JPH08273654A

JPH08273654A - 電池用セパレータ、その製造方法、及びこれを用いた電池

Info

Publication number: JPH08273654A
Application number: JP7097991A
Authority: JP
Inventors: Yoshinao Kawasaki; 良直川崎; Michio Shoji; 陸夫東海林; Hisafumi Taki; 尚史瀧
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP3561032B2

Abstract

(57)【要約】【目的】強度、保液性共に優れた電池用セパレータ、
その製造方法、及びこれを用いた電池を提供すること。【構成】本発明の電池用セパレータは、極細繊維が絡
合し、部分的に融着部を有すると共に、親水化処理され
た不織布であり、この不織布の少なくとも一方向の５％
モジュラス強度が３kg/5cm幅以上で、加圧保液率が１０
％以上のものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電池用セパレータ、その
製造方法、及びこれを用いた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電池の正極と負極とを分離し
て短絡を防止すると共に、電解液を保持して起電反応を
円滑に行なわせるために、セパレータが使用されてい
る。このセパレータとして、本願出願人は特願平５−３
４９６８５号において、ポリオレフィン系分割性繊維を
含む繊維ウエブに水流を作用させ、この分割性繊維を極
細繊維に分割すると同時に、極細繊維を絡合した不織布
を親水化処理したものを提案した。しかしながら、この
不織布は強度が低いため、親水化処理工程中に伸びて、
幅が狭くなりやすいため、効率的に親水化処理できない
ものであった。また、ポリオレフィン系分割性繊維を含
む繊維ウエブに水流を作用させて、極細繊維に分割する
ためには、６０g/m²程度の目付が必要であるが、電池の
極板に活物質をより多く充填して、より高容量の電池を
得るために、より低目付で薄いセパレータが待ち望まれ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたものであり、本発明の目的
は、強度、保液性共に優れた電池用セパレータ、特に、
より薄い電池用セパレータを得ることのできる製造方
法、及びこれを用いた電池を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の電池用セパレー
タ（以下、単に「セパレータ」という）は、極細繊維が
絡合し、部分的に融着部を有すると共に、親水化処理さ
れた不織布であり、この不織布の少なくとも一方向の５
％モジュラス強度が３kg/5cm幅以上で、加圧保液率が１
０％以上のものである。

【０００５】本発明のセパレータの製造方法は、分割性
繊維を含む繊維ウエブを熱処理して、この分割性繊維の
低融点成分を少なくとも融着した後、流体流を作用させ
てこの分割性繊維を極細繊維に分割及び絡合し、次い
で、親水化処理するか、又は、分割性繊維と、この分割
性繊維の低融点成分よりも１０℃以上低い融点を有する
融着繊維を１０重量％以上混合した繊維ウエブを熱処理
して、少なくともこの融着繊維を融着した後、流体流を
作用させてこの分割性繊維を極細繊維に分割及び絡合
し、次いで、親水化処理して、少なくとも一方向の５％
モジュラス強度が３kg/5cm幅以上で、加圧保液率が１０
％以上とする方法である。

【０００６】本発明の電池は上記セパレータを使用した
ものである。

【０００７】

【作用】本発明のセパレータについて、製造方法をもと
に説明する。本発明においては、二種類以上のポリオレ
フィン系樹脂成分からなる分割性繊維を使用することに
より、耐電解液性及び耐酸化性に優れたものが得られ
る。

【０００８】このポリオレフィン系樹脂成分としては、
例えば、エチレン、プロピレン、メチルペンテン、ブテ
ン、スチレンなどのモノマーを１種類以上重合させたポ
リマーが使用できる。より具体的には、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポ
リスチレン、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレ
ン−ブテン−プロピレンコポリマーなどが使用できる。

【０００９】分割性繊維としては、上記のようなポリオ
レフィン系樹脂成分を２種類以上、組み合わせたものが
使用できるが、分割性繊維の中で、最も融点の低いポリ
オレフィン系樹脂成分（低融点成分）と、最も融点の高
いポリオレフィン系樹脂成分（高融点成分）との融点差
が１０℃以上、より好ましくは１５℃以上あるように組
み合わせると、高融点成分以外の、少なくとも一種類の
ポリオレフィン系樹脂成分を融着させることにより、セ
パレータに強度を付与できると共に、分割性繊維を分割
させやすいので、好適な組み合わせである。例えば、二
種類のポリオレフィン系樹脂成分の組み合わせとして
は、ポリエチレンとポリプロピレン、ポリエチレンとポ
リメチルペンテン、ポリプロピレンとポリメチルペンテ
ンなどがある。これらの中でもポリエチレンとポリプロ
ピレンとの組み合わせは、ポリプロピレンは耐電解液性
及び耐酸化性に優れ、しかもポリエチレンは融点が低
く、融着させやすいため、最も好適な組み合わせであ
る。

