(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に介在させるセパレータであって、
該セパレータは、ＣＳＦ値０〜５００［ｍｌ］の叩解可能な再生セルロース繊維２０〜８０質量％と、ＣＳＦ値が一旦下限値まで低下した後に上昇に転じたＣＳＦ値１〜５００［ｍｌ］の叩解可能な再生セルロース繊維２０〜８０質量％とからなり、
該セパレータのＣＳＦ値Ｘ［ｍｌ］と比引裂強さＹ［ｍＮ・ｍ２／ｇ］が、下記式１乃至式３を満たす範囲にある
ことを特徴とするセパレータ。
式１：０≦Ｘ≦３００
式２：１５≦Ｙ≦１００
式３：Ｙ≧０．１７５Ｘ−２．５
【請求項２】
前記ＣＳＦ値Ｘと前記比引裂強さＹが、さらに下記式４を満たす範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のセパレータ。
式４：Ｙ≦０．０５Ｘ＋４５
【請求項３】
前記ＣＳＦ値Ｘと前記比引裂強さＹが、さらに下記式５を満たす範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のセパレータ。
式５：０≦Ｘ≦１００
【請求項４】
厚さが１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のセパレータ。
【請求項５】
密度が０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のセパレータ。
【請求項６】
陽極と陰極との間に、セパレータを介在して成るアルミニウム電解コンデンサであって、
前記セパレータとして、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のセパレータが少なくとも一枚使用されている
ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム電解コンデンサに用いて好適なセパレータ、及び、このセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス化が進む自動車関連機器やデジタル機器において、省エネルギー化が進み、これらの機器に搭載される部品には、低インピーダンス化・長寿命化等が求められている。そして、これらの機器に搭載される部品の低インピーダンス化により、電力損失の低減や、半導体動作電力の低電圧化・高速化への対応、周波数特性の向上等、多くのメリットが得られる。
【０００３】
また、日本のみならず、世界各国の省エネルギー政策や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等、環境に関わるあらゆる分野で、エネルギー効率の良いインバータ回路等の利用拡大が続いている。家庭用製品でも、省エネルギー化を目的として、エアコン、冷蔵庫、洗濯機、照明機器等、多くの機器がインバータ回路を備えている。
インバータ回路では、整流器から出力される直流に含まれている変動成分の平滑化を目的として、アルミニウム電解コンデンサが使用される。
【０００４】
アルミニウム電解コンデンサは、インバータ回路の構成部材の中で、大きな体積比率を占めていることから、アルミニウム電解コンデンサのさらなる小形化への要望が強い。
【０００５】
また、アルミニウム電解コンデンサにリプル電流が印加された場合、損失により自己発熱する。アルミニウム電解コンデンサのインピーダンスが低いことで、リプル電流による発熱を抑えることができる。アルミニウム電解コンデンサにとっての発熱は、直接的に寿命へ影響する要因であり、発熱が小さいことは、そのまま長寿命化へつながるため、低インピーダンス化に対する要求は一層高くなっている。
【０００６】
一般に、アルミニウム電解コンデンサ等の電解コンデンサは、陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にセパレータを介在させて、これらを巻付けてコンデンサ素子を形成して、このコンデンサ素子に電解液を含浸させて、ケースに挿入し、封口することにより、作製されている。
【０００７】
電解液及びセパレータは、アルミニウム電解コンデンサのインピーダンスに大きく影響することが知られている。アルミニウム電解コンデンサのインピーダンスを改善するために、電解液やセパレータにも、低インピーダンス化の要求が高まっている。
【０００８】
また、アルミニウム電解コンデンサの小型化のためには、セパレータを薄くすることが有効である。
同じ面積のアルミニウム箔を使用する場合、薄いセパレータを用いてコンデンサ素子を形成すれば、外径の小さなコンデンサ素子が作製できる。従って、薄いセパレータが求められている。
【０００９】
アルミニウム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。従って、これらの特性を併せ持つ、セルロースを原料としたセパレータが使用されている。
【００１０】
セパレータの原料のセルロースの素材としては、針葉樹クラフトパルプやマニラ麻パルプ、エスパルトパルプ等の天然セルロース繊維や、溶剤紡糸セルロース繊維のような再生セルロース繊維が、一般的に使用されている。
【００１１】
セパレータの低インピーダンス化に有効な手法は、セパレータの坪量を低く、密度を低く、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、密度を低く、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、密度を低く、厚さを薄くした場合、セパレータの緻密性も低下する。このため、アルミニウム電解コンデンサに使用したときに、素子ショート不良率やエージングショート不良率が増大し、仮にショートしなかった場合でも、製品化されて市場に出された後のショート不良率が高くなる、という難点がある。
また、セパレータの坪量を低く、密度を低く、厚さを薄くした場合、セパレータの引裂強さの値も低下する。その結果、アルミニウム電解コンデンサの製造工程において、セパレータの破断が発生し、生産性や歩留りが低下する。
これらの理由により、セパレータには、低坪量、低密度、薄厚であっても、ショート不良率を増加させない高い緻密性、及び、各工程で紙切れを発生させない強度が、求められている。
【００１２】
セパレータの緻密性を高め、アルミニウム電解コンデンサのショート不良率を減少させるためには、セパレータの厚さを厚くしたり、原料であるパルプの叩解の程度を示すＪＩＳ  Ｐ  ８１２１によるＣＳＦ（Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ）の数値を小さくすることで密度を高くしたりすることが知られている。
しかしながら、セパレータの厚さを厚く、密度を高くすると、インピーダンスが悪化してしまう。
【００１３】
また、アルミニウム電解コンデンサ素子の巻回時に、セパレータ、陽極箔、陰極箔には主に長尺方向に応力が加わる。しかし、搬送ロール上でのセパレータ位置が左右にぶれることにより、セパレータの幅方向にも応力が加わることがある。その際、セパレータの引裂強さが弱いと、セパレータが破断し、歩留りが低下してしまう場合がある。
従って、セパレータの引裂強さが強いことも、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータに求められている。
【００１４】
以上述べたように、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータには、インピーダンス性能に優れ、ショート不良率を改善するとともに、歩留りを向上させることが可能な、薄いセパレータが求められている。
【００１５】
従来から、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータにおいて、特性の向上を図る目的で、様々な構成が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献７を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平５−２６７１０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３９０９４号公報
【特許文献３】特開２００９−１５８８１１号公報
【特許文献４】特開２００６−２５３７２８号公報
【特許文献５】特開２０１２−２２１５６７号公報
【特許文献６】特開昭５３−１４２６５２号公報
【特許文献７】特開平６−１６８８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１において、セパレータの緻密性を向上させ、且つインピーダンス性能を改善するために、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。叩解の程度の高い溶剤紡糸セルロース繊維を使用したセパレータは、緻密性が高く、かつ微多孔質状の紙質となり、このセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、インピーダンス及びショート不良率の両特性が向上する。
【００１８】
しかしながら、特許文献１のように、叩解可能な再生セルロース繊維１００質量％のセパレータを用いた場合、引裂強さが低いため、アルミニウム電解コンデンサの製造工程において、セパレータの破断が発生してしまうことがあった。
【００１９】
このセパレータの破断の発生は、以下の理由によると考えられる。
