JP3653375B2

JP3653375B2 - アルカリ電池用セパレータ

Info

Publication number: JP3653375B2
Application number: JP13935697A
Authority: JP
Inventors: 政尚田中; 信利徳武
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JPH10312787A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルカリ電池用セパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、アルカリ電池の正極と負極とを分離して短絡を防止すると共に、電解液を保持して起電反応を円滑に行なわせるために、正極と負極との間にセパレータが使用されている。
【０００３】
近年、電子機器の小型軽量化に伴って、電池の占めるスペースも小さくなっているにもかかわらず、電池には従来と同程度以上の性能が必要とされるため、電池の高容量化が要求されている。そのためには、電極の活物質量を増やす必要があるため、必然的に前記セパレータの占める体積が少なくならざるを得ない。つまり、セパレータの厚さを薄くする必要がある。しかしながら、従来のセパレータを単純に薄くしたのでは、電池（極板群構成）を製造する段階の張力によって破断したり、極板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士でショートしたり、或は極板等のエッジによりセパレータが引き裂かれることがあるため、歩留まりが悪くなるという問題があった。また、この問題以外に、電解液の保持性が悪くなるという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は安定して電池を製造でき、しかも電解液の保持性に優れるアルカリ電池用セパレータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアルカリ電池用セパレータ（以下、単に「セパレータ」ということがある）は、単繊維強度２５ｇ／ｄ以上の高強力ポリエチレン繊維を含む不織布を親水化処理したものからなる。この高強力ポリエチレン繊維は優れた強度及び弾性率を有するため、この高強力ポリエチレン繊維を含むセパレータは、電池（極板群構成）を製造する段階の張力によって破断したり、極板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士でショートしたり、或は極板等のエッジによりセパレータが引き裂かれることがないため、安定して電池を製造できるものである。また、本発明のセパレータは親水化処理されているため、電解液の保持性にも優れている。
【０００６】
特に本発明のセパレータが、線密度４５μｇ／ｍ以下のポリオレフィン系極細繊維と、高強力ポリエチレン繊維と、該ポリオレフィン系極細繊維構成樹脂成分及び高強力ポリエチレン成分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分を、少なくとも繊維表面に有する融着繊維とを含み、これらの繊維が絡合していると共に該融着繊維が融着した不織布を親水化処理したものからなると、ポリオレフィン系極細繊維を含んでいるため、電解液の保持性により優れ、しかも融着繊維を含み、この融着繊維が融着しているため、剛性があり、結果として、電池（極板群構成）を製造する際に、極板とセパレータとが巻きずれを生じないので、より安定して電池を製造できるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のセパレータは、電池（極板群構成）を製造する段階の張力によって破断したり、極板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士でショートしたり、或は極板等のエッジによりセパレータが引き裂かれることがないように、高強力ポリエチレン繊維を含んでいる。なお、高強力ポリエチレンは耐薬品性に優れているため、電解液によって侵されないので、長期にわたって安定した性能を発揮するというメリットもある。
【０００８】
この高強力ポリエチレン繊維は、電池（極板群構成）を製造する段階の張力によって破断したり、極板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士でショートしたり、或は極板等のエッジによりセパレータが引き裂かれることがないように、単繊維強度が２５ｇ／ｄ以上である必要があり、単繊維強度が３０ｇ／ｄ以上であるのがより好ましい。なお、この単繊維強度はＪＩＳＬ１０１５（化学繊維ステープル試験法）によって測定した値をいう。なお、この高強力ポリエチレン繊維は市販されているため、容易に入手できる。
