JP2000340203A

JP2000340203A - アルカリ電池用セパレータ

Info

Publication number: JP2000340203A
Application number: JP11149343A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Sato; 和哉佐藤; Masanao Tanaka; 政尚田中; Hiroaki Yamazaki; 洋昭山崎
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】薄くても、アルカリ電池を製造する際に切断
されにくく、しかもショートしにくいアルカリ電池用セ
パレータを提供すること。【解決手段】本発明のアルカリ電池用セパレータは、
ポリオレフィン系微孔フィルムとポリオレフィン系繊維
を主体とする繊維シートとが積層一体化されており、該
ポリオレフィン系微孔フィルム及び／又は該繊維シート
を構成するポリオレフィン系繊維は親水化処理されてお
り、しかも該繊維シートを構成するポリオレフィン系繊
維として、引張り強さが５ｇ／ｄ（デニール）以上の高
強度繊維が含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ電池用セパ
レータに関する。

【0002】

【従来の技術】従来から、アルカリ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、正極と負極との間に
セパレータが使用されている。

【0003】近年、電子機器の小型軽量化に伴って、電池の
占めるスペースも狭くなっているにもかかわらず、電池
には従来と同程度以上の性能が必要とされるため、電池
の高容量化が要求されている。そのためには、電極の活
物質量を増やす必要があるため、必然的に前記セパレー
タの占める体積が小さくならざるを得ない。また、電気
抵抗を小さくするうえからも前記セパレータの占める体
積が小さくならざるを得ない。従来このセパレータとし
て、不織布が使用されているが、前述のようにセパレー
タ（不織布）の厚さを薄くして、厚さ０．１５ｍｍ以下
というレベルに達すると、不織布を構成する繊維量が少
ないため孔径が大きくなる傾向があり、しかもセパレー
タの占める体積を少なくするために大きい張力で極板群
に巻回する必要があるため、ショートしやすくなる傾向
があった。

【0004】そのため、薄く、孔径が小さい微孔フィルムと
不織布とからなる複合シートをセパレータとして使用す
る考え方がある。この複合シートは電解液の保持性を向
上させるために、例えば、スルホン化、フッ素ガス処
理、グラフト重合処理、或いは放電処理などによって複
合シートに親水性基を導入するのが好ましいが、この親
水性基を導入する際に複合シートの強度が低下してしま
うため、セパレータの占める体積を少なくするために大
きい張力で極板群に巻回する際に、極板のバリがセパレ
ータを突き抜けてショートしたり、極板のバリによって
セパレータが切断されやすくなる、などの問題があっ
た。特にこの傾向は発煙硫酸や濃硫酸によりスルホン化
した場合に顕著であった。

【0005】

【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、薄くても、アル
カリ電池を製造する際に切断されにくく、しかもショー
トしにくいアルカリ電池用セパレータを提供することを
目的とする。

【0006】

【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ電池用
セパレータ（以下、単に「セパレータ」ということがあ
る）は、ポリオレフィン系微孔フィルムとポリオレフィ
ン系繊維を主体とする繊維シートとが積層一体化されて
おり、該ポリオレフィン系微孔フィルム及び／又は該繊
維シートを構成するポリオレフィン系繊維は親水化処理
されており、しかも該繊維シートを構成するポリオレフ
ィン系繊維として、引張り強さが５ｇ／ｄ（デニール）
以上の高強度繊維が含まれている。このように本発明の
セパレータには繊維シートを構成するポリオレフィン系
繊維として、引張り強さが５ｇ／ｄ（デニール）以上の
高強度繊維が含まれているため、大きい張力で極板群に
巻回しても、極板のバリによってセパレータが切断され
るということを著しく低減できる。また、高強度繊維が
含まれているため極板群に巻回しても、極板のバリがセ
パレータを突き抜けにくく、しかも孔径の小さいポリオ
レフィン系微孔フィルムを含んでいるため、ショートも
生じにくいものである。

【0007】

【発明の実施の形態】本発明のポリオレフィン系微孔フ
ィルム（単に「微孔フィルム」ということがある）は孔
径が小さいため、電極間のショートを防止することがで
きる。また、この微孔フィルムは耐アルカリ性や耐酸化
性に優れるように、ポリオレフィン系樹脂からなるもの
を使用する。より具体的には、微孔フィルムとして、例
えば、ポリエチレン系樹脂（例えば、超高分子量ポリエ
チレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低
密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレ
ン共重合体など）、ポリプロピレン系樹脂（例えば、ポ
リプロピレン、プロピレン共重合体など）、ポリメチル
ペンテン系樹脂（例えば、ポリメチルペンテン、メチル
ペンテン共重合体など）からなるものを使用できる。

