JPS60225352A

JPS60225352A - 蓄電池用セパレ−タ

Info

Publication number: JPS60225352A
Application number: JP59081290A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Miwa; 三輪　嘉晟; Hiromi Matsumori; 松森　博巳; Hiroki Kitawaki; 北脇　宏紀; Yoshinori Yamamoto; 義典山本; Jiyunsuke Mutou; 武藤　純資
Original assignee: NIPPON GLASS SENI KK; Nippon Sheet Glass Co Ltd; Nippon Glass Fiber Co Ltd
Current assignee: NIPPON GLASS SENI KK; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1984-04-23
Filing date: 1984-04-23
Publication date: 1985-11-09
Also published as: JPH0427672B2

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】［発明の利用分野］本発明は蓄電池用セパレータに係り、特にガラスｍ維及
び合成繊維から構成された蓄電池用セパレータに関する
。

［発明の背景］カラスｍ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（例
えば特開昭４９−３８１２６）、■　ガラ“ス短繊維に
粉体を保持させたもの（例え　・ば特開昭５８−２０’
６’０４６）、である。

このうち■のガラス短繊維を主体とするものは、繊維長
が短いこと、及び繊維が親水性であることがら細径のガ
ラス短ｓ＃Ｉを多量に含むようにした場合には、蓄電池
本来の基本的性能である保液性、吸液性には優れるもの
の、細径のガラス短ｍ＃が高価であるところから、これ
を成形したセパレータも高価である。さらに有機系バイ
ンダを使用せずに成形したセパレータにおいては引張強
度が弱く剛性も小さいために蓄電池組立作業を行ないに
くいという問題がある。また有機バインダを用いて成形
した場合には、蓄電池に組み込ま些て使用されていると
きに、このバインダが電解液中に溶は出し、蓄電池の性
能を劣化させるおそれがある。

■のガラス短繊維と合成繊維とを混抄したものは、機械
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がある反面、合成繊維がガ
ラス繊維に比べて親水性が低いところから、電解液保持
特性に劣る。

（辺のガラス繊維と粉体との混抄物においては、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。

［発明の目的］本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、引張
強度及び剛性が大きいと共に、電解液の保持特性に優れ
、かつ価格も廉価となる蓄電池用セパレータを提供する
ことにある。

［発明の構成］本発明は、平均直径０．５〜１．０μｍの含アルカリ珪
酸塩ガラス繊維６０〜９０重量％、平均直径１０〜２０
ルｍの含アルカリ珪酸塩ガラス繊＃Ｉ８〜３５重量％、
１．０〜１．５デニールのアクリル繊維及び／又はポリ
エステル繊維２〜７重量％、並びに０．５〜１．０デニ
ールの熱水溶解性ポリビニルアルコール繊維０．０４〜
０．６重量％、が湿式混抄され、かつ加熱乾燥されてな
る蓄電池用セパレータにより上記目的を達成するもので
ある。

即ち本発明の蓄電池用セパレータは次のａ　−ｄの如き
優れた特徴を有している。

ａ、平均直径０．５〜１．０ｇｍの細径のガラス繊維を
含んでおり、保液性、吸液性に優れる。

ｂ、この細径のガラス繊維に、平均直径１０〜２０ｇｍ
の大径のガラス繊維を混入させているので、この大径の
ガラス繊維が骨格となり細径ガラス繊維がこの骨格間に
絡み合う様に配置されるようになり、引張強度及び気孔
率が向上するようになる。また大径ガラス繊維は細径ガ
ラス繊維に比べ価格が著しく低いので、セパレータの価
格も廉価なものとなる。

なお本発明者らが、平均直径０．９１Ｌｍの細径ガラス
繊維のみが湿式混抄され加熱、乾燥されてなるセパレー
タと、平均直径０．９７Ｌｍのガラス繊維７０重量％及
び平均直径１９川ｍの大径ガラス繊維３０重量％が湿式
混抄され加熱、乾燥されてなるセパレータとについて物
性測定を行ったところ、細径ガラス繊維単味のものより
も細径ガラス繊維に大径ガラス繊維を混合したものは、
引張強度、気孔率が高く、かつ最大細孔径が小さいこと
が認められた。