【０００９】
この高強力ポリエチレン繊維は電解液の保持性に優れるように、線密度４０〜６５０μｇ／ｍであるのが好ましく、より好ましくは５０〜３５０μｇ／ｍである。また、この高強力ポリエチレン繊維の繊維長は、繊維ウエブの製造方法によって異なり、繊維ウエブを湿式法により形成する場合には、１〜３０ｍｍ長程度の高強力ポリエチレン繊維を使用することができ、カード法やエアレイ法などの乾式法により形成する場合には、２５〜１１０ｍｍ長程度の高強力ポリエチレン繊維を使用できる。
【００１０】
この高強力ポリエチレン繊維は、極板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士でショートしないように、１ｍａｓｓ％以上含んでいるのが好ましく、多ければ多いほどショートしにくいため、５ｍａｓｓ％以上含んでいるのがより好ましい。なお、後述のようなポリオレフィン系極細繊維や融着繊維を含む場合には、これら繊維の配合量との関係から、４５ｍａｓｓ％以下であるのが好ましく、より好ましくは４０ｍａｓｓ％以下である。また、後述の単繊維強度が６ｇ／ｄ以上のポリオレフィン系繊維を含んでいる場合には、単繊維強度が６ｇ／ｄ以上のポリオレフィン系繊維と高強力ポリエチレン繊維との総量が４５ｍａｓｓ％以下であるのが好ましく、より好ましくは４０ｍａｓｓ％以下である。
【００１１】
本発明においては、電解液を均一に保持できるように、また耐電解液性に優れるように、線密度４５μｇ／ｍ以下のポリオレフィン系極細繊維を含んでいるのが好ましい。このポリオレフィン系極細繊維は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、或はエチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−プロピレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体などのエチレン系共重合体などの樹脂成分を１種類以上含む極細繊維からなる。これらポリオレフィン系極細繊維の中でも、耐アルカリ性に優れているポリプロピレン極細繊維を含んでいるのが好ましい。
【００１２】
なお、極細繊維の線密度が小さければ小さい程、電解液の保持性に優れ、しかもデンドライトの防止性に優れているため、３５μｇ／ｍ以下であるのが好ましく、ある程度の強度を有するように、１μｇ／ｍ以上であるのが好ましく、２．５μｇ／ｍ以上であるのがより好ましい。
【００１３】
このようなポリオレフィン系極細繊維は、物理的作用により分割可能な分割繊維、又は化学的作用により分割可能な分割繊維を分割することにより、発生させることができる。この物理的作用としては、例えば、水流などの流体流、ニードル、カレンダー、或はフラットプレスなどがある。他方、化学的処理としては、例えば、溶剤による樹脂成分の溶解除去や、溶剤による樹脂成分の膨潤などがある。
【００１４】
本発明で使用することのできる分割繊維としては、２種類以上の樹脂成分からなり、例えば図１〜図４に示すような、繊維断面がオレンジ状の繊維、図５に示すような、繊維断面が多重バイメタル型の繊維を使用できる。物理的作用により分割する場合、どの方向から物理的作用を施しても分割しやすい、繊維断面がオレンジ状の繊維を好適に使用できる。
【００１５】
この分割繊維は２種類以上の樹脂成分からなるが、ポリオレフィン系極細繊維を発生できるように、１種類はポリオレフィン系樹脂成分からなる。なお、本発明のセパレータはアルカリ電池用のものであるため、耐アルカリ性により優れるように、ポリオレフィン系樹脂成分のみからなる分割繊維を使用するのが好ましい。
【００１６】
この分割繊維を構成する樹脂成分は、前述のポリオレフィン系極細繊維の樹脂成分の適当な組み合わせからなるのが好ましいが、特に、ポリエチレンとポリプロピレン（特に高密度ポリエチレンとポリプロピレン）とを組み合わせた分割繊維は、容易に紡糸して製造することができ、しかも容易に分割してポリエチレン極細繊維とポリプロピレン極細繊維とを発生させることができ、これら極細繊維は同一条件下における後述の親水化処理の程度が異なるため、電解液の保持分布状態が多少異なることにより、密閉型二次電池でガスが発生した場合であっても、速やかに他極に透過させることができるため、内部圧が上昇して破裂する危険がないので、好適な組み合わせである。
