JPH0393154A

JPH0393154A - アルカリ電池セパレータ

Info

Publication number: JPH0393154A
Application number: JP1229721A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Takai; 庸輔高井; Atsushi Kondo; 敦近藤
Original assignee: DAIWABOU KURIEITO KK; Daiwabo Create Co Ltd
Current assignee: DAIWABOU KURIEITO KK; Daiwabo Create Co Ltd
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1991-04-18

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）本発明はポリアミド系ポリマーアロイ繊維を主要素材と
する親水性、耐アルカリ性、抗酸化性に優れたアルカリ
電池セパレー夕に関する．アルカリ電池セパレータは水
酸化カリウム等の電解液に対する耐アルカリ性、充電時
の電解酸素に対する抗酸化性、電解液の速やがな浸透、
湿潤をはかるための親水性、変質、収縮、溶解による絶
縁破壊を防ぐ安定性、及び組立作業上必要な機械的強度
が要求される．このような諸性能を満足させるため、ポリオレフィンの
耐薬品性、ポリアミドの親水性を利用したセパレータが
知られている．（従来の技術）特開昭５５−　２５９２１号公報にはポリオレフィンー
ポリアミドブレンド体を主成分とする不織布により形成
された電池セバレータの例が、また特開昭５９−　１０
１７６３号公報にはポリプロピレンとポリアミドの混合
溶融樹脂より紡糸された海島型複合繊維とポリプロピレ
ンーポリエチレン複合繊維との混合体からなるアルカリ
電池セパレー夕の例が各々記されている．（発明が解決すべき課Ｈ）しかし、これら従来技術による電池セパレー夕は単にポ
リアミドの親水性とポリオレフィンの耐アルカリ性、抗
酸化性を利用するため、両者を混合して紡糸した繊維を
不織布化したものである．従って、繊維の表面にポリア
ミド成分が多ければ親水性は良好であるが同時にポリア
ミド或分は電解液により浸蝕されるので耐久性が悪く、
逆に繊維表面にポリオレフィンが多ければ親水性が不足
する欠点があった．また、ポリアミド成分が浸蝕された痕はボーラス化した
ポリオレフィンｍｕ内に気泡が溜り、親水性低下が更に
著しく、電池セバレータとしての機能低下が大きいとい
う欠点もあった。

本発明者らはポリアミドとポリオレフィン両成分をただ
混合するだけでなく、繊維の構造を検討することにより
、ポリアミドの親水性とポリオレフィンの耐アルカリ性
、抗酸化性とを効率よく発揮させ電池セバレータとして
耐久性を高めることに成功した．（課題を解決する手段）即ち、本発明は、海戊分がポリアミド、島成分が繊維断
面における直径が５μｍ未満のポリオレフィンであるポ
リアミド系ポリマーアロイを第１成分とし、ポリオレフ
ィンを第２戊分として、第１成分と第２成分の繊維断面
積比が１００：Ｏ〜３０：７０であり、且つ第１成分が
繊Ｍ１断面の６０％以上を形成してなるポリアミド系ポ
リマーアロイ繊維（Ａ繊維）の単独からなる又はＡ繊維
とポリオレフィン系熱接着ＡＪ［（ＢＪａ！＞との混合
体からなる不織布であって、全構成繊維の表面積の６０
〜９０％がＡ繊維の第１成分で占められ、構成繊維のポ
リオレフィン成分によって熱接着し一体化してなるアル
カリ電池セパレータ、である。

図面により上記Ａ繊維を説明すると、第１図に示すよう
に、Ａ繊維の断面はポリアミドの海成分（１）にポリオ
レフィンが島成分（２）として分散混合しており、島成
分（１〉はほぼ円形でその直径は５μｍ未満である。Ａ
繊維は第１図（インのような断面形状のポリアミド系ポ
リマーアロイの単一繊維か又は第１図（ロ）のような断
面形状のポリアミド系ポリマーアロイとを第１或分（３
）とし、ポリオレフィンを第２成分（４）とする複合ｍ
！維である。

