(57)【要約】【課題】厚みが薄くても機械的強度が強く、導電性高分子モノマー溶液との親和性が高く、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減するセパレータを提供することにある。【解決手段】液晶性ポリマーからなる連続フィラメントで構成され、該フィラメント同士の接点が融着してなり、通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上、１６０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以下、ＭＤのヤング率が１０００ＭＰａ以上、３０００ＭＰａ以下である不織布からなることを特徴とする固体電解コンデンサ用セパレータ。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶性ポリマーからなる連続フィラメントで構成され、該フィラメント同士の接点が融着してなり、通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上、１６０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以下、ＭＤのヤング率が１０００ＭＰａ以上、３０００ＭＰａ以下である不織布からなることを特徴とする固体電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項２】
液晶性ポリマーが、全芳香族ポリエステルであることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項３】
不織布がメルトブローン法で製造されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の固体電解コンデンサ用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚みが薄くても機械的強度が強く、導電性高分子モノマー溶液との親和性が高く、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減するセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体電解コンデンサに要求される特性の１つとして、従来の半田付け温度よりも高温になる鉛フリーリフロー耐熱性が挙げられる。そのため、固体電解コンデンサに組み込まれるセパレータも耐熱性に優れるものが用いられる。例えば、芳香族ポリアミド繊維からなるセパレータを用いてなる電解コンデンサ（例えば、特許文献１参照）、ポリアミド繊維を主体繊維とするセパレータを用いてなる電解コンデンサ（例えば、特許文献２参照）などが挙げられる。また、固体電解コンデンサに要求される別の特性として、小型化が挙げられ、そのために薄型のセパレータが望まれている。
【０００３】
一般的に、導電性高分子を含むアルミ固体電解コンデンサの製造工程には、化成処理したアルミ箔とセパレータとを一緒に巻回又は積層した状態で、高温熱処理による再化成処理・炭化処理をした後、導電性高分子のモノマー溶液を含浸・重合する工程がある。
【０００４】
上記したセパレータは、再化成処理・炭化処理によって導電性高分子モノマー溶液との親和性がほとんどなくなるため、固体電解コンデンサの製造効率が著しく悪い問題と、それ故に、より低い内部抵抗が求められる高付加価値の固体電解コンデンサには不向きな問題があった。また、これらのセパレータは、結合力の乏しい合成繊維からなるため、機械的強度が弱く、薄型化が困難な問題もあった。
【特許文献１】特開２００４−１６５５９３号公報
【特許文献２】特開２００２−１９８２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、厚みが薄くても機械的強度が強く、導電性高分子モノマー溶液との親和性が高く、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減するセパレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、この課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特定の不織布からなるセパレータを用いることによって固体電解コンデンサのＥＳＲを低減することができることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００７】
即ち、本発明は、液晶性ポリマーからなる連続したフィラメントで構成され、該フィラメントどうしの接点が融着してなり、通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上、１６０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以下、ＭＤのヤング率が１０００ＭＰａ以上、３０００ＭＰａ以下である不織布からなることを特徴とする固体電解コンデンサ用セパレータである。
【０００８】
本発明においては、液晶性ポリマーが、全芳香族ポリエステルであることが好ましい。
【０００９】
本発明においては、不織布がメルトブローン法で製造されてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、厚みが薄くても機械的強度が強く、導電性高分子モノマー溶液との親和性が高く、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減するセパレータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明における固体電解コンデンサとは、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、これらの誘導体などの導電性高分子を含むアルミ固体電解コンデンサなどを指す。
【００１２】
本発明における液晶性ポリマーとしては、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、半芳香族ポリエステルを指し、これら単独でも良いし、２種類以上の組み合わせでも良い。半芳香族とは、主鎖の一部に脂肪鎖などを有するものを指す。
