JP3917873B2 - Nonwoven fabric and battery using the same - Google Patents

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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は不織布及びこれを用いた電池に関し、特に電池用セパレータ又は電気二重層キャパシタ用セパレータとして好適に使用できる不織布、及びこれを用いた電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から不織布は各種用途に適用されている。その用途の1つとして、不織布の分離性を利用した電池用セパレータ又は電気二重層キャパシタ用セパレータ(以下、両方を総称して「セパレータ」と表記する)の用途が知られている。このセパレータは電池又はキャパシタの正極と負極との間に配置され、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という作用を奏する。
【0003】
従来から電池やキャパシタを構成する電解液として、水酸化カリウムなどのアルカリ溶液、硫酸などの酸溶液、或いは有機溶媒などが使用されていたため、これら電解液によって侵されることなく、前記作用を奏することができるように、セパレータを構成する繊維として、ポリオレフィン系繊維が好適に使用されている。このポリオレフィン系繊維は前記のように耐電解液性に優れているものの、電解液との親和性が悪く、電解液の保持性が悪いため、電解液の保持性を高めるために、不織布に各種表面処理が施されている。例えば、コロナ放電処理やプラズマ処理により不織布を表面処理している。これらの方法により表面処理が施された不織布はある程度電解液との親和性が改善されたものであるが、未だ不十分であったり、初期における親和性には優れているものの、経時的に親和性が低下するため、この表面処理した不織布をセパレータとして使用した電池又はキャパシタは寿命の短いものであった。
【0004】
また、近年の電子機器の小型軽量化に伴って、電池又はキャパシタの占めるスペースも狭くなっているにもかかわらず、電池又はキャパシタには従来と同程度以上の性能が必要とされるため、電池又はキャパシタの高容量化が要求され、そのためには、電極の活物質量を増やす必要がある。そのため、必然的にセパレータの占める体積が小さくならざるを得ず、最近では厚さ0.1mm以下のセパレータが市場で要求されている。
【0005】
このような厚さのセパレータとするために、単純に目付を小さくすると、繊維量が少なくなることになるため、電解液の保持性が低下し、セパレータ本来の働きである電解液の保持性が悪く、結果として電池又はキャパシタの寿命が短くなるという問題があった。また、電池又はキャパシタ製造時における電解液の吸液速度が遅く、電池又はキャパシタの製造効率が悪いという問題もあった。更には、電池又はキャパシタ製造時にセパレータにかかる力によって、セパレータが破断したり、電極の活物質がセパレータを突き抜けて、セパレータとしての作用をなさない場合があるという問題もあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、長期にわたって液体の保持性に優れ、液体の吸液速度が速く、しかも機械的強度の優れる不織布、及びこれを用いた電池を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の不織布は、引張り強さが6cN/dtex以上の高強度繊維と、束の状態にはなく、分散した状態にある繊維径が4μm以下の極細繊維とを含む、繊維同士が実質的に繊維の融着のみによって固定された不織布であり、この不織布の70mass%を超える量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えており、しかも不織布表面よりも不織布内部により多くの酸素含有官能基が存在していることを特徴としている。この不織布は繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えたポリエチレン系繊維を多く含んでおり、酸素含有官能基が存在していることによって、液体の保持性が長期間にわたって低下しにくいことを見出した。また、前記液体の保持性に加えて極細繊維を含んでいて地合いが均一であること、及び不織布内部に多くの酸素含有官能基が存在していることによって、液体の吸液速度が速くなることを見出した。更には、高強度繊維を含んでいることによって機械的強度が優れていることも見出した。
【0008】
本発明の不織布を構成する高強度繊維が繊維表面に融着可能な樹脂を備えた、横断面形状が芯鞘型、偏芯型又は海島型の繊維であり、高強度繊維が融着していると、高強度繊維の含有量を多くすることができるため、不織布の機械的強度が更に向上する。
【0009】
本発明の不織布を構成する極細繊維が海島型繊維の海成分を除去して残留した島成分からなる極細繊維であると、不織布の地合いが更に均一であるため、液体の吸液速度を更に速くすることができ、しかも分離作用を高めることができる。
【0010】
本発明の不織布の75mass%以上の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えていると、液体の保持性が更に長期間にわたって低下しにくいものである。また、高強度繊維がポリプロピレン樹脂単独からなり、極細繊維の表面にはポリエチレン系樹脂が存在し、更に熱融着性繊維を含み、熱融着性繊維が融着した不織布であることを特徴とする。更に、高密度ポリエチレンを繊維表面に備えている繊維を40mass%以上含んでいることを特徴とする。
【0011】
本発明の不織布は電池用のセパレータとして好適である。
【0012】
本発明の電池は上述の不織布をセパレータとして用いたものであるため、電池寿命が長く、生産性に優れている。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の不織布は、不織布にかかる力によって不織布が破断したりすることがない機械的強度を有するように、引張り強さが6cN/dtex以上の高強度繊維を含んでいる。高強度繊維の引張り強さが高ければ高い程、前記効果を発揮しやすいため、6.5cn/dtex以上であるのが好ましく、6.8cn/dtex以上であるのがより好ましい。なお、高強度繊維の引張り強さの上限は不織布を形成できる限り特に限定するものではないが、50cn/dtex程度が適当である。この「引張り強さ」はJIS L 1015:1999、8.7.1項に規定されている方法により測定した引張り強さをいう。なお、引張り強さは定速緊張形試験機によって測定した値をいう。
【0014】
この高強度繊維は前記のような引張り強さを有するのであればどのような樹脂から構成されていても良いが、液体によって侵されないように、繊維表面(繊維両端部を除く)にポリオレフィン系樹脂が存在しているのが好ましく、繊維表面(繊維両端部を除く)がポリオレフィン系樹脂のみから構成されているのがより好ましい。このようなポリオレフィン系樹脂として、例えば、ポリエチレン系樹脂(例えば、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン系共重合樹脂(例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸など))、ポリプロピレン系樹脂(例えば、ポリプロピレン、プロピレン系共重合体(例えば、エチレン−ブテン−プロピレン共重合体、エチレン−ブタジエン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体など))、ポリメチルペンテン系樹脂(例えば、ポリメチルペンテン、メチルペンテン系共重合体)などを挙げることができる。これらの中でも、後述のように酸素含有官能基が存在するポリエチレン系樹脂は液体との親和性が持続するため好適であり、高密度ポリエチレンは液体との親和性が特に持続するため特に好適である。このようなポリオレフィン系樹脂以外の高強度繊維を構成する樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂などを挙げることができる。
【0015】
本発明の高強度繊維は上記のような樹脂単独から構成されていても良いし、2種類以上の樹脂が混合又は複合していても良い。繊維表面に融着可能な樹脂を備えた高強度繊維であると、高強度繊維を融着繊維としても使用することができ、高強度繊維量を多くすることができるため、不織布の機械的強度を更に向上させることができる。前記融着可能な樹脂がポリエチレン系樹脂であると、酸素含有官能基が存在するポリエチレン系樹脂は液体との親和性が持続するため特に好適である。この融着可能な樹脂(特にポリエチレン系樹脂)が多ければ多い程、融着性に優れているため、高強度繊維の横断面形状は、例えば、芯鞘型、偏芯型、海島型であるのが好ましい。
【0016】
この高強度繊維は不織布の機械的強度が高くなるように、高強度繊維の繊維径は5〜35μmであるのが好ましく、7〜30μmであるのがより好ましく、8〜25μmであるのが更に好ましい。なお、本発明における「繊維径」は、繊維の横断面形状が円形である場合にはその直径をいい、繊維の横断面形状が非円形である場合には、同じ断面積を有する円の直径を繊維径をいう。
【0017】
なお、高強度繊維の繊維径が後述のような極細繊維の繊維径の2.5倍以上(好ましくは3倍以上、更に好ましくは3.5倍以上、最も好ましくは4倍以上)であると、不織布に力が加わっても、不織布の空隙を保持でき、しかも後述の極細繊維によって表面積が広くなる、つまり、高強度繊維が骨格を形成し、この骨格間に極細繊維が充填されているような状態となりやすいため、圧力下における液体の保持性が向上する。
【0018】
このような高強度繊維は、不織布構成繊維中、5mass%以上含まれていれば前述のような効果を発揮しやすく、15mass%以上含まれているのがより好ましい。他方、後述のように極細繊維を含んでいるのが好ましいため、95mass%以下であるのが好ましい。
【0019】
本発明の不織布は上述のような高強度繊維に加えて繊維径が4μm以下の極細繊維を含んでいる。このような極細繊維を含んでいることによって、地合いが均一となり、液体の吸液速度の向上、及び分離性に寄与することができる。また、不織布の単位体積における繊維表面積を広くすることができるため、液体の保持性を更に高めることができる。極細繊維の繊維径が4μmを超えると、前記効果への寄与度が低下する傾向があるためで、より好ましい繊維径は3μm以下であり、更に好ましい繊維径は2μm以下である。極細繊維の繊維径の下限は特に限定するものではないが、0.01μm程度が適当である。
【0020】
この極細繊維は、極細繊維によって均一な孔径を形成し、液体の分布が均一であるように、極細繊維間の繊維径はほぼ同じであるのが好ましい。つまり、極細繊維の繊維径分布の標準偏差値(σ)を、極細繊維の平均繊維径(d)で除した値(σ/d)が0.2以下(好ましくは0.18以下)であるのが好ましい。なお、全ての極細繊維の繊維径が同じである場合には標準偏差値(σ)が0になるため、前記値(σ/d)の下限値は0である。
【0021】
本発明の「平均繊維径(d)」は、不織布の電子顕微鏡写真を撮影し、この電子顕微鏡写真における100本以上(n本)の極細繊維の繊維径を計測し、その計測した繊維径を平均した値をいう。また、極細繊維の「標準偏差値(σ)」は、計測した繊維径(χ)をもとに次の式から算出した値をいう。
標準偏差={(nΣχ2−(Σχ)2)/n(n−1)}1/2
ここでnは測定した極細繊維の本数を意味し、χはそれぞれの極細繊維の繊維径を意味する。
【0022】
なお、極細繊維群が2つ以上存在する場合には、各々の極細繊維群について、上記関係が成立するのが好ましい。
【0023】
また、極細繊維は均一な孔径を有する不織布を形成できるように、個々の極細繊維は繊維軸方向において、実質的に同じ直径を有しているのが好ましい。このような極細繊維間の繊維径がほぼ同じである極細繊維、或いは繊維軸方向において実質的に同じ直径を有している個々の極細繊維は、例えば、紡糸口金部で海成分中に口金規制して島成分を押し出して複合する複合紡糸法で得た海島型繊維の海成分を除去して島成分を残留させて形成することができる。なお、一般的に混合紡糸法といわれる、島成分を構成する樹脂と海成分を構成する樹脂とを混合した後に紡糸する方法によって得た海島型繊維の海成分を除去する方法や、メルトブロー法によっては、極細繊維間の繊維径がほぼ同じ繊維径を有する極細繊維や繊維軸方向において実質的に同じ直径を有している個々の極細繊維を得ることは困難である。しかしながら、これら極細繊維であっても本発明において使用することができる。
【0024】
この極細繊維は前記のような繊維径を有する限り、どのような樹脂から構成されていても良く、例えば、前述の高強度繊維を構成する樹脂と同様の樹脂、つまり、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂或いはポリエステル系樹脂から構成することができる。これらの中でも、酸素含有官能基が存在するポリエチレン系樹脂は液体との親和性が持続するため、極細繊維表面にポリエチレン系樹脂が存在しているのが好ましく、極細繊維表面全て(繊維両端部を除く)がポリエチレン系樹脂から構成されているのが更に好ましい。
【0025】
なお、極細繊維が融着に関与できる樹脂成分(以下、「融着成分」ということがある)を含んでいると、この融着成分により融着でき、確実に極細繊維が固定されるため、極細繊維が脱落したり、毛羽立つことがないため好適な実施態様である。
【0026】
この極細繊維を融着させる場合、極細繊維は融着成分のみから構成していても良いし、融着成分とこの融着成分の融点よりも高い融点を有する成分(以下、「非融着成分」ということがある)の2種類以上の成分から構成していても良い。後者のように極細繊維が融着成分と非融着成分を含む2種類以上の成分から構成されていると、融着成分を融着させても繊維形態を維持できるためより好適である。
【0027】
極細繊維が2種類以上の成分から構成されている場合、融着成分が極細繊維表面の一部又は全部を占めて、融着できるのが好ましい。この極細繊維が2種類以上の成分から構成されている場合、その横断面形状は、例えば、芯鞘型、偏芯型、海島型であるのが好ましい。なお、非融着成分は繊維形状を維持できるように、融着成分の融点よりも10℃以上高い融点を有するのが好ましく、20℃以上高いのがより好ましい。
【0028】
この融着成分と非融着成分とを含む2種類以上の樹脂成分からなる極細繊維は、常法の複合紡糸法により海島型繊維を紡糸する際に、島成分を押し出す口金として、前述のような横断面形状(例えば、芯鞘型、偏芯型、海島型)を形成できるものを使用したり、常法の複合紡糸法により海島型繊維を紡糸する際に、2種類以上の樹脂成分を混合した樹脂を島成分を押し出す口金に供給して海島型繊維を紡糸し、海成分を除去することにより得ることができる。
【0029】
本発明における「融点」は示差走査熱量計を用い、昇温温度10℃/分で、室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の極大値を与える温度をいう。なお、極大値が2つ以上ある場合には、最も高温の極大値を融点とする。
【0030】
本発明の極細繊維の横断面形状は、不織布の地合いを向上させることができるように、円形であるのが好ましい。また、極細繊維は不織布の地合いが優れているように、束の状態にはなく、分散した状態にあるのが好ましい。
【0031】
なお、極細繊維は均一分散しやすいように、自由度の高い短繊維(繊維長が30mm以下)であるのが好ましいが、極細繊維又は海島型繊維を裁断する際に極細繊維同士又は島成分同士が圧着してしまうと、フィブリル化した繊維のような状態となり、分散性が低下するため、裁断する際に極細繊維同士又は島成分同士が圧着しにくい極細繊維又は海島型繊維を使用するのが好ましい。このような圧着しにくい極細繊維又は海島型繊維としては、例えば、結晶性の高い極細繊維(海島型繊維の場合には島成分)を挙げることができる。より具体的には、極細繊維(海島型繊維の場合には島成分)がポリメチルペンテンを含んでいたり、ポリプロピレンを含んでいる場合には、そのポリプロピレンの融点が166℃以上(好ましくは168℃以上)であるのが好ましい。
【0032】
このような極細繊維は、不織布構成繊維中、5mass%以上含まれていれば前述のような効果を発揮しやすく、10mass%以上含まれているのがより好ましく、12mass%以上含まれているのが更に好ましい。他方、機械的強度の優れる不織布であるように、高強度繊維を含んでいる必要があるため、95mass%以下であるのが好ましい。
【0033】
本発明の不織布を構成する繊維として、前記高強度繊維及び極細繊維に加えて、熱融着性繊維を含んでいるのが好ましい。熱融着性繊維を含んでいることによって、不織布の機械的強度を更に向上させることができる。
【0034】
この熱融着性繊維の融着成分は熱融着性繊維以外の繊維(例えば、高強度繊維、極細繊維など)へ悪影響を及ぼさないような融点を有するのが好ましい。例えば、液体の保持性に優れているように熱融着性繊維以外の繊維として、繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている繊維(例えば、高強度繊維、極細繊維など)が好ましいため、熱融着性繊維の融着成分はポリエチレン系樹脂からなるのが好ましい。この場合、ポリエチレン系樹脂量が多くなるため、液体の保持性が向上するという効果も奏する。
【0035】
この熱融着性繊維は融着成分のみから構成されていても良いし、融着成分に加えて融着成分よりも融点の高い非融着成分を含んでいても良い。後者のように融着成分と非融着成分とから構成されていると、不織布の機械的強度を更に向上させることができる。この場合の熱融着性繊維の横断面形状としては、例えば、芯鞘型、偏芯型、海島型であることができる。また、非融着成分は融着成分の融点よりも10℃以上高い樹脂からなるのが好ましく、20℃以上高い樹脂からなるのが好ましい。
【0036】
このような熱融着性繊維は不織布の機械的強度を向上させることができるように、不織布構成繊維中、10mass%以上含まれているのが好ましく、15mass%以上含まれているのがより好ましい。他方、前述のような高強度繊維や極細繊維との兼ね合いから、90mass%以下であるのが好ましい。
【0037】
本発明の不織布は基本的に、上述のような高強度繊維及び極細繊維を含み、好ましくは熱融着性繊維を含んでいるが、本発明の不織布の作用を損なわない範囲内でこれら繊維以外の繊維を含んでいても良い。なお、本発明の不織布の好適な繊維配合として、(1)極細繊維と高強度繊維、(2)極細繊維、高強度繊維及び熱融着性繊維、がある。前記(1)の場合、(極細繊維):(高強度繊維)が5〜95:95〜5、10〜85:90〜15、12〜80:20〜88の配合質量比率であるのが順に好ましく、(2)の組み合わせの場合、(極細繊維):(高強度繊維):(熱融着性繊維)が5〜80:5〜80:10〜90、10〜70:15〜75:15〜75、12〜60:20〜68:20〜68の配合質量比率が順に好ましい。
