5重量％以下である
ことが必要であり、この値は同一手法により測定される
ポリプロピレン繊維の値を下回るものである。
本発明の繊維の断面形状は特に限定されるものではな
く、高温時における耐アルカリ性および繊維物性を損な
うものでなければ種々選択が可能である。シート状成型
物であるセパレーターの嵩を増し、保液性を高める目的
で繊維断面を円形から扁平または十字、Ｙ字断面に変形
し、繊維間の空隙を増すことも可能で、このような異型
断面化はシート状物であるセパレーターの保液性をより
高める効果を有する。
く、高温時における耐アルカリ性および繊維物性を損な
うものでなければ種々選択が可能である。シート状成型
物であるセパレーターの嵩を増し、保液性を高める目的
で繊維断面を円形から扁平または十字、Ｙ字断面に変形
し、繊維間の空隙を増すことも可能で、このような異型
断面化はシート状物であるセパレーターの保液性をより
高める効果を有する。
また本発明の繊維の繊度は３デニール以下、さらに好
ましくは２デニール以下とすることがよい。このような
細デニールの繊維によつてより薄いセパレーターの製造
が可能となり、電池の小型化に適したセパレーターが提
供される。
ましくは２デニール以下とすることがよい。このような
細デニールの繊維によつてより薄いセパレーターの製造
が可能となり、電池の小型化に適したセパレーターが提
供される。
＜実施例＞ 以下、本発明を実施例により説明する。
実施例１ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用い、重合度1100
のPVCとPMMA、PSFを第１表に示す混合比率で溶剤に溶解
分解させ、紡糸原液をえた。この時の固形分濃度は50℃
における粘度が200ポイズ付近になるように調製した。
のPVCとPMMA、PSFを第１表に示す混合比率で溶剤に溶解
分解させ、紡糸原液をえた。この時の固形分濃度は50℃
における粘度が200ポイズ付近になるように調製した。
この紡糸原液をジメチルアセトアミド60重量％、脱イ
オン水40重量％、温度30℃の凝固浴中へ吐出し、末延伸
糸を得た。この末延伸糸を沸水中で約３倍延伸を行な
い、さらに沸水中で洗浄を行い、繊維1.0デニールの繊
維を得た。得られた繊維の性能を第１表に示した。
オン水40重量％、温度30℃の凝固浴中へ吐出し、末延伸
糸を得た。この末延伸糸を沸水中で約３倍延伸を行な
い、さらに沸水中で洗浄を行い、繊維1.0デニールの繊
維を得た。得られた繊維の性能を第１表に示した。
実施例２ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用い、PVC/PMMA/P
SF＝30/50/20（重量％）とし、PVCの重合度を第２表に
示す様に変更して、溶剤に溶解分散させ、紡糸原液を調
製し、実施例１における同じ方法で紡糸、繊維賦型をお
こなつた。
SF＝30/50/20（重量％）とし、PVCの重合度を第２表に
示す様に変更して、溶剤に溶解分散させ、紡糸原液を調
製し、実施例１における同じ方法で紡糸、繊維賦型をお
こなつた。
得られた繊維の性能を第２表に示した。
実施例３ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用い、第３表にPS
Fの混合比率を変更させて、溶剤中に溶解分散させ紡糸
原液を調製し、実施例１におけると同じ方法で紡糸、繊
維賦型をおこなつた。
Fの混合比率を変更させて、溶剤中に溶解分散させ紡糸
原液を調製し、実施例１におけると同じ方法で紡糸、繊
維賦型をおこなつた。
得られた繊維の性能を第３表に示した。
実施例４ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用い、重合度1100
のPVC30重量％、PMMA50重量％、PSF20重量％の比率で混
合し、紡糸原液を調製した。固形分濃度は粘度200ボイ
ズ付近になるように調製した。
のPVC30重量％、PMMA50重量％、PSF20重量％の比率で混
合し、紡糸原液を調製した。固形分濃度は粘度200ボイ
ズ付近になるように調製した。
この紡糸原液を第４表に示す混合比率の凝固浴中に吐
出し末延伸糸をえた。この末延伸糸を沸水中で約３倍延
伸を行ない、さらに沸水中で洗浄を行ない、繊度1.0デ
ニールの繊維を得た。第４表に得られた繊維の性能を示
した。
出し末延伸糸をえた。この末延伸糸を沸水中で約３倍延
伸を行ない、さらに沸水中で洗浄を行ない、繊度1.0デ
ニールの繊維を得た。第４表に得られた繊維の性能を示
した。
実施例５ 実施例１、No.1で得られた繊維を6mmにカツトした短
繊維85重量％とバインダー繊維としてカツト長3mmのポ
リエチレン繊維15重量％とを混合抄紙し、熱圧着により
目付50g/m2の不織布を得た。更にこの不織布を界面活性
剤で親水化処理を行つた。この不織布の耐アルカリ性お
よびKOH30重量％水溶液の保液率を測定した。保液率は
下記の測定方式で示す評価方法で行なつた。この結果第
５表に示した様に市販のバツテリーセパレーター不織布
