JPH0226916A - 耐アルカリ性及び保液性に優れた合成繊維及びその製造法 - 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〉 本発明は耐アルカリ性及び保液性の要求されるバッテリ
ーセパレーターに有用な合成繊維及びその製造法に関す
る。

く従来の技術〉 従来、密閉形アルカリ電池、例えばニッケルーカドミウ
ムアルカリ蓄電池の製造方法として、カーボニルニッケ
ル粉末を焼結して得られたニッケル焼結基板の細孔中に
活物質を含漬保持させた極板を所定の大きさに切断した
後、合成繊維の不織布からなるセパレーターを介して渦
巻状に捲回して極板群を構成し、しかる後、電池缶に収
納して電解液を注入し、封口し組立てられる。

そして用いられているセパレーターの材質もナイロン繊
維の不織布が一般的であった。しかしながら近年、電池
使用温度の高温化傾向が高まるにつれて、セパレーター
の材質も高温における耐アルカリ性に優れたポリプロピ
レン繊維の不織布へと変りつつある。

しかしながら、ポリプロピレン繊維の不織布からなるセ
パレーターはナイロン繊維の不織布からなるセパレータ
ーに比べて高温における耐アルカリ性は優れているもの
の、撥水性が高いために、セパレーターの電解液、保持
性が劣っている。このためポリプロピレン繊維の不織布
からなるセパレーターを用いた電池は充放電を繰ジ返す
と、セパレーター中の電解液が減少してしまい、放電特
性が低下してしまい、最悪の場合には、放電不能な状態
になることがある。

そこでナイロン繊維とポリプロピレン繊維との混抄や、
ポリプロピレン繊維の界面活性剤処理等の表面改質等の
対策が試みられているが、前者は高温における耐アルカ
リ性、後者は効果の持続性の点で十分と娘いえない。

この欠点を改良する目的で特開昭６２−５１１５０号公
報でポリプロピレン繊維を多孔質化することによって繊
維に保液性を持たせ電解液保持性に優れたセパレーター
を作成し、アルカリ蓄電池の充放電サイクルを向上せし
める方法が提案されている。この多孔性のポリプロピレ
ン繊維はシリカ微粉末をポリプロピレンと加熱混練し、
射出成形を行なった後シリカ微粉末を超音波除却するこ
とによって得られるが、この方法は繊維製造方法として
は工業的でなくさらなる改良が必要である。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、高温時における耐アルカリ性に優れ、しかも
高度な保液性を必要とするアルカリ蓄電池用のセパレー
ターに有用な合成繊維を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、重合度８００〜２５００のポリ塩化ビニル（
ＰＶＣ）２０〜４０重量％、ポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）６５〜２０重量％、ポリサルホンＣＰＳＰ
）１５〜４０重量％の組成からなる３デニール以下の繊
維であって、ＫＯＨ５０重量％水溶液中に浸漬し、常圧
沸騰状態で１　ｈｒ　　放置後のアルカリ減量率が１．
５重ｔｓ以下、沸水収縮率が２５１以下、さらに後述す
る測定法による保液率が２５重量−以上であることを特
徴とする耐アルカリ性及び保液性に優れた合成繊維、さ
らに重合度８００〜２５００のＰＶＣ２０〜４０重責饅
、ＰＭＭＡ６５〜２０重殖チ、ＰＳＦｌ　５〜４０重ｆ
１幅の組成比で混合したポリマーをジメチルアセトアミ
ド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド及び
アセトンの群から選ばれる溶剤に溶解分散させてなる紡
糸原液を非溶剤を２０〜６０重ｔｑｋ含む紡糸原液に使
用したと同じ溶剤と非溶剤とからなる凝固浴に紡出する
ことを特徴とする耐アルカリ性及び保液性に優れた合成
繊維の製造法にある。

本発明の繊維の組成において、ｐｖｃが２０重量慢未満
では実用上十分な物性を有する繊維を製造することが困
難となり、またｐｖｃが４０重を慢を超えると、耐アル
カリ性が低下する。具体的にはｘｏＨ５０重量％水溶液
中に浸漬し、常圧沸騰状態で１　ｈｒ　　放置後の繊維
の減量率が１．５重量−を超えてしまう。またＰＭＭＡ
が６５重量−を超えると繊維物性の低下がおこり実用上
十分な物性をもった繊維を製造することが困難となって
しまう。更にＰ８Ｆが１５重量係未満では、繊維物性の
低下、特に沸水収縮率が２５−を超えてしまい実用上十
分な物性の繊維を製造することはできず、ま友Ｐ８Ｆが
４０重ｔｓｔ−超えると物性の低下つまジ強伸度の低下
がおこる。

また使用するポリマーの重合度は、ｐｖｃが重合度８０
０〜２５００のものを使用する。重合度８００未満では
繊維物性、特に強伸度の低下がおこり、また重合度２５
００’ｉ超えると紡糸原液のゲル化が発生しやすくなり
゛、安定に繊維を製造することは困難となる。ＰＭＭＡ
。

