JPS5852301B2 - 蓄電池用セパレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蓄電池用セパレータ、特にガラス繊維を主体と
する密閉型鉛蓄電池用セパレータに関するものであり、
適切な電解液の吸収度を有し、しかもその保持力が犬で
孔径が小さく１機械的強さが極めて犬きく復元性にすぐ
れると共に、取り扱いの容易な蓄電池用セパレータを安
価に提供することを目的とするものでああ。

従来、ガラス繊維を主体とする蓄電池用セパレータとし
ては例えばガラスマットがあるが、これは繊維直径が１
５〜２５μのガラス繊維を湿式法または乾式法でランダ
ムに交錯させたものをゼラチン、スターチ、アクリル酸
系エマルジョン等のバインダーで繊維間を結合させたも
ので、電解液の吸収度や保持力は極めて小さく、また孔
径が大きいという欠点を有している。

一方、繊維直径が小さいガラス繊維を主体とするこの種
のセパレータも提案されている。

例えば特公昭４８−３２８５４号公報には、繊維直径が
１〜４μの短繊維からなるガラス綿を板状のフェルト状
物に底形してなる微細ガラス綿フエルト状物を蓄電池用
セパレータとして使用するものが示されているが、これ
は孔径が犬きく機械的強さが小さいので電池の組み立て
の際の取り扱いが困難であるという欠点を有している。

また特公昭４７−４０７３３号公報に繊維直径が４〜１
０μのガラス繊維の短片と、これより遥かに細い鉱物繊
維の短片とを適当割合に水に分散させてガラスマット上
に流下させることによってガラスマットの上に繊維の微
孔層を抄造した蓄電池用セパレータが提案されている。

しかしながらこの種のものは支持体となるガラスマット
とその上の微孔層とが剥離して２層に分離すると共に。

前記鉱物繊維が本公報に記載されるごとくの５〜２５ｗ
ｔ％の割合−Ｖｃあるものでは孔径が犬きく電解液の保
持力と吸収度が不充分であるという欠点を有するもので
ある。

このほか特開昭４７−４２２２号公報には繊維直径が０
．１〜１０μの不織の短繊維を有するガラス繊維よりな
るものが提案されているが、これは蓄電池の組立時の取
扱いが極めて困難であるという欠点を有している。

更に特公昭４２−２４４６７号公報、特公昭４３−３３
４５号公報、特公昭４４−１８６０７号公報などに、繊
維直径が１０〜数μより太いガラス繊維よりなるガラス
マットを、フェノール樹脂液や合成樹脂液でその孔を自
涜しない程度に処理したものも提案されている。

しかしながらこれらは何れも電解液の保持量が小さく、
シかも保持力が不十分である欠点を有している。

本発明者等はこれらの欠点を克服するために研究を重ね
既に特開昭５１−９９２３６号公報、特開昭５１−１０
１８３７号公報などにその成果を発表した。

すなわち特開昭５１−９９２３６号公報に示された蓄電
池用セパレータは、平均繊維直径が１μ以下のガラス繊
維を主体とし、これと平均繊維直径が１μより太いガラ
ス繊維とが混在している蓄電池用セパレータに於て、平
均繊維直径が５μ以上のガラス繊維を１〜２０ｗｔ％の
割合でランダムに混在させたものであり、引張り強さは
１．５〜２．５ ｋｇ／ｃａとそれ以前のものの０．５
ｋｍ４に比べると大きくすることを可能としたものであ
る。

また繊維直径が５μ以上のガラス繊維が１〜２０ｗｔ％
の割合とそれ１での従来品に比べるとかなり安価に製作
できるものである。

捷た特開昭５１−１０１８３７号公報に示される蓄電池
用セパレータは平均繊維直径が０．５〜５．０μのガラ
ス繊維と合成繊維とからなることを特徴とするものであ
るが、該セパレータはその機械的強度が合成繊維の補強
効果により向上してはいるが孔径が大きく価格も繊維径
が５．０μ以下の細いガラス繊維のみ使用しているので
、高価である欠点を有する。

本発明はこれらのすでに発表した技術的知見を元に、更
に改良を加えた蓄電池用セパレータに関するものであり
、密閉型鉛蓄電池用セパレータに要求される電解液の吸
収度が良くその保持力が高く孔径が小さく、シかも機械
的強度が極めて犬きく廉価であると云う、緒特性を全て
の面にわたって満足し得る蓄電池用セパレータを提供し
得るものである。