【００１７】
この分割繊維、つまりポリオレフィン系極細繊維の繊維長も繊維ウエブの製造方法によって異なり、繊維ウエブを湿式法により形成する場合には、１〜３０ｍｍ長程度であり、カード法やエアレイ法などの乾式法により形成する場合には、２５〜１１０ｍｍ長程度であり、メルトブロー法やスパンボンド法により形成する場合には、特に限定されない。
【００１８】
このような分割繊維は電解液の保持性に優れるように、３５ｍａｓｓ％以上使用するのが好ましい。他方、高強力ポリエチレン繊維及び後述の融着繊維などの配合量との関係から、６５ｍａｓｓ％以下であるのが好ましい。より好ましい配合量は３５〜４５ｍａｓｓ％である。
【００１９】
本発明においては、セパレータの引張強さや剛軟度が向上するように、融着繊維を含んでいるのが好ましい。この融着繊維は分割繊維から発生するポリオレフィン系極細繊維による保液性や、高強力ポリエチレン繊維の強度を低下させないように、ポリオレフィン系極細繊維構成樹脂成分及び高強力ポリエチレン成分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分（以下、「低融点成分」ということがある）を、少なくとも繊維表面に有する融着繊維を使用する。融着繊維を構成する低融点成分は、ポリオレフィン系極細繊維構成樹脂成分及び高強力ポリエチレン成分のいずれの樹脂成分よりも、５℃以上低い、好適には１０℃以上低い融点を有するのが好ましい。
【００２０】
この融着繊維も耐アルカリ性に優れるように、前述のポリオレフィン系極細繊維と同様の樹脂成分１種類以上からなるのが好ましい。なお、分割繊維を構成する樹脂成分として、ポリエチレンとポリプロピレンとを含むのが好ましいため、この分割繊維を構成するポリエチレンとして高密度ポリエチレンを使用し、融着繊維の低融点成分として低密度ポリエチレンを使用するのが好ましい。なお、融着繊維は単一成分からなっていても良いし、２種類以上の樹脂成分からなるものであっても良いが、後者の方が、セパレータの引張強さをより向上させることができるため、好適に使用できる。この２種類以上の樹脂成分からなる場合、どのように配置していても良いが、例えば、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型のものを使用できる。
【００２１】
この融着繊維の繊維長も繊維ウエブの製造方法によって異なり、繊維ウエブを湿式法により形成する場合には、１〜３０ｍｍ長程度であり、カード法やエアレイ法などの乾式法により形成する場合には、２５〜１１０ｍｍ長程度であり、メルトブロー法やスパンボンド法により形成する場合には、特に限定されない。また、この融着繊維の線密度は電解液の保持性を低下させないように、１００μｇ／ｍ〜４５０μｇ／ｍであるのが好ましい。
【００２２】
このような融着繊維は引張強さや剛軟度が向上するように、２０ｍａｓｓ％以上含んでいるのが好ましい。他方、分割繊維及び高強力ポリエチレン繊維の配合量との関係から、５０ｍａｓｓ％以下であるのが好ましい。より好ましくは２０〜３０ｍａｓｓ％である。
【００２３】
本発明の好適なセパレータは、上述のような高強力ポリエチレン繊維、ポリオレフィン系極細繊維、及び融着繊維を含むものであるが、必要であれば、これら繊維以外の繊維を含んでいても良い。この他の繊維も耐アルカリ性に優れるように、極細繊維を構成する樹脂成分と同様のポリオレフィン系の樹脂成分を１つ以上含むポリオレフィン系繊維であるのが好ましい。また、他の繊維の配合量は、分割繊維、高強度繊維、及び融着繊維の配合比率との関係から、４４ｍａｓｓ％以下である。
【００２４】
この好適であるポリオレフィン系繊維としては、例えば、前述のポリオレフィン系極細繊維と同様のポリオレフィン系樹脂成分（特にポリプロピレン）を、少なくとも繊維表面に含む繊維があり、特に好適には、単繊維強度が６ｇ／ｄ以上のポリオレフィン系繊維（特にポリプロピレン繊維）を使用できる。この単繊維強度が６ｇ／ｄ以上のポリオレフィン系繊維（特にポリプロピレン繊維）を使用することにより、更に安定して電池を製造できる。
【００２５】
この他の繊維の線密度は電解液の保持性を低下させないように、４０〜６５０μｇ／ｍであるのが好ましい。また、他の繊維の繊維長も繊維ウエブの製造方法によって異なり、繊維ウエブを湿式法により形成する場合には、１〜３０ｍｍ長程度であり、カード法やエアレイ法などの乾式法により形成する場合には、２５〜１１０ｍｍ長程度であり、メルトブロー法やスパンボンド法により形成する場合には、特に限定されない。
