JPH0554874A

JPH0554874A - 液式鉛蓄電池用セパレータ

Info

Publication number: JPH0554874A
Application number: JP3218551A
Authority: JP
Inventors: Jiyunsuke Mutou; 純資武藤; Hiroki Kitawaki; 宏紀北脇; Masashi Sugiyama; 昌司杉山
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1991-08-29
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1993-03-05
Anticipated expiration: 2015-07-10
Also published as: JP3060632B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】製造が容易で安価に提供され、耐酸化性、耐
熱性に優れた液式鉛蓄電池用セパレータを提供する。【構成】平均繊維直径２μｍ以下のガラス繊維５〜１
５重量％、平均繊維直径３．０〜１４μｍで平均繊維長
３〜１５ｍｍのポリエステル繊維１０〜２０重量％、比
表面積１５０ｍ² ／ｇ以上のシリカ粉末４５〜５５重量
％、及び、ガラス転移点１０〜４０℃のアクリル樹脂バ
インダー２０〜３０重量％を含み、密度が０．２〜０．
４ｇ／ｃｍ³ である液式鉛蓄電池用セパレータ。【効果】ポリエステル繊維以外は無機物とアクリル樹
脂で構成されるため、耐熱性に優れる。特に、ポリエス
テル繊維はシート強度の向上に有効であるが、合成繊維
のなかでも耐熱性に優れるため、セパレータの耐熱性を
損なうことがない。比表面積の大きい液式鉛蓄電池用セ
パレータを含有するため、シートの孔径を小さくするこ
とができ、耐酸化性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液式鉛蓄電池用セパレー
タに係り、特に製造が容易で、耐酸化性に優れ、しか
も、耐熱性が良好な液式鉛蓄電池用セパレータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び先行技術】自動車用途が主な需要を占
めている液式鉛蓄電池は、（＋）極板と（−）極板とを
ガラス繊維からなる保護マットとセパレータとが隔離し
て構成されている。ここで、セパレータの機能は（ａ）（＋）極板と（−）極板とが電池の中で接触し、
短絡することを防止する。

【０００３】（ｂ）電解液を吸収し、イオンを良く通
す。

【０００４】ことであるから、セパレータは、ミクロン
オーダーの微孔が無数にあいた耐薬品性のある薄いシー
トで構成されている。

【０００５】ところで、近年、自動車用蓄電池のセパレ
ータには薄くて、耐酸性、耐酸化性に優れていること以
外に、電気抵抗がより一層低いこと。

【０００６】耐熱性に優れること。

【０００７】活物質の保持力に優れ、かつ安価であ
ること。

【０００８】が要求されるようになってきた。

【０００９】ここでの電気抵抗の低いセパレータは、
低温始動性能、低温高率放電性能が更に優れた電池の要
求によるものであり、の耐熱性は、エンジンルームの
狭少化に伴う高温使用となることおよび電池組立時の極
板の溶接時の温度に耐えるものであることによるもので
ある。また、は自動車走行中の振動による活物質の脱
落防止をより効果的に行なう機能を備え、かつ安価なこ
とを最近特に要求されるようになってきたことによる。

【００１０】従来、上記〜の特性を備えるものとし
て、ガラス繊維＝３５〜８０重量％合成繊維＝３〜３０重量％無機粉末＝３〜３０重量％液体バインダー＝１０〜１５重量％よりなる蓄電池用セパレータが提案されている（特開昭
６２−１８０９５４号）。

【００１１】その他、蓄電池用セパレータとしては、次
のようなものが提案されている。特開昭６３−２８４７５５号：平均繊維直径０．３〜３．５μｍのガラス繊維＝２３〜
４８重量％比表面積１００ｍ² ／ｇ以上のシリカ粉末＝５７〜７７
重量％合成繊維＝ガラス繊維とシリカ粉末の合計に対して０〜
１５重量％密度０．２〜０．４ｇ／ｃｍ³ のウエブ層と、ガラス繊維層とをアクリル系バインダー
で全面接着したもの。

【００１２】特公昭６４−５７５１号：比表面積１００ｍ² ／ｇ以上の無機粉末＝２０重量％以
上天然パルプ、合成パルプ、合成繊維、無機繊維の１種以
上水分含有率＝５０％以上の抄紙を脱水プレス、乾燥し、密度０．４〜０．６ｇ／
ｃｍ³ としたもの。

