JPH09170153A - 耐熱安定性不織布 - Google Patents

耐熱安定性不織布

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JPH09170153A
JPH09170153A JP7349664A JP34966495A JPH09170153A JP H09170153 A JPH09170153 A JP H09170153A JP 7349664 A JP7349664 A JP 7349664A JP 34966495 A JP34966495 A JP 34966495A JP H09170153 A JPH09170153 A JP H09170153A
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JP
Japan
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woven fabric
heat
inorganic filler
nonwoven fabric
synthetic resin
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Application number
JP7349664A
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English (en)
Inventor
Mineo Ueno
峯夫 上野
Hidetoshi Takeuchi
英俊 竹内
Yoshitomo Ueki
是知 植木
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Tonen Chemical Corp
Original Assignee
Tonen Sekiyu Kagaku KK
Tonen Chemical Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Filtering Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料が溶融しても電極間の絶縁性を維持
できる絶縁性並びに耐熱収縮性に優れた耐短絡性、保液
率およびイオン伝導性など電気特性も良好な微細繊維に
よる薄形の耐熱安定性不織布を提供する。 【解決手段】 合成樹脂および無機フィラーとの組成物
の微細繊維から形成された耐熱安定性不織布。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱安定性不織布
に関し、特に溶融しても収縮しない耐熱安定性不織布に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、合成樹脂製の不織布や微多孔膜な
どの多孔質基材は、バッテリーセパレーターやフィルタ
ー材などに多く用いられている。
【0003】このような多孔質基材をバッテリーセパレ
ーターに用いる場合は、電池の温度が上昇すると溶融し
て微孔を塞ぎ反応を停止させるシャットダウン機能が要
求される。特に、大容量の電池(複数個を直列使用する
場合を含めて)では、内部短絡など局部的に過大な電流
が流れることに起因して温度が上り過ぎる状態が起きる
と合成樹脂単独から製造された多孔質基材では、材料の
許容使用温度を超える材料の溶融温度以上となり、セパ
レーターが収縮して絶縁機能を果たさなくなる。特に、
電気自動車用の大容量の電池並びに5Ahr以上の高容
量電池ではこの恐れが大きく問題となる。
【0004】一方、合成樹脂単独から製造されないバッ
テリーセパレーターとして、例えば特開平2−2167
56号では、多孔質基材を珪弗化水素酸のシリカ飽和水
溶液に硼酸を添加した処理液に浸漬することにより、表
面にシリカ膜を形成した複合膜を介在させた空気電池、
燃料電池などの酸素を活物質とする電池の製造法を開示
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多孔質基材からなる電池用セパレーターは、温度の上り
過ぎによる収縮での短絡、材料の溶融での短絡や多孔質
基材の表面に無機フィラーの膜を形成しているものは、
長期使用において部分的な剥離やそれに伴う熱収縮によ
る短絡などの問題点が残されている。
【0006】従って、本発明は、材料が溶融しても電極
間の絶縁性を維持できる絶縁性並びに耐熱収縮性に優れ
た耐短絡性、保液性およびイオン伝導性など電気特性も
良好な微細繊維による薄形の耐熱安定性不織布を提供す
ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解消するために鋭意研究の結果、適量の合成樹脂と無
機フィラーとからなる不織布が、材料が溶融状態となっ
ても耐収縮性に優れた絶縁性を維持できる膜を形成する
こと、かつ、不織布状態でも耐熱収縮性に優れることを
見出し、本発明を完成した。
【0008】すなわち、本発明の耐熱安定性不織布は、
合成樹脂および無機フィラーとの組成物の微細繊維から