【0008】本発明で使用できる微孔フィルムの孔の形状
は、例えば、円形、楕円形、長円形、多角形（例えば、
三角形、四角形、六角形など）、プラス形状（＋）、或
いはアルファベット形状であることができる。なお、こ
の微孔フィルムの孔の形状は微孔フィルムの片面の電子
顕微鏡写真により観察できる形状をいう。

【0009】また、微孔フィルムの最大孔径は活物質が対極
へ移動して短絡するのを防ぐことができるように、２０
μｍ以下であるのが好ましく、１５μｍ以下であるのが
より好ましい。なお、本発明のセパレータを密閉型アル
カリ電池用に使用する場合には、過充電時に正極から発
生する酸素を負極へ速やかに透過させ、電池内圧の上昇
を抑えることができるように、最大孔径は０．１μｍ以
上であるのが好ましく、０．３μｍ以上であるのがより
好ましい。この「最大孔径」はポロメーター（コールタ
ー社製）を用いてバブルポイント法により測定される値
をいう。

【0010】また、本発明の微孔フィルムの厚さはセパレー
タの厚さを０．１５ｍｍ以下と薄くできるように、０．
１ｍｍ以下であるのが好ましく、微孔フィルムが切断さ
れにくいように、０．０２ｍｍ以上であるのが好まし
い。

【0011】この微孔フィルムは電解液との親和性に優れる
ように親水化処理が施されているのが好ましい。この親
水化処理は微孔フィルム単体で実施しても良いし、後述
のようなポリオレフィン系繊維を主体とする繊維シート
と積層一体化した後に実施しても良い。この親水化処理
としては、例えば、スルホン化処理、フッ素ガス処理、
ビニルモノマーのグラフト重合処理、界面活性剤処理、
放電処理、或は親水性樹脂付与処理などがある。これら
の中でも、スルホン化処理によりスルホン酸基が導入さ
れていると、自己放電抑制作用に優れているため好適で
ある。

【0012】スルホン化処理としては、例えば、発煙硫酸、
硫酸、三酸化イオウ、クロロ硫酸又は塩化スルフリルな
どからなる溶液中に、前述のような微孔フィルムを浸漬
してスルホン酸基を導入する方法や、一酸化硫黄ガス、
二酸化硫黄ガス或いは三酸化硫黄ガスなどの存在下で放
電を作用させて、微孔フィルムにスルホン酸基を導入す
る方法等がある。

【0013】フッ素ガス処理としては、例えば、不活性ガス
（例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど）で希釈したフ
ッ素ガスと、酸素ガス、二酸化炭素ガス及び二酸化硫黄
ガスなどの中から選んだ少なくとも１種類のガスとの混
合ガスに、微孔フィルムをさらすことにより、微孔フィ
ルムを親水化することができる。

【0014】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。なお、スチレンをグラフト重合した
場合には、電解液との親和性に優れるように、スルホン
化するのが好ましい。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。

【0015】これらビニルモノマーの重合方法としては、例
えば、ビニルモノマーと重合開始剤を含む溶液中に微孔
フィルムを浸漬して加熱する方法、微孔フィルムにビニ
ルモノマーを塗布した後に放射線を照射する方法、微孔
フィルム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微孔フ
ィルムに塗布した後に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微孔フィルムとを接触
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、微孔フィルムを改質すると、ビニルモノマー
溶液との親和性が高くなるため、効率的にグラフト重合
できる。

【0016】界面活性剤処理としては、例えば、アニオン系
界面活性剤（例えば、高級脂肪酸のアルカリ金属塩、ア
ルキルスルホン酸塩、もしくはスルホコハク酸エステル
塩など）、又はノニオン系界面活性剤（例えば、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル、もしくはポリオキシエ
チレンアルキルフェノールエーテルなど）の溶液中に微
孔フィルムを浸漬したり、この溶液を微孔フィルムに塗
布又は散布して付着させることができる。

【0017】放電処理としては、例えば、コロナ放電処理、
プラズマ処理、グロー放電処理又は電子線処理などがあ
る。なお、空気中の大気圧下で、それぞれが誘電体を担
持する一対の電極間に、これら両方の誘電体と接触する
ように微孔フィルムを配置し、これら両電極間に交流電
圧を印加し、微孔フィルムの微孔で放電を発生させる方
法であると、微孔フィルムの微孔の親水化を実施するこ
とができるため、内圧特性に優れるセパレータを製造す
ることができる。