【0038】
なお、高強度繊維の質量比率が極細繊維の質量比率の1倍以上であると、高強度繊維が骨格を形成し、この骨格間に極細繊維が充填されているような状態となり、液体の保持性が向上するため好適である。
【0039】
本発明の不織布は上述のような繊維(例えば、高強度繊維、極細繊維、熱融着性繊維など)から構成されているが、不織布の70mass%を超える量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている。繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている繊維が多いと、酸素含有基が存在している場合に液体の保持性の経時劣化が小さいことを見出したのである。つまり、不織布の70mass%以下の量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えていても、液体の保持性の経時劣化が著しいためで、好ましくは不織布の75mass%以上の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えており、より好ましくは不織布の80mass%以上の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている。なお、ポリエチレン系樹脂を繊維表面に備えている繊維のポリエチレン系樹脂は同じである必要はないが、高密度ポリエチレンを繊維表面に備えている繊維を40mass%以上含んでいるのが好ましく、高密度ポリエチレンを繊維表面に備えている繊維を50mass%以上含んでいるのがより好ましい。
【0040】
本発明の不織布構成繊維(例えば、高強度繊維、極細繊維、熱融着性繊維など)は未延伸状態であっても良いが、機械的強度に優れているように、延伸状態にあるのが好ましい。
【0041】
また、不織布構成繊維(例えば、高強度繊維、極細繊維、熱融着性繊維など)の繊維長は特に限定されるものではないが、繊維長が短いほど繊維の自由度が高く、均一に分散することができるため、繊維長は0.5〜30mmであるのが好ましく、1〜20mmであるのがより好ましい。また、切断された繊維であるのが好ましい。「繊維長」はJIS L 1015(化学繊維ステープル試験法)B法(補正ステープルダイヤグラム法)により得られる長さをいう。
【0042】
なお、高強度繊維の繊維長は極細繊維の繊維長の2.5倍以上(好ましくは3倍以上、より好ましくは4倍以上、更に好ましくは5倍以上)であるのが好ましい。この場合、高強度繊維が骨格を形成し、この骨格間に極細繊維が充填された状態となりやすく、液体の保持性が向上するためである。
【0043】
本発明の不織布は実質的にフィブリル化していない繊維のみから構成されているのが好ましい。実質的にフィブリル化していない繊維のみから構成されていると、地合いが均一で、不織布全体でバランス良く液体を保持できるためである。なお、機械的に分割可能な分割性繊維をビーターなどによって叩解した繊維、パルプ、フラッシュ紡糸法により得られる繊維などはフィブリル化した繊維であるため、本発明においては使用しないのが好ましい。
【0044】
本発明の不織布は実質的に上述のような繊維から構成されているが、不織布は液体の偏在が生じないように、実質的に一層構造からなるのが好ましい。この「実質的に一層構造」とは、不織布の厚さ方向において、不織布全体の平均繊維径に対して、不織布の繊維組成及び繊維配合の異なる部分の平均繊維径が、全体の平均繊維径の±20%の範囲内に含まれることを意味する。そのため、平均繊維径が上記範囲内にある限り、複数の繊維ウエブを積層して形成することもできる。最も簡単な形成方法としては、同じ繊維配合から1つの繊維ウエブを形成する方法である。前記「厚さ方向」とは、不織布平面(不織布表面は平滑ではないため、不織布表面に平板を載せた際の平板の不織布側面)に対して直角方向をいう。
【0045】
本発明の不織布は目付あたりにおける繊維の見掛総表面積が20m以上であるのが好ましい。このような見掛総表面積であると、繊維表面が広いため液体の保持性に優れている。そのため、不織布の厚さが0.1mm以下という薄いものであったとしても、長期間にわたって液体を保持することができる。より好ましい見掛総表面積は22m以上であり、25m以上であるのが更に好ましい。このような見掛総表面積とするには、例えば、前述のような極細繊維の配合量を多くしたり、前述のような高強度繊維及び/又は熱融着性繊維として繊維径の小さいものを使用したり、これらを併用して達成できる。
【0046】
この「目付」とはJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定されている方法に基いて得られる坪量を意味し、「目付あたりにおける繊維の見掛総表面積」とは、前記目付中に存在している繊維の繊維同士が固定する前の状態における繊維の表面積(繊維の横断面積を除く)の和をいう。例えば、目付が40g/mで、極細繊維20mass%と高強度繊維80mass%とからなる場合、極細繊維8g(=40×0.2)分の表面積(繊維の横断面積を除く)と、高強度繊維32g(=40×0.8)分の表面積(繊維の横断面積を除く)の総和をいう。なお、不織布構成繊維が融着している場合には、融着する前の熱融着性繊維の表面積(繊維の横断面積を除く)をもとに見掛総表面積を算出する。また、繊維の表面積は繊維径、目付、構成比、及び繊度から算出することができ、融着する前の熱融着性繊維の表面積は、繊維径として、熱融着していない箇所の繊維径を利用して算出することができる。
【0047】
本発明の不織布は、繊維同士が実質的に繊維の融着のみによって固定されているのが好ましい。このように繊維の融着のみによって固定されていることによって、地合いが優れているためである。例えば、融着以外に絡合によっても繊維同士が固定されていると、繊維同士を絡合させるための作用(例えば、水流などの流体流、ニードルなど)によって、不織布の表面から裏面への貫通孔が形成されて地合いが悪化する傾向があるが、融着のみによって固定されていると、繊維の配置が乱れないため地合いが優れている。
【0048】
なお、不織布を製造する際に繊維同士が絡むことがある。例えば、カード機により繊維ウエブを形成したり、湿式法により繊維ウエブを形成した場合には、繊維ウエブの形態をある程度保つことができるため、多かれ少なかれ繊維同士が絡合した状態にある。しかしながら、この絡合は不織布の地合いを乱すものではないため、実質的に絡合していないとみなすことができる。このように、「実質的に繊維の融着のみ」とは、繊維ウエブを形成した後における繊維同士の固定が融着のみによってなされていることをいう。この状態は別の見方をすれば、不織布を構成する繊維が、実質的に二次元的に配置した状態にある。
【0049】
本発明の不織布は上述のような繊維から構成されており、しかも不織布表面よりも不織布内部により多くの酸素含有官能基が存在しているため、液体の吸液速度が速く、しかも液体の保持性にも優れている。また、繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えた繊維量が多く、これらポリエチレン系樹脂に酸素含有官能基が存在していると液体の保持性が長期にわたって持続できることを見出した。
【0050】
この酸素含有官能基としては、例えば、カルボキシル基、カルボニル基、水酸基などを挙げることができる。このような酸素含有官能基量は不織布内部の方が不織布表面よりも多いが、不織布内部における酸素含有官能基量が不織布表面の酸素含有官能基量の2倍以上であるのが好ましく、4倍以上であるのがより好ましい。
【0051】
なお、酸素含有官能基は液体の保持性及び吸液速度が速いように、不織布内部においてX線光電子分光計により測定された酸素含有官能基(カルボキシル基、カルボニル基、及び水酸基)(Oi)の炭素原子の数(C)に対する比(Oi/C)が0.1以上であるのが好ましく、0.14以上であるのがより好ましく、0.2以上であるのが更に好ましい。また、不織布表面においてX線光電子分光計により測定された酸素含有官能基(カルボキシル基、カルボニル基、及び水酸基)(Oo)の炭素原子の数(C)に対する比(Oo/C)が0.01以上であるのが好ましく、0.02以上であるのがより好ましく、0.03以上であるのが更に好ましい。
【0052】
この比(Oi/C)の測定は、不織布をL1076−1992(織物及び編物のピリング試験方法)C法(試料ホルダの底面積:約20cm、押圧荷重:約3.90N、回転数:100回転)により不織布表面における繊維を除去した後、X線光電子分光計を用いて次の条件で測定することができる。つまり、X線源として加速電圧10kV、エミッション電流10mAを用いて、分析面積6mm(直径)で炭素元素のナロースキャンを行った後、波形分離を行い、カルボキシル基、カルボニル基及び水酸基の波形分離を行う。次いで、各官能基のX線強度を計算し、カルボキシル基の数とカルボニル基の数と水酸基の数の総数(Oi)の炭素原子の数(C)に対する比(Oi/C)を算出する。
【0053】
また、比(Oo/C)の測定は次のようにして得られる値をいう。まず、X線光電子分光計を用いて次の条件で、不織布の比(Ot/C)を測定する。つまり、X線源として加速電圧10kV、エミッション電流10mAを用いて、分析面積6mm(直径)で炭素元素のナロースキャンを行った後、波形分離を行い、カルボキシル基、カルボニル基及び水酸基の波形分離を行う。次いで、各官能基のX線強度を計算し、カルボキシル基の数とカルボニル基の数と水酸基の数の総数(Ot)の炭素原子の数(C)に対する比(Ot/C)を算出する。次いで、この比(Ot/C)から前記と同様にして測定した比(Oi/C)を引いて、比(Oo/C)を算出することができる。つまり、次の式により得られる値をいう。
比(Oo/C)={比(Ot/C)}−{比(Oi/C)}
【0054】
本発明の不織布は地合いが優れているが、不織布の地合いの指標として、「地合指数」を挙げることができる。この地合指数の値が0.15以内であると、地合いが優れており、分離性に優れ、しかも液体を均一に保持することができる。より好ましい地合指数は0.10以下である。
【0055】
この「地合指数」は特開2001−50902号公報に開示されている方法により得られる値をいう。つまり、次のようにして得られる値をいう。
(1)光源から不織布に対して光を照射し、照射された光のうち、不織布の所定領域において反射された反射光を受光素子によって受光して輝度情報を取得する。
(2)不織布の所定領域を画像サイズ3mm角、6mm角、12mm角、24mm角に等分割して、4つの分割パターンを取得する。
(3)得られた各分割パターン毎に等分割された各区画の輝度値を輝度情報に基づいて算出する。
(4)各区画の輝度値に基づいて、各分割パターン毎の輝度平均(X)を算出する。
(5)各分割パターン毎の標準偏差(σ)を求める。
(6)各分割パターン毎の変動係数(CV)を次の式により算出する。
変動係数(CV)=(σ/X)×100
ここで、σは各分割パターン毎の標準偏差を示し、Xは各分割パターン毎の輝度平均を示す。
(7)各画像サイズの対数をX座標、当該画像サイズに対応する変動係数をY座標とした結果得られる座標群を、最小二乗法により一次直線に回帰させ、その傾きを算出し、この傾きの絶対値を地合指数とする。
【0056】
本発明の不織布の最大孔径が40μm以下であるのが好ましく、35μm以下であるのがより好ましく、30μm以下であるのが更に好ましい。このような最大孔径であると、地合いが優れており、しかも分離性に優れている。この「最大孔径」は、ポロメータ(コールター社製)を用いてバブルポイント法により測定した値をいう。
【0057】
本発明の不織布は最大孔径が平均流量孔径の2倍以下(より好ましくは1.9倍以下)であるのが好ましい。このような範囲内にあると、孔径分布が狭く、液体を均一に保持できる。なお、理想的には最大孔径が平均流量孔径の1倍、つまり全孔径が同じ大きさである。本発明における「平均流量孔径」はASTM−F316に規定されている方法により得られる値をいい、例えば、ポロメータ(Polometer、コールター(Coulter)社製)を用いてミーンフローポイント法により測定される値である。
【0058】
本発明の不織布の空隙率は液体の保持量が多くなるように、45〜65%であるのが好ましく、50〜60%であるのがより好ましい。この「空隙率(P)」は次の式によって得られる値をいう。
空隙率(P)={1−W/(T×d)}×100
ここで、Wは目付(g/m)を意味し、Tは不織布の厚さ(μm)を意味し、dは不織布を構成する樹脂(例えば、繊維)の密度(g/cm)を意味する。なお、不織布構成樹脂が2種類以上存在している場合、不織布構成樹脂の密度は各構成樹脂の質量平均をいう。例えば、密度dの樹脂Aがa(mass%)と、密度dの樹脂Bがb(mass%)存在している場合、不織布構成樹脂の密度は次の式により得られる値をいう。
d=d×a/100+d×b/100
【0059】
本発明の不織布は機械的強度が優れているように、少なくとも一方向における引張り強さが20N/5cm幅以上であるのが好ましく、30N/5cm幅以上であるのがより好ましく、40N/5cm幅以上であるのが更に好ましい。この「引張り強さ」は、幅5cmに裁断した不織布を引張り強さ試験機(オリエンテック製、テンシロンUTM−III−100)のチャック間(チャック間距離:10cm)に固定し、引張り速度300mm/minで不織布を引張り、不織布を破断するために要する力をいう。
【0060】
本発明の不織布は分離性に優れているように、ニードル式耐貫通力が500gf以上であるのが好ましく、600gf以上であるのがより好ましく、700gf以上であるのが更に好ましい。
【0061】
このニードル式耐貫通力は次のようにして得られる値をいう。
円筒状貫通孔(内径:11mm)を有する支持台の円筒状貫通孔を覆うように不織布を1枚載置し、更に不織布上に、円筒状貫通孔(内径:11mm)を有する固定材を、前記支持台の円筒状貫通孔の中心と一致するように載置して不織布を固定した後、この不織布に対して、ハンディー圧縮試験機(カトーテック製、KES−G5)に取り付けられたニードル(先端部における曲率半径:0.5mm、直径:1mm、治具からの突出長さ:2cm)を、0.01cm/sの速度で垂直に突き刺し、ニードルが突き抜けるのに要する力を測定し、この力をニードル式耐貫通力とする。
【0062】
本発明の不織布は単位目付あたりの平均ニードル式耐貫通力が14gf以上であるのが好ましく、15gf以上であるのがより好ましく、16gf以上であるのが更に好ましく、18gf以上であるのが最も好ましい。この値が高いということは、貫通孔がなく、繊維が均一に分散しており、地合いが優れていることを意味するためである。なお、「平均ニードル式耐貫通力」は上述のニードル式耐貫通力の測定を不織布の30箇所について行って得た値を平均した値を意味し、「単位目付あたりの平均ニードル式耐貫通力」は上記平均ニードル式耐貫通力を目付(g/m)で除した値を意味する。
【0063】
本発明の不織布の目付は5〜75g/mであるのが好ましく、より好ましくは10〜60g/m2である。本発明の不織布の厚さは0.15mm以下であるのが好ましく、0.12mm以下であるのがより好ましく、0.10mm以下であるのが更に好ましい。本発明における「厚さ」は、JIS B 7502:1994に規定されている外側マイクロメーター(0〜25mm)により測定した厚さをいう。
【0064】
本発明の不織布は、例えば、次のようにして製造することができる。
【0065】
まず、前述のような高強度繊維及び極細繊維、好ましくは熱融着性繊維を用意する。この際に、不織布の70mass%を超える量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えているように用意する。
【0066】
次いで、用意した繊維から繊維ウエブを形成する。この繊維ウエブの形成方法は特に限定するものではないが、乾式法(例えば、カード法、エアレイ法、スパンボンド法、メルトブロー法など)や湿式法により形成することができる。これらの中でも緻密な構造を採ることができ、液体の保持性及び吸液速度の優れる不織布を製造することのできる、湿式法により形成するのが好ましい。この湿式法としては、従来公知の方法、例えば、水平長網方式、傾斜ワイヤー型短網方式、円網方式、又は長網・円網コンビネーション方式により形成できる。
【0067】
次いで、この繊維ウエブを構成する繊維を固定して不織布を製造する。この繊維の固定は熱融着のみによって実施するのが好ましい。このように熱融着のみによって固定すると、繊維の配置が乱れないため、地合いが優れ、分離性に優れ、しかも液体が均一に分布することができる不織布を製造しやすいためである。そのため、繊維ウエブを構成する繊維(例えば、高強度繊維、極細繊維、熱融着性繊維)が融着成分を有するのが好ましい。
【0068】
この繊維ウエブの熱融着は、無圧下で行なっても良いし、加圧下で行なっても良いし、或は無圧下で融着成分を溶融させた後に加圧(直ちに加圧するのが好ましい)しても良い。なお、加熱温度はいずれの場合も、融着成分の軟化温度から融点よりも30℃高い温度までの範囲内で行なうのが好ましく、加圧する場合の圧力は必要な機械的強度を有する不織布を形成できる圧力であれば良く、特に限定するものではない。この圧力は実験を繰り返すことによって、適宜設定することができる。本発明における「軟化温度」は、示差熱量計を用い、昇温速度10℃/分で室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の開始点を与える温度をいう。
【0069】
次いで、不織布表面よりも不織布内部により多くの酸素含有官能基が存在するように、不織布に酸素含有官能基を導入する。この酸素含有官能基の導入方法としては、例えば、それぞれが誘電体を担持する一対の電極で上述のような不織布を挟み込んだ状態で、酸素含有気体の存在下、大気圧において前記両電極間に交流電圧を印加して、不織布内部空隙で放電を発生させることにより導入する方法、を挙げることができる。この放電を作用させる際に、例えば、印加電圧、誘電体の種類、放電処理時間、雰囲気湿度、酸素含有気体の種類を適宜調節することによって、不織布表面及び不織布内部における酸素含有官能基の存在量を調節することができる。
【0070】
前記誘電体としては、酸素含有官能基量を多くできるように、例えば、ガラス、セラミック(例えば、アルミナ等)、ゴム(例えば、合成ゴム、例えば、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、若しくはブタジエンゴム、又は天然ゴム等)、又は熱可塑性樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン若しくはポリエステル等)などを使用することができる。また、誘電体の厚さは、特に限定されるものではないが、0.05〜5mm程度であることが好ましい。
【0071】
酸素含有気体は酸素を含有していれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、空気、酸素ガス、二酸化炭素ガス、又は一酸化炭素ガスなどを挙げることができる。これらの中でも、空気は取り扱い易いため特に好適である。