叩解可能な再生セルロース繊維の叩解の程度を高くすることによって、数１０ｎｍ〜数μｍの微細なフィブリルが得られる。得られたフィブリル化微細繊維は、剛性が高く潰れにくいため、紙にしたときに、天然繊維のフィブリル化微細繊維のようにフィルム状に結合することがない。従って、再生セルロース繊維を叩解して得られたフィブリル化微細繊維をセパレータに使用することにより、互いに独立した微細繊維が無数の点接着（水素結合）により構成された、極めて緻密性の高いセパレータが得られる。このようにして得られたセパレータは、緻密性が高いにもかかわらず、その構造上微多孔質状の紙質となり、しかもフィブリル断面は真円に近い形状であるため、比較的扁平な天然繊維と異なり、イオンの流れを阻害することがない。その結果、再生セルロース繊維の叩解原料を配合したセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、インピーダンス及びショート不良率の両特性が改善する。
しかしながら、叩解可能な再生セルロース繊維は、叩解することで繊維間結合が増加し引張強さが向上するが、さらに繊維の叩解の程度を高くすると、引裂強さは急激に低下する。即ち、繊維間結合による引張強さと、引裂強さとは、相反する関係にあり、叩解が高度になるほど、引張強さは向上するが、引裂強さは低下してしまうことになる。
ここで、引裂強さを向上するために叩解を抑制すると、引張強さだけでなく緻密性も低下してしまうため、アルミニウム電解コンデンサのショート不良率が増加してしまう。
【００２０】
特許文献２において、セパレータの引裂強さを向上させ、アルミニウム電解コンデンサ製造工程でのセパレータの破断を抑制するために、再生セルロース繊維と叩解した天然セルロース繊維を混抄する方法が提案されている。天然セルロース繊維を１０〜３０質量％、残部を叩解された再生セルロース繊維とすることで、天然セルロース繊維が骨格となり、その骨格の間を叩解された再生セルロース繊維が埋めることで、引裂強さと緻密性に優れたセパレータが得られる。
【００２１】
しかしながら、特許文献２のように天然セルロース繊維を配合した場合、インピーダンスが悪化してしまうという問題があった。
これは、以下の理由によると考えられる。
再生セルロース繊維からは、前述の通り、剛性が高く断面が真円に近い形状のフィブリルが得られる。一方、天然セルロース繊維は、再生セルロース繊維に比べて断面が扁平かつ大きいため、イオンの流れを阻害してしまう。その結果、再生セルロース繊維の叩解原料及び天然セルロース繊維を配合したセパレータを用いて作製された、アルミニウム電解コンデンサは、インピーダンスが悪化してしまう。
さらに、特許文献２のセパレータは、特許文献１に示されていたような、叩解の程度の高い再生セルロース繊維のみで構成されたセパレータと比較して、緻密性が低下する。このため、特許文献２のセパレータは、アルミニウム電解コンデンサに使用した場合に、ショート不良率も増加してしまう。
【００２２】
特許文献３において、湿式スパンボンド法によって作製された、繊維径０．５〜８．０μｍの再生セルロース連続長繊維からなり、アルミニウム電解コンデンサに使用するとインピーダンスとショート不良率を低減できる、セパレータが提案されている。
【００２３】
しかしながら、特許文献３に記載されているように、湿式スパンボンド法は繊維配列に異方性があり、抄紙法のような緻密なウェブを構成することが困難である。特許文献３においては、その課題を、均一な細さの連続長繊維を使用することで解決しているが、それでもなお、叩解の程度の高い再生セルロースのフィブリルからなるセパレータの緻密性には及ばない。特に、特許文献３に記載された坪量の範囲を下回る、低い坪量の領域では、ショート不良が増加してしまい、近年要望されているような、アルミニウム電解コンデンサの低インピーダンス化には対応できなかった。
さらに、特許文献３のセパレータを構成する繊維は、原材料の製作段階で銅アンモニア溶液を使用したキュプラレーヨンであるため、繊維内部に銅イオンを含有している。そのため、アルミニウム電解コンデンサが市場に出された後に、アルミニウム電解コンデンサの内部で銅イオンが析出した場合のショートの危険性を有している。
【００２４】
特許文献４において、叩解したセルロース繊維を原料として抄紙し、紙力増強剤を含浸塗布することで、低インピーダンスでありながらも引張強さを改善させた、セパレータが提案されている。このセパレータをアルミニウム電解コンデンサに使用すれば、ショート不良率及びインピーダンスが共に低いコンデンサが実現できる。
【００２５】
しかしながら、特許文献４に記載されているセパレータは、再生セルロース繊維のＣＳＦ値が高いため、セパレータの緻密性が充分とは言えない。近年、更なるショート不良率の低減が求められていることから、セパレータの緻密性を向上させる必要がある。
ここで、セパレータの緻密性を向上させるために、再生セルロース繊維のＣＳＦ値を低くすると、引裂強さが低下してしまう。
【００２６】
特許文献５において、ろ水度をコントロールした再生セルロース繊維を用いて、電解液が付着した際の強度に優れる、セパレータが提案されている。
【００２７】
しかしながら、特許文献５に記載されているセパレータは、特許文献１に記載されているようなセパレータと比較して、繊維の叩解の程度が低い。このため、特許文献５の実施例に記載された坪量の範囲を下回る、低い坪量の領域では、セパレータの緻密性が不足する。その結果、アルミニウム電解コンデンサのショート不良が増加してしまう。
さらに、特許文献５に記載されているセパレータは、特許文献２に記載されているようなセパレータと比較して、繊維間の結合力が弱い。このため、コンデンサ素子を形成して電解液を含浸させた後の、例えば熱による膨張収縮といったような、激しい動きを伴わない変形には耐えられるが、コンデンサ素子の巻取り工程のような、動きの大きな工程では、セパレータが破断してしまう。
【００２８】
特許文献６において、断面径が小さく円形に近い天然繊維である、エスパルト繊維を配合することで、緻密性とインピーダンス特性を同時に改善する、セパレータが提案されている。
しかしながら、エスパルト繊維のパルプからなるセパレータの緻密性は、叩解の程度の高い再生セルロース繊維のフィブリルからなるセパレータの緻密性には及ばない。このため、特許文献６に記載されたセパレータでは、近年のショート不良率の低減の要望に対して、セパレータの緻密性が充分とは言えない。
【００２９】
特許文献７において、叩解の程度の高い天然セルロース層と叩解の程度の少ない層の、二層のセパレータとすることで、ショート不良を低減すると共にインピーダンス特性を改善する、セパレータが提案されている。
特許文献７に記載されたセパレータでは、叩解の程度の高い天然セルロースの層を持つため、ショート不良率の低減に効果的であるものの、特許文献１に記載されたセパレータ等と比較して、インピーダンス特性が悪化しやすかった。このため、更なるインピーダンスの低減が求められている。
【００３０】
以上のように、セパレータに要求される、緻密性、インピーダンス性能、引裂強さ等は、それぞれが複雑に関連した相反の関係にあり、これらの性能を全て同時に向上することは困難であった。
【００３１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、引裂強さと緻密性、インピーダンス性能に優れたセパレータを提供することを目的としたものである。また、このセパレータを用いることによって、インピーダンス性能に優れ、ショート不良率を改善すると共に、歩留りを向上させることが可能な、アルミニウム電解コンデンサを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明のセパレータは、陽極と陰極との間に介在させるセパレータであって、該セパレータは、ＣＳＦ値０〜５００［ｍｌ］の叩解可能な再生セルロース繊維２０〜８０質量％と、ＣＳＦ値が一旦下限値まで低下した後に上昇に転じたＣＳＦ値１〜５００［ｍｌ］の叩解可能な再生セルロース繊維２０〜８０質量％とからなり、該セパレータのＣＳＦ値Ｘ［ｍｌ］と比引裂強さＹ［ｍＮ・ｍ２／ｇ］が、下記式１乃至式３を同時に満たす範囲にあるものである。
式１：０≦Ｘ≦３００
式２：１５≦Ｙ≦１００
式３：Ｙ≧０．１７５Ｘ−２．５
【００３３】
本発明のセパレータにおいて、より好ましくは、セパレータのＣＳＦ値Ｘと比引裂強さＹが、下記式１乃至式４を満たす範囲にあるものである。
式１：０≦Ｘ≦３００
式２：１５≦Ｙ≦１００
式３：Ｙ≧０．１７５Ｘ−２．５
式４：Ｙ≦０．０５Ｘ＋４５
【００３４】
本発明のセパレータにおいて、さらに好ましくは、セパレータのＣＳＦ値Ｘと比引裂強さＹが、下記式２乃至式５を同時に満たす範囲にあるものである。
式２：１５≦Ｙ≦１００
式３：Ｙ≧０．１７５Ｘ−２．５
式４：Ｙ≦０．０５Ｘ＋４５
式５：０≦Ｘ≦１００
【００３５】
本発明のセパレータにおいて、より好ましくは、厚さが１０〜５０μｍである。
【００３６】
本発明のセパレータにおいて、さらに好ましくは、密度が０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３である。
【００３７】
なお、本発明において、「ＣＳＦ値」とは、「ＪＩＳ  Ｐ８１２１−２  パルプ−ろ水度試験法−第２部：カナダ標準ろ水度法」に従って測定した値である。
また、「比引裂強さ」とは、引裂強さを坪量で除して算出される値であり、ここでは、「ＪＩＳ  Ｐ  ８１１６  『紙-引裂強さ試験方法-エルメンドルフ形引裂試験機法』」に規定された、横方向（ＣＤ）の比引裂強さである。
【００３８】
そして、前記セパレータが繊維Ａ（ＣＳＦ値０〜５００［ｍｌ］の叩解可能な再生セルロース繊維２０〜８０質量％）と繊維Ｂ（ＣＳＦ値が一旦下限値まで低下した後に上昇に転じたＣＳＦ値１〜５００［ｍｌ］の叩解可能な再生セルロース繊維２０〜８０質量％）の二種の叩解の程度の異なる再生セルロース繊維の混合原料から成る構成とすることにより、セパレータのＣＳＦ値Ｘと比引裂強さＹが、式１乃至式３を満たす範囲になるようにすることが可能になる。
【００３９】