【0018】親水性樹脂付与処理としては、例えば、カルボ
キシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、架橋可
能なポリビニルアルコール又はポリアクリル酸などの親
水性樹脂を付着させることができる。これらの親水性樹
脂は適当な溶媒に溶解又は分散させた後、この溶媒中に
微孔フィルムを浸漬したり、この溶媒を微孔フィルムに
塗布又は散布し、乾燥して付着させることができる。

【0019】この架橋可能なポリビニルアルコールとして
は、例えば、水酸基の一部を感光性基で置換したポリビ
ニルアルコールがあり、より具体的には、感光性基とし
てスチリルピリジニウム系のもの、スチリルキノリニウ
ム系のもの、スチリルベンゾチアゾリウム系のもので置
換したポリビニルアルコールがある。この架橋可能なポ
リビニルアルコールも他の親水性樹脂と同様にして微孔
フィルムに付着させた後、光照射によって架橋させるこ
とができる。このような水酸基の一部を感光性基で置換
したポリビニルアルコールは耐アルカリ性に優れ、しか
もイオンとキレートを形成できる水酸基を多く含んでお
り、放電時及び／又は充電時に、極板上に樹枝状の金属
が析出する前のイオンとキレートを形成し、電極間の短
絡を防止できるため好適に使用できる。

【0020】本発明のセパレータは上述のような微孔フィル
ムとポリオレフィン系繊維を主体とする繊維シートとが
積層一体化されているため、この繊維シートにより電解
液の保持性が確保されている。この繊維シートも耐アル
カリ性や耐酸化性に優れるように、ポリオレフィン系繊
維を主体（５０ｍａｓｓ％以上）として構成されてお
り、好ましくはポリオレフィン系繊維から構成されてい
る。ポリオレフィン系繊維以外の繊維としては、例え
ば、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、アクリル
系繊維或いはビニロン系繊維などを使用することができ
る。

【0021】本発明のセパレータにおいては、極板群に巻回
する際に、極板のバリによってセパレータが切断した
り、極板のバリがセパレータを突き抜けないように、ポ
リオレフィン系繊維として、引張り強さが５ｇ／ｄ（デ
ニール）以上の高強度繊維を含んでいる。高強度繊維の
引張り強さは７ｇ／ｄ以上であるのが好ましく、９ｇ／
ｄ以上であるのがより好ましく、１２ｇ／ｄ以上である
のが更に好ましい。なお、高強度繊維の引張り強さの上
限は特に限定するものではないが、５０ｇ／ｄ程度が適
当である。この「引張り強さ」は、ＪＩＳＬ１０１
５（化学繊維ステープル試験法）に規定されている方法
によって測定した値をいう。

【0022】この高強度繊維を構成する樹脂成分としては、
例えば、ポリエチレン系樹脂（例えば、超高分子量ポリ
エチレン）、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテ
ン系樹脂などから構成することができる。これらの中で
も、ポリプロピレン系樹脂やポリエチレン系樹脂からな
るのが好ましい。

【0023】本発明の高強度繊維は前述のようなポリオレフ
ィン系樹脂単独から構成されていても良いし、２種類以
上の樹脂成分（少なくとも１種類はポリオレフィン系樹
脂からなる）が混合又は複合された高強度繊維であって
も使用することができる。後者の複合された高強度繊維
の断面形状としては、例えば、芯鞘型、偏芯型、貼り合
せ型、海島型、オレンジ型或いは多重バイメタル型など
がある。このように２種類以上の樹脂成分が複合された
高強度繊維は、繊維表面を構成する樹脂成分によって融
着することができるため、モジュラス強度を向上させる
ことができる。この複合された高強度繊維の中でも、繊
維表面を構成する樹脂成分全体によって融着することの
できる、芯鞘型、偏芯型或いは海島型の高強度繊維を好
適に使用でき、特に芯鞘型であるのが好ましい。この好
ましい芯鞘型の高強度繊維としては、融点の差が大き
く、しかも高強度繊維の引張り強さを維持できる、ポリ
プロピレン系樹脂を芯成分とし、ポリエチレン系樹脂を
鞘成分とするものが好ましい。

【0024】本発明における高強度繊維の繊度は電解液の保
持性に優れるように、０．５〜３デニールであるのが好
ましい。また、高強度繊維の繊維長は１〜６０ｍｍであ
るのが好ましく、３〜２５ｍｍであるのがより好まし
く、５〜２０ｍｍであるのが更に好ましい。

