(57)【要約】【課題】コンデンサのインピーダンス特性、特に等価直列抵抗を大幅に改善することを可能にする電解コンデンサ用セパレータを提供する。【解決手段】陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在し、非プロトン性極性溶媒からなる電解液を用いてなる電解コンデンサに使用される、電解コンデンサ用セパレータを、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維を含有してなる構成とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在し、非プロトン性極性溶媒からなる電解液を用いてなる電解コンデンサに使用される電解コンデンサ用セパレータであって、
前記非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維を含有してなることを特徴とする電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項２】
前記非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が２０〜８０質量％配合されていることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項３】
前記非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維として、アクリル繊維、モダクリル繊維、アクリレート系繊維、アセテート繊維、ジアセテート繊維、トリアセテート繊維、ポリ乳酸繊維、ポリウレタン繊維から選択される一種以上を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項４】
陽極箔と陰極箔との間にセパレータが介在し、非プロトン性極性溶媒からなる電解液を用いてなるアルミ電解コンデンサであって、
前記セパレータに、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ用セパレータを使用したことを特徴とするアルミ電解コンデンサ。
【請求項５】
前記電解液の前記非プロトン性極性溶媒が、γ-ブチロラクトン、スルホランから選択された一種以上であることを特徴とする請求項４に記載のアルミ電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極箔と陰極箔の間にセパレータを介在させたアルミ電解コンデンサ、特に定格電圧が１６０Ｖ以下の低圧用電解コンデンサに適用して好適な、電解コンデンサ用セパレータ及びアルミ電解コンデンサに係わる。
【背景技術】
【０００２】
アルミ電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔の間にセパレータを介在させ、巻回させることでコンデンサ素子を形成し、エチレングリコール（以下ＥＧと略称する）やγ-ブチロラクトン（以下ＧＢＬと略称する）、スルホラン等から選択された一種又は複数のものを主溶媒とし、ホウ酸やアジピン酸アンモニウム、カルボン酸アミジン塩等の有機酸塩を溶解した電解液に浸漬させ、封口して製作している。
定格電圧が１６０Ｖ以下で１０５℃以上の高温度で長寿命或いは低ＥＳＲ性能が要求される低圧用電解コンデンサにおいては、その比抵抗の低さから、電解液の主溶媒としてＧＢＬやスルホランが使用されている。
【０００３】
アルミ電解コンデンサの特性としては、ショート不良率が低いことや、ＥＳＲ（等価直列抵抗）が低いことが求められている。
アルミ電解コンデンサのＥＳＲをセパレータによって改善させるためには、セパレータの抵抗を低くする手法が有効であり、これまでに様々な試みがなされてきた。
【０００４】
セパレータによるアルミ電解コンデンサの低ＥＳＲ化に有効な手法は、セパレータの坪量を低く、及び／或いは密度を低く、及び／或いは厚さを薄くすることである。
しかしながら、単にセパレータの坪量を低く、及び／或いは密度を低く、及び／或いは厚さを薄くしたのみでは、様々な問題が発生する。
セパレータの坪量を低く、及び／或いは密度を低く、及び／或いは厚さを薄くした場合、セパレータ製造工程、又はコンデンサ素子製造工程において、紙切れが発生する。また、コンデンサの素子ショート不良率、エージングショート不良率が増加してしまう。
このため、セパレータには、低坪量、及び／或いは低密度、及び／或いは薄厚であっても、各工程で紙切れを発生させない強度、或いはショート不良率を増加させないような、高い緻密性が求められている。
【０００５】
アルミ電解コンデンサに使用するセパレータは、木材クラフトパルプ、マニラ麻パルプ、エスパルトパルプ等の天然セルロース繊維を主原料としている。
セパレータの強度、及び緻密性を向上させるためには、これらの繊維を叩解する必要があるが、該天然繊維は、叩解することでＥＳＲが悪化することが知られている。また、叩解によって密度は上昇してしまう。
【０００６】
従来は、アルミ電解コンデンサのインピーダンス特性、特にＥＳＲを改善するためには、セパレータの密度を低く、ショート不良率の上昇を抑えるためには、セパレータの厚さを厚くすることで電解コンデンサの陽極と陰極の極間距離を広くしたり、セパレータを多層化したりする手法がとられてきた。
しかしながら、例えば、セパレータ密度を０．２５ｇ／ｃｍ３以下、且つ坪量を１２ｇ／ｍ２以下とした場合には、セパレータ製造工程において、強度不足による紙切れが多発し、抄紙そのものが困難となる。
【０００７】
低密度・低坪量の紙を抄紙する技術として、セパレータに水溶性ポリマーの紙力増強剤を含浸、塗布させ、該セパレータの強度を向上させる手法が知られている。しかしながら、上述した低密度、低坪量の場合には、セパレータを水溶液に含浸させた時点で紙切れが発生するため、有効な手法とはならない。
【０００８】
また、セパレータを低密度とする手法として、化学繊維、合成繊維等のように、水素結合を持たない繊維を使用する方法が知られている。しかしながら、化学繊維や合成繊維を多く配合した場合、これらの繊維は水素結合を持たないが故に、セパレータの強度が著しく低くなり、抄紙そのものが困難となる。
【０００９】