以下、本発明のいくつかの実施例につき説明する。

実施例 １ 第１図に示すごとく繊維直径が０．５μのガラス繊維１
を５０ｗｔ％、繊維直径が６μのガラス繊維２を１０ｗ
ｔ％、繊維直径が１１μのガラス繊維３を４０ｗｔ％の
割合で二繊維間結合剤たるヨウ力価□７０（７）ア〜−
？ｔｔ＋１７浸漬Ｌ”Ｃ表つ、ヮ油ヶ付着せしめたガラ
ス繊維群５重量部と、同じガラス繊維の割合で繊維間結
合剤を付着せしめないガラス繊維群９５重量部の比率の
ものを水１００重量部に対して０．５重量部の比率で均
一に分散させ。

通常の抄紙装置により抄紙し脱水乾燥して蓄電池用セパ
レータとした。

なお４，５．６はそれぞれ繊維直径が０．５μ、６μ、
１１μの繊維間結合剤を付着せしめないガラス繊維であ
る。

実施例 ２ 繊維直径が０．５μのガラス繊維６０ｗｔ％、繊維直径
が１５μのガラス繊維３６ｗｔ％、予め綿実油を表面に
付着せしめた繊維直径が１１μのガラス繊維４ｗｔ％を
実施例１と同様の操作によって蓄電池用セパレータとし
た。

以下に上記実施例１，２の緒特性を従来のものと対比し
て示す。

註１）含液量： １．３０ ｄｎ２ｓｏ４に試験片を浸
漬後、引上げて吊下げた状態で５分間保持し５分後のＨ
２ＳＯ４量をその乾燥状態の時の体積で除した値。

２）保液量： １．３０ ｄＨ２ＳＯ，に試験片を浸漬
援引上げ、６Ｇの加速度下に３０秒間保持した後、残っ
たＨ２ＳＯ４量の始めのその吸収した量に対する割合を
優で表示した値。

３）復元性：試験片を５喝４ポ荷重下での厚味Ｔ、を測
定、同じ場所に２０ｋｙ／ｄｄの荷重を１分間かける。

次に荷重を除き再度５ｋｆｄ！荷重下で厚味Ｔ２を測定
し、Ｔ２をＴ、で除したものを係で表示した値。

実施例 ３ ガラス繊維直径及び繊維間結合剤として大豆油を用い予
め付着させるガラス繊維の量を変えて実施例１と同様の
操作により蓄電池用セパレータを得た。

第２表にその緒特性を示す。実施例 ４ 亜鉛華（Ｚｎｏ）を含むガラス繊維を用い実施例１と同
じ混在比の蓄電池用セパレータを得た。

第３表にこの特注を示す。

※ 以上の実施例で明らかなように本発明の蓄電池用セ
パレーターは、密閉型鉛蓄電池に用いるものとして充分
な電解液の吸収度を有し、しかもその保持力は犬きく孔
径は小さく機械的強さが極めて犬きく復元性にすぐれ取
り扱いの極めて容易なものである。

本発明の蓄電池用セパレータの本発明等が前に発表した
ものに比べてきわたった特徴はその孔径の小ささ、機械
的強度及び復元性の大きさにある。

特開昭５１−９９２３６号公報及び特開昭５１−１０１
８７号公報に示されるものと本発明の一実施例によるも
のとの代表的緒特性を比較してみると第４表の通りとな
る。

すなわち本発明の蓄電池用セパレータの電解液の吸収度
たる含液量は前に発表したものよりも小さい。

これは繊維直径の異なるガラス繊維を組合せ、更に強度
を向上させるために有機質繊維状物を混在せしめて絡み
合せたためであるがこの程度の電解液の吸収度の低下は
酸素サイクルをペースとする密閉型鉛蓄電池には差しつ
かえないことが判明した。

これはこれ１での表の中での含液量の表示においては乾
燥状態での該セパレータの体積をその分母として除して
いるが、実際の電池では該セパレータの両側は極板で押
えられており、厚味方向に膨張することはできないこと
によるものと思われる。

本発明の蓄電池用セパレータの保液力は前に発表したも
のよりも大きいが、これは前述のように該セパレータが
密になっているためで、密閉型鉛蓄電池には好適なもの
である。

