(57)【要約】【課題】セルロースを原料とした薄くて均一かつ緻密で不純物が少ないフィルムを提供し、該フィルムをセパレータとして用いることで小形化及び／又は高容量化した電解コンデンサを提供することを目的とする。【解決手段】アミンオキシド系溶媒にセルロースを溶解したセルロース溶液を膜状に成形し、水またはアミンオキシド系溶媒の貧溶媒に浸漬することによりセルロースを凝固して再生する。再生したセルロースを水で洗浄してアミンオキシド系溶媒を除去した後、乾燥することにより薄くて均一かつ緻密で不純物が少ないセルロースフィルムを得る。得られたセルロースフィルムをセパレータとして陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間に介在させて捲回してコンデンサ素子を製作し、このコンデンサ素子を液状の電解液中に浸漬して電解質を含浸させ、ケースに入れた後、封口しエージングして製作することで小形化及び／又は高容量化した電解コンデンサを提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースを原料として用いたフィルムであ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】
前記セルロースを原料として用いたフィルムが、アミンオキシド系溶媒にセルロースを溶解したセルロース溶液を膜状に成形し、水またはアミンオキシド系溶媒の貧溶媒に浸漬することによりセルロースを凝固して再生し、再生したセルロースを水で洗浄してアミンオキシド系溶媒を除去した後、乾燥することにより得られたセルロースフィルムであることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項３】
前記アミンオキシド系溶媒が、Ｎ‐メチルモルホリン‐Ｎ‐オキシドであることを特徴とする請求項２記載の電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項４】
フィルムの膜厚が、３〜２０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項５】
前記フィルムの塩素含有量が２ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項６】
前記フィルムの硫酸塩含有量が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項７】
陽極箔と陰極箔との間に請求項１乃至６いずれかに記載のセパレータを介在させることを特徴とする電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解コンデンサ用セパレータ及び電解コンデンサに関し、例えばセルロースフィルムをセパレータとして用いてコンデンサの小形化及び／又は高容量化を実現可能なアルミ電解コンデンサ用セパレータ及び該セパレータを用いる電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にアルミ電解コンデンサは、陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間にセパレータを介在させて捲回してコンデンサ素子を製作し、このコンデンサ素子に電解液を含浸させ、ケースに入れた後、封口しエージングして製作している。【０００３】
アルミ電解コンデンサの誘電体は陽極アルミ箔の表面に電解酸化（化成）によって形成された極めて薄い酸化皮膜である。コンデンサ素子中のセパレータに電解液を含浸することで電解液が真の陰極となり、陽極アルミ箔表面の酸化皮膜が誘電体となる。【０００４】
コンデンサの静電容量は下記式（１）で表される。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ・・・式（１）
Ｃ：静電容量（Ｆ）
ε：誘電体の比誘電率（Ｆ／ｍ）
Ｓ：電極の面積（ｍ2）
ｄ：電極間の距離（ｍ）【０００５】
比誘電率［式（１）のε］は誘電体の種類に依存するため、アルミ電解コンデンサの静電容量［式（１）のＣ］を大きくするためには電極の面積［式（１）のＳ］を大きくし、電極間の距離［式（１）のｄ］を小さくすることが有効である。酸化皮膜は単位厚み当たりの耐電圧が高く、また任意の厚みの酸化皮膜を形成できるため、アルミ電解コンデンサはセラミックコンデンサやフィルムコンデンサなどの他のコンデンサに比べて電極間の距離ｄが小さい。また陽極アルミ箔をエッチングすることにより、見かけ面積に比べて実効面積を２０〜１２０倍程度に拡大できるため、電極の面積Ｓが大きい。したがってアルミ電解コンデンサは他のコンデンサに比べて小形かつ大容量を実現できることが最大の特徴となっている。【０００６】
アルミ電解コンデンサにおいて、セパレータの主な役割は両電極箔の隔離と電解液の保持である。セパレータの素材には電気絶縁性が要求され、また様々な種類の電解液の保持のために親水性、親油性が要求される。これらの特性を併せ持つものとしてセルロースがあり、セパレータにはセルロース紙である電解紙が使用されている。【０００７】
近年、日本のみならず世界各国の省エネルギー政策、石油代替エネルギー政策により、風力発電、太陽電池、ハイブリッド車、電気自動車、各種省エネルギー機器など環境に関わるあらゆる分野でエネルギー効率のよいインバータ回路などの利用拡大が続いている。また、家庭用電気器具でも省エネルギー化を目的として空調機器、冷蔵庫、洗濯機、照明機器など多くの機器がインバータ化されている。【０００８】
ここで、インバータとは、周波数と電圧を制御することによってモーターの回転を高度に制御する可変速装置をいうものとする。インバータでは整流器から出力される直流に含まれている変動分の平滑を目的に、アルミ電解コンデンサが使用される。アルミ電解コンデンサはインバータ構成部材の中では大きな体積比率を占めており、さらなる小形化への要望が強い。【０００９】
アルミ電解コンデンサはスイッチング電源などの入力平滑用としても用いられる。スイッチング電源は商用電源から入力された交流電流を任意の直流電流で出力する変換装置である。スイッチング電源などの電源においてもアルミ電解コンデンサの設置スペースに制約がある場合や電源の小形化の要求がある。
またアルミ電解コンデンサは複数個使用される場合も多く、同じサイズにおいて容量を大きくすれば搭載員数の削減が可能になるため、小形化と併せて高容量化の要望も強い。アルミ電解コンデンサにおいてさらなる小形化あるいは高容量化は様々な分野に共通した重要な開発ポイントである。【００１０】
アルミ電解コンデンサの素子は陽極アルミ箔と陰極アルミ箔の間にセパレータを介在させて捲回して製作するため、セパレータを薄くすると同体積の素子では陽極アルミ箔の長さを増やせるため誘電体である酸化皮膜の面積［上記の式（１）のＳ］を増やすことができ、アルミ電解コンデンサの高容量化が実現できる。また、同容量においては酸化皮膜の面積［上記の式（１）のＳ］を変更せずにセパレータを薄くすることで素子の体積が小さくなるため、アルミ電解コンデンサの小形化が実現できる。【００１１】