形成された不織布である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明を以下詳細に説明する。
【0010】本発明における合成樹脂は、各種のものを
使用することができる。例えば、ポリオレフィン、ポリ
アミド、ポリエステル、ポリアクリル、ポリイミド、ア
ラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリ四フッ化エチ
レン、フェノールホルムアルデヒド樹脂などをあげるこ
とができる。これらの合成樹脂は二種以上を混合して用
いてもよい。
【0011】これら合成樹脂のうちでは、ポリオレフィ
ン、ポリアミド、特にポリプロピレンが酸やアルカリな
ど化学的性質、電気的性質、耐熱性、コスト、不織布の
製造方法(加工性)などのうえから好ましい。
【0012】また、本発明における無機フィラーは、各
種のものを使用することができる。例えば、シリカ、酸
化チタン、タルク、マイカ、石粉、クレー、炭酸カルシ
ウム、アルミナ、水酸化アルミ、フェライト、チタン酸
カリウムウイスカ、アルミナ繊維、ガラス繊維などがあ
げられる。これらの無機フィラーは二種以上を混合して
用いてもよい。
【0013】これら無機フィラーのうちでは、シリカ、
酸化チタン、マイカなどが電気絶縁性の向上や補強効果
のうえから好ましい。
【0014】また、無機フィラーの平均直径は、0.1
〜50μmのものが後述の合成樹脂との組成物からの繊
維の微細化や薄形不織布の成形性のうえから好ましい。
【0015】次に、上述したような合成樹脂と無機フィ
ラーとの配合割合は、合成樹脂が好ましくは70〜9
9.9重量%、より好ましくは90〜99.5重量%で
あり、無機フィラーが好ましくは0.1〜30重量%、
より好ましくは0.5〜10重量%である。
【0016】合成樹脂が70重量%未満では、得られる
不織布の繊維の微細化による薄形不織布の成形性が十分
でなく、また電気的性質も十分でなく好ましくない。一
方、99.9重量%を超えると耐熱安定性が低下するた
めに好ましくない。また、無機フィラーが0.1重量%
未満では上記と同様に不織布の耐熱安定性が低下し、電
気的性質としてはバッテリーセパレーターに用いた場合
は、熱収縮による短絡の原因となるために好ましくな
い。一方、30重量%を超えると上記と同様に不織布繊
維の微細化による薄形不織布の成形性が不十分となり、
電気的性質として保液性、イオン伝導性などに影響する
ために好ましくない。
【0017】なお、上記合成樹脂と無機フィラーとから
なる組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で他の
添加剤、例えば熱安定剤、酸化防止剤、難燃化剤、可塑
剤、着色剤、帯電防止剤などを添加してもよい。
【0018】このような合成樹脂と無機フィラーとから
なる組成物は、上述の各成分を一軸押出機、二軸押出機
などの押出機を用いて好ましくは180〜350℃、よ
り好ましくは190〜250℃で溶融混練することによ
って得られる。
【0019】次に、本発明における不織布は、上述の組
成物を原料として、接着剤型や機械接合型の乾式法、抄
紙型の湿式法、メルトブローン法やスパンボンド法など
の紡糸型の直接法などの製造方法によって得ることがで
きる。
【0020】上記の製造方法によって得られる不織布の
うちでもメルトブローン法によるものが、微細繊維の薄
形不織布を直接製造することができ、製造や加工性およ
び保液性も良好であり好ましい。
【0021】このメルトブローン法とは、前述の合成樹
脂と無機フィラーとの組成物を多数のオリフィスから押
し出すと同時に高速の熱気流により延伸して、単繊維を
極細化し、捕集ネットなどの上に直接吹きつけて不織布
とする方法である。
【0022】このようなメルトブローン法によれば、繊
維直径が0.5〜150μmの繊維により形成された厚
さ0.05〜2mm、目付重量が5〜500g/m2
通気度0.1〜100cc/cm2 /秒の不織布が得ら
れる。
【0023】なお、上述のように合成樹脂と無機フィラ
ーとの組成物を原料として用いない場合についても耐熱
安定性不織布とすることができる。
【0024】例えば、前述の合成樹脂単独または混合物
から予め各種の方法、好ましくはメルトブローン法によ
る微細繊維で薄形の不織布に、前述の無機フィラー、好
ましくは電気絶縁性のよいシリカ、酸化チタン、マイカ
などの微粉末、好ましくは粒径0.5〜5μmのもの
0.5〜10g/m2 の量を適当な方法、例えば塗布、
吹付け、浸漬などで、不織布上に無機フィラーの膜を形
成する。その無機フィラー面を前記不織布でサンドウィ
ッチ状に挟み、これを例えばポリオレフィン不織布の場
合70〜140℃の温度でカレンダー処理やエンボスロ
ールなどで間欠的な部分で融着して積層した不織布とす
ることができる。
【0025】以上、本発明の耐熱安定性不織布は、微細
繊維による薄形化が可能で、そのうえ絶縁性および耐熱
収縮性に優れ、耐短絡性、保液性およびイオン伝導性な
ど電気特性も良好なものである。
【0026】このような効果の得られる理由については
必ずしも明らかではないが、不織布の合成樹脂製の繊維
