JPH01146249A - アルカリ乾電池用セパレーター用紙 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はアルカリマンガン乾電池の正極と負極との間に
介在させるセパレーター用紙に関する。

〈従来の技術及びその問題点〉 アルカリマンガン乾電池の正極活物質と負極活物質を隔
離するセパレーター用紙には次の様な性能が要求される
。

（１）正極および負極の活物質の粒子が相互に対極に移
動しないこと。即ち、電池内の内部短絡を生じないこと
。特に、近時、電池内の水銀使用量を減少させる動向が
強まりそのため負極の亜鉛粒子がアマルガムとして固定
され難く、粒子の対極への移動を抑止する、・いわゆる
セパレート機能の高度化が切望されている。

（２）電池缶内に於ける容積が小さいこと。即ちセパレ
ーター用紙が極力薄いことが必要である。

最近では弱電気器具の小型化が急速に進んでおり、その
ため電池も小型のものが多く用いられているが、電池缶
内でセパレーター用紙の容積が大きくなると相対的に活
物質の量が少なくならざるを得すその結果放電寿命が短
くなるという欠点を生ずる。

（ａｌＫＯＨ等の電解質を充分吸蔵できること。

（４）旧形性１機械的強伸度等の加工適性を有すること
。

（５）活物質および電解物質に侵されない耐薬品性を有
すること。

起 （６）以上の性能を兼備し最終的には電池の＠電枚 力及びＯ電寿命を高いレベルに保持すること。

これらの要求性能を同時に満足させるセパレーターを得
るべく種々改良の提案がなされている。

例えば特公昭５３−１１０５９号公報には、繊度１．５
デニールのレーヨン繊維と繊度１．０デニールの合成繊
維を組合せ、しかもその配合比を特定範囲に設定すると
上記要求特性を満足させることが出来ると記載されてい
る。

この例に見られる様に、従来のセパレーター用紙を構成
する繊維素材はその繊度が比較的大きく、通常１．０デ
ニール乃至１．５デニ一ル以上のものが用いられている
。これら比較的繊度の大きい繊維で構成されたセパレー
ター用紙は、その素材を適度に選定することにより電解
質の吸蔵性、加工性及び耐薬品性を保持させることは可
能であるが、セパレート機能及び薄さを両立させること
は極めて困難である。すなわち繊度が大きい場合、その
繊維で構成されるセパレーター用紙の細孔は当然のこと
ながら繊度の小さいものに比べて大きくならざるを得す
、従って活物質の移動を抑止し難くなる。この欠点を補
なうためにはセパレーター用紙を厚くシナければならず
、結局上述の如き最近要求されているセパレーター用紙
には適さないものとならざるを得ない。

以上述べた如き欠点を解消すべく、本発明者等は先に特
開昭６２−１５４５５９号公報において、少くとも一部
分力：繊度０．８デニール以下の合成繊維から構成され
るセパレーター用紙を提案し、中でも合成繊維として未
アセタール化ポリビニールアルコールのものを用い、こ
れとレーヨン繊維を組合せたものが前述の従来品に比べ
て良好な性能を有することを見出し、ニジ高性能のセパ
レーター用紙として提案した。しかし該提案によるセパ
レーター用紙も、前述の要求性能の内（１）項に示した
水銀量の減少によるよシ高度なセパレーター機能を確保
しながら同（２）乃至（５）項で示す要求性能を満足さ
せることは困難である。

即ち繊度０．８デニール以下の合成繊維を用いる場合、
そのｕｌ、［を細くする程当然紙の細孔は小さくなりセ
パレート機能は向上するものの、紙の細孔が小さくなる
こと、即ち紙の密度が上昇することによってＫＯＨ等の
電解質の吸蔵性は低下せざるを得ない。

電解質の吸蔵性を向上させるべくセルローズ等を用いる
場合、例えば繊度の比較的太い、１．０乃至１．５デニ
一ル程度の比較的太いは度のレーヨン繊維等を混合して
用いると局部的に細孔の大きい個所が出来ることになり
セパレート機能が低下する。

この点０．８デニール以下の未アセタール化ポリビニー
ルアルコール系合成繊維は紙の細孔が小さく且つ繊維自
体膨潤し易いため吸蔵性も良好である０ しかし、その反面膨潤し易いため、電解質内での機械的
強度が低下し電池缶内で長期に亘って、セパレーターと
しての形伏を保ち難いという欠点がある。また木材パル
プ、コツトンリンター等のパルプ状天然繊維も吸蔵性は
優れているものの同様の欠点を有している。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、これら従来の欠点を解消すべく、主とし
てセパレーター用紙に用いる素材として優れた性能を有
する繊度の小さいポリビニールアルコール系合成繊維を
中心に鋭意研究した結果以下に述べる如く極めて優れた
セパレーター用紙を見出した。

