JP4311605B2 - 鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池用セパレータに関し、更に詳しくは、薄肉シートのベース面に、電極板に当接させるように所定の間隔を存して多数条の主リブを設けた鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の極板にエキスパンド方式極板が使用される割合が増加してきたのに伴い、ポリオレフィン系樹脂を主材としたセパレータの使用量が増加してきた。このセパレータは、袋状に加工され、陽極板または陰極板を収納して用いられる。このセパレータを使用することの利点としては、次のような点が挙げられる。
▲１▼リーフ状セパレータを使用した鉛蓄電池に見られるような、陰極板からのデンドライトの成長によるショートが起こらないこと。
▲２▼電池性能において、電池内部抵抗が小さく、ガラスマットを併用した電池と比較して高率放電時の電圧降下が小さいこと。
▲３▼ロール状に巻回された連続シートであり、電池組立ラインで連続供給できるため、リーフ状セパレータと違って、電池の組立てが自動化でき生産性の向上が図れること。
一般に、このセパレータを使用する場合は、ガラスマットと併用することは少なくなる。このため、このセパレータの最大の弱点である耐酸化性の低下を防ぐために、陽極板側に接するセパレータの面には、陽極板とセパレータの間に一定の間隔を確保するために突起状のリブを設けて対処している。セパレータに設けられたリブは、極板との接触を防ぎ、酸化による腐食を受けにくくする役割を担う。また、このリブは、同時に、充電時に発生するガスを排出し易くする機能も有する。
このようなポリオレフィン系樹脂を主材とするリブ付きセパレータは、一般に次のような方法で製造される。ポリオレフィン系樹脂、無機粉体及び可塑剤を主体とした原料組成物を押出機により加熱溶融・混練しながらダイより押し出し、成形ロールにより薄肉のフィルム状に加圧成形した後、前記可塑剤を有機溶剤により抽出除去して多孔質フィルムとするものである。この成形ロール（通常一方のロールのみ）の表面にはリブを形成するための溝が刻設してあり、その溝の刻設パターンにより様々な形状のリブを形成できるようになっている。通常のリブパターンは、連続した線状リブで、セパレータシートの長手方向に沿って所定高さのリブが複数条立設されたものである。このリブの高さは、例えば自動車用鉛蓄電池など同一用途の電池向けであっても必ずしも一律でなく、電池の種類毎に微妙に異なっているので、このようなセパレータを製造するには、リブの高さ毎に異なる刻設パターンの成形ロールを用意する必要があった。また、１製造ラインにおいて成形ロールを切り替える際には、その切替え作業中はラインの稼働を止めることになるので、この切替え頻度が高くなるほど製造効率が落ちるという問題もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決する１方法として、成形ロールによって一旦成形されたリブを、後工程においてプレスロール等の押圧処理により押し潰すことによりリブ高さを調整する（低くする）方法も考えられる。確かに、この方法を用いれば、１種類の成形ロールを使用してリブ高さの異なる複数のセパレータ品種に対応できるようになるので、上記従来の問題点を解決でき有効な手段となり得る。しかし、３０ｍ／ｍｉｎ以上のライン速度（シート搬送速度）で稼働する実際のライン生産現場においてこの方法を適用しようとすると、プレスロール等によりリブを押圧しても容易にリブ高さを調整できないばかりでなく、この押圧力が薄肉シートの薄肉部に影響を及ぼし薄肉部に皺や膨れ、折れ等を発生させてしまうという問題を有していた。特に、薄肉シートのベース厚さが薄くなるほど、またリブ高さが高くなるほど、また製造ラインにおけるシート搬送速度が速くなるほど、また押圧処理によるリブ高さ調整幅（リブ高さ低減率）が大きくなるほど、前記した薄肉部の皺、膨れ、折れ等の発生度合いが高まり良好なシートを得ることが難しくなるので、この方法を用いて種々のセパレータ品種にわたり工業的に効率的かつ高品質に生産を行うことは不可能であった。
そこで、本発明では、複数の成形ロールを使用することなく、任意の高さのリブを形成可能で、しかもセパレータの薄肉部に皺や膨れ、折れ等を発生させることがない鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、上記の方法、即ち一旦リブを成形した後に押圧処理によりリブを押し潰してリブ高さを調整する方法において、リブ高さ調整そのものが困難であったり薄肉部に皺や膨れ、折れ等を発生させてしまう原因として、リブ形状に着目した。つまり、従来のリブ形状では上部が平面であったのだが、この上部の形状を見直すことにより、上記従来の問題点を解決できる方法を見出すに至った。