【0025】この高強度繊維は極板のバリによってセパレー
タが切断したり、極板のバリがセパレータを突き抜けな
いように、繊維シートを構成する繊維中、１０ｍａｓｓ
％以上含まれているのが好ましく、２０ｍａｓｓ％以上
含まれているのがより好ましい。

【0026】本発明の繊維シートを構成するポリオレフィン
系繊維として、前述のような高強度繊維に加えて、高強
度繊維が融着しない場合には、高強度繊維を構成する最
も融点の低い樹脂成分よりも低い（好ましくは１０℃以
上低い、より好ましくは２０℃以上低い）融点を有する
樹脂からなる融着成分が、繊維表面の少なくとも一部を
構成する融着繊維を含んでいることができ、高強度繊維
が融着する場合には、高強度繊維を構成する融着成分と
同程度の温度（±１０℃程度）で融着できる樹脂からな
る融着成分が、繊維表面の少なくとも一部を構成する融
着繊維を含んでいることができる。このような融着繊維
を含んでいることによって、セパレータのモジュラス強
度や剛性を向上させることができる。本発明における
「融点」は示差熱量計を用い、昇温速度１０℃／分で室
温から昇温して得られる融解吸熱曲線の極大値を与える
温度をいう。

【0027】例えば、高強度繊維がポリプロピレン系樹脂単
独からなる場合には、ポリエチレン系樹脂（例えば、超
高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポ
リエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエ
チレン、エチレン共重合体など）を融着成分とする融着
繊維を使用するのが好ましく、高強度繊維が超高分子量
ポリエチレン単独からなる場合には、低密度ポリエチレ
ン又はエチレン共重合体を融着成分とする融着繊維を使
用するのが好ましい。また、高強度繊維がポリエチレン
系樹脂を融着成分として含んでいる場合には、ポリエチ
レン系樹脂（例えば、超高分子量ポリエチレン、高密度
ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレ
ン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン共重合体な
ど）を融着成分とする融着繊維を使用するのが好まし
い。

【0028】このような融着繊維は前述のような融着成分が
繊維表面の少なくとも一部を構成しているため、繊維同
士を融着して、モジュラス強度や剛性を向上させること
ができる。この融着繊維は融着力に優れるように、融着
成分が繊維表面の５０％以上を占めているのが好まし
く、８０％以上を占めているのがより好ましい。このよ
うな融着繊維としては、単一の樹脂成分（つまり融着成
分のみ）からなる場合と、複数の樹脂成分からなる場合
があるが、融着繊維が完全に融着してしまうと、通気性
を損なう場合があるため、複数の樹脂成分からなるのが
好ましい。

【0029】この複数の樹脂成分からなる融着繊維の断面形
状としては、例えば、芯鞘型、偏芯型、貼り合せ型、海
島型、オレンジ型或いは多重バイメタル型などがある。
これらの中でも、繊維表面全体を構成する融着成分によ
って融着することのできる、芯鞘型、偏芯型或いは海島
型の融着繊維を好適に使用でき、特に芯鞘型の融着繊維
を好適に使用できる。なお、融着繊維の融着成分以外の
樹脂成分は繊維形状を維持できるように、融着成分の融
点よりも１０℃以上高い樹脂からなるのが好ましく、２
０℃以上高い樹脂からなるのがより好ましい。

【0030】この融着繊維の繊度は電解液の保持性に優れる
ように、０．０５〜３デニールであるのが好ましい。ま
た、融着繊維の繊維長は１〜６０ｍｍであるのが好まし
く、３〜２５ｍｍであるのがより好ましく、５〜２０ｍ
ｍであるのが更に好ましい。

【0031】この融着繊維はセパレータのモジュラス強度や
剛性を向上させることができるように、繊維シートを構
成する繊維中、２０ｍａｓｓ％以上含まれているのが好
ましく、３０ｍａｓｓ％以上含まれているのがより好ま
しい。

【0032】本発明の繊維シートを構成する別のポリオレフ
ィン系繊維として、電解液の保持性に優れるように、繊
維径５μｍ以下の極細繊維を含んでいるのが好ましい。
より好ましい繊維径は４μｍ以下である。なお、繊維径
の下限値は特に限定するものではないが、０．０１μｍ
程度が適当である。なお、極細繊維の断面形状が非円形
である場合には、円形断面に換算した値を繊維径とす
る。