【００２６】
本発明のセパレータは高強力ポリエチレン繊維を含むものであり、好適には高強力ポリエチレン繊維以外に、ポリオレフィン系極細繊維、融着繊維、及び単繊維強度が６ｇ／ｄ以上のポリオレフィン系繊維（特にポリプロピレン繊維）を含む不織布を親水化処理したものである。
【００２７】
この不織布は、湿式法、カード法やエアレイ法などの乾式法、メルトブロー法やスパンボンド法などの直接法により繊維ウエブを形成した後、繊維ウエブ単独で、又は積層した後に、絡合処理及び／又は融着処理を施すことにより形成できる。特に絡合処理と融着処理のいずれの処理も施した不織布は引張強さ、引き裂き強度、剛性、及び耐ショート性に優れているため、好適に使用できる。なお、繊維ウエブを湿式法により形成し、絡合処理を施す場合には、繊維同士が絡合しやすいように、平均繊維長が１０ｍｍ以上の繊維ウエブとするのが好ましく、繊維ウエブを構成するいずれの繊維の繊維長も１０ｍｍ以上であるのが好ましい。また、これら繊維ウエブは単独である必要はなく、異種の繊維ウエブを積層しても良い。特に、乾式法により形成した繊維ウエブと湿式法により形成した繊維ウエブとを積層すると、強度と緻密さとを兼ね備えたセパレータを形成できるので、好適な組み合わせである。
【００２８】
この絡合処理と融着処理とを併用する場合、絡合処理及び融着処理はどのような順序で行なっても良く、また、何度行なっても良い。例えば、絡合処理、融着処理の順に行なっても良いし、融着処理、絡合処理の順に行なっても良いし、融着処理、絡合処理、融着処理の順に行なっても良い。不織布を湿式法により形成する場合には、個々の繊維の自由度が高く、絡合が生じにくい傾向にあるため、融着処理を行なって繊維の自由度を低くした後に絡合処理を行なうのが好ましい。
【００２９】
本発明で適用できる絡合処理としては、例えば、流体流、特に水流による処理がある。この流体流による絡合処理は繊維ウエブ全体を均一に絡合することができるため、好適である。この流体流による絡合条件としては、例えば、ノズル径０．０５〜０．３ｍｍ、ピッチ０．２〜３ｍｍで一列又は二列以上にノズルを配置したノズルプレートから、圧力１ＭＰａ〜２９ＭＰａの流体流を噴出すれば良い。このような流体流は１回以上、繊維ウエブの片面又は両面に対して噴出する。なお、流体流で処理する際に、繊維ウエブを載置するネットや多孔板の非開孔部が太いと、得られる不織布も大きな孔を有するものとなり、短絡が生じやすくなるので、非開孔部の太さが０．２５ｍｍ以下の支持体を使用するのが好ましい。
【００３０】
本発明における融着処理としては、無圧下で行なっても良いし、加圧下で行なっても良いし、或は無圧下で融着させた後に加圧しても良いが、厚さを調整する意味で、同時又は融着後に加圧するのが好ましい。この融着装置としては、例えば、熱カレンダー、熱風貫通式熱処理器、シリンダ接触型熱処理器などがある。なお、加熱温度としては、加熱と加圧を同時に行なう場合には、融着繊維の低融点成分の軟化温度から融点までの範囲内の温度であるのが好ましく、加熱後に加圧を行なう場合には、融着繊維の低融点成分の軟化温度から融点よりも２０℃以上高い温度までの範囲内で行なうのが好ましい。また、加圧条件としては、線圧力５〜３０Ｎ／ｃｍであるのが好ましい。
【００３１】
なお、分割繊維を使用する場合には、分割処理が必要になるが、前述の流体流による絡合処理と同時に分割することができるため、工程上、好適である。なお、その他の分割処理としては、例えば、ニードル、カレンダー、或はフラットプレスなどがある。
【００３２】
このようにして形成した不織布は引張強さ、耐ショート性、引き裂き強度、及び剛軟度の優れるものであるが、耐アルカリ性に優れるように、ポリオレフィン系の繊維を主体としているため、電解液の保持性により優れるように、親水化処理を施して、本発明のセパレータを形成する。この親水化処理としては、例えば、スルホン化処理、フッ素ガス処理、ビニルモノマーのグラフト重合、界面活性剤処理、放電処理、或は親水性樹脂付与処理などがある。
【００３３】
スルホン化処理としては、特に限定するものではないが、例えば、発煙硫酸、硫酸、三酸化イオウ、クロロ硫酸、又は塩化スルフリルなどによる処理がある。これらの中でも、発煙硫酸によるスルホン化処理は、反応性が高く、比較的容易にスルホン化できるため、好適である。
【００３４】
