JPH0555976B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は蓄電池用セパレータに係り、特に強
度、吸液性、保液性が良好であると共に、ヒート
シール性にも優れる蓄電池用セパレータに関す
る。 ［従来の技術及び先行技術］ ガラス繊維を含んでなる蓄電池用セパレータと
しては、既に種々のタイプのものが提案され実用
化されているが、これを大別すると次の３種類と
なる。即ち、 ガラス短繊維を主体とするもの、 ガラス短繊維に粉体を保持させたもの、 ガラス短繊維と合成繊維を混合、成形したも
の、 である。 このうち、のガラス短繊維を主体とするもの
は、繊維長が短いこと、及び繊維が親水性である
ことから、細径のガラス短繊維を多量に含むよう
にした場合には、蓄電池本来の基本的性能である
保液性、吸液性には優れるものの、細径のガラス
短繊維が高価であるところから、これを成形した
セパレータも高価である。さらに有機系バインダ
を使用せずに成形したセパレータにおいては引張
強度が弱く剛性も小さいために蓄電池組立作業を
行ないにくいという問題がある。また有機バイン
ダを用いて成形した場合には、蓄電池に組み込ま
れて使用されているときに、このバインダが電解
液中に溶け出し、蓄電池の性能を劣化させるおそ
れがある。 のガラス繊維と粉体との混抄物からなるもの
としては、例えば特開昭58−206046号に記載され
るものがあるが、このものは吸液性は良好である
ものの、粉体がセパレータから剥離、脱落し易
く、また、引張強度も小さいという問題がある。 一方、のガラス短繊維と合成繊維とを混抄し
たものとしては、特開昭49−38126号、特開昭54
−22531号、特開昭56−99968号、特開昭53−
136632号及び特公昭58−663号に記載のものがあ
るが、これらは、機械的強度（引張強度及び剛性
等）が高いため、蓄電池組立作業を行ない易いと
いう長所がある。なお、このように、強度、剛性
等の機械的特性が向上するのは、セパレータを生
産する工程で、乾燥のため160〜180℃に温度を上
昇させることにより、合成繊維とガラス繊維又は
合成繊維同志が熱融着を起し結合するためと考え
られる。 しかしながら、合成繊維が混入されてなるセパ
レータは、機械的特性に優れている反面、合成繊
維がガラス繊維に比べて親水性が低いところか
ら、硫酸液の吸液性並びに保液性が劣るという欠
点を有している。即ち、ガラス繊維のみからなる
セパレータの場合には、ガラス繊維間の毛細管現
象により硫酸液を吸液し保液しているが、合成繊
維を使用すると合成繊維は疎水性であるため硫酸
液の「ぬれ」が悪くなり、吸液性、保液性が損な
われるのである。 また、合成繊維を含むセパレータは、合成繊維
が加熱融着し糊がついた状態となつて、硫酸液を
吸液した時に膨潤し難くなるために、セパレータ
の反撥力（復元力）が低下するという問題点もあ
る。 本出願人は、このような問題点を解消するもの
として、ガラス繊維及び合成繊維を含んでなる蓄
電池用セパレータにおいて、合成繊維を吸水性の
合成繊維とした蓄電池用セパレータを先に特許出
願した（特願昭60−28004、以下「先願」とい
う。）。 即ち、前述の如く、蓄電池用セパレータに合成
繊維を混入させてセパレータの機械的強度を向上
させることは従来より行なわれており、この合成
繊維として耐酸性の強いアクリル繊維等が広く用
いられている。ところがこのアクリル繊維等の合
成繊維はガラス繊維に比べて親水性が小さく、混
入量が多くなるとセパレータの液保持特性を低下
させてしまい、逆に混入量が少量であれば機械的
強度の改善効果が小さくなつてしまう。 これに対し、上記先願の如く、合成繊維として
吸水性を有するものを用いた場合には、この吸水
性の合成繊維が蓄電池の電解液を吸液して膨潤す
るため、通常の合成繊維を使用したときに起こる
吸液性、保液性の低下を防止することができる。
しかも、合成繊維の併用による補強効果により、
セパレータの機械的特性は大幅に向上される。 ところで、蓄電池用セパレータの形態としては
板状セパレータが一般的であるが、最近になつ
て、セパレータで保護されない極板部が生ずるこ
とによる極板の短絡を防止するものとして、極板
全体を包込む袋状セパレータが普及してきてい
る。 しかして、袋状セパレータの製造に好適なセパ
レータマツトとして、ガラス繊維と熱可塑性有機
繊維とを、該有機繊維の量が両繊維合計量の25重
量％以上50重量％未満となる範囲で混合抄造した
熱融着可能な袋状セパレータ用マツトが知られて
いる（特願昭55−175069）。 即ち、特願昭55−175069記載のマツトは、熱可