複合繊維の場合は第１成分が繊維表面の６０％を占める
ようにする。そのためには第１成分が表面積比で少なく
とも３０％は必要である。複合繊維はこのほか第１図（
八）のような鞘芯型でもよい。

Ａ繊維の外周面は実質的に海或分であるポリアミドで覆
われており、島成分のポリオレフィンはほとんど表れて
いない。これは島成分が直径５μｍ未満という極めて細
いものであるため海成分中に包含されやすく、外周面に
おいても紡糸時にノズルの金属面と島成分の間にも海成
分が流れ込み、紡糸されるからと考えられる。そしてこ
の外周面が海成分即ちポリアミドで覆われているという
ことはアルカリ電池セバレータとして製造するときに良
好な作業性を発揮するのである。

このようなＡＩ維は単独又はＢ繊維のポリオレフィン系
熱融着繊維と混綿して通常の乾式又は湿式の製法により
不織布化するが、全構成繊維の表面積の６０〜９０％は
第１成分であるポリアミド系ポリマーアロイで占めてい
るように混綿しなければならない．従って、Ａｍ維の表
面積の６０％を第１成分が占めていれば、不織布はＡｍ
維単独がらなる。Ａ繊維の表面積の６０％を越えて９０
％まて′を第１或分が占めているときは、第１成分が全
構或繊維の表面積の６０％未満にならない範囲でＢ繊維
を混綿してもよい，Ａｌｌ維とＢ繊維の外径が同じとす
るとＡ繊維の表面が第１図（イ）及び（ハ）に示すよう
にすべて第１成分で形或されているときはＢ繊維をｌＯ
〜４０％の範囲で混綿することになる。Ａ繊維とＢｍ維
の外径が異なるときは混綿割合も、ポリアミド系ポリマ
ーアロイの全表面積に占める割合が６０〜９０％になる
ように加減する。

上記のポリアミド系ポリマーアロイの全構成繊維の表面
積に占める割合は不織布の親水性と強力とに関係する。

６０％を下回ると親水性が不良になる。特に電池の製造
時には電解液との親和性がよくないと気泡が付き易いの
で６０％未満では作業効率が悪くなる。逆に９０％以上
になるとポリオレフィン成分が少なくなり、熟融着に寄
与する部分が不足するので機械的強度が不良になる．Ａ
繊維の第１成分中のポリオレフィンは繊維の断面におけ
る直径が５μｍ未満、好ましくは３ＪＩＩ＋未満である
．これはアルカリ電池セパレータとなった場合の親水性
を良好にするためである．また、繊維製造条件としても
第１成分中のポリオレフィンが微細な構造をしている方
が紡糸、延伸がやり易い．ポリオレフィンはボリプロビレン、ポリエチレン、ボリ
ブテン、ポリメチルベンテンなどのα−オレフィンのホ
モボリマー及びコボリマーが用いられるが、実用上ボリ
ブロビレン又はポリエチレンが好ましい．ポリアミド対
ポリオレフィンの混合比率は５０：５０〜８０：２０が
好ましい．より好ましくは６０：４０〜７０：３０であ
る．この混合比率の混合体が紡糸工程上良好な溶融粘度
を示す．Ａ繊維が複合繊維である場合の第２＄．分であ
るポリオレフィンは不織布の熱接着及び電解液中での耐
アルカリ、抗酸化成分として働くが、その種類はボリプ
ロビレン、ポリエチレン、エチレンービニルアルコール
共重合体エチレン酢ビ共重合体等が用いられる．複合繊
維の製造上からは第１成分のポリオレフィンと同一種で
あることが好ましい．本発明のアルカリ電池セバレー夕はＡｍ維のみで楕成す
るのが製造上簡単であるが、この場合Ａ繊維はその表面
積の６０〜９０％が第１成分で占め、残りの４０〜１０
％が第２成分で占める必要がある．好ましくは、表面槓
の７０〜８０％を第１成分、残りの３０〜２０％を第２
成分が占めるようにするとよいまたＢ繊維は熱接着ｖｉａとしてポリアミドより１５℃
以上低い融点を持つポリオレフィン繊維である．このよ
うなポリオレフィンはポリエチレン、ボリプロビレン、
エチレンービニルアルコール共重合体及びエチレン酢ビ
共重合体等の単独又は複合ｍ維である．特にエチレンー
ビニルアルコール共重合体を鞘にボリブロビレンを芯に
した複合繊維が好適である。