【００１０】なお、ポリオレフィン系樹脂成分のみから
なる分割性繊維は分割しにくいが、ポリオレフィン系樹
脂成分中に、ポリスチレン系樹脂やポリカーボネート樹
脂などの、曲げ弾性率２×１０⁴kg/cm²以上の硬質樹脂
が混在していると、分割しやすくなるので、この分割性
繊維を好適に使用できる。特に、分割性繊維の低融点成
分中にポリスチレン系樹脂が混在していると、融着処理
温度範囲が広くなり、分割性繊維の低融点成分を均一に
融着できるため好適である。このポリスチレン系樹脂の
混在量としては、５〜７０重量％であるのが好ましい。
５重量％未満では分割性が低く、７０重量％を越えると
得られる極細繊維が脆くなり、繊維形状を維持しにくく
なりやすいためで、より好ましくは７〜４０重量％であ
る。なお、ポリスチレン系樹脂が混在していると、極細
繊維表面の一部に露出したポリスチレン系樹脂を効率的
にスルホン化処理、グラフト重合処理、或いはフッ素化
処理などの親水化処理ができるという特長もある。ま
た、シンジオタクチック構造のポリスチレン系樹脂は繊
維形成能があり、繊維強度を低下させないので、より好
適に使用できる。

【００１１】この分割性繊維の断面形状としては、例え
ば、二種類のポリオレフィン系樹脂成分からなる断面形
状を表す図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、一ポリオレ
フィン系樹脂成分１を他ポリオレフィン系樹脂成分２の
間に配した菊花状の繊維断面を有するものや、図１
（ｅ）に示すように、一ポリオレフィン系樹脂成分１と
他ポリオレフィン系樹脂成分２とが交互に層状に積層し
た多層バイメタルの繊維断面を有するものが使用できる
が、前者の菊花状の繊維断面を有する分割性繊維は、い
ずれのポリオレフィン系樹脂成分も均一に繊維表面に露
出しており、分割性繊維の低融点成分により均一に融着
でき、しかも得られる極細繊維が異形断面形状を有して
おり、より緻密な構造を有する不織布が形成できるた
め、より好適に使用できる。この異形断面形状とは、非
円形状のものをいい、例えば、略長円形、略楕円形状、
略多角形状、楔形状をいう。なお、得られる極細繊維の
径によって、保液性に大きな影響を及ぼすため、平均繊
維径が、０.１〜６μmの極細繊維に分割できる分割性繊
維を使用するのが好ましい。０.１μm未満ではセパレー
タの剛性や強度が低下し、６μmを越えると保液性が悪
くなるためで、より好ましくは０.２〜５μmである。な
お、この平均繊維径は円形断面換算の値をいう。更に、
分割性繊維における低融点成分の繊維表面を占める面積
が狭いと、分割性繊維の低融点成分による融着を効率的
に行うことができず、強度のないセパレータとなりやす
いため、分割性繊維の低融点成分は分割性繊維表面の３
０〜９０％、より好ましくは６０〜８０％を占めている
のが好ましい。

【００１２】このような分割性繊維は５０重量％以上、
好ましくは７０重量％以上使用するが、この分割性繊維
以外に、耐電解液性及び耐酸化性に優れたポリオレフィ
ン系融着繊維（以下、「融着繊維」という）を使用し
て、強度を向上させることもできる。この融着繊維を構
成するポリオレフィン系樹脂成分としては、分割性繊維
を構成するポリオレフィン系樹脂成分と同様のものを使
用できるが、後述のように、少なくとも分割性繊維の低
融点成分、又は、少なくとも融着繊維を融着した後に流
体流を作用させるため、融着繊維による融着も破壊さ
れ、強度の向上が半減してしまうため、流体流を作用さ
せた後に融着繊維を融着するのが好ましい。そのため、
流体流を作用させた後に、極細繊維を融着して保液性を
低下させないように、融着繊維のみを融着できるよう
に、分割性繊維の低融点成分よりも１０℃以上、より好
ましくは１５℃以上低い融点を有する融着繊維を使用す
るのが好ましい。なお、融着繊維は単一の樹脂成分から
なっていても良いし、芯鞘型、サイドバイサイド型、或
いは偏芯型の複合繊維が使用できるが、複合繊維の方
が、融着成分以外の樹脂成分によって強度を維持できる
ため、より好適に使用できる。また、前述のように、分
割性繊維がポリプロピレン成分とポリエチレン成分とか
らなるのが好ましいため、分割性繊維のポリエチレン成
分が高密度ポリエチレンからなり、融着繊維の融着成分
が低密度ポリエチレンからなるのが好ましい。

【００１３】なお、本発明で使用する分割性繊維や融着
繊維の平均繊維長は、繊維ウエブの形成方法によって異
なり、湿式法によって形成する場合には３〜２５mmであ
るのが好ましく、乾式法によって形成する場合には、２
０〜１１０mmであるのが好ましい。なお、前者の湿式法
によれば、より緻密で均一な繊維ウエブ、結果としてよ
り緻密で均一なセパレータを得ることができるので、よ
り好適である。本発明の繊維ウエブは、カード法、エア
レイ法などの乾式法により得た繊維ウエブ、湿式法によ
り得た繊維ウエブ、或いはメルトブロー法やスパンボン
ド法などの直接法により得た繊維ウエブを単独で、又は
適宜複合したもので良い。なお、繊維ウエブにおける繊
維の配向が一方向であれば、得られるセパレータの少な
くとも一方向の強度が強くなるため、電池が組み立てや
すく、好適である。