【００１３】また、本出願人より、次のものも提案され
ている。特願平２−１２４４７号：平均繊維径１μｍ以下のガラス繊維＝３０〜５５重量％無機粉末＝１５〜５２重量％の合計７０〜８２重量％と、有機成分１８〜３０重量％
を含むもの。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来において、耐熱
性、耐酸化性に優れ、製造が容易で安価に提供される液
式鉛蓄電池用セパレータは提供されていない。

【００１５】即ち、特開昭６２−１８０９５４号のセパ
レータでは、合成繊維分が多く、耐熱性が不足する。特
開昭６３−２８４７５５号のセパレータでは、ウエブ層
のシリカ粉末の量が多いため、シートの紙力が弱く、製
造が容易ではない。また、特公昭６４−５７５１号のセ
パレータでは、無機粉末とパルプ又は繊維の配合よりな
り、無機粉末の量が多いとシート強度が弱く、パルプ又
は繊維の量が多いと耐熱性が悪い。更に、特願平２−１
２４４７１号のセパレータでは、無機粉末の比表面積
（１０ｍ² ／ｇ以上）が小さく、耐酸化性が不足する上
に、耐熱性も若干劣る。

【００１６】このように、従来において、耐熱性、耐酸
化性、製造の容易さをいずれも満足する液式鉛蓄電池用
セパレータは提供されておらず、その開発が望まれてい
た。

【００１７】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、製造が容易で安価に提供され、耐酸化
性、耐熱性に優れた液式鉛蓄電池用セパレータを提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の液式鉛蓄電池用
セパレータは、平均繊維直径２μｍ以下のガラス繊維５
〜１５重量％、平均繊維直径３．０〜１４μｍで平均繊
維長３〜１５ｍｍのポリエステル繊維１０〜２０重量
％、比表面積１５０ｍ² ／ｇ以上のシリカ粉末４５〜５
５重量％、及び、ガラス転移点１０〜４０℃のアクリル
樹脂バインダー２０〜３０重量％を含み、密度が０．２
〜０．４ｇ／ｃｍ³ であることを特徴とする。

【００１９】以下に本発明を詳細に説明する。

【００２０】本発明の液式鉛蓄電池用セパレータを構成
するガラス繊維は、平均繊維直径が２μｍ以下のもので
ある。平均繊維直径２μｍ以下の比較的細径のガラス繊
維は、セパレータの保液性、抄造の改善に極めて有効で
ある。また、このような細径のガラス繊維は、セパレー
タの密度を低くし、また、孔径を小さくすることによ
り、セパレータの電気抵抗を小さくし、蓄電池の低温始
動特性の向上に有効である。

【００２１】このガラス繊維の配合割合が５重量％未満
であると寸法安定性が悪くなり、１５重量％を超えると
必然的にポリエステル繊維又はアクリル樹脂バインダー
を減少させることになり強度が低下する。

【００２２】従って、ガラス繊維の配合割合は５〜１５
重量％とする。

【００２３】本発明の液式鉛蓄電池用セパレータを構成
するポリエステル繊維は、平均繊維直径が３．０〜１４
μｍで平均繊維長が３〜１５ｍｍのものである。このポ
リエステル繊維の平均繊維直径が３．０μｍ未満である
と高価になり、１４μｍを超えると強度および耐酸化性
が低下する。また、平均繊維長が３ｍｍ未満では強度が
低下し、１５ｍｍを超えると良好な分散が得られない。

【００２４】このようなポリエステル繊維の配合割合が
１０重量％未満であると、抄紙時のシート強度が不十分
で製造が困難となる。また、２０重量％を超えると耐熱
性が不足する。従って、ポリエステル繊維の配合割合は
１０〜２０重量％とする。

【００２５】なお、ポリエステル繊維は合成繊維のなか
でも比較的耐熱性に優れるものであり、本発明に好適で
ある。ポリエステル繊維としては、特に、ポリエチレン
テレフタレート繊維が好ましい。

【００２６】本発明の液式鉛蓄電池用セパレータに用い
るシリカ粉末は、比表面積が１５０ｍ² ／ｇ以上のもの
である。この比表面積が１５０ｍ² ／ｇ未満であると、
耐酸化性が不十分となる。

【００２７】このようなシリカ粉末の配合割合が４５重
量％未満であると耐酸化性が不足し、５５重量％を超え
ると抄紙時のシート強度が不十分となり製造が困難とな
る。従って、シリカ粉末の配合割合は４５〜５５重量％
とする。