（発明の作用〉本発明のアルカリ電池セパレー夕はＡ＆ｌＭを主体とす
る不織布であって、その全構成繊維の表面の６０％以上
をポリアミドとポリオレフィンのポリマーアロイで占め
ており、しかもポリマーアロイの表面はポリアミドのみ
で覆われている．従ってアルカリ電池セバレー夕として
製造するときは初期の電解液湿潤速度が早い．ポリアミ
ドは電解液と充電時の電解酸素に徐々に浸蝕されると共
に、ポリマーアロイの中からポリオレフィンが露出して
くる．ポリオレフィンは電解液のアルカリにも電解酸素
にも浸されず長く電池セパレータとして働くことができ
る．このとき、ポリオレフィンは極めて細く、隣接する
ポリオレフィンの間は必ずポリアミドが存在しているの
で、周囲は親水性に保たれている．そのため充電時の気
泡がポリオレフィンに付きに＜＜、充電効率を高く保つ
ことができる．以上の状態を図に表すと、第２図は第１図（Ｉ？）に繊
維断面を示したものと同じ繊維であるが、その初期状態
は第２図のように第１成分（３〉はその表面は実質的に
全てポリアミドである海成分（１）によって覆われてい
る．島成分（２〉は表面には例外的に存在するだけであ
る．これが使用後は第３図のように海成分（１）が浸蝕
され島成分（２〉が多数表れてくるのであるが、島成分
（２〉の周囲は海成分（１）で充填された状態である．このような構造のＡ繊維によって構或されているので、
本発明のアルカリ電池セパレータは長く親水性が低下す
ることがなく、また、電池の寿命（有効充放電回数）も
長いのである．（実施例）Ａ繊維として第１成分にナイロン−６６０重量％、平均
粒径ＩＪ１１１のポリプロピレン　４０重量％がボリマ
ーブレンドされている２９０℃、２１６９ｇ加重による
ＭＦＲが４５ｇ／１０分のポリマーアロイ（ＰＡＬ）　
ＱＡ−　５０００　（商品名、三井石油化学工業株式会
社製）を用い、第２成分として２９０℃、２１６９ｇ加
重によるＭＦＲが４５ｇ／１０分のポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）として表一１に示す４種（Ａｘ．Ａｚ．Ａｓ．Ａ４
）を紡糸した．紡糸条件は、紡糸口金孔数５００，吐出
量１５０ｇ／分、紡糸温度２９０℃、紡出後９５℃熱水
中で３倍に延伸し、油剤処理後スタッファボックスで機
械捲縮を付与した．次にＡ繊維を比較のため、上記ポリマーアロイの表面積
比の少ないもの（Ａ５）、ポリマーアロイの替わりにナ
イロン−６を用いたもの（Ａ６）、ポリプロピレンの単
独繊維（Ａ７）を用意した．各々を表−１に示す．（以下余白）次にＢ繊維として次の繊維を用意した．Ｂｌ　　ボリプ
ロビレン、２デニール、親水性油剤処理品Ｂ２　高密度ポリエチレン（鞘〉、ボリプロビレン（芯
）の複合繊維、２デニールＢ３　エチレンービニルアルコール（鞘〉、ボリプロビ
レン（芯）の複合繊維、２デニール実施例１〜５Ａ繊維単独又はＢ繊維と混綿したカードウェブを熱風加
工機でポリオレフィン成分の融点以上、ポリアミドの融
点より低い温度で加熱し熱接着不織布とし、次いで熱ロ
ールを通して目付７５ｇ／♂，厚さ０．２３ｍｍの不織
布を作った．ＢＳを混綿したウェブはウェブ重量と同量
の水分を霧吹で供給した後熱ロールに通し、融点以下で
加圧して接着させた．各不織布の構戒、加工条件及び電池セパレータとしての
電解液吸収速度、アルカリ減量率及び酸減量率を第２表
に示す．各試験方法は次のとおり電解液吸収速度試験（