本発明のアルミニウム電解コンデンサは、陽極と陰極との間に、セパレータを介在して成り、セパレータとして、上記本発明のセパレータが使用されているものである。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、引裂強さと緻密性、インピーダンス性能に優れたアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを提供できる。
また、該セパレータを用いることによって、インピーダンス性能に優れ、ショート不良率を改善すると共に、歩留りを向上させることが可能な、アルミニウム電解コンデンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のセパレータを構成する繊維に関して、叩解処理のエネルギーの総和と、ＣＳＦ値との関係を示した図である。
【図２】実施例及び比較例の各例について、セパレータのＣＳＦ値と比引裂強度をプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面等も参照して、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
【００４３】
本実施の形態のセパレータは、陽極と陰極の間に介在させるセパレータにおいて、叩解可能な再生セルロース繊維からなり、セパレータのＣＳＦ値Ｘ［ｍｌ］と比引裂強さＹ［ｍＮ・ｍ２／ｇ］が、次に示す式１乃至式３を同時に満たす範囲にあり、より好ましくは、式１乃至式４を同時に満たす範囲に、さらに好ましくは、式２乃至式５を同時に満たす範囲にある。
式１：０≦Ｘ≦３００
式２：１５≦Ｙ≦１００
式３：Ｙ≧０．１７５Ｘ−２．５
式４：Ｙ≦０．０５Ｘ＋４５
式５：０≦Ｘ≦１００
また、本実施の形態のアルミニウム電解コンデンサは、セパレータとして上記構成のセパレータを使用して、陽極と陰極との間に、セパレータを介在させた構成である。
【００４４】
引裂強さは、紙の１ｍ２あたりの質量である、坪量に比例することが知られている。
このため、引裂強さの値を坪量で除した比引裂強さは、紙の坪量や厚さ等の要因を排除した、引裂強さの比較のための指標として用いられる。
引裂強さは、主に原料の特性に由来する。比引裂強さを比較することで、セパレータの紙の特性の比較だけではなく、原料の特性の比較も同時に行える点で、比引裂強さが優れている。
【００４５】
比引裂強さは、原料の叩解の程度によって大きく変化する。叩解の程度が高くなるに従い、比引裂強さは徐々に増加するが、更に叩解の程度が高くなると、低下してゆく。
【００４６】
なお、繊維の叩解に用いる設備は通常抄紙原料の調製に使用されるものであればいずれでも良い。一般的にはビーター、コニカルリファイナー、ディスクリファイナー、高圧ホモジナイザーなどが挙げられる。
【００４７】
繊維は、叩解によって微細化される。
叩解によって微細化された再生セルロースを、ふるい板上でろ過しようとすると、ふるい板上に初期に堆積する繊維マットの影響を受ける。その後、ふるい板を通過しようとする懸濁液の抵抗が大きくなる。このため、叩解により再生セルロースを微細化していくと、ＣＳＦ値は次第に低くなり、下限に到達する。
【００４８】
叩解に供する繊維の繊度、また、叩解処理条件によって、ろ水度の下限の値は変動する。このため、ＣＳＦ値が０ｍｌまで小さくなるよりも前（即ち、＋の値）に、下限となる場合もあるし、ＣＳＦ値が０ｍｌまで到達した後、すぐにＣＳＦ値が大きくならず、０ｍｌをしばらく示した後にＣＳＦ値が大きくなる場合もある。
ＣＳＦ値が下限に達した状態から、更に叩解すると、ふるい板の孔を通過する程度の微細な繊維が増加し、ＣＳＦ値は上昇に転じる。
【００４９】
以上述べた状態の変化を、図１に示す。図１は、本発明のセパレータを構成する繊維（再生セルロース繊維）に関して、叩解処理のエネルギーの総和（ｋＷｈ）と、ＣＳＦ値（ｍｌ）との関係を、示した図である。
【００５０】
図１に示すように、ＣＳＦ値が大きいａの状態から、叩解により再生セルロースを微細化することで、ＣＳＦ値が次第に低くなり、一旦下限（ｂの状態）まで低下する。その後、更に叩解することで、ふるい板の孔を通過する程度の微細な繊維が増加することによって、ＣＳＦ値は上昇に転じる。そして、ＣＳＦ値が上昇してＣＳＦ値が大きくなると、ｃの状態となる。
【００５１】
例えば、繊維Ａと繊維Ｂとの二種の叩解の程度の異なる繊維（再生セルロース繊維）の混合原料を使用することで、本実施の形態のセパレータが得られる。
なお、以下、繊維Ａ及び繊維Ｂのうち、繊維Ａを叩解の程度が低い方の繊維とし、繊維Ｂを叩解の程度が高い方の繊維とする。
【００５２】
繊維Ａとしては、ＣＳＦ値が５００〜０ｍｌのものを採用する。
また、繊維Ａの配合割合は、２０〜８０質量％とする。
繊維Ｂとしては、ＣＳＦ値が一旦下限値（０ｍｌもしくは＋の値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値が１〜５００ｍｌのものを採用する。
また、繊維Ｂの配合割合は、２０〜８０質量％とする。
【００５３】
以上の構成を採用することにより、本実施の形態は、引裂強さと緻密性、インピーダンス性能に優れたアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを提供できる。このセパレータをアルミニウム電解コンデンサに用いれば、インピーダンス性能に優れ、ショート不良率を改善するとともに、アルミニウム電解コンデンサ製作工程での歩留りを向上させることが可能となる。
【００５４】
そして、種々の材料、構成割合について、試験を行った結果、前述したように、ＣＳＦ値が５００〜０ｍｌまで叩解された再生セルロース繊維Ａと、ＣＳＦ値が一旦下限値まで低下した後も更に叩解することによって、ＣＳＦ値が上昇に転じたＣＳＦ値１〜５００ｍｌの再生セルロース繊維Ｂとを、それぞれ２０〜８０質量％の割合で混合し抄紙することで、良好な結果が得られた。
即ち、叩解の程度の異なる二種の再生セルロース繊維である、繊維Ａと繊維Ｂを、上記割合で混合して抄紙することにより、相反する関係である、引裂強さと緻密性とを両立することが可能となる。
【００５５】
本実施の形態例のセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサは、セパレータ部分に電解液を含浸保持させ、陽極箔と陰極箔とを該セパレータで隔離することによって構成することができる。
【００５６】
なお、アルミニウム電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子の外径の許容する範囲内で、必要に応じて、複数枚のセパレータを両極間に介在させても良い。
【００５７】
電解液としては、通常使用される電解液であれば、いずれでも良い。電解液として、一般的には、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）、ジメチルホルムアミド、スルホラン等を溶媒とし、これら溶媒に硼酸やアジピン酸、マレイン酸又はこれらのアンモニウム塩等の溶質を溶解したもの等がある。
しかし、電解液は、以上の例及びその組み合わせに限定されるものではなく、通常使用される電解液であれば、いずれでも良い。
【００５８】
〔セパレータの説明〕
本実施の形態のセパレータは、叩解可能な再生セルロース繊維を用いて、セパレータのＣＳＦ値をＸ［ｍｌ］、横方向（ＣＤ）の比引裂強さをＹ［ｍＮ・ｍ２／ｇ］としたとき、ＣＳＦ値Ｘと比引裂強さＹとが、次に示す式１乃至式３を同時に満たす範囲にある。より好ましくは、式１乃至式４を同時に満たす範囲にある。さらに好ましくは、式２乃至式５を同時に満たす範囲にあるセパレータである。なお、セパレータの「横方向（ＣＤ）」とは、長尺状に巻回されたセパレータの幅の方向を意味する。
式１：０≦Ｘ≦３００
式２：１５≦Ｙ≦１００
式３：Ｙ≧０．１７５Ｘ−２．５
式４：Ｙ≦０．０５Ｘ＋４５
式５：０≦Ｘ≦１００
【００５９】
式１乃至式３を同時に満足する場合、そのセパレータは、引裂強さに優れ、且つ緻密性も高いため、アルミニウム電解コンデンサに使用した際に破断不良率とショート不良率を共に改善することができる。
また、式１乃至式４を同時に満足する場合、セパレータの緻密性がより向上し、ショート不良率を、より低減できる。
さらに、式２乃至式５を同時に満足する場合、セパレータの緻密性がさらに向上し、ショート不良率を、さらに低減できる。
【００６０】
式１において、セパレータのＣＳＦ値Ｘが３００ｍｌより大きい場合、セパレータの緻密性が低下しており、アルミニウム電解コンデンサのショート不良が増加する危険性がある。
【００６１】
式２において、比引裂強さＹが式２の上限を超える場合、アルミニウム電解コンデンサのショート不良率が悪化してしまう。
一方、比引裂強さＹが式２の下限を下回る場合、アルミニウム電解コンデンサの製造工程における、セパレータの破断不良が増加する。
【００６２】
セパレータの厚さとしては、１０〜５０μｍが好ましい。厚さが１０μｍを下回るとショート不良が増加する。また、厚さが５０μｍを超過すると、素子の小型化が難しくなる場合や、インピーダンス性能が悪化する場合がある。
【００６３】
セパレータの密度としては、０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３が好ましい。密度が０．２５ｇ／ｃｍ３を下回ると、セパレータの緻密性が低下し、ショート不良が増加する。また、密度が０．７０ｇ／ｃｍ３を超過すると、インピーダンス性能が悪化する。
【００６４】
また、前述したように、叩解可能な再生セルロース繊維を叩解した原料を使用して、叩解の程度の異なる、繊維Ａと繊維Ｂの二種の繊維を、混合し抄紙することで本実施の形態のセパレータが得られる。
叩解の程度の異なる繊維Ａと繊維Ｂとを混合する理由は、繊維Ａと繊維Ｂの特徴を両立させるためである。