アルミ電解コンデンサのショートの原因としては、タブ部分、電極箔端部のバリ、あるいは電極箔とリード線接続部のバリなどによるセパレータの貫通や破損、振動や衝撃などの機械的ストレスによるセパレータの破損、火花放電等の電気的ストレス、コンデンサ製造の際のエージング工程、酸化皮膜欠陥部に由来する酸化皮膜絶縁破壊などが挙げられる。セパレータを薄くすることはこれらのショート原因に対する耐性（以下耐ショート性）を低下させる。セパレータを薄くしても同等の耐ショート性を維持するためには、セパレータをより均一かつ緻密な地合にすることや密度を上げることが有効である。【００１２】
中高圧用アルミ電解コンデンサの場合、耐ショート性を確保するために十分な高い密度と厚さを有する電解紙がセパレータとして使用されている。使用電圧が高くなるほどショートの危険性が増加するため、繊維を高叩解した原料を長網抄紙機で抄紙したピンホールの存在しない密度０．７０〜１．００ｇ／ｃｍ3の高密度電解紙（以下「長網一重紙」）や前記長網抄紙機にて紙層形成された高密度層と円網抄紙機にて紙層形成された低密度層とを抄紙機上で重ねて抄き合わせた電解紙（以下「長網円網二重紙」）が使用されている（特許文献１）。【００１３】
これらの長網一重紙や長網円網二重紙の高密度層には一般的に多量の電力と叩解時間をかけて高叩解された針葉樹クラフトパルプが原料として使用される。針葉樹クラフトパルプの断面は未叩解の状態では約１０μｍ×４０μｍの大きさの扁平状であるが、叩解によりフィブリルを発生させることで、数十ｎｍ〜数μｍの大きさにまで細分化することができる。紙は繊維を水に分散させて抄紙網上で紙層を形成するため、繊維を叩解して繊維直径を細分化するほど均一で緻密な紙層を形成することができる。【００１４】
しかし、さらなる高叩解を行っても全ての繊維の直径と長さを揃えることは難しい。そのため紙は様々な大きさの繊維が物理的絡み合いおよび水素結合により結合したシートとなり、紙の内部を完全に均一な構造にすることは困難で、均一性および緻密性の向上には限界がある。【００１５】
電解紙は薄葉化についても限界がある。紙の製造工程では抄紙ワイヤー上において、初期脱水時には多くの微細繊維が網下に抜け、徐々に紙層を形成していくにつれ、ろ水速度が遅くなり、脱水工程の中盤以降では多くの微細繊維が湿紙に歩留り、徐々に緻密な紙層を形成することができる。紙の厚さは原料繊維の直径と重なり本数に左右されるため、薄い紙を抄紙するためには、高叩解して繊維径の小さい繊維の割合を多くした原料を用いる必要がある。【００１６】
高叩解した繊維径の小さい原料は繊維長が短くなるため、例えば１０μｍ以下の紙を抄紙する場合には初期脱水時に多くの繊維が網下に抜けてしまうことになるため、歩留り率が低下するとともにピンホールや地合ムラが存在することになる。ピンホールには繊維が存在せず、地合ムラは繊維が不均一に分布しているため繊維が少ない箇所が存在する。セパレータ中にピンホールや地合ムラがある場合、その部分に電荷が集中してショートが発生する。また１０μｍ以下の紙は抄紙工程においても、繊維間の物理的接着箇所が少なくなり湿紙強度および乾紙強度が不足するため断紙トラブルが多発することとなる。【００１７】
紙の密度は下記式（２）で算出されるため、同じ坪量（１ｍ2当たりの紙の重量：ｇ／ｍ2）の紙で厚さが薄くなると密度が高くなる。
密度（ｇ／ｃｍ3）＝坪量（ｇ／ｍ2）／厚さ（μｍ）・・・式（２）【００１８】
しかし、最も叩解されている長網一重紙や長網円網二重紙の高密度層の密度約１．００ｇ／ｃｍ3の高叩解原料よりさらに叩解しても、抄紙時に網下に抜け落ちる繊維の割合が多くなるのみで紙層を形成する繊維形態はほとんど変化しないため、さらに薄くして密度を向上させることは難しい。【００１９】
抄紙後に後加工でカレンダー処理を行うと高密度化できるが、この手法で高密度化しても紙を構成する繊維が厚さ方向に圧縮されるのみで繊維の大きさや面方向の緻密性には変化がないため、耐ショート性は向上しない。【００２０】
均一なシート状成形物の代表的なものとしてフィルムがある。
アルミ電解コンデンサ用のセパレータは電解液を保持する必要があるため、ポリエチレン（ＰＥ）フィルムやポリプロピレン（ＰＰ）フィルムなどの電解液を内部に含浸することができないフィルムや、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムのような電解液に溶解するフィルムはセパレータとして使用することはできない。なお、アルミ電解コンデンサ用セパレータには１００℃以上の温度において寸法安定性や化学的安定性が要求される。ＰＥフィルムやＰＰフィルム、ＰＶＡフィルムなどは耐熱性の面からもセパレータとしての使用は困難である。【００２１】
電解紙と同じセルロースを主成分とするフィルムの代表的なものに、セルロースを水酸化ナトリウムなどのアルカリと二硫化炭素で溶解したビスコースを成膜し、硫酸などの酸で中和してセルロースとして再生することにより製作するセルロースフィルム（ビスコース法により作製したセルロースフィルム）がある。【００２２】
このビスコース法により作製したセルロースフィルムはフィルムであるため、緻密な構造となり電解紙よりも密度が高くなる。またセルロースであるため、親水性および親油性を有する。電解紙の場合、電解液の保持の役割は主に長網円網二重紙の低密度層が担うが、長網一重紙や長網円網二重紙の高密度層も電解液に浸すと繊維間あるいはセルロース分子間の水素結合が切断されて膨潤するため、電解液を保持することができる。ビスコース法により作製したセルロースフィルムは密度が高いため乾燥状態では空隙部分は存在しないが、電解液に浸すとセルロース分子間の水素結合が切断されて膨潤するため、電解液を保持することができる。【００２３】
しかし、ビスコース法により作製したセルロースフィルムはセルロースを再生する工程で二硫化炭素のガスを発生する化学反応を伴うため、ピンホールができやすい。厚さが約２０μｍのビスコース法により作製したセルロースフィルムには直径１０μｍ以上のピンホールが約１０個／ｃｍ2程度存在し、厚さが薄くなるほどピンホール数が増加する。ビスコース法により作製したセルロースフィルムにはピンホールがあるため、同じ厚さの電解紙とを比較した場合、ビスコース法により作製したセルロースフィルムの方が密度の低い電解紙よりも耐ショート性は低くなる。【００２４】
また、ビスコース法により作製したセルロースフィルムは製法上、硫酸塩を含有している。硫酸塩含有量が多いセパレータを用いた場合、電解液中に硫酸イオンが溶出し、アルミ電解コンデンサの陽極アルミ箔の絶縁体となる酸化皮膜を腐食する。酸化皮膜の欠損部はショート不良や漏れ電流増加の原因となる。以上の理由から、ビスコース法により作製したセルロースフィルムをアルミ電解コンデンサ用のセパレータとして使用することは適さない。
また、ビスコース法により作製したセルロースフィルムは製作時のセルロース溶液の粘度を適切にするためにセルロースの重合度を低下させる必要がある。重合度の低下はセルロースフィルムの強度や電解液に対する耐性を低下させる。【００２５】