Ｃ１液保持特性に悪影響を与えない程度に少量の合成繊
維を含み、かつこの合成繊維として少量でも引張強度及
び剛性増大効果の大きいものを採用しており、機械的強
度が高く、かつ吸液性及び保液性の低下がない。

即ち前述の如く、蓄電池用セパレータに合成繊維を混入
させてセパレータの機械的強度を向上させることは従来
より行なわれており、この合成繊維として耐酸性の強い
アクリル繊維等が広く用いられている。

ところがこのアクリル繊維等の合成繊維はガラス繊維に
比べて親木性が小さく、混入量が多くなるとセパレータ
の液保持特性を低下させてしまい、逆に混入量が少量で
あれば機械的強度の改善効果が小さくなってしまう。そ
こで本発明者らはガラス繊維に少量混入させるだけでセ
パレータの機械的強一度を大幅に向上させることができ
る合成繊維について検討したところ、アクリル繊維及び
／又はポリエステル繊維に対し微量の熱水溶解性ポリビ
ニルアルコール［Ｉを併用したものが好適であることを
見い出した。

ｄ、ガラス繊維は含アルカリ珪酸塩ガラス繊維であり、
水溶性有機樹脂バインダを用いることなくガラス繊維同
志の接着が行なわれる。即ち本発明のセパレータは湿式
抄造されてなるものであるが、この抄造時に、ガラス繊
維表面に、ガラス繊維中のアルカリ珪酸塩と抄造水との
反応によって接着層恐らくは水ガラス層が生じ、この水
ガラス層によってガラス繊維同志が接合され、十分な接
合強度が発現される様になる。

以下本発明の構成につき更に詳細に説明する。

まず繊維に関し説明する。

本発明のセパレータを構成する繊維は含アルカリ珪酸塩
ガラス繊維及び有機繊維である。

含アルカリ珪酸塩ガラス繊維としては細径のもの及び大
径のものの２種類を含む、細径のガラスｍ＃Ｉの平均直
径は０．５〜１．０＃Ｌｍ、より好ましくは０．６〜０
．９ルｍである。直径が１．０ｐＬｍを超えるとセパレ
ータの空間率が小さくなり、逆に０．５ｇｍ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ｍ＃Ｉの含有量は、全ａｍ重量の６０
〜９０重量％であり、とりわけ６５〜８５重量％が好ま
しい。含有量が６０％よりも少ないと吸液性、保液性が
不足し、逆に９０％を超えるとセパレータのコストが高
価となる。

又、この細径のガラスｊＩｉｔａの平均長さは好ましく
は７〜５０ｍｍ、より好ましくは１０〜４０　ｍ腸であ
る。平均長さがｌＯ＋ｍよりも短くなるとセパレータの
強度が小さくなり、５０ｍ層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。このような平均
直径０．５〜１．０ｐｍの含アルカリ珪酸塩ガラス繊維
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ｍ錐についてその直径を０　、１　＃Ｌｍ単位で測
定し、これらの平均値をとることにより計算される。

大径のガラスａｍとしては平均直径１０〜２０ＩＬｍ、
好ましくは１２〜１９μｍのものを全繊維重量の８〜３
５重量％、好ましくは１０〜３０％含む。平均直径が１
０．ｕ、ｍよりも小さいと、あるいは含有量が８％より
も少ないと、引張強度改善効果が小ξくなり、平均直径
が２ｏルｍを超えると、あるいは含有量が、３５％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５〜８０量層とりわけ６〜４
０１１ｗ１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。

本発明のセパレ〜りを構成するガラス繊維は含アルカリ
珪酸塩ガラス組成のものであり、その表面に水ガラスを
形成し得るものである。又、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ｌ＃Ｌ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。又、このようなガラス繊維
の組成としては重量比で６０〜７５％のＳｉＯ、及び８
〜２０％のＲ２Ｏ（Ｎａ２ｏ、に２ｏなどどのアルカリ
金属酸化物）を、主として含有しくただしＳ　ｉＯ＋　
Ｒ２０は７５〜９０％）、その他に、例えばｃａｏ、Ｍ
ｇｏ、Ｂ２Ｏ２、Ａｌ２Ｏ２，ＺｎＯ，Ｆｅ２Ｏ３など
（７）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環ガラスの一例を次の第１表に
示す。