【0072】
放電を発生させるために印加する交流電圧は、特に限定されるものではないが、酸素含有官能基の量を多くできるように、0.25KVp以上、好ましくは0.5KVp以上である(KVpは、交流電圧の最大値ピークから0までの電圧差を示す)。なお、交流電圧の上限は不織布を損傷しない電圧であれば良く、特に限定するものではない。
【0073】
また、交流電圧の周波数は酸素含有官能基量を多くできるように、0.1KHz以上であるのが好ましく、0.5KHz以上であるのがより好ましく、1KHz以上であるのが更に好ましい。他方、周波数の上限は不織布を損傷しない周波数であれば良く、特に限定するものではないが、100KHz以下であるのが好ましく、50KHz以下であるのがより好ましい。
【0074】
前記交流の出力は酸素含有官能基の量を多くできるように、0.1W/cm以上であるのが好ましく、0.5W/cm以上であるのがより好ましい。なお、上限は不織布が損傷しない出力であれば良く、特に限定するものではない。
【0075】
更に印加電圧の波形は、特に限定されるものではなく、例えば、正弦波、三角波、矩形波、パルス波などを挙げることができる。
【0076】
なお、放電処理時間は酸素含有官能基量を多くできるように、2秒以上であるのが好ましく、3秒以上であるのがより好ましい。また、雰囲気湿度は酸素含有官能基量を多くできるように、80RH%以下であるのが好ましく、70RH%以下であるのがより好ましい。
【0077】
また、不織布の表面における酸素含有官能基量が不織布内部における酸素含有官能基量よりも多くならない範囲内で、上述のような放電処理に加えて、スルホン化処理、フッ素ガス処理、界面活性剤付与、親水性樹脂付与、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、或いは電子線照射処理を実施することができる。
【0078】
本発明の不織布は例えば上述のようにして製造することができるが、地合指数が0.15以下である不織布、最大孔径が40μm以下である不織布、或いは最大孔径が平均流量孔径の2倍以下である不織布は、不織布を構成する繊維としてフィブリル化していない繊維を使用したり、繊維長が1〜20mm程度の短い繊維を使用したり、湿式法により繊維ウエブを形成したり、融着のみによって繊維同士を固定(絡合処理を施さない)するなど、これらを併用することによって製造することができる。
【0079】
本発明の空隙率が45〜65%である不織布は、極細繊維の量を少なくしたり、使用する繊維量を少なくしたり、融着する場合の圧力を調整して厚さを調整するなど、これらを併用することによって製造することができる。
【0080】
本発明の少なくとも一方向における引張り強さが20N/5cm幅以上である不織布は、繊維を抄き上げるネットの移動速度とスラリー流量とを調節して繊維の配向が一方向に近い状態としたり、融着の程度を高くしたり、繊維長を長くするなど、これらを併用することによって製造することができる。
【0081】
本発明のニードル式耐貫通力が500gf以上の不織布、又は単位目付あたりの平均ニードル式耐貫通力が14gf以上の不織布は、引張り強さの高い高強度繊維を使用したり、高強度繊維量を多くしたり、高強度繊維を均一に分散させたり、熱融着性繊維によって強固に融着したり、熱融着性繊維を溶融させた後直ちに加圧して融着するなどの諸条件を調節することによって製造することができる。
【0082】
本発明の不織布内部における酸素含有官能基量が不織布表面における酸素含有官能基量の2倍以上である不織布、不織布内部における比(Oi/C)が0.1以上である不織布、不織布表面における比(Oo/C)が0.01以上である不織布は、例えば、それぞれが誘電体を担持する一対の電極で上述のような不織布を挟み込んだ状態で、酸素含有気体の存在下、大気圧において前記両電極間に交流電圧を印加して、不織布内部空隙で放電を発生させることにより導入する際に、印加電圧、誘電体の種類、放電処理時間、雰囲気湿度、酸素含有気体の種類を適宜調整したり、前記放電処理とは異なる放電処理やフッ素ガス処理などを併用することにより製造できる。
【0083】
本発明の不織布は前述の通り、長期間にわたって液体の保持性に優れ、液体の吸液速度が速く、しかも機械的強度の優れるものであるため、これら物性を必要とする用途に好適に使用することができる。例えば、電池用セパレータ、電気二重層キャパシタ用セパレータ、ワイピング材、印刷用基材などの用途に好適に使用することができる。
【0084】
これらの中でも電池用セパレータとして本発明の不織布を使用すると顕著な効果を奏する。つまり、電解液の保持性が長期にわたって優れているため、電池の寿命を長くすることができる。また、電解液の吸液速度が速いため、効率よく電池を製造することができる。更には、電池製造時に不織布(電池用セパレータ)にかかる力によって、不織布(セパレータ)が破断しにくく、また電極の活物質が不織布(セパレータ)を突き抜けにくいため、安定して電池を製造することができる。また、不織布の厚さが薄くても上記作用を奏するため、電池の高容量化に寄与できるものである。本発明の不織布はどのような電池のセパレータとしても使用することができ、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のセパレータとして使用でき、特に、ニッケル−カドミウム電池又はニッケル−水素電池のセパレータとして好適に使用できる。
【0085】
本発明の電池は前述のような不織布をセパレータとして使用したものであるため、電池寿命が長く、しかも効率よく安定して製造できる。なお、本発明の電池は前述のような不織布をセパレータとして使用したこと以外は、従来の電池と全く同様の構造であることができる。
【0086】
例えば、円筒型ニッケル−水素電池は、ニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板とを、前述のような不織布(セパレータ)を介して渦巻き状に巻回した電極群を、金属のケースに挿入した構造を有する。前記ニッケル正極板としては、例えば、スポンジ状ニッケル多孔体に水酸化ニッケル固溶体粉末からなる活物質を充填したものを使用することができ、水素吸蔵合金負極板としては、例えば、ニッケルメッキ穿孔鋼板、発泡ニッケル、或いはニッケルネットに、AB系(希土類系)合金、AB/AB系(Ti/Zr系)合金、或いはAB(Laves相)系合金を充填したものを使用することができる。なお、電解液として、例えば、水酸化カリウム/水酸化リチウムの二成分系のもの、或いは水酸化カリウム/水酸化ナトリウム/水酸化リチウムの三成分系のものを使用することができる。また、前記ケースは安全弁を備えた封口板により、絶縁ガスケットを介して封口されている。更に、正極集電体や絶縁板を備えており、必要であれば負極集電体を備えている。
【0087】
本発明の電池としては、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を挙げることができ、ニッケル−カドミウム電池又はニッケル−水素電池であるのが好ましく、密閉型のニッケル−カドミウム電池又はニッケル−水素電池であるのが特に好ましい。なお、電池は円筒形である必要はなく、角型、ボタン型などであっても良い。角型又はボタン型の場合には、正極板と負極板との間に不織布(セパレータ)が配置された積層構造を有する。
【0088】
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。なお、酸素含有官能基量の測定は前述の方法により測定した。
【0089】
【実施例】
(実施例1)
海島型繊維として、ポリ−L−乳酸からなる海成分中に、ポリプロピレンからなる島成分が25個存在する、複合紡糸法により得た繊維(繊度:1.65dtex、切断繊維長:2mm)を用意した。次いで、この海島型繊維を、温度80℃、10mass%水酸化ナトリウム水溶液からなる浴中に30分間浸漬し、海島型繊維の海成分であるポリ−L−乳酸を除去して、ポリプロピレン極細繊維(繊維径:2μm、ρ/d:0.083、融点:172℃、切断繊維長2mm、密度:0.91g/cm、フィブリル化していない、延伸されている、横断面形状:円形、繊維軸方向において実質的に同じ直径を有する)を得た。
【0090】
また、高強度繊維として、ポリプロピレンを高密度ポリエチレン(融着成分、融点:135℃)で被覆した、横断面形状が芯鞘型の複合繊維(引張り強さ:6.8cN/dtex、繊維径:11.0μm、繊維長:5mm、密度:0.94g/cm、フィブリル化していない、延伸されている)を用意した。
【0091】
次いで、前記ポリプロピレン極細繊維20mass%と、芯鞘型複合繊維(高強度繊維)80mass%とを混合し、分散させたスラリーから、湿式法(水平長網方式)により繊維ウエブを形成した。この繊維ウエブにおいてポリプロピレン極細繊維は束の状態にはなく、分散した状態にあった。
【0092】
次いで、この繊維ウエブを温度135℃に設定された熱風循環式ドライヤー中に3分間放置して、繊維ウエブの乾燥及び前記芯鞘型複合繊維(高強度繊維)の鞘成分(高密度ポリエチレン)による熱融着を実施して、実質的に一層構造からなる融着不織布を形成した。
【0093】
次いで、この融着不織布を図1に示すような放電処理装置のベルト状誘電体2a、2b間に前記融着不織布5を6m/min.の速度で供給(放電処理時間:5秒)し、前記ベルト状誘電体2a、2bにより融着不織布5を挟持した状態で、大気圧下、空気(湿度:60RH%)の存在下で、両電極1a、1b間に交流電圧を印加(電圧:24kVp、出力:2.8kW(1.83W/cm)、周波数:25KHz、波形:正弦波)し、融着不織布内部で放電を発生させた。
【0094】
なお、放電処理装置の具体的な構成は次の通りであった。
(1)平板状電極1a、1b:流れ方向長さ500mm、幅1020mm、厚さ35mm、対向表面に厚さ100μmのアルミナを溶射したステンレス板を対向して配置
(2)対向するベルト状誘電体2a、2b:幅1200mm、厚さ3mmのシリコーンベルト
(3)側壁誘電体3a、3b:厚さ5mmのエポキシ樹脂により、各平板状電極1a、1bの各側壁を完全に被覆
(4)印加手段:平板状電極1aを高周波電源4と接続し、平板状電極1bをアース
【0095】
次いで、この放電処理した融着不織布にカレンダー処理を実施して、一層構造の不織布(目付:40g/m、厚さ:0.10mm、見掛総表面積:39m、繊維が実質的に二次元的に配置、不織布の80mass%の量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている)を製造した。この不織布内部における比(Oi/C)は0.20であり、不織布表面における比(Oo/C)は0.03であった。
【0096】
(実施例2)
海島型繊維として、ポリ−L−乳酸からなる海成分中に、高密度ポリエチレンからなる島成分が25個存在する、複合紡糸法により得た繊維(繊度:1.68dtex、切断繊維長:2mm)を用意した。次いで、この海島型繊維を、温度80℃、10mass%水酸化ナトリウム水溶液からなる浴中に30分間浸漬し、海島型繊維の海成分であるポリ−L−乳酸を除去して、高密度ポリエチレン極細繊維(繊維径:2μm、ρ/d:0.084、融点:135℃、切断繊維長2mm、密度:0.95g/cm、フィブリル化していない、延伸されている、横断面形状:円形、繊維軸方向において実質的に同じ直径を有する)を得た。
【0097】
また、高強度繊維として、実施例1と同じ芯鞘型複合繊維を用意した。
【0098】
更に、熱融着性繊維として、芯成分(非融着成分)がポリプロピレン(融点:168℃、密度:0.91g/cm)からなり、鞘成分(融着成分)が低密度ポリエチレン(融点:124℃、密度:0.92g/cm)からなる芯鞘型複合熱融着性繊維(繊度:1.2dtex、繊維長:5mm、芯成分と鞘成分との質量比率は1:1、フィブリル化していない、延伸されている)を用意した。
【0099】
次いで、前記高密度ポリエチレン極細繊維20mass%と、芯鞘型複合繊維(高強度繊維)30mass%と、芯鞘型複合熱融着性繊維50mass%とを混合し、分散させたスラリーから、湿式法(水平長網方式)により繊維ウエブを形成した。この繊維ウエブにおいて高密度ポリエチレン極細繊維は束の状態にはなく、分散した状態にあった。
【0100】
次いで、この繊維ウエブを温度124℃に設定された熱風循環式ドライヤー中に3分間放置して、繊維ウエブの乾燥及び前記芯鞘型複合熱融着性繊維の鞘成分(低密度ポリエチレン)による熱融着を実施して、実質的に一層構造からなる融着不織布を形成した。
【0101】
次いで、実施例1と同様に放電処理及びカレンダー処理を実施して、一層構造の不織布(目付:40g/m、厚さ:0.10mm、見掛総表面積:35m、繊維が実質的に二次元的に配置、不織布の100mass%の量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている)を製造した。この不織布内部における比(Oi/C)は0.23であり、不織布表面における比(Oo/C)は0.05であった。
【0102】
(実施例3)
海島型繊維として、ポリ−L−乳酸からなる海成分中に、高密度ポリエチレンとポリプロピレンとからなる島成分が25個存在する、複合紡糸法により得た繊維(繊度:1.66dtex、切断繊維長:2mm)を用意した。次いで、この海島型繊維を、温度80℃、10mass%水酸化ナトリウム水溶液からなる浴中に30分間浸漬し、海島型繊維の海成分であるポリ−L−乳酸を除去して、高密度ポリエチレン−ポリプロピレン複合極細繊維(繊維径:2μm、横断面形状:海島状、ρ/d:0.083、高密度ポリエチレンの融点:135℃、切断繊維長2mm、密度:0.94g/cm、フィブリル化していない、延伸されている、横断面形状:円形、繊維軸方向において実質的に同じ直径を有する)を得た。
【0103】
また、高強度繊維として、ポリプロピレンからなる繊維(引張り強さ:10.7cN/dtex、繊維径:13.7μm、繊維長:10mm、密度:0.91g/cm、フィブリル化していない、延伸されている)を用意した。
【0104】
更に、熱融着性繊維として、芯成分(非融着成分)がポリプロピレン(融点:168℃、密度:0.91g/cm)からなり、鞘成分(融着成分)が高密度ポリエチレン(融点:135℃、密度:0.95g/cm)からなる芯鞘型複合熱融着性繊維(繊度:1.2dtex、繊維長:5mm、芯成分と鞘成分との質量比率は1:1、フィブリル化していない、延伸されている)を用意した。
【0105】
次いで、前記高密度ポリエチレン−ポリプロピレン複合極細繊維20mass%と、ポリプロピレン繊維(高強度繊維)20mass%と、芯鞘型複合熱融着性繊維60mass%とを混合し、分散させたスラリーから、湿式法(水平長網方式)により繊維ウエブを形成した。この繊維ウエブにおいて高密度ポリエチレン−ポリプロピレン複合極細繊維は束の状態にはなく、分散した状態にあった。
【0106】
次いで、この繊維ウエブを温度135℃に設定された熱風循環式ドライヤー中に3分間放置して、繊維ウエブの乾燥及び前記高密度ポリエチレン−ポリプロピレン複合極細繊維及び芯鞘型複合熱融着性繊維の高密度ポリエチレンを熱融着させて、実質的に一層構造からなる融着不織布を形成した。
【0107】
次いで、実施例1と同様に放電処理及びカレンダー処理を実施して、一層構造の不織布(目付:40g/m、厚さ:0.10mm、見掛総表面積:36m、繊維が実質的に二次元的に配置、不織布の80mass%の量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている)を製造した。この不織布内部における比(Oi/C)は0.22であり、不織布表面における比(Oo/C)は0.04であった。
【0108】
(比較例1)
極細繊維として、実施例1と同じポリプロピレン極細繊維を20mass%使用したこと以外は、実施例3と全く同様にして、一層構造の不織布(目付:40g/m、厚さ:0.10mm、見掛総表面積:37m、繊維が実質的に二次元的に配置、不織布の60mass%の量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている)を製造した。この不織布内部における比(Oi/C)は0.14であり、不織布表面における比(Oo/C)は0.01であった。
【0109】
(比較例2)
極細繊維として、実施例1と同じポリプロピレン極細繊維を用意し、熱融着性繊維として、実施例3と同じ芯鞘型複合熱融着性繊維を用意した。
【0110】
次いで、前記ポリプロピレン極細繊維20mass%と、芯鞘型複合熱融着性繊維80mass%とを混合し、分散させたスラリーから、湿式法(水平長網方式)により繊維ウエブを形成した。この繊維ウエブにおいてポリプロピレン極細繊維は束の状態にはなく、分散した状態にあった。
【0111】
次いで、実施例3と同様に融着不織布を形成し、放電処理を実施した後、カレンダー処理を実施して、一層構造の不織布(目付:40g/m、厚さ:0.10mm、見掛総表面積:37m、繊維が実質的に二次元的に配置、不織布の80mass%の量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている)を製造した。この不織布内部における比(Oi/C)は0.17であり、不織布表面における比(Oo/C)は0.02であった。
【0112】
(比較例3)
高強度繊維として、実施例1と同じ芯鞘型複合繊維を用意し、熱融着性繊維として、実施例3と同じ芯鞘型複合熱融着性繊維を用意した。
【0113】
次いで、前記芯鞘型複合繊維40mass%と、芯鞘型複合熱融着性繊維60mass%とを混合し、分散させたスラリーから、湿式法(水平長網方式)により繊維ウエブを形成した後、実施例3と同様に融着不織布を形成し、放電処理を実施した後、カレンダー処理を実施して、一層構造の不織布(目付:40g/m、厚さ:0.10mm、見掛総表面積:25m、繊維が実質的に二次元的に配置、不織布の100mass%の量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている)を製造した。この不織布内部における比(Oi/C)は0.19であり、不織布表面における比(Oo/C)は0.03であった。
【0114】
(比較例4)
実施例1と全く同様にして製造した、実質的に一層構造からなる融着不織布に対して放電処理を実施した後、カレンダー処理を実施して、一層構造の不織布(目付:40g/m、厚さ:0.10mm、見掛総表面積:39m、繊維が実質的に二次元的に配置、不織布の80mass%の量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えている)を製造した。この不織布内部における比(Oi/C)は0.01であり、不織布表面における比(Oo/C)は0.16であった。なお、放電処理は次の条件で実施した。
出力:1000W
電極:幅110cm×2cmの電極を電極間のギャップが2mmとなるように、融着不織布の上下に2本配置
放電処理テンポ:4m/min.
湿度:60RH%
【0115】
(地合指数の測定)