すなわち本発明は、セパレーター用紙を構成する合成繊
維が、繊度０．５デニール以下の未アセタール化ポリビ
ニールアルコール系合成繊維と繊度０．５デニール以下
のアセタール化ポリビニールアルコール系合成繊維から
主としてなり、かつその重量比が９０：１０ないし１０
　：　９０であることを特徴とするアルカリ乾電池用セ
パレーター用紙であシ、好ましくは、セルローズ系パル
プを、七パレーター用紙を構成している繊維とパルプの
合計重量に対して５〜７０重量％含有しているアルカリ
乾電池用セパレーター用紙である。

本発明に用いられる未アセタール化ＰＶＡ系合成繊維は
通常の湿式紡糸法によシ紡糸し、乾燥、延伸、熱処理を
施した繊維であり水中溶解温度が９０℃以上で、その繊
度は０．５デニール以下である必要がある。繊度が０．
５デニールを越えると前述のセパレート、機能が不充分
となシ、電池の内部短絡を惹起する。

またアセタール化ＰＶＡ系合成繊維は上記未アセタール
化ＰＶＡ系繊維をホルムアルデヒド等のアルデヒド類で
アセタール化したものであシ、そのアセタール化度は長
期に亘って電池缶内でセパレーター用紙として形状を維
持する上で１０モルチ以上が好ましい。またその繊度は
、未アセタール化ＰＶＡ系合成繊維と同様の理由で０．
５デニール以下である必要がある。

なお本発明で言う未アセタール化とは、全くアセタール
化を行なっていない状態は当然のことながら含んでいる
が、それ以外にアセタール化を行なっていても極めてわ
ずかであり、性能的にはアセタール化を行なっていない
のと殆んど変わシがないような状態をも包含している。

また未アセタール化ＰＶＡ系合成繊維とアセタール化Ｐ
ＶＡ系合成繊維の重量比は９０：１０乃至１０：９０、
好ましくは６０　：　４０乃至４０：６０である。

元来、水溶性であるポリビニールアルコールを原料とす
る未アセタール化ＰＶＡ系合成繊維は、親水性に優れて
おシ従ってＫＯＨ等の電解質を吸蔵し易く、繊度を０．
５デニール以下にすることによってセパレート機能を向
上させることができるが、その反面前述の如く膨潤し易
い欠点があり、電池缶内での寿命及びに膨潤によるセパ
レーター用紙の細孔を過度に小さくするという欠点があ
シ、このため起電力が低下することとなる。一方０．５
デニール以下のアセタール化ＰＶＡ系合成繊維はアセタ
ール化されていることにより親水性即ち電解質の吸蔵性
は未アセタール化ＰＶＡ系合成繊維に比べて劣るものの
セパレート機能の点では優れており、また電解質である
アルカリによる膨潤がほとんど起らないため長期に亘っ
て電池缶内に於てセパレーター用紙の機械的強力及び形
状を保持するという性能を有している。

本発明者らは以上述べた如く、それぞれ独自の優れた性
能を有する未アセタール化ＰＶＡ系合成繊維及びアセタ
ール化ＰＶＡ系合成繊維を配合することによシ従来得ら
れなかった、前述の要求性能を十分満足する極めて優れ
たセパレーター用紙を得るに至った。

その配合率は乾電池の種類及び生産設備、生産速度等の
事情によシ、適宜選択すればよい。例えばセパレーター
用紙の電解質の吸蔵性に重点を置く場合は未アセタール
化ＰＶＡ系合成繊維の配合率を大きくシ、また電池缶内
の形状、機械強度保持に重点を置く場合はアセタール化
ＰＶＡ系合成繊維の配合率を大きくすればよい。要する
に、前記範囲内で適宜、選択することによって夫々目的
を達成することが出来る。

未アセタール化ＰＶＡ系合成繊維の重量比が９０％以上
の場合は、電解質による膨部が過大となり、電池缶内の
形状保持及び機械強度が不足することとなる。また１０
％以下の場合には電解質の吸蔵性が不足することとなる
。

アセタール化ＰＶＡ系合成繊維の配合比を大きくした場
合、その電解質の吸蔵性を補なうためには、セルローズ
系パルプを配合すればよい。電解質の吸蔵性のみ向上さ
せる場合はセルローズ糸繊維例えばレーヨン繊維でもよ
いが、その繊度が通常１．０デニ一ル以上の比較的太い
繊維であるためセパレート機能が低下するという欠点が
ある。

セルローズ系パルプの配合率が７０％を越えると、セパ
レーター用紙は電解質のアルカリによって劣化し、セパ
レート機能が失われるという欠点が現われる。

これらセルローズ系パルプ、特にコツトンリンターパル
プをセパレーター用紙を構成している繊維とバルブの合
計量に対して５重量％以上含有している場合には、セパ
レーター用紙のセパレーター機能を大きく損なうことな
（ＫＯＨ等の電解質の吸蔵量を大きく増加させることが
できる。セルローズ系パルプのより好ましい添加量は５
〜４０重ｉ％である。セルローズ系パルプとしては、通
常製紙用として用いられている木材パルプ、コツトンリ
ンターパルプ、麻パルプ等が挙げられ、なかでもコツト
ンリンターパルプが好ましい。そしてこれらをマーセル
化したパルプが好ましい。