他の代表的な再生セルロース製造法として銅アンモニアレーヨン法がある。銅アンモニアレーヨンの製造に使用される銅アンモニア溶液は、硫酸銅にアンモニア溶液と水酸化ナトリウムを加えて製作する。銅アンモニア溶液にセルロースを溶解し、希硫酸に押出し成形することで銅アンモニアレーヨン法のセルロースフィルムが製作される。【００２６】
銅アンモニアレーヨン法で製作したセルロースフィルムは硫酸イオンを含有することに加え、銅イオンを多く含有する。銅イオン含有量が多いセパレータを用いた場合、銅イオンが電解液に溶け出し、コンデンサが充放電を繰り返す中で逆電圧がかかった際に陽極アルミ箔の酸化皮膜の欠損部に酸化銅として析出し、デンドライトとなってセパレータを貫通してショートに至る故障が発生する。以上の理由から、銅アンモニアレーヨン法のセルロースフィルムをアルミ電解コンデンサ用セパレータとして使用することは適さない。【００２７】
その他のセルロース溶剤として、塩化リチウム／ジメチルアセトアミド系セルロース溶剤や、水酸化リチウム／尿素系セルロース溶剤（非特許文献１）、水酸化ナトリウム／尿素系セルロース溶剤（特許文献２）、水酸化ナトリウム／チオ尿素系セルロース溶剤（特許文献３）、イオン液体などが知られている。しかし塩化リチウム／ジメチルアセトアミド系セルロース溶剤を使用したセルロースフィルムは塩素含有量が多く、水酸化リチウム／尿素系セルロース溶剤、水酸化ナトリウム／尿素系セルロース溶剤、水酸化ナトリウム／チオ尿素系セルロース溶剤は実用上、アルカリの中和のために凝固浴に希硫酸が使用されるため、硫酸塩含有量が多くなる。【００２８】
イオン液体はアニオンとしてＣｌ-、Ｂｒ-、ＳＣＮ-、ＢＦ4-、ＰＦ6-などを持つ１−ブチル−３メチルイミダゾリウム塩がセルロースを溶解することが知られているが（非特許文献２）、セルロースを溶解するイオン液体は反応性のよい塩素やその他のハロゲンをアニオンに使用する。塩素やハロゲンの残留成分は硫酸イオン以上に陽極アルミ箔の酸化皮膜を腐食するため、これらのイオン液体を用いて製作されたセルロースフィルムをセパレータとして使用することは適さない。またイオン液体は非常に高価なため、安価であることを特徴とするアルミ電解コンデンサの構成部材の製造には適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特許第３６９３２９９号公報
【特許文献２】特許公表２００８−５４２５６０号公報
【特許文献３】特許公表２００９−５０８０１５号公報
【非特許文献】
【００３０】
【非特許文献１】セルロースの実験と解析法  第１５回  アルカリ−尿素系溶剤へのセルロースの溶解と再生ゲル化  空閑重則、ＣＡＩ Ｊｉｅ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｖｏｌ．１５  Ｎｏ.２（２００８）
【非特許文献２】シーエムシー出版  イオン液体II  第１３章  難溶性物質の可溶化  深谷幸信、大野弘幸
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明は、アルミ電解コンデンサ用セパレータとして、セルロースを原料とした薄くて均一かつ緻密で、また不純物が少ないフィルムを提供することを目的とする。また該セルロースフィルムをセパレータとして用いることで小形化及び／又は高容量化したアルミ電解コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
以上の目的を解決する一手段として、例えば以下の構成を備える。即ち、セルロースを原料として用いたフィルムであることを特徴とする電解コンデンサ用セパレータとする。【００３３】
そして例えば、前記セルロースを原料として用いたフィルムが、アミンオキシド系溶媒にセルロースを溶解したセルロース溶液を膜状に成形し、水またはアミンオキシド系溶媒の貧溶媒に浸漬することによりセルロースを凝固して再生し、再生したセルロースを水で洗浄してアミンオキシド系溶媒を除去した後、乾燥することにより得られたセルロースフィルムであることを特徴とする。【００３４】
また例えば、前記アミンオキシド系溶媒が、Ｎ‐メチルモルホリン‐Ｎ‐オキシドであることを特徴とする。更に例えば、フィルムの膜厚が、３〜２０μｍであることを特徴とする。
また例えば、前記フィルムの塩素含有量が２ｐｐｍ以下であることを特徴とする。あるいは、前記フィルムの硫酸塩含有量が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。【００３５】
又は、陽極箔と陰極箔との間に以上に記載した構成のセパレータを介在させることを特徴とする電解コンデンサとする。
例えば、このセパレータを陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間に介在させて捲回してコンデンサ素子を製作し、このコンデンサ素子を液状の電解液中に浸漬して電解質を含浸させ、ケースに入れた後、封口しエージングして製作することで小形化及び／又は高容量化したアルミ電解コンデンサを提供する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、緻密性、均一性、密度を向上させることができ、非常に緻密で均一なフィルムを提供することができ、このフィルムを電解コンデンサ用のセパレータとして用いることにより、電解コンデンサの耐ショート性も大幅に向上させることができ、電解コンデンサの更なる小形化及び／又は高容量化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとエージング後の不良率の関係を抽出して示したプロット図である。
【図２】１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサの静電容量の関係を抽出して示したプロット図である。
【図３】１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性の関係を抽出して示したプロット図である。
【００３８】
【図４】４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとエージング後の不良率の関係を抽出して示したプロット図である。
【図５】４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサの静電容量の関係を抽出して示したプロット図である。
【図６】４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性の関係を抽出して示したプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明に係る発明の実施の形態例のアルミ電解コンデンサでは、アミンオキシド系セルロース溶液を用いて製作したセルロースフィルムを陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間に介在させるセパレータとして用いる。