各不織布の地合指数を次のようにして測定した。
(1)光源から不織布に対して光を照射し、照射された光のうち、不織布の所定領域において反射された反射光を受光素子によって受光して輝度情報を取得した。
(2)不織布の所定領域を画像サイズ3mm角、6mm角、12mm角、24mm角に等分割して、4つの分割パターンを取得した。
(3)得られた各分割パターン毎に等分割された各区画の輝度値を輝度情報に基づいて算出した。
(4)各区画の輝度値に基づいて、各分割パターン毎の輝度平均(X)を算出した。
(5)各分割パターン毎の標準偏差(σ)を求めた。
(6)各分割パターン毎の変動係数(CV)を次の式により算出した。
変動係数(CV)=(σ/X)×100
ここで、σは各分割パターン毎の標準偏差を示し、Xは各分割パターン毎の輝度平均を示す。
(7)各画像サイズの対数をX座標、当該画像サイズに対応する変動係数をY座標とした結果得られる座標群を、最小二乗法により一次直線に回帰させ、その傾きを算出し、この傾きの絶対値を地合指数とした。なお、地合指数は数字が小さいほど、繊維が均一に分散していることを意味する。
【0116】
この結果は表1に示す通りであった。この表1から明らかなように、本発明の不織布は地合が非常に優れるものであった。
【0117】
【表1】

Figure 0003917873
Figure 0003917873
【0118】
(最大孔径の測定)
各不織布の最大孔径を、ポロメータ(コールター社製)を用いてバブルポイント法により測定した。この値は表1に示す通りであった。この表1から明らかなように、最大孔径が小さく地合いが均一であるため、分離性の優れる不織布であることが予測された。
【0119】
(比(最大孔径/平均流量孔径)の測定)
各不織布の平均流量孔径を、ポロメータ(Polometer、コールター(Coulter)社製)を用いてミーンフローポイント法により測定した。
【0120】
次いで、前述のようにして得られた最大孔径を平均流量孔径で除して、比(最大孔径/平均流量孔径)を算出した。この結果は表1に示す通りであった。表1から明らかなように、本発明の不織布はこの比が小さく、液体を均一に分散した状態で保持できるものであった。
【0121】
(空隙率の測定)
まず、各不織布の目付(W)及び厚さ(T)を測定した。
【0122】
次いで、不織布構成繊維の密度(d)を各構成繊維の密度及び質量比率から算出した。
【0123】
次いで、次の式から「空隙率(P)」を算出した。
空隙率(P)={1−W/(T×d)}×100
【0124】
この結果は表1に示す通りであった。この表1から明らかなように、本発明の不織布は液体の保持量の多いものであることが予測された。
【0125】
(長手方向における引張り強さの測定)
幅5cmに裁断した各不織布を、引張り強さ試験機(オリエンテック製、テンシロンUTM−III−100)のチャック間(チャック間距離:10cm)に固定し、引張り速度300mm/minで各不織布を長手方向に引張り、各不織布を破断するために要する力を測定し、この力を長手方向における引張り強さとした。この結果は表1に示す通りであった。この表1から明らかであるように、本発明の不織布は機械的強度の優れるものであった。
【0126】
(ニードル式耐貫通力)
円筒状貫通孔(内径:11mm)を有する支持台の円筒状貫通孔を覆うように各不織布を1枚載置し、更に各不織布上に、円筒状貫通孔(内径:11mm)を有する固定材を、前記支持台の円筒状貫通孔の中心と一致するように載置して各不織布を固定した後、この不織布に対して、ハンディー圧縮試験機(カトーテック製、KES−G5)に取り付けられたニードル(先端部における曲率半径:0.5mm、直径:1mm、治具からの突出長さ:2cm)を、0.01cm/sの速度で垂直に突き刺し、ニードルが突き抜けるのに要する力を測定し、この力をニードル式耐貫通力とした。この結果は表1に示す通りであった。この表1から明らかなように、本発明の不織布は針状のものが当接しても繊維がより分けられにくい、分離性の高いものであった。
【0127】
(単位目付あたりの平均ニードル式耐貫通力)
上記ニードル式耐貫通力の測定を各不織布の30箇所について行って得た値を平均して平均ニードル式耐貫通力を求めた後、この平均ニードル式耐貫通力を目付(g/m)で除して、単位目付あたりの平均ニードル式耐貫通力を算出した。この結果は表1に示す通りであった。この表1からも明らかなように、本発明の不織布は針状のものが当接しても繊維がより分けられにくい、分離性の高いものであった。
【0128】
(加圧保液率の測定)
直径30mmに裁断した各不織布をそれぞれ、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(M)を測定した。
【0129】
次に、不織布中の空気を水酸化カリウム水溶液で置換するように、比重1.3(20℃)の水酸化カリウム水溶液中に1時間浸漬し、水酸化カリウム水溶液を保持させた。
【0130】
次に、この不織布を上下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、不織布の質量(M)を測定した。
【0131】
次いで、次の式により加圧保液率を求めた。なお、この測定は1つの不織布に対して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。この加圧保液率が10%以上であると、電解液の保持性に優れていると判断することができる。
加圧保液率(%)={(M−M)/M}×100
【0132】
この表1から明らかなように、本発明の不織布は液体の保持性に優れるものであった。
【0133】
(吸液高さの測定)
各不織布を長手方向に180mm、幅方向に25mmの長方形状に裁断して試験片を作成した。次いで、各試験片の長手方向における一方の端部から5mm上方までの領域を水酸化カリウム溶液(1.3d)に浸漬すると共に、各試験片を水酸化カリウム溶液の液面に対して直角方向に配置した。そして、30分間経過後における水酸化カリウム溶液の上昇した高さを測定した。この測定は温度40℃、湿度80%の条件下に14日間放置する前後において行なった。この結果は表1に示す通りであった。この高さが100mm/30min.以上であれば、吸液速度が速く、吸液性に優れていると判断することができる。この表1から明らかなように、本発明の不織布は液体の吸液速度が速く、しかもその能力を長期間にわたって維持できるものであることがわかった。
【0134】
(電池寿命の測定)
各不織布をセパレータとして用いて、Sub−Cサイズのニッケル水素電池(電池容量:2000Ah)を作成した。各電池を活性化させた後、室温で0.2Cで6時間充電し、0.2Cで終止電圧0.8Vまで放電することを1サイクルとして繰り返し、初期容量の80%まで容量が低下した時点に至るまでのサイクル数を求めた。この結果は表1に示す通りであった。この表1から明らかなように、本発明の不織布は電池用セパレータとして用いると、電池寿命を長くできるものであることがわかった。
【0135】
【発明の効果】
本発明の不織布は液体の保持性が長期間にわたって低下しにくいものである。また、液体の吸液速度が速いものである。更には、機械的強度が優れている。
【0136】
本発明の電池は電池寿命の長く、効率的に安定して製造できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例で用いた放電処理装置の模式的断面図
【符号の説明】
1a、1b 平板状電極
2a、2b ベルト状誘電体
3a、3b 側壁誘電体
4 高周波電源
5 融着不織布[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonwoven fabric and a battery using the same, and more particularly to a nonwoven fabric that can be suitably used as a battery separator or a separator for an electric double layer capacitor, and a battery using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, nonwoven fabrics have been applied to various uses. As one of the uses, there are known uses of battery separators or separators for electric double layer capacitors (hereinafter, both are collectively referred to as “separators”) utilizing the separability of nonwoven fabrics. This separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode of the battery or capacitor, and has an effect of separating the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit and holding the electrolytic solution to facilitate an electromotive reaction.
[0003]
Conventionally, an alkaline solution such as potassium hydroxide, an acid solution such as sulfuric acid, or an organic solvent has been used as an electrolytic solution constituting a battery or a capacitor. Therefore, polyolefin fibers are preferably used as the fibers constituting the separator. Although this polyolefin fiber is excellent in electrolytic solution resistance as described above, it has poor affinity with the electrolytic solution and poor retention of the electrolytic solution. Surface treatment is applied. For example, the nonwoven fabric is surface-treated by corona discharge treatment or plasma treatment. Nonwoven fabric that has been surface-treated by these methods has improved affinity with electrolyte to some extent, but it is still insufficient or excellent in initial affinity, but the affinity over time Therefore, a battery or a capacitor using this surface-treated nonwoven fabric as a separator has a short life.
[0004]
In addition, with the recent reduction in size and weight of electronic devices, the space occupied by the battery or capacitor has become narrower. Alternatively, it is required to increase the capacity of the capacitor, and for this purpose, it is necessary to increase the amount of the active material of the electrode. Therefore, the volume occupied by the separator is inevitably reduced, and recently, a separator having a thickness of 0.1 mm or less is required in the market.
[0005]
In order to obtain a separator having such a thickness, if the basis weight is simply reduced, the amount of fibers will be reduced, so that the retention of the electrolytic solution is lowered and the retention of the electrolytic solution, which is the original function of the separator, is reduced. Unfortunately, there is a problem that the life of the battery or the capacitor is shortened as a result. In addition, there has been a problem that the rate of absorption of the electrolyte at the time of manufacturing the battery or capacitor is slow, and the manufacturing efficiency of the battery or capacitor is poor. Furthermore, there is a problem in that the separator may be broken due to the force applied to the separator during manufacturing of the battery or the capacitor, or the active material of the electrode may penetrate the separator and may not function as a separator.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A nonwoven fabric excellent in liquid retention over a long period of time, having a high liquid absorption rate, and excellent in mechanical strength, and the same are used. An object is to provide a battery.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The nonwoven fabric of the present invention has a high strength fiber having a tensile strength of 6 cN / dtex or more,It is not in a bundle but in a distributed stateIncluding ultrafine fibers having a fiber diameter of 4 μm or less, The fibers were fixed substantially only by fiber fusionThe nonwoven fabric is characterized in that the amount of fibers exceeding 70 mass% of the nonwoven fabric has a polyethylene resin on the fiber surface, and more oxygen-containing functional groups are present in the nonwoven fabric than on the nonwoven fabric surface. . It has been found that this non-woven fabric contains a large amount of polyethylene fiber having a polyethylene resin on the fiber surface, and the presence of oxygen-containing functional groups makes it difficult for the liquid retainability to deteriorate over a long period of time. Moreover, in addition to the liquid retention, the liquid absorption speed is increased due to the inclusion of ultrafine fibers and uniform texture, and the presence of many oxygen-containing functional groups inside the nonwoven fabric. I found. Furthermore, it has also been found that the mechanical strength is excellent by including a high-strength fiber.
[0008]
  High-strength fibers constituting the nonwoven fabric of the present invention are on the fiber surfaceWith a resin that can be fused, the cross-sectional shape is a core-sheath type, eccentric type or sea-island type fiber, and high-strength fibers are fused,Since the content of high-strength fibers can be increased, the mechanical strength of the nonwoven fabric is further improved.