セパレータの抵抗は、セパレータの厚さと密度の積である坪量に依存する。
従来は、アルミ電解コンデンサの低ＥＳＲを実現するために、セパレータの密度を低くする手法が採用されていたが、セパレータの低坪量化には限界がある。つまり、セパレータの坪量が低下すると、必然的にセパレータの機械強度が低下し、コンデンサ素子巻取りが困難になるという問題がある。また、坪量を低下させることで、電極間に存在する構成繊維が減少するため、電極に使用するアルミニウム等の金属を裁断した際に生じる箔バリが、セパレータを貫通しやすくなるため、陽極と陰極が短絡することに繋がる。
【００１０】
特許文献１において、セパレータの緻密性を向上させ、且つＥＳＲを改善するために、叩解した溶剤紡糸セルロース繊維を使用する方法が提案されている。
高度に叩解した溶剤紡糸セルロース繊維は、緻密性が高く、繊維間の接点が多いものの、例えば１２ｇ／ｍ２以下等の低坪量時においては強度不足が顕著となり、セパレータの製造時やコンデンサ素子製作時に紙切れが発生するため、低坪量化に限界がある。
【００１１】
特許文献２において、溶剤紡糸セルロース繊維とＰＶＡ繊維、及びＰＶＡバインダー繊維で構成されたセパレータが提案されている。
しかしながら、低密度で使用に耐え得る強度を確保するために、ＰＶＡバインダー繊維を使用すると、このＰＶＡバインダー繊維が乾燥工程で溶解してフィルム状となる。このフィルム状の部分がイオン流路を阻害しセパレータの抵抗が高くなるため、コンデンサのＥＳＲに悪影響を与える。セパレータが低密度になればなる程、使用に耐え得る強度を確保するため、ＰＶＡバインダー繊維を多く配合し、フィルム状になる部分を多くして、強度を発現させる必要がある。
即ち、特許文献２の構成では、使用可能な強度を確保するために一定量のＰＶＡバインダー繊維の配合が必要であり、低密度、低坪量になったとしても、これらが部分的にフィルム状になり、ＰＶＡバインダー繊維増量に伴うＥＳＲの悪化は避けられない。従って、特許文献２の構成では、低密度且つ低ＥＳＲの構成を実現することができないという問題がある。
【００１２】
特許文献３において、電解液で溶解する物質を含有してセパレータを形成し、電解液含浸後に該物質を溶解させ、電気特性を改善する方法が提案されている。
特許文献３の構成は、セパレータ形成時に水素結合で貫通孔を塞ぐフィブリルの間に、電解液と水に溶解する物質であるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、脂肪族アルコールアルコキシレート、界面活性剤等を塗工し、充填させることで、電解液含浸後これらの物質が溶解し、貫通孔を形成するため、イオン流路を作るというものである。
しかしながら、上記物質はセルロース間の水素結合を抑制する物質であるため、セパレータの強度を著しく低下させてしまうという問題がある。
特許文献３に記載された、実施例２〜７及び比較例２によれば、坪量２４ｇ／ｍ２のセパレータに、１０％の上記物質を含有させることで、引張強さが３１．４Ｎ／１５ｍｍから８．８Ｎ／１５ｍｍと、比較例に対し２８．０％の数値まで減少している。このため、上記物質の含有量を１０％より増やした場合において、セパレータの強度が著しく低下する。このため、低坪量のセパレータを得ようとした場合、セパレータ製造工程において紙切れが発生し、セパレータの体を成すこと自体が困難となる。
また、セパレータに上記物質を塗工することで、空隙に物質が充填されるが、電解液に含浸させ、物質を溶解しても、ＥＳＲは該物質を充填させる前、即ち未処理のセパレータの数値に戻るのみであり、特許文献３の構成では、ＥＳＲを改善する効果が発現しない。
【００１３】
特許文献４において、電解液及びその電解液中で可溶なバインダーを含むセパレータの構成により、インピーダンス特性の良好なコンデンサが提案されている。
しかしながら、電解液に可溶なポリマーをバインダーとしてセパレータに塗工することで、空隙にバインダーが充填され、電解液に含浸させることで、物質は溶解するが、ＥＳＲは該物質を充填させる前、即ち未処理のセパレータの値に戻るのみであり、特許文献４の構成では、ＥＳＲを改善する効果はない。
【００１４】
特許文献５において、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなるバインダー繊維を混抄したセパレータを用いて、水を主成分とする溶媒にキレート化剤を添加した電解液を使用した、インピーダンス特性の良好なコンデンサが提案されている。
しかしながら、ＰＶＡはプロトン性極性溶媒を用いた電解液には溶解するが、非プロトン性極性溶媒を用いた電解液にはＰＶＡが溶解しないため、電解コンデンサの低インピーダンス化には限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平５−２６７１０３号公報
【特許文献２】特開平６−１６３３２４号公報
【特許文献３】特開２０００−３３１６６３号公報
【特許文献４】特開２０００−１７３８６２号公報
【特許文献５】特開２０００−２８６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来技術では、例えば、セパレータの密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以下であり、且つ坪量が１２ｇ／ｍ２以下である構成を得ようとした場合、セパレータ製造工程において、強度不足に起因する紙切れが発生する。また、コンデンサ素子製造工程においても、上記密度、坪量のセパレータを使用した場合、強度不足による紙切れが多発する。
【００１７】
これらの問題を解決するためには、低密度、低坪量であっても、セパレータが製造、及び素子巻取り時に、紙切れを起こさない強度を有している必要がある。また、セパレータが低密度、低坪量となった場合、緻密性が低下するため、ショート不良率が悪化する。このため、セパレータは低密度、低坪量であっても、高い緻密性を必要とする。
しかしながら、セパレータの強度、及び緻密性を向上させるために、高度に叩解した天然セルロース繊維、ＰＶＡバインダー繊維等を使用した場合、ＧＢＬ等の非プロトン性極性溶媒を含む電解液を使用したコンデンサにおいて、ＥＳＲは悪化する。