【0033】この極細繊維は、例えば、ポリエチレン系樹脂
（例えば、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状
低密度ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重
合体などのエチレン共重合体など）、ポリプロピレン系
樹脂（例えば、ポリプロピレン、プロピレン共重合体な
ど）、ポリメチルペンテン系樹脂（例えば、ポリメチル
ペンテン、メチルペンテン共重合体など）などの、１種
類以上のポリオレフィン系樹脂から構成することができ
る。なお、前述のような融着繊維と併用する場合や、高
強度繊維が融着成分を含んでいる場合には、これら繊維
の融着成分によって極細繊維が溶融しないように、極細
繊維は融着成分よりも高い（好ましくは１０℃以上高
い、より好ましくは２０℃以上高い）融点を有する樹脂
から構成されているのが好ましい。例えば、融着成分が
低密度ポリエチレンからなる場合には、極細繊維はポリ
プロピレン系樹脂及び／又は高密度ポリエチレンから構
成されているのが好ましい。

【0034】このようなポリオレフィン系極細繊維は、物理
的作用により分割可能な分割繊維を分割することにより
或いはメルトブロー法により得ることができる。前者の
分割繊維を分割する物理的作用としては、例えば、水流
などの流体流、カレンダー或いはフラットプレスなどが
ある。これらの中でも、流体流は分割繊維の分割と同時
に発生した極細繊維を絡合させることができ、緻密な構
造とすることにより、電解液の保持性に優れているため
好適である。

【0035】本発明で使用することのできる分割繊維として
は、２種類以上の樹脂成分（少なくとも１種類の樹脂成
分はポリオレフィン系樹脂からなる、好ましくは２種類
以上のポリオレフィン系樹脂のみからなる）からなり、
例えば図１〜図４に示すような、繊維断面がオレンジ型
の繊維、図５に示すような、繊維断面が多重バイメタル
型の繊維を使用できる。これらの中でも、どの方向から
物理的作用を施しても分割しやすい、繊維断面がオレン
ジ型の分割繊維を好適に使用できる。

【0036】この分割繊維の繊度は前述のような繊維径の極
細繊維を発生できるのであれば良く、特に限定されるも
のではない。また、分割繊維及び極細繊維の繊維長は１
〜６０ｍｍであるのが好ましく、３〜２５ｍｍであるの
がより好ましく、５〜２０ｍｍであるのが更に好まし
い。

【0037】この極細繊維は電解液の保持性に優れているよ
うに、繊維シートを構成する繊維中、２０ｍａｓｓ％以
上含まれているのが好ましく、３０ｍａｓｓ％以上含ま
れているのがより好ましい。

【0038】本発明の繊維シートを構成するポリオレフィン
系繊維の好適な組み合せとしては、（１）高強度繊維及
び融着繊維、（２）高強度繊維、融着繊維及び極細繊
維、がある。前者（１）の場合、高強度繊維：融着繊維
の質量比率は１０〜６０：９０〜４０であるのが好まし
く、２０〜４０：８０〜６０であるのがより好ましい。
また、後者（２）の場合、高強度繊維：融着繊維：極細
繊維の質量比率は１０〜６０：２０〜７０：２０〜７０
であるのが好ましく、２０〜４０：３０〜５０：３０〜
５０であるのがより好ましい。

【0039】本発明の繊維シートを構成するポリオレフィン
系繊維として、高強度繊維を含み、好ましくは融着繊維
及び／又はポリオレフィン系極細繊維を含むものである
が、場合により更に、未分割の分割繊維、引張り強さが
５ｇ／ｄ未満の繊維などを含んでいることができる。

【0040】本発明の繊維シートは前述のようなポリオレフ
ィン系繊維を主体としているが、その態様は不織布、編
物、織物或いはこれらの複合体であることができる。こ
れらの中でも、不織布を含む繊維シートは電解液の保持
性に優れているため好適である。この不織布の中でも、
湿式不織布はより緻密な構造を採ることができ、電解液
の保持性に優れ、しかもポリオレフィン系繊維が均一に
分散しているため、好適に使用できる。

【0041】この繊維シートを構成するポリオレフィン系繊
維は電解液の保持性に優れているように、親水化処理が
施されているのが好ましい。この親水化処理は、繊維の
状態、繊維ウエブの状態、繊維シート（特に不織布）の
状態、繊維シートと微孔フィルムとを積層一体化した状
態の、いずれの状態でも実施することができる。これら
の中でも、繊維シートと微孔フィルムとを積層一体化し
た状態で親水化処理するのが製造上好適である。この親
水化処理方法は、前述の微孔フィルムを親水化処理する
方法と全く同様にして実施することができるため、詳細
な説明は省略する。なお、繊維シートも自己放電抑制作
用に優れるように、ポリオレフィン系繊維にはスルホン
酸基が導入されているのが好ましい。また、微孔フィル
ムの親水化処理と繊維シートの親水化処理とは同じであ
っても良いし、異なっていても良い。