[0009]
When the ultrafine fiber constituting the nonwoven fabric of the present invention is an ultrafine fiber consisting of island components remaining after removing the sea component of the sea-island type fiber, the texture of the nonwoven fabric is more uniform, so the liquid absorption speed is further increased. In addition, the separation effect can be enhanced.
[0010]
  When 75 mass% or more of the nonwoven fabric of the present invention is provided with a polyethylene resin on the fiber surface, the liquid retainability is unlikely to deteriorate for a longer period of time.Further, the high-strength fiber is made of a polypropylene resin alone, the surface of the ultrafine fiber is a polyethylene resin, further includes a heat-fusible fiber, and the heat-fusible fiber is a non-woven fabric fused. To do. Furthermore, it is characterized by containing 40 mass% or more of fibers provided with high-density polyethylene on the fiber surface.
[0011]
The nonwoven fabric of the present invention is suitable as a battery separator.
[0012]
Since the battery of the present invention uses the above-mentioned nonwoven fabric as a separator, the battery life is long and the productivity is excellent.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The nonwoven fabric of the present invention contains high-strength fibers having a tensile strength of 6 cN / dtex or more so that the nonwoven fabric does not break due to the force applied to the nonwoven fabric. The higher the tensile strength of the high-strength fiber, the easier it is to exhibit the above effects, so that it is preferably 6.5 cn / dtex or more, and more preferably 6.8 cn / dtex or more. The upper limit of the tensile strength of the high-strength fiber is not particularly limited as long as a nonwoven fabric can be formed, but about 50 cn / dtex is appropriate. This “tensile strength” refers to the tensile strength measured by the method defined in JIS L 1015: 1999, Section 8.7.1. The tensile strength is a value measured by a constant speed tension type testing machine.
[0014]
This high-strength fiber may be composed of any resin as long as it has the above-mentioned tensile strength, but a polyolefin-based resin on the fiber surface (excluding both ends of the fiber) so as not to be affected by the liquid. Is preferably present, and the fiber surface (excluding both ends of the fiber) is more preferably composed of only a polyolefin resin. Examples of such polyolefin resins include polyethylene resins (for example, ultrahigh molecular weight polyethylene, high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ethylene copolymer resins (for example, ethylene- Vinyl alcohol copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid, etc.), polypropylene resin (eg, polypropylene, propylene copolymer (eg, ethylene-butene-propylene copolymer, ethylene-butadiene) -Propylene copolymer, ethylene-propylene copolymer, etc.)), polymethylpentene resin (for example, polymethylpentene, methylpentene copolymer) and the like. Among these, as described later, a polyethylene-based resin in which an oxygen-containing functional group is present is preferable because affinity with a liquid is sustained, and high-density polyethylene is particularly preferable because affinity with a liquid is particularly sustained. . Examples of the resin constituting the high-strength fiber other than the polyolefin resin include a polyamide resin and a polyester resin.
[0015]
The high-strength fiber of the present invention may be composed of the above resin alone, or two or more kinds of resins may be mixed or combined. If the fiber surface is a high-strength fiber with a resin that can be fused, the high-strength fiber can also be used as a fused fiber, and the amount of high-strength fiber can be increased. Can be further improved. When the fusible resin is a polyethylene resin, a polyethylene resin in which an oxygen-containing functional group is present is particularly suitable because the affinity with a liquid is sustained. The greater the number of fusible resins (especially polyethylene resins), the better the fusibility, so the cross-sectional shape of the high-strength fiber is, for example, a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type Is preferred.
[0016]
In order to increase the mechanical strength of the nonwoven fabric, the high-strength fiber preferably has a fiber diameter of 5 to 35 μm, more preferably 7 to 30 μm, and more preferably 8 to 25 μm. preferable. The “fiber diameter” in the present invention refers to the diameter when the cross-sectional shape of the fiber is circular, and the diameter of a circle having the same cross-sectional area when the cross-sectional shape of the fiber is non-circular. Is the fiber diameter.
[0017]
The fiber diameter of the high-strength fiber is 2.5 times or more (preferably 3 times or more, more preferably 3.5 times or more, most preferably 4 times or more) the fiber diameter of the ultrafine fiber as described later. Even if force is applied to the non-woven fabric, the voids of the non-woven fabric can be retained, and the surface area is increased by the ultrafine fibers described later. Therefore, the liquid retainability under pressure is improved.
[0018]
Such a high-strength fiber is easy to exhibit the above-described effect if it is contained in the nonwoven fabric constituting fiber in an amount of 5 mass% or more, and is more preferably contained in an amount of 15 mass% or more. On the other hand, since it is preferable to contain ultrafine fibers as described later, it is preferably 95 mass% or less.
[0019]
The nonwoven fabric of the present invention contains ultrafine fibers having a fiber diameter of 4 μm or less in addition to the high-strength fibers as described above. By including such ultrafine fibers, the texture becomes uniform, and it is possible to contribute to the improvement of the liquid absorption speed and the separability. Moreover, since the fiber surface area in the unit volume of a nonwoven fabric can be enlarged, the retainability of a liquid can further be improved. If the fiber diameter of the ultrafine fiber exceeds 4 μm, the contribution to the above effect tends to decrease, so that a more preferable fiber diameter is 3 μm or less, and a more preferable fiber diameter is 2 μm or less. The lower limit of the fiber diameter of the ultrafine fiber is not particularly limited, but about 0.01 μm is appropriate.
[0020]
The ultrafine fibers preferably have the same fiber diameter between the ultrafine fibers so that the ultrafine fibers form a uniform pore diameter and the liquid distribution is uniform. That is, the value (σ / d) obtained by dividing the standard deviation value (σ) of the fiber diameter distribution of the ultrafine fiber by the average fiber diameter (d) of the ultrafine fiber is 0.2 or less (preferably 0.18 or less). Is preferred. In addition, since the standard deviation value (σ) is 0 when the fiber diameters of all the ultrafine fibers are the same, the lower limit value of the value (σ / d) is 0.
[0021]
The “average fiber diameter (d)” of the present invention is obtained by taking an electron micrograph of a nonwoven fabric, measuring the fiber diameter of 100 or more (n) ultrafine fibers in this electron micrograph, and measuring the measured fiber diameter. The average value. The “standard deviation value (σ)” of the ultrafine fiber is a value calculated from the following equation based on the measured fiber diameter (χ).
Standard deviation = {(nΣχ2-(Σχ)2) / N (n-1)}1/2
Here, n means the number of measured ultrafine fibers, and χ means the fiber diameter of each ultrafine fiber.
[0022]
In addition, when two or more ultrafine fiber groups exist, it is preferable that the said relationship is materialized about each ultrafine fiber group.
[0023]
Further, it is preferable that the individual ultrafine fibers have substantially the same diameter in the fiber axis direction so that the ultrafine fibers can form a nonwoven fabric having a uniform pore diameter. Such ultrafine fibers having substantially the same fiber diameter between the ultrafine fibers, or individual ultrafine fibers having substantially the same diameter in the fiber axis direction are, for example, regulated in the sea component at the spinneret portion. Then, the island component can be formed by removing the sea component of the sea-island fiber obtained by the composite spinning method in which the island component is extruded and combined. In addition, the method of removing the sea component of the sea-island fiber obtained by the method of spinning after mixing the resin constituting the island component and the resin constituting the sea component, which is generally referred to as a mixed spinning method, or by the melt blow method It is difficult to obtain ultrafine fibers having the same fiber diameter between the ultrafine fibers or individual ultrafine fibers having substantially the same diameter in the fiber axis direction. However, even these ultrafine fibers can be used in the present invention.
[0024]
As long as this ultrafine fiber has the fiber diameter as described above, it may be composed of any resin. For example, the same resin as that constituting the above-mentioned high-strength fiber, that is, a polyolefin-based resin, a polyamide-based resin A resin or a polyester resin can be used. Among these, since the polyethylene resin having an oxygen-containing functional group maintains affinity with the liquid, it is preferable that the polyethylene resin is present on the surface of the ultrafine fiber. It is more preferable that it is made of a polyethylene resin.
[0025]
If the ultrafine fiber contains a resin component that can participate in fusion (hereinafter sometimes referred to as “fusion component”), the fusion can be fused by this fusion component, and the ultrafine fiber is securely fixed. This is a preferred embodiment because the ultrafine fibers do not fall off or become fuzzy.
[0026]
When this ultrafine fiber is fused, the ultrafine fiber may be composed of only the fusion component, or a component having a melting point higher than the fusion component and the fusion component (hereinafter referred to as “non-fusion component”). May be comprised of two or more types of components. When the ultrafine fiber is composed of two or more components including a fusion component and a non-fusion component as in the latter case, it is more preferable because the fiber form can be maintained even if the fusion component is fused.
[0027]
When the ultrafine fibers are composed of two or more kinds of components, the fusion component preferably occupies part or all of the surface of the ultrafine fibers and can be fused. When this ultrafine fiber is comprised from two or more types of components, it is preferable that the cross-sectional shape is, for example, a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type. The non-fusion component preferably has a melting point that is 10 ° C. or more higher than the melting point of the fusion component so that the fiber shape can be maintained, and more preferably 20 ° C. or more.
[0028]
As described above, the ultrafine fiber composed of two or more kinds of resin components including the fusion component and the non-fusion component is used as a base for extruding the island component when the sea-island fiber is spun by a conventional composite spinning method. Two or more types of resin components can be used when spinning a sea-island type fiber by a conventional compound spinning method, such as a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type. It can be obtained by supplying the mixed resin to a die for extruding the island component, spinning sea-island type fibers, and removing the sea component.
[0029]
The “melting point” in the present invention refers to a temperature that gives a maximum value of a melting endothermic curve obtained by using a differential scanning calorimeter at a temperature rising temperature of 10 ° C./min and raising the temperature from room temperature. When there are two or more maximum values, the highest temperature maximum value is taken as the melting point.
[0030]
The cross-sectional shape of the ultrafine fiber of the present invention is preferably circular so that the texture of the nonwoven fabric can be improved. Further, it is preferable that the ultrafine fibers are not in a bundle but in a dispersed state so that the texture of the nonwoven fabric is excellent.
[0031]
The ultrafine fibers are preferably short fibers having a high degree of freedom (fiber length is 30 mm or less) so that they can be uniformly dispersed. However, when ultrafine fibers or sea-island fibers are cut, the ultrafine fibers or island components are separated from each other. Will be in a state like a fibrillated fiber, and the dispersibility will decrease, so it is necessary to use ultrafine fibers or sea-island type fibers that are difficult to crimp between ultrafine fibers or island components when cutting. preferable. Examples of such ultrafine fibers or sea-island fibers that are difficult to press-bond include ultrafine fibers with high crystallinity (island components in the case of sea-island fibers). More specifically, when the ultrafine fiber (island component in the case of sea-island type fibers) contains polymethylpentene or polypropylene, the polypropylene has a melting point of 166 ° C. or higher (preferably 168 ° C. The above is preferable.
[0032]
Such an ultrafine fiber is likely to exhibit the above-described effect if it is contained in the nonwoven fabric constituting fiber by 5 mass% or more, more preferably 10 mass% or more, and more preferably 12 mass% or more. Is more preferable. On the other hand, since it is necessary to contain high-strength fibers so that the nonwoven fabric has excellent mechanical strength, it is preferably 95 mass% or less.
[0033]
In addition to the high-strength fiber and the ultrafine fiber, the fiber constituting the nonwoven fabric of the present invention preferably contains a heat-fusible fiber. By including the heat-fusible fiber, the mechanical strength of the nonwoven fabric can be further improved.
[0034]
The fusion component of the heat-fusible fiber preferably has a melting point that does not adversely affect fibers other than the heat-fusible fiber (for example, high-strength fibers, ultrafine fibers, etc.). For example, fibers having a polyethylene-based resin on the fiber surface (for example, high-strength fibers, ultrafine fibers, etc.) are preferable as fibers other than heat-fusible fibers so that the liquid retainability is excellent. The fusion component of the adhesive fiber is preferably made of a polyethylene resin. In this case, since the amount of the polyethylene-based resin is increased, there is an effect that the liquid retainability is improved.
[0035]
This heat-fusible fiber may be composed only of the fusion component, or may contain a non-fusion component having a melting point higher than that of the fusion component in addition to the fusion component. If the latter is composed of a fusion component and a non-fusion component, the mechanical strength of the nonwoven fabric can be further improved. The cross-sectional shape of the heat-fusible fiber in this case can be, for example, a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type. The non-fusion component is preferably made of a resin that is higher by 10 ° C. or more than the melting point of the fusion component, and is preferably made of a resin that is higher by 20 ° C. or more.
[0036]
Such heat-fusible fibers are preferably contained in the nonwoven fabric constituting fiber in an amount of 10 mass% or more, more preferably 15 mass% or more, so that the mechanical strength of the nonwoven fabric can be improved. . On the other hand, it is preferable that it is 90 mass% or less from the balance with the above high-strength fibers and ultrafine fibers.
[0037]
The non-woven fabric of the present invention basically includes the above-described high-strength fibers and ultrafine fibers, and preferably includes heat-fusible fibers, but other than these fibers within the range not impairing the function of the non-woven fabric of the present invention. Of fiber may be included. In addition, there are (1) ultrafine fiber and high-strength fiber, and (2) ultrafine fiber, high-strength fiber and heat-fusible fiber as suitable fiber blends of the nonwoven fabric of the present invention. In the case of (1) above, (fine fiber) :( high strength fiber) is in the order of 5 to 95:95 to 5, 10 to 85:90 to 15, and 12 to 80:20 to 88. Preferably, in the case of the combination of (2), (ultrafine fiber) :( high strength fiber) :( heat-fusible fiber) is 5 to 80: 5 to 80:10 to 90, 10 to 70:15 to 75:15. The blending mass ratios of -75 and 12-60: 20-68: 20-68 are preferred in order.
[0038]
If the mass ratio of the high-strength fibers is 1 or more times the mass ratio of the ultrafine fibers, the high-strength fibers form a skeleton, and the ultrafine fibers are filled between the skeletons. This is preferable because of improved properties.
[0039]
The nonwoven fabric of the present invention is composed of the above-described fibers (for example, high-strength fibers, ultrafine fibers, heat-fusible fibers, etc.), but the amount of fibers exceeding 70 mass% of the nonwoven fabric is a polyethylene resin on the fiber surface. It has. It has been found that when there are many fibers having a polyethylene-based resin on the fiber surface, the deterioration with time of liquid retention is small when oxygen-containing groups are present. That is, even if fibers of 70 mass% or less of the nonwoven fabric are provided with a polyethylene resin on the fiber surface, the liquid retainability deteriorates with time. Preferably, fibers of 75 mass% or more of the nonwoven fabric are polyethylene on the fiber surface. More preferably, 80 mass% or more of the nonwoven fabric has a polyethylene resin on the fiber surface. In addition, although the polyethylene-type resin of the fiber provided with the polyethylene-type resin on the fiber surface does not need to be the same, it is preferable that the fiber provided with the high-density polyethylene on the fiber surface contains 40 mass% or more. It is more preferable to contain 50 mass% or more of fibers having polyethylene on the fiber surface.
[0040]
The nonwoven fabric constituting fibers of the present invention (for example, high-strength fibers, ultrafine fibers, heat-fusible fibers, etc.) may be in an unstretched state, but in a stretched state so as to have excellent mechanical strength. preferable.
[0041]
In addition, the fiber length of the nonwoven fabric constituting fibers (for example, high-strength fibers, ultrafine fibers, heat-fusible fibers, etc.) is not particularly limited, but the shorter the fiber length, the higher the degree of freedom of the fibers and the uniform dispersion Therefore, the fiber length is preferably 0.5 to 30 mm, and more preferably 1 to 20 mm. Moreover, it is preferable that it is the cut | disconnected fiber. “Fiber length” refers to the length obtained by JIS L 1015 (chemical fiber staple test method) B method (corrected staple diagram method).