と比べて優れた耐アルカリ性、電解液保持性を有してい
た。
繊維85重量％とバインダー繊維としてカツト長3mmのポ
リエチレン繊維15重量％とを混合抄紙し、熱圧着により
目付50g/m2の不織布を得た。更にこの不織布を界面活性
剤で親水化処理を行つた。この不織布の耐アルカリ性お
よびKOH30重量％水溶液の保液率を測定した。保液率は
下記の測定方式で示す評価方法で行なつた。この結果第
５表に示した様に市販のバツテリーセパレーター不織布
と比べて優れた耐アルカリ性、電解液保持性を有してい
た。
KOH水溶液の保液率（重量％）評価法 不織布の任意の部分より5cm×5cmの試験片を３枚切り
出し、秤量（wi）する。この試験片をKOH30％水溶液（2
0℃）に１時間浸せき後、10分液滴を切り重量（wi）を
測定し、以下の式より算出した。
出し、秤量（wi）する。この試験片をKOH30％水溶液（2
0℃）に１時間浸せき後、10分液滴を切り重量（wi）を
測定し、以下の式より算出した。
＜発明の効果＞ 本発明による繊維は高温時における耐アルカリ性に優
れることから、紙、編織物、不織物にし、さらに適度な
親水化処理を施すことによつて、酸化銀電池、水銀電
池、空気電池、アルカリ−マンガン電池、ニツケル−亜
鉛電池、ニツケル−カドミウム電池、アルカリ蓄電池等
の電池用セパレーター用シートの原料としてきわめて有
用なるものであり、また本発明の方法はかかる繊維を有
利に製造する方法を提供するものである。
れることから、紙、編織物、不織物にし、さらに適度な
親水化処理を施すことによつて、酸化銀電池、水銀電
池、空気電池、アルカリ−マンガン電池、ニツケル−亜
鉛電池、ニツケル−カドミウム電池、アルカリ蓄電池等
の電池用セパレーター用シートの原料としてきわめて有
用なるものであり、また本発明の方法はかかる繊維を有
利に製造する方法を提供するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 2/16 Ｈ０１Ｍ 2/16 Ｐ
Claims (1)
- 【請求項１】重合度800〜2500のポリ塩化ビニル20〜40
重量％、ポリメチルメタクリレート20〜65重量％および
ポリサルホン15〜40重量％の組成比で混合しジメチルア
セトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
シドおよびアセトンの群から選ばれる溶剤に溶解分散さ
せた紡糸原液を、非溶媒20〜60重量％と紡糸原液に使用
したのと同じ溶剤80〜40重量％とからなる凝固浴中に紡
出することを特徴とする耐アルカリ性及び強度に優れた
バッテリーセパレーター用合成繊維の製造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1074848A JP2729656B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 耐アルカリ性及び強度に優れたバッテリーセパレーター用合成繊維の製造法 |
| US07/707,941 US5202183A (en) | 1988-07-11 | 1991-05-28 | Alkali-resistant synthetic fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1074848A JP2729656B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 耐アルカリ性及び強度に優れたバッテリーセパレーター用合成繊維の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259107A JPH02259107A (ja) | 1990-10-19 |
| JP2729656B2 true JP2729656B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=13559146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1074848A Expired - Fee Related JP2729656B2 (ja) | 1988-07-11 | 1989-03-29 | 耐アルカリ性及び強度に優れたバッテリーセパレーター用合成繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2729656B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP1074848A patent/JP2729656B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02259107A (ja) | 1990-10-19 |
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