JPS62281263A

JPS62281263A - 蓄電池用セパレ−タ

Info

Publication number: JPS62281263A
Application number: JP61125418A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Miwa; 三輪　嘉晟; Hiromi Matsumori; 松森　博巳; Hiroki Kitawaki; 北脇　宏紀; Jiyunsuke Mutou; 武藤　純資
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd; Nippon Glass Fiber Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd; Nippon Glass Fiber Co Ltd
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-07
Also published as: JPH0555977B2

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】３、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、特に引張強度、吸
液性、保液性が極めて良好な蓄電池用セパレータに関す
る。

［従来の技術］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、 ■　ガラス短繊維と合成繊維を混合、成形したもの、 ■　ガラス短繊維に粉体を保持させたもの、である。

このうち、■のガラス繊維と粉体との混抄物からなるセ
パレータとしては、例えば特開昭５８−２０６０４６号
に記載されるものがあるが、このセパレータは吸液性は
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セパレ
ータとしては、特開昭４９−３８１２６号、特開昭５４
−２２５３１号、特開昭５６−９９９８８号、特開昭５
３−１３６６３２号及び特公昭５８−６６３号に記載の
ものがあるが、これらはｍ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
所を有するものの、吸液性、保液性に劣る、系内に有機
物が存在することから寿命が短い、という欠点を有する
。

一方、■のガラス繊維を主体とするセパレータとしては
、有機系等の液体接着剤等のバインダを使用したものと
、これらのバインダを使用しないものとがある。

［発明が解決しようとする問題点］ガラス繊維を主体とするセパレータのうち、バインダを
使用しないものは、液吸収力により自由な体積膨張が可
能で、電解液の保液性、吸液性が最も良く、電池特性の
面で好適であるが、このセパレータは車にガラス繊維表
面の水ガラス化と絡み合いの力のみで賦形されているた
め、強度や硬度が低く、ｉ械を使用した電池組立作業に
は十分に耐えることが困難で、作業能率が悪いという不
都合がある。

特に、電池の組立にあたり、長尺のセパレータをジグザ
グに往復させて折り曲げ、その間に電極を配して組立て
る場合があるが、ガラス繊維のみのセパレータでは折り
曲げにより引張強度の低下が著しいとい問題がある。

これに対し、有機繊維や熱可塑性のバインダを使用した
場合には、その接着効果により強度、硬度は同上される
が、ガラスに比べ親水性に劣るので、セパレータの保液
性や吸液性が悪くなる。

しかも液可溶性のバインダでは、電解液中に溶は出し、
電池性能低下の原因となるという問題があり、その他耐
酸化性の面からも好ましいものとはいえない。

［問題点を解決するための手段コ本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、強度、硬度
も良好で、折り曲げ後の強度低下も少なく、しかも、保
液性、吸液性にも優れた蓄電池用セパレータを提供する
ものであって、ガラス繊維を主体とし、熱可塑性有機繊維を含み、かつ
繊維同志が水ガラス状接着剤で接着されていることを特
徴とする蓄電池用セパレータ、を要旨とするものである
。

以下本発明につき更に詳細に説明する６本発明のセパレ
ータを構成する繊維は、ガラス繊維及び熱可塑性有機繊
維である。

このうち、蓄電池用セパレータの主体となるガラス繊維
としては、平均直径２μｍ以下の細径ガラス繊維を主体
とし、平均直径１０〜３０μｍの大径のガラス繊維０〜
３５重量％及び平均直径２μｍを超え１０μｍ未満の中
細径のガラス繊維０〜３０重量％を含むものであること
が好ましい。中細径、大径のガラス繊維は細径のものに
比べ安価であり、特に大径のガラス繊維はこれを併用す
ることによりセパレータの引張強さを向上させることが
できるという利点がある。

細径のガラス繊維の好ましい平均直径は０．　５〜１０
μｍ、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太き炉なり
、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６０重量％以上であり、とりわけ６５重量％以上
が特に好ましい。含有量が６０重量％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。平均
長さが１０ｍｍよりも短くなるとセパレータの強度が小
さくなり、５０ｍｍよりも長くなると抄造時に水中へ均
一に分散するのが困難になる。

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って製造できる。

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車位で測定し、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２．０〜５．０μｍ、とりわけ３．０〜４．０μｍ
である。また、含有量はガラス繊維重量の５．０〜３０
．０重量％、とりわけ１０．０〜２５．０重量％とする
のが好ましい。