塑性有機繊維の配合により熱融着可能とされてい
るため、これを折り曲げて重ね合せ、高周波ヒー
トシール機等を用いて重ね合せた部分の周縁部を
熱融着することにより、袋状セパレータを作製す
ることができるのである。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、特願昭55−175069の如く、ガラ
ス繊維と熱可塑性有機繊維とからなるセパレータ
では、前述の如く、一般の有機繊維は親水性がガ
ラス繊維に比し劣ることから、セパレータの保液
性、吸水性が十分に得られないという問題があ
る。 従来、ヒートシール性が良好で袋状セパレータ
の製造に好適であつて、しかも強度や保液性、吸
液性も著しく高いセパレータは提案されておら
ず、このため、現在、このような優れた特性を兼
備するセパレータの出現が強く要望されている。 即ち、近年、電池の組立には機械が導入される
ようになりつつあり、機械を用いた組立てを行な
う場合には、セパレータに相当な強度が要求され
る。また、電気、機械製品分野においては、常に
製品のコンパクト化、高性能化が追求されてお
り、セパレータにもより一層の吸液性、保液性向
上が望まれているのである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記実情に鑑み、強度、吸液性、保液
性が良好であると共に、ヒートシール性にも優れ
る蓄電池用セパレータを提供するべくなされたも
のであつて、 ガラス繊維、吸水性合成繊維及び熱可塑性有機
繊維を含んでなることを特徴とする蓄電池用セパ
レータ、 を要旨とするものである。 以下本発明の構成につき詳細に説明する。 本発明のセパレータを構成する繊維はガラス繊
維、吸水性合成繊維及び熱可塑性有機繊維であ
る。 ガラス繊維としては、耐酸性の良好な含アルカ
リガラス繊維が好ましい。含アルカリガラス繊維
を用いると、製造工程の抄造工程でガラス繊維の
表面に水ガラス状物質が生成し、この水ガラス状
物質の粘着性によつて繊維同志が接着される。 ガラス繊維は、セパレータの保液性、吸水性の
面から、その平均直径が4μｍ以下であることが
好ましく、この場合、全量が細径、例えば平均直
径が2μｍ以下のものであつても良く、このよう
な細径の繊維と平均直径が2μｍを超え4μｍ以下
の中細径の繊維とを併用しても良い。 細径のガラス繊維の好ましい平均直径は0.5〜
1.0μｍ、より好ましくは0.6〜0.9μｍである。直径
が1.0μｍを超えるとセパレータの孔径が大きくな
り、逆に0.5μｍよりも小さくなるとその製造コス
トが高価となる。 この細径のガラス繊維の好ましい含有量は、ガ
ラス繊維重量の70重量％以上であり、とりわけ75
重量％以上が特に好ましい。含有量が70％よりも
少ないと吸液性、保液性が不足し易くなるからで
ある。 又、この細径のガラス繊維の平均長さは好まし
くは７〜50mm、より好ましくは10〜40mmである。 このような細径のガラス繊維はFA法（火炎
法）、遠心法その他のガラス短繊維製造法によつ
て製造できる。 なお本発明においてガラス繊維の平均直径は、
試料の３ケ所について電子顕微鏡で写真撮影し、
それぞれ20本の繊維についてその直径を0.1μｍ単
位で測定し、これらの平均値をとることにより計
算される。 中細径のガラス繊維を用いる場合、その好まし
い平均直径は2.0〜4.0μｍ、とりわけ2.0〜3.5μｍ
である。中細径のガラス繊維の配合により細径ガ
ラス繊維量を減らすことができ、コスト的に有利
となる。 ガラス繊維の組成の好適な範囲について次に説
明する。 本発明のセパレータを構成するガラス繊維は、
前述のように含アルカリ珪酸塩ガラス組成のもの
が、その表面に水ガラスを形成して接着性を発現
するところから好ましい。そして、このうちで
も、蓄電池に使用されることから、耐酸性の良好
なものが好適に使用される。この耐酸性の程度
は、平均繊維径1μ以下のガラス繊維の状態で、
JIS Ｃ−2202に従つて測定した場合の重量減が２
％以下であるのが望ましい。また、このようなガ
ラス繊維の組成としては重量比で60〜75％の
SiO₂及び８〜20％のR₂O（Na₂O、K₂Oなどのア
ルカリ金属酸化物）を主として含有し（ただし
SiO₂＋R₂Oは75〜90％）その他に例えばCaO、
MgO、B₂O₃、Al₂O₃、ZnO、Fe₂O₃などの１種又
は２種以上を含んだものが挙げられる。尚好まし
い含アルカリ珪酸塩ガラスの一例を次の第１表に
示す。

【表】 本発明において用いられる吸水性合成繊維とし
ては、アクリル繊維等の表面を高吸水加工したも
のが好ましく、具体的には、ランシール−Ｆ（日
