JPH03808A - 耐アルカリ性に優れた合成繊維およびその製造法 - 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およびその製造法に関する。

〈従来の技術〉 従来、密閉型アルカリ電池、例えばニッケルーカドミウ
ムアルカリ蓄電池は、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浸保
持させた極板を所定の大きさく切断した後、合成繊維の
不織布からなるセパレーターを介して渦巻き状に巻き回
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、密閉し、組み立てられる。

ここで用いられるセパレーターの材質は、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わりつつある。

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
の保液性が低いために１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り返すとセパ
レーター中の電解液が減少して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。そこでナイ
ロン繊維とポリプロピレン繊維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、後者は保液性効果
の持続性の点で十分とはいえない。

この欠点を改良する目的で特開昭６２−５１）５０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
しめる方式が提案されている。この多孔質のポリプロピ
レン繊維はりリカ微粉末をポリプロピレンと加熱混練し
、射出成型を行なった後シリカ微粉末を超音波除去する
ことによって得られるが、この手法は繊維製造方法とし
ては工業的でなくさらに改良が望まれている。

（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、アルカ
リ蓄電池用のセパレーターに有用な合成繊維およびその
製造法を提供することにある。

（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（
ＰＶＯ）２０〜４０重量憾、ポリメチルメタクリレ−）
　（ＰＭＭＡ　）２０〜６５重量憾およびポリサルホン
（ＰＳＦ）１５〜４０重量鴫重量酸からなる繊維であっ
て、ＫＯＨ３０重を係水液液中で常圧沸騰状態で１時間
処理後のｆｆ＆維減量減量率、５重ｔ４以下、清水収縮
率が１５１ｉ以下、繊維の強度が１．ｏｆ／ａ以上であ
ることを特徴とする耐アルカリ性合成繊維、および重合
度８００〜２５００のＰＶＯ２０〜４０重量係、ＰＭＭ
Ａ食傷０〜６５重量係お食傷ＰＳＩＦｌ　５〜４０重量
憾重量酸比の混合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、ジメチルスル小キシドおよびアセ
トンの群から選ばれる溶剤に溶解分散させた紡糸原液を
凝固剤が２０〜６０重Ｎ憾含まれる紡糸原液に用いたと
同じ溶剤と凝固剤からなる凝固浴中に紡出し、湿熱下で
２．５倍以上の延伸比で延伸した後、廃水中で７〜１５
憾の温熱緩和を施すことを特徴とする耐アルカリ性に優
れた合成繊維の製造法にある。

本発明の繊維の第一の要件は、ＰＶＯ２０〜４０重ｆ４
、ＰＭＭム２０〜６５重量幅およびＰＳＦ１５〜４０重
量憾重量酸からなることにある。

ｐｖａが２０重量優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、逆にＰＴＯが４０重
量食傷超えると耐アルカリ性が低下、具体的にはＫＯＢ
３０重Ｉｌ係水溶液中で常圧沸騰状態で１時間処理後の
繊維減量率がｔ５重量食傷超える繊維となる。

ＰＭＭＡが６５重量憾を超えると繊維強度が１．０ｆ／
ａ以上の繊維を製造することが不可能になる。

逆ＫＰ８Ｐの含有量が１５重量憾未満では湿熱緩和処理
を施しても繊維の清水収縮率が１５憾を超え、繊維物性
としては好ましくなり０またｐｓｙが４０重量食傷超え
ると繊維の強伸度が不十分となる。

本発明の繊維はアルカリ蓄電池用のバッテリーセパレー
ターの原料として有効に使用されるが、このためには本
発明の繊維をシート状に成型する必要がある。本発明の
繊維は湿式紡糸方式で製造され、シート状成型物として
は湿式抄紙方式が最も好ましｂ製造方法と言える。湿式
抄紙工程に置いて、繊維はその滴水収縮率が２５繋以下
であれば一応抄紙成型が可能であるが、工程の安定性を
確保する上ではより熱収縮率の低い繊維が好ましく、具
体的には滴水収縮率が１５４以下である必要がある。

用いられるｐｖａポリマーの重合度は、８００〜２５０
０である。重合度ａＯＯ未満では繊維強度が１０１　／
α未満となり、また重合度が２５００を超えると紡糸原
液のゲル化が発生しやすくなり、安定く繊維を製造する
ことが困難になる。ＦＭＭＡ、Ｐ８１Ｆについては特に
重合度の規定はないが、通常、フィルム、成型材料に使
用されるものであればよい。

また本発明に用することのできるＦＭＭＡは、ＭＭＡ単
独ポリマーを意味するものではなく、少量の可塑成分金
含有するＰＭＭム系ポリマー全体を意味するものである
。

さらに本発明の繊維の組成は、ｐｖｃ、ｐＭＭＡ、ＰＯ
Ｆに限られるものではなく、紡糸原液の溶剤中でＰ’／
（！Ｓ　ＦＭＭＡ、ＰＳＦに混合または分散し、磯維賦
型可能なポリマーであれば組成成分として添加すること
が可能であるが、その添加量としては５１）！量係未満
が好ましい。