更に該セパレータの孔径は小さい方が好ましいが、本発
明のものの最大孔径はこれ筐でに発表したものに比べる
と約１／２近くになっている。

これは繊維直径が１μ以下のガラス繊維を主体とし、こ
れと繊維直径が１μより太いガラス繊維とが複雑に絡み
合っており、それらの繊維を予め繊維間結合剤を付着せ
しめたガラス繊維によって結合していることによりその
絡み合いの繊維間間隙を極めて小さくしているためであ
る。

第４表に示すように本発明の蓄電池用セパレータの引張
強さはこれ１でに発表したものに比べ約２〜２０倍にも
なっている。

蓄電池の製造上セパレータの機械的強度が大きい方が望
ましいことは云う１でもないが、本発明の蓄電池用セパ
レータの取り扱いは引張強さが犬である故極めて容易で
ある。

これは繊維直径がｌμ以下のガラス繊維を主体としこれ
と繊維直径が１μよりも太いガラス繊維とが複雑に絡み
合っており、しかも１μより太いガラス繊維の中に繊維
直径が１０〜３０μのものが含唸れているのでその絡み
合いは更に複雑になり、それらを繊維間結合剤で処理さ
れ繊維間結合能力を有するガラス繊維がこれら各種直径
のガラス繊維間を結合しているためである。

第４表に示すように本発明による蓄電池用セパレータの
復元性はこれ筐でに発表したものに比べて大きい。

蓄電池は通常陰陽両極板をそのセパレータを介して交互
に重ね合わせて作られるがその時、蓄電池の寿命などを
考慮して一定の緊圧下で該両極板を重ね合わせて作られ
る。

この場合該セパレータに復元性がなければ完成した蓄電
池において極板は無緊圧状態となり、好ましくない。

この点本発明の蓄電池用セパレータは復元性が良いので
蓄電池に好適なものである。

これは本発明の蓄電池用セパレータにおいて１μより太
いガラス繊維の中に繊維直径が１０〜３０μのものが含
まれていることによるもので、この繊維の割合が多イ程
復元性は良くなるためであるが、これは繊維直径が１０
〜３０μといった太いガラス繊維が該セパレータ中でバ
ネの如き作用をすることが原因と思われる。

よって繊維直径が１０〜３０μのガラス繊維をセパレー
タ中に混在させると大巾に復元性が改善される。

このように本発明の蓄電池用セパレータは適切な電解液
の吸収度を有し、しかもその保持力が犬で孔径が小さく
、機械的強さが極めて大きく復元性にすぐれ取り扱いが
容易で１０〜３０μの繊維直径を有するガラス繊維を多
量に含むため極めて廉価なものである。

これは本発明の蓄電池用セパレータが繊維直径１μ以下
のガラス繊維を主体とし、これと繊維直径が１μより太
いガラス繊維及び表面に繊維間結合剤が付着し繊維間結
合能力を付与せしめたガラス繊維よりなり、且つ繊維直
径が１μより太いガラス繊維の中に繊維直径１０〜３０
μのガラス繊維が台筐れており、これらを互に交絡混在
結合せしめた構造であることによるものである。

本発明の蓄電池用セパレータの主体は１μ以下のガラス
繊維でなければならない。

これは１μより太いガラス繊維を主体とすると微孔性、
電解液吸収性、保液性、機械的強度といった全ての面に
わたって該セパレータの特注が低下するからである。

そして繊維直径が１μ以下のガラス繊維の蓄電池用セパ
レータ全体に対する割合は５０〜９５ｗｔ％が好ましい
。

これは繊維直径が１μ以下のガラス繊維の割合が５０ｗ
ｔ％ より少なければ価格は下がるが、微孔性、電解液
の吸収度、保液性、機械的強度などの特性が極めて悪く
なり、９５ｗｔ％より多ければ価格は上昇し、機械的強
度も低下するからである。

更に繊維直径が１μより太いガラス繊維の割合は５〜４
５ ｗ ｔｔｌｊｌＪＫ好捷しい。

というのは繊維直径が１μより太いガラス繊維の割合が
４５ｗｔ％より多ければ価格は下がるが微孔性、電解液
吸収性、保液性、機械的強度などの特性が極めて悪くな
り、５ｗｔ％より少ないと価格は上昇し、機械的強度、
復元性も低下するからである。