Ｐ８Ｆについては、重合度の規定は特にない力ζ通常の
フィルム、成形材料に使用されるものであればよい。ま
た、ここでいうＰＭＭＡとはメチルメタクリレート単独
ポリマーを意味するものではなく少量の可塑性分を含有
するＰＭＭＡ系ポリマー全体を意味するものである。

本発明の繊維の組成はＰＶＣ、ＰＭＭＡ及びＰ８Ｆに限
られるものではなく紡糸原液中に混合または分散し繊維
賦形可能であって耐アルカリ性を損なわない重合体であ
れば加えることが可能であるがその添加量としては５重
量−未満が好ましい。

また針元・耐熱安定剤等を少量添加することも可能であ
る。

本発明の繊維は、湿式紡糸方式によって製造されるが、
紡糸原液の溶剤としては、ｐｖｃ。

ＰＭＭＡ、Ｐ８Ｆを溶解分散させる能力を有するもので
あればこれらの単一溶剤、または混合溶剤が使用可能で
ある。これらの溶剤としては、ジメチルアセトアミド、
ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ア七ト
ンなどが挙げられるが、ジメチルアセトアミド、ジメチ
ルホルムアミドが肩利に使用される。これらの溶剤にＰ
ＶＣ，ＰＭＭＡ、Ｐ８Ｐｆｔ混合溶解分散し、紡糸原液
が調製されるが、紡糸原液は、予め重合体を混合し、溶
剤に溶解するかまたは個々に溶解した原液を混合するこ
とによって得られる。

紡糸原液の５０Ｃにおける粘度は１００〜２０００ポイ
ズ、好ましくは１５０〜１０００ボイズであり、これら
の値になるように原液固形分濃度が調製されるが、固形
分濃度はゲル化を防止する上で５０重量慢以下とするこ
とが好ましい。

紡糸原液は紡糸口金より凝固浴中に紡出され繊維に賦形
される。紡糸口金の大きさは目標とする繊維の太さに応
じ適時選択される。凝固浴中の凝固剤としては、重合体
の非溶剤である水、アルコール等が使用されるが工業的
には水が好ましい、凝固浴は紡糸原液に使用し九と同−
咬溶剤と非溶剤との混合溶液であり、混合比率は非溶剤
２０〜６０重′Ｊｉｔ係、溶剤８０〜４０重量俤の組成
で行うことが望ましい。非溶剤の比率が２０重ｆ係未満
になると凝固浴中に吐出された繊維が接着を起こす。逆
に非溶剤の比率が６０重険優を超えると凝固糸中に多量
の空隙が生じ繊維に適切な強伸度全与える上で必要な延
伸性を損なう。凝固浴温度は特に規定はないが、好まし
くは２０〜４０Ｃで行うのが望ましい。

得られた凝固糸は、沸騰水で延伸・洗浄さ肱さらに必要
に応じ２回目以降の延伸・洗浄を沸騰水中で行うことに
より繊維としての適当な物性が与えられる。繊維は乾燥
または未乾燥のまま捕集されパンテリーセパレーター用
の不織布の原料として使用される。凝固浴を出た未延伸
糸の洗浄・延伸、乾燥方式は繊維中のポリマー組成に応
じて適時最適な条件が選定されるが生成した繊維の保液
率を損うものでなければ特に制限されるものではない。

本発明の繊維が高温時における耐アルカリ性に優れたも
のであるためには、３００重量−ＫＯＨ水溶液に浸漬し
、常圧で沸騰中１　ｈｒ　　放置後の繊維の減量率が１
．５重量係以下であることが必要であり、この値は同一
手法によりポリプロピレン繊維を評価した値よう下回る
ものである。

更に、アルカリ電池用バッテリーセパレーターの不織布
の繊維とするためには、優れた保液性を有することが必
要であり、具体的には、繊維を脱イオン水中に２４時間
浸漬し、１０Ｇで１０分間遠心脱水した後の繊維型′ｆ
を測定しくＷ、）、この繊維の乾燥重量（Ｗ２）を測定
し、以下の式で算出する保液率が２５重を俤以上である
ことが必要である。

ｗ、−ｗ２ 保液率（重ｉｋ係）＝　　　　　Ｘ１００本発明の繊維
の断面形状は時に限定されるものでなく、高温時におけ
る耐アルカリ性及び保液性を損なうものでなければ糧々
選択が可能である。シート状成形物であるセパレーター
の嵩を増し、保液性を高める目的で、繊維断面を円形の
みならず偏平、十字、Ｙ′＃断面とし繊維間の空隙ヲ増
すことによってセパレータートじテの保液性を高めるこ
とも可能である。

また、本発明の繊維の繊度は３デニール以下、さらに好
ましくは２デニール以下である。このような細デニール
の繊維によってより薄いセパレーターの製造が可能とな
り、電池の小型化に適したセパレーターが提供される。