このため、セパレータ製造工程、及びコンデンサ素子製造工程において、紙切れが発生しない強度を有し、且つ高い緻密性、及び低ＥＳＲを実現することが出来なかった。
【００１８】
上述した問題の解決のために、本発明は、セパレータ製造工程或いはコンデンサ製造工程において紙切れを起こさない強度、ショート不良率を悪化させない緻密性を有し、かつ、コンデンサのインピーダンス特性、特に等価直列抵抗を大幅に改善することを可能にする電解コンデンサ用セパレータ、並びに、この電解コンデンサ用セパレータを用いたアルミ電解コンデンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の電解コンデンサ用セパレータは、陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在し、非プロトン性極性溶媒からなる電解液を用いてなる電解コンデンサに使用される電解コンデンサ用セパレータであって、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維を含有してなるものである。
本発明のアルミ電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔との間にセパレータが介在し、非プロトン性極性溶媒からなる電解液を用いてなり、セパレータに上記本発明の電解コンデンサ用セパレータを使用したものである。
【００２０】
本発明の電解コンデンサ用セパレータにおいて、さらに、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が２０〜８０質量％配合されている構成とすることができる。
本発明の電解コンデンサ用セパレータにおいて、さらに、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維として、アクリル繊維、モダクリル繊維、アクリレート系繊維、アセテート繊維、ジアセテート繊維、トリアセテート繊維、ポリ乳酸繊維、ポリウレタン繊維から選択される一種以上を含有する構成とすることができる。
本発明のアルミ電解コンデンサにおいて、さらに、電解液の前記非プロトン性極性溶媒に、γ-ブチロラクトン、スルホランから選択された一種以上を主溶媒として使用した構成とすることができる。
【００２１】
上述の本発明の電解コンデンサ用セパレータの構成によれば、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維を含有してなるため、セパレータの製造工程においては、高い密度及び大きい坪量を有する。
そして、非プロトン性極性溶媒から成る電解液をセパレータに含浸させると、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が溶解して、その分、該セパレータの密度及び坪量が減少する。
【００２２】
上述の本発明のアルミ電解コンデンサは、本発明の電解コンデンサ用セパレータを使用したことにより、アルミ電解コンデンサを製造する際に、非プロトン性極性溶媒から成る電解液をセパレータに含浸させると、該セパレータの非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が溶解して密度及び坪量が減少する。
【発明の効果】
【００２３】
上述の本発明の電解コンデンサ用セパレータは、密度が高く、坪量が大きいため、セパレータの製造工程及びコンデンサ製造工程においては、紙切れを起こさない強度を有し、かつコンデンサ製造工程においてショート不良率を悪化させない緻密性を有している。
さらに、本発明の電解コンデンサ用セパレータは、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維を配合しているため、コンデンサの製造工程においてコンデンサ素子に非プロトン性極性溶媒からなる電解液を含浸、加熱し、溶媒に可溶な繊維を電解液に溶解させることで、該セパレータの密度及び坪量が減少する。これにより、充分なイオン流路が形成されるので、コンデンサのインピーダンス特性、特に等価直列抵抗を大幅に改善することが可能になる。
【００２４】
従って、本発明により、セパレータ製造工程及びコンデンサ製造工程において紙切れを起こさない強度、ショート不良率を悪化させない緻密性を有し、かつ、コンデンサのインピーダンス特性、特に等価直列抵抗を大幅に改善することを可能にする電解コンデンサ用セパレータ、並びに、このセパレータを備えたアルミ電解コンデンサを実現することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るアルミ電解コンデンサの実施形態を、各種実施例に基づいて説明するが、実施例の構成に限定されるものではない。
【００２６】
本発明では、セパレータに、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維を２０〜８０％配合する。
この構成のセパレータは、セパレータ製造工程、及びコンデンサ素子製造工程において、紙切れを起こさない強度を有しており、コンデンサ製造工程において、非プロトン性極性溶媒を含浸、加熱処理した際に、上記繊維が溶解することで、実質のセパレータ密度及び坪量が低下するので、イオン流路が増大し、且つショート不良率を悪化させずにＥＳＲを大幅に改善することが可能となる。
本発明に係るアルミ電解コンデンサは、上述の構成のセパレータを、陽極箔と陰極箔との間に介在させ、非プロトン性極性溶媒からなる電解液を使用する。
非プロトン性極性溶媒からなる電解液は、セパレータに含浸させるので、セパレータ中に配合した、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が溶解して、実質のセパレータ密度及び坪量が低下し、イオン流路が増大した状態になる。
【００２７】
本発明のアルミ電解コンデンサにおいて、電解液の非プロトン性極性溶媒としては、ＧＢＬ（γ−ブチロラクトン）、スルホランから選択された、一種又は複数のものを使用する。これに、他の非プロトン性極性溶媒、例えばＮ，Ｎ-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ラクトン等を混合してもよい。
【００２８】