本発明の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法は、かかる知見に基づきなされたもので、請求項１に記載の通り、熱可塑性樹脂を主体としたシートのベース面に樹脂の溶融一体成形により幅方向断面が略台形状をなす線状の主リブを複数条立設した鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法であって、前記溶融一体成形により前記主リブの幅方向断面の上部両端部にアールを備えた所定高さの主リブを持つシートに一旦成形し、その後該主リブの上部を押圧することにより、前記主リブの高さを任意の高さに形成することを特徴とする。
また、請求項２に記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法は、請求項１に記載の製造方法において、前記アールの曲率半径は、０．０２〜０．５ｍｍの範囲であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法は、請求項１または２に記載の製造方法において、前記押圧は、前記シートをプレスロール間に通すことにより行うものであることを特徴とする。
また、請求項４に記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法は、請求項１乃至３の何れかに記載の製造方法において、前記押圧は、前記シートを加温状態にて行うことを特徴とする。
また、請求項５に記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法は、請求項１乃至４の何れかに記載の製造方法において、記押圧は、前記シートの多孔質化後に行うことを特徴とする。
また、請求項６に記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法は、請求項１乃至５の何れかに記載の製造方法において、前記溶融一体成形は、半溶融状態にあるシート前駆体をリブ形成用の溝が刻設された成形ロール間に通すことにより行う加圧成形であることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１および２は、本発明の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法に使用する薄肉シートを示すもので、図中１で示される薄肉シートは、ポリエチレン樹脂シート等から構成され、電極板に当接させるようにして所定の間隔を存して多数条の主リブ２を立設するものである。このリブパターンは、連続した線状リブで、セパレータシートの長手方向に沿って所定高さの主リブ２が複数条立設されたものである。そして、この主リブ２の幅方向断面の上部両端部には、図２に示すようにアールｒ１を設けるようにする。
【０００６】
このように、主リブ２の幅方向断面の上部両端部にアールｒ１を設けることにより、主リブ高さを所定の高さに調整するべく主リブ２の上部をプレスロール等で押圧しても、薄肉シート１の薄肉部に加わる応力を低減することができ、薄肉シート１の薄肉部において、皺や膨れ、折れ等が発生することを防ぐことができるようになる。尚、リブパターンを、連続した線状リブではなく、不連続の線状リブとした場合には、主リブ２の長手方向断面の上部両端部にもアールを設けるようにすれば、より薄肉シート１の薄肉部に加わる応力を低減することができる。
【０００７】
前記主リブ２の幅方向断面の上部両端部に設けられたアールｒ１の曲率半径については、特に制限されるものではないが、従来の主リブ上部が平面である（主リブ上部にアールを設けない）鉛蓄電池用リブ付きセパレータの場合、線状主リブの幅方向の断面形状は、上底が０．２〜１．０ｍｍ程度、下底が０．４〜２．０ｍｍ程度、高さが０．３〜２．０ｍｍ程度の台形状であるので、アールｒ１の曲率半径を０．０２〜０．５ｍｍの範囲に形成することが好ましい。
また、主リブ上部の押圧により調整し得る主リブ高さの調整幅（主リブ高さ低減率）は、実際の主リブ形状や主リブ寸法、上面のアール形状等の主リブ条件や、薄肉部の厚さ、製造ラインのシート搬送速度、押圧処理条件（処理温度等）等の諸条件に応じて適宜決定されるものであるが、薄肉シートの主リブ部や薄肉部に著しい応力を与えない程度の範囲内（通常の条件では４０％程度以下）に留めておくのが好ましい。
【０００８】
【実施例】
次に、本発明の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法の実施例を比較例とともに説明する。
（実施例１）