叩解の程度が低い繊維Ａを単独で用いたセパレータは、引裂強さに優れるものの、緻密性に欠ける。
一方、叩解の程度が高い繊維Ｂを単独で用いたセパレータは、緻密性に優れるものの、引裂強さが弱い。
本発明の繊維Ａと繊維Ｂとを混合してシート化したセパレータと、同じＣＳＦ値まで単独叩解した原料を用いてシート化したセパレータを比較すると、本発明のセパレータは、緻密性あるいは引裂強さの少なくとも一方の特性が優れる。単独叩解した原料は、繊維Ａに比べると微細化しているため、引裂強さが弱く、また、繊維Ｂに比べると微細化していないため、緻密性に欠けることとなる。
【００６５】
繊維Ａに要求される役割は、セパレータの引裂強さを向上させることである。繊維Ｂに比べ叩解の程度が低い再生セルロース繊維同士が絡合して、三次元の網目構造を構成し、この網目構造の交絡点を、繊維Ａから発生したフィブリルや繊維Ｂが結合して支えることで、セパレータの引裂強さが向上する。また、叩解の程度の高い繊維Ｂには及ばないが、叩解された再生セルロース繊維であるため、セパレータの緻密性、及びインピーダンスを損なうことがない。
【００６６】
繊維Ａの叩解の程度としては、叩解した原料がＣＳＦ値５００〜０ｍｌであることが好ましい。ＣＳＦ値が５００ｍｌよりも大きい場合は、引裂強さを向上できなくなる。つまり、ＣＳＦ値が５００ｍｌよりも大きいというのは、叩解の程度の低い繊維が多く存在する状態であり、繊維間の結合が弱いため、三次元の網目構造を構成しても、繊維の引き抜きに対する抵抗力が弱い。また、ＣＳＦ値が一旦下限値（０ｍｌもしくは＋の値）まで低下した後、上昇に転じるまで叩解の程度を高くした場合は、繊維が過度に微細化してしまうため、上記と同様に、繊維の引き抜きに対する抵抗力が弱くセパレータの引裂強さが著しく低下してしまう。
【００６７】
繊維Ａの配合割合としては、２０〜８０質量％が好ましい。配合割合が２０質量％未満では、引裂強さが低下してしまう。配合割合が８０質量％を超過する場合、抄紙によって得られるシートが不均一になり、アルミニウム電解コンデンサのショート不良が増加してしまう。
【００６８】
繊維Ｂに要求される役割は、セパレータの緻密性を向上させることである。叩解の程度の高い再生セルロース繊維がセパレータの空隙を埋めることで、セパレータの緻密性が向上する。
【００６９】
繊維Ｂの叩解の程度としては、叩解した原料のＣＳＦ値が一旦下限値（０ｍｌもしくは＋の値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１〜５００ｍｌであることが好ましい。繊維ＢのＣＳＦ値が下限値に到達する前や下限値では、繊維Ｂの微細化が不十分であり、繊維Ａとの混合によって得られるシートの地合が不均一になるため、アルミニウム電解コンデンサのショート不良が増加してしまう。ＣＳＦ値が一旦下限値まで低下し、上昇に転じた後もさらに叩解し、ＣＳＦ値が５００ｍｌを超過した場合、繊維が微細になりすぎてしまい、抄紙用原料として適さない。
【００７０】
繊維Ｂの配合割合としては、２０〜８０質量％が好ましい。配合割合が２０質量％未満では、抄紙によって得られるシートの地合が不均一になり、アルミニウム電解コンデンサのショート不良が増加してしまう。配合割合が８０質量％を超過する場合、セパレータの引裂強さが低下してしまう。
【００７１】
また、本発明のセパレータにおいて、再生セルロース繊維のみを配合し、天然セルロース繊維やその他の合成繊維等を配合しない理由は、以下の通りである。
再生セルロース繊維の叩解により得られるフィブリルは、その繊維径が細く、剛性が高い。そのため、繊維やフィブリルが交絡点で水素結合等により結合するが、繊維やフィブリル同士が面や線でフィルム状に結着することが無いために、インピーダンスが悪化しない特徴がある。
【００７２】
一方、天然セルロース繊維は、剛性が低く、繊維間結合力が強い。つまり、天然セルロース同士の交絡点では、絡合するのみでなく、シートの乾燥過程において、繊維同士が水素結合等により吸着し、面同士、線同士、及びそれらの組み合わせで融着する。その結果、インピーダンスが悪化する。
【００７３】
合成繊維は、セルロース繊維と異なり、繊維の交絡点で絡合するのみであり、繊維間結合力が弱く、種々の問題が起こる。例えば、合成繊維を繊維Ａとして配合する場合、引裂強さが弱い。これは、繊維の引き抜きに対する抵抗力が弱いためである。また例えば、繊維Ｂとして微細化した合成繊維を配合する場合、ショート不良が増加する。各種バインダー繊維等を使用し、熱融着若しくは接着させることでシート強度を上昇させることができるが、融着部が多くなるとインピーダンスが悪化してしまう。
【００７４】
再生セルロース繊維には、湿式紡糸法による銅アンモニア再生セルロース繊維、ビスコース再生セルロース繊維、及び、Ｎ−メチルモルフォリン−Ｎ−オキサイド等の有機溶媒で分子状にセルロースを溶解した溶液を紡糸原液とした溶剤紡糸再生セルロース繊維、等がある。
中でも、叩解可能な再生セルロース繊維としては、ビスコース再生セルロース繊維としてのポリノジックレーヨン、及び、溶剤紡糸再生セルロース繊維としてのリヨセルが代表的なものとして挙げられ、これらの再生セルロース繊維を用いることで、容易に繊維層を形成できる。
【００７５】
ただし、銅アンモニア再生セルロース繊維であるキュプラレーヨンは、原材料の製作段階で銅アンモニア溶液を使用しており、繊維の内部に銅イオンを含有している。そのため、キュプラレーヨンをアルミニウム電解コンデンサ用セパレータに使用した場合には、アルミニウム電解コンデンサが市場に出された後に、コンデンサ内部で銅イオンが析出する等のショートの危険性を有している。従って、キュプラレーヨンは、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータの材料として不適である。
【００７６】
しかし、以上の例に限定されるものではなく、銅アンモニア再生セルロースのように、不純物の点で問題がある場合を除いて、叩解可能な再生セルロース繊維であれば何れでも良く、例えば、以下に詳細構成を示すポリノジックレーヨン繊維やリヨセル繊維に限定されるものではない。
【００７７】
密度が０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３の範囲内であれば、必要に応じて、キャレンダー加工によって、セパレータの厚さを調整してもよい。
また、必要に応じて、紙力増強加工を施しても良い。
さらに、必要に応じて、抄紙工程で通常使用される添加剤、例えば分散剤や消泡剤等を使用してもよい。
【００７８】
上記したセパレータの構成により、アルミニウム電解コンデンサの製造工程、及び、アルミニウム電解コンデンサ特性の双方において、良好なセパレータが得られることを見出した。即ち、インピーダンス性能に優れ、ショート不良率を改善すると共に、コンデンサ製造工程での歩留りを向上させられる、良好なセパレータである。
【００７９】
〔セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサの特性の測定方法〕
本実施の形態のセパレータ及びアルミニウム電解コンデンサの各特性の具体的な測定は、以下の条件及び方法で行った。
【００８０】
〔セパレータのＣＳＦ〕
「ＪＩＳ  Ｐ８１２１−２  パルプ−ろ水度試験法−第２部：カナダ標準ろ水度法」に従って、セパレータのＣＳＦ値を測定した。
【００８１】
〔厚さ〕
「ＪＩＳ  Ｃ  ２３００−２  『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』  ５．１  厚さ」に規定された、「５．１．１  測定器及び測定方法 a外側マイクロメータを用いる場合」のマイクロメータを用いて、「５．１．３  紙を折り重ねて厚さを測る場合」の１０枚に折り重ねる方法で、セパレータの厚さを測定した。
【００８２】
〔密度〕
「ＪＩＳ  Ｃ  ２３００−２  『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』  ７．０Ａ  密度」のＢ法に規定された方法で、絶乾状態のセパレータの密度を測定した。
【００８３】
〔比引裂強さ〕
「ＪＩＳ  Ｐ  ８１１６  『紙-引裂強さ試験方法-エルメンドルフ形引裂試験機法』」に規定された方法で、セパレータの横方向（ＣＤ）の引裂強さを測定した。次に、得られた引裂強さの値をセパレータの坪量で除して、セパレータの比引裂強さを算出した。
【００８４】
〔破断不良率〕
それぞれのセパレータと所定の静電容量となるよう裁断したアルミ箔とを使用し、素子巻機にて巻き取って、コンデンサ素子を形成した。この操作を１０００回行った後、セパレータの破断が無く巻き取れたコンデンサ素子を計数し、１０００から減じて破断不良数を求めた。この破断不良数を１０００で除して、百分率をもって破断不良率とした。
【００８５】
〔ショート不良率〕
ショート不良率は、破断不良なく巻き取れたコンデンサ素子を用いて、電解液含浸前の巻取り素子の導通ショート及びエージング中のショート不良数を計数し、これらのショート不良となった素子数を、破断不良なく巻き取れた素子数で除して、百分率をもってショート不良率とした。
【００８６】
〔インピーダンス〕
作製したアルミニウム電解コンデンサのインピーダンスは、ＬＣＲメータを用いて、２０℃で１００ｋＨｚの周波数で測定した。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明に係る具体的な実施例と、比較例及び従来例について説明する。
なお、各実施例のセパレータは、再生セルロース繊維を使用して、抄紙法にてセパレータを構成した。
【００８８】