本発明のセパレータ及び本発明のアルミ電解コンデンサにおいて、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維としては、アクリル繊維、モダクリル繊維、アクリレート系繊維、アセテート繊維、ジアセテート繊維、トリアセテート繊維、ポリ乳酸繊維、ポリウレタン繊維から選択される一種以上のものを使用する。
上記非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維は、セパレータの強度を向上させ、素子ショート不良率を低減させるために、フィブリル化させた繊維を使用することが好ましい。
また、繊維径は、電解液への溶解性を向上させるために細いほど良く、電解液に溶解した後に、セパレータに出来る空隙が微細になるため、貫通孔が発生し難くなり、イオン流路を確保してＥＳＲを改善させ、且つエージングショート不良率を低減させることが可能となる。
【００２９】
本発明に係るセパレータにおける、上記非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維以外の構成要素は、非プロトン性極性溶媒に不溶な繊維となる。
非プロトン性極性溶媒に不溶な繊維としては、溶剤紡糸セルロース繊維、セルロース繊維、ポリエステル系繊維（ポリエステル繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維等）、ポリアリレート繊維、ポリケトン繊維、ポリエーテル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維（パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維）、ガラス繊維を使用することができる。
上記繊維の中では、化学的安定性から、溶剤紡糸セルロース繊維、又はセルロース繊維が好ましい。
上記非プロトン性極性溶媒に不溶な繊維も、セパレータの強度を向上させ、素子ショート不良率を低減させるために、フィブリル化させた繊維を使用することが好ましい。
また、緻密性に優れ、素子ショート不良率及びエージングショート不良率の低減のために、ＣＳＦ２００ｍｌ以下に叩解した溶剤セルロース繊維を使用することがより好ましい。
【００３０】
前述したように、上記非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維、及び非プロトン性極性溶媒に不溶な繊維は、素子巻取り時工程において使用に耐え得る強度を有するため、フィブリル化させた繊維を使用することが望ましい。
なお、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維及び非プロトン性極性溶媒に不溶な繊維のうち、一方の繊維をフィブリル化が困難な繊維とする場合には、ストレートファイバーを使用することが望ましい。
ストレートファイバーを使用したときには、もう一方の繊維にフィブリル化させた繊維を選択し、その配合率を多くして繊維間の絡みを増加させて、強度を向上させるか、或いは、カルボキシメチルセルロースやポリアクリルアミドのような、乾燥時にフィルムを形成しない半合成高分子、合成高分子等の紙力増強剤を使用することが望ましい。
【００３１】
非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維、及び非プロトン性極性溶媒に不溶な繊維は、アルミ箔を腐食、変質させないレベルまで、塩化物イオン、硫酸イオンのような不純物を低減させたものを使用することが望ましい。
【００３２】
セパレータの厚さを厚くすると、極間距離が長くなり、コンデンサのＥＳＲは悪化する。このため、電解液に溶解させる前のセパレータの厚さは１０〜７０μｍであることが望ましい。
【００３３】
セパレータの坪量及び密度は、電解液に溶解させた後の実質の坪量及び密度が重要であり、電解液溶解後の実質のセパレータ密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以下、且つ坪量が１２ｇ／ｍ２以下の構成が望ましい。
【００３４】
本発明に係るアルミ電解コンデンサは、上述した構成のセパレータを、タブ付けした陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間に介在させて、巻き付け形成した後に、液状の電解質を含浸させて、さらに封口することによって、作製することができる。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明に係るアルミ電解コンデンサの具体的な実施例及び従来例の説明を行う。
なお、以下の各例においては、タブ付けした陽極箔と陰極箔の間に両極が接触しないようにセパレータを介在させ、巻取りしてコンデンサ素子を形成させた後で、ＧＢＬ及びスルホランを主溶媒とする電解液を含浸させてケースに封入し、エージングを行って、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００３６】
なお、従来例１〜従来例４は、前述した特許文献等に記載されている構成と同様の構成であり、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維は含有していない構成である。
【００３７】
（試料１）
繊維径が１０．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した原料７０重量％と、繊維径が３．３μｍ、ストレートファイバーのアクリル繊維３０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ５０．８μｍ、密度０．２９８ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００３８】
（試料２）
繊維径が１０．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した原料７０重量％と、繊維径が３．３μｍ、ストレートファイバーのモダクリル繊維３０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ５１．３μｍ、密度０．２９６ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００３９】