【００１４】次いで、この繊維ウエブを全体的又は部分
的に熱処理して、少なくとも分割性繊維の低融点成分、
又は、前述の融着繊維を含む場合には、少なくとも融着
繊維を融着する。本発明では、この融着により、セパレ
ータの強度を向上させると共に、次工程の流体流の作用
による分割性繊維の分割及び交絡を効率的に行うことが
可能となった。つまり、分割性繊維の自由度が高いと、
流体流を作用させても、分割性繊維が流体流から逃げ
て、分割性繊維の分割及び絡合が生じにくいが、融着に
より分割性繊維の自由度が低くなり、流体流が作用しや
すくなるため、分割性繊維が分割すると共に絡合しやす
くなった。特に、分割性繊維の平均繊維長が３〜２５mm
と短い場合には自由度が高すぎて、分割性繊維の分割及
び絡合が困難であったが、この融着により分割性繊維の
自由度が低くなり、分割及び絡合が容易になった。この
ように、分割性繊維の自由度の低い方がより好ましいの
で、融着繊維を含む場合であっても、分割性繊維の低融
点成分を融着するのが好ましい。なお、この分割性繊維
を分割しやすいように、無加圧下で、高融点成分以外の
少なくとも一種類の樹脂成分を融着するのが好ましい。
このように、繊維ウエブ全体を固定して、分割性繊維を
分割しやすくしたため、目付が４０g/m²以下という低目
付であっても不織布を形成することが可能となり、セパ
レータを薄くできるため、その分だけ、極板に活物質を
より多く充填でき、電池の高容量化が可能となる。

【００１５】次いで、この融着した繊維ウエブに流体流
を作用させて分割性繊維を分割するが、分割性繊維をよ
り分割しやすいように、流体流を作用させる前に、融着
した繊維ウエブを固体押圧手段により押圧すると、分割
性繊維に歪みが生じると同時に、分割性繊維の断面形状
が変形して、長円状となり、流体流の作用する確率が高
くなるため、より分割しやすくなる。なお、この固体押
圧手段により押圧しても、融着が完全に破壊される訳で
はないので、融着による分割性繊維の自由度の低い状態
は維持されている。

【００１６】この固体押圧手段として、例えば、カレン
ダーがあり、カレンダーは強い線圧による剪断力を連続
的に作用させることができるので、好適である。このカ
レンダーで押圧する場合、線圧は２０〜３００kg/cmで
あるのが好ましい。線圧が２０kg/cm未満では、分割性
繊維の歪みが不十分であり、３００kg/cmを越えると、
融着部分の破壊も生じて、分割性繊維の自由度が高くな
ってしまうためで、より好ましい線圧は５０〜２５０kg
/cmである。なお、固体押圧手段による押圧は１度であ
る必要はなく、分割性繊維の歪み度合によって、２度以
上押圧しても良い。なお、この歪み度合は繊維ウエブの
白化によって確認できる。

【００１７】次いで、流体流を作用させて、分割性繊維
を分割して、生じた極細繊維を絡合することによって得
た不織布は、極細繊維が絡合していると共に、繊維ウエ
ブの段階での融着部が残存し、部分的に融着している。
そのため、融着繊維のみによって融着した場合には、融
着繊維の融着した残存融着部を有し、分割性繊維の低融
点成分を融着した場合には、極細繊維の長さ方向に融着
部を有し、束状になっている場合がある。後者の場合、
極細繊維に分割していると共に、極細繊維束を形成して
いるため、不織布の強度と保液性に優れている。なお、
極細繊維束とは一本の分割性繊維において、分割性繊維
の長さの５０％以上が分離し、かつ融着部分によって束
状になったものをいい、この分離とは隣接する樹脂成分
が剥離した状態をいう。また、極細繊維は極細繊維束か
ら完全に分離した状態にあっても良いし、極細繊維の一
部が極細繊維束に留まった状態にあっても良い。なお、
この極細繊維と極細繊維束とが混在した状態にある場
合、不織布表面の均一性の点から、極細繊維束は、主と
して不織布内部に存在しているのが好ましい。

【００１８】本発明の流体流による作用は、例えば、ノ
ズル径０.０５〜０.３mm、好適には０.０８〜０.２mm、
ピッチ０.２〜３mm、好適には０.４〜２mmで一列以上、
配列したノズルプレートから、圧力１０〜３００kg/c
m²、好適には５０〜２５０kg/cm²の流体流を噴出させる
もので、この流体流による作用は１回である必要はな
く、必要であれば、２回以上作用させれば良い。また、
流体流の作用面は繊維ウエブの片面又は両面である。な
お、本発明においては、融着した繊維ウエブに流体流を
作用させるため、孔を形成することなく、最初から１０
０kg/cm²程度の高圧流体流を作用させたり、孔径０.１
５〜０.１８mm程度の大きな径のノズルを使用すること
ができるので、流体流の作用回数を減らすなど、効率的
に作用させることができる。