第　１　表本発明のセパレータはこのような含アルカリ珪酸塩ガラ
ス繊維の他に有機繊維として熱可塑性のアクリル繊維及
び／又はポリエステルを含む、アクリルｍ維及び／又は
ポリエステル繊維の混合割合はセパレータ重量の２〜７
重量％であり、とりわけ３〜６％とするのが好ましい、
これらのｍ維の混合割合が７重量％を超えると、繊維の
材質いかんによっては蓄電池性能に悪影響を及ぼすおそ
れがあり、２％を下回ると強度改善効果が小さくなる。

なおアクリルｓ＃ｌ及び／又はポリエステル繊維は１．
０〜１．５デニールの、ものが用いられ、その長さは２
〜１０ｔｉｍ程度が好ましい。

本発明のセパレータは、有機繊維として、さらに、熱水
溶解性ポリビニルアルコールＩｈ１ｓを含む。

前述のように、アクリル繊維、ポリエステル繊！はガラ
ス繊維に比べ疎水性であるため、これらの都合量が多く
なるとセパレータの保液性、吸液性が低下するのである
が、熱水溶解性ポリビニルアルコール繊維を少量混合し
ただけてセパレータの引張強さ及び座屈強度が大幅に向
上される。そのためアクリル繊維及び／又はポリエステ
ル繊維の使用量が少なくて足り、セパレータの強度が増
大されると共に保液性、吸液性の低下が防止できるので
ある。

ポリビニルアルコール繊維の混合量はセパレータ重量の
０．０４〜０．６重量％であり、とりわけ０．０５〜０
．２重量％とするのが好ましい。

またその長さは２〜ｌｏｗ−程度が好ましい。

本発明の蓄電池用セパレータは、細径及び大径の含アル
カリ珪酸塩ガラス繊維、アクリル繊維及び／又はポリエ
ステル繊維及び熱水溶解性ポリビニルアルコールｔＲｒ
ａを例えばＰＨ値を２．５〜３．５に保った水の中に一
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
して、該ガラス繊維の表面に接着層おそらくは水ガラス
層を形成せしめ、ついでこれを所定温度、例えば８０〜
１．８０℃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によって得るこ
とができる。即ち本発明のセパレータを構成するガラス
繊維は、前述のように、含アルカリ珪酸塩ガラス組成を
有するところから、ガラス中のアルカリ成分及びシリカ
成分が、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ａｍが接着される。

なお繊維の一部として混合されたアクリル繊維及び／又
はポリエステル繊維、ポリビニルアルコール繊維も後工
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。

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０．３〜３１ｍ１Ｂであることが好まし
い。なお、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
造コンベアー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。

なおガラス短繊維にシリカ粉末、ガラス粉末等の粉体を
混入して抄紙すると最大細孔径の小さいセパレータが得
られる。しかしこのセパレータは密度が大きくなり、気
孔率が小さい。

蓄電池用セパレータとしては、最大細孔径が小さくて気
孔率が大きく、保液性、吸液性に優れるという特性面で
の長所を具備すると共に、素材価格が廉価であり、セパ
レータ価格も安価であることが工業的に製造されるため
に重要なことである。大径（例えば平均直径が１９ｐｍ
）のガラス繊維とガラス粉末とを、本発明のセパレータ
を基本的構成とするセパレータに組み合わせるようにす
れば、安価かつ性能の優れた蓄電池用セパレータが得ら
れる様になる。