に含まれる無機フィラーが熱に対する補強効果として働
き不織布中に空洞の形成を防止して耐熱収縮性を向上
し、また材料が溶融した場合でも樹脂がフィルム状とな
りこの生成膜が収縮を起さず電極の元の面積を覆う状態
が維持できるので電気絶縁性を保つことができるため
に、熱収縮性の防止と耐短絡性を改善するものと考えら
れる。さらに、微細繊維からなる不織布は、保液性を高
めイオン伝導性などの電気特性も良好になるものと考え
られる。
【0027】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明は下
記の例に限定されるものではない。なお、実施例および
比較例において、不織布の特性値の測定は以下の方法で
行なった。 (1)目付:不織布より2.5cm×20cmの試験片
を切出し、水分平衡(20℃、55RH)に至らせた
後、重量を測定。 (2)厚み:不織布1m幅当り等間隔(5cm間隔)に
20ヶ所で、プレッサーフート10mmφ、荷重140
gのもとで厚さが落着くまでの時間放置した後、その厚
さを測定。 (3)通気度:JIS L 1096(一般織物試験方
法)により測定。 (4)みかけ繊維径:不織布のみかけ繊維径を次式[式
1]により算出した。
【0028】
【式1】 ただし、αは繊維充填率であり、次式[式2]により計
算した。
【0029】
【式2】 ここで、通気度および目付の値は上述の(1)目付およ
び(3)通気度の測定で得られた値である。 (5)引張強さ:不織布より5cm×20cmの試験片
を切出し、JIS L1096(一般織物試験方法)に
より定速伸長引張試験機を用いて、つかみ間隔10c
m、引張速度30cm/分±3cmで、縦方向(MD)
の引張強度および伸度を測定。 (6)短絡テスト:不織布より3cm×3cmの試験片
を切り出し、この試験片の上の中央に前記試験片より面
積の小さいアルミ箔を乗せ、これを前記不織布の試験片
より面積のやや大きいアルミ箔上に乗せて前記不織布の
試験片を挟む状態で、500℃のオーブン中で3分間放
置した後取り出し冷却して、前記各アルミ箔間の電位を
測定し、通電しない場合を○印、通電の場合を×印とし
た。 (7)保液率:不織布より長さ5cm×幅5cmの試験
片を切出し、水分平衡(20℃、湿度30重量%)に至
らせた後の重量Woを1mgまで測定する。次に、界面
活性剤溶液中にこの試験片を浸漬した後、引き上げ10
分後の試験片の重量Wを測定し、次式[式3]により保
液率を算出した。
【0030】
【式3】 また、原料となる合成樹脂および無機フィラーとしては
以下のものを使用した。 (1)プロピレンホモポリマー(PP−1):メルトフ
ローレート(MFR、230℃、2.16kg荷重) 800g/10分 (2)プロピレンホモポリマー(PP−2):メルトフ
ローレート(MFR、230℃、2.16kg荷重) 200g/10分 (3)シリカ:[(株)扶桑シルテック製SP−4B、
平均粒径4μm] (4)酸化チタン(TiO2 ):[大塚化学(株)製、
円柱状 平均直径0.5μm、平均長さ15μm]
【0031】実施例1〜3、比較例1 表1に示す配合割合でプロピレンホモポリマー(PP−
1またはPP−2)と、シリカおよび酸化チタン(Ti
2 )とをスパーミキサーでドライブレンドし、その後
二軸押出機に投入して190〜250℃で溶融混練して
ペレットを得た。
【0032】このペレットを原料としてメルトブローン
法により不織布を形成した。得られた不織布について特
性を測定し、その結果を表1に示した。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の耐熱安定
性不織布は、微細繊維による薄くて適度な強度を有し、
材料溶融状態での絶縁性および耐熱収縮性に優れるため
に耐短絡性や保液率など電気特性も良好なものである。
【0035】このような本発明の耐熱安定性不織布は、
各種耐熱性を必要とする用途に用いられるが、特に電池
用のセパレーターとして好適である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成樹脂および無機フィラーとから
    なる組成物の微細繊維から不織布に形成してなる耐熱安
    定性不織布。
  2. 【請求項2】 前記組成物が、合成樹脂70〜9
    9.9重量%および無機フィラー0.1〜30重量%で
    ある請求項1に記載の耐熱安定性不織布。
  3. 【請求項3】 前記合成樹脂が、ポリオレフィンで
    ある請求項1または2に記載の耐熱安定性不織布。
  4. 【請求項4】 前記無機フィラーが、シリカまたは
    酸化チタンである請求項1〜3に記載の耐熱安定性不織
    布。
  5. 【請求項5】 前記微細繊維が、直径0.5〜15
    0μmである請求項1〜4に記載の耐熱安定性不織布。
  6. 【請求項6】 前記不織布の形成が、メルトブロー
    ン法によるものである請求項1〜5に記載の耐熱安定性
    不織布。
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