JPH10312786A

JPH10312786A - アルカリ電池用セパレータ

Info

Publication number: JPH10312786A
Application number: JP9139355A
Authority: JP
Inventors: Masanao Tanaka; 政尚田中; Nobutoshi Tokutake; 信利徳武
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-24
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JP3784496B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐アルカリ性及び電解液の保持性に優れ、歩
留り良く電池を製造できる、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、
物理的作用により分割して、ポリオレフィン極細繊維Ａ
₁とエチレン−ビニルアルコール共重合極細繊維Ａ₂とを
発生可能な分割繊維Ａを５〜４０ｍａｓｓ％、物理的作
用により分割して、ポリオレフィン極細繊維Ｂ₁のみを
発生可能な分割繊維Ｂを２０〜５５ｍａｓｓ％、単繊維
強度が５ｇ／ｄ以上の高強度繊維を２０〜４５ｍａｓｓ
％、及び融着繊維を２０〜３５ｍａｓｓ％含む繊維ウエ
ブを、該分割繊維Ａ、Ｂの分割処理、繊維の絡合処理、
及び該融着繊維の融着処理により形成した不織布を、親
水化処理したものである。

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】このセパレータはアルカリ性の電解液を長
期間にわたって保持する必要があり、セパレータ自体が
アルカリによって侵されないことが必要であるため、耐
アルカリ性に優れるポリオレフィン系繊維からなるセパ
レータが好適である。しかしながら、このポリオレフィ
ン系繊維は親水性が乏しいため電解液の保持性が悪いと
いう欠点や、電池（極板群構成）を製造する段階で、極
板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士でショート
してしまい、歩留りが悪いという欠点があった。

【０００４】そのため、前者の電解液の保持性を改善す
るため、フッ素ガス処理やコロナ放電処理などの表面処
理を行っていたが、処理されるのは主としてセパレータ
表面であり、セパレータ内部は十分に処理されず、セパ
レータ内部における電解液の保持性が悪いため、過充電
時における酸素吸収性が悪く、内圧特性の悪いものであ
った。他方、後者の歩留りが悪いという欠点について
は、未だ十分な対策が採られていないのが現状である。

【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、耐アルカリ性及
び電解液の保持性に優れ、歩留り良く電池を製造でき
る、アルカリ電池用セパレータを提供することにある。

【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、物理的作用により分割して、ポリオレフィン極
細繊維Ａ_１とエチレン−ビニルアルコール共重合極細繊
維Ａ_２とを発生可能な分割繊維Ａを５〜４０ｍａｓｓ
％、物理的作用により分割して、ポリオレフィン極細繊
維Ｂ_１のみを発生可能な分割繊維Ｂを２０〜５５ｍａｓ
ｓ％、単繊維強度が５ｇ／ｄ以上の高強度繊維を２０〜
４５ｍａｓｓ％、及び、該分割繊維Ａ構成樹脂成分、該
分割繊維Ｂ構成樹脂成分、及び該高強度繊維構成樹脂成
分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分を、少なくと
も繊維表面に有する融着繊維を２０〜３５ｍａｓｓ％含
む繊維ウエブを、該分割繊維Ａ、Ｂの分割処理、繊維の
絡合処理、及び該融着繊維の融着処理により形成した不
織布を、親水化処理したものである。

【０００７】このように、本発明のセパレータはポリオ
レフィン系極細繊維（Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１）を主体として
いるため、耐アルカリ性に優れている。また、本発明の
セパレータはエチレン−ビニルアルコール共重合極細繊
維Ａ_２などの極細繊維を含んでおり、しかも親水化処理
されているため、セパレータ表面付近は主として親水化
処理によって電解液を保持でき、セパレータ内部はエチ
レン−ビニルアルコール共重合極細繊維Ａ_２の親水性に
よって電解液を保持できるため、電解液の保持性に優れ
ている。このように、セパレータ内部においても電解液
の保持性に優れているため、過充電時における酸素吸収
性に優れ、内圧特性に優れている。更には、高強度繊維
を含んでいることにより、極板のバリがセパレータを突
き抜けるのを防止できるため、本発明のセパレータを使
用すれば、歩留り良く電池を製造できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のセパレータを構成する不
織布においては、電解液の保持性（特にセパレータ内
部）に優れるように、また、デンドライトによる短絡を
防止できるように、更には、セパレータの厚さを薄くで
きるように、物理的作用により分割して、ポリオレフィ
ン極細繊維Ａ_１とエチレン−ビニルアルコール共重合極
細繊維Ａ_２とを発生可能な分割繊維Ａから、ポリオレフ
ィン極細繊維Ａ_１とエチレン−ビニルアルコール共重合
極細繊維Ａ_２を発生させている。

【０００９】この物理的作用としては、例えば、水流な
どの流体流、ニードル、カレンダー、或はフラットプレ
スなどがあり、これらの中でも、流体流は分割繊維Ａの
分割処理と絡合処理とを同時に行なうことができるた
め、好適な物理的作用である。