［発明の実施例］以下実施例について説明する。

組成が第１表のＡであり、平均直径０．８ｐｍ、平均長
さ１０ｍｍの細径のガラス繊維７５重量部、組成が第１
表のＡであり、平均直径１９ｐｍ、平均長さ２５ｍｍｃ
７）ガラス９９２０重量部、太さ１．２デニールのアク
リルｌａｇ　（カネボウ（株）製、商品名カネカロンＳ
）を長さ３ｍｍに切断したもの４．９重量部及びポリビ
ニルアルコール繊＃１（スプレ（株）製、商品名ＶＰＢ
１０５）を長さ３　ｍ　ｍに切断したちの００１重量部
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０次いで抄造を叶い１５０℃に加熱してマット状
の蓄電池用セパレ〜りを製造した。このセパレータを構
成する各ガラス繊維及び粉末はガラス繊維の表面に形成
された水ガラスにより相互に接着されていることが観察
された。

この実施例に係るセパレータの引張強度、気孔率、最大
細孔径、座屈強度について測定した結果を第２表に示す
。

また比較のために、実施例と同じ繊維素材を用い、配合
を第２表の如く変えたものについて同様の特性測定を行
なった。

第　２　表これらの特性値の測定法は次の通りである。

（１）厚さく１鵬）　試料をその厚み方向に２０ｋｇ／
　ｄｒｎ’の荷重で押圧した状態で測定する。

（ＪＩＳＣ−２２０２）（２）密度（ｇ／ｃｔｎ’）　試料１０ｃｍＸ１０ｃｍ
の面積（Ｓ）に２０ｋｇの荷重（Ｗ）を加えた時の試料の厚さをＴとした時に、式：Ｗ／（ＳＸＴ）　（ｇ　／　ｃｔｎ’）で与えられる値で表わす。

（３）目付（ｇ／ｃｍ’）　試料重量を試料面積で除し
て得られる値である。

（４）引張り強さくｇ）幅ｌＯ履膳の試料の両端を引張
りそれが切断するときの外力の値（ｇ）で表示する。

（５）気孔率（％）　セパレータの密度なり、ガラス繊
維を構成するガラスの密度をａとしたとき、（（ａ−ｂ）／ａ）　Ｘ１００　（％）で表わされる。

（６）最大細孔径（Ｐ履）マット状試料をメタノールに
十分に浸漬した後、直径１５ｍ５の開口を有するホルダに装着し、該開口を通して徐々に空気を流す、試料から最初に気泡が発生したときの空気流の試料通過前後の差圧Δ Ｐを検知し、次式により算出する。

最大細孔径（ｐＬｎ）＝に／ΔＰ（ｋ二定数）（７）座屈強度（ｇ）　１対の平行板間に輻ｌＯ層層、
長さ５０園層の試料を幅方向に挾み、徐々に平行板の挾圧力を高め、座屈したときの荷重（ｇ）をめる。

第２表より実施例に係る蓄電池用セパレータは、引張強
度及び座屈強度が著しく高いと共に気孔率が大きくかつ
最大細孔径が小さいことが認められる。特にポリビニル
アルコール繊維の有無だけが実質的な相違点である実施
例と比較例３を比べると、このポリビニルアルコール繊
維を混合することにより引張強さ及び座屈強度が大幅に
向上されることが認められる。

なお同様の試験を、第１表のＢ及びＣのガラス−繊維に
ついて行なったところ同様の結果が得られた。

［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、引
張強度及び剛性が大きいので蓄電池の組立作業が容易で
ある。また気孔率が大きく電解液の保液量が多いと共に
、最大細孔径が小さく吸液性に優れる。さらに、大径の
ガラス繊維が細径のものに比べ低価格であるので、廉価
である。

代理人　弁理士　重　野　剛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　次の繊維、即ち、平均直径０．５〜１．ｏｐｍの含アルカリ珪酸塩ガラス
繊維６０〜９０重量％、平均直径１０〜２０ｇ、ｍの含
アルカリ珪酸塩ガラス繊維８〜３５重量％、１．０〜１
．５デニールのアクリル繊維及び／又はポリエステル繊
維２〜７重量％、並びに０．５〜１．０デニールの熱水
溶解性ポリビニルアルコール繊ｍｏ、０４〜０．６重量
％、が湿式混抄され、かつ加熱乾燥されてなることを特
徴とする蓄電池用セパレータ。