フッ素ガス処理についても、特に限定するものではないが、例えば、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど）で希釈したフッ素ガスと、酸素ガス、二酸化炭素ガス、及び二酸化硫黄ガスなどの中から選んだ少なくとも１種類のガスとの混合ガスによる処理を挙げることができる。なお、不織布に二酸化硫黄ガスをあらかじめ付着させた後に、フッ素ガスを接触させる方法は、より効率的で、恒久的な親水化処理方法である。
【００３５】
ビニルモノマーのグラフト重合としては、ビニルモノマーとして、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、或いはスチレンを使用することができる。なお、スチレンをグラフト重合した場合には、電解液との親和性を付与するために、スルホン化するのが好ましい。これらの中でも、アクリル酸は電解液との親和性に優れているため、好適に使用できる。
【００３６】
これらビニルモノマーの重合方法としては、例えば、ビニルモノマーと重合開始剤を含む溶液中に不織布を浸漬して加熱する方法、不織布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、不織布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不織布に含浸した後に紫外線を照射する方法などがある。なお、ビニルモノマー溶液と不織布とを接触させる前に、紫外線照射、コロナ放電、プラズマ放電などにより、不織布表面を改質処理すると、ビニルモノマー溶液との親和性が高いため、効率的にグラフト重合できる。
【００３７】
界面活性剤処理としては、例えば、アニオン系界面活性剤（例えば、高級脂肪酸のアルカリ金属塩、アルキルスルホン酸塩、もしくはスルホコハク酸エステル塩など）、又はノニオン系界面活性剤（例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、もしくはポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルなど）の溶液中に不織布を浸漬したり、この溶液を不織布に塗布、散布、又はコーティングして付着させることができる。
【００３８】
放電処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、グロー放電処理、沿面放電処理、又は電子線処理などがある。
【００３９】
親水性樹脂付与処理としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、架橋可能なポリビニルアルコール、又はポリアクリル酸などの親水性樹脂を付着させることができる。これらの親水性樹脂は適当な溶媒に溶解又は分散させた後、この溶媒中に不織布を浸漬したり、この溶媒を不織布に塗布、散布、又はコーティングし、乾燥して付着させることができる。なお、親水性樹脂の付着量は、通気性を損なわないように、セパレータ全体の０．３〜１ｍａｓｓ％であるのが好ましい。
【００４０】
この架橋可能なポリビニルアルコールとしては、例えば、水酸基の一部を感光性基で置換したポリビニルアルコールがあり、より具体的には、感光性基としてスチリルピリジニウム系のもの、スチリルキノリニウム系のもの、スチリルベンゾチアゾリウム系のもので置換したポリビニルアルコールがある。この架橋可能なポリビニルアルコールも他の親水性樹脂と同様にして不織布に付着させた後、光照射によって架橋させることができる。このような水酸基の一部を感光性基で置換したポリビニルアルコールは、耐アルカリ性に優れ、しかもイオンとキレート形成できる水酸基を多く含んでおり、放電時及び／又は充電時に、極板上に樹枝状の金属が析出する前のイオンとキレートを形成し、電極間の短絡を生じにくいので、好適に使用できる。
【００４１】
このようにして得られる本発明のセパレータの面密度は３０〜１００ｇ／ｍ²、より好ましくは４０〜８０ｇ／ｍ²である。面密度が３０ｇ／ｍ²未満であると、引張強さが不足する場合があり、１００ｇ／ｍ²を越えると、厚さが厚くなり過ぎるためである。
【００４２】
本発明のセパレータのたて方向（長さ方向）における引張強さは、電池（極板群構成）を製造する段階の張力によって破断しないように、８０Ｎ／５０ｍｍ以上であるのが好ましく、１００Ｎ／５０ｍｍ以上であるのがより好ましい。この引張強さは、幅５０ｍｍのセパレータを引張強さ試験機（オリエンテック製、テンシロンＵＴＭ−III−１００）に固定し（チャック間の距離１００ｍｍ）、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎで測定した値をいう。
【００４３】