[0042]
The fiber length of the high-strength fiber is preferably 2.5 times or more (preferably 3 times or more, more preferably 4 times or more, still more preferably 5 times or more) the fiber length of the ultrafine fibers. In this case, the high-strength fibers form a skeleton, and the ultrafine fibers are easily filled between the skeletons, thereby improving the liquid retention.
[0043]
The nonwoven fabric of the present invention is preferably composed only of fibers that are not substantially fibrillated. This is because, when it is composed only of fibers that are not substantially fibrillated, the texture is uniform, and the liquid can be maintained in a well-balanced state throughout the nonwoven fabric. In addition, it is preferable not to use in the present invention, because fibers obtained by beating mechanically splittable fibers with a beater or the like, pulp, fibers obtained by flash spinning, etc. are fibrillated fibers.
[0044]
Although the nonwoven fabric of this invention is substantially comprised from the above fibers, it is preferable that a nonwoven fabric consists of a substantially single layer structure so that the uneven distribution of a liquid may not arise. This “substantially one-layer structure” means that the average fiber diameter of the different portions of the nonwoven fabric in terms of fiber composition and fiber composition is the average fiber diameter of the entire nonwoven fabric in the thickness direction of the nonwoven fabric. It means that it is included within the range of ± 20%. Therefore, as long as the average fiber diameter is within the above range, a plurality of fiber webs can be laminated. The simplest forming method is a method of forming one fiber web from the same fiber blend. The “thickness direction” refers to a direction perpendicular to a non-woven fabric plane (a non-woven fabric surface is flat and a flat non-woven fabric side surface when a flat plate is placed on the non-woven fabric surface).
[0045]
The nonwoven fabric of the present invention has an apparent total surface area of 20 m per unit weight.2The above is preferable. With such an apparent total surface area, the fiber surface is wide, and the liquid retainability is excellent. Therefore, even if the nonwoven fabric is as thin as 0.1 mm or less, the liquid can be held for a long period of time. More preferable total apparent surface area is 22m2That's it, 25m2The above is more preferable. In order to obtain such an apparent total surface area, for example, the amount of the ultrafine fiber as described above is increased, or the high-strength fiber and / or the heat-sealable fiber as described above having a small fiber diameter is used. It can be achieved by using them or combining them.
[0046]
The “weight per unit area” means the basis weight obtained based on the method specified in JIS P 8124 (paper and paperboard—basis weight measurement method), and “the apparent total surface area of fibers per unit area” The sum of the surface areas of the fibers (excluding the cross-sectional area of the fibers) in a state before the fibers of the fibers existing in the basis weight are fixed. For example, the basis weight is 40 g / m2In the case of 20 mass% of ultrafine fibers and 80 mass% of high strength fibers, the surface area (excluding the cross-sectional area of the fibers) of 8 g (= 40 × 0.2) of ultrafine fibers and 32 g of high strength fibers (= 40 × 0) .8) Total surface area (excluding fiber cross-sectional area). In addition, when the nonwoven fabric constituting fiber is fused, the apparent total surface area is calculated based on the surface area of the heat-fusible fiber before the fusion (excluding the cross-sectional area of the fiber). Further, the surface area of the fiber can be calculated from the fiber diameter, basis weight, composition ratio, and fineness, and the surface area of the heat-fusible fiber before fusing is the fiber diameter at the position where heat fusion is not performed. It can be calculated using the diameter.
[0047]
In the nonwoven fabric of the present invention, it is preferable that the fibers are substantially fixed only by fusion of the fibers. This is because the texture is excellent by being fixed only by fiber fusion. For example, when fibers are fixed by entanglement other than fusion, penetration from the front surface to the back surface of the nonwoven fabric is caused by an action (for example, fluid flow such as water flow, needle, etc.) to entangle the fibers. Holes tend to be formed and the texture tends to deteriorate. However, if the fibers are fixed only by fusion, the fiber arrangement is not disturbed, and the texture is excellent.
[0048]
In addition, when manufacturing a nonwoven fabric, fibers may get entangled. For example, when a fiber web is formed by a carding machine or a fiber web is formed by a wet method, the form of the fiber web can be maintained to some extent, so that the fibers are more or less intertwined. However, since this entanglement does not disturb the texture of the nonwoven fabric, it can be considered that it is not substantially entangled. Thus, “substantially only fiber fusion” means that the fibers are fixed only by fusion after the fiber web is formed. From another viewpoint, this state is a state in which the fibers constituting the nonwoven fabric are substantially two-dimensionally arranged.
[0049]
The nonwoven fabric of the present invention is composed of the fibers as described above, and more oxygen-containing functional groups are present inside the nonwoven fabric than the surface of the nonwoven fabric, so that the liquid absorption speed is high and the liquid retainability is high. Also excellent. Further, the present inventors have found that the amount of fibers provided with a polyethylene resin on the fiber surface is large, and that the retention of liquid can be sustained for a long time when oxygen-containing functional groups are present in these polyethylene resins.
[0050]
Examples of the oxygen-containing functional group include a carboxyl group, a carbonyl group, and a hydroxyl group. The amount of such oxygen-containing functional groups is greater in the nonwoven fabric than in the nonwoven fabric surface, but the oxygen-containing functional group content in the nonwoven fabric is preferably at least twice the amount of oxygen-containing functional groups in the nonwoven fabric surface. The above is more preferable.
[0051]
It should be noted that the oxygen-containing functional group has an oxygen-containing functional group (carboxyl group, carbonyl group, and hydroxyl group) (Oi) measured by an X-ray photoelectron spectrometer inside the nonwoven fabric so that the liquid retention and the liquid absorption speed are high. The ratio (Oi / C) to the number of carbon atoms (C) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.14 or more, and further preferably 0.2 or more. In addition, the ratio (Oo / C) of the oxygen-containing functional groups (carboxyl group, carbonyl group, and hydroxyl group) (Oo) to the number of carbon atoms (C) measured by an X-ray photoelectron spectrometer on the nonwoven fabric surface was 0.01. The above is preferable, 0.02 or more is more preferable, and 0.03 or more is further preferable.
[0052]
This ratio (Oi / C) is measured by measuring the nonwoven fabric using L1076-1992 (Peeling test method for woven and knitted fabrics) C method (bottom area of sample holder: about 20 cm).2After removing the fibers on the nonwoven fabric surface by pressing load: about 3.90 N, rotation speed: 100 rotations), measurement can be performed under the following conditions using an X-ray photoelectron spectrometer. In other words, using an accelerating voltage of 10 kV and an emission current of 10 mA as an X-ray source, after performing a narrow scan of carbon elements with an analysis area of 6 mm (diameter), waveform separation is performed, and waveform separation of carboxyl groups, carbonyl groups, and hydroxyl groups is performed. Do. Next, the X-ray intensity of each functional group is calculated, and the ratio (Oi / C) of the total number of carboxyl groups, the number of carbonyl groups, and the total number of hydroxyl groups (Oi) to the number of carbon atoms (C) is calculated.
[0053]
The ratio (Oo / C) is measured as follows. First, a nonwoven fabric ratio (Ot / C) is measured under the following conditions using an X-ray photoelectron spectrometer. In other words, using an accelerating voltage of 10 kV and an emission current of 10 mA as an X-ray source, after performing a narrow scan of carbon elements with an analysis area of 6 mm (diameter), waveform separation is performed, and waveform separation of carboxyl groups, carbonyl groups, and hydroxyl groups is performed. Do. Next, the X-ray intensity of each functional group is calculated, and the ratio (Ot / C) of the number of carboxyl groups, the number of carbonyl groups, and the total number of hydroxyl groups (Ot) to the number of carbon atoms (C) is calculated. Next, the ratio (Oo / C) can be calculated by subtracting the ratio (Oi / C) measured in the same manner as described above from this ratio (Ot / C). That is, the value obtained by the following equation.
Ratio (Oo / C) = {ratio (Ot / C)}-{ratio (Oi / C)}
[0054]
The texture of the nonwoven fabric of the present invention is excellent, but “texture index” can be cited as an index of the texture of the nonwoven fabric. When the formation index value is within 0.15, the formation is excellent, the separation property is excellent, and the liquid can be held uniformly. A more preferable formation index is 0.10 or less.
[0055]
The “geometric index” is a value obtained by the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-50902. That is, the value obtained as follows.
(1) Light is applied to the nonwoven fabric from the light source, and the reflected light reflected in a predetermined region of the nonwoven fabric is received by the light receiving element, and the luminance information is acquired.
(2) A predetermined region of the nonwoven fabric is equally divided into image sizes of 3 mm square, 6 mm square, 12 mm square, and 24 mm square to obtain four divided patterns.
(3) The luminance value of each section equally divided for each obtained division pattern is calculated based on the luminance information.
(4) Based on the luminance value of each section, the average luminance (X) for each division pattern is calculated.
(5) A standard deviation (σ) for each division pattern is obtained.
(6) The coefficient of variation (CV) for each division pattern is calculated by the following equation.
Coefficient of variation (CV) = (σ / X) × 100
Here, σ indicates a standard deviation for each divided pattern, and X indicates a luminance average for each divided pattern.
(7) A coordinate group obtained as a result of taking the logarithm of each image size as the X coordinate and the coefficient of variation corresponding to the image size as the Y coordinate is regressed to a linear line by the least square method, and the inclination is calculated. The absolute value of is the formation index.
[0056]
The maximum pore size of the nonwoven fabric of the present invention is preferably 40 μm or less, more preferably 35 μm or less, and further preferably 30 μm or less. With such a maximum pore size, the texture is excellent and the separability is excellent. The “maximum pore diameter” refers to a value measured by a bubble point method using a porometer (manufactured by Coulter).
[0057]
The nonwoven fabric of the present invention preferably has a maximum pore size of 2 times or less (more preferably 1.9 times or less) of the average flow pore size. Within such a range, the pore size distribution is narrow and the liquid can be kept uniform. Ideally, the maximum pore size is one time the average flow pore size, that is, the total pore size is the same. The “average flow pore size” in the present invention refers to a value obtained by a method defined in ASTM-F316, for example, a value measured by a mean flow point method using a porometer (Polometer, manufactured by Coulter). It is.
[0058]
The porosity of the nonwoven fabric of the present invention is preferably 45 to 65%, more preferably 50 to 60% so that the amount of liquid retained is increased. This “porosity (P)” is a value obtained by the following equation.
Porosity (P) = {1−W / (T × d)} × 100
Here, W is a basis weight (g / m2), T means the thickness (μm) of the nonwoven fabric, and d means the density (g / cm) of the resin (for example, fiber) constituting the nonwoven fabric.3). In addition, when two or more types of nonwoven fabric constituent resin exist, the density of nonwoven fabric constituent resin says the mass average of each constituent resin. For example, density d1Resin A is a (mass%) and density d2When the resin B is present in b (mass%), the density of the resin constituting the nonwoven fabric is a value obtained by the following formula.
d = d1× a / 100 + d2× b / 100
[0059]
The nonwoven fabric of the present invention preferably has a tensile strength in at least one direction of 20 N / 5 cm width or more, more preferably 30 N / 5 cm width or more, and 40 N / 5 cm width so that the mechanical strength is excellent. The above is more preferable. This “tensile strength” is determined by fixing a nonwoven fabric cut to a width of 5 cm between chucks (distance between chucks: 10 cm) of a tensile strength tester (Orientec, Tensilon UTM-III-100), and a tensile speed of 300 mm / It refers to the force required to pull the nonwoven fabric in min and break the nonwoven fabric.
[0060]
The nonwoven fabric of the present invention preferably has a needle penetration resistance of 500 gf or more, more preferably 600 gf or more, and even more preferably 700 gf or more so that the non-woven fabric of the present invention is excellent in separability.
[0061]
This needle type penetration resistance means the value obtained as follows.
One non-woven fabric is placed so as to cover the cylindrical through-hole of the support base having a cylindrical through-hole (inner diameter: 11 mm), and a fixing material having a cylindrical through-hole (inner diameter: 11 mm) is further formed on the non-woven fabric. After placing the nonwoven fabric so as to coincide with the center of the cylindrical through hole of the support base and fixing the nonwoven fabric, a needle attached to a handy compression tester (KES-G5, manufactured by Kato Tech) The radius of curvature at the tip: 0.5 mm, diameter: 1 mm, protruding length from the jig: 2 cm) was stabbed vertically at a speed of 0.01 cm / s, and the force required for the needle to penetrate was measured. The force is the needle penetration resistance.
[0062]
The nonwoven fabric of the present invention preferably has an average needle penetration resistance per unit weight of 14 gf or more, more preferably 15 gf or more, still more preferably 16 gf or more, and most preferably 18 gf or more. . This high value means that there are no through holes, fibers are uniformly dispersed, and the texture is excellent. “Average needle type penetration resistance” means a value obtained by averaging the values obtained by measuring the above needle type penetration resistance at 30 locations of the nonwoven fabric, and “average needle type penetration resistance per unit weight” Is the average needle type penetration resistance (g / m2) Means the value divided by.
[0063]
The basis weight of the nonwoven fabric of the present invention is 5 to 75 g / m.2Is preferable, and more preferably 10 to 60 g / m.2It is. The thickness of the nonwoven fabric of the present invention is preferably 0.15 mm or less, more preferably 0.12 mm or less, and even more preferably 0.10 mm or less. The “thickness” in the present invention refers to a thickness measured by an outer micrometer (0 to 25 mm) defined in JIS B 7502: 1994.
[0064]
The nonwoven fabric of this invention can be manufactured as follows, for example.
[0065]
First, the above-described high-strength fibers and ultrafine fibers, preferably heat-fusible fibers are prepared. At this time, it is prepared so that the amount of fibers exceeding 70 mass% of the nonwoven fabric is provided with a polyethylene resin on the fiber surface.
[0066]
Next, a fiber web is formed from the prepared fibers. The method for forming the fiber web is not particularly limited, but can be formed by a dry method (for example, a card method, an air lay method, a spun bond method, a melt blow method, etc.) or a wet method. Among these, it is preferable to form by a wet method which can take a dense structure and can produce a nonwoven fabric having excellent liquid retention and liquid absorption speed. This wet method can be formed by a conventionally known method, for example, a horizontal long net method, an inclined wire type short net method, a circular net method, or a long net / circular net combination method.
[0067]
Subsequently, the fiber which comprises this fiber web is fixed, and a nonwoven fabric is manufactured. This fixing of the fiber is preferably carried out only by thermal fusion. This is because fixing by heat fusion alone does not disturb the arrangement of the fibers, so that it is easy to produce a nonwoven fabric that is excellent in texture, excellent in separability, and capable of evenly distributing the liquid. Therefore, it is preferable that the fibers (for example, high-strength fibers, ultrafine fibers, and heat-fusible fibers) constituting the fiber web have a fusing component.
[0068]
The fiber web may be heat-sealed under no pressure, under pressure, or after the fusion component has been melted under no pressure (preferably immediately pressurized). You may do it. In any case, the heating temperature is preferably within the range from the softening temperature of the fusion component to a temperature 30 ° C. higher than the melting point, and the pressure when pressing forms a nonwoven fabric having the required mechanical strength. There is no particular limitation as long as it is a pressure that can be generated. This pressure can be appropriately set by repeating the experiment. The “softening temperature” in the present invention refers to a temperature that gives a starting point of a melting endothermic curve obtained by using a differential calorimeter and raising the temperature from room temperature at a temperature rising rate of 10 ° C./min.
[0069]
Next, oxygen-containing functional groups are introduced into the nonwoven fabric so that more oxygen-containing functional groups exist inside the nonwoven fabric than on the nonwoven fabric surface. As a method for introducing the oxygen-containing functional group, for example, a pair of electrodes each supporting a dielectric is sandwiched between the nonwoven fabrics as described above, and the oxygen-containing functional group is interposed between the electrodes in the presence of an oxygen-containing gas at atmospheric pressure. The method of introduce | transducing by applying an alternating voltage and generating discharge by the internal space of a nonwoven fabric can be mentioned. When this discharge is applied, for example, by appropriately adjusting the applied voltage, the type of dielectric, the discharge treatment time, the atmospheric humidity, and the type of oxygen-containing gas, the abundance of oxygen-containing functional groups on the nonwoven fabric surface and inside the nonwoven fabric Can be adjusted.
