JP6290500B1 - 不織布及び電池用セパレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】厚さを薄くしても、ハンドリング性が良好で、従来品と同等以上の引張強度を有する不織布及び電池用セパレータを提供する。【解決手段】芯部２とこの芯部２を覆う鞘部３とからなる芯鞘構造の複合繊維１で構成される不織布について、複合繊維１の芯部２を第１ポリオレフィン系樹脂で形成すると共に、複合繊維１の鞘部３を第１ポリオレフィン系樹脂よりも低融点の第２ポリオレフィン系樹脂で形成し、複数の複合繊維１をその鞘部３同士を互いに融着させることにより一体化し、目付を３ｇ／ｍ２以上、下記数式（Ｉ）により算出される歪み量Ｓを５０ｍｍ２以下にする。【選択図】図１
Description
本発明は、不織布及びこれを用いた電池用セパレータに関する。より詳しくは、芯鞘構造を有する複合繊維を用いた不織布及び電池用セパレータに関する。
熱可塑性樹脂を用いて形成された芯鞘構造の複合繊維は、加熱により繊維同士が融着して一体化するため、接着剤などを使用せずに不織布を製造でき、主に、衛生用品や食品分野向けの不織布用材料として用いられている。一方、芯部及び鞘部に、ポリオレフィン系樹脂を用いた複合繊維は、耐薬品性に優れることから、電池用セパレータとしても用いられている。
一方、電池用セパレータには、電池性能の向上のため、更なる薄型化が求められているが、不織布の場合、厚さを薄くすると十分な強度が得られず、取り扱い性などが著しく低下するという問題がある。そこで、従来、機械的強度を低下させずに、不織布の厚さを薄くする技術が検討されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１には、単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ以下、引張強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維を用いることで、薄くしても十分な強度を保てるようにした不織布が提案されている。また、特許文献２には、平均繊維径０．１〜５０μｍのセルロース繊維と、平均繊維径１．５μｍ以下のポリオレフィン繊維とを組み合わせて使用することにより、厚さが２０μｍ以下であっても、通気性と機械的強度を両立できる不織布が提案されている。
しなしながら、前述した従来の技術には、以下に示す問題点がある。先ず、特許文献１に記載の不織布は、融点が２８５℃と高いＰＰＳ繊維を使用しているため、湿式法による抄紙工程内で繊維同士を融着させるためには、ドライヤーを高温にし、かつライン速度を落として熱印加時間を確保する必要がある。このため、特許文献１に記載の不織布は、ポリオレフィン系樹脂からなる原料繊維を用いた不織布に比べて、生産性に劣る。また、特許文献１に記載の不織布は、電池が熱暴走する前にイオン導電性を止める機能（シャットダウン機能）が期待できないなどの理由から、電池用セパレータとしての特性も十分ではない。
一方、特許文献２に記載の不織布は、親水表面を持つセルロース繊維を用いているため、吸湿しやすく、非水系電池のセパレータに用いる場合は、実装前に入念な乾燥処理が必要となる。また、特許文献２に記載されているような粉砕処理で作製された極細ポリオレフィン繊維は、フィブリル化して、太繊度の繊維と極細繊度の繊維が混在している。このため、特許文献２に記載の不織布は、孔径、厚さ、平滑性などにばらつきが生じやすく、厚さを薄くすると、その影響が顕著になる。このように、６０μｍ以下の厚さでも、十分な強度を有し、電池用セパレータに好適で、取り扱い性に優れる不織布は、未だ実現されていない。
そこで、本発明は、厚さを薄くしても、ハンドリング性が良好で、従来品と同等以上の引張強度を有する不織布及び電池用セパレータを提供することを目的とする。
本発明に係る不織布は、芯部と前記芯部を覆う鞘部とからなる芯鞘構造の複合繊維を、その鞘部同士を互いに融着させることにより一体化して形成された厚さが６０μｍ以下の不織布であって、前記複合繊維は、繊維径が３．４〜４．５μｍであり、芯部が第１ポリオレフィン系樹脂で形成され、鞘部が前記第１ポリオレフィン系樹脂よりも低融点の第２ポリオレフィン系樹脂で形成されており、目付が３〜２０ｇ／ｍ ２ であり、ＭＤ方向の有効長さ（ＭＤ０）が１００ｍｍ、ＣＤ方向の有効長さ（ＣＤ０）が１００ｍｍの試料に対して、室温２５℃、湿度５０％ＲＨの環境下で、ＭＤ方向に２０Ｎの引張応力を付与したときのＭＤ方向の長さをＭＤ１（ｍｍ）、ＣＤ方向の長さをＣＤ１（ｍｍ）としたとき、下記数式１により算出される歪み量Ｓが５０ｍｍ２以下である。