〔実施例１〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値５００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ１０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１７ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は１０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、容量１０００μＦ、素子外径７．６ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例１のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００８９】
〔実施例２〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を５０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値３５０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を５０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ２０．０μｍ、密度０．４５０ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ２７ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、容量１０００μＦ、素子外径７．９ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例２のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９０】
〔実施例３〕
実施例２のセパレータと同じ抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ４０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ５２ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、容量１０００μＦ、素子外径８．５ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例３のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９１】
〔比較例１〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値１０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を５０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値３５０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を５０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ９．０μｍ、密度０．４２２ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１３ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、容量１０００μＦ、素子外径７．５ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例１のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９２】
〔比較例２〕
比較例１と同じ抄紙原料を用いて、長網抄紙法によりシートを得た。続いて、特開２００６−２５３７２８号公報の実施例１の方法に従って、このシートに紙力増強加工を施し、厚さ１６．０μｍ、密度０．２３８ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１３ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、容量１０００μＦ、素子外径７．８ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例２のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９３】
〔従来例１〕
再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１６０ｍｌである抄紙原料を用いて、長網抄紙法によりシートを得た。続いて、特開２００６−２５３７２８号公報の実施例１の方法に従って、このシートに紙力増強加工を施し、厚さ２０．０μｍ、密度０．４２５ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ６ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は１５０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、容量１０００μＦ、素子外径７．９ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、従来例１のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９４】
〔従来例２〕
特開昭５３−１４２６５２号公報の実施例１の方法に従って、円網抄紙法により、厚さ４０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ４３ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は６２０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、容量１０００μＦ、素子外径８．５ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、従来例２のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９５】
〔実施例４〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値０ｍｌの再生セルロース繊維であるポリノジックレーヨン繊維を２０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１ｍｌの再生セルロース繊維であるポリノジックレーヨン繊維を８０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法によりシートを得た。続いて、このシートにキャレンダー加工を施すことにより、厚さ２５．０μｍ、密度０．５４０ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１７ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、容量５５０μＦ、素子外径９．０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例４のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９６】
〔実施例５〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値１００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を３０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を７０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ３０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ２４ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、容量５５０μＦ、素子外径９．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例５のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９７】
〔比較例３〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を４０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値８０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を６０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ３０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ５ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は５５ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、容量５５０μＦ、素子外径９．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例３のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９８】