[0070]
As the dielectric, for example, glass, ceramic (for example, alumina), rubber (for example, synthetic rubber, for example, silicone rubber, chloroprene rubber, or butadiene rubber, or natural so as to increase the amount of oxygen-containing functional groups Rubber or the like), or a thermoplastic resin (for example, polytetrafluoroethylene or polyester) or the like can be used. The thickness of the dielectric is not particularly limited, but is preferably about 0.05 to 5 mm.
[0071]
The oxygen-containing gas is not particularly limited as long as it contains oxygen, and examples thereof include air, oxygen gas, carbon dioxide gas, and carbon monoxide gas. Among these, air is particularly suitable because it is easy to handle.
[0072]
The AC voltage applied to generate the discharge is not particularly limited, but is 0.25 KVp or more, preferably 0.5 KVp or more so that the amount of the oxygen-containing functional group can be increased (KVp is Indicates the voltage difference from the maximum AC voltage peak value to 0). In addition, the upper limit of an alternating voltage should just be a voltage which does not damage a nonwoven fabric, and is not specifically limited.
[0073]
The frequency of the alternating voltage is preferably 0.1 KHz or more, more preferably 0.5 KHz or more, and further preferably 1 KHz or more so that the oxygen-containing functional group amount can be increased. On the other hand, the upper limit of the frequency is not particularly limited as long as it is a frequency that does not damage the nonwoven fabric, but is preferably 100 KHz or less, and more preferably 50 KHz or less.
[0074]
The output of the alternating current is 0.1 W / cm so that the amount of the oxygen-containing functional group can be increased.2Preferably, it is 0.5 W / cm2The above is more preferable. The upper limit is not particularly limited as long as the output does not damage the nonwoven fabric.
[0075]
Furthermore, the waveform of the applied voltage is not particularly limited, and examples thereof include a sine wave, a triangular wave, a rectangular wave, and a pulse wave.
[0076]
The discharge treatment time is preferably 2 seconds or longer, and more preferably 3 seconds or longer so that the amount of the oxygen-containing functional group can be increased. Further, the atmospheric humidity is preferably 80 RH% or less, and more preferably 70 RH% or less so that the amount of oxygen-containing functional groups can be increased.
[0077]
In addition to the discharge treatment as described above, sulfonation treatment, fluorine gas treatment, and surfactant addition within the range in which the amount of oxygen-containing functional groups on the surface of the nonwoven fabric does not exceed the amount of oxygen-containing functional groups inside the nonwoven fabric. Application of hydrophilic resin, corona discharge treatment, plasma treatment, glow discharge treatment, creeping discharge treatment, or electron beam irradiation treatment can be performed.
[0078]
The nonwoven fabric of the present invention can be produced, for example, as described above, but a nonwoven fabric having a formation index of 0.15 or less, a nonwoven fabric having a maximum pore size of 40 μm or less, or a maximum pore size of twice or less than the average flow pore size. The non-woven fabric is a non-fibrillated fiber as a fiber constituting the non-woven fabric, a short fiber having a fiber length of about 1 to 20 mm, a fiber web formed by a wet method, or only by fusing. It can manufacture by using these together, such as fixing fibers (not performing an entanglement process).
[0079]
The non-woven fabric having a porosity of 45 to 65% of the present invention reduces the amount of ultrafine fibers, reduces the amount of fibers used, adjusts the thickness by adjusting the pressure when fusing, etc. It can manufacture by using these together.
[0080]
The nonwoven fabric having a tensile strength in at least one direction of the present invention of 20 N / 5 cm width or more is a state in which the orientation of the fiber is close to one direction by adjusting the moving speed of the net for making up the fiber and the slurry flow rate, It can be produced by using these in combination, such as increasing the degree of fusion or increasing the fiber length.
[0081]
The nonwoven fabric with needle penetration resistance of 500 gf or more according to the present invention or the nonwoven fabric with average needle penetration resistance per unit weight of 14 gf or more uses high-strength fibers with high tensile strength, Adjust various conditions such as increasing the number of fibers, uniformly dispersing high-strength fibers, firmly fusing them with heat-fusible fibers, or fusing heat-fusible fibers and then immediately applying pressure. Can be manufactured.
[0082]
Nonwoven fabric in which the amount of oxygen-containing functional groups in the nonwoven fabric of the present invention is at least twice the amount of oxygen-containing functional groups in the nonwoven fabric surface, the nonwoven fabric in which the ratio (Oi / C) in the nonwoven fabric is 0.1 or more, and the ratio in the nonwoven fabric surface The non-woven fabric having (Oo / C) of 0.01 or more is, for example, the above-mentioned at atmospheric pressure in the presence of an oxygen-containing gas in a state where the non-woven fabric is sandwiched between a pair of electrodes each supporting a dielectric. When introducing an AC voltage between both electrodes and generating a discharge in the inner space of the nonwoven fabric, the applied voltage, dielectric type, discharge treatment time, atmospheric humidity, and oxygen-containing gas type are adjusted accordingly. Alternatively, it can be produced by using a discharge treatment or a fluorine gas treatment different from the discharge treatment.
[0083]
As described above, the nonwoven fabric of the present invention is excellent in liquid retention over a long period of time, has a high liquid absorption speed, and is excellent in mechanical strength. Therefore, it is suitably used for applications requiring these physical properties. be able to. For example, it can be suitably used for applications such as battery separators, electric double layer capacitor separators, wiping materials, and printing substrates.
[0084]
Among these, when the nonwoven fabric of the present invention is used as a battery separator, a remarkable effect is obtained. In other words, since the electrolyte retainability is excellent for a long period of time, the battery life can be extended. Moreover, since the liquid absorption speed of the electrolytic solution is high, the battery can be manufactured efficiently. Furthermore, the non-woven fabric (separator) is not easily broken by the force applied to the non-woven fabric (battery separator) at the time of battery production, and the active material of the electrode is difficult to penetrate the non-woven fabric (separator). it can. Moreover, even if the thickness of the non-woven fabric is thin, the above-described effect can be achieved, so that the battery can be increased in capacity. The nonwoven fabric of the present invention can be used as a separator for any battery, for example, primary batteries such as alkaline manganese batteries, mercury batteries, silver oxide batteries, air batteries, nickel-cadmium batteries, silver-zinc batteries, silver -It can use as a separator of secondary batteries, such as a cadmium battery, a nickel- zinc battery, a nickel-hydrogen battery, and can be used especially suitably as a separator of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery.
[0085]
Since the battery of the present invention uses a nonwoven fabric as described above as a separator, the battery life is long and can be manufactured efficiently and stably. The battery of the present invention can have the same structure as that of a conventional battery except that the nonwoven fabric as described above is used as a separator.
[0086]
For example, a cylindrical nickel-hydrogen battery has a structure in which an electrode group in which a nickel positive electrode plate and a hydrogen storage alloy negative electrode plate are spirally wound through a nonwoven fabric (separator) as described above is inserted into a metal case. Have As the nickel positive electrode plate, for example, a sponge-like porous porous material filled with an active material made of nickel hydroxide solid solution powder can be used. As the hydrogen storage alloy negative electrode plate, for example, a nickel plated perforated steel plate, For foamed nickel or nickel net, AB5-Based (rare earth) alloy, AB / A2B-based (Ti / Zr-based) alloy or AB2Those filled with a (Laves phase) -based alloy can be used. As the electrolytic solution, for example, a potassium hydroxide / lithium hydroxide two-component system or a potassium hydroxide / sodium hydroxide / lithium hydroxide three-component system can be used. The case is sealed with an insulating gasket by a sealing plate provided with a safety valve. Furthermore, a positive electrode current collector and an insulating plate are provided, and if necessary, a negative electrode current collector is provided.
[0087]
Examples of the battery of the present invention include primary batteries such as alkaline manganese batteries, mercury batteries, silver oxide batteries, air batteries, nickel-cadmium batteries, silver-zinc batteries, silver-cadmium batteries, nickel-zinc batteries, nickel-hydrogen batteries. A secondary battery such as a battery can be mentioned, and a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery is preferable, and a sealed nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery is particularly preferable. Note that the battery need not be cylindrical, and may be rectangular, button-shaped, or the like. In the case of a square type or a button type, it has a laminated structure in which a nonwoven fabric (separator) is disposed between a positive electrode plate and a negative electrode plate.
[0088]
Although the Example of the separator of this invention is described below, this invention is not limited to these Examples. The amount of the oxygen-containing functional group was measured by the method described above.
[0089]
【Example】
Example 1
Prepared as a sea-island-type fiber by a composite spinning method in which 25 island components made of polypropylene are present in a sea component made of poly-L-lactic acid (fineness: 1.65 dtex, cut fiber length: 2 mm) did. Next, this sea-island type fiber was immersed in a bath composed of a 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution at a temperature of 80 ° C. for 30 minutes to remove poly-L-lactic acid, which is a sea component of the sea-island type fiber, to obtain a polypropylene extra fine fiber ( Fiber diameter: 2 μm, ρ / d: 0.083, melting point: 172 ° C., cut fiber length 2 mm, density: 0.91 g / cm3Non-fibrillated, stretched, cross-sectional shape: circular, having substantially the same diameter in the fiber axis direction).
[0090]
As high-strength fibers, polypropylene is coated with high-density polyethylene (fusion component, melting point: 135 ° C.), and the cross-sectional shape is a core-sheath type composite fiber (tensile strength: 6.8 cN / dtex, fiber diameter: 11.0 μm, fiber length: 5 mm, density: 0.94 g / cm3, Not fibrillated, stretched).
[0091]
Subsequently, 20 mass% of the above-mentioned polypropylene ultrafine fibers and 80 mass% of the core-sheath type composite fiber (high strength fiber) were mixed, and a fiber web was formed from the dispersed slurry by a wet method (horizontal long net method). In this fiber web, the polypropylene microfibers were not in a bundle but in a dispersed state.
[0092]
Next, the fiber web is left in a hot air circulation dryer set at a temperature of 135 ° C. for 3 minutes to dry the fiber web and use the sheath component (high-density polyethylene) of the core-sheath composite fiber (high-strength fiber). Thermal fusion was performed to form a fusion nonwoven fabric having a substantially single layer structure.
[0093]
Next, the fused nonwoven fabric 5 was placed at 6 m / min. Between the belt-like dielectrics 2a and 2b of the discharge treatment apparatus as shown in FIG. (Discharging treatment time: 5 seconds), and in the state where the fused nonwoven fabric 5 is sandwiched between the belt-like dielectrics 2a, 2b, both in the presence of air (humidity: 60RH%) under atmospheric pressure. An AC voltage is applied between the electrodes 1a and 1b (voltage: 24 kVp, output: 2.8 kW (1.83 W / cm2), Frequency: 25 KHz, waveform: sine wave), and discharge was generated inside the fused nonwoven fabric.
[0094]
In addition, the specific structure of the discharge processing apparatus was as follows.
(1) Flat electrode 1a, 1b: A stainless steel plate sprayed with alumina having a thickness of 100 μm on the opposing surface is placed facing each other in a flow direction length of 500 mm, a width of 1020 mm, a thickness of 35 mm.
(2) Opposing belt-like dielectrics 2a and 2b: silicone belts having a width of 1200 mm and a thickness of 3 mm
(3) Side wall dielectrics 3a and 3b: Each side wall of each flat electrode 1a and 1b is completely covered with 5 mm thick epoxy resin.
(4) Application means: The flat electrode 1a is connected to the high frequency power source 4 and the flat electrode 1b is grounded.
[0095]
Next, the discharge-treated fused nonwoven fabric was calendered to form a single-layered nonwoven fabric (weight per unit: 40 g / m2, Thickness: 0.10 mm, apparent total surface area: 39 m2The fibers are arranged substantially two-dimensionally, and 80% by mass of the nonwoven fabric is provided with a polyethylene resin on the fiber surface). The ratio (Oi / C) inside the nonwoven fabric was 0.20, and the ratio (Oo / C) on the nonwoven fabric surface was 0.03.
[0096]
(Example 2)
As a sea-island fiber, a fiber obtained by a composite spinning method in which 25 island components made of high-density polyethylene are present in a sea component made of poly-L-lactic acid (fineness: 1.68 dtex, cut fiber length: 2 mm) Prepared. Next, this sea-island type fiber was immersed in a bath composed of a 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution at a temperature of 80 ° C. for 30 minutes to remove poly-L-lactic acid, which is a sea component of the sea-island type fiber, to obtain ultrafine high-density polyethylene Fiber (fiber diameter: 2 μm, ρ / d: 0.084, melting point: 135 ° C., cut fiber length 2 mm, density: 0.95 g / cm3Non-fibrillated, stretched, cross-sectional shape: circular, having substantially the same diameter in the fiber axis direction).
[0097]
Moreover, the same core-sheath type composite fiber as Example 1 was prepared as a high strength fiber.
[0098]
Further, as the heat-fusible fiber, the core component (non-fusion component) is polypropylene (melting point: 168 ° C., density: 0.91 g / cm).3The sheath component (fusion component) is low density polyethylene (melting point: 124 ° C., density: 0.92 g / cm3) Core-sheath composite heat-fusible fiber (fineness: 1.2 dtex, fiber length: 5 mm, mass ratio of core component to sheath component is 1: 1, not fibrillated, stretched) did.
[0099]
Next, 20 mass% of the above-mentioned high-density polyethylene ultrafine fiber, 30 mass% of the core-sheath type composite fiber (high strength fiber), and 50 mass% of the core-sheath type composite heat-fusible fiber are mixed and dispersed from the slurry. A fiber web was formed by (horizontal long net system). In this fiber web, the high-density polyethylene microfibers were not in a bundle but in a dispersed state.
[0100]
Next, the fiber web is left in a hot-air circulating dryer set at a temperature of 124 ° C. for 3 minutes to dry the fiber web and heat the sheath component (low-density polyethylene) of the core-sheath type composite heat-fusible fiber. Fusion was performed to form a fusion nonwoven fabric having a substantially single layer structure.
[0101]
Subsequently, the discharge treatment and the calendar treatment were carried out in the same manner as in Example 1, and a single-layered nonwoven fabric (weight per unit: 40 g / m)2, Thickness: 0.10 mm, apparent total surface area: 35 m2The fibers are arranged substantially two-dimensionally, and 100% by mass of the nonwoven fabric is provided with a polyethylene resin on the fiber surface). The ratio (Oi / C) inside the nonwoven fabric was 0.23, and the ratio (Oo / C) on the nonwoven fabric surface was 0.05.
[0102]
(Example 3)
As a sea-island type fiber, 25 island components composed of high-density polyethylene and polypropylene are present in a sea component composed of poly-L-lactic acid, and a fiber obtained by a composite spinning method (fineness: 1.66 dtex, cut fiber length) : 2 mm). Next, this sea-island type fiber was immersed in a bath composed of a 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution at a temperature of 80 ° C. for 30 minutes to remove poly-L-lactic acid, which is a sea component of the sea-island type fiber, to obtain a high-density polyethylene- Polypropylene composite ultrafine fiber (fiber diameter: 2 μm, cross-sectional shape: sea island shape, ρ / d: 0.083, melting point of high density polyethylene: 135 ° C., cut fiber length: 2 mm, density: 0.94 g / cm3Non-fibrillated, stretched, cross-sectional shape: circular, having substantially the same diameter in the fiber axis direction).
[0103]
Further, as a high-strength fiber, a fiber made of polypropylene (tensile strength: 10.7 cN / dtex, fiber diameter: 13.7 μm, fiber length: 10 mm, density: 0.91 g / cm3, Not fibrillated, stretched).