【００１０】この分割繊維Ａから発生可能なポリオレフ
ィン極細繊維Ａ_１としては、例えば、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピ
レン共重合体、エチレン−ブテン−プロピレン共重合体
などの樹脂成分を１種類以上含んでいる。これらの中で
も耐アルカリ性に優れているポリプロピレン極細繊維Ａ
_１を含んでいるのが好ましい。そのため、分割繊維Ａは
これらのポリオレフィン樹脂成分を１種類以上含んでい
る。このポリオレフィン極細繊維Ａ_１の線密度は、小さ
ければ小さい程、電解液の保持性に優れ、しかもデンド
ライトの防止性に優れているため、４５μｇ／ｍ以下で
あるのが好ましく、ある程度の強度を有するように、１
μｇ／ｍ以上であるのが好ましい。より好ましい線密度
は２．５μｇ／ｍ〜３５μｇ／ｍである。

【００１１】本発明の分割繊維Ａは上述のようなポリオ
レフィン極細繊維Ａ_１以外に、エチレン−ビニルアルコ
ール共重合極細繊維Ａ_２を発生可能である。このエチレ
ン−ビニルアルコール共重合極細繊維Ａ_２の存在によ
り、本発明のセパレータ内部における電解液の保持性を
向上させ、内圧特性を改善している。このエチレン−ビ
ニルアルコール共重合極細繊維Ａ_２は電解液の保持性、
ドライアウト防止性、及びデンドライトの防止性に優れ
るように、１μｇ／ｍ〜４５μｇ／ｍ以下であるのが好
ましく、２．５μｇ／ｍ〜３５μｇ／ｍであるのがより
好ましい。

【００１２】この分割繊維Ａとしては、エチレン−ビニ
ルアルコール共重合成分と１種類以上のポリオレフィン
樹脂成分からなり、例えば図１〜図４に示すような繊維
断面がオレンジ状の分割繊維、図５に示すような繊維断
面が多重バイメタル型の分割繊維を使用できる。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状の分割繊維Ａを好適に使用
できる。なお、分割繊維Ａはポリオレフィン極細繊維Ａ
_１とエチレン−ビニルアルコール共重合極細繊維Ａ_２以
外の極細繊維を発生しても良いが、本発明のセパレータ
はアルカリ電池用のものであるため、耐アルカリ性によ
り優れるように、ポリオレフィン極細繊維Ａ_１とエチレ
ン−ビニルアルコール共重合極細繊維Ａ_２のみを発生で
きるのが好ましい。

【００１３】この分割繊維Ａの線密度は、上記線密度を
有する極細繊維（Ａ_１、Ａ_２）を発生可能であれば良
く、特に限定するものではない。また、分割繊維Ａの繊
維長は１〜１１０ｍｍであれば良いが、繊維ウエブを湿
式法により形成する場合には、１〜２５ｍｍ長の分割繊
維Ａを使用し、乾式法により形成する場合には、２５〜
１１０ｍｍ長の分割繊維Ａを使用する。なお、湿式法に
より繊維ウエブを形成する場合には、より絡合しやすい
ように、また、均一かつ基布強度を有する繊維ウエブを
形成できるように、５〜２０ｍｍであるのがより好まし
い。

【００１４】この分割繊維Ａはセパレータ内部における
電解液の保持性に優れるように、５ｍａｓｓ％以上含ん
でいる必要があり、エチレン−ビニルアルコール共重合
極細繊維Ａ_２はポリオレフィン極細繊維Ａ_１と比較して
耐アルカリ性に劣るため、４０ｍａｓｓ％以下であるの
が好ましい。より好ましくは５〜３５ｍａｓｓ％であ
り、最も好ましくは１０〜３０ｍａｓｓ％である。

【００１５】本発明のセパレータは、物理的作用により
分割して、ポリオレフィン極細繊維Ｂ_１のみを発生可能
な分割繊維Ｂから発生したポリオレフィン極細繊維Ｂ_１
を含んでいる。このポリオレフィン極細繊維Ｂ_１の存在
により、デンドライトによる短絡をより防止でき、ま
た、セパレータの厚さを薄くできる。この物理的作用は
分割繊維Ａの分割と同様のものがあり、同様の理由で、
流体流であるのが好ましい。なお、分割繊維Ｂの物理的
作用は分割繊維Ａを分割するための物理的作用と同じで
あっても良いし、分割繊維Ａを分割する物理的作用とは
別であっても良いが、製造上、同じであるのが好まし
い。