【００１９】なお、流体流を作用させる際に、繊維ウエ
ブを載置するネットや多孔板などの支持体の非開孔部が
太いと、得られる不織布も大きな孔を有するものとな
り、電極間の短絡が生じやすくなるので、例えば、線径
０.２５mm以下の細いワイヤーからなる６０メッシュ以
上の目の細かい平滑なネットを使用するのがより好まし
い。この流体流としては製造上取り扱い易い水流、特
に、注状流は効率的に分割性繊維を分割し、絡合できる
ので好適である。

【００２０】このようにして本発明の不織布を得るが、
前述の融着繊維を繊維ウエブに混合しておき、流体流を
作用させた後に、熱処理により融着させると、より強度
の優れた不織布とすることができる。なお、前述のよう
に、この熱処理により極細繊維を融着させて保液性を低
下させないように、分割性繊維の低融点成分よりも１０
℃以上低い融点を有する融着繊維を使用するのが好まし
い。この融着繊維は分割性繊維の量を減らさないよう
に、５０重量％以下、より好ましくは３０重量％以下と
する。なお、融着繊維のみによって、繊維ウエブを融着
する場合には、１０重量％以上混合するのが好ましい。

【００２１】次いで、この不織布をスルホン化処理、フ
ッ素処理、ビニルモノマーのグラフト重合処理の中から
選ばれる、少なくとも１つの親水化処理を施すことによ
って、長期間の保液性を有する本発明のセパレータとす
る。なお、界面活性剤を併用して、電解液の浸透速度を
速くしても良い。また、この不織布は強度があり、親水
化処理時に伸張して幅が狭くなったりしないので、効率
的に親水化処理ができる。

【００２２】スルホン化処理としては、例えば、発煙硫
酸、硫酸などで処理すれば良い。これらの中でも、発煙
硫酸によるスルホン化処理は、反応性が高く、比較的容
易にスルホン化できるため、好適に使用できる。なお、
前述のポリスチレン系樹脂の混在した分割性繊維を分割
して得た極細繊維は、表面の一部にポリスチレン系樹脂
が露出しているので、よりスルホン化しやすいという特
長がある。

【００２３】フッ素ガス処理としては、例えば、不活性
ガスで希釈したフッ素ガスに酸素ガス、二酸化炭素ガ
ス、二酸化硫黄ガスなどを添加、混合したガスによって
処理すれば良い。なお、不織布に二酸化硫黄ガスを予め
付着させた後に、フッ素ガスを接触させる方法は、より
効率的で、恒久的な親水化処理方法である。

【００２４】ビニルモノマーのグラフト重合としては、
ビニルモノマーとして、例えば、アクリル酸、メタクリ
ル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ビ
ニルピリジン、ビニルピロリドン、或いはスチレンを使
用することができる。これらの中でも、アクリル酸は電
解液との親和性に優れているため、好適に使用できる。
なお、スチレンをグラフト重合した場合には、電解液と
の親和性をもたせるために、スルホン化するのが好まし
い。

【００２５】これらビニルモノマーの重合方法は、例え
ば、ビニルモノマーと重合開始剤を含む溶液中に不織布
を浸漬、加熱する方法、不織布にビニルモノマーを塗布
した後、放射線を照射する方法、不織布に放射線を照射
した後にビニルモノマーと接触させる方法、増感剤を含
むビニルモノマー溶液を不織布に含浸した後、紫外線を
照射する方法などがある。なお、ビニルモノマー溶液と
不織布とを接触させる前に、紫外線照射、コロナ放電、
プラズマ放電などにより、不織布の繊維表面を処理する
と、ビニルモノマー溶液との親和性がより高くなり、効
率的にグラフト重合できるので好適である。

【００２６】このビニルモノマーをグラフト重合したセ
パレータは、スルホン化等に比べて、より保液性に優れ
ているため、好適に使用できる。なお、ビニルモノマー
のグラフト率はセパレータを構成する極細繊維の径と密
接な関係があり、本発明のように平均繊維径が０.１〜
６μmの極細繊維を構成繊維とする場合には、グラフト
率を１０〜３０％とするのが好ましい。グラフト率が１
０％未満では、グラフト重合したにも関わらず、保液性
があまり向上せず、３０％を越えると、電池が自己放電
しやすくなるため、より好ましくはグラフト率を１５〜
２５％とする。なお、このグラフト率は、セパレータ重
量に対する、ビニルモノマーの重合による重量増加分の
百分率をいう。そのため、グラフト率が１００％を越え
ることもある。

【００２７】本発明のセパレータは、分割性繊維を十分
に分割して、極細繊維としたものであり、しかも親水化
処理したものであるため、保液性の指標である加圧保液
率が１０％以上となり、保液性に優れ、しかも極細繊維
が絡合していると共に、部分的に融着部分が残存してい
るため、少なくとも一方向の５％モジュラス強度が３kg
/5cm幅以上で、電池製造を自動化できるものである。因
みに、分割性繊維を含む繊維ウエブを流体流を作用させ
て分割した後、５％モジュラス強度を向上させるため
に、分割性繊維の低融点成分を融着させたセパレータ
は、親水化処理しても加圧保液率が１０％未満と保液性
が悪いものである。より好ましい加圧保液率は１５％以
上で、少なくとも一方向の５％モジュラス強度が５kg/5
cm幅以上である。なお、５％モジュラス強度、加圧保液
率とも、目付５０g/m²に換算した値をいう。