本エクスラン工業(株)製、商品名）等が挙げられ
る。ランシール−Ｆはアクリロニトリル繊維の表
面に、全重量の20〜30％のポリアクリル酸を保持
させた、直径約15μｍ、平均長さ３〜20mmの高吸
水性有機繊維である。 また、熱可塑性有機繊維としては、ポリオレフ
イン系、アクリル系等の有機繊維が使用できる
が、耐酸性、耐酸化性の面からポリエステル繊維
が最適である。熱可塑性有機繊維はその平均直径
が30μｍ以下、平均長さは３〜20mmのものが好ま
しい。 本発明において、これらガラス繊維、吸水性合
成繊維及び熱可塑性有機繊維の配合割合は、ガラ
ス繊維30〜79重量％、吸水性合成繊維１〜20重量
％、熱可塑性有機繊維20〜60重量％とし、吸水性
合成繊維及び熱可塑性有機繊維はその合計量がセ
パレータを構成する全繊維重量の70重量％以下と
なるようにするのが好ましい。 このような本発明の蓄電池用セパレータは、吸
水性合成繊維及び熱可塑性有機繊維を配合して、
通常の合成繊維を配合したセパレータの製造方法
と同様の方法によつて製造することができる。即
ち、ガラス繊維として含アルカリ珪酸塩ガラス繊
維を用いる場合には、ガラス繊維、吸水性合成繊
維及び熱可塑性有機繊維を、例えばPH値2.5〜3.5
に保つた水の中に一定時間、例えば５〜20分、水
流型分散機等を用いて繊維をなるべく切断せずに
分散させておき、それを湿式抄造して、該ガラス
繊維の表面に接着層おそらくは水ガラス層を形成
せしめ、ついでこれを所定温度、例えば80〜180
℃に加熱することによりガラス繊維をその表面の
水ガラスによつて相互に接着することによつて得
ることができる。 なお繊維の一部として混合された吸水性合成繊
維や熱可塑性有機繊維も後工程の熱処理工程（例
えば乾燥工程）において成形もしくは接着作用を
発揮し、セパレータの強度を高める。 本発明のセパレータ自体の厚さは、使用される
蓄電池によつて異なるが0.3〜３mmであることが
好ましい。 なお、繊維を水中に分散あるいは抄造工程にお
いて、水ガラスを添加し、接着作用を助長させる
ことも可能である。水ガラス以外にも、類似の無
機系接着剤を用いることもできる。このようなも
のとしては、Silpap700の商品名で市販されてい
るもの等が挙げられる。その他、分散にあたり、
分散剤を使用しても良い。又、湿式抄造された繊
維抄造体、例えば抄造コンベアー上にある繊維抄
造体にジアルキルスルフオサクシネートをスプレ
ーして、ガラス繊維に対して0.005〜10重量％付
着させることによつて、ジアルキルスルフオサク
シネートの有する親水性によりセパレータの保液
性を向上させることができる。ジアルキルスルフ
オサクシネートを上記の如きスプレーする代わり
に抄造槽中の分散水に混入してもよい。 このような本発明の蓄電池用セパレータは、そ
の吸液速度が70mm／５分以上であることが好まし
い。 ［作用］ 熱可塑性有機繊維を配合することにより、セパ
レータのヒートシールを可能とし、袋状セパレー
タを容易に製造できるようになる。 しかも、本発明においては、このような熱可塑
性有機繊維と共に、蓄電池の電解液を吸液して膨
潤し、通常の合成繊維を使用したときに起こる吸
液性、保液性の低下を防止することができる吸液
性合成繊維を含有するため、セパレータの吸液
性、保液性を改善することができる。 また、本発明のセパレータにおいては、これら
吸液性合成繊維及び熱可塑性有機繊維は、セパレ
ータの製造過程中、抄造後の乾燥により加熱溶解
してセパレータの強度を高め、その機械的特性を
大幅に向上させることができる。このため、強度
向上のための吸水性合成繊維の必要量は熱可塑性
有機繊維の補強効果により、低減させることがで
きる。この場合には、熱可塑性有機繊維は吸液性
合成繊維に比し安価であることから、材料コスト
を低廉化することができる。 ［実施例］ 以下実施例及び比較例について説明する。 実施例１、２、比較例１、３ 第２表に示す配合の構成繊維を水中に投入して
水流型分散機により撹拌して分散させ、更に硫酸
を加えて水のPHを2.7とし約10分間保持した。次
いで抄造を行ない150℃に加熱してマツト状の蓄
電池用セパレータを製造した。 このセパレータの灼熱減量、吸液速度、引張強
度、最大孔径、ヒートシール性について測定した
結果を第２表に示す。

【表】 第２表より、次のことが明らかである。即ち、
熱可塑性有機繊維のみを添加した場合（比較例
１、２）にはヒートシール性は得られるものの強
度や吸液性に難点がある。これに対し、本発明の
如く、熱可塑性有機繊維と吸水性合成繊維を配合
したものでは、十分なヒートシール性が得られる
上に強度、吸液性も著しく高い。 なお、第２表中＊１〜＊５の繊維は次の通りで