【００１３】
全芳香族ポリエステルは、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸などのモノマーを組み合わせて、組成比を変えて合成される。例えば、ｐ−ヒドロキシ安息香酸と２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸との共重合体が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
本発明においては、液晶性ポリマーからなる連続フィラメントの平均繊維径は０．５μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下がより好ましい。平均繊維径が０．５μｍ未満では、フィラメント自体の強度、ヤング率が弱くなりやすい。平均繊維径が２０μｍより太いと、融着した部分の繊維径や融着面積が大きくなりすぎて、導電性高分子膜の導電性が不均一になりやすい。
【００１５】
本発明の不織布は、通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上、１６０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以下である。本発明における通気度は、ＪＩＳ  Ｌ１０９６に準拠したフラジール試験機を用いて測定される。通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ未満では、再化成処理・炭化処理後の導電性高分子モノマー溶液との親和性が悪く、該溶液がしみこみにくいため、ＥＳＲが高くなりやすい。一方、通気度が１６０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃより大きいと、液晶性ポリマーのネットワークが不十分になり、導電性高分子の膜強度が弱く、破れやピンホールが生じやすい。本発明の不織布の通気度を４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上、１６０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以下の範囲に調整するには、フィラメント径とフィラメント本数、融着面積などを調整すれば良い。
【００１６】
本発明の不織布は、ＭＤ（マシンディレクトリ）のヤング率が１０００ＭＰａ以上、３０００ＭＰａ以下である。ここで、ＭＤのヤング率とは、ＭＤに直角な断面積あたりの引張応力を指す。具体的には、ＭＤを長辺とし、ＣＤを所定の幅に切り取った不織布サンプルを市販の引張試験機や卓上型材料試験機を用いて引張試験してヤング率を求める。ヤング率が１０００ＭＰａ未満では、２．０ｍｍ〜８．０ｍｍ程度の細幅の状態で巻回する際に、切断しやすく、好ましくない。一方、ヤング率が３０００ＭＰａより大きいと、フィラメント同士の融着箇所や融着面積が必要以上に多くなり、その結果、導電性高分子膜の導電性が不均一になりやすく、ＥＳＲも高めになりやすい。本発明の不織布のＭＤのヤング率を１０００ＭＰａ以上、３０００ＭＰａ以下に調整するには、フィラメント同士の融着面積を調整すれば良い。即ち、融着面積が大きいほどヤング率は大きくなる。
【００１７】
本発明の不織布は、メルトブローン法で製造されてなることが好ましい。具体的には、溶融した液晶性ポリマーを口金から溶融紡糸して吐出させ、口金周辺から熱風を吹きつけることによって、液晶性ポリマーを細繊維化し、ネットコンベア上に捕集して不織布が製造される。メルトブローン法で製造されることによって、単一成分の液晶性ポリマーからなる連続フィラメントで構成された不織布が得られるため、耐熱性や強度などの各特性において均一性の高い不織布が得られる。また、液晶性ポリマーからなる連続フィラメント同士の接点が融着されることによって、薄くても強度が強い不織布が得られる。このとき、連続フィラメント同士の接点すべてが融着されている必要はなく、十分な強度が発現されれば、接点の一部が融着されていれば良い。メルトブローン法において、連続フィラメント径を調整するには、液晶性ポリマー粘度、口金径、吐出量、熱風温度、熱風流量、ネットコンベア搬送速度などを調整すれば良い。融着面積を調整するには、口金からネットコンベアまでの距離を調整すれば良い。さらに熱カレンダーなどの熱処理条件を調整することによっても融着面積を調整することができる。
【００１８】
一般に、メルトブローン法では、製造安定性や不織布の均一性の点からポリマーの溶融粘度を低くしなければならない。具体的には５〜３０Ｐａ・ｓが好適である。ポリマーの溶融粘度を低くするには、溶融温度を高くするか、ポリマー重合度を小さくする。本発明に用いられる液晶性ポリマーの場合も同様である。従って、本発明の不織布がメルトブローン法で製造された場合は、連続フィラメント自体の強度、ヤング率は低めになる。そのため、熱カレンダー処理や熱処理を行うことによって液晶性ポリマーの重合度を上げ、ヤング率を大きくすることができる。熱カレンダーや熱処理は、１００℃〜３１０℃の温度で処理することが好ましい。１００℃未満では熱処理が不十分になりやすく、３１０℃より高いと溶融や熱収縮しやすい。
【００１９】
本発明における不織布の坪量は、特に制限はないが、５ｇ／ｍ２〜１００ｇ／ｍ２が好ましく、８ｇ／ｍ２〜５０ｇ／ｍ２がさらに好ましい。本発明における不織布の厚みは、特に制限はないが、高い均一性を備える厚みとして１０μｍ〜３００μｍが好ましく、２０μｍ〜６０μｍがさらに好ましい。１０μｍ未満では、内部短絡しやすく、３００μｍより厚いと、固体電解コンデンサに収納できる電極面積が小さくなり、静電容量が小さくなってしまう。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２１】
実施例１
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸との共重合体からなる全芳香族ポリエステルを用い、紡糸温度３００℃（溶融粘度２０Ｐａ・ｓ）、熱風温度３００℃でメルトブローン紡糸し、ネットコンベア下からの吸引により冷却し、ネットコンベア上の連続フィラメント温度を９５℃に調整した。続いて１３０℃、線圧２３０ｋｇ／ｃｍで２本のスチールロールで熱カレンダー処理して坪量１５ｇ／ｍ２、厚み３０μｍの不織布１を作製した。