【0042】本発明のセパレータは微孔フィルムと前述のよ
うな高強度繊維を含む繊維シートとが積層一体化された
ものであるため、薄くても、アルカリ電池を製造する際
に切断したり、ショートしにくいものである。この繊維
シートは微孔フィルムの片面又は両面に積層一体化する
ことができるが、両面に積層一体化すると、電解液の保
持性に優れ、より切断したりショートしにくく、しかも
カールしにくいため好適な態様である。なお、微孔フィ
ルムの両面に繊維シートを積層一体化する場合、面密
度、繊維の種類、繊維の配合、繊維シートの種類などの
点で相違する繊維シートを積層することができる。

【0043】また、微孔フィルムと繊維シートとの積層一体
化状態としては、（１）繊維シートを構成するポリオレ
フィン系繊維（例えば、融着成分を有する高強度繊維、
融着繊維など）によって、部分的に又は全面的に融着し
ている状態、（２）微孔フィルムと繊維シートとの間に
粉末状、繊維状或いは繊維シート状などの融着材を介在
させて、この融着材によって融着一体化している状態、
などがある。

【0044】本発明のセパレータは微孔フィルムと高強度繊
維を含む繊維シートとを積層一体化することにより製造
することができる。より理解しやすいように、微孔フィ
ルムと不織布とを積層一体化したセパレータの製造方法
について、次に簡単に説明する。

【0045】まず、前述のような微孔フィルムを用意する。
前述のような微孔フィルムは市販されているため、容易
に入手することができる。

【0046】他方、高強度繊維を含む繊維ウエブ、好ましく
は高強度繊維に加えて融着繊維及び／又は分割繊維を含
む繊維ウエブを形成する。この繊維ウエブは乾式法（メ
ルトブロー法を含む）や湿式法により形成することがで
きるが、緻密で電解液の保持性に優れるように、湿式法
により形成するのが好ましい。この湿式法としては、従
来公知の方法、例えば、水平長網方式、傾斜ワイヤー型
長網方式、円網方式、又は長網・円網コンビネーション
方式により形成できる。

【0047】次いで、この繊維ウエブを前述の微孔フィルム
に積層して一体化することもできるし、繊維ウエブを絡
合及び／又は融着させた後に、微孔フィルムに積層して
一体化することもできる。この絡合方法としては、例え
ば、流体流（特に水流）を繊維ウエブに対して噴出する
方法がある。この絡合方法によれば、繊維ウエブ全体を
均一に絡合することができる。なお、繊維ウエブ中に分
割繊維を含んでいる場合には、分割繊維を分割して極細
繊維を発生させると同時に極細繊維を絡合させることが
できる。また、分割繊維がポリオレフィン系樹脂のみか
ら構成されていると、分割しにくい傾向があるため、高
強度繊維及び／又は融着繊維の融着成分、分割繊維を構
成する最も融点の低い樹脂成分の、少なくとも１つの樹
脂成分を融着させた後に、流体流を作用させると分割繊
維を分割しやすくなる。なお、この場合には分割繊維の
分割のみが生じて、発生した極細繊維の絡合はほとんど
生じない。

【0048】より具体的には、例えば、直径０．０５〜０．
３ｍｍ、ピッチ０．２〜３ｍｍで一列又は二列以上にノ
ズルを配置したノズルプレートから、圧力１ＭＰａ〜３
０ＭＰａの流体流を繊維ウエブに対して噴出して絡合す
ることができる。このような流体流は１回以上、繊維ウ
エブの片面又は両面に対して噴出すれば良い。

【0049】他方、繊維ウエブの融着方法としては、無圧下
で行なっても良いし、加圧下で行なっても良いし、或は
無圧下で融着成分を溶融させた後に加圧しても良い。こ
のような融着を実施できる装置として、例えば、熱カレ
ンダー、熱風貫通式熱処理器、シリンダ接触型熱処理器
などがある。なお、加熱温度としては、加熱と加圧を同
時に行なう場合には、高強度繊維及び／又は融着繊維の
融着成分の軟化温度から高強度繊維及び／又は融着繊維
の融点までの範囲内の温度であるのが好ましく、加圧を
伴わない場合には、高強度繊維及び／又は融着繊維の融
着成分の軟化温度から高強度繊維及び／又は融着繊維の
融点よりも３０℃以上高い温度までの範囲内で行なうの
が好ましい。他方、加圧は加熱と同時に加圧する場合で
あっても、加熱した後に加圧する場合であっても、線圧
力５〜３０Ｎ／ｃｍ程度であるのが好ましい。本発明に
おける「軟化温度」は、示差熱量計を用い、昇温速度１
０℃／分で室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の開
始点を与える温度をいう。