繊維直径が１μより太いガラス繊維中での繊維直径が１
０〜３０μのガラス繊維の割合は２０〜１００ｗｔ％で
あるのが良い。

というのは繊維直径が１０〜３０μのガラス繊維の割合
が２０ｗｔ％より少なければ復元性、機械的強度などの
特注が低下するからである。

繊維間結合剤で処理するガラス繊維の割合は０．１〜４
０ｗｔ％であるのが好ましい。

それは該処理されたガラス繊維の割合から０．１ｗｔ％
より少なければセパレータの機械的強度を全く改善で
きないからで４０ｗｔ％より多いと電解液吸収度保液性
といった密閉型鉛蓄電池に必須の特性が損われるからで
ある。

また予め繊維間結合剤を表面に付着せしめるガラス繊維
としては、繊維直径が１μ以下のものでも、１μより太
いものでも本発明のセパレータを構成するどの直径のガ
ラス繊維でも良い。

繊維間結合剤は実施例では植物性油脂のものを示したが
、動物性系油脂の他デンプン合戒樹脂系のアクリルエマ
ルジョンやフェノール樹脂などの通常の繊維間結合剤や
それらを油性皮膜でマスキングしたものも使用可能であ
る。

しかしながら実際にはガラス繊維の水への分散性向上、
単に乾燥するだけで皮膜を形威し繊維間結合力を発揮す
るという造膜性、繊維間結合性、価格などの特性上から
は植物油脂が中でも半乾性油や乾性油がより好適である
。

ガラス繊維の組成は耐酸性でなければならないが。

セパレータの中での繊維間相互の絡み易さ及び機械的強
度を向上させるためにその組成中に亜鉛華などの亜鉛化
合物を含むことが好ましい。

一般的に鉛蓄電池では金属、金属化合物などの不純物は
自己放電や腐蝕を増加させるので極力避けねばならない
が、ガラス繊維中に亜鉛化合物を含有させても密閉型鉛
蓄電池には悪影響を及ぼさないことが判明した。

尚、本発明の蓄電池用セパレータは実施例としては湿式
による製造法を示したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく湿式、乾式法の如何なる製法によっても達成
することが可能で１本発明と同じ構成を有する蓄電池用
セパレータであれば全く同一の効果を発揮することがで
きることは明らかである。

又、必要に応じて強度の高い繊維クロス或は糸条を所望
の方向に配置して一層の引張り強度の向上をはかること
もできる。

さらに微孔径を一層制限する必要のある時は在来の蓄電
池用セパレータと組合せたり、繊維径の太い従来形のガ
ラスマットと組合せたりすることも勿論自由である。

以上詳述した様に本発明の蓄電池用セパレータは適切な
電解液の吸収度を有し、しかもその保持力が犬で、孔径
が小さく、機械的強さが極めて犬きく復元性にすぐれ取
り扱いが容易でその上これ１でに発表したものに比べて
極めて安価であるので密閉型鉛蓄電池の性能向上に寄与
するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す拡大図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維直径が１μ以下のガラス繊維を主体とし、これ
   と繊維直径が１μより太いガラス繊維とが混在しており
   、かつ繊維直径が１μより太いガラス繊維の中には繊維
   直径が１０〜３０μのガラス繊維が含１れている蓄電池
   用セパレータに訃いて、予め繊維間結合剤を付着せしめ
   たガラス繊維群と繊維間結合剤を付着せしめていないガ
   ラス繊維群とで横取され、これら両繊維群中のガラス繊
   維をランダムに配置し絡み合わせ繊維間を予め付着せし
   めである該結合剤により互に結合せしめてなるシート状
   の蓄電池用セパレータ。 ２ 繊維直径が１μ以下のガラス繊維が５０〜９５ ｗ
   ｔ％、繊維直径が１μより太いガラス繊維が５〜５０ｗ
   ｔ％の割合であり、これらのガラス繊維うちＯ０ｌ〜４
   ０ｗｔ％のガラス繊維に予め繊維間結合剤を付着せしめ
   てな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 繊維直径が１μより太いガラス繊維の中で繊維直径
   が１０〜３０μのガラス繊維が２０ｗｔ％以上の割合で
   台筐れている特許請求の範囲第２項に記載の蓄電池用セ
   パレータ。 ４ 繊維間結合剤が油脂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。 ５ ガラス繊維が亜鉛化合物を含む特許請求の範囲第１
   項に記載の蓄電池用セパレータ。