また添加されるポリマーは耐アルカリ性を損なうもので
あってはならなめ。

また射光、耐熱安定剤等を必要に応じ添加することも可
能である。

本発明の繊維は、湿式紡糸方式によってｆＭ造される。

紡糸原液の溶剤としては、ＰＶＯ，ＦＭＭＡおよびＰＯ
Ｆを溶解分散させる能力を有するものであれば、単一の
溶剤でもまた混合溶剤であってもよい。かかる溶剤とし
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、アセトンが挙げられるが、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルホルムアミドが特に有利に
使用される。とれらの溶剤にｐｖＯ，、ＦＭＭＡおよび
ＰＥ１）Ｐｔ−混合溶解分散し紡糸用の原液が調製され
るが、紡糸原液は予めポリマーを混合し、溶剤に混合す
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５０℃における粘度は１００〜
２０Ｇ０ボイズ、好ましくは１５０〜１０００ボイズと
することがよく、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重量幅以下とすることが好まし−。

得られた紡糸原液は、紡糸口金より凝固浴中に押し出さ
れ繊維に賦型される。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、ポリマーの非溶媒である水、アルコール等が使用
されるが工業的に紘水が最も好ましい。凝固浴は紡糸原
液に用いたと同様な溶剤と凝固剤との混合溶液からなシ
、その混合比率は凝固剤２０〜６０重量憾、溶剤６０〜
４０重量慢の組成で行なうのが望ましい。凝固剤の比率
が２０重量憾未満になると凝固浴中に吐出される繊維が
接着を起とし、逆に膜固剤の比率が６０重量壬をこえる
と凝固糸の接着はなくなるが、凝固糸中に４量の空隙が
生じ繊維としての適切な強伸度を与える上で必要な延伸
性を損なう。凝固浴の温度は特に規定はな−か、好まし
くは２０〜４０℃で行なうのが望ましい。

得られた凝固糸は、沸騰水中で延伸、洗浄され、更に必
要に応じ延伸、洗浄を繰り返すことによってより繊維と
しての適当な物性があたえられる。本発明のＮ１．、！
１を得るためＫは２５倍以上の延伸を施す必要があり、
好ましくは５０倍以上である。延伸後の繊維は沸騰水中
で７〜１５嗟の温熱緩和を施す必要がある。導水緩和が
７幅未満では繊維の滴水収縮率を１５４以下にすること
ができず、また逆に１５憾を超える緩和を施すと、繊維
強度がｔｏＰ／ｄ以下になる。

温熱緩和の方法としては繊維を巻き取ったのち沸騰水中
で所定時間行なうかまたは繊維を巻き取る前に延伸ロー
ラー間で実施することができるが、製造工程を簡略化す
る上では後者の方が好ましい方式といえる。

このようにして得られた繊維は乾燥または未乾燥のまま
捕集されバッテリーセパレーター用の紙、編織物、不織
布等のシートの原料として使用される。

本発明の繊維は高温時における耐アルカリ性に優れ、耐
アルカリ性として具体的には３０重量ＩＫＯＨ水溶液に
浸せきし、常圧沸騰中１時間後の繊維減量が１．５重食
傷以下であり、との値は同一手法により測定されるポリ
プロピレン繊維の値を下回るものである。

本発明の繊維の断面形状は特に限定されるものではなく
、高温時における耐アルカリ性を損なうものでなければ
種々選択が可能である。シート状成型物であるセパレー
ターの嵩を増し、保液性を高める目的で繊維断面を扁平
または十字、Ｙ字等の異形断面にし、繊維間の空隙を増
すことにより、シート状物であるセパレーターの保液性
をより高める効果を有する。また本発明の繊維の繊度は
３デニール以下、好ましくは２デニール以下とすること
がよい。このような紬デニール化した繊維によって、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を提供しうる。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例により説明する。

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１）０
０のＰｖＯ，ＰＭＭＡおよびＰＳＦを第１表に示す混合
比率で溶剤に溶解分散させ、紡糸原液を得た。この時の
固形分濃度は５０℃における粘度が２００ボイス付近に
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重量幅、脱イ
オン水４０重食傷、温度３０℃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３倍延伸を行な
い、さらに沸水中で８俤の湿熱緩和を行ない、繊度１．
０デニールの繊維を得た。得られた繊維の性能を第１表
に示した。

第　　１　　表 第１表に示したＫＯＨ処理後の減量は、本文中に示した
方法で処理し測定した値である。

第１表に示すようＶｃｐｖａの含有量が２０重量憾未満
では十分な延伸性が得られず、紡糸不能となう、逆に４
０重量幅を超えると耐アルカリ性を損なう結果となる。

実施例２ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用い、ＰＴｏ、ＰＭ
ＭＡおよびＰＥＩＩＦの混合比率をｐｖＯ／　Ｐ　Ｍ　
Ｍ　ｋ　／　Ｐ　８　ＩＦ　＝　５０　／　５０　／　
２０とし、ｐｖｏの重合度を第２表に示す様に変更して
、溶剤に溶解分散させ、紡糸原液を得た。