本発明のセパレータのたて方向における引き裂き強度は、電池（極板群構成）を製造する際に、極板等のエッジによりセパレータが引き裂かれるのを防ぐために、１０Ｎ／５０ｍｍ以上であるのが好ましく、２０Ｎ／５０ｍｍ以上であるのがより好ましく、２５Ｎ／５０ｍｍ以上であるのが最も好ましい。なお、この引き裂き強度はＪＩＳＬ１０９６^-1990（一般織物試験方法、トラペゾイド法）により得られる値をいう。
【００４４】
本発明のセパレータのたて方向における剛軟度は、電池（極板群構成）を製造する際に、セパレータの形状を保ち、極板とセパレータとが巻きずれを生じないように、１０ｍｇ以上であるのが好ましく、１５ｍｇ以上であるのがより好ましい。なお、この剛軟度はＪＩＳＬ１０９６（曲げ反発性、Ａ法（ガーレー法））により得られる値をいう。
【００４５】
このように、本発明のセパレータは電解液の保持性に優れるのはもちろんのこと、引張強さ、ショート防止性、引き裂き強度、剛軟度も優れているため、安定して電池を製造できるものである。なお、本発明のセパレータは、例えば、アルカリマンガン電池、水銀電池、酸化銀電池、空気電池などの一次電池、ニッケル−カドミウム電池、銀−亜鉛電池、銀−カドミウム電池、ニッケル−亜鉛電池、ニッケル−水素電池などの二次電池に使用できる。
【００４６】
以下に、本発明のセパレータの実施例を記載するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４７】
【実施例】
（実施例１）
高強力ポリエチレン繊維として、単繊維強度３３ｇ／ｄ、線密度１１１μｇ／ｍ、繊維長１０ｍｍの繊維（ダイニーマ、東洋紡績（株）製）５ｍａｓｓ％、分割繊維として、図３に示すような、ポリプロピレン成分（図中記号１２、円形状で、線密度２．２μｇ／ｍのポリプロピレン極細繊維（融点：１６０℃）を１本発生可能、扇状で、線密度８．９μｇ／ｍのポリプロピレン極細繊維（融点：１６０℃）を８本発生可能）と、高密度ポリエチレン成分（図中記号１１、線密度８．９μｇ／ｍの高密度ポリエチレン極細繊維（融点：１３０℃）を８本発生可能）とからなる、オレンジ状断面を有する、線密度１４４μｇ／ｍ、繊維長１５ｍｍの繊維４０ｍａｓｓ％、単繊維強度９ｇ／ｄ、線密度２２２μｇ／ｍ、繊維長１０ｍｍのポリプロピレン繊維（融点：１６０℃）３０ｍａｓｓ％、融着繊維として、芯成分がポリプロピレンからなり、鞘成分が低密度ポリエチレン（融点：１１０℃）からなる、線密度２２２μｇ／ｍ、繊維長１０ｍｍの芯鞘型繊維２５ｍａｓｓ％とを混合分散させたスラリーを、常法の湿式抄造法により繊維ウエブを形成した。
【００４８】
次いで、この繊維ウエブを１１５℃で熱処理することにより、融着繊維の低密度ポリエチレン成分のみを融着した。次いで、この融着した繊維ウエブを線径０．１５ｍｍのネット上に載置し、ノズル径０．１３ｍｍ、ピッチ０．６ｍｍのノズルプレートから圧力１２．７ＭＰａの水流を両面交互に２回づつ噴出して、分割繊維の分割、及び繊維を絡合した。その後、絡合した繊維ウエブを１１５℃で熱処理して、融着繊維の低密度ポリエチレン成分のみを再度融着し、不織布を形成した。更に、この不織布を線圧９．８Ｎ／ｃｍでカレンダー処理した後、フッ素ガス、酸素ガス、及び二酸化硫黄ガスの混合ガスによりフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。
【００４９】
（実施例２）
実施例１と同じ高強力ポリエチレン繊維を１０ｍａｓｓ％、実施例１と同じ分割繊維４０ｍａｓｓ％、実施例１と同じ単繊維強度９ｇ／ｄのポリプロピレン繊維２５ｍａｓｓ％、及び実施例１と同じ融着繊維２５ｍａｓｓ％を使用したこと以外は、実施例１と全く同様にして、繊維ウエブを形成した。次いで、実施例１と全く同様にして、熱処理、水流による分割と絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。
【００５０】
（実施例３）
実施例１と同じ高強力ポリエチレン繊維を３５ｍａｓｓ％、実施例１と同じ分割繊維４０ｍａｓｓ％、及び実施例１と同じ融着繊維２５ｍａｓｓ％を使用したこと以外は、実施例１と全く同様にして、繊維ウエブを形成した。次いで、実施例１と全く同様にして、熱処理、水流による分割と絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。
【００５１】
（実施例４）