【0050】なお、上述のような絡合処理や融着処理を単独
で実施して不織布を製造することができるが、これら処
理を併用するとモジュラス強度をより大きくすることが
できる。なお、これら絡合処理及び融着処理は何度でも
実施することができるし、その順序も問わないが、融着
処理後に絡合処理を実施することは融着を破壊すること
になるため、絡合処理後に融着処理を実施するのが好ま
しい。また、前述のように、ポリオレフィン系樹脂のみ
からなる分割繊維を含んでいる場合には、分割繊維が分
割しやすいように、融着処理を実施した後、絡合処理を
実施し、次いで再度融着処理を実施するのが好ましい。
この場合、最初の融着処理と２回目の融着処理とは同じ
条件で実施することもできるし、異なる条件で実施する
こともできる。

【0051】次いで、微孔フィルムの片面又は両面に、不織
布又は繊維ウエブを積層一体化する。この積層一体化す
る方法としては、例えば、（１）微孔フィルムの片面又
は両面に、不織布又は繊維ウエブを積層した後、繊維シ
ートを構成するポリオレフィン系繊維（例えば、融着成
分を有する高強度繊維、融着繊維など）の融着成分の軟
化温度から融点よりも３０℃以上高い温度までの範囲の
温度の熱を作用させて無圧下で一体化、又は融着成分の
軟化温度から融点までの範囲の温度の熱と５〜３０Ｎ／
ｃｍの線圧力を部分的に又は全面的に作用させて一体化
する方法、（２）微孔フィルムと繊維シートとの間に粉
末状、繊維状或いは繊維シート状などの融着材を介在さ
せて、微孔フィルムと繊維シートとを積層した後、融着
材の融着成分の軟化温度から融点よりも３０℃以上高い
温度までの範囲の温度の熱を作用させて無圧下で一体
化、又は融着材の融着成分の軟化温度から融点までの範
囲の温度の熱と５〜３０Ｎ／ｃｍの線圧力を部分的に又
は全面的に作用させて一体化する方法、などがある。

【0052】本発明のセパレータの厚さはアルカリ電池を高
容量化できるように、また電気抵抗を小さくできるよう
に、０．１５ｍｍ以下であるのが好ましい。

【0053】本発明のセパレータはアルカリ電池のセパレー
タとして好適に使用することができ、例えば、アルカリ
マンガン電池、水銀電池、酸化銀電池、空気電池などの
一次電池、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−
水素電池などの二次電池のセパレータとして好適に使用
できる。

【0054】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。

【0055】

【実施例】（実施例）引張り強さ８ｇ／ｄ、繊度２デニ
ール、繊維長５ｍｍのポリプロピレン高強度繊維（融
点：１６８℃）３５ｍａｓｓ％、芯成分がポリプロピレ
ン（融点：１６０℃）からなり、鞘成分（融着成分）が
低密度ポリエチレン（融点：１１５℃）からなる、繊度
２デニール、繊維長５ｍｍ、引張り強さ１．５ｇ／ｄの
芯鞘型融着繊維（鞘成分が繊維表面の１００％を占め
る）６５ｍａｓｓ％とを混合分散させたスラリーを、傾
斜ワイヤー型長網方式により抄造して繊維ウエブを形成
した。次いで、この繊維ウエブを温度１３３℃に設定さ
れたフュージングオーブンに供給することにより、芯鞘
型融着繊維の鞘成分のみを融着させて、面密度２０ｇ／
ｍ²の不織布を製造した。

【0056】他方、面密度３０ｇ／ｍ²、厚さ０．０３５ｍ
ｍ、最大孔径１．１μｍのポリプロピレン製微孔フィル
ム（孔の形状：楕円形）を用意した。

【0057】次いで、微孔フィルムの片面に前記不織布を積
層した後、温度１０５℃で加熱した後、線圧力９．８Ｎ
／ｃｍのロール間を通過させて、不織布を構成する芯鞘
型融着繊維を融着させることにより、微孔フィルムと不
織布とを積層一体化して複合シートを製造した。