前記複合繊維としては、前記第１ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン樹脂であり、前記第２ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン樹脂であり、強度が４ｃＮ／ｄＴｅｘ以上のものを用いることができる。
本発明の不織布は、例えば、最大孔径が５０μｍ以下であり、かつ、平均孔径が５〜２５μｍである。
また、本発明の不織布は、ＣＤ方向及び／又はＭＤ方向における単位目付あたりの引張強度を、０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）以上とすることができる。
本発明の不織布は、例えば、最大孔径が５０μｍ以下であり、かつ、平均孔径が５〜２５μｍである。
また、本発明の不織布は、ＣＤ方向及び／又はＭＤ方向における単位目付あたりの引張強度を、０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）以上とすることができる。
本発明に係る電池用セパレータは、前述した不織布を用いたものである。
この電池用セパレータは、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを、体積比で、エチレンカーボネート：メチルエチルカーボネート＝３：７の割合で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１．１ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させて調整した電解液に浸漬した後、アルミニウム板で狭持して測定した膜抵抗値を０．００２〜０．００７Ω／μｍとすることができる。
この電池用セパレータは、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを、体積比で、エチレンカーボネート：メチルエチルカーボネート＝３：７の割合で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１．１ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させて調整した電解液に浸漬した後、アルミニウム板で狭持して測定した膜抵抗値を０．００２〜０．００７Ω／μｍとすることができる。
なお、本発明において、「目付」は単位面積あたりの質量であり、「ＣＤ方向」は不織布の幅方向であり、「ＭＤ方向」と不織布の機械（長さ）方向である。また、「有効長さ」とは、実際に評価に供される部分の長さであり、治具などで保持している部分は含まない。
本発明によれば、ポリオレフィン系樹脂で形成された芯鞘構造の複合繊維を使用し、目付及び歪み量Ｓを特定の範囲にしているため、厚さを薄くしても、従来品と同等以上の引張強度を有する不織布及び電池用セパレータが得られる。
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る不織布は、ポリオレフィン系樹脂からなる芯鞘構造の複合繊維を、その鞘部同士を互いに融着させることにより一体化したものであり、目付が３ｇ／ｍ２以上、歪み量が５０ｍｍ２以下である。
本発明の第１の実施形態に係る不織布は、ポリオレフィン系樹脂からなる芯鞘構造の複合繊維を、その鞘部同士を互いに融着させることにより一体化したものであり、目付が３ｇ／ｍ２以上、歪み量が５０ｍｍ２以下である。
［複合繊維］
図１は本実施形態の不織布を構成する複合繊維の構造を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の不織布の原料繊維である複合繊維１は、芯部２と、芯部２を覆う鞘部３とが一体で形成された所謂「芯鞘構造」の繊維である。なお、複合繊維１の芯鞘構造は、偏芯構造であってもよい。芯鞘構造の複合繊維は、鞘と芯の比率（断面積比）を調整することにより、繊維同士の融着面積や繊維径を変えることができるため、芯鞘構造の複合繊維を原料に用いることで、不織布の強度、孔径、厚さなどの特性を容易に変更することができる。
図１は本実施形態の不織布を構成する複合繊維の構造を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の不織布の原料繊維である複合繊維１は、芯部２と、芯部２を覆う鞘部３とが一体で形成された所謂「芯鞘構造」の繊維である。なお、複合繊維１の芯鞘構造は、偏芯構造であってもよい。芯鞘構造の複合繊維は、鞘と芯の比率（断面積比）を調整することにより、繊維同士の融着面積や繊維径を変えることができるため、芯鞘構造の複合繊維を原料に用いることで、不織布の強度、孔径、厚さなどの特性を容易に変更することができる。