【００２８】なお、この５％モジュラス強度は、５cm幅
のセパレータを引張強伸度試験機（（株）オリエンテッ
ク製）のチャック間（１０cm）に挟み、引張速度１００
mm／分で０.５cm（５％）引張った時の強度をいう。な
お、目付５０g/m²の引張強度（Ｔ₅₀）に換算は、セパレ
ータの目付をＷ、０.５cm（５％）引張った時の強度を
Ｔとした場合に、Ｔ₅₀＝（５０／Ｗ）×Ｔ、の式により
行う。

【００２９】また、加圧保液率は次のようにして得られ
る値である。直径３０mmに裁断したセパレータを、温度
２０℃、相対湿度６５％の状態下で、水分平衡に至らせ
た後、重量（Ｗ₀）を測定する。次に、セパレータ中の
空気を水酸化カリウム溶液で置換するために、比重１.
３（２０℃）の水酸化カリウム溶液中に１時間浸漬し、
水酸化カリウム溶液を保持させる。次に、このセパレー
タを上下３枚づつのろ紙（直径３０mm）で挟み、加圧ポ
ンプにより、５８kg/cm²の圧力を３０秒間作用させた
後、セパレータの重量（Ｗ₁）を測定する。そして、下
記の式から、加圧保液率を算出する。この測定は１つの
セパレータに対して４回行ない、その平均値を加圧保液
率とする。

【００３０】このようにして得られるセパレータの目付
は、不織布を形成できるように、１０g/m²以上で、電池
容量を落とさないように、１００g/m²以下であるのが好
ましく、より好ましくは４０〜８０g/m²である。なお、
厚さはカレンダーなどによって調整することができる
が、５００g/m²荷重時の厚さが０.０７〜０.３mmである
のが好ましい。

【００３１】以上のようにして得られるセパレータは、
耐電解液性、耐酸化性、及び保液性に優れているため、
電極を分離するように本発明のセパレータを使用した電
池は長期間に亘り、円滑に起電反応を行なうことのでき
るものである。また、本発明のセパレータは強度がある
ので、電池の製造工程を自動化でき、効率的に電池が製
造できる。

【００３２】本発明のセパレータは一次電池、二次電池
のいずれにも使用でき、円筒形、ボタン形、扁平形、角
形などの形状は問わず、二次電池である場合には開放
形、密閉形であることも問わない。より具体的には、マ
ンガン乾電池、アルカリマンガン電池、水銀電池、酸化
銀電池、空気電池、塩化銀電池、リチウム電池などの一
次電池、鉛蓄電池、エジソン電池、ユングナー電池、ニ
ッケル−カドミウム電池、銀−亜鉛電池、銀−カドミウ
ム電池、ニッケル−亜鉛電池、ニッケル−水素電池、ニ
ッケル−鉄電池などの二次電池のセパレータとして好適
に使用できるものである。

【００３３】以下に、本発明のセパレータの実施例を記
載するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【００３４】

【実施例】

（実施例１）図１（ｄ）に示すような菊花状の断面形状
を有し、略楕円形状を有するポリプロピレン成分（融点
１６０℃、分割後の平均繊維径３.５μm）と、楔形状を
有する高密度ポリエチレン成分（融点１３８℃、分割後
の平均繊維径３.５μm）と、円形状を有するポリプロピ
レン成分（融点１６０℃、分割後の平均繊維径２.４μ
m）とからなり、この高密度ポリエチレン成分が繊維表
面の７５％を占める、１７分割可能な分割性繊維（繊度
１.３デニール、繊維長５mm）８０重量％と、ポリプロ
ピレン繊維（繊度１.５デニール、繊維長１０mm、融点
１６０℃）２０重量％から、湿式法により繊維ウエブを
形成した。次いで、この繊維ウエブを１４０℃の熱風乾
燥機を通して、分割性繊維の高密度ポリエチレン成分の
みを融着させた。次いで、この融着した繊維ウエブを、
ショアＢ硬度８０゜の樹脂ロールと金属ロールとからな
るカレンダーロール間を、線圧１５０kg/cm、２０ｍ／
分の速度で通した後、空間率２８％、たて方向の線径
０.１３２mm、よこ方向の線径０.１５２mmで構成された
１００メッシュのネットに載置し、このネットを６ｍ／
分で移動させながら、直径０.１３mm、ピッチ０.６mmで
配置したノズルから、順に水圧８０、８０、９０kg/cm²
の水流で処理した後、この繊維ウエブを反転させ、同様
のノズルから、順に水圧８０、９０、２０kg/cm²の水流
で処理して、分割性繊維を分割すると同時に絡合し、１
２５℃の熱風乾燥機で乾燥して、不織布を得た。そし
て、この不織布を速度２ｍ／分で１５重量％発煙硫酸浴
に浸漬してスルホン化し、目付４５g/m²、厚さ０.１９m
mで、内部に極細繊維束を有するセパレータを得た。こ
のセパレータの加圧保液率は１８.９％で、長さ方向の
５％モジュラス強度は５.２kg/5cm幅であった。また、
不織布の幅はスルホン化前が１０５cmで、スルホン化後
が１０２cmであったため、幅がほとんど狭くなることな
くセパレータを製造できた。