【００１６】この分割繊維Ｂから発生可能なポリオレフ
ィン極細繊維Ｂ_１としては、分割繊維Ａから発生可能な
ポリオレフィン極細繊維Ａ_１と同様の樹脂成分からなれ
ば良く、同様の理由でポリプロピレン極細繊維Ｂ_１を含
んでいるのが好ましい。特に、ポリエチレン成分とポリ
プロピレン成分、特に高密度ポリエチレン成分とポリプ
ロピレン成分からなる分割繊維Ｂは容易に紡糸して製造
することができ、しかも物理的作用によりポリエチレン
極細繊維Ｂ_１−１とポリプロピレン極細繊維Ｂ_１−２と
を発生させると、これら極細繊維（Ｂ_１−１、
Ｂ_１−２）の同一条件下における親水化の程度が異なる
ため、電解液の保持分布状態が多少異なることにより、
密閉型二次電池でガスが発生した場合であっても、速や
かに他極に透過させることができるため、内部圧が上昇
して破裂する危険がないので、好適な組み合わせであ
る。

【００１７】この分割繊維Ｂから発生したポリオレフィ
ン極細繊維Ｂ_１の線密度は、小さい程、電解液の保持性
に優れ、しかもデンドライトの防止性に優れているた
め、４５μｇ／ｍ以下であるのが好ましく、ある程度の
強度を有するように、１μｇ／ｍ以上であるのが好まし
い。より好ましい線密度は２．５μｇ／ｍ〜３５μｇ／
ｍである。

【００１８】この分割繊維Ｂは２種類以上のポリオレフ
ィン樹脂成分からなり、例えば図１〜図４に示すような
繊維断面がオレンジ状の分割繊維、図５に示すような繊
維断面が多重バイメタル型の分割繊維を使用できる。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状の分割繊維Ｂを好適に
使用できる。なお、分割繊維Ｂは耐アルカリ性に優れる
ように、ポリオレフィン極細繊維Ｂ_１のみを発生する。

【００１９】この分割繊維Ｂの線密度は、上記線密度を
有する極細繊維Ｂ_１を発生可能であれば良く、特に限定
するものではない。また、分割繊維Ｂの繊維長は１〜１
１０ｍｍであれば良いが、繊維ウエブを湿式法により形
成する場合には、１〜２５ｍｍ長の分割繊維Ｂを使用
し、乾式法により形成する場合には、２５〜１１０ｍｍ
長の分割繊維Ｂを使用する。なお、湿式法により繊維ウ
エブを形成する場合には、より絡合しやすいように、ま
た、均一かつ基布強度を有する繊維ウエブを形成できる
ように、５〜２０ｍｍであるのがより好ましい。

【００２０】この分割繊維Ｂはデンドライトによる短絡
をより防止でき、また、セパレータの厚さを薄くできる
ように、５ｍａｓｓ％以上含んでいる必要があり、他の
繊維との関係から、５５ｍａｓｓ％以下であるのが好ま
しい。より好ましくは５〜４０ｍａｓｓ％であり、最も
好ましくは１０〜３０ｍａｓｓ％である。

【００２１】本発明のセパレータは電池を製造する際
に、極板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士がシ
ョートしないように、単繊維強度が５ｇ／ｄ以上の高強
度繊維を１種類以上含んでいる。単繊維強度が５ｇ／ｄ
未満ではショート防止効果がないためで、より好ましく
は７ｇ／ｄ以上の高強度繊維を使用する。なお、この単
繊維強度はＪＩＳＬ１０１５（化学繊維ステープル
試験法）によって測定した値をいう。

【００２２】この高強度繊維も耐アルカリ性に優れるよ
うに、前述の分割繊維Ａから発生可能なポリオレフィン
極細繊維Ａ_１と同様のポリオレフィン樹脂成分を、少な
くとも繊維表面に含んでいるのが好ましい。これらの中
でもポリプロピレン成分や超高分子量ポリエチレン成分
からなるのが好ましく、強度の優れる超高分子量ポリエ
チレンからなるのがより好ましい。なお、超高分子量と
は平均分子量が１００万〜５００万のことをいう。

【００２３】この高強度繊維の線密度は、電解液の保持
性を低下させないように、線密度４０〜６５０μｇ／ｍ
であるのが好ましい。また、高強度繊維の繊維長は１〜
１１０ｍｍであれば良いが、繊維ウエブを湿式法により
形成する場合には、１〜２５ｍｍ長の高強度繊維を使用
し、乾式法により形成する場合には、２５〜１１０ｍｍ
長の高強度繊維を使用する。なお、湿式法により繊維ウ
エブを形成する場合には、より絡合しやすいように、ま
た、均一かつ基布強度のある繊維ウエブを形成できるよ
うに、５〜２０ｍｍであるのがより好ましい。

【００２４】この高強度繊維はショート防止性に優れる
ように、１５ｍａｓｓ％以上含んでいるのが好ましい。
他方、他の繊維の配合量との関係から、６０ｍａｓｓ％
以下であるのが好ましい。より好ましい配合量は１５〜
５０ｍａｓｓ％であり、最も好ましい配合量は２５〜４
０ｍａｓｓ％である。