複合繊維１の芯部２及び鞘部３は融点が異なるポリオレフィン系樹脂からなり、鞘部３は、芯部２を構成するポリオレフィン系樹脂（「第１ポリオレフィン系樹脂」ともいう。）よりも、低融点のポリオレフィン系樹脂（「第２ポリオレフィン系樹脂」ともいう。）で形成されている。
芯部２及び鞘部３を構成するポリオレフィン系樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、芯部２を構成する第１ポリオレフィン系樹脂をポリプロピレン樹脂とし、鞘部３を構成する第２ポリオレフィン系樹脂をポリエチレンとすることができる。この組み合わせで製造された複合繊維は、融点に適度が差があるため鞘部３同士が融着しやすく、かつ、強度にも優れた不織布を製造することができる。なお、第１ポリオレフィン系樹脂及び第２ポリオレフィン系樹脂は、２種以上のポリオレフィンを混合したポリマーアロイでもよく、また、酸化防止剤、中和剤、光安定剤、滑剤及び帯電防止剤などの各種添加剤が配合されていてもよい。
複合繊維１は、繊維強度が４ｃＮ／ｄＴｅｘ以上であり、かつ、１２０℃における熱収縮率が４〜８％であることが好ましい。複合繊維１の繊維強度及び熱収縮率を、前述した範囲にすることで、電池用セパレータに用いた場合に、優れた特性を得ることができる。なお、複合繊維１の１２０℃における熱収縮率が４％未満の場合、延伸が不十分で所望の繊維強度が得られない可能性があり、また熱収縮率が８％を超えると、電池用セパレータとして用いた際に、電池内の温度上昇により変形し、短絡する虞がある。
一方、複合繊維１の長さ（チョップ長）は、不織布に要求される特性などに応じて適宜設定することができるが、電池用セパレータとして用いる場合は、例えば０．７ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲とすることができる。原料繊維である複合繊維１のチョップ長をこの範囲にすることで、抄紙工程において繊維同士の絡み合いが抑制され、高強度で、むらのない不織布を製造することができる。また、強度向上及び歪み量低減の観点から、複合繊維１は、繊維径が３．４〜４．５μｍのものを使用することが好ましい。
［目付］
本実施形態の不織布は、目付（単位面積あたりの質量）が３ｇ／ｍ２以上である。目付が３ｇ／ｍ２未満の場合、十分な強度が得られず、取り扱い性が低下する。また、引張時の変形量も大きく、孔径も大きくなりすぎるため、電池用セパレータに用いた場合に、孔を通して電極同士が接触し、短絡などの発生リスクが高まる。一方、不織布の目付の上限は、特に限定されるものではないが、製造容易性の観点から、２０ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。
本実施形態の不織布は、目付（単位面積あたりの質量）が３ｇ／ｍ２以上である。目付が３ｇ／ｍ２未満の場合、十分な強度が得られず、取り扱い性が低下する。また、引張時の変形量も大きく、孔径も大きくなりすぎるため、電池用セパレータに用いた場合に、孔を通して電極同士が接触し、短絡などの発生リスクが高まる。一方、不織布の目付の上限は、特に限定されるものではないが、製造容易性の観点から、２０ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。
［厚さ］
本実施形態の不織布の厚さは、特に限定されるものではないが、製造容易性や電池用セパレータに適用した場合の電池特性の確保の観点から、６０μｍ以下であることが好ましい。
本実施形態の不織布の厚さは、特に限定されるものではないが、製造容易性や電池用セパレータに適用した場合の電池特性の確保の観点から、６０μｍ以下であることが好ましい。
［歪み量］
本実施形態の不織布は、下記数式２により算出される歪み量Ｓが５０ｍｍ２以下である。なお、下記数式２における「ＭＤ０」及び「ＣＤ０」は、それぞれ引張応力を付加する前の試料のＭＤ方向及びＣＤ方向の有効長さであり、ＭＤ方向及びＣＤ方向ともに１００ｍｍである。また、「ＭＤ１」及び「ＣＤ１」は、それぞれ、室温２５℃、湿度５０％ＲＨの環境下で、ＭＤ方向に２０Ｎの引張応力を付与した状態で測定した試料のＭＤ方向及びＣＤ方向の有効長さ（ｍｍ）である。
本実施形態の不織布は、下記数式２により算出される歪み量Ｓが５０ｍｍ２以下である。なお、下記数式２における「ＭＤ０」及び「ＣＤ０」は、それぞれ引張応力を付加する前の試料のＭＤ方向及びＣＤ方向の有効長さであり、ＭＤ方向及びＣＤ方向ともに１００ｍｍである。また、「ＭＤ１」及び「ＣＤ１」は、それぞれ、室温２５℃、湿度５０％ＲＨの環境下で、ＭＤ方向に２０Ｎの引張応力を付与した状態で測定した試料のＭＤ方向及びＣＤ方向の有効長さ（ｍｍ）である。