【００３５】（実施例２）ポリプロピレン繊維に代え
て、芯成分がポリプロピレン（融点１６０℃）で、鞘成
分が低密度ポリエチレン（融点１２０℃）からなる芯鞘
型融着繊維（繊度２デニール、繊維長２０mm）を２０重
量％使用したこと、カレンダーを作用させる前の繊維ウ
エブを１４０℃の熱風乾燥機を通して、芯鞘型融着繊維
の低密度ポリエチレン成分と、分割性繊維の高密度ポリ
エチレン成分を融着させたこと、及び水流により分割性
繊維を分割すると同時に絡合した後に、１２５℃の熱風
乾燥機で乾燥して、芯鞘型融着繊維の低密度ポリエチレ
ン成分のみを再度融着させたこと以外は、実施例１と全
く同様にして、目付４５g/m²、厚さ０.１８mmで、内部
に極細繊維束を有するセパレータを得た。このセパレー
タの加圧保液率は１９.７％で、長さ方向の５％モジュ
ラス強度は５.８kg/5cm幅であった。また、不織布の幅
はスルホン化前が１０５cmで、スルホン化後が１０４cm
であったため、幅がほとんど狭くなることなくセパレー
タを製造できた。

【００３６】（実施例３）カレンダーを作用させる前の
繊維ウエブを１２５℃の熱風乾燥機を通して、芯鞘型融
着繊維の低密度ポリエチレン成分のみを融着させたこと
以外は、実施例２と全く同様にして、目付６０g/m²、厚
さ０.２５mmで、内部に極細繊維束を有するセパレータ
を得た。このセパレータの加圧保液率は２０.８％で、
長さ方向の５％モジュラス強度は３.３kg/5cm幅であっ
た。また、不織布の幅はスルホン化前が１０５cmで、ス
ルホン化後が１００cmであったため、幅がほとんど狭く
なることなくセパレータを製造できた。

【００３７】（実施例４）図１（ｂ）に示すような菊花
状の断面形状を有し、略楕円形状を有するポリプロピレ
ン成分（融点１６０℃、分割後の平均繊維径３.８μm）
と、楔形状を有する高密度ポリエチレン成分（融点１３
８℃、分割後の平均繊維径３.７μm）とからなり、この
高密度ポリエチレン成分が繊維表面の７０％を占める、
１６分割可能な分割性繊維（繊度１.５デニール、繊維
長１０mm）１００％から、湿式法により繊維ウエブを形
成した。次いで、この繊維ウエブを１４０℃の熱風乾燥
機を通して、分割性繊維の高密度ポリエチレン成分のみ
を融着させた後、空間率２８％、たて方向の線径０.１
３２mm、よこ方向の線径０.１５２mmで構成された１０
０メッシュのネット上に載置し、このネットを５ｍ／分
で移動させながら、直径０.１３mm、ピッチ０.６mmで配
置したノズルから、水圧８２kg/cm²の水流を噴出し、次
いで、繊維ウエブを反転して、同様のノズルから水圧８
２kg/cm²の水流を噴出するというサイクルを３サイクル
行い、分割性繊維を分割すると同時に絡合し、１２５℃
の熱風乾燥機で乾燥して、不織布を得た。そして、実施
例１と同様にスルホン化し、目付５０g/m²、厚さ０.１
８mmで、内部に極細繊維束を有するセパレータを得た。
このセパレータの加圧保液率は２１.８％で、長さ方向
の５％モジュラス強度は６.５kg/5cm幅であった。ま
た、不織布の幅はスルホン化前が１０５cmで、スルホン
化後が１０３cmであったため、幅がほとんど狭くなるこ
となくセパレータを製造できた。

【００３８】（実施例５）図１（ｂ）に示すような菊花
状の断面形状を有し、略楕円形状を有するポリプロピレ
ン成分（融点１６０℃、分割後の平均繊維径３.８μm）
と、楔形状を有する、高密度ポリエチレン（融点１３８
℃）８５重量％と、曲げ弾性率３.２×１０⁴kg/cm²のア
タクチック構造を有するポリスチレン（融点２３０℃）
１５重量％とからなる混合樹脂成分（分割後の平均繊維
径３.７μm）とからなり、この混合樹脂成分が繊維表面
の７０％を占める、１６分割可能な分割性繊維（繊度
１.５デニール、繊維長１０mm）１００％から、湿式法
により繊維ウエブを形成した。次いで、この繊維ウエブ
を１４０℃の熱風乾燥機を通して、分割性繊維の混合樹
脂成分のみを融着させた後、実施例４と同様にして、水
流の噴出を１.５サイクル行い、分割性繊維を分割する
と同時に絡合した。次いで、１２５℃の熱風乾燥機で乾
燥して、不織布を得た。そして、実施例１と同様にスル
ホン化し、目付５０g/m²、厚さ０.１９mmで、内部に極
細繊維束を有するセパレータを得た。このセパレータの
加圧保液率は２３.２％で、長さ方向の５％モジュラス
強度は４.９kg/5cm幅であった。また、不織布の幅はス
ルホン化前が１０５cmで、スルホン化後が１０１cmであ
ったため、幅がほとんど狭くなることなくセパレータを
製造できた。なお、分割性繊維が高密度ポリエチレンに
ポリスチレンを混合した、混合樹脂成分を有しているた
め、カレンダーで押圧しなくても容易に分割することが
でき、しかも水流の噴出回数を減らすことができるの
で、製造上、好適であった。