実施例１と同じ高強力ポリエチレン繊維を１０ｍａｓｓ％、実施例１と同じ分割繊維２０ｍａｓｓ％、実施例１と同じ単繊維強度９ｇ／ｄのポリプロピレン繊維２５ｍａｓｓ％、実施例１と同じ融着繊維２５ｍａｓｓ％、及び図１に示すような、ポリプロピレン成分（図中記号１２、扇状で、線密度２０．８μｇ／ｍのポリプロピレン極細繊維（融点：１６０℃）を８本発生可能）と、エチレン−ビニルアルコール成分（図中記号１１、扇状で、線密度２０．８μｇ／ｍのエチレン−ビニルアルコール極細繊維を８本発生可能）とからなる、オレンジ状断面を有する、線密度３３３μｇ／ｍ、繊維長６ｍｍの繊維２０ｍａｓｓ％を使用したこと以外は、実施例１と全く同様にして、繊維ウエブを形成した。次いで、実施例１と全く同様にして、熱処理、水流による分割と絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。
【００５２】
（実施例５）
繊維長が３８ｍｍであること以外は実施例１と同じ高強力ポリエチレン繊維１０ｍａｓｓ％、繊維長が２５ｍｍであること以外は実施例１と同じ分割繊維４０ｍａｓｓ％、繊維長が４５ｍｍであること以外は実施例１と同じ単繊維強度９ｇ／ｄのポリプロピレン繊維２５ｍａｓｓ％、及び繊維長が３８ｍｍであること以外は実施例１と同じ融着繊維２５ｍａｓｓ％を混綿し、カード機により開繊し、一方向性繊維ウエブを形成した。次いで、この一方向性繊維ウエブを実施例１と全く同様にして、熱処理、水流による分割と絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。
【００５３】
（実施例６）
実施例２と全く同様にして、面密度３０ｇ／ｍ²の繊維ウエブを形成した。他方、実施例５と全く同様にして一方向性繊維ウエブＡを形成した後、この一方向性繊維ウエブＡ上に、同様に形成した一方向性繊維ウエブＢをクロスレイヤーにより、一方向性繊維ウエブＡの長さ方向に対して交差させながら積層して、面密度２０ｇ／ｍ²の積層繊維ウエブを形成した。次いで、面密度３０ｇ／ｍ²の繊維ウエブを積層繊維ウエブの一方向性繊維ウエブＡ上に積層した後、実施例１と全く同様にして、熱処理、水流による分割と絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。
【００５４】
（比較例１）
実施例１と同じ分割繊維４０ｍａｓｓ％、実施例１と同じ融着繊維２５ｍａｓｓ％、及び単繊維強度４ｇ／ｄ、線密度２２２μｇ／ｍ、繊維長１０ｍｍのポリプロピレン繊維（融点：１６０℃）３５ｍａｓｓ％を使用したこと以外は、実施例１と全く同様にして、繊維ウエブを形成した。次いで、実施例１と全く同様にして、熱処理、水流による分割と絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。
【００５５】
（比較例２）
繊維長が２５ｍｍであること以外は実施例１と同じ分割繊維４０ｍａｓｓ％、、繊維長が３８ｍｍであること以外は実施例１と同じ融着繊維２５ｍａｓｓ％、及び単繊維強度４ｇ／ｄ、線密度２２２μｇ／ｍ、繊維長４５ｍｍのポリプロピレン繊維（融点：１６０℃）３５ｍａｓｓ％を混綿し、カード機により開繊し、一方向性繊維ウエブを形成した。次いで、この一方向性繊維ウエブを実施例１と全く同様にして、熱処理、水流による分割と絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。
【００５６】
（各種物性）
実施例１〜６及び比較例１〜２のセパレータのたて方向（長さ方向）における引張強さ、たて方向における引き裂き強度、及びたて方向における剛軟度は表１に示す通りであった。
【００５７】
【表１】

【００５８】
（耐貫通指数）
実施例１〜６及び比較例１〜２のセパレータを各々重ねて、合計約２ｍｍの厚さとし、その一番上のセパレータに対して、ハンディー圧縮試験機（カトーテック製、ＫＥＳ−Ｇ５）に取り付けられたステンレス製ジグ（厚さ：０．５ｍｍ、先端の刃先角度：６０°）を、０．０１ｃｍ／ｓの速度で垂直に突き刺し、一番上のセパレータを切断するのに要する力を測定した。この時、比較例１のセパレータを切断するために要する力を基準（１００）とした時の、各セパレータを切断するために要する力の比率を、そのセパレータの耐貫通指数（％）とした。この結果は表１に示す通りであった。
【００５９】
（加圧保液率）
直径３０ｍｍに裁断した実施例１〜６及び比較例１〜２のセパレータをそれぞれ、温度２０℃、相対湿度６５％の状態下で、水分平衡に至らせた後、質量（Ｍ₀）を測定した。次に、セパレータ中の空気を水酸化カリウム溶液で置換するように、比重１．３（２０℃）の水酸化カリウム溶液中に１時間浸漬し、水酸化カリウム溶液を保持させた。次に、このセパレータを上下３枚づつのろ紙（直径３０ｍｍ）で挟み、加圧ポンプにより、５．７ＭＰａの圧力を３０秒間作用させた後、セパレータの質量（Ｍ₁）を測定した。そして、下記の式により、加圧保液率を求めた。なお、この測定は１つのセパレータに対して４回行ない、その平均を加圧保液率とした。この結果は表１に示す通りであった。