【００４０】
本発明の実施の形態例に適用されるアミンオキシド系溶媒の主成分であるアミンオキシドとしては、第三級アミンオキシドを用いることが好ましい。第三級アミンオキシドとしては、セルロースを溶解し水と混合するもので、かつ水に対し安定であればいずれの第三級アミンオキシドも用いることができるが、入手のしやすさ、使用済み溶剤の回収精製のしやすさ等から、Ｎ‐メチルモルホリン‐Ｎ‐オキシド（以下ＮＭＭＯ）を用いることが特に好ましい。ここで、水に対して安定な第三級アミンオキシドとは、水と化学反応を起こさないという意味である。
【００４１】
本発明に係る一発明の実施の形態例で用いられるセルロース溶液の組成は、ＮＭＭＯが７０〜９５重量％、水が２〜２８重量％、セルロースが２〜２０重量％の濃度範囲が好ましい。ＮＭＭＯの割合が７０重量％を下回るとセルロースの溶解が困難になる。なお、溶液中のセルロースの濃度が２重量％を下回るとセルロースフィルムを作製する際に多くのセルロース溶液が必要になるため生産効率が悪くなり、２０重量％を超えるとセルロース溶液の粘度が高くなり、薄膜の製作に不適となる。
【００４２】
この範囲であればセルロースを良好に溶解することができ均一な溶液が得られるが、溶媒の種類、成形装置、成形条件によっても溶解条件は異なるため、セルロース溶媒の組成はこれに限定されるものではない。
【００４３】
溶解温度は７５℃以上１５０℃未満の範囲が好ましい。７５℃以下の場合は良好なセルロース溶液が得られず、１５０℃以上の場合はＮＭＭＯおよびセルロースの分解が起こる場合がある。特に１２０℃以下で溶解を行うことがより好ましい。
【００４４】
使用するセルロース基材はセルロースフィルムの塩素含有量を２ｐｐｍ以下にするため無塩素（ＴＣＦ）漂白、あるいは未漂白のものを使用する。セパレータ中の塩素含有量が２ｐｐｍより多くなると酸化皮膜に対する腐食性が強くなり、ショート不良や漏れ電流の増大を引き起こすため、アルミ電解コンデンサ用セパレータとして適さない。なお、ここでの塩素含有量はＪＩＳ  Ｃ  ２３００  電気用セルロース紙  第２部  試験方法の塩素含有量  イオンクロマトグラフ法（抽出法）に記載の方法で測定した値とする。
【００４５】
また、セルロースフィルムの硫酸塩含有量を１０ｐｐｍ以下にするため、硫酸塩含有量が２００ｐｐｍ以下のセルロースを用いることが好ましい。硫酸塩は後述するフィルム化の際の洗浄工程などで減少するが、２００ｐｐｍ以上の含有量のセルロースを使用すると洗浄が不十分な場合にセルロースフィルム中の硫酸塩含有量が１０ｐｐｍを超える可能性がある。セパレータ中の硫酸塩含有量が１０ｐｐｍを超えると酸化皮膜に対する腐食性が強くなるため、ショート不良や漏れ電流の増大を引き起こす。なお、ここでの硫酸塩含有量は前述の塩素含有量測定に用いる抽出液をイオンクロマトグラフで測定した値とする。
【００４６】
セルロース基材としては木材パルプ、非木材パルプ、マーセル化パルプ、溶解パルプ、再生セルロースを使用することができる。これらの中から１種類または２種類以上を組み合わせて使用することができ、これらのセルロース基材から製作した紙も使用することができる。特に溶解パルプあるいはコットンリンターパルプをセルロース基材として用いることが好ましい。溶解パルプおよびコットンリンターパルプはα−セルロース含有量が９０％以上でありセルロース純度が高いため、均一かつ均質なセルロースフィルムの製作に適している。セルロース基材の化学的性質、物理的性質の違いにより得られるセルロースフィルムの特性を調整することが可能である。
【００４７】
セルロース溶液は加熱押出ダイを通して押し出され、加熱押出ダイと凝固浴との間の僅かな空気間隙を通って水またはＮＭＭＯの貧溶媒で構成された凝固浴に投入される。空気間隙を設けない場合は凝固浴により加熱押出ダイが冷却され、セルロース溶液が押出ダイ内部で固化して詰まりが発生する。
【００４８】
成膜方法としては加熱押出ダイ以外にも、加熱した基材上に所定のクリアランスでキャスティングを行う方法や、加熱したロールを用いて基材上に転写し成膜する方法を用いてもよい。凝固浴でセルロースを再生した後、イオン交換水で洗浄し、乾燥することにより、薄くて均一かつ緻密で、不純物が少ないセルロースフィルムを得ることができる。得られたセルロースフィルムは親水性および親油性を有するため、電解液に浸すことでセルロース間の水素結合が切断されて膨潤し、電解液を内部に保持することができる。
【００４９】
セルロースフィルムの厚さは３〜２０μｍが好ましい。セパレータはアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性に大きく影響する。セルロースフィルムは電解紙よりも密度が高いため、同じ厚さの電解紙に比較してインピーダンス特性は悪くなる傾向がある。しかし電解紙からセルロースフィルムへセパレータを置き換えた場合、電解紙よりも薄いセルロースフィルムを使用することができるため、極間距離は短くなる。そのためインピーダンス特性は良くなり、密度上昇による悪化分を相殺することができる。ただしセルロースフィルムの厚さが厚くなるとインピーダンス特性は二次関数的に悪化するため、セパレータとして実用可能な厚さは２０μｍ以下である。
【００５０】
一方、３μｍ未満のセルロースフィルムでは機械的強度が著しく低くなるため、フィルム製造工程およびアルミ電解コンデンサ素子製造工程で破断するなど、製造工程での問題が発生する。また、陽極アルミ箔や陰極アルミ箔のバリに対しても弱く、耐ショート性が低いためにセパレータとして使用することは困難である。
【００５１】
このようにして得られたセルロースフィルムをセパレータとして陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間に介在させて捲回してコンデンサ素子を製作し、このコンデンサ素子を液状の電解液中に浸漬して電解質を含浸させ、ケースに入れた後、封口しエージングして製作することで小形化及び／又は高容量化したアルミ電解コンデンサを製作することができる。
【実施例】
【００５２】
〔セパレータ特性の測定方法及び評価方法〕
各実施例、比較例及び従来例において説明するセパレータとしての各実験結果の測定方法、評価方法は以下の通りである。【００５３】
厚さ、密度、引張強さ、塩素含有量は、ＪＩＳ Ｃ ２３００［電気用セルロース紙］の試験方法に準じて行った。厚さの測定では、試料を１０枚重ね自動停止式の外側マイクロメータを用いて厚さを３点以上測定し、１枚当たりの平均値を算出した。密度の測定では、Ｂ法（絶乾状態の密度を求める方法）に準じて測定を行った。塩素含有量の測定では、１７．２．４．２  抽出第５法に準じて、製作した抽出液を、１７．２．４．３  イオンクロマトグラフ法を用いて測定した。硫酸塩含有量も塩素含有量と同様の方法を用いて測定した。【００５４】
〔アルミ電解コンデンサの製作方法〕