【００２５】本発明のセパレータは、引張強さや剛軟度
が向上して、より歩留りが向上するように、融着繊維も
含んでいる。この融着繊維は分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂ
から発生する極細繊維（Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１）による保液
性や、高強度繊維の強度を低下させないように、分割繊
維Ａ構成樹脂成分、分割繊維Ｂ構成樹脂成分、及び高強
度繊維構成樹脂成分の融点よりも低い融点を有する樹脂
成分（以下、「低融点成分」ということがある）を、少
なくとも繊維表面に有するものである。この低融点成分
は、分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの構成樹脂成分、及び高
強度繊維構成樹脂成分のいずれの樹脂成分よりも、１０
℃以上低い、好適には１５℃以上低い融点を有するのが
好ましい。

【００２６】この融着繊維も耐アルカリ性に優れるよう
に、前述の分割繊維Ａから発生可能なポリオレフィン極
細繊維Ａ_１と同様の樹脂成分１種類以上からなるのが好
ましい。なお、分割繊維Ｂを構成する樹脂成分として、
ポリエチレンとポリプロピレンとを含むのが好ましいた
め、この分割繊維Ｂを構成するポリエチレンとして高密
度ポリエチレンを使用し、融着繊維の低融点成分として
低密度ポリエチレンを使用するのが好ましい。

【００２７】なお、融着繊維は単一成分からなっていて
も良いし、２種類以上の樹脂成分からなるものであって
も良いが、後者の方が、セパレータの引張強さをより向
上させることができるため、好適に使用できる。この２
種類以上の樹脂成分からなる場合、どのように配置して
いても良いが、例えば、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサ
イド型のものを使用できる。

【００２８】この融着繊維の線密度は、電解液の保持性
を低下させないように、線密度１００〜４５０μｇ／ｍ
であるのが好ましい。また、融着繊維の繊維長は１〜１
１０ｍｍであれば良いが、繊維ウエブを湿式法により形
成する場合には、１〜２５ｍｍ長の融着繊維を使用し、
乾式法により形成する場合には、２５〜１１０ｍｍ長の
融着繊維を使用する。なお、湿式法により繊維ウエブを
形成する場合には、より絡合しやすいように、また、均
一かつ基布強度のある繊維ウエブを形成できるように、
５〜２０ｍｍであるのがより好ましい。

【００２９】このような融着繊維は引張強さや剛軟度が
向上するように、１５ｍａｓｓ％以上含んでいるのが好
ましい。他方、他の繊維の配合量との関係から、５０ｍ
ａｓｓ％以下であるのが好ましい。より好ましい配合量
は１５〜４０ｍａｓｓ％であり、最も好ましい配合量は
２０〜３５ｍａｓｓ％である。

【００３０】本発明のセパレータは、上述のような分割
繊維Ａ、分割繊維Ｂ、高強度繊維、及び融着繊維から製
造されるものであるが、必要であれば、これら繊維以外
の繊維を含んでいても良い。この他の繊維も耐アルカリ
性に優れるように、分割繊維Ａから発生可能な極細繊維
Ａ_１を構成する樹脂成分と同様のポリオレフィン樹脂成
分を１つ以上含む繊維であるのが好ましい。

【００３１】この他の繊維の線密度は、電解液の保持性
を低下させないように、線密度１００〜４５０μｇ／ｍ
であるのが好ましい。また、他の繊維の繊維長は１〜１
１０ｍｍであれば良いが、繊維ウエブを湿式法により形
成する場合には、１〜２５ｍｍ長の他の繊維を使用し、
乾式法により形成する場合には、２５〜１１０ｍｍ長の
他の繊維を使用する。なお、湿式法により繊維ウエブを
形成する場合には、より絡合しやすいように、また、均
一かつ基布強度のある繊維ウエブを形成できるように、
５〜２０ｍｍであるのがより好ましい。なお、他の繊維
の配合量は３５ｍａｓｓ％以下であるのが好ましい。

【００３２】本発明のセパレータは上述のような分割繊
維Ａ、分割繊維Ｂ、高強度繊維、及び融着繊維を含む繊
維ウエブを、カード法、エアレイ法などの乾式法や湿式
法により形成する。なお、乾式法、湿式法は従来公知の
方法により形成できる。また、乾式法で形成した繊維ウ
エブと湿式法で形成した繊維ウエブとを積層すると、乾
式法により形成された繊維ウエブを構成する繊維の引張
強さと、湿式法で形成された繊維ウエブの均一性とを兼
ね備えたセパレータを形成できるため、好適な実施態様
である。