上記数式２より算出される歪み量Ｓが５０ｍｍ２を超えると、引張応力に対する変形量が大きくなり、電池用セパレータに用いた場合に電極同士の接触リスクが増加し、実装時の歩留まりが低下する。一方、不織布の歪み量Ｓを５０ｍｍ２以下にすることで、低目付や薄物の不織布においても、種々の実用に耐え得る剛性を得ることができる。
［引張強度］
本実施形態の不織布は、ＣＤ方向及びＭＤ方向の少なくとも一方における単位目付あたりの引張強度が０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）以上であることが好ましい。これにより、厚さが６０μｍ以下の薄物の不織布であっても、従来品と同等以上の引張強度を有し、従来よりも薄くかつ性能に優れた電池用セパレータを実現することができる。また、このように薄型で強度に優れた不織布は、電池用セパレータに限らず、水処理や空気処理用のフィルターやメンブレン用途、補強材用途、電磁波シールド用の基布などの様々な分野に利用することができる。
本実施形態の不織布は、ＣＤ方向及びＭＤ方向の少なくとも一方における単位目付あたりの引張強度が０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）以上であることが好ましい。これにより、厚さが６０μｍ以下の薄物の不織布であっても、従来品と同等以上の引張強度を有し、従来よりも薄くかつ性能に優れた電池用セパレータを実現することができる。また、このように薄型で強度に優れた不織布は、電池用セパレータに限らず、水処理や空気処理用のフィルターやメンブレン用途、補強材用途、電磁波シールド用の基布などの様々な分野に利用することができる。
［孔径］
本実施形態の不織布は、特に電池用セパレータに用いる場合は、電池特性向上の観点から、最大孔径を５０μｍ以下とし、平均孔径を５〜２５μｍとすることが好ましい。最大孔径が５０μｍを超えると、不織布の孔を通して電極の活物質同士が接触し、短絡リスクが増大することがある。
本実施形態の不織布は、特に電池用セパレータに用いる場合は、電池特性向上の観点から、最大孔径を５０μｍ以下とし、平均孔径を５〜２５μｍとすることが好ましい。最大孔径が５０μｍを超えると、不織布の孔を通して電極の活物質同士が接触し、短絡リスクが増大することがある。
一方、短絡リスク低減の観点から、不織布の最大孔径は小さいほど好ましいが、平均孔径を５μｍ未満にするには、不織布の目付や密度を上げるか、熱プレスなどによって孔を潰し、不織布をフィルムに近い状態にする必要がある。そのいずれの方法も、膜抵抗を増加させて電池特性の低下を招くと共に、製造コスト的にも不利である。平均孔径を５〜２５μｍの範囲にすることで、電池用セパレータとして好適な不織布が得られる。なお、不織布の「最大孔径」及び「平均孔径」は、例えばガス透過法ポロメトリー法により測定することができる。
以上詳述したように、本実施形態の不織布は、ポリオレフィン系樹脂からなる芯鞘構造の複合繊維を用い、目付及びＣＤ方向の引張強度を特定値以上にしているため、厚さ６０μｍ以下の薄物であっても、厚さ１００μｍ程度の従来品と同等又は従来品以上の引張強度を得ることができる。そして、本実施形態の不織布は、厚さが薄くても、強度に優れているため、電池用セパレータに好適であり、この不織布を用いることにより、電池生産時のハンドリング性を向上させることができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る電池用セパレータは、前述した第１の実施形態の不織布を用いたものであり、例えば不織布を基材とし、その少なくとも一方の面に１種以上の無機粒子を含む絶縁層が設けられている。絶縁層は、不織布基材の表面上に無機粒子がバインダー樹脂などを介して積層された状態で形成されていてもよく、また、不織布基材の一部に無機粒子が入り込んだ状態で形成されていてもよい。なお、前述した絶縁層は、セパレータに必須の構成ではなく、絶縁層を設けずに、不織布のみでセパレータとして用いることもできる。
本発明の第２の実施形態に係る電池用セパレータは、前述した第１の実施形態の不織布を用いたものであり、例えば不織布を基材とし、その少なくとも一方の面に１種以上の無機粒子を含む絶縁層が設けられている。絶縁層は、不織布基材の表面上に無機粒子がバインダー樹脂などを介して積層された状態で形成されていてもよく、また、不織布基材の一部に無機粒子が入り込んだ状態で形成されていてもよい。なお、前述した絶縁層は、セパレータに必須の構成ではなく、絶縁層を設けずに、不織布のみでセパレータとして用いることもできる。