（試料３）
繊維径が１０．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ２５０ｍｌまで叩解した原料７０重量％と、繊維径が３．３μｍ、ストレートファイバーのアクリル繊維３０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ５１．１μｍ、密度０．３０１ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４０】
（試料４）
繊維径が１０．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した原料９０重量％と、繊維径が３．３μｍ、ストレートファイバーのアクリル繊維１０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ４９．６μｍ、密度０．３１２ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４１】
（従来例１）
マニラ麻パルプ５０重量％と、ヘンプパルプ５０重量％をＣＳＦ５００ｍｌまで叩解した原料の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ５０．７μｍ、密度０．３０８ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４２】
（試料５）
マニラ麻パルプ５０重量％と、ヘンプパルプ５０重量％をＣＳＦ１５０ｍｌまで叩解した原料８０重量％と、繊維径が１．４μｍ、フィブリル化アクリル繊維２０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ４５．１μｍ、密度０．３０９ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を得た。次に、このセパレータを用いて２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４３】
（試料６）
マニラ麻パルプ５０重量％と、ヘンプパルプ５０重量％をＣＳＦ１５０ｍｌまで叩解した原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙した後、ポリプロピレングリコールを含浸塗布させ、セルロース繊維が８０重量％、ポリプロピレングリコールが２０重量％含有された、厚さ４５．９μｍ、密度０．３０２ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４４】
（試料７）
繊維径が１２．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ１２０ｍｌまで叩解した原料５０重量％と、繊維径が１１．０μｍ、ストレートファイバーのポリ乳酸繊維５０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙した。その後、ダイレクトロールコーターでカルボキシメチルセルロース樹脂の希釈液を含浸塗布し、シリンダドライヤで乾燥させ、厚さ３０．８μｍ、密度０．４４１ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４５】
（試料８）
繊維径が１２．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ１２０ｍｌまで叩解した原料５０重量％と、繊維径が１１．０μｍ、ストレートファイバーのポリ乳酸繊維５０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ３０．５μｍ、密度０．４５１ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４６】
（従来例２）
繊維径が１２．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ１２０ｍｌまで叩解した原料６５重量％と、ＣＳＦ６００ｍｌのヘンプパルプ３５重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙した。その後、ダイレクトロールコーターでカルボキシメチルセルロース樹脂の希釈液を含浸塗布し、シリンダドライヤで乾燥させ、厚さ３１．０μｍ、密度０．４４８ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４７】
（試料９）
繊維径が８．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ０ｍｌまで叩解した原料５０重量％と、繊維径が０．４μｍ、ストレートファイバーのアセテート繊維５０重量％の混合原料を使用して、長網抄紙機で抄紙し、厚さ１５．９μｍ、密度０．４４８ｇ／ｃｍ３の長網一重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４８】
（従来例３）
繊維径が８．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ０ｍｌまで叩解した原料を使用して、長網抄紙機で抄紙し、厚さ１５．７μｍ、密度０．４４２ｇ／ｃｍ３の長網一重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００４９】
（試料１０）
繊維径が５．０μｍのパラ系アラミド繊維５０重量％と、繊維径が０．７μｍ、フィブリル化アクリレート系繊維５０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ７０．８μｍ、密度０．３０１ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００５０】
（試料１１）
繊維径が５．０μｍのパラ系アラミド繊維５０重量％と、繊維径が０．７μｍ、ストレートファイバーのアクリレート系繊維５０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ７１．１μｍ、密度０．２９９ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００５１】