セパレーターの薄化に伴いセパレーターを構成する繊維
間の空隙が減少し保液性の低下要因となるが、本発明の
繊維のごとく繊維そのものに高い保液性を有する場合セ
パレーターの薄化に伴う保液性の低下を効果的に補うこ
とが可能である。

〈実施例〉 以下本発明を実施例で説明する。

実施例１ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用い、重合度１１０
０のｐｖｃとＰＭＭＡ、Ｐ８Ｆｔ−第１表に示す混合北
軍で溶剤に溶解分散させ紡糸原液を得た。この時の固形
分は、粘度２００ポイズ付近になるように調製した。

この紡糸原液をジメチルアセトアミド６０重量優、脱イ
オン水４０重量％からなる温度３０Ｃの凝固浴中へ吐出
し、未延伸糸を得た。この未延伸糸を沸水中で約３倍延
伸を行い、さらに、沸水中で洗浄を行い、繊度１．０デ
ニールの繊維を得た。第１表に得られた繊維の性能を示
す。

実施例２ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用い、ポリマー組成
ｆ　Ｐ　Ｖ　Ｃ／　Ｐ　Ｍ　Ｍ　Ａ　／　Ｐ　８　Ｆ　
＝　５０１５０／２０　（重量慢）とし、ｐｖｃの重合
度を第２表の様に変更して溶剤中に溶解分散させ、紡糸
原液を調製し、実施例１におけると同じ方法で紡糸、繊
維賦形を行った。第２表に得られた繊維の性能を示す。

第　　２　　表 実施例３ 溶剤としてジメチルアセトアミドｔ−用い、第３表のよ
うにポリサルホンの混合比率全変更させて、溶剤中に溶
解分散させ紡糸原液を調製し、実施例１におけると同じ
方法で紡糸、繊維賦形を行った。第５表に得られた繊維
の性能を示す。

実施例４ 実施例１、ム１で得られた繊維を６目にカットした短繊
維８５重量係とバインダー繊維としてカット長３０のポ
リエチレン繊維１５重量優とを混合抄紙し、熱圧着によ
り、目付５０Ｉ／ｍ２　　の不織布を得た。この不織布
の耐アルカリ性及び５０　嗟ＫＯＨ水溶液の保液率を測
定した。

不織布の保液率は以下の測定方式で示す評価方法で行っ
た。この結果第４表で示すように、市販のパンテリーセ
パレーター不織布と比べて優れ友電解液保持性を有する
ことがわかった。

第　　４　　表 不織布のＫＯＨ水溶液保液率（重量係）評価法セパレー
ターの任意の部分より５１×５ｃＩＩＬの試験片金３枚
切り出し、秤ｔ（Ｗｉ）　　する。この試験片を、５０
優ＫＯＨ水溶液（２０Ｇ　）−に１時間浸漬後、１０分
間液滴を切り重ｔ（Ｗｉ）　　″ｔ−測定し、以下の式
より算出した。

実施例５ 溶剤としてジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）　ｋ用い
、重合度１１００のＰＶＣ３０重量％、ＰＭＭＡ５０重
量慢、Ｐ８Ｆ２０重量％の比率で混合し、紡糸原液を調
製した。固形分濃度は粘度２００ボイズ付近になるよう
に調製し次。

この紡糸原液を第５表に示す混合比率の凝固浴中に吐出
し未延伸糸を得た。この未延伸糸を沸水中で約３倍延伸
を行い、さらに沸水中で洗浄を行い、繊度１．０デニー
ルの繊維を得た。第５表に得られた繊維の性Ｎｕｔ−示
す。

〈発明の効果〉 本発明によって得られた繊維は不織布のみならず紙、編
織物等のシート状物として高温時における耐アルカリ性
に優れ、しかも高い保液性を有することからアルカリ蓄
電池のセパレーター用の原料として極めて有用なるもの
である。

特許出願人　三菱レイヨン株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重合度８００〜２５００のポリ塩化ビニル２０〜
   ４０重量％、ポリメチルメタクリレート６５〜２０重量
   ％及びポリサルホン１５〜４０重量％の組成からなる３
   デニール以下の繊維であつて、本文中に示すアルカリ減
   量率が１．５重量％以下、沸水収縮率が２５％以下、さ
   らに本文中に示す保液率が２５重量％以上であることを
   特徴とする耐アルカリ性及び保液性に優れた合成繊維。
2. （２）重合度８００〜２５００のポリ塩化ビニル２０〜
   ４０重量％、ポリメチルメタクリレート６５〜２０重量
   ％及びポリサルホン１５〜４０重量％の組成比で混合し
   たポリマーをジメチルアセトアミド、ジメチルホルムア
   ミド、ジメチルスルホキシド及びアセトンの群から選ば
   れる溶剤に溶解分散させてなる紡糸原液を、非溶剤を２
   ０〜６０重量％含む紡糸原液に使用したと同じ溶剤と非
   溶剤とからなる凝固浴に紡出することを特徴とする耐ア
   ルカリ性及び保液性に優れた合成繊維の製造法。