親水性）試料のタテ方向から２．５Ｘ１８ｃｍの試験片を３枚採
取し、水分平衡状態とする．次に、試験片を２０±２℃
における比重１　．　３０　（２０℃〉の苛性カリ溶液
を入れた水槽上の一定の高さに支えた水平棒上にピンで
止める．試験片の下端を一線に並べて水平棒を下ろし、
試験片の下端が５ＩＩＩ１だけ液中に漬かるように垂直
に立て、毛細管現象により苛性カリ溶液が上昇した高さ
を３０分後に測定する．耐アルカリ性試験試料から１０ｃｓ　Ｘ　ＩＯＣＩ１の試験片を３枚採取
し、水分平衡に至らせた状態の重量（Ｗ）を１■まで測
定した後、比重１．３０（２０℃）の苛性カリ溶液中に
浸し、８０±２℃で７日間保存する．その後、中和点に達するまで水洗、乾燥し、再び水分平
衡に至らせた状態の重量（Ｗｔ）を測定し、次の式によ
り耐アルカリ性を求める．耐アルカリ性＝　（Ｗ　−　ｌｌｌｌ）　／　Ｗ　Ｘ　
１００耐酸化性試験試料からＩＯＣＩＩＸＩＯＣＩＩ１の試験片を３枚採取
し、水分平衡に至らせた状態の重量（％ｌｌ）を１ｍｌ
ｇまで測定する．次に５％ＫＭｎ０４溶液２５０ｃｃに
３０％Ｋｌ｛０溶液５０ｃｃを加えた混合溶液中に浸し
、５０±２℃で１時間浸漬する．その後、中和点に達するまで水洗、乾燥し、再び水分平
衡に至らせた状態の重量（Ｗ１）を測定し、次の式によ
り耐酸化性を求める．耐アルカリ性試験及び耐酸化性試験後の電解液吸収速度
試験結果及び全体の形状変化により評価した． ◎：吸収速度及び形状に変化を認められない○：同上　
僅かに認められる Δ：吸収速度の低下、形状の一部崩壊がある×：吸収速
度不良、又は形状が著しく崩壊する（以下余白）（発明の効果）実施例１〜５に示すように本発明のアルカリ電池セバレ
ータは親水性、耐アルカリ性及び抗酸化性共に良好であ
り、且つ耐久性においても不安がない．これに対し比較例１はＡ６繊維（ポリアミドとポリプロ
ピレンとの複合繊Ｍ）を主体としているため、初期親水
性はよいが、ポリアミドの浸蝕により変形し、その後の
親木性は低下する．比較例２は耐久性は良いがポリオレ
フィン繊維のみであるため親水性不良である．また比較例３はポリマーアロイの対全表面積比が少ない
ため親水性が不良である．以上の通り、本発明のようにポリマーアロイを用いたも
のは初期親水性、耐久性共に良好な結果が得られた．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるポリマーアロイ繊維の断面を示
す図である．第１図（イ）はポリマーアロイ単独繊維、
第１図｛ロ）及び（ハ）はポリマーアロイとポリオレフ
ィンとの複合繊維である．第２図は第１図（ロ）に示し
たものと同じ複合繊維の側面を示す図である．

Claims

【特許請求の範囲】

　海成分がポリアミド、島成分が繊維断面における直径
が５μｍ未満のポリオレフィンであるポリアミド系ポリ
マーアロイを第１成分とし、ポリオレフィンを第２成分
として、第１成分と第２成分の断面積比が１００：０〜
３０：７０であり、且つ第１成分が繊維断面の６０％以
上を形成してなるポリアミド系ポリマーアロイ繊維（Ａ
繊維）の単独からなる又はＡ繊維とポリオレフィン系熱
接着繊維（Ｂ繊維）との混合体からなる不織布であって
、全構成繊維の表面積の６０〜９０％がＡ繊維の第１成
分で占められ、構成繊維のポリオレフィン成分によつて
熱接着し一体化してなるアルカリ電池セパレータ。