【００２８】本発明の液式鉛蓄電池用セパレータに用い
るアクリル樹脂バインダーは、ガラス転移点（Ｔ_G ）が
１０〜４０℃のものである。Ｔ_G が１０℃未満のもので
は、バインダーがソフトでシートの目詰まりがしやすく
なる。Ｔ_G が４０℃を超えると、バインダーがハードと
なり、シートの柔軟性が悪くなる。

【００２９】このようなアクリル樹脂バインダーの配合
割合が２０重量％未満であると、アクリル樹脂バインダ
ー配合による、耐酸化性向上効果、強度向上効果が十分
に得られない。３０重量％を超えるとシートの目が詰ま
りすぎて電気抵抗が高くなる。従って、アクリル樹脂バ
インダーの配合割合は２０〜３０重量％とする。

【００３０】なお、本発明において、アクリル樹脂バイ
ンダーは、ポリエステル繊維の表面をコートすることに
よりセパレータの目をつめ、耐酸化性を向上させると共
に、乾燥後のシート強度を高める作用を奏する。

【００３１】アクリル樹脂バインダーをポリエステル繊
維の表面にコートする方法としては、他の材料と共に同時に配合する内添式。シート形成後、シートを浸漬する外添式。の２つの方法があるが、厚さ方向に均一にコートできる
ことから、の方法が望ましい。

【００３２】本発明の液式鉛蓄電池用セパレータは、上
記構成材料を常法に従って抄造することにより容易に製
造されるが、その密度が０．２ｇ／ｃｍ³ 未満であると
孔径が大きくなりすぎ、耐酸化性が不足する。密度が
０．４ｇ／ｃｍ³ より大きいと、材料が多く必要となり
コスト高となる。従って、本発明の液式鉛蓄電池用セパ
レータの密度は０．２〜０．４ｇ／ｃｍ³ とする。

【００３３】

【作用】本発明の液式鉛蓄電池用セパレータの構成材料
は、ポリエステル繊維以外は無機物とアクリル樹脂で構
成されるため、耐熱性に優れる。特に、ポリエステル繊
維はシート強度の向上に有効であるが、合成繊維のなか
でも耐熱性に優れるため、セパレータの耐熱性を損なう
ことがない。

【００３４】また、本発明の液式鉛蓄電池用セパレータ
は、比表面積の大きい液式鉛蓄電池用セパレータを含有
するため、シートの孔径を小さくすることができ、耐酸
化性に優れる。しかも、ポリエステル繊維表面をアクリ
ル樹脂バインダーでコートすることによっても、シート
の孔径を小さくすることができ、耐酸化性が向上する。
更に、シート強度も高められ、製造が容易となる。

【００３５】しかも、本発明の液式鉛蓄電池用セパレー
タは密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ³ であるため、耐酸
化性が優れ、安価に提供される。

【００３６】

【実施例】以下実施例及び比較例について説明する。実施例１〜３，比較例１〜５表１に示す材料配合にて液式鉛蓄電池用セパレータを製
造し、その諸特性の測定結果を表１に示した。なお、用
いた材料は以下の通りである。

【００３７】細径ガラス繊維：平均繊維直径０．８μｍ平均繊維長１．２ｍｍ珪藻土：比表面積２０ｍ² ／ｇシリカ粉末：「カープレックス＃８０」（塩野義製薬
（株）製）比表面積２３０ｍ² ／ｇポリエチレン合成パルプ：「ＳＷＰＥ４００」（三井
石油化学（株）製）ポリエステル繊維：「クラレエステル０５３」（（株）
クラレ製）平均繊維直径７．０μｍ平均繊維長５．０ｍｍアクリル樹脂バインダー：Ｔ_G ２５．５℃ 作製はいずれも次のようにして行なった。即ち、パルパ
ーを使用し、分散水に対し、表１に示す配合の材料が、
合計材料量で１重量％となるように配合し、適量の定着
材を加え、２０分間叩解し、抄紙ネット上に抄き出し
た。その後、１８０℃で１０分間乾燥し、セパレーター
を得た。

【００３８】また、各測定方法等は下記の通りである。

【００３９】坪量（ｇ／ｍ ² ）試料重量を試料面積で除して得られる値。（ＪＩＳＰ
８１２４）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。（ＪＩＳＣ２２０２）密度（ｇ／ｃｍ ³ ）試料（重量Ｗ）１０ｃｍ×１０ｃｍ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／（Ｓ×Ｔ）（ｇ／ｃｍ³ ）で与えられる値で表
わす。