[0104]
Further, as the heat-fusible fiber, the core component (non-fusion component) is polypropylene (melting point: 168 ° C., density: 0.91 g / cm).3The sheath component (fusion component) is high density polyethylene (melting point: 135 ° C., density: 0.95 g / cm3) Core-sheath composite heat-fusible fiber (fineness: 1.2 dtex, fiber length: 5 mm, mass ratio of core component to sheath component is 1: 1, not fibrillated, stretched) did.
[0105]
Next, 20 mass% of the high-density polyethylene-polypropylene composite ultrafine fiber, 20 mass% of polypropylene fiber (high-strength fiber), and 60 mass% of the core-sheath type composite heat-fusible fiber are mixed and dispersed from the slurry. A fiber web was formed by (horizontal long net system). In this fiber web, the high-density polyethylene-polypropylene composite ultrafine fibers were not in a bundled state but in a dispersed state.
[0106]
Next, the fiber web is left in a hot air circulation dryer set at a temperature of 135 ° C. for 3 minutes to dry the fiber web and to form the high density polyethylene-polypropylene composite ultrafine fiber and the core-sheath composite heat-fusible fiber. High density polyethylene was thermally fused to form a fused nonwoven fabric having a substantially single layer structure.
[0107]
Subsequently, the discharge treatment and the calendar treatment were carried out in the same manner as in Example 1, and a single-layered nonwoven fabric (weight per unit: 40 g / m)2, Thickness: 0.10 mm, apparent total surface area: 36 m2The fibers are arranged substantially two-dimensionally, and 80% by mass of the nonwoven fabric is provided with a polyethylene resin on the fiber surface). The ratio (Oi / C) inside the nonwoven fabric was 0.22, and the ratio (Oo / C) on the nonwoven fabric surface was 0.04.
[0108]
(Comparative Example 1)
A non-woven fabric having a single-layer structure (weight per unit: 40 g / m) in exactly the same manner as in Example 3 except that 20 mass% of the same polypropylene ultrafine fiber as in Example 1 was used as the ultrafine fiber.2, Thickness: 0.10 mm, apparent total surface area: 37 m2The fibers are arranged substantially two-dimensionally, and 60% by mass of the nonwoven fabric is provided with a polyethylene resin on the fiber surface). The ratio (Oi / C) inside the nonwoven fabric was 0.14, and the ratio (Oo / C) on the nonwoven fabric surface was 0.01.
[0109]
(Comparative Example 2)
As the ultrafine fiber, the same polypropylene extrafine fiber as in Example 1 was prepared, and as the heat fusible fiber, the same core-sheath type composite heat fusible fiber as in Example 3 was prepared.
[0110]
Subsequently, 20 mass% of the above-mentioned polypropylene ultrafine fibers and 80 mass% of the core-sheath type composite heat-fusible fiber were mixed, and a fiber web was formed from the dispersed slurry by a wet method (horizontal long net method). In this fiber web, the polypropylene microfibers were not in a bundle but in a dispersed state.
[0111]
Next, a fusion nonwoven fabric was formed in the same manner as in Example 3, and after performing a discharge treatment, a calendar treatment was carried out to form a single-layer nonwoven fabric (weight per unit: 40 g / m).2, Thickness: 0.10 mm, apparent total surface area: 37 m2The fibers are arranged substantially two-dimensionally, and 80% by mass of the nonwoven fabric is provided with a polyethylene resin on the fiber surface). The ratio (Oi / C) inside the nonwoven fabric was 0.17, and the ratio (Oo / C) on the nonwoven fabric surface was 0.02.
[0112]
(Comparative Example 3)
The same core-sheath type composite fiber as in Example 1 was prepared as the high-strength fiber, and the same core-sheath type composite heat-sealable fiber as in Example 3 was prepared as the heat-sealable fiber.
[0113]
Next, after the core-sheath type composite fiber 40 mass% and the core-sheath type composite heat-fusible fiber 60 mass% are mixed and dispersed, a fiber web is formed by a wet method (horizontal long net method). A fused nonwoven fabric is formed in the same manner as in Example 3, and after performing a discharge treatment, a calendar treatment is performed to form a single-layer nonwoven fabric (weight per unit: 40 g / m).2, Thickness: 0.10 mm, apparent total surface area: 25 m2The fibers are arranged substantially two-dimensionally, and 100% by mass of the nonwoven fabric is provided with a polyethylene resin on the fiber surface). The ratio (Oi / C) inside the nonwoven fabric was 0.19, and the ratio (Oo / C) on the nonwoven fabric surface was 0.03.
[0114]
(Comparative Example 4)
After the discharge treatment was performed on the fusion nonwoven fabric having substantially a single layer structure manufactured in the same manner as in Example 1, the calendar treatment was performed to form a single layer nonwoven fabric (weight per unit: 40 g / m).2, Thickness: 0.10 mm, apparent total surface area: 39 m2The fibers are arranged substantially two-dimensionally, and 80% by mass of the nonwoven fabric is provided with a polyethylene resin on the fiber surface). The ratio (Oi / C) inside the nonwoven fabric was 0.01, and the ratio (Oo / C) on the nonwoven fabric surface was 0.16. The discharge treatment was performed under the following conditions.
Output: 1000W
Electrode: Two electrodes having a width of 110 cm × 2 cm are arranged above and below the fusion nonwoven fabric so that the gap between the electrodes is 2 mm.
Discharge processing tempo: 4 m / min.
Humidity: 60RH%
[0115]
(Measurement of formation index)
The formation index of each nonwoven fabric was measured as follows.
(1) Light was irradiated to the nonwoven fabric from the light source, and the reflected light reflected in the predetermined area | region of the nonwoven fabric was received by the light receiving element among the irradiated lights, and the luminance information was acquired.
(2) A predetermined region of the nonwoven fabric was equally divided into image sizes of 3 mm square, 6 mm square, 12 mm square, and 24 mm square to obtain four divided patterns.
(3) The luminance value of each section equally divided for each obtained division pattern was calculated based on the luminance information.
(4) Based on the luminance value of each section, the luminance average (X) for each division pattern was calculated.
(5) The standard deviation (σ) for each divided pattern was obtained.
(6) The coefficient of variation (CV) for each divided pattern was calculated by the following equation.
Coefficient of variation (CV) = (σ / X) × 100
Here, σ indicates a standard deviation for each divided pattern, and X indicates a luminance average for each divided pattern.
(7) A coordinate group obtained as a result of taking the logarithm of each image size as the X coordinate and the coefficient of variation corresponding to the image size as the Y coordinate is regressed to a linear line by the least square method, and the inclination is calculated. The absolute value of was used as the formation index. In addition, a formation index means that the fiber is disperse | distributed uniformly, so that a number is small.
[0116]
The results are shown in Table 1. As is apparent from Table 1, the nonwoven fabric of the present invention was very excellent in formation.
[0117]
[Table 1]
Figure 0003917873
Figure 0003917873
[0118]
(Maximum pore size measurement)
The maximum pore diameter of each nonwoven fabric was measured by a bubble point method using a porometer (manufactured by Coulter). This value was as shown in Table 1. As apparent from Table 1, since the maximum pore diameter is small and the texture is uniform, it is predicted that the nonwoven fabric has excellent separability.
[0119]
(Measurement of ratio (maximum pore size / average flow pore size))
The average flow pore size of each nonwoven fabric was measured by a mean flow point method using a porometer (Polometer, manufactured by Coulter).
[0120]
Next, the ratio (maximum pore diameter / average flow pore diameter) was calculated by dividing the maximum pore diameter obtained as described above by the average flow pore diameter. The results are shown in Table 1. As is apparent from Table 1, the nonwoven fabric of the present invention has a small ratio, and can hold the liquid in a uniformly dispersed state.
[0121]
(Measurement of porosity)
First, the basis weight (W) and thickness (T) of each nonwoven fabric were measured.
[0122]
Next, the density (d) of the nonwoven fabric constituent fibers was calculated from the density and mass ratio of each constituent fiber.
[0123]
Next, “porosity (P)” was calculated from the following equation.
Porosity (P) = {1−W / (T × d)} × 100
[0124]
The results are shown in Table 1. As is apparent from Table 1, the nonwoven fabric of the present invention was predicted to have a large amount of liquid retention.
[0125]
(Measurement of tensile strength in the longitudinal direction)
Each non-woven fabric cut into a width of 5 cm is fixed between chucks (distance between chucks: 10 cm) of a tensile strength tester (Orientec, Tensilon UTM-III-100), and each non-woven fabric is elongated at a pulling speed of 300 mm / min. The force required to break each nonwoven fabric was measured, and this force was defined as the tensile strength in the longitudinal direction. The results are shown in Table 1. As is clear from Table 1, the nonwoven fabric of the present invention was excellent in mechanical strength.
[0126]
(Needle-type penetration resistance)
One non-woven fabric is placed so as to cover the cylindrical through-hole of the support base having a cylindrical through-hole (inner diameter: 11 mm), and a fixing material having a cylindrical through-hole (inner diameter: 11 mm) on each non-woven fabric. Are fixed so that they coincide with the center of the cylindrical through-hole of the support base, and each nonwoven fabric is fixed. Then, the nonwoven fabric is attached to a handy compression testing machine (KES-G5, manufactured by Kato Tech). A needle (curvature radius at the tip: 0.5 mm, diameter: 1 mm, protrusion length from the jig: 2 cm) was pierced vertically at a speed of 0.01 cm / s, and the force required to penetrate the needle was measured. This force was defined as needle-type penetration resistance. The results are shown in Table 1. As is apparent from Table 1, the nonwoven fabric of the present invention was highly separable because it was more difficult to separate the fibers even when the needle-shaped material contacted.
[0127]
(Average needle-type penetration resistance per unit weight)
The average needle type penetration resistance is obtained by averaging the values obtained by measuring the needle type penetration resistance for 30 locations of each nonwoven fabric, and then obtaining the average needle type penetration resistance (g / m2The average needle type penetration resistance per unit weight was calculated. The results are shown in Table 1. As is clear from Table 1, the nonwoven fabric of the present invention was highly separable because it was more difficult to separate the fibers even when the needle-shaped material contacted.
[0128]
(Measurement of pressure retention rate)
Each nonwoven fabric cut to a diameter of 30 mm was brought to water equilibrium under the conditions of a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 65%.0) Was measured.
[0129]
Next, the air in the non-woven fabric was immersed in an aqueous potassium hydroxide solution having a specific gravity of 1.3 (20 ° C.) for 1 hour so that the aqueous potassium hydroxide solution was replaced, and the aqueous potassium hydroxide solution was retained.
[0130]
Next, the nonwoven fabric was sandwiched between three upper and lower filter papers (diameter: 30 mm), and a pressure of 5.7 MPa was applied for 30 seconds with a pressure pump.1) Was measured.
[0131]
Subsequently, the pressurization liquid retention was calculated | required by the following formula. In addition, this measurement was performed 4 times with respect to one nonwoven fabric, and the average was made into the pressurization liquid retention. The results are shown in Table 1. It can be judged that the holding | maintenance of electrolyte solution is excellent in this pressurization liquid retention being 10% or more.
Pressure retention ratio (%) = {(M1-M0) / M0} × 100
[0132]
As is apparent from Table 1, the nonwoven fabric of the present invention was excellent in liquid retention.
[0133]
(Measurement of liquid absorption height)
Each nonwoven fabric was cut into a rectangular shape of 180 mm in the longitudinal direction and 25 mm in the width direction to prepare a test piece. Next, an area from one end in the longitudinal direction of each test piece to 5 mm above is immersed in a potassium hydroxide solution (1.3d), and each test piece is perpendicular to the liquid level of the potassium hydroxide solution. Arranged. And the height which the potassium hydroxide solution rose after 30 minutes passed was measured. This measurement was performed before and after leaving for 14 days under conditions of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 80%. The results are shown in Table 1. This height is 100 mm / 30 min. If it is above, it can be judged that the liquid absorption speed is high and the liquid absorption is excellent. As apparent from Table 1, it was found that the nonwoven fabric of the present invention has a high liquid absorption rate and can maintain its ability over a long period of time.
[0134]
(Measurement of battery life)
Sub-C size nickel metal hydride batteries (battery capacity: 2000 Ah) were prepared using each nonwoven fabric as a separator. Each battery was activated, charged at room temperature for 6 hours at 0.2C, and discharged at 0.2C to a final voltage of 0.8V as one cycle, and when the capacity decreased to 80% of the initial capacity. The number of cycles to reach was determined. The results are shown in Table 1. As is apparent from Table 1, it was found that the nonwoven fabric of the present invention can extend the battery life when used as a battery separator.
[0135]
【The invention's effect】
In the nonwoven fabric of the present invention, the liquid retainability is hardly lowered over a long period of time. Moreover, the liquid absorption speed is high. Furthermore, the mechanical strength is excellent.
[0136]
The battery of the present invention has a long battery life and can be produced efficiently and stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electric discharge treatment apparatus used in Examples.
[Explanation of symbols]
1a, 1b Flat electrode
2a, 2b Belt-shaped dielectric
3a, 3b Side wall dielectric
4 High frequency power supply
5 Fusion nonwoven fabric

Claims (8)

引張り強さが6cN/dtex以上の高強度繊維と、束の状態にはなく、分散した状態にある繊維径が4μm以下の極細繊維とを含む、繊維同士が実質的に繊維の融着のみによって固定された不織布であり、この不織布の70mass%を超える量の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えており、しかも不織布表面よりも不織布内部により多くの酸素含有官能基が存在していることを特徴とする不織布。The high-strength fiber having a tensile strength of 6 cN / dtex or more and the ultrafine fiber having a fiber diameter of 4 μm or less in a dispersed state that is not in a bundle state , the fibers are substantially only by fusion of the fibers. It is a fixed nonwoven fabric, and the amount of fibers exceeding 70 mass% of this nonwoven fabric has a polyethylene resin on the fiber surface, and more oxygen-containing functional groups are present in the nonwoven fabric than on the nonwoven fabric surface. Characteristic nonwoven fabric. 高強度繊維が繊維表面に融着可能な樹脂を備えた、横断面形状が芯鞘型、偏芯型又は海島型の繊維であり、高強度繊維が融着していることを特徴とする、請求項1記載の不織布。The high-strength fiber is provided with a resin that can be fused to the fiber surface, the cross-sectional shape is a core-sheath type, eccentric type or sea-island type fiber, and the high-strength fiber is fused, The nonwoven fabric according to claim 1. 海島型繊維の海成分を除去して残留した島成分からなる極細繊維であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の不織布。  The nonwoven fabric according to claim 1 or 2, wherein the nonwoven fabric is an ultrafine fiber composed of island components remaining after removing sea components of sea-island fibers. 不織布の75mass%以上の繊維が繊維表面にポリエチレン系樹脂を備えていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の不織布。  The nonwoven fabric according to any one of claims 1 to 3, wherein 75 mass% or more of the nonwoven fabric has a polyethylene resin on the fiber surface. 高強度繊維がポリプロピレン樹脂単独からなり、極細繊維の表面にはポリエチレン系樹脂が存在し、更に熱融着性繊維を含み、熱融着性繊維が融着した不織布であることを特徴とする、請求項1、請求項3、又は請求項4に記載の不織布。The high-strength fiber is made of polypropylene resin alone, the surface of the ultrafine fiber is a polyethylene-based resin, further includes a heat-fusible fiber, and the heat-fusible fiber is a non-woven fabric fused, The nonwoven fabric according to claim 1, claim 3, or claim 4. 高密度ポリエチレンを繊維表面に備えている繊維を40mass%以上含んでいることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の不織布。The non-woven fabric according to any one of claims 1 to 5, comprising 40 mass% or more of fibers having high-density polyethylene on the fiber surface. 電池用のセパレータとして使用することを特徴とする、請求項1〜のいずれかに記載の不織布。Characterized by using as a separator for a battery, the nonwoven fabric according to any one of claims 1-6. 請求項1〜のいずれかに記載の不織布をセパレータとして用いていることを特徴とする電池。A battery using the nonwoven fabric according to any one of claims 1 to 7 as a separator.
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