絶縁層に含有される無機粒子は、絶縁性を有するものであればよく、ベーマイト粒子、アルミナ粒子及びシリカ粒子などの一般的な無機粒子を使用することができる。ただし、電解液がフッ素系の物を含む場合は、シリカ粒子を用いるとフッ化水素が発生して絶縁層が浸食される虞があるため、ベーマイト粒子又はアルミナ粒子を用いることが好ましい。
絶縁層の厚さは特に限定されるものではなく、電池の種類や性能、大きさなどに応じて適宜設定することができるが、絶縁層が厚くなると透気抵抗度が低下し、また絶縁層が薄くなると、デンドライトによる短絡が発生しやくなる。そこで、透気抵抗度の向上及び内部短絡の発生防止の観点から、絶縁層の厚さは、２〜２０μｍとすることが好ましく、４〜８μｍとすることがより好ましい。
また、本実施形態の電池用セパレータは、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを、体積比で、エチレンカーボネート：メチルエチルカーボネート＝３：７の割合で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１．１ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させて調整した電解液に浸漬した後、アルミニウム板で狭持して測定した膜抵抗値が０．００２〜０．００７Ω／μｍである。セパレータの膜抵抗値をこの範囲にすることで、良好な電池特性が得られる。
本実施形態の電池用セパレータは、第１の実施形態の不織布を用いているため、薄くても引張強度が高く、ハンドリング性に優れている。また、本実施形態の電池用セパレータは、膜抵抗値が低いため、リチウムイオン二次電池などに適用した場合に、電池特性の向上が期待できる。特に、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）を負極とする電池は、その動作電位がリチウム金属の析出電位よりも十分高い位置にあり、リチウムデンドライトの生成によるセパレータの突き破りや、それによる短絡の虞がないため、不織布上に絶縁層などを積層する必要がない。これにより、第１の実施形態の不織布を用いた電池用セパレータは、低コスト化に加えて、内部抵抗を低くして、高い入出力特性を有する電池の実現に寄与できる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、下記の方法で実施例及び比較例の不織布を作製し、その性能を評価した。
＜Ｎｏ．１＞
芯部がポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、鞘部がポリエチレン樹脂（ＰＥ）で、長さ方向に垂直な断面におけるＰＰとＰＥの比率がそれぞれ５０％：５０％、繊維径が４．６μｍである芯鞘構造の複合繊維を原料繊維に用いて、Ｎｏ．１の不織布を作製した。具体的には、先ず、各原料繊維を長さ３ｍｍに切断して短繊維とし、それを、粘度調整剤を加えた水中に均一に分散させて、分散液を調製した。
芯部がポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、鞘部がポリエチレン樹脂（ＰＥ）で、長さ方向に垂直な断面におけるＰＰとＰＥの比率がそれぞれ５０％：５０％、繊維径が４．６μｍである芯鞘構造の複合繊維を原料繊維に用いて、Ｎｏ．１の不織布を作製した。具体的には、先ず、各原料繊維を長さ３ｍｍに切断して短繊維とし、それを、粘度調整剤を加えた水中に均一に分散させて、分散液を調製した。
次に、この分散液を、円網抄紙機に供給し、１３０〜１４０℃のヤンキードライヤー工程を経ることにより、複合繊維の鞘部同士を互いに融着させて一体化し、厚さが２６μｍ、目付が１０．３ｇ／ｍ２である不織布を得た。
＜Ｎｏ．２＞
原料繊維の繊維径を４．２μｍとした以外は、前述した実施例１と同様の方法及び条件で、厚さが１１μｍ、目付が３．３ｇ／ｍ２であるＮｏ．２の不織布を作製した。
原料繊維の繊維径を４．２μｍとした以外は、前述した実施例１と同様の方法及び条件で、厚さが１１μｍ、目付が３．３ｇ／ｍ２であるＮｏ．２の不織布を作製した。
＜Ｎｏ．３＞
前述したＮｏ．２と同様の方法及び条件で、厚さが５５μｍ、目付が１９．０ｇ／ｍ２であるＮｏ．３の不織布を作製した。
前述したＮｏ．２と同様の方法及び条件で、厚さが５５μｍ、目付が１９．０ｇ／ｍ２であるＮｏ．３の不織布を作製した。
＜Ｎｏ．４＞
原料繊維の繊維長を２ｍｍとした以外は、前述したＮｏ．２と同様の方法及び条件で、厚さが１５μｍ、目付が７．３ｇ／ｍ２であるＮｏ．４の不織布を作製した。
原料繊維の繊維長を２ｍｍとした以外は、前述したＮｏ．２と同様の方法及び条件で、厚さが１５μｍ、目付が７．３ｇ／ｍ２であるＮｏ．４の不織布を作製した。