〔比較例４〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値３０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値５ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％配合した抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ３５．０μｍ、密度０．３７１ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１０５ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は２０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、容量５５０μＦ、素子外径９．３ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例４のアルミニウム電解コンデンサとした。
【００９９】
〔比較例５〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値６８０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％配合した抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ３５．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１０５ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、容量５５０μＦ、素子外径９．３ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例５のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１００】
〔従来例３〕
抄紙原料として、ＣＳＦ値０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を用いて、長網抄紙法により、厚さ３０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ７ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、容量５５０μＦ、素子外径９．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、従来例３のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１０１】
〔従来例４〕
特開２００９−１５８８１１号公報の実施例１の方法に従って、厚さ３０．０μｍ、密度０．３３３ｇ／ｃｍ３のセパレータを得た。このセパレータの比引裂強さは、測定不可能なほどに大きかった。また、連続長繊維から成るため、離解も不可能であった。
このセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、容量５５０μＦ、素子外径９．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、従来例４のアルミニウム電解コンデンサとした。
この従来例４は、銅アンモニア再生セルロース繊維であるキュプラレーヨンを使用して、セパレータを作製している。
【０１０２】
〔実施例６〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値８０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を４０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値５００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を６０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ３５．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ３０ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧５０Ｖ、容量１５０μＦ、素子外径９．５ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例６のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１０３】
〔実施例７〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値５００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を６０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を４０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法によりシートを得た。続いて、このシートにキャレンダー加工を施すことにより、厚さ３５．０μｍ、密度０．４８６ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ４３ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は５６ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧５０Ｖ、容量１５０μＦ、素子外径９．５ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例７のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１０４】
〔実施例８〕
実施例７と同じ抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ４０．０μｍ、密度０．３７５ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ８２ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は５６ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧５０Ｖ、容量１５０μＦ、素子外径９．６ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例８のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１０５】
〔比較例６〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値３５０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８５質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を１５質量％配合した抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ４０．０μｍ、密度０．４２５ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１１２ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は１９０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧５０Ｖ、容量１５０μＦ、素子外径９．６ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例６のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１０６】
〔比較例７〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を１５質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値３４０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８５質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ３５．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１２ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は５ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧５０Ｖ、容量１５０μＦ、素子外径９．５ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例７のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１０７】