エッチング処理および酸化皮膜形成処理を行った陽極アルミ箔と陰極アルミ箔が接触しないようにセパレータを介在させて捲回してコンデンサ素子を製作し、このコンデンサ素子に所定の電解液を含浸させ、ケースに入れた後、封口し直径１０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、定格電圧１６０ＷＶあるいは４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサを製作した。【００５５】
〔コンデンサエージング後の不良率〕
各コンデンサ試料１０００個について、定格電圧の約１１０％まで徐々に昇圧していき、エージングを行った。エージングショート、防爆弁の作動、液漏れ、封口部の膨れなどの外観異常も含めた不良コンデンサの個数を１０００で除して不良率とした。【００５６】
〔アルミ電解コンデンサの静電容量〕
電解コンデンサの静電容量は２０℃、１２０Ｈｚの周波数でＬＣＲメータを用いて測定した。
〔アルミ電解コンデンサのインピーダンス〕
電解コンデンサのインピーダンスは２０℃、１ｋＨｚの周波数でＬＣＲメータを用いて測定した。【００５７】
〔実施例１〕
重合度６００のＴＣＦ溶解パルプ１５０ｇを、７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら７８℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース２．２重量％、ＮＭＭＯ７１．９重量％、水２５．９重量％であった。【００５８】
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、０．２５ｍｍのスリット幅で押出し、１０ｍｍの空気間隙を通した後、２０重量％のＮＭＭＯの貧溶媒の凝固浴に浸漬しセルロースを再生した。【００５９】
再生したセルロースを３槽のイオン交換水の洗浄浴で洗浄した後、ドラム式乾燥機で乾燥することにより、セルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが３．１μｍ、塩素含有量が１．１ｐｐｍ、硫酸塩含有量が５．１ｐｐｍ、引張強さが９．８Ｎ／１５ｍｍであった。【００６０】
〔実施例２〕
重合度１５００のＴＣＦコットンリンターパルプ１５０ｇを７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら１０５℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース２．９重量％、ＮＭＭＯ９４．７重量％、水２．４重量％であった。【００６１】
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、スリット幅０．５０ｍｍで押出し、１０ｍｍの空気間隙を通した後、イオン交換水の凝固浴に浸漬しセルロースを再生した。後は実施例１と同様の操作でセルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが７．９μｍ、塩素含有量が１．５ｐｐｍ、硫酸塩含有量が３．３ｐｐｍ、引張強さが２１．６Ｎ／１５ｍｍであった。【００６２】
〔実施例３〕
硫酸塩含有量が１９５ｐｐｍである重合度６００のＴＣＦ溶解パルプ１３００ｇを７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら１２０℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース１９．８重量％、ＮＭＭＯ７４．６重量％、水５．６重量％であった。
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、スリット幅０．１５ｍｍで押出し、後は実施例２と同様の操作でセルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが１３．８μｍ、塩素含有量が０．６ｐｐｍ、硫酸塩含有量が９．５ｐｐｍ、引張強さが３７．２Ｎ／１５ｍｍであった。【００６３】
〔実施例４〕
重合度６００のＴＣＦ溶解パルプ６００ｇを７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら９５℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース９．８重量％、ＮＭＭＯ８０．０重量％、水１０．２重量％であった。
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、スリット幅０．３０ｍｍで押出し、後は実施例１と同様の操作でセルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが１７．３μｍ、塩素含有量が１．８ｐｐｍ、硫酸塩含有量が５．９ｐｐｍ、引張強さが４６．１Ｎ／１５ｍｍであった。【００６４】
〔実施例５〕
重合度１５００のＴＣＦコットンリンターパルプ６００ｇを７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら１１０℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース１０．５重量％、ＮＭＭＯ８５．８重量％、水３．８重量％であった。
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、スリット幅０．３５ｍｍで押出し、後は実施例１と同様の操作でセルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが１９．７μｍ、塩素含有量が１．２ｐｐｍ、硫酸塩含有量が６．７ｐｐｍ、引張強さが５１．９Ｎ／１５ｍｍであった。【００６５】
〔比較例１〕
重合度６００のＴＣＦ溶解パルプ１５０ｇを７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら９５℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース２．７重量％、ＮＭＭＯ８８．２重量％、水９．１重量％であった。
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、スリット幅０．１５ｍｍで押出し、後は実施例１と同様の操作でセルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが２．３μｍ、塩素含有量が０．５ｐｐｍ、硫酸塩含有量が４．８ｐｐｍ、引張強さが３．７Ｎ／１５ｍｍであった。【００６６】
〔比較例２〕
重合度６００のＴＣＦ溶解パルプ６００ｇを７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら１１０℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース１０．４重量％、ＮＭＭＯ８４．９重量％、水４．７重量％であった。