【００３９】（実施例６）実施例１と同じ１７分割可能
な分割性繊維５０重量％と、ポリプロピレン繊維（繊度
０.７デニール、繊維長１０mm、融点１６０℃）５０重
量％から、湿式法により繊維ウエブを形成したこと以外
は、実施例１と全く同様にして、目付５５g/m²の不織布
を得た。そして、この不織布を下記の配合からなるアク
リル酸モノマー水溶液を含浸した後、脱酸素条件下で、
ポリプロピレン製の袋に入れて密封し、不織布の両面に
対して、１１０ワットの高圧水銀灯を２個づつ使用し、
１８４.９ｎｍ及び２５３.７ｎｍ付近の低波長紫外線
を、１５ｃｍの距離から１分間照射して、アクリル酸を
グラフト重合して、親水化し、目付６５g/m²、厚さ０.
２６mm、グラフト率１８％の、内部に極細繊維束を有す
るセパレータを得た。このセパレータの加圧保液率は２
２.２％で、長さ方向の５％モジュラス強度は８.４kg/5
cm幅であった。この不織布の幅はグラフト重合前が１０
５cmで、グラフト重合後が１０４cmであったため、殆ど
幅が狭くなることなくセパレータを製造できた。記（アクリル酸モノマー水溶液の配合、重量％）アクリル酸モノマー・・２０.０水・・７６.７ベンゾフェノン・・０.２ノニオン系界面活性剤・・３.０硫酸第１鉄・・０.１

【００４０】（比較例１）１７分割可能な分割性繊維９
２重量％と、芯鞘型融着繊維を８重量％とを使用したこ
と以外は、実施例３と全く同様にして、目付６０g/m²の
セパレータを得ようとしたが、スルホン化前の不織布の
幅１０５cmが、スルホン化後には７４cmと著しく幅が狭
くなったため、地合の悪いセパレータしか得られなかっ
た。

【００４１】（比較例２）水流により分割性繊維を分割
すると同時に絡合した後に、１４０℃の熱風乾燥機で乾
燥して、芯鞘型融着繊維の低密度ポリエチレン成分及び
分割性繊維の高密度ポリエチレン成分を融着させたこと
以外は、実施例２と全く同様にして、目付４５g/m²、厚
さ０.２０mmのセパレータを得た。このセパレータの長
さ方向の５％モジュラス強度は１０.８kg/5cm幅であっ
たが、加圧保液率が６.２％と保液性が悪く、セパレー
タとしては不適であった。

【００４２】

【発明の効果】本発明の電池用セパレータは、ポリオレ
フィン系極細繊維が絡合していると共に、部分的に融着
部を有する、親水化処理した不織布であり、少なくとも
一方向の５％モジュラス強度が３kg/5cm幅以上で、加圧
保液率が１０％以上であるため、保液性に優れ、しかも
電池製造を自動化できるものである。

【００４３】本発明のセパレータの製造方法は、分割性
繊維を含む繊維ウエブを熱処理して、この分割性繊維の
低融点成分を少なくとも融着した後、流体流を作用させ
ることにより、この分割性繊維を極細繊維に分割及び絡
合し、次いで、親水化処理を施したり、分割性繊維と、
この分割性繊維の低融点成分よりも１０℃以上低い融点
を有する融着繊維を１０重量％以上混合した繊維ウエブ
を熱処理して、少なくともこの融着繊維を融着した後、
流体流を作用させることにより、この分割性繊維を極細
繊維に分割及び絡合し、次いで、親水化処理を施すこと
により、少なくとも一方向の５％モジュラス強度が３kg
/5cm幅以上で、加圧保液率が１０％以上の不織布とする
方法であるため、容易に低目付のセパレータを形成でき
る方法である。

【００４４】本発明の電池は上記セパレータを使用して
いるため、長期間に亘って、円滑に起電反応を行なうこ
とのできるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の分割性繊維の模式的な断面図（ｂ）本発明の他の分割性繊維の模式的な断面図（ｃ）本発明の他の分割性繊維の模式的な断面図（ｄ）本発明の他の分割性繊維の模式的な断面図（ｅ）本発明の他の分割性繊維の模式的な断面図