（試料１２）
繊維径が０．５μｍのストレートファイバーのポリエチレンテレフタレート繊維２０重量％と、繊維径が６．０μｍ、フィブリル化ポリウレタン繊維８０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ６０．７μｍ、密度０．３９１ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００５２】
（試料１３）
繊維径が０．５μｍのストレートファイバーのポリエチレンテレフタレート繊維１０重量％と、繊維径が６．０μｍ、フィブリル化ポリウレタン繊維９０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、厚さ６１．０μｍ、密度０．３８７ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００５３】
（試料１４）
繊維径が７．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ５０ｍｌまで叩解した原料６０重量％と、繊維径が０．４μｍ、ストレートファイバーのトリアセテート繊維４０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙した。その後、ダイレクトロールコーターでポリアクリルアミド樹脂の希釈液を含浸塗布し、シリンダドライヤで乾燥させ、厚さ６０．８μｍ、密度０．２７３ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００５４】
（試料１５）
繊維径が７．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ５０ｍｌまで叩解した原料６０重量％と、繊維径が０．４μｍ、ストレートファイバーのジアセテート繊維４０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙した。その後、ダイレクトロールコーターでポリアクリルアミド樹脂の希釈液を含浸塗布し、シリンダドライヤで乾燥させ、厚さ６０．１μｍ、密度０．２７１ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００５５】
（従来例４）
マニラ麻パルプ５０重量％と、ヘンプパルプ５０重量％をＣＳＦ５００ｍｌまで叩解した原料の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙した。その後、ダイレクトロールコーターでポリアクリルアミド樹脂の希釈液を含浸塗布し、シリンダドライヤで乾燥させ、厚さ６１．２μｍ、密度０．２７８ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を得た。次に、このセパレータを用いて、２５ＷＶ、２２０μＦのアルミ電解コンデンサを得た。
【００５６】
以上の各試料及び各従来例の仕様を、表１にまとめて示す。
なお、従来例１〜従来例４には、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が含まれておらず、非プロトン性極性溶媒に不溶な繊維のみが含まれているため、表１における非プロトン性溶媒に可溶な繊維の繊維名の欄は空欄となっている。
【００５７】
【表１】
2014103158.tif 000002
【００５８】
各試料及び各従来例で得られた、セパレータとアルミ電解コンデンサについて、厚さ（μｍ）、密度（ｇ／ｃｍ３）、引張強さ（Ｎ／１５ｍｍ）、エージングショート不良率（％）、ＥＳＲ（Ω／１ｋＨｚ）を測定した。
なお、各試料における密度は、電解液に含浸させる前のセパレータの密度であり、コンデンサを作製して、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が溶解した後は、さらなる低密度となる。
そして、作製したコンデンサを分解してセパレータを取り出し、アセトンで洗浄した後に、ＪＩＳ  Ｃ２３００に規定された方法で、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が溶解した後の実質のセパレータ密度を測定した。
【００５９】
（評価方法）
各試料及び各従来例で得られた、セパレータとアルミ電界コンデンサについて、以下の項目で評価を行った。
（１）セパレータの厚さ、密度
ＪＩＳ  Ｃ２３００（電気用セルロース紙試験方法）に規定された方法で、セパレータの厚さ及び密度を測定した。
（２）セパレータの引張強さ
幅１５ｍｍ、長さ２５０ｍｍの試験片をセパレータの縦方向に５本以上採取し、ＪＩＳ  Ｃ２３００に規定される引張強さ測定方法で測定し、その平均値をセパレータの引張強さとした。
（３）素子ショート不良率
コンデンサ素子に電解液を含浸させる前に、両極間のショートによる導通があったものを素子ショート不良とし、不良を生じた素子の全素子数に対する割合を素子ショート不良率とした。
（４）エージングショート不良率
６２．５Ｖまで徐々に昇圧させてエージングを行い、初期段階から昇圧できないもの、及び昇圧途中で電圧が降下したものをエージングショート不良とし、不良を生じた素子の全素子数に対する割合をエージングショート不良率とした。
（５）ＥＳＲ（等価直列抵抗）
アルミ電解コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）を、２０℃、１ｋＨｚの周波数でＬＣＲメータを用いて測定した。
【００６０】
以上説明した方法で測定した、各試料及び各従来例の各アルミ電解コンデンサについて、特性を測定した結果を、表１及び表２に示す。
【００６１】
【表２】
2014103158.tif 000003
【００６２】
表２に示すように、試料１等の非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維を所定量配合した構成のセパレータから得られたアルミ電解コンデンサは、非プロトン性極性溶媒に可溶な繊維が配合されていない従来例と比較して、ＥＳＲが大幅に改善されていることがわかる。