記
加圧保液率（％）＝［（Ｍ₁−Ｍ₀）／Ｍ₀］×１００
【００６０】
【発明の効果】
本発明のアルカリ電池用セパレータは、高強力ポリエチレン繊維を含む不織布を親水化処理したものからなる。この高強力ポリエチレン繊維は優れた強度を有するため、この高強力ポリエチレン繊維を含むセパレータは、電池（極板群構成）を製造する段階の張力によって破断したり、極板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士でショートしたり、或は極板等のエッジによりセパレータが引き裂かれることがないため、安定して電池を製造できるものである。また、本発明のセパレータは親水化処理されているため、電解液の保持性にも優れている。
【００６１】
特に本発明のセパレータが、線密度４５μｇ／ｍ以下のポリオレフィン系極細繊維と、高強力ポリエチレン繊維と、該ポリオレフィン系極細繊維構成樹脂成分及び高強力ポリエチレン成分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分を、少なくとも繊維表面に有する融着繊維とを含み、これらの繊維が絡合していると共に該融着繊維が融着した不織布を親水化処理したものからなると、ポリオレフィン系極細繊維を含んでいるため、電解液の保持性により優れ、しかも融着繊維を含み、この融着繊維が融着しているため、剛性があり、結果として、電池（極板群構成）を製造する際に、極板とセパレータとが巻きずれを生じないので、より安定して電池を製造できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分割繊維の模式的な断面図
【図２】本発明の他の分割繊維の模式的な断面図
【図３】本発明の他の分割繊維の模式的な断面図
【図４】本発明の他の分割繊維の模式的な断面図
【図５】本発明の他の分割繊維の模式的な断面図
【符号の説明】
１分割繊維
１１一成分
１２他成分

Claims

単繊維強度２５ｇ／ｄ以上の高強力ポリエチレン繊維（以下、単に「高強力ポリエチレン繊維」という）を含む不織布を親水化処理したものからなることを特徴とする、アルカリ電池用セパレータ。
線密度４５μｇ／ｍ以下のポリオレフィン系極細繊維も含んでいることを特徴とする、請求項１記載のアルカリ電池用セパレータ。
ポリオレフィン系極細繊維構成樹脂成分及び高強力ポリエチレン成分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分を、少なくとも繊維表面に有する融着繊維も含み、該融着繊維が融着していることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のアルカリ電池用セパレータ。
線密度４５μｇ／ｍ以下のポリオレフィン系極細繊維と、高強力ポリエチレン繊維と、該ポリオレフィン系極細繊維構成樹脂成分及び高強力ポリエチレン成分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分を、少なくとも繊維表面に有する融着繊維とを含み、これらの繊維が絡合していると共に該融着繊維が融着した不織布を親水化処理したものからなることを特徴とする、アルカリ電池用セパレータ。
更に、単繊維強度６ｇ／ｄ以上のポリオレフィン系繊維を含んでいることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアルカリ電池用セパレータ。
ポリオレフィン系極細繊維が物理的作用により分割可能な分割繊維、又は化学的作用により分割可能な分割繊維から発生したものであることを特徴とする、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載のアルカリ電池用セパレータ。
分割繊維がポリオレフィン系樹脂成分のみからなることを特徴とする、請求項６記載のアルカリ電池用セパレータ。
分割繊維が高密度ポリエチレンとポリプロピレンからなり、融着繊維のポリオレフィン系極細繊維構成樹脂成分及び高強力ポリエチレン成分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分が低密度ポリエチレンからなることを特徴とする、請求項６又は請求項７記載のアルカリ電池用セパレータ。