【００３３】次いで、分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの分割
処理、繊維の絡合処理、及び融着繊維の融着処理により
不織布を形成する。この分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの分
割処理、絡合処理、及び融着処理はどのような順序で行
なっても良く、また、何度行なっても良い。例えば、分
割繊維Ａの分割処理、分割繊維Ｂの分割処理、絡合処
理、融着処理の順に行なっても良いし、融着処理、分割
繊維Ａ及び分割繊維Ｂの分割処理、絡合処理の順に行な
っても良いし、或いは融着処理、分割繊維Ａ及び分割繊
維Ｂの分割処理、絡合処理、融着処理の順に行なっても
良い。本発明においては、ポリオレフィン極細繊維Ｂ_１
のみを発生可能な分割繊維Ｂを使用しており、この分割
繊維Ｂを構成する樹脂成分は相溶性が高く、分割しにく
いため、融着処理を行なって繊維の自由度を低下させた
後に、分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの分割処理及び絡合処
理を行なうのが好ましい。また、融着処理を行なった後
に、分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの分割処理及び絡合処理
を行なった場合、融着処理によって得られた剛性が低下
するため、再度融着処理を行うのが好ましい。なお、分
割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの分割処理は同時に行っても良
いし、別に行っても良いが、同時に行う方が、製造上好
適である。また、分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの分割処理
と絡合処理とは別々に行なっても良いが、流体流により
処理する場合のように、分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの分
割処理と絡合処理を同時に行なうのが製造上好ましい。

【００３４】本発明で適用できる分割処理としては、例
えば、水流などの流体流、ニードル、カレンダー、或は
フラットプレスなどがある。これらの中でも、流体流に
よる分割処理は分割処理と繊維の絡合処理を同時に行な
うことができるため、好適である。

【００３５】本発明で適用できる絡合処理としては、例
えば、流体流（特に水流）やニードルによる処理があ
る。この流体流による絡合処理は繊維ウエブ全体を均一
に絡合することができるため、好適である。

【００３６】この好適である流体流による分割及び絡合
条件、又は絡合条件としては、例えば、ノズル径０．０
５〜０．３ｍｍ、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１Ｍ
Ｐａ〜２９ＭＰａの流体流を繊維ウエブに対して噴出す
れば良い。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る。なお、流体流で処理す
る際に、繊維ウエブを載置するネットや多孔板の非開孔
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、短絡が生じやすくなるので、非開孔部の太さが
０．２５ｍｍ以下の支持体を使用するのが好ましい。

【００３７】本発明における融着処理としては、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
無圧下で融着させた後に加圧しても良いが、厚さを調整
する意味で、同時又は融着後に加圧するのが好ましい。
この融着装置としては、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、融着繊維の低融点成分の軟化温度から融点までの
範囲内の温度であるのが好ましく、加熱後に加圧を行な
う場合には、融着繊維の低融点成分の軟化温度から融点
よりも２０℃以上高い温度までの範囲内で行なうのが好
ましい。また、加圧条件としては、線圧力５〜３０Ｎ／
ｃｍであるのが好ましい。

【００３８】このようにして形成した不織布はショート
防止性、剛軟度などに優れ、効率的に電池を製造できる
ものであるが、耐アルカリ性に優れるように、ポリオレ
フィン繊維を主体としているため、電解液の保持性によ
り優れるように、親水化処理を施して、本発明のセパレ
ータを形成する。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、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。

【００３９】スルホン化処理としては、特に限定するも
のではないが、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による処理が
ある。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、好適である。

【００４０】フッ素ガス処理についても、特に限定する
ものではないが、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よる処
理を挙げることができる。なお、不織布に二酸化硫黄ガ
スをあらかじめ付着させた後に、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。

【００４１】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、電解液との親和性を付与するために、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。

【００４２】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
に不織布を浸漬して加熱する方法、不織布にビニルモノ
マーを塗布した後に放射線を照射する方法、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
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、不織布表面を改質
処理すると、ビニルモノマー溶液との親和性が高いた
め、効率的にグラフト重合できる。

【００４３】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
中に不織布を浸漬したり、この溶液を不織布に塗布、散
布、又はコーティングして付着させることができる。

【００４４】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、沿面放電処理、又
は電子線処理などがある。

【００４５】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
媒中に不織布を浸漬したり、この溶媒を不織布に塗布、
散布、又はコーティングし、乾燥して付着させることが
できる。なお、親水性樹脂の付着量は、通気性を損なわ
ないように、セパレータ全体の０．３〜１ｍａｓｓ％で
あるのが好ましい。

【００４６】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不
織布に付着させた後、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
生じにくいので、好適に使用できる。

【００４７】このようにして得られる本発明のセパレー
タの面密度は３０〜１００ｇ／ｍ^２、より好ましくは４
０〜８０ｇ／ｍ^２である。面密度が３０ｇ／ｍ^２未満で
あると、引張強さが不足する場合があり、１００ｇ／ｍ
^２を越えると、厚さが厚くなり過ぎるためである。

【００４８】本発明のセパレータのたて方向（長さ方
向）における引張強さは、電池（極板群構成）を製造す
る段階の張力によって破断しないように、８０Ｎ／５０
ｍｍ以上であるのが好ましく、１００Ｎ／５０ｍｍ以上
であるのがより好ましい。この引張強さは、幅５０ｍｍ
のセパレータを引張強さ試験機（オリエンテック製、テ
ンシロンＵＴＭ−III−１００）に固定し（チャック間
の距離１００ｍｍ）、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎで測
定した値をいう。