【符号の説明】

１一ポリオレフィン系樹脂成分２他ポリオレフィン系樹脂成分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ０６Ｍ 14/10 Ｄ０６Ｍ 14/10 // Ｄ０６Ｍ 101:20 7/02 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリオレフィン系極細繊維（以下、「極
細繊維」という）が絡合し、部分的に融着部を有すると
共に、親水化処理された不織布であり、該不織布の少な
くとも一方向の５％モジュラス強度が３kg/5cm幅以上
で、加圧保液率が１０％以上であることを特徴とする電
池用セパレータ。
【請求項２】極細繊維同士が融着した極細繊維束が混
在していることを特徴とする請求項１記載の電池用セパ
レータ。
【請求項３】二種類以上の極細繊維からなり、最も融
点の低い極細繊維と、最も融点の高い極細繊維との融点
差が１０℃以上あり、該最も融点の高い極細繊維以外の
少なくとも一種類の極細繊維が融着していることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の電池用セパレータ。
【請求項４】最も融点の低い極細繊維よりも１０℃以
上低い融点を有する融着繊維が混在し、融着しているこ
とを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
電池用セパレータ。
【請求項５】極細繊維中に、曲げ弾性率２×１０⁴kg/
cm²以上の硬質樹脂が混在していることを特徴とする請
求項１〜請求項４のいずれかに記載の電池用セパレー
タ。
【請求項６】曲げ弾性率２×１０⁴kg/cm²以上の硬質
樹脂がポリスチレン系樹脂であることを特徴とする請求
項５記載の電池用セパレータ。
【請求項７】親水化処理が、スルホン化処理、フッ素
化処理、ビニルモノマーのグラフト重合処理の中から選
ばれる、少なくとも１つであることを特徴とする請求項
１〜請求項６のいずれかに記載の電池用セパレータ。
【請求項８】不織布の目付が１０〜１００g/m²である
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載
の電池用セパレータ。
【請求項９】極細繊維の平均繊維径が、０.１〜６μm
であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか
に記載の電池用セパレータ。
【請求項１０】極細繊維が異形断面状を有することを
特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の電池
用セパレータ。
【請求項１１】極細繊維の平均繊維長が３〜２５mmで
あることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか
に記載の電池用セパレータ。
【請求項１２】二種類以上のポリオレフィン系樹脂成
分からなり、極細繊維に分割可能な複合繊維（以下、
「分割性繊維」という）を含む繊維ウエブを熱処理し
て、該分割性繊維の最も融点の低い樹脂成分（以下、
「低融点成分」という）を少なくとも融着した後、流体
流を作用させて該分割性繊維を極細繊維に分割及び絡合
し、次いで、親水化処理して、少なくとも一方向の５％
モジュラス強度が３kg/5cm幅以上で、加圧保液率が１０
％以上とすることを特徴とする電池用セパレータの製造
方法。
【請求項１３】分割性繊維と、該分割性繊維の低融点
成分よりも１０℃以上低い融点を有する融着繊維を１０
重量％以上混合した繊維ウエブを熱処理して、少なくと
も該融着繊維を融着した後、流体流を作用させて該分割
性繊維を極細繊維に分割及び絡合し、次いで、親水化処
理して、少なくとも一方向の５％モジュラス強度が３kg
/5cm幅以上で、加圧保液率が１０％以上とすることを特
徴とする電池用セパレータの製造方法。
【請求項１４】熱処理した繊維ウエブに流体流を作用
させた後、熱処理し、融着繊維のみを融着することを特
徴とする請求項１３記載の電池用セパレータの製造方
法。
【請求項１５】繊維ウエブを熱処理して融着した後、
流体流を作用させる前に、固体押圧手段で押圧すること
を特徴とする請求項１２〜請求項１４のいずれかに記載
の電池用セパレータの製造方法。
【請求項１６】固体押圧手段がカレンダーであること
を特徴とする請求項１５に記載の電池用セパレータの製
造方法。
【請求項１７】親水化処理がスルホン化処理、フッ素
化処理、ビニルモノマーのグラフト重合処理の中から選
ばれる、少なくとも１つであることを特徴とする請求項
１２〜請求項１６のいずれかに記載の電池用セパレータ
の製造方法。
【請求項１８】分割性繊維の低融点成分と、分割性繊
維の最も融点の高い樹脂成分（以下、「高融点成分」と
いう）との融点差が１０℃以上あることを特徴とする請
求項１２〜請求項１７のいずれかに記載の電池用セパレ
ータの製造方法。
【請求項１９】分割性繊維の低融点成分が分割性繊維
表面の３０〜９０％を占めていることを特徴とする請求
項１２〜請求項１８のいずれかに記載の電池用セパレー
タの製造方法。
【請求項２０】分割性繊維のポリオレフィン系樹脂成
分中に、曲げ弾性率２×１０⁴kg/cm²以上の硬質樹脂が
混在していることを特徴とする請求項１２〜請求項１９
のいずれかに記載の電池用セパレータの製造方法。
【請求項２１】曲げ弾性率２×１０⁴kg/cm²以上の硬
質樹脂が、ポリスチレン系樹脂であることを特徴とする
請求項２０記載の電池用セパレータの製造方法。
【請求項２２】繊維ウエブが湿式法で形成されること
を特徴とする請求項１２〜請求項２１のいずれかに記載
の電池用セパレータの製造方法。
【請求項２３】請求項１〜１１のいずれかに記載の電
池用セパレータを使用したことを特徴とする電池。