坂 また通常製紙用に用いられる・力増強剤、分散剤等の添
加剤及びバインダー等が添加されていても良く、特にバ
インダーとしてはポリビニールアルコール１．　ｔＲ雄
状バインダーがセパレーター用紙の機緘的強度を向上さ
せる上で好ましい。

この外にも、ＰＶＡ系、セルロース系以外の極細繊維や
パルプ秋物などが添加されていてもよい。

以上述べた本発明に用いる紙料からセパレーター用紙を
得る方法として湿式抄造法を用いる。

抄造機は短網方式或いは円網方式等通常のもので良く、
電池の種類や用途によシ適宜坪量を調整する。伺、上述
のＰＶＡ糸合成ｆｆｌ維は１〜１０ｍに切断されている
のが好ましく、特に良好な抄紙性を得る点で２〜５ｍが
好ましい。

マタセルローズ系バルブの電解度に関しては特に制限は
ないが、抄紙性及びセパレート機能の点でカナダ標準泥
水［（Ｃ，Ｓ、Ｆ、）　７００〜４００ｍｌが好ましい
。以下実施例によって本発明を更に具体的に設問する。

実施例１〜３比較例１〜２ 第１表に示すような各種線維及びパルプの配合割合で短
網式抄造機を用い、坪量３０　ｆ／ｒｒ？のセパレータ
ー用紙を得た。このときバインダーとしてポリビニール
アルコール系繊維状バインダー（繊度１．０デニール、
繊維長３閣）を紙料に対して１０重量％用いた。

この紙を２３０９１ｒ＆の厚さ測定器で厚さを測定し、
その値と坪量よシ密度を求め、また常温で３０％のＫＯ
Ｈ水溶液に３０分紙を浸漬した後のＫＯＨ水溶液吸蔵１
（ＫＯＨ水溶液（２〕／紙重量（２））、更に紙を３０
％ＫＯＨ水溶液中に３０℃で２４時間浸漬した後の紙の
重量減少率及び強度（裂断長、ｋｍ）ならびに浸漬前後
の紙の厚さの比を膨潤度として測定し第１表に示した。

これら重量減少率、強度及び膨潤度は長期に亘って電池
缶内に使用された場合、セパレーター用紙としての性能
を示すものである。

伺、重量減少率、膨潤度はそれぞれ次式で示されるもの
である。

但し、Ａ：（！２漬前の紙の重量 Ｂ：浸漬２４時間後の紙の重量 膨潤度ニー 但し、Ｘ：浸漬前の紙の厚さ Ｙ：浸漬後の紙の厚さ 得られたセパレーター用紙を用いて単Ｉ型乾電池のサイ
ズに合せてコツプ形セパレーターｔ−（’１４１し、鉄
にニッケルメッキした陽極缶に二酸化マンガン、黒鉛の
混線物を陽極合剤とし、３０％ＫＯＨを吸収させたセパ
レーターを介在させた後、亜鉛粉末とアルカリ電解液の
混合体を陰極合剤として、充填起電力１．５ｖのアルカ
リ電池を作製した。

該アルカリ電池の陽極と陰極の間に４０の抵抗体と電圧
計を接続して電圧が１．Ｏｖになる迄の時間を測定した
。１、□ｖに々る時間が１５時間以上のものを◎、１５
〜１２時間のものを○、１２〜１０時間のものをΔ、１
０時間以下のものを×とし、電池の放電性能として第１
表に示した。

第１表Ｔ−４１〜３は本発明のグループ、実施例１〜３
であり、Ｔ−４４〜５は対照グループ即ち、比戟例１〜
２である。

第１表に示す如く、本発明のセパレーター用紙は、比較
例で示すセパレーター用紙に比べて、電池の放電寿命が
長い。これは長期に亘ってセパレーターとしての性能を
保持し得る点で極めて優れた性能を有すると共に厚さが
薄く、電解質の吸蔵性を有する等前記セパレーターとし
ての要求性能をいずれも十分満足しているためと考えら
れる。

〈発明の効果〉 以上の如く、本発明のセパレーター用紙は従来のセパレ
ーター用紙に比べて、電池性能を向上させることが可能
で各種の電池に用いることが出来る上、そのセパレート
機能が高いため電池生産中の内部短絡による製品不良率
も減少させることが出来る。

以下余白

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セパレーター用紙を構成する合成繊維が、繊度０
   ．５デニール以下の未アセタール化ポリビニルアルコー
   ル系合成繊維と繊度０．５デニール以下のアセタール化
   ポリビニルアルコール系合成繊維から主としてなり、か
   つその重量比が９０：１０ないし１０：９０であること
   を特徴とするアルカリ乾電池用セパレーター用紙。
2. （２）セルローズ系パルプを、セパレーター用紙を構成
   する繊維とパルプの合計重量に対して５〜７０重量％含
   有している特許請求の範囲第１項記載のセパレーター用
   紙。