〔従来例５〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値５００ｍｌの天然セルロース繊維である針葉樹クラフトパルプ繊維を３０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を７０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ３０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ２０ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧５０Ｖ、容量１５０μＦ、素子外径９．３ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、従来例５のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１０８】
〔従来例６〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値６２５ｍｌの合成繊維であるアクリル繊維を２５質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を７５質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ３５．０μｍ、密度０．３７１ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１３ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は５ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧５０Ｖ、容量１５０μＦ、素子外径９．５ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、従来例６のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１０９】
〔実施例９〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値４００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ４０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ３０ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は１４０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１００Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１１．１ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例９のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１０】
〔実施例１０〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値５００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ４０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ５５ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は２６０ｍｌであった
このセパレータを用いて、定格電圧１００Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１１．１ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例１０のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１１】
〔実施例１１〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値５００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を６０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を４０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ４０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ４３ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は５６ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１００Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１１．１ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例１１のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１２】
〔実施例１２〕
実施例９のセパレータと同じ抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ４５．０μｍ、密度０．３５６ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ５８ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は１４０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１００Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１１．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例１２のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１３】
〔実施例１３〕
実施例１０のセパレータと同じ抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ４５．０μｍ、密度０．３７８ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ９８ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は２６０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１００Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１１．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例１３のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１４】
〔比較例８〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値６２０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を７０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を３０質量％配合した抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ４５．０μｍ、密度０．３６７ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１０５ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は１２０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１００Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１１．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例８のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１５】
〔従来例７〕
抄紙原料として、ＣＳＦ値２００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を用いて、円網抄紙法によりシートを得た。続いて、特開２００６−２５３７２８号公報の実施例１の方法に従って、このシートに紙力増強加工を施し、厚さ４０．０μｍ、密度０．３２５ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１０７ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は２００ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧１００Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１１．１ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、従来例７のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１６】