＜Ｎｏ．５＞
原料繊維の繊維径を３．７μｍとした以外は、前述したＮｏ．４と同様の方法及び条件で、厚さが１６μｍ、目付が６．９ｇ／ｍ２であるＮｏ．５の不織布を作製した。
原料繊維の繊維径を３．７μｍとした以外は、前述したＮｏ．４と同様の方法及び条件で、厚さが１６μｍ、目付が６．９ｇ／ｍ２であるＮｏ．５の不織布を作製した。
＜Ｎｏ．６＞
前述したＮｏ．５と同様の方法及び条件で、厚さが１１μｍ、目付が５．０ｇ／ｍ２であるＮｏ．６の不織布を作製した。
前述したＮｏ．５と同様の方法及び条件で、厚さが１１μｍ、目付が５．０ｇ／ｍ２であるＮｏ．６の不織布を作製した。
＜Ｎｏ．７＞
前述したＮｏ．５と同様の方法及び条件で、厚さが２５μｍ、目付が１１．０ｇ／ｍ２であるＮｏ．７の不織布を作製した。
前述したＮｏ．５と同様の方法及び条件で、厚さが２５μｍ、目付が１１．０ｇ／ｍ２であるＮｏ．７の不織布を作製した。
＜Ｎｏ．８＞
原料繊維の繊維長を１ｍｍとした以外は、前述したＮｏ．５と同様の方法及び条件で、厚さが１６μｍ、目付が６．７ｇ／ｍ２であるＮｏ．８の不織布を作製した。
原料繊維の繊維長を１ｍｍとした以外は、前述したＮｏ．５と同様の方法及び条件で、厚さが１６μｍ、目付が６．７ｇ／ｍ２であるＮｏ．８の不織布を作製した。
＜Ｎｏ．９＞
原料繊維の繊維径を５．３μｍとした以外は、前述したＮｏ．１と同様の方法及び条件で、厚さが１６．６μｍ、目付が５．０ｇ／ｍ２であるＮｏ．９の不織布を作製した。
原料繊維の繊維径を５．３μｍとした以外は、前述したＮｏ．１と同様の方法及び条件で、厚さが１６．６μｍ、目付が５．０ｇ／ｍ２であるＮｏ．９の不織布を作製した。
＜Ｎｏ．１０＞
不織布の目付を２．９ｇ／ｍ２とした以外は、前述したＮｏ．１と同様の方法及び条件で、厚さが９μｍであるＮｏ．１０の不織布を作製した。
不織布の目付を２．９ｇ／ｍ２とした以外は、前述したＮｏ．１と同様の方法及び条件で、厚さが９μｍであるＮｏ．１０の不織布を作製した。
（評価）
前述した方法で作製した実施例、比較例及び参考例の各不織布の評価は、以下に示す方法で行った。
前述した方法で作製した実施例、比較例及び参考例の各不織布の評価は、以下に示す方法で行った。
［厚さ］
マイクロメータ（株式会社ミツトヨ製 クーラントプルーフマイクロメータＭＤＣ−２５ＭＪ）を用いて各不織布の任意の３点の厚さを測定し、その平均値を算出した。
マイクロメータ（株式会社ミツトヨ製 クーラントプルーフマイクロメータＭＤＣ−２５ＭＪ）を用いて各不織布の任意の３点の厚さを測定し、その平均値を算出した。
［目付］
ＪＩＳ Ｐ８１２４に規定されている方法で、各不織布の目付を５点で測定し、その平均値を算出した。
ＪＩＳ Ｐ８１２４に規定されている方法で、各不織布の目付を５点で測定し、その平均値を算出した。
［密度］
ＪＩＳ Ｐ８１２４に規定されている方法で測定した目付を、それぞれの厚さで除した値を各不織布の密度とした。
ＪＩＳ Ｐ８１２４に規定されている方法で測定した目付を、それぞれの厚さで除した値を各不織布の密度とした。
［平均孔径・最大孔径］
平均孔径及び最大孔径は、孔径分布測定器（カンタクローム・インスツルメンツ・ジャパン合同会社製、Porometer 3G zh）を用いて測定した。
平均孔径及び最大孔径は、孔径分布測定器（カンタクローム・インスツルメンツ・ジャパン合同会社製、Porometer 3G zh）を用いて測定した。
［歪み量］
ＣＤ方向及びＭＤ方向の歪み量は、実施例及び比較例の各不織布から、ＭＤ方向の長さが１２０ｍｍ、ＣＤ方向の長さが１００ｍｍの評価用サンプルを切り出し、テンシロン試験機を用いて測定した。具体的には、チャック間距離を１００ｍｍ、引張速度を５ｍｍ／分として、サンプルのＭＤ方向に引張応力を印加し、引張応力が２０Ｎに到達した後、およそ５秒の間にＭＤ方向及びＣＤ方向の寸法を測定した。
ＣＤ方向及びＭＤ方向の歪み量は、実施例及び比較例の各不織布から、ＭＤ方向の長さが１２０ｍｍ、ＣＤ方向の長さが１００ｍｍの評価用サンプルを切り出し、テンシロン試験機を用いて測定した。具体的には、チャック間距離を１００ｍｍ、引張速度を５ｍｍ／分として、サンプルのＭＤ方向に引張応力を印加し、引張応力が２０Ｎに到達した後、およそ５秒の間にＭＤ方向及びＣＤ方向の寸法を測定した。
そして、測定した寸法に基づき、上記数式２から歪み量を算出した。その際、測定雰囲気は、室温２５℃、湿度５０％ＲＨとし、同じ条件で３回測定し、その平均値を求めた。なお、引張応力を付与する前の試料の有効長さは、ＭＤ方向が１００ｍｍ、ＣＤ方向が１００ｍｍであった。また、引張応力を２０Ｎとした理由は、ロール・ツー・ロール方式による製造工程において不織布にかかる巻取張力として、２０Ｎを想定しておけば過不足ないと考えられるためである。