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。

なお、この中細径のガラス繊維の長さは７〜５０ｍｍと
りわけ１０〜４０ｍｍが好ましい。

大径のガラス繊維を用いる場合、その好ましい平均直径
は１０〜２０μｍ１とりわけ１２〜１９μｍである。ま
た、含有量はガラス繊維重量の８〜３５重量−％、とり
わけ１０〜３０重量％とするのが好ましい。平均直径が
１０μｍよりも小さいと、あるいは含有量が８重量％よ
りも少ないと、引張強さ改善効果が小さくなり、平均直
径が２０μｍを超えると、あるいは含有量が３５重量％
を超えるとセパレータの吸液性、保液性が小さくなる。

この大径のガラス繊維の長さは５〜８０ｍｍとりわけ６
〜４０ｍｍが好ましい。

ガラス繊維の組成の好適な範囲について次に説明する。

本発明において、セパレータの主体となるガラス繊維組
成としては、特に制限はないが、好ましくは含アルカリ
珪酸塩ガラス繊維を用いるのが望ましい。即ち、含アル
カリ珪酸塩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、後述す
る添加した水ガラス状接着剤と共に、この生成した水ガ
ラス状物質の粘着性によっても繊維同志がより良好に接
着され、接着強度はより向上される。本発明においては
、含アルカリ珪酸塩ガラス繊維のうちでも、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１ｍμ以下のガ
ラス繊維の状態で、ＪＩＳＣ−２２０２に従って測定し
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６０〜７
５％の５ｉ０２及び８〜２０％のＲ２０（Ｎａ２０、Ｋ
２Ｏなどのアルカリ金属酸化物）を主として含有しくた
だしＳ　ｉ　Ｏ２＋　Ｒ２０は７５〜９０％）、その他
に例えばＣａＯ１Ｍｇ０１Ｂ２０３　、Ａｆ１２０３　
、ＺｎＯ１ＦＢ２０３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。

第　　１　　表また、熱可塑性有機繊維としては、ポリオレフィン系、
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３０Ａｔｍ以下、平均長さは
３〜２０ｍｍのものが好ましい。

本発明において、ガラス繊維及び熱可塑性有機繊維の配
合割合は、熱可塑性有機繊維をガラス繊維重量の２〜８
重量％となるようにするのが好ましい。熱可塑性有機繊
維の配合割合が少な過ぎると折り曲げ後の強度低下防止
効果が十分に得られず、また多過ぎると吸液速度の低下
につながる。

本発明の蓄電池用セパレータは、好適には、前述のよう
な組成の細径、中細、大径の含アルカリ珪酸塩ガラス繊
維及び熱可塑性有機繊維が、湿式抄造により絡み合わさ
れると共に、製造工程で添加された水ガラス状接着剤に
より接着されているものである。

本発明において、水ガラス状接着剤としては、水ガラス
の他、水ガラスを含む無機接着剤、具体的にはｒＳｉ　
１　ｐａｐ７００．１が挙げられる。また水ガラス状接
着剤の添加量は、ガラス繊維の組成や平均直径、平均長
さ等によっても異なるが、少な過ぎると接着によるセパ
レータの強度向上効果が低く、多過ぎると接着が強すぎ
て吸液時の膨潤性を阻害し吸液性が悪くなることから、
一般にはガラス繊維の重量に対して固形分換算で１〜１
０重量％とするのが好ましい。

このような本発明の蓄電池用セパレータを製造するには
、まずガラス繊維と熱可塑性有機繊維の抄造体を製造す
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、ガラス繊維及び熱可塑性有機繊維を、
水中に一定時間、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
を湿式抄造する。

その際、抄造タンク内のｐＨは約３未満例えば２．５程
度とするのが好ましい。このような酸性域で湿式抄造す
ることにより、繊維の表面にガラス繊維由来の水ガラス
の接着層を形成させる。次いで、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って相互に接着することが可能と
なる。

即ち、セパレータを構成するガラス繊維が含アルカリ珪
酸塩ガラス組成を有するものであれば、ガラス繊維中の
アルカリ成分及びシリカ成分が、ｐＨ２，５程度の酸性
域で分散のための水と反応し水ガラス層がガラス繊維表
面に形成され、この水ガラス層が接着剤として作用しガ
ラス繊維が相互に強固に接着される。

なお繊維の一部として混合された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。

通常、このようにして湿式抄造されたガラス繊維を主体
とする抄造体は、ドラムドライヤに沿わせて乾燥され製
品とされるが、本発明のセパレータの製造にあたっては
、得られた抄造体を乾燥した後、あるいは乾燥前に、水
ガラス状接着剤の浴中を通過させるといういわゆる外添
法により水ガラス状接着剤を抄造体に付着させた後、加
熱乾燥する。加熱乾燥により、付着した水ガラスで、ガ
ラス繊維は強固に接着される。