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、スリット幅０．４０ｍｍで押出し、後は実施例１と同様の操作でセルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが２２．０μｍ、塩素含有量が０．８ｐｐｍ、硫酸塩含有量が５．５ｐｐｍ、引張強さが５７．８Ｎ／１５ｍｍであった。【００６７】
〔比較例３〕
硫酸塩含有量が２５０ｐｐｍである重合度６５０のＴＣＦ溶解パルプ６００ｇを７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら１２０℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース１０．２重量％、ＮＭＭＯ８３．３重量％、水６．５重量％であった。【００６８】
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、スリット幅０．３０ｍｍで押出し、後は実施例１と同様の操作でセルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが１４．８μｍ、塩素含有量が１．１ｐｐｍ、硫酸塩含有量が１２．３ｐｐｍ、引張強さが２３．５Ｎ／１５ｍｍであった。【００６９】
〔比較例４〕
重合度６００のＥＣＦ溶解パルプ６００ｇを７０重量％のＮＭＭＯ水溶液７０００ｇに添加した。このパルプとＮＭＭＯとの混合液を撹拌しながら１００℃まで昇温し、さらに水を蒸発させることで、セルロース／ＮＭＭＯ溶液を得た。溶液の組成はセルロース９．８重量％、ＮＭＭＯ８０．０重量％、水１０．２重量％であった。【００７０】
このセルロース／ＮＭＭＯ溶液をＴダイ式の押出成形機を用いて、スリット幅０．３０ｍｍで押出し、後は実施例１と同様の操作でセルロースフィルムを作製した。得られたセルロースフィルムは厚さが１５．１μｍ、塩素含有量が２．３ｐｐｍ、硫酸塩含有量が５．８ｐｐｍ、引張強さが２２．５Ｎ／１５ｍｍであった。【００７１】
〔比較例５〕
溶解パルプを用いてビスコース法により作製したセルロースフィルムの物性を評価したところ、厚さが１５．５μｍ、塩素含有量が１２２ｐｐｍ、硫酸塩含有量が５１２ｐｐｍ、引張強さが３２．３Ｎ／１５ｍｍであった。【００７２】
〔比較例６〕
市販のポリプロピレン（ＰＰ）フィルムの物性を評価したところ、厚さが１４．３μｍ、塩素含有量が０．２ｐｐｍ、硫酸塩含有量が０．１ｐｐｍ、引張強さが２８．４Ｎ／１５ｍｍであった。【００７３】
〔比較例７〕
コットンリンターパルプを用いてビスコース法により作製したセルロースフィルムの物性を評価したところ、厚さが１８．８μｍ、塩素含有量が１２６ｐｐｍ、硫酸塩含有量が４８５ｐｐｍ、引張強さが３０．４Ｎ／１５ｍｍであった。【００７４】
〔従来例１〕
未漂白針葉樹クラフトパルプを叩解機でＣＳＦ５ｍｌ以下まで叩解した原料を長網抄紙機で抄紙して厚さ１０．１μｍ、密度０．８３ｇ／ｃｍ3の長網一重紙を製作した。得られた長網一重紙の塩素含有量は０．３ｐｐｍ、硫酸塩含有量は３．８ｐｐｍ、引張強さが１６．７Ｎ／１５ｍｍであった。【００７５】
〔従来例２〕
未漂白針葉樹クラフトパルプを叩解機でＣＳＦ５ｍｌ以下まで叩解した原料を長網抄紙機で抄紙して厚さ１５．０μｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ3の長網一重紙を製作した。得られた長網一重紙の塩素含有量は０．２ｐｐｍ、硫酸塩含有量は４．２ｐｐｍ、引張強さが２６．５Ｎ／１５ｍｍであった。【００７６】
〔従来例３〕
針葉樹クラフトパルプを叩解機でＣＳＦ５ｍｌ以下まで叩解したものを長網の抄紙原料とし、厚さ２０．１μｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ3の高密度紙を長網部分で抄紙しつつ、円網部分では針葉樹クラフトパルプをＣＳＦ４００ｍｌに叩解した原料で厚さ２０．１μｍ、密度０．６１ｇ／ｃｍ3の紙を抄紙して抄き合わせ、全体厚さ４０．２μｍ、全体密度０．７５ｇ／ｃｍ3の長網円網二重紙を製作した。得られた長網円網二重紙の塩素含有量は０．５ｐｐｍ、硫酸塩含有量は５．４ｐｐｍ、引張強さが６６．６Ｎ／１５ｍｍであった。【００７７】
〔従来例４〕
未漂白針葉樹クラフトパルプを叩解機でＣＳＦ５ｍｌ以下まで叩解した原料を長網抄紙機で抄紙して厚さ２０．１μｍ、密度０．８６ｇ／ｃｍ3の長網一重紙を製作した。得られた長網一重紙の塩素含有量は０．６ｐｐｍ、硫酸塩含有量は４．７ｐｐｍ、引張強さが３４．３Ｎ／１５ｍｍであった。【００７８】
〔従来例５〕
針葉樹クラフトパルプを叩解機でＣＳＦ５ｍｌ以下まで叩解したものを長網の抄紙原料とし、厚さ２５．２μｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ3の高密度紙を長網部分で抄紙しつつ、円網部分では針葉樹クラフトパルプをＣＳＦ４００ｍｌに叩解した原料で厚さ３４．８μｍ、密度０．６７ｇ／ｃｍ3の紙を抄紙して抄き合わせ、全体厚さ６０．０μｍ、全体密度０．７５ｇ／ｃｍ3の長網円網二重紙を製作した。得られた長網円網二重紙の塩素含有量は０．５ｐｐｍ、硫酸塩含有量は６．１ｐｐｍ、引張強さが１１０．７Ｎ／１５ｍｍであった。
【００７９】
実施例１乃至５で得たセルロースフィルム、比較例１乃至６で得たセルロースフィルム、ＰＰフィルム及び従来例１乃至３で得た電解紙を用いて、１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサを１０００個製作し、不良率を計測し、インピーダンス及び静電容量を測定した。【００８０】
実施例１乃至５で得たセルロースフィルム、比較例１乃至６で得たセルロースフィルムＰＰフィルム及び従来例１乃至３で得た電解紙の諸物性及びアルミ電解コンデンサの評価結果を表１に示す。表１は各実施例、比較例、従来例の特性測定結果一覧を示す表である。
【表１】
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【００８１】
比較例１で得られた厚さ２．３μｍのセルロースフィルムを用いた場合、アルミ電解コンデンサ素子製造工程でセルロースフィルムの破断が多発し、アルミ電解コンデンサを製作することができなかった。引張強さの値が３．７Ｎ／１５ｍｍと小さいために素子製造工程での巻取り張力に耐えられなかったと考えられる。【００８２】
比較例６のＰＰフィルムを用いた場合はＰＰフィルムが電解液を保持できずアルミ電解コンデンサとして機能しなかった。【００８３】
実施例１乃至５で得たセルロースフィルム、比較例２乃至５で得たセルロースフィルム及び従来例１乃至３で得た電解紙を用いた１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサの不良率の測定結果を図１に示す。図１は、１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとエージング後の不良率の関係を抽出して示したプロット図である。【００８４】