［引張強度］
ＣＤ方向及びＭＤ方向の引張強度は、テンシロン試験機を用いて測定した。具体的には、先ず、実施例及び比較例の各不織布から、ＭＤ方向測定用としてＭＤ方向の長さが７０ｍｍで、ＣＤ方向の長さが１５ｍｍの評価用サンプルを、ＣＤ方向測定用としてＣＤ方向の長さが７０ｍｍで、ＭＤ方向の長さが１５ｍｍの評価用サンプルを、それぞれ切り出した。次に、評価用サンプルの長手方向の上下端部をチャックに装着し、チャック間距離が３０ｍｍ、引張速度が５ｍｍ／分の条件で、ＣＤ方向及びＭＤ方向それぞれについて破断強度を測定した。
ＣＤ方向及びＭＤ方向の引張強度は、テンシロン試験機を用いて測定した。具体的には、先ず、実施例及び比較例の各不織布から、ＭＤ方向測定用としてＭＤ方向の長さが７０ｍｍで、ＣＤ方向の長さが１５ｍｍの評価用サンプルを、ＣＤ方向測定用としてＣＤ方向の長さが７０ｍｍで、ＭＤ方向の長さが１５ｍｍの評価用サンプルを、それぞれ切り出した。次に、評価用サンプルの長手方向の上下端部をチャックに装着し、チャック間距離が３０ｍｍ、引張速度が５ｍｍ／分の条件で、ＣＤ方向及びＭＤ方向それぞれについて破断強度を測定した。
そして、測定値を不織布の目付（ｇ／ｍ２）で除することにより、単位目付あたりの引張強度を算出した。その際、測定雰囲気は、室温２５℃、湿度５０％ＲＨとし、同じ条件で３回測定し、その平均値を求めた。本実施例では、単位目付あたりの引張強度が、ＣＤ方向及びＭＤ方向の何れも０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）以上であったものを、従来品と同等以上で合格とした。
［膜抵抗］
膜抵抗は、以下の方法で測定した。先ず、第１電極として、厚さ４０μｍのアルミニウムシートを、５０ｍｍ×４５ｍｍの大きさに切り出し、その短辺の端から１５ｍｍの領域を、アルミニウム製の電極タブを接続するのりしろとした。このアルミニウムシートののりしろ部の端に、短辺部に対して垂直に幅５ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ１００μｍのアルミニウム製の電極タブを超音波溶接した後、溶接部を含むのりしろ部全体を１５ｍｍ幅のポリイミドテープで覆って絶縁処理した。
膜抵抗は、以下の方法で測定した。先ず、第１電極として、厚さ４０μｍのアルミニウムシートを、５０ｍｍ×４５ｍｍの大きさに切り出し、その短辺の端から１５ｍｍの領域を、アルミニウム製の電極タブを接続するのりしろとした。このアルミニウムシートののりしろ部の端に、短辺部に対して垂直に幅５ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ１００μｍのアルミニウム製の電極タブを超音波溶接した後、溶接部を含むのりしろ部全体を１５ｍｍ幅のポリイミドテープで覆って絶縁処理した。
同様に、第２電極として、第１電極と同じアルミニウムシートを、５５ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切り出し、その短辺の端から１５ｍｍの領域を、アルミニウム製の電極タブを接続するのりしろとした。このアルミニウムシートののりしろ部の端に、短辺部に対して垂直に幅５ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ１００μｍのアルミニウム製の電極タブを超音波溶接した後、溶接部を含むのりしろ部全体を１５ｍｍ幅のポリイミドテープで覆って絶縁処理した。
前述した方法で作製した電極部材を、第１電極／不織布／第２電極の順に積層し、第１電極の有効面積（５０ｍｍ×３０ｍｍ）の全てが不織布を介して第２電極と対向するように配置した。その際、不織布の大きさは、６０ｍｍ×６０ｍｍとした。次に、１６０ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切り出したアルミニウムラミネートフィルムを用意し、長辺方向に２つ折にした中に、第１電極／不織布／第２電極の積層体を挟み込み、一辺のみ残して熱融着して袋状にした。
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを、体積比で、エチレンカーボネート：メチルエチルカーボネート＝３：７で混合した溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ６を、濃度が１．１ｍｏｌ／Ｌになるように溶解させた電解液を、袋状にしたアルミニウムラミネートフィルム内に１ｍｌ注入した。そして、この電解液を減圧含浸させながらアルミニウムラミネートフィルムの残り一端を熱融着し、ラミネートセルを作製した。この方法で、電極間の不織布が１枚のもの、及び、不織布を３枚積層したものの２種類のセルを作製した。