ある。 ＊ １ガラス繊維Ａ：組成＝第１表の(ハ)平均直径
＝0.8μｍ 平均長さ＝10mm ＊２ ガラス繊維Ｂ：組成＝第１表の(ハ)平均直径
＝0.5μｍ平均長さ＝15mm ＊３ 吸水性合成繊維：高吸水性合成繊維（日本
エクスラン工業(株)製、商品名「ランシール−
Ｆ」） ＊４ ポリエステル繊維：メルテイ（4080）（３
デニール、10mm）（ユニチカ製） ＊５ ポリエチレン繊維：平均直径20μｍ平均長
さ15mm また、実施例及び比較例におけるこれらの特性
値の測定法は次の通りである。 厚さ（mm） 試料をその厚み方向に20Kg／ｄm²の荷重で押
圧した状態で測定する。（JIS Ｃ−2202） 目付（ｇ／m²） 試料重量を試料面積で除して得られる値であ
る。 密度（ｇ／cm³） 試料（重量Ｗ）10cm×10cmの面積(S)に20Kgの
荷重を加えた時の試料の厚さをＴとした時に、
式：Ｗ／（Ｓ×Ｔ）（ｇ／cm³）で与えられる値
で表わす。 灼熱減量（％） 試料を空気中で600℃に恒量となるまで加熱
し、その減量分を元の試料重量で除して求め
る。 吸液速度（mm／５分） 試料を垂直にしてその下部を比重1.3の希硫
酸液に浸漬し、５分後に経時的に上昇する液位
を測定することにより求める。 引張強度（ｇ／15mm幅） 幅15mmの試料の両端を引張りそれが切断する
ときの外力の値（ｇ）を求め、厚さ（mm）で除
して、幅15mm、厚さ１mm当りの値で表示する。 最大孔径（μｍ） 試料片をメタノール溶液中に30分以上浸漬
し、市販の最大孔径測定装置のサンプルホルダ
にサンプルをセツトし、上部よりピペツトでメ
タノールを10〜５c.c.入れる。静かに空気を流
し、メタノールより気泡が発生したときの空気
圧を読みとり、計算式により最大孔径を求め
る。 ヒートシール性（剥離強度（ｇ／15mm幅） 幅15mmの試料２枚を重ね合せてヒートシール
機にて熱融着したものを各々の試料の端部を引
張り、剥離が開始するときの外力の値（ｇ）で
表示する。 ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の蓄電池用セパレー
タは、吸水性合成繊維と熱可塑性有機繊維を配合
してなるものであり、 熱可塑性有機繊維の配合により、ヒートシー
ルが可能となり、ヒートシール法による熱融着
で容易に袋状セパレータを得ることができる。 吸水性合成繊維及び熱可塑性有機繊維によ
り、極めて優れた補強効果が奏され、機械的強
度は極めて高い。 吸水性合成繊維の吸液膨潤性のために、その
吸液性や保液性は著しく向上される。 吸水性合成繊維の配合量を低減することがで
きるため、繊維材料コストを低廉化できる。 等の優れた効果を有する。 このように、本発明のセパレータは、袋状セパ
レータの製造が容易で、しかも引張強度及び剛性
が大きいので蓄電池の組立作業も容易であり、そ
の優れた保液性、吸液性により、高性能の蓄電池
を安価に製造できるので、その工業的有用性は極
めて高い。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス繊維、吸水性合成繊維及び熱可塑性有
   機繊維を含んでなることを特徴とする蓄電池用セ
   パレータ。 ２ 吸水性合成繊維の含有率はセパレータを構成
   する繊維全量の１〜20重量％である特許請求の範
   囲第１項に記載の蓄電池用セパレータ。 ３ 熱可塑性有機繊維の含有率はセパレータを構
   成する繊維全量の20〜60重量％である特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載の蓄電池用セパレー
   タ。 ４ 吸水性合成繊維及び熱可塑性有機繊維の合計
   含有率がセパレータを構成する繊維全重量の70重
   量％以下である特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれか１項に記載の蓄電池用セパレータ。 ５ 平均直径4μｍ以下のガラス繊維をセパレー
   タを構成する繊維全重量に対して30〜79重量％含
   有する特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れか１項に記載の蓄電池用セパレータ。 ６ 熱可塑性有機繊維がポリエステル繊維である
   特許請求の範囲第１ないし第５項のいずれか１項
   に記載の蓄電池用セパレータ。 ７ 吸液速度が70mm／５分以上である特許請求の
   範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載の
   蓄電池用セパレータ。