なお、水ガラス状接着剤の添加方法は上記の外添法に限
られず、その他の方法でも良いが、外添法による場合に
は、抄造体の表面部に水ガラスが多く付着され、加熱乾
燥することにより、特に表面部が添加した水ガラスによ
り強固に接着し、強度が向上されたセパレータが得られ
る。このように表面部がより強く接着したセパレータは
、その機絨的強度や硬度は表面部の強度、硬度により著
しく高く、しかも内部は表面部に比し接着が弱いため、
吸液時の膨潤性が良好で、保液性、吸液性に優れたもの
となり極めて有利である。

このように表面部に多く水ガラスを付着させる場合、抄
造体の表面からその全厚さの約属程度までの表面部にお
ける水ガラス付着量が、固形分換算で、該部分のガラス
繊維重量の５重量％以上であるようにするのが好ましい
。

なお、抄造にあたっては、繊維を水中に分散させるに際
し分散剤を使用しても良い。又、湿式抄造された繊維抄
造体、例えば抄造ネット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って
、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くスプレーする
代わりに抄造槽中の分散水に混入してもよい。

本発明のセパレータ自体の厚さは、使用される蓄電池に
よって異なるが、一般には、０．３〜３ｍｍであること
が好ましい。　このようにして得られる本発明の蓄電池
用セパレータは、その引張強度が４００ｇ／１５ｍｍ幅
Ｘ１ｍｍ厚以上、座屈強度が３０　ｇ　／　１０　ｍ　
ｍ幅Ｘ　１　ｍｍ厚以上、吸液速度が８０　ｍ　ｍ　／
　５分以上であることが好ましい。また、１往復の折り
曲げ後の引張強度の低下率が３０％以下であることが好
ましい。

〔作用］本発明の蓄電池用セパレータは、ガラス繊維を主体とし
、熱可塑性有機繊維と水ガラス状接着剤を併用してなる
ものであり、ガラス繊維は熱可塑性有機繊維と水ガラス
状接着剤由来の水ガラスにより互いに接着されているた
め、その強度、硬度は著しく向上される。

しかも、水ガラス状接着剤の使用により、基本的な強度
向上が得られ、熱可塑性有機繊維の使用目的はセパレー
タのもろさを改善し、折り曲げ後の強度低下を軽減する
ものであるため、その使用量を大幅に低減することがで
きる。このため、セパレータの吸液性、保液性を阻害す
ることのない熱可塑性有ｍ繊維使用量で、大幅な強度改
善を図ることができる。

［実施例コ以下実施例及び比較例について説明する。

実施例１．２第２表に示す配合の構成繊維を、水中に投入して水流型
分散機により攪拌して分散させ、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、得られた抄造体に、外添法により水ガラス状接着
剤（セントラル硝子■製、商品名５ｉｌｐａｐ、７００
）をガラス繊維重量に対して固形分換算で５重量％付着
させた後、１５０℃で加熱乾燥してマット状の蓄電池用
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、座屈
強度、加圧下の保液性、折り曲げ強度について測定した
結果を第２表に示す。

比較例１ポリエステル繊維及び水ガラス状接着剤を用いなかりた
こと以外は、実施例１と同様にしてセパレータを製造し
、その諸特性を測定した。

結果を・第２表に示す。

比較例２ポリエステル繊維を用いなかったこと以外は、実施例１
と同様にしてセパレータを製造し、その諸特性を測定し
た。

結果を第２表に示す。

第２表第２表より、下記のことが明らかである。

即ち、本発明のガラス繊維を主体とし、熱可塑性有機繊
維と添加された水ガラスにより接着されたセパレータは
、ガラス繊維のみから構成されるセパレータ（比較例１
）と同等に優れた吸液性、保液性を有し、その他の特性
についても同様に高特性を維持するものである上に、そ
の引張強度や座屈強度は、大幅に改善されており、しか
も、ガラス繊維を水ガラスで接着したセパレータ（比較
例２）と比較した場合、折り曲げ強度は著しく向上して
おり、本発明の水ガラス状接着剤と熱可塑性有機繊維の
併用により、著しく優れた効果が奏される。