また、コンデンサ素子製作時において、使用に耐え得る引張強さは、７．８Ｎ／１５ｍｍ以上である。そして、試料１や試料２等は、いずれも７．８Ｎ／１５ｍｍ以上の値を示している。
【００６３】
試料１は、繊維径が１０．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した原料７０重量％と、繊維径が３．３μｍ、ストレートファイバーのアクリル繊維３０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙して得た、厚さ５０．８μｍ、密度０．２９８ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を使用したことにより、引張強さは１２．７Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングも良好であった。
また、ＥＳＲは１ｋＨｚにおいて０．６４７Ωであり、小さい数値を示している。
これは、電解液を含浸することによりセパレータからアクリル繊維が溶解し、セパレータの坪量が１０．６ｇ／ｍ２、密度が０．２０９ｇ／ｃｍ３と低減された効果によるものと考えられる。
【００６４】
試料３は、繊維径が１０．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ２５０ｍｌまで叩解した原料７０重量％と、繊維径が３．３μｍ、ストレートファイバーのアクリル繊維３０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙して得た、厚さ５１．１μｍ、密度０．３０１ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を使用したものである。
試料３は、溶剤紡糸セルロース繊維のＣＳＦが２５０ｍｌと高く、フィブリル化が進んでいないため、素子ショート不良率が０．４％、エージングショート不良率は１．１％となり、試料１及び試料２と比較すると悪化している。
従って、溶剤紡糸セルロース繊維のＣＳＦは、２５０ｍｌでは高すぎ、試料１及び試料２のように、ＣＳＦを２００ｍｌ程度にすれば問題ないことがわかる。
【００６５】
試料４は、繊維径が１０．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した原料９０重量％と、繊維径が３．３μｍ、ストレートファイバーのアクリル繊維１０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙して得た、厚さ４９．６μｍ、密度０．３１２ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を使用したものである。
試料４は、アクリル繊維の配合率が１０％と少なく、ＥＳＲは１ｋＨｚにおいて０．８０７Ωであり、アクリル繊維の配合率を３０％としている試料１と比較して、２４．７％悪化している。
従って、アクリル繊維の配合率は、１０％ではまだ充分ではなく、試料１及び試料２のように、３０％程度にすれば問題ないことがわかる。
前述したように、アクリル繊維等、非プロトン性極性溶媒に溶解する繊維の配合率は、２０〜８０％とすることが望ましい。
【００６６】
従来例１は、マニラ麻パルプ５０重量％と、ヘンプパルプ５０重量％で構成されているため、非プロトン性極性溶媒に不溶である。
従来例１のＥＳＲは０．９１１Ωであり、試料１に比較して４０．８％悪化している。また、従来例１は、素子ショート不良率が３．０％、エージングショート不良率は１．８％であり、試料１及び試料２と比較すると不良率が高い。
【００６７】
試料２は、繊維径が１０．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した原料７０重量％と、繊維径が３．３μｍ、ストレートファイバーのモダクリル繊維３０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙して得た、厚さ５１．３μｍ、密度０．２９６ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を使用したものである。
試料２は、試料１で使用したアクリル繊維を、モダクリル繊維に変更したものであるが、引張強さは１２．７Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングも良好であった。また、ＥＳＲは１ｋＨｚにおいて０．６４９Ωと、試料１と同様に小さい値を示している。試料２も試料１と同様に、電解液含浸後のセパレータからモダクリル繊維が溶解することで、密度及び坪量が低下し、ＥＳＲの改善に繋がったと考えられる。
【００６８】
試料５は、セルロース繊維をＣＳＦ１５０ｍｌまで叩解した原料８０重量％と、繊維径が１．４μｍ、フィブリル化アクリル繊維２０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙して得た、厚さ４５．１μｍ、密度０．３０９ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を使用したものである。
これに対し、試料６は、試料５と同一のセルロース繊維をＣＳＦ１５０ｍｌまで叩解した原料を使用し、円網多層コンビネーションマシンで抄紙した円網三重紙に、セルロース繊維８０重量％、ポリプロピレングリコール２０重量％になるようにポリプロピレングリコールを塗工した、厚さ４５．９μｍ、密度０．３０２ｇ／ｃｍ３の円網三重紙を使用しており、特許文献３の手法を用いたものである。
試料６は、試料５と同種のセルロース繊維を、同配合率としているので、電解液に溶解する材料が２０重量％配合されている。しかしながら、試料６はポリプロピレングリコールを塗工した構成のため、引張強さが０．７Ｎ／１５ｍｍと著しく低い数値となり、紙切れが発生し、コンデンサ素子を形成することができなかった。
試料５は、電解液に溶解する材料が２０重量％配合されているが、引張り強さは１９．６Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングは良好であった。