これらの紡糸原液をジメチルアセトアミド６０重食傷、
脱イオン水４０重食傷、温度３０℃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３倍延伸を
行ない、さらに沸水中で８憾の湿熱緩和を行ない、繊度
１．　Ｏデニールの繊維を得た。得られた繊維の性能を
第２表に示した。

第　　２　　表 実施例５ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用い、重合度１）０
０のＰＶＯ，ＰＭＭＡおよびＰＳＦの組成が第３表に示
すようにＩ’ＥＩＦの混合比率を変更して、溶４１　Ｋ
溶解分散させ、紡糸原液を得た。

これらの紡糸原液をジメチルアセトアミド６０重ｆ４、
脱イオン水４０重！４、温度３０℃の凝固浴中へ吐出し
、未延伸糸を得た。この未延伸糸を洪水中で５倍延伸を
行なめ１さらに洪水中で８ｑｌＩの湿熱緩和を行なり１
繊度１．０デニールの繊維を得た。

得られた繊維の性能を第３表に示した。

第　　３ 表 第３表に示すようにＰＳＦの含有量が１５重ｉｋ４未満
になるとＨｉ維の洪水収縮率が増加し熱安定性を損なう
。逆に４０重量食傷超えると櫃維物性特（強度が低下し
実用に供さなくなる。

実施例４ 溶剤トしてジメチルアセトアミドを用か、重合度１）０
０のＰ”１０　Ｓ　Ｏ重量釜、Ｐ　Ｍ　Ｍ　Ａ５０５０
重量ＰＳＦ２０重量係の重量比率で溶剤に溶解分散させ
、固形分濃度が３５重量幅になるように紡糸原液を調製
した。この時の紡糸原液の５０℃における粘度は２０４
ボイズであった。

この紡糸原液をＩＫ４表に示す混合比率からなるジメチ
ルアセトアミドと脱イオン水の凝固浴中へ吐出し、未延
伸糸を得た。との未延伸糸を洪水中で３倍延伸を行ない
、さらに洪水中で洗浄を行い第４表に示すよう々繊維を
得た。

第４表 実施例５ 溶剤としてジメチルアセトアミドを用イ、重合度１）０
０のｐｖｃｓａ重号４、Ｐ　Ｍ　Ｍ　Ａ５０重量嶋、Ｐ
ＥｌＦ２０重量鴫の混合比率で溶剤に溶解分散させ、固
形分濃度が３５重！＝１になるように紡糸原液を調製し
た。この時の紡糸原液の５０℃における粘度は２０４ボ
イズであった。

この紡糸原液をジメチルアセトアミド６０重量釜と脱イ
オン水４０重食傷の凝固浴中へ吐出し、未延伸糸を得た
。この未延伸糸を洪水中で所定の延伸を行ない、さらに
洪水中で所定の湿熱緩和を行い第５表に示すような繊維
を得た。

ＫＯＨ水溶液の保液率（重量４）評価法不織布の任意の
部分よ？）　５　ｃＰＩｔＸ　５　ｅｒａの試験２を３
枚切り出し、秤量（Ｗｌ）する。この試験ＪをＫＯＨ３
０チ水溶液（２０℃）に１時間浸き後、１０分間液滴を
切り重量（ｗｌ）を測定以下の式より算出した。

〈発明の効果〉 本発明は繊維の高温時における耐アルカリに優れ、しか
も高い保液性を有するとと力瓢ら紙、＃１ｉｌＩａ物、
不織布等にしてアルカリ蓄電池セパレーター用シートの
原料としてきわめて用なるものであり、また本発明の方
法はかか繊維を有利に提供するものである。

実施例６ 実施例％、Ａ１で得られたｆｆ＆維を６１）ＩＩ＋にカ
ットした短繊維８５重量食傷バインダー繊維としてカッ
ト長３ｍのポリエチレン繊維１５重量憾とを混合抄紙し
、熱圧着により見付５０　ｆ／ｍ２の不織布を得た。こ
の不織布の耐アルカリ性およびＫＯＥＩ３０重量優水溶
重量保水溶液測定した。保液率は以下の測定方式で示す
評価方法で行なった。この結果第６表に示したように市
販のバッテリーセパレーター不織布と比べて優れた電解
液保持性を有することがわかった。

第　　６　　表

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２０〜６５重量
   ％およびポリサルホン１５〜４０重量％の組成からなる
   繊維であつて、ＫＯＨ３０重量％水溶液中で常圧沸騰状
   態で１時間処理後の繊維減量率が１．５重量％以下、沸
   水収縮率が１５％以下、繊維強度が１．０ｇ／ｄ以上で
   あることを特徴とする耐アルカリ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２０〜６５重量
   ％およびポリサルホン１５〜４０重量％の組成比の混合
   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およびアセトンの群から選ば
   れる溶剤に溶解分散させた紡糸原液を凝固剤が２０〜６
   ０重量％含まれる紡糸原液に用いたと同じ溶剤と凝固剤
   からなる凝固浴中に紡出し、湿熱下で２．５以上の延伸
   を施した後、沸水状態で７〜１５％湿熱緩和を施すこと
   を特徴とする耐アルカリ性に優れた合成繊維の製造法。