【００４０】最大孔径（μｍ）試料より３５ｍｍ×３５ｍｍに切断し、これを試験片と
する。試験片をメタノール溶液中に３０分以上浸漬した
後、サンプルホルダーに試験片をセットし上部よりピペ
ットでメタノール５〜１０ｃｃ入れる。次に、三方コッ
ク（粗調整用）を全開にし、空気を流す。続いて二方コ
ック（微調整）を徐々に開いて（Ｕ字型マノメーターの
水が静かに動く程度）いき、サンプルホルダー上のメタ
ノールより気泡が発生した時の空気圧をＵ字型メーター
の差圧により読み取り、次式により最大細孔径を求め
る。計算式最大細孔径（μ）≒３０ｒ／Ｈｇ（ｍｍ）３０：係数ｒ：メタノール界面張力２３Ｈｇ：水使用のため補正係数７６０／１０３３０＝０．
０７３６電気抵抗（Ω・ｄｍ ² ／枚）ＪＩＳＣ２３１３による。

【００４１】耐酸化時間（ｈｒ／枚）第１図に示すような試験装置に試料（厚さ０．３ｍｍの
セパレータに０．６ｍｍ厚さのガラス繊維（平均繊維径
１９μｍ）マットを貼り合わせたもの。大きさ７０×７
０ｍｍ）１をセットし、荷重（鉛ブロック（７０×７０
ｍｍ）５ｋｇ）２を載せた後、耐酸性容器（約１３２×
１８５×１０２ｍｍ）３に電解液４として希硫酸（比重
１．３００／２０℃）を約１０００ｍｌ注入する（な
お、試験中、この液面４ａは維持する。）。次いで、電
解液温度を４５±２℃に保ち、２．５Ａの一定電流（直
流）を通電しながら、一定時間毎に端子電圧を測定す
る。なお、第１図において、５、６はガラス板（７０×
７０×５ｍｍ）、７、８は当板（絶縁板）（５０×５０
×３ｍｍ）、９は陽極板（純鉛板）（５０×５０×３ｍ
ｍ）、１０は陰極板（純鉛板）（５０×５０×３ｍ
ｍ）、１１は耐酸性樹脂台である。

【００４２】耐酸化時間（ｈｒ）は、端子電圧が２．６
Ｖ以下となった時間又は電圧低下率が０．２Ｖ／時間以
上となった時間で表示する。

【００４３】耐熱性（ｓｅｃ）第２図に示す方法で測定した。即ち、４２０±５℃（熱
伝対により実測）の鉄板１２上に、ガラスマット１３、
試料１をのせ、それと同時にストップウォッチを作動さ
せる。変色、変形、焦げ、燃焼などの変質が見られた時
点で、ストップウォッチを止め、その時間を評価とす
る。なお、試料１のサイズは４０ｍｍ×４０ｍｍ、ガラ
スマット１３の孔１３Ａの孔径は３０ｍｍである。第２
図中、１４はヒータである。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１より、実施例の液式鉛蓄電池用セパレ
ータは、耐酸化時間が長く、しかも、耐熱性に優れる上
に、強度が高く、製造作業性に優れることが明らかであ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の液式鉛蓄電
池用セパレータは、耐熱性、耐酸化性が著しく高く、し
かも、製造が容易で低コストに提供される。

【００４７】このため、本発明によれば、自動車用液式
鉛蓄電池用セパレータ等として好適な高特性液式鉛蓄電
池用セパレータが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は実施例及び比較例において、耐酸化時
間の測定に用いた装置を示す断面図である。

【図２】第２図は実施例及び比較例において、耐熱性の
測定に用いた装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１試料２荷重３容器４電解液９陽極板１０陰極板１２鉄板１３ガラスマット１４ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均繊維直径２μｍ以下のガラス繊維５
〜１５重量％、平均繊維直径３．０〜１４μｍで平均繊
維長３〜１５ｍｍのポリエステル繊維１０〜２０重量
％、比表面積１５０ｍ² ／ｇ以上のシリカ粉末４５〜５
５重量％、及び、ガラス転移点１０〜４０℃のアクリル
樹脂バインダー２０〜３０重量％を含み、密度が０．２
〜０．４ｇ／ｃｍ³ である液式鉛蓄電池用セパレータ。