【００４９】本発明のセパレータのたて方向における引
き裂き強度は、電池（極板群構成）を製造する際に、極
板等のエッジによりセパレータが引き裂かれるのを防ぐ
ために、１０Ｎ／５０ｍｍ以上であるのが好ましく、２
０Ｎ／５０ｍｍ以上であるのがより好ましく、２５Ｎ／
５０ｍｍ以上であるのが最も好ましい。なお、この引き
裂き強度はＪＩＳＬ１０９６^{−１９９０}（一般織物
試験方法、トラペゾイド法）により得られる値をいう。

【００５０】本発明のセパレータのたて方向における剛
軟度は、電池（極板群構成）を製造する際に、セパレー
タの形状を保ち、極板とセパレータとが巻きずれを生じ
ないように、１０ｍｇ以上であるのが好ましく、１５ｍ
ｇ以上であるのがより好ましい。なお、この剛軟度はＪ
ＩＳＬ１０９６（曲げ反発性、Ａ法（ガーレー
法））により得られる値をいう。

【００５１】このように、本発明のセパレータは電解液
の保持性に優れるのはもちろんのこと、ショート防止
性、引き裂き強度、剛軟度も優れているため、安定して
電池を製造できるものである。

【００５２】本発明のセパレータは、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に使用できる。

【００５３】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。

【００５４】

【実施例】

（実施例１）分割繊維Ａとして、図１に示すような、ポ
リプロピレン成分（図中記号１２、扇状で、線密度２
０．８μｇ／ｍのポリプロピレン極細繊維Ａ_１（融点：
１６０℃）を８本発生可能）と、エチレン−ビニルアル
コール共重合成分（図中記号１１、線密度２０．８μｇ
／ｍのエチレン−ビニルアルコール共重合極細繊維Ａ_２
を８本発生可能）とからなる、オレンジ状断面を有す
る、線密度３３３μｇ／ｍ、繊維長６ｍｍの繊維２０ｍ
ａｓｓ％、分割繊維Ｂとして、図３に示すような、ポリ
プロピレン成分（図中記号１２、円形状で、線密度２．
２μｇ／ｍのポリプロピレン極細繊維Ｂ_１−１（融点：
１６０℃）を１本発生可能、扇状で、線密度８．９μｇ
／ｍのポリプロピレン極細繊維Ｂ_１−２（融点：１６０
℃）を８本発生可能）と、高密度ポリエチレン成分（図
中記号１１、線密度８．９μｇ／ｍの高密度ポリエチレ
ン極細繊維Ｂ_２（融点：１３０℃）を８本発生可能）と
からなる、オレンジ状断面を有する、線密度１４４μｇ
／ｍ、繊維長１５ｍｍの繊維２０ｍａｓｓ％、高強度繊
維として、単繊維強度９ｇ／ｄ、線密度２２２μｇ／
ｍ、繊維長１０ｍｍのポリプロピレン繊維（融点：１６
０℃）３５ｍａｓｓ％、及び融着繊維として、芯成分が
ポリプロピレンからなり、鞘成分が低密度ポリエチレン
（融点：１１０℃）からなる、線密度２２２μｇ／ｍ、
繊維長１０ｍｍの芯鞘型繊維２５ｍａｓｓ％とを混合分
散させたスラリーを、常法の湿式抄造法により繊維ウエ
ブを形成した。

【００５５】次いで、この繊維ウエブを１２５℃で熱処
理することにより、融着繊維の低密度ポリエチレン成分
のみを融着した。次いで、この融着繊維ウエブを線径
０．１５ｍｍのネット上に載置し、ノズル径０．１３ｍ
ｍ、ピッチ０．６ｍｍのノズルプレートから圧力１２．
７ＭＰａの水流を両面交互に２回づつ噴出して、分割繊
維Ａ及びＢの分割、及び繊維を絡合した。その後、絡合
繊維ウエブを１２５℃で熱処理して、融着繊維の低密度
ポリエチレン成分のみを再度融着し、更にこの融着不織
布を線圧９．８Ｎ／ｃｍでカレンダー処理した後、フッ
素ガス、酸素ガス、及び二酸化硫黄ガスの混合ガスによ
りフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ^２、厚さ
０．１２ｍｍのセパレータを形成した。

【００５６】（実施例２）実施例１と同じ分割繊維Ａを
３５ｍａｓｓ％、実施例１と同じ分割繊維Ｂを２０ｍａ
ｓｓ％、実施例１と同じ高強度繊維を２０ｍａｓｓ％、
及び実施例１と同じ融着繊維を２５ｍａｓｓ混合分散さ
せたスラリーを、常法の湿式抄造法により繊維ウエブを
形成した。次いで、実施例１と全く同様に、熱処理、分
割及び絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素
ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ^２、厚さ０．１２ｍ
ｍのセパレータを形成した。

【００５７】（実施例３）実施例１と全く同様にして、
繊維ウエブの形成、熱処理、分割及び絡合処理、熱処
理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密
度６０ｇ／ｍ^２、厚さ０．１５ｍｍのセパレータを形成
した。