作製した２種類のセルを、２５℃の環境下で一晩静置した後、２５℃の雰囲気下で、電圧振幅１０ｍＶ、周波数１０Ｈｚ〜５０００ｋＨｚの条件で交流インピーダンスを測定し、得られた交流抵抗を不織布の枚数に対してプロットし、このプロットを直線で結んだときの傾きから不織布１枚あたりの交流抵抗を算出した。得られた不織布１枚あたりの交流抵抗をその厚みで除することで、単位厚み当りの膜抵抗（Ω／μｍ）として算出した。
以上の結果を、下記表１にまとめて示す。なお、下記表１に示すＮｏ．１〜８は本発明の範囲内の実施例であり、Ｎｏ．９，１０は本発明の範囲から外れる比較例である。
上記表１に示すように、比較例のＮｏ．９の不織布は、歪み量が本発明の範囲を超えているため、ＣＤ方向における単位目付あたりの引張強度が０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）未満となり、強度が不十分であった。また、比較例のＮｏ．９の不織布は、複合繊維の繊維径が大きいため、単位厚さあたりの膜抵抗も高かった。比較例のＮｏ．１０の不織布は、目付が３．０ｇ／ｍ２未満であるため、ＣＤ方向における単位目付あたりの引張強度が０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）に満たなかった。
これに対して、本発明の実施例であるＮｏ．１〜８の不織布は、厚さが６０μｍ以下であっても、単位目付あたりの引張強度が、ＣＤ方向及びＭＤ方向のいずれも０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）以上であり、厚さが１００μｍの従来品と同等以上の引張強度を有していた。特に、実施例６の不織布は、歪み量が小さいため、厚さが１１μｍと薄物であるにもかかわらず、引張強度が高く、膜抵抗値も低かった。
１ 複合繊維
２ 芯
３ 鞘
２ 芯
３ 鞘
Claims (6)
- 芯部と前記芯部を覆う鞘部とからなる芯鞘構造の複合繊維を、その鞘部同士を互いに融着させることにより一体化して形成された厚さが６０μｍ以下の不織布であって、
前記複合繊維は、繊維径が３．４〜４．５μｍであり、芯部が第１ポリオレフィン系樹脂で形成され、鞘部が前記第１ポリオレフィン系樹脂よりも低融点の第２ポリオレフィン系樹脂で形成されており、
目付が３〜２０ｇ／ｍ ２ であり、
ＭＤ方向の有効長さ（ＭＤ０）が１００ｍｍ、ＣＤ方向の有効長さ（ＣＤ０）が１００ｍｍの試料に対して、室温２５℃、湿度５０％ＲＨの環境下で、ＭＤ方向に２０Ｎの引張応力を付与したときのＭＤ方向の長さをＭＤ１（ｍｍ）、ＣＤ方向の長さをＣＤ１（ｍｍ）としたとき、下記数式（Ｉ）により算出される歪み量Ｓが５０ｍｍ２以下である不織布。
- 前記複合繊維は、
前記第１ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン樹脂であり、
前記第２ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン樹脂であり、
強度が４ｃＮ／ｄＴｅｘ以上である
請求項１に記載の不織布。 - 最大孔径が５０μｍ以下であり、かつ、平均孔径が５〜２５μｍである請求項１又は２に記載の不織布。
- ＣＤ方向及びＭＤ方向における単位目付あたりの引張強度が０．６（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ２）以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の不織布
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の不織布を用いた電池用セパレータ。
- エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを、体積比で、エチレンカーボネート：メチルエチルカーボネート＝３：７の割合で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１．１ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させて調整した電解液に浸漬した後、アルミニウム板で狭持して測定した膜抵抗値が０．００２〜０．００７Ω／μｍである請求項５に記載の電池用セパレータ。
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