試料５と試料６の比較にて明確であるように、本発明における非プロトン性極性溶媒への溶解成分は特許文献３の電解液溶解成分とは異なり、セルロース間の水素結合を阻害しないため、セパレータの引張強さを著しく低下させることがない。例えば、特許文献３の構成では困難である、密度が０．２５ｇ／ｃｍ３以下、且つ坪量が１２ｇ／ｍ２以下のセパレータにおいて、電解液に可溶な物質を２０％以上配合することが可能となり、大幅なＥＳＲ改善を可能にするものである。
【００６９】
試料７は、繊維径が１２．０μｍの溶剤紡糸セルロース繊維をＣＳＦ１２０ｍｌまで叩解した原料５０重量％と、繊維径が１１．０μｍ、ストレートファイバーのポリ乳酸繊維５０重量％の混合原料を使用して、円網多層コンビネーションマシンで抄紙し、その後カルボキシメチルセルロース樹脂の希釈液を含浸塗布して得た、厚さ３０．８μｍ、密度０．４４１ｇ／ｃｍ３の円網二重紙を使用したものである。
試料７のＥＳＲは、１ｋＨｚにおいて０．６２９Ωであり、小さい数値を示している。引張強さは１１．８Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングも良好であった。
これに対し、試料８は、試料７と同一原料を使用して、試料７で含浸塗布していた、カルボキシメチルセルロースを含浸塗布していない。
試料８のＥＳＲは０．６２１Ωと、試料７と同様に小さい値を示しているが、引張強さが５．９Ｎ／１５ｍｍしかなく、素子巻取り時に紙切れが発生した。試料８は、素子ショート不良率は２．２％、エージングショート不良率は３．４％と、試料７と比較して悪化している。
試料７及び試料８は、ストレートファイバーの配合比率が５０％であり、試料１及び試料２の３０％よりも多くなっている。試料７と試料８の結果を比較してわかるように、ストレートファイバーの配合比率が５０％程度と比較的多い場合には、カルボキシメチルセルロース等の塗布による紙力増強を行うことが望ましい。
【００７０】
従来例２は、溶剤紡糸セルロース繊維とヘンプパルプで構成されているため、非プロトン性極性溶媒に不溶である。従来例２のＥＳＲは０．８２７Ωであり、試料７に比べ３１．５％悪化している。
【００７１】
試料９の引張強さは９．８Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングも良好であった。また、試料９のＥＳＲは、１ｋＨｚにおいて０．４７９Ωであり、小さい数値を示している。
これに対して、従来例３は、溶剤紡糸セルロース繊維のみで構成されているため、非プロトン性極性溶媒に不溶である。このことにより、ＥＳＲは０．７８９Ωと高く、試料９に比べて６４．７％悪化している。
【００７２】
試料１０の引張強さは１０．８Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングも良好であった。また、試料１０のＥＳＲは、１ｋＨｚにおいて０．５２４Ωであり、小さい数値を示している。
これに対し、試料１１は、試料１０で使用しているフィブリル化アクリレート繊維とは異なり、ストレートファイバーのアクリレート繊維を使用した構成である。試料１１のＥＳＲは０．５２７Ωと、試料１０と同様に小さい値を示しているが、引張強さが６．９Ｎ／１５ｍｍしかなく、素子巻取り時に紙切れが発生した。素子ショート不良率は１．８％、エージングショート不良率は３．１％と試料１０と比べて悪化している。
従って、アクリレート繊維は、フィブリル化したものを使用することが望ましいことがわかる。
【００７３】
試料１２は、非プロトン性極性溶媒に可溶なポリウレタン繊維が８０％配合されている。
試料１２の引張強さは１５．７Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングも良好であった。また、試料１２のＥＳＲは、１ｋＨｚにおいて０．５０６Ωであり、小さい数値を示している。
これに対し、試料１３は、非プロトン性極性溶媒に可溶なポリウレタン繊維が９０％配合されており、これらの繊維が電解液に溶解するため、ＥＳＲは０．４２９Ωと、実施例６よりも小さい値を示している。しかしながら、セパレータは当初の十分の一の坪量の２．４ｇ／ｍ２となり、密度は０．０３９ｇ／ｃｍ３になる。このため、エージングショート不良率が４．８％と試料１２と比べて悪化している。
従って、溶媒に可溶な繊維の配合率は、９０％では多すぎて、試料１１のように８０％程度にすれば問題ないことがわかる。
前述したように、アクリル繊維等、非プロトン性極性溶媒に溶解する繊維の配合率は、２０〜８０％とすることが望ましい。
【００７４】
試料１４は、非プロトン性極性溶媒に溶解する繊維として、トリアセテート繊維を使用している。
試料１４の引張強さは１２．７Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングも良好であった。また、試料１４のＥＳＲは、１ｋＨｚにおいて０．６１９Ωであり、小さい数値を示している。
これに対し、従来例４は、非プロトン性極性溶媒に不溶である、天然セルロース繊維で構成されているため、ＥＳＲは０．９６２Ωであり、試料１４に比べ５５．４％悪化している。
試料１５は、試料１４で使用しているトリアセテート繊維を、ジアセテート繊維に変更したものであるが、引張強さは１２．７Ｎ／１５ｍｍであり、素子巻取り時のハンドリングも良好であった。また試料１５のＥＳＲは１ｋＨｚにおいて０．６２２Ωと、試料１４と同様に小さい値を示している。
【００７５】
以上説明したように、本発明の電解コンデンサ用セパレータの構成とすることにより、セパレータ製造工程、及びコンデンサ素子製造工程において、紙切れを起こさない強度を有しており、且つ、従来例よりも非プロトン性極性溶媒におけるＥＳＲが改善されている。
このことにより、電解液の主溶媒として非プロトン性極性溶媒を使用したアルミ電解コンデンサの低ＥＳＲ化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の電解コンデンサ用セパレータ及び本発明のアルミ電解コンデンサは、製造工程において強度と緻密性を有し、かつ、コンデンサのインピーダンス特性、特に等価直列抵抗を改善する効果を有する。
従って、本発明は、産業上の利用可能性を有している。