図１に示すように、１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサにおいて、実施例３で得られた厚さ１３．８μｍのセルロースフィルム、実施例４で得られた厚さ１７．３μｍのセルロースフィルムおよび実施例５で得られた厚さ１９．７μｍで得られたセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの不良率は全て０％であった。実施例２で得られた厚さ７．９μｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの不良率は０．８％、実施例１で得られた厚さ３．１μｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの不良率は２．３％であった。比較例２で得られた厚さ２２．０μｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの不良率は０％であった。【００８５】
１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサ用セパレータとして一般的に使用される従来例３で得られた厚さ４０．２μｍの長網円網二重紙を用いたアルミ電解コンデンサの不良率は０％であった。従来例１で得られた厚さ１０．１μｍの長網一重紙を用いたアルミ電解コンデンサおよび従来例２で得られた厚さ１５．０μｍの長網一重紙を用いたアルミ電解コンデンサの不良率はそれぞれ５４．８％、１９．２％となり同じ程度の厚さのセルロースフィルムと比較して不良率は大幅に高くなった。セルロースフィルムは均一かつ緻密であるため、同じ厚さの電解紙と比較して耐ショート性が高い。そのため電解紙では使用できない厚さのセルロースフィルムをセパレータとして使用することができる。【００８６】
比較例３で得られた硫酸塩含有量が１２．３ｐｐｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの不良率は４５．１％であった。比較例４で得られた塩素含有量が２．３ｐｐｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの不良率は８４．６％であった。アルミ電解コンデンサ用セパレータとして使用可能なセルロースフィルムの塩素含有量、硫酸塩含有量はそれぞれ２ｐｐｍ以下、１０ｐｐｍ以下である。【００８７】
尚、比較例５のビスコース法により作製したセルロースフィルムは塩素含有量および硫酸塩含有量が多く、このセルロースフィルムをセパレータとして用いたアルミ電解コンデンサの不良率は１００％であった。アルミ電解コンデンサは適さない。【００８８】
アルミ電解コンデンサのエージング後の不良率が３．０％以下であった実施例１乃至５で得たセルロースフィルム、比較例２で得たセルロースフィルム及び従来例３で得た電解紙を用いた１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサの静電容量の測定結果を図２に示す。図２は、１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサの静電容量の関係を抽出して示したプロット図である。【００８９】
セパレータが薄くなると同じサイズの素子において陽極アルミ箔の面積を増加することができるため、アルミ電解コンデンサの静電容量は増加する。図２に示す様に、従来例３で得られた厚さ４０．２μｍの長網円網二重紙を用いたアルミ電解コンデンサの静電容量は３３．０μＦであったが、実施例１で得られた厚さ３．１μｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの静電容量は４７．７μFとなり、静電容量の向上率は４４．４％であった。【００９０】
実施例３で得られた厚さ１３．８μｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの静電容量は４２．３μＦとなり、従来例３で得られた厚さ４０．２μｍの長網円網二重紙を用いたアルミ電解コンデンサと比較して静電容量は２８．２％向上した。従来例３で得られた長網円網二重紙を用いたアルミ電解コンデンサと実施例３で得られたセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの不良率はともに０％である。本発明のセルロースフィルムを用いることでアルミ電解コンデンサの不良率を上昇させることなくアルミ電解コンデンサの静電容量を向上させることが可能となった。【００９１】
アルミ電解コンデンサのエージング後の不良率が３．０％以下であった実施例１乃至５で得たセルロースフィルム、比較例２で得たセルロースフィルム及び従来例３で得た電解紙を用いた１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性（１ｋＨｚ）の測定結果を図３に示す。図３は、１６０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性（１ｋＨｚ）の関係を抽出して示したプロット図である。【００９２】
図３に示す様に、実施例１乃至５で得られたセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの１ｋＨｚにおけるインピーダンスはそれぞれ２．５５Ω、２．９１Ω、３．８９Ω、４．８２Ω、５．８４Ωであったが、比較例２で得られた厚さ２２．０μｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの１ｋＨｚにおけるインピーダンスは９．８３Ωであった。セルロースフィルムの厚さが厚くなるとアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性は二次関数的に悪化するため、セパレータとして実用可能なセルロースフィルムの厚さは２０μｍ以下である。【００９３】
インピーダンスの悪化率が小さい２０μｍ以下の厚さにおいては、電解紙よりも薄いセルロースフィルムを使用できるため極間距離を短くでき、そのため１ｋＨｚにおけるインピーダンス特性は良くなり、密度上昇による悪化分を相殺することができる。加えて同サイズの素子を製作する場合は高容量化によるインピーダンス低減効果も発生するため、厚い電解紙を使用するよりも薄いセルロースフィルムを使用した方がアルミ電解コンデンサのインピーダンスが低くなる場合もある。【００９４】
実施例３乃至５で得たセルロースフィルム、比較例７で得たセルロースフィルム及び従来例４乃至５で得た電解紙を用いて、４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサを１０００個製作し、同様に不良率を計測し、静電容量及びインピーダンスを測定した。【００９５】