【００５８】（実施例４）実施例１と同じ分割繊維Ａを
４０ｍａｓｓ％、実施例１と同じ高強度繊維３５ｍａｓ
ｓ％、及び実施例１と同じ融着繊維２５ｍａｓｓ％混合
分散させたスラリーを、常法の湿式抄造法により面密度
３０ｇ／ｍ^２の湿式繊維ウエブを形成した。

【００５９】他方、繊維長が２５ｍｍであること以外は
実施例１の分割繊維Ｂと全く同じ分割繊維Ｂを４０ｍａ
ｓｓ％、繊維長が４５ｍｍであること以外は実施例１の
高強度繊維と全く同じ高強度繊維３５ｍａｓｓ％、及び
繊維長が３８ｍｍであること以外は実施例１の融着繊維
と全く同じ融着繊維２５ｍａｓｓ％をカーディングし
て、一方向性繊維ウエブを形成した。この一方向性繊維
ウエブ上に、同様に形成した一方向性繊維ウエブをクロ
スレイヤーにより、この一方向性繊維ウエブの長さ方向
に対して交差させて、面密度２０ｇ／ｍ^２の積層繊維ウ
エブを形成した。

【００６０】次いで、湿式繊維ウエブを積層繊維ウエブ
の交差した繊維ウエブ側に積層した後、実施例１と全く
同様に、熱処理、分割及び絡合処理、熱処理、カレンダ
ー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ
^２、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成した。

【００６１】（実施例５）実施例４と全く同様にして形
成した面密度４０ｇ／ｍ^２の湿式繊維ウエブを使用した
こと以外は、実施例４と全く同様にして、積層繊維ウエ
ブと湿式繊維ウエブとの積層、熱処理、分割及び絡合処
理、熱処理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行
い、面密度６０ｇ／ｍ^２、厚さ０．１５ｍｍのセパレー
タを形成した。

【００６２】（比較例１）実施例１と同じ分割繊維Ｂを
４０ｍａｓｓ％、実施例１と同じ高強度繊維を３５ｍａ
ｓｓ％、及び実施例１と同じ融着繊維を２５ｍａｓｓ混
合分散させたスラリーを、常法の湿式抄造法により繊維
ウエブを形成した。次いで、実施例１と全く同様に、熱
処理、分割及び絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及
びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ^２、厚さ
０．１２ｍｍのセパレータを形成した。

【００６３】（比較例２）実施例１と同じ分割繊維Ａを
４５ｍａｓｓ％、実施例１と同じ高強度繊維を３０ｍａ
ｓｓ％、及び実施例１と同じ融着繊維を２５ｍａｓｓ混
合分散させたスラリーを、常法の湿式抄造法により繊維
ウエブを形成した。次いで、実施例１と全く同様に、熱
処理、分割及び絡合処理、熱処理、カレンダー処理、及
びフッ素ガス処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ^２、厚さ
０．１２ｍｍのセパレータを形成した。

【００６４】（比較例３）実施例１と同じ分割繊維Ｂを
４０ｍａｓｓ％、実施例１と同じ融着繊維を２５ｍａｓ
ｓ、及び単繊維強度４ｇ／ｄ、線密度２２２μｇ／ｍ、
繊維長１０ｍｍのポリプロピレン繊維（融点：１６０
℃）３５ｍａｓｓ％を混合分散させたスラリーを、常法
の湿式抄造法により繊維ウエブを形成した。次いで、実
施例１と全く同様に、熱処理、分割及び絡合処理、熱処
理、カレンダー処理、及びフッ素ガス処理を行い、面密
度５０ｇ／ｍ^２、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを形成
した。

【００６５】（各種物性）実施例１〜５及び比較例１〜
３のセパレータのたて方向（長さ方向）における引張強
さ、たて方向における引き裂き強度、及びたて方向にお
ける剛軟度は表１に示す通りであった。

【００６６】

【表１】

【００６７】（耐貫通指数）実施例１〜５及び比較例１
〜３のセパレータを各々重ねて、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）に取り付けら
れたステンレス製ジグ（厚さ：０．５ｍｍ、先端の刃先
角度：６０°）を、０．０１ｃｍ／ｓ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３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、そのセパレータ
の耐貫通指数（％）とした。この結果は表１に示す通り
であった。

【００６８】（加圧保液率）直径３０ｍｍに裁断した実
施例１〜５及び比較例１〜３のセパレータをそれぞれ、
温度２０℃、相対湿度６５％の状態下で、水分平衡に至
らせた後、質量（Ｍ_０）を測定した。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ように、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た。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、５．７ＭＰａの圧力を３０秒間作用
させた後、セパレータの質量（Ｍ_１）を測定した。そし
て、下記の式により、加圧保液率を求めた。なお、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
を加圧保液率とした。この結果は表１に示す通りであっ
た。記加圧保液率（％）＝［（Ｍ_１−Ｍ_０）／Ｍ_０］×１００