【００２２】
実施例２
１８０℃、線圧２３０ｋｇ／ｃｍで熱カレンダー処理した以外は実施例１と同様にして坪量１５ｇ／ｍ２、厚み３０μｍの不織布２を作製した。
【００２３】
実施例３
不織布２を２８０℃で２４時間熱処理して坪量１５ｇ／ｍ２、厚み３０μｍの不織布３を作製した。
【００２４】
実施例４
実施例２と同様にして、坪量３０ｇ／ｍ２、厚み６０μｍの不織布４を作製した。
【００２５】
（比較例１）
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸との共重合体からなる全芳香族ポリエステルを用い、紡糸温度３００℃（溶融粘度２０Ｐａ・ｓ）、熱風温度３００℃でメルトブローン紡糸し、ネットコンベア下からの吸引により冷却し、ネットコンベア上の連続フィラメント温度を９５℃に調整した。続いて、線圧２００ｋｇ／ｃｍでカレンダー処理し、坪量１５ｇ／ｍ２、厚み３０μｍの不織布５を作製した。
【００２６】
（比較例２）
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸との共重合体からなる全芳香族ポリエステルを用い、紡糸温度３００℃（溶融粘度２０Ｐａ・ｓ）、熱風温度３００℃でメルトブローン紡糸し、ネットコンベア下からの吸引により冷却し、ネットコンベア上の連続フィラメント温度を９５℃に調整した。続いて２３０℃、線圧２３０ｋｇ／ｃｍで２本のスチールロールで熱カレンダー処理した後、２８０℃で２４時間熱処理して坪量１５ｇ／ｍ２、厚み３０μｍの不織布６を作製した。
【００２７】
（比較例３）
実施例３と同様にして、坪量４０ｇ／ｍ２、厚み８０μｍの不織布７を作製した。
【００２８】
（比較例４）
実施例１と同様にして、坪量５ｇ／ｍ２、厚み１０μｍの不織布８を作製した
【００２９】
＜固体電解コンデンサ１〜８の作製＞
厚み５０μｍ、エッチング孔径１〜５μｍのアルミニウム箔を電極として用い、該電極の片面に陽極用コネクタをスポット溶接した後、アルミニウム箔面を酸化して、酸化アルミニウム誘電体層を形成した。これを陽極として用いた。同様に、アルミニウム箔電極の片面に陰極用コネクタを溶接して、陰極として用いた。３．２ｍｍ幅の固体電解コンデンサ用セパレータ１〜７を陽極の誘電体層上に配置し、陰極と合わせて巻き取って素子を形成した。この素子を２６０℃で６０分間熱処理し、冷却後、ピロールモノマー、酸化剤、界面活性剤を所定量溶解させた重合用水溶液に浸漬して、化学重合させ、ポリピロールの固体電解質と一体化した固体電解コンデンサ素子を形成した。該素子を乾燥した後、ケースに収納し、開口部を封止して固体電解コンデンサ１〜８を作製した。
【００３０】
固体電解コンデンサ用セパレータ１〜８及び固体電解コンデンサ１〜８について、下記の試験方法により測定し、その結果を表１に示した。
【００３１】
＜通気度＞
固体電解コンデンサ用セパレータの通気度（ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ）をＪＩＳ  Ｌ１０９６に準拠したフラジール試験機を用いて測定した。
【００３２】
＜ヤング率＞
固体電解コンデンサ用セパレータを５０ｍｍ巾、２００ｍｍ長の短冊状に１０本切りそろえた。卓上型材料試験機（（株）オリエンテック製、ＳＴＡ−１１５０）の試料ツカミで試料の両端を１００ｍｍ間隔をあけて挟み、上端を１００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で切断するまで引き上げていき、ヤング率（ＭＰａ）を求めた。測定値の中で最も小さい値を表１に示した。
【００３３】
＜不良率＞
固体電解コンデンサを１００個作製するにあたり、固体電解コンデンサ用セパレータと電極とを一緒に巻回する際に、固体電解コンデンサ用セパレータが切断したり、破れるなどして工程不良が生じた割合を不良率（％）とし、表１に示した。
【００３４】
＜親和性＞
固体電解コンデンサの製造工程において、固体電解コンデンサ用セパレータを導電性高分子のモノマー溶液に浸漬させたときのしみこみ具合を評価した。しみこみが早いものを親和性が高いとして○、しみこみが遅いか、全くしみこまないものを親和性が悪いとして×を表１に示した。
【００３５】
＜ＥＳＲ＞
固体電解コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）を、−４０℃、１ｋＨｚの条件でＬＣＺメーターを用いて測定し、その値を表１に示した。
【００３６】
【表１】
2006041223.tif 000002
【００３７】
表１に示した通り、実施例１〜４で作製した固体電解コンデンサ用セパレータは、厚みが薄くても機械的強度が強く、固体電解コンデンサ製造工程での不良率が低く優れていた。また、導電性高分子モノマー溶液との親和性が高いため、これらの固体電解コンデンサは製造効率が高く、ＥＳＲが極めて低く優れていた。
【００３８】
一方、比較例１で作製した固体電解コンデンサ用セパレータは、ヤング率が１０００ＭＰａ未満であるため、固体電解コンデンサ製造工程での不良率が高かった。
【００３９】
比較例２で作製した固体電解コンデンサ用セパレータは、フィラメント同士の融着面積が大きく、ヤング率が３０００ＭＰａより大きいため、導電性高分子膜の導電性が不均一でＥＳＲが高めであった。
【００４０】
比較例３で作製した固体電解コンデンサ用セパレータは、通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ未満であるため、導電性高分子モノマー溶液との親和性が悪く、ＥＳＲが高めであった。
【００４１】
比較例４で作製した固体電解コンデンサ用セパレータは、通気度が１６０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃより大きいため、固体電解コンデンサ製造工程での不良率が高かった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の活用例としては、耐熱性と低いＥＳＲが求められる固体電解コンデンサに好適である。