高密度ポリエチレン樹脂粉末と、無機粉体として平均粒径５μｍのシリカ粉末と、鉱物オイルとしてパラフィン系オイルとをヘンシェルミキサで混合し、得られた混合物を２軸押出機で押し出すとともに成形ロールを使用して、厚さ０．２５ｍｍの薄肉部の一方の面に、連続した直線状の主リブを１０ｍｍ間隔で複数条立設した連続シートからなる薄肉シートを作製した。前記主リブの幅方向の断面形状は、上底０．４ｍｍ、下底０．８ｍｍ、高さ１．０ｍｍの台形状をしており、その上部両端部に曲率半径０．２ｍｍのアールを設けるようにした。このようにして形成された連続シートからなる薄肉シートをトリクロロエチレン中に浸漬して、前記鉱物オイルをその一部を残すように抽出除去し、鉱物オイル含有量が１３質量％の連続シートからなる多孔質な薄肉シートを作製した。この連続シートからなる薄肉シート（幅１０００ｍｍ）を、４０ｍ／ｍｉｎの速度で搬送しながら８０℃に加温したプレスロール間に通すことにより上下面から押圧して、主リブ高さが、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍの４種類の鉛蓄電池用リブ付きセパレータを作製した。次に、得られた４種類の各セパレータについて、ロール１本に付き１０００ｍの長さに巻き取ってロール製品とし、これを１０本分生産した時の、薄肉部における皺、膨れ、折れ等の発生状況を確認し、ロール製品１０本中における皺、膨れ、折れ等が発生したロール製品本数を表１に示した。
【０００９】
（従来例１）
上記実施例１において、主リブの幅方向断面の上部両端部にアールを設けなかった（主リブ上面を平面とした）こと以外は実施例１と同様にして、主リブ高さが、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍの４種類の鉛蓄電池用リブ付きセパレータを作製した。次に、得られた４種類の各セパレータについて、実施例１と同様に薄肉部における皺、膨れ、折れ等の発生状況を確認し、ロール製品１０本中における皺、膨れ、折れ等が発生したロール製品本数を表１に示した。
【００１０】
【表１】

【００１１】
表１に示すように、実施例1の製造方法により作製された鉛蓄電池用リブ付きセパレータの場合、リブ高さ低減率４０％では薄肉部の皺、膨れ、折れ等の発生がやや見受けられた（発生率１／１０）ものの、リブ高さ低減率が３０％以下では、薄肉部の皺、膨れ、折れ等はまったく発生せず、良好な結果が得られた。これに対して、従来例１の製造方法により作製された鉛蓄電池用リブ付きセパレータの場合、リブ上部にアールを設けなかったことから、リブ高さ低減率１０％においてすでに薄肉部の皺、膨れ、折れ等の発生が多く見受けられ（発生率２／１０）、リブ高さ低減率２０％以上では薄肉部の皺、膨れ、折れ等の発生が非常に多くなり（発生率５／１０以上）、実質的に工業的な生産には適さない状況であった。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法によれば、主リブの幅方向断面の上部両端部にアールを備えた主リブを複数条立設した薄肉シートを予め用意して前記主リブの上部を押圧するようにしたことにより、押圧後のセパレータに皺や膨れ、折れ等を発生させることなく、主リブ高さを任意に形成可能となる。したがって、従来のように主リブ高さの異なる品種毎に成形ロールを用意する必要がなくなり、製造設備のコストダウンが図れると共に、製造ラインにおいて製造品種切替えに伴う成形ロールの切替え頻度が少なくなり、切替えに伴う製造ラインの稼働停止を低減でき製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の製造方法に使用されるリブ付き薄肉シートの平面図
【図２】 同拡大Ａ−Ａ断面図
【符号の説明】
１ 薄肉シート
２ 主リブ

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂を主体としたシートのベース面に樹脂の溶融一体成形により幅方向断面が略台形状をなす線状の主リブを複数条立設した鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法であって、前記溶融一体成形により前記主リブの幅方向断面の上部両端部にアールを備えた所定高さの主リブを持つシートに一旦成形し、その後該主リブの上部を押圧することにより、前記主リブの高さを任意の高さに形成することを特徴とする鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法。
2. 前記アールの曲率半径は、０．０２〜０．５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法。
3. 前記押圧は、前記シートをプレスロール間に通すことにより行うものであることを特徴とする請求項１または２に記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法。
4. 前記押圧は、前記シートを加温状態にて行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法。
5. 前記押圧は、前記シートの多孔質化後に行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法。
6. 前記溶融一体成形は、半溶融状態にあるシート前駆体をリブ形成用の溝が刻設された成形ロール間に通すことにより行う加圧成形であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータの製造方法。

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