【００６９】（サイクル寿命試験）電極の集電体とし
て、発泡ニッケル基材を用いたペースト式ニッケル正極
（３３ｍｍ、１８２ｍｍ長）と、ペースト式水素吸蔵合
金負極（メッシュメタル系合金、３３ｍｍ、２４７ｍｍ
長）とを作成した。次いで、３３ｍｍ幅、４１０ｍｍ長
に裁断した実施例１〜５及び比較例１〜３のセパレータ
を、それぞれ正極と負極との間に挟み込み、渦巻き状に
巻回して、ＳＣ型対応の電極群を作成した。この電極群
を外装缶に収納し、電解液として５Ｎ−水酸化カリウム
及び１Ｎ−水酸化リチウムを外装缶に注液し、封缶して
円筒型ニッケル−水素電池を作成した。

【００７０】次いで、それぞれの円筒型ニッケル−水素
電池を、０．２Ｃ、１５０％充電と、１Ｃ放電、終止電
圧１．０Ｖ放電からなる充放電サイクルを繰り返し、放
電容量が初期容量の５０％となった時点で、充放電サイ
クル寿命が尽きたと判断し、充放電サイクル寿命を測定
した。この結果は表１に示すが、実施例１のサイクル数
を基準（１００）とした時の、比率で表記した。

【００７１】（電池内圧試験）（サイクル寿命試験）で
用いたものと同様に形成した円筒型ニッケル−水素電池
を、０．５Ｃ、２０℃で放電を行い、容量の１５０％で
の電池内圧を測定した。この結果は表１に示すが、比較
例１の内圧を基準（１００）とした時の、比率で表記し
た。

【００７２】

【発明の効果】本発明のアルカリ電池用セパレータは、
物理的作用により分割して、ポリオレフィン極細繊維Ａ
_１とエチレン−ビニルアルコール共重合極細繊維Ａ_２と
を発生可能な分割繊維Ａを５〜４０ｍａｓｓ％、物理的
作用により分割して、ポリオレフィン極細繊維Ｂ_１のみ
を発生可能な分割繊維Ｂを２０〜５５ｍａｓｓ％、単繊
維強度が５ｇ／ｄ以上の高強度繊維を２０〜４５ｍａｓ
ｓ％、及び、該分割繊維Ａ構成樹脂成分、該分割繊維Ｂ
構成樹脂成分、及び該高強度繊維構成樹脂成分の融点よ
りも低い融点を有する樹脂成分を、少なくとも繊維表面
に有する融着繊維を２０〜３５ｍａｓｓ％含む繊維ウエ
ブを、該分割繊維Ａ、Ｂの分割処理、繊維の絡合処理、
及び該融着繊維の融着処理により形成した不織布を、親
水化処理したものである。

【００７３】このように、本発明のセパレータはポリオ
レフィン系極細繊維（Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１）を主体として
いるため、耐アルカリ性に優れている。また、本発明の
セパレータはエチレン−ビニルアルコール共重合極細繊
維Ａ_２などの極細繊維を含んでおり、しかも親水化処理
されているため、セパレータ表面付近は主として親水化
処理によって電解液を保持でき、セパレータ内部はエチ
レン−ビニルアルコール共重合極細繊維Ａ_２の親水性に
よって電解液を保持できるため、電解液の保持性に優れ
ている。このように、セパレータ内部においても電解液
の保持性に優れているため、過充電時における酸素吸収
性に優れ、内圧特性が優れている。更には、高強度繊維
を含んでいることにより、極板のバリがセパレータを突
き抜けるのを防止できるため、本発明のセパレータを使
用すれば、歩留り良く電池を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの模式的
な断面図

【図２】本発明の他の分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの模
式的な断面図

【図３】本発明の他の分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの模
式的な断面図

【図４】本発明の他の分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂの模
式的な断面図

【図５】本発明の他の分割繊維Ａ及び分割繊維Ｂ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】物理的作用により分割して、ポリオレフ
ィン極細繊維Ａ_１とエチレン−ビニルアルコール共重合
極細繊維Ａ_２とを発生可能な分割繊維Ａを５〜４０ｍａ
ｓｓ％、物理的作用により分割して、ポリオレフィン極
細繊維Ｂ_１のみを発生可能な分割繊維Ｂを２０〜５５ｍ
ａｓｓ％、単繊維強度が５ｇ／ｄ以上の高強度繊維を２
０〜４５ｍａｓｓ％、及び、該分割繊維Ａ構成樹脂成
分、該分割繊維Ｂ構成樹脂成分、及び該高強度繊維構成
樹脂成分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分を、少
なくとも繊維表面に有する融着繊維を２０〜３５ｍａｓ
ｓ％含む繊維ウエブを、該分割繊維Ａ、Ｂの分割処理、
繊維の絡合処理、及び該融着繊維の融着処理により形成
した不織布を、親水化処理したことを特徴とする、アル
カリ電池用セパレータ。