なお、第２表中本１〜傘３の繊維は次の通りである。

傘１　ガラス繊維Ａ：組成＝第１表のＣ平均直径＝０．
８μｍ平均長さ＝１０ｍｍ＄２　ガラス繊維Ｂ：組成＝第１表のＣ平均直径＝４μ
ｍ平均長さ＝１５ｍｍ傘３　ポリエステル繊維：メルティ（４０８０）（３デ
ニール、１０ｍｍ）（ユニチカ製）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。

■　厚さくｍｍ）試料をその厚み方向に２０　ｋ　ｇ／ｄｒｎ’の荷重で
押圧した状態で測定する。（ＪＩＳＣ−２２（１２）■
　目イ寸（ｇ　／　ｃ　ｒｎ’　）試料重量を試料面積で除して得られる値である。

■　密度（ｇ／ｃｄ）試料（重量Ｗ）１０ｃｍｘｌＯｃｍの面積（Ｓ）に２０
ｋｇの荷重を加えた時の試料の厚さをＴとした時に、式
：Ｗ／（ＳＸＴ）（ｇ／ｃ　ｒｎ’　）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（ｍｍ１５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（３７１５ｍｍ幅）幅１５ｍｍの試料の両端を引張り、それが切断するとき
の外力の値を厚さで除して幅１５ｍｍ。

厚さ１ｍｍの値（ｇ）で表示する。

■　座屈強度（８７１０ｍｍ幅）幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの試料を準備し、長さの上
方５０ｍｍ分をホルダで挟み、下方５０ｍｍは突き出て
いるように保持し、試料の下方先端を秤に接触させ、ホ
ルダを静かに下降させることにより試料を秤に押し付け
、座屈したときの荷重（ｇ）を求める。そして、幅１０
ｍｍ、厚さ１ｍｍ当りの値に換算して表示する。

■　加圧下保液性（ｇ／ｃｃ）２０　ｋ　ｇ／ｄｒｒｌ加重での厚さが１ｍｍで寸法が
１０ｃｍｘｌＯｃｍの試料に水を含ませ、厚さ方向に２
０ｋｇの加重を加えた時の試料中の含水量（ｇ）を求め
、これを試料の体積（ＣＣ）で除した値で示す。

■　折り曲げ強度（３７１５ｍｍ幅）幅１５ｍｍの試料を１往復折り曲げた後回びもとにもど
し、その両端を引張り、それが切断するときの外力の値
を厚さで除して幅１５ｍｍ、厚さｉｎｍ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、ガ
ラス繊維を主体とし、ガラス繊維同志が製造工程にて添
加される水ガラス状接着剤と加熱熔解した熱可塑性有機
繊維により接着されているものであって、 ■　ガラス繊維を主体とすることから、吸液性、保液性
が良好で、特に加圧下における保液性に優れる。

■　水ガラスによる接着によりガラス繊維は安定に接着
されているため、高い強度及び硬度を得ることができる
。

■　更に熱可塑性有機繊維の接着作用により、折り曲げ
後の強度低下は大幅に改善される。しかも水ガラス状接
着剤との併用であるため、熱可塑性有機繊維の使用量は
少量で足り、セパレータの吸液性、保液性を阻害するこ
とがない。

等の優れた効果を有する。

従フて、本発明のセパレータによれば、高性能の蓄電池
を優れた作業性のもとに製造することができ、その工業
的有用性は極めて高い。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス繊維を主体とし、熱可塑性有機繊維を含み
、かつ繊維同志が水ガラス状接着剤で接着されているこ
とを特徴とする蓄電池用セパレータ。
（２）熱可塑性有機繊維の含有率はガラス繊維重量の２
〜８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）ガラス繊維は、平均直径２μｍ以下のガラス繊維
を主体とし、平均直径１０〜３０μｍのガラス繊維０〜
３５重量％及び平均直径２μｍを超えて１０μｍ未満の
ガラス繊維０〜３０重量％を含む特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載の蓄電池用セパレータ。
（４）水ガラス状接着剤の量がガラス繊維重量に対し、
固形分換算で１〜１０重量％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）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）引張強度が４００ｇ／１５ｍｍ幅×１ｍｍ厚以上
である特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１
項に記載の蓄電池用セパレータ。
（７）１往復の折り曲げ後の引張強度の低下率が３０％
以下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。
（８）座屈強度が３０ｇ／１０ｍｍ幅×１ｍｍ厚以上で
ある特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項
に記載の蓄電池用セパレータ。
（９）吸液速度が８０ｍｍ／５分以上である特許請求の
範囲第１項ないし第８項のいずれか１項に記載の蓄電池
用セパレータ。