【0058】次いで、この複合シートを濃度１５％、温度６
０℃の発煙硫酸中に１０分間浸漬することにより微孔フ
ィルム及び不織布を構成する繊維にスルホン酸基を導入
して、本発明のセパレータ（面密度：５０ｇ／ｍ²、厚
さ：０．１２ｍｍ）を製造した。

【0059】（比較例１）実施例と同じポリプロピレン製微
孔フィルム（面密度３０ｇ／ｍ²、厚さ０．０３５ｍ
ｍ）をセパレータとした。

【0060】（比較例２）ポリプロピレン高強度繊維に代え
て、引張り強さ４ｇ／ｄ、繊度２デニール、繊維長５ｍ
ｍのポリプロピレン繊維を３５ｍａｓｓ％使用したこと
以外は、実施例と全く同様にして、面密度２０ｇ／ｍ²
の不織布を製造した。次いで、実施例と全く同様にし
て、実施例と同じポリプロピレン製微孔フィルムと前記
不織布との複合シートの作成、及びスルホン酸基の導入
を実施して、セパレータ（面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ：
０．１２ｍｍ）を製造した。

【0061】（耐貫通指数）実施例及び比較例１〜２の各々
のセパレータを重ねて合計約２ｍｍの厚さとし、その一
番上のセパレータに対して、ハンディー圧縮試験機（カ
トーテック製、ＫＥＳ−Ｇ５）に取り付けたステンレス
製ジグ（厚さ：０．５ｍｍ、先端の刃先角度：６０°）
を０．０１ｃｍ／秒の速度で、垂直に突き刺し、一番上
のセパレータを切断するのに要する力を測定した。この
時、比較例１のセパレータを切断するために要する力を
基準（１００）とした時の、各セパレータを切断するた
めに要する力の比率を各セパレータの耐貫通指数（％）
とした。この結果、実施例のセパレータの耐貫通指数は
３２０％で、比較例２のセパレータの耐貫通指数は２２
０％であった。このように、本発明のセパレータは切断
されにくく、突き抜けにくいものであるため、極板群に
強く巻回しても切断されたり、ショートしにくいもので
ある。

【0062】（たて方向における引張り強さ）幅５０ｍｍに
裁断した実施例及び比較例１〜２のセパレータを、引張
り強さ試験機（オリエンテック製、テンシロンＵＴＭ−
III−１００）のチャックに固定し（チャック間の距離
１００ｍｍ）、引張り速度３００ｍｍ／分で引っ張り、
各々のセパレータのたて方向における引張り強さを測定
した。その結果、実施例のセパレータは１００Ｎ／50mm
幅で、比較例１のセパレータは８Ｎ／50mm幅で、比較例
２のセパレータは１００Ｎ／50mm幅であった。このよう
に、本発明のセパレータは引っ張り強度も優れているた
め、極板群に強く巻回しても破断することもないもので
ある。

【0063】

【発明の効果】本発明のアルカリ電池用セパレータは大
きい張力で極板群に巻回しても、極板のバリによって切
断されにくいものである。また、極板群に巻回する際
に、極板のバリがセパレータを突き抜けにくく、しかも
孔径の小さい微孔フィルムを備えているため、ショート
も生じにくいものである。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の分割繊維の模式的な断面図

【図2】本発明の他の分割繊維の模式的な断面図

【図3】本発明の他の分割繊維の模式的な断面図

【図4】本発明の他の分割繊維の模式的な断面図

【図5】本発明の他の分割繊維の模式的な断面図

【符号の説明】

１分割繊維１１一成分１２他成分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】ポリオレフィン系微孔フィルムとポリオ
レフィン系繊維を主体とする繊維シートとが積層一体化
されており、該ポリオレフィン系微孔フィルム及び／又
は該繊維シートを構成するポリオレフィン系繊維は親水
化処理されており、しかも該繊維シートを構成するポリ
オレフィン系繊維として、引張り強さが５ｇ／ｄ（デニ
ール）以上の高強度繊維が含まれていることを特徴とす
る、アルカリ電池用セパレータ。
【請求項2】ポリオレフィン系微孔フィルム及び／又
は繊維シートを構成するポリオレフィン系繊維に、スル
ホン酸基が導入されていることを特徴とする、請求項１
記載のアルカリ電池用セパレータ。
【請求項3】繊維シートが湿式不織布からなることを
特徴とする、請求項１又は請求項２記載のアルカリ電池
用セパレータ。
【請求項4】繊維シート中に繊維径５μｍ以下のポリ
オレフィン系繊維が含まれていることを特徴とする、請
求項１〜３のいずれかに記載のアルカリ電池用セパレー
タ。