実施例３乃至５で得たセルロースフィルム、比較例７で得たセルロースフィルム及び従来例４乃至５で得た電解紙の諸物性及びアルミ電解コンデンサの評価結果を表２に示す。表２は各実施例、比較例、従来例の特性測定結果一覧を示す表である。
【表２】
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【００９６】
実施例３乃至５で得たセルロースフィルム、比較例７で得たセルロースフィルム及び従来例４乃至５で得た電解紙を用いた４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサの不良率の測定結果を図４に示す。図４は、４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性の関係を抽出して示したプロット図である。【００９７】
図４に示す様に、４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサ用セパレータとして一般的に使用される従来例５で得られた厚さ６０．０μｍの長網円網二重紙を用いたアルミ電解コンデンサの不良率は０％であった。実施例５で得られた厚さ１９．７μｍのセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの不良率は０％であったが、従来例４で得られた厚さ２０．１μｍの長網一重紙を用いたアルミ電解コンデンサの不良率は３５．７％であった。【００９８】
４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサ用セパレータには極めて優れた耐ショート性が要求される。電解紙を使用する場合は陽極アルミ箔と陰極アルミ箔を完全に隔離するために従来例５のような厚い電解紙で極間距離を確保する必要があるが、セルロースフィルムは緻密かつ均一であるため、２０μｍ以下の厚さのセパレータでも使用可能となる。【００９９】
尚、比較例７のセルロースフィルムは塩素含有量および硫酸塩含有量が多く、このセルロースフィルムをセパレータとして用いたアルミ電解コンデンサの不良率は１００％であった。【０１００】
アルミ電解コンデンサのエージング後の不良率が３．０％以下であった実施例３乃至５で得たセルロースフィルム及び従来例５で得た電解紙を用いた４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサの静電容量の測定結果を図５に示す。図５は、４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサの静電容量の関係を抽出して示したプロット図である。【０１０１】
図５に示すように、実施例３乃至実施例５で得られたセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサの静電容量は、従来例５で得られた長網円網二重紙を用いたアルミ電解コンデンサの静電容量と比較して、それぞれ４８．９％、４４．７％、４０．４％増加した。【０１０２】
アルミ電解コンデンサのエージング後の不良率が３．０％以下であった実施例３乃至５で得たセルロースフィルム及び従来例５で得た電解紙を用いた４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性（１ｋＨｚ）の測定結果を図６に示す。図６は、４５ＷＶのアルミ電解コンデンサのセパレータの厚さとアルミ電解コンデンサのインピーダンス特性（１ｋＨｚ）の関係を抽出して示したプロット図である。【０１０３】
図６に示す様に、４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサについて、セパレータの厚さとアルミ電解コンデンサの１ｋＨｚにおけるインピーダンスの関係をプロットしたものである。実施例３のセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサのインピーダンスは２４．０９Ω、実施例４のセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサのインピーダンスは３０．３７Ω、実施例５のセルロースフィルムを用いたアルミ電解コンデンサのインピーダンスは３８．４３Ωであった。従来例５の長網円網二重紙を用いたアルミ電解コンデンサのインピーダンスは３９．５７Ωであった。４５０ＷＶのアルミ電解コンデンサにおいてもセルロースフィルムの厚さが２０μｍより厚くなると、インピーダンス特性が大きく悪化する傾向があると推測できる。【０１０４】
本実施の形態例及び実施例等から明らかな様に、セルロース基材を溶解しセルロースを分子鎖レベルに分離した後にシート化してセルロースを再生したフィルムを提供することができ、非常に緻密で均一なフィルムを作製することができる。またこのフィルムは高密度の電解紙と異なり空隙部分が存在しないため、電解紙と比べてさらなる高密度化が可能となる。そのため同じ厚さの電解紙と比べた場合、緻密性、均一性、密度が向上するため、耐ショート性は大幅に向上する。【０１０５】
又、アミンオキシド系セルロース溶液を用いて製作したセルロースフィルムは製法上、アルミ電解コンデンサの陽極酸化皮膜を腐食する不純物を含有しない。更に、溶解するセルロースとしてＴＣＦ漂白あるいは未漂白かつ硫酸塩含有量が２００ｐｐｍ以下のセルロースを用いることで、アルミ電解コンデンサ用セパレータとして使用可能な塩素含有量が２ｐｐｍ以下かつ硫酸塩含有量が１０ｐｐｍ以下のセルロースフィルムを得ることができる。【０１０６】
アミンオキシド系セルロース溶液からセルロースフィルムを製作する際には、化学反応を伴わないためビスコース法のようにガスが発生せず、フィルム中に気泡を含まない。そのため薄いセルロースフィルムでもピンホールは存在せず、耐ショート性を確保できる。【０１０７】
本発明の実施の形態例に係るセルロースフィルムは均一かつ緻密であるため、同じ厚さの電解紙よりも高い耐ショート性であり、厚さを薄くしても耐ショート性を確保できる。このため、従来の電解紙よりも薄い本発明の実施の形態例に係るセルロースフィルムを用いて製作されたコンデンサは、従来の電解紙を用いたコンデンサと比べ、同等以上の耐ショート性、低インピーダンスを実現する。つまり厚さ２０μｍ以下のセルロースフィルムをアルミ電解コンデンサ用のセパレータとして利用することにより、アルミ電解コンデンサのインピーダンス特性を悪化させることなく小形化及び／又は高容量化を実現できる。【０１０８】
さらに、電解紙の限界厚さである１０μｍ以下の厚さのセルロースフィルムでも十分な耐ショート性を有するため、このセルロースフィルムをアルミ電解コンデンサ用のセパレータとして利用することにより、従来の電解紙をセパレータとして使用した場合には実現できなかったアルミ電解コンデンサのさらなる小形化及び／又は高容量化が実現できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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