〔実施例１４〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値５００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を７０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を３０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ５０．０μｍ、密度０．３００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ４８ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は９５ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧２００Ｖ、容量１２０μＦ、素子外径１５．５ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例１４のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１７】
〔比較例９〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値５５０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ５５．０μｍ、密度０．３６４ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１７ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は１２０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧２００Ｖ、容量１２０μＦ、素子外径１５．７ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースへの挿入を試みたが、素子外径が大きいため、実施例１４と同じサイズのケースには挿入できなかった。このため、実施例１４よりも大きなサイズのケースに挿入し、比較例９のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１８】
〔従来例８〕
特開昭５３−１４２６５２号公報の実施例１の方法に従って、円網抄紙法により、厚さ６０．０μｍ、密度０．６００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ３５ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は４５０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧２００Ｖ、容量１２０μＦ、素子外径１５．９ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースへの挿入を試みたが、素子外径が大きいため、実施例１４と同じサイズのケースには挿入できなかった。このため、実施例１４よりも大きなサイズのケースに挿入し、従来例８のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１１９】
〔従来例９〕
特開平６−１６８８４８号公報の実施例２の方法に従って、厚さ２５．０μｍ、密度０．８００ｇ／ｃｍ３の高密度層、厚さ１５．０μｍ、密度０．３６７ｇ／ｃｍ３の低密度層を持つ、厚さ４０．０μｍ、密度０．６３８ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ１４ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧２００Ｖ、容量１２０μＦ、素子外径１５．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、従来例９のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１２０】
〔実施例１５〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値２００ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ３５．０μｍ、密度０．４５７ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ２０ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は６０ｍｌであった。
このセパレータを、両極間に二枚用いて、定格電圧４５０Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１７．６ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、実施例１５のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１２１】
〔比較例１０〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値５５０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ７０．０μｍ、密度０．３００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ２８ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は２２０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧４５０Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１７．６ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例１０のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１２２】
〔比較例１１〕
繊維Ａとして、ＣＳＦ値６２０ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を８０質量％、繊維Ｂとして、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１ｍｌの再生セルロース繊維であるリヨセル繊維を２０質量％配合した抄紙原料を用いて、長網抄紙法により、厚さ８０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ５０ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は３１０ｍｌであった。
このセパレータ用いて、定格電圧４５０Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１７．９ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例１１のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１２３】
〔比較例１２〕
比較例１１のセパレータと同じ抄紙原料を用いて、円網抄紙法により、厚さ８０．０μｍ、密度０．４００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ９５ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は３１０ｍｌであった。
このセパレータ用いて、定格電圧４５０Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１７．９ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＧＢＬ系電解液を含浸後、ケースに挿入、封口し、比較例１２のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１２４】
〔従来例１１〕
特開昭５３−１４２６５２号公報の実施例１の方法に従って、円網抄紙法により、厚さ９０．０μｍ、密度０．６００ｇ／ｃｍ３、比引裂強さ３５ｍＮ・ｍ２／ｇのセパレータを得た。このセパレータのＣＳＦ値は４５０ｍｌであった。
このセパレータを用いて、定格電圧４５０Ｖ、容量５０μＦ、素子外径１８．２ｍｍのアルミニウム電解コンデンサ素子を形成し、ＥＧ系電解液を含浸後、ケースへの挿入を試みたが、素子外径が大きいため、実施例１５や比較例９乃至１１と同じサイズのケースには挿入できなかった。このため、実施例１４よりも大きなサイズのケースに挿入し、従来例１１のアルミニウム電解コンデンサとした。
【０１２５】
以上、本実施の形態によれば、引裂強さを向上させる繊維Ａと、緻密性を向上させる繊維Ｂとを配合し、かつ、繊維Ａと繊維Ｂとは再生セルロース繊維からなり、繊維Ａの配合割合が２０〜８０％、繊維Ｂの配合割合が２０〜８０％とすることで、セパレータのＣＳＦ値Ｘと比引裂強さＹが次式を満たす範囲にあるセパレータを提供することができる。
式１：０≦Ｘ≦３００
式２：１５≦Ｙ≦１００
式３：Ｙ≧０．１７５Ｘ−２．５
【０１２６】
以上記載の本実施の形態の実施例１乃至１５、比較例１乃至１２、従来例１乃至１１の各セパレータ単体の評価結果、及びアルミニウム電解コンデンサの性能評価結果を、表１に示す。
表１では、叩解の程度の違いを区別するために、ＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値に、＊を付けて記載している。また、両極間に二枚のセパレータを使用したアルミニウム電解コンデンサの場合、セパレータの厚さを「一枚の厚さの値×２」と記載している。各種の測定値は、いずれも複数個の試料の平均値を示している。
【０１２７】
【表１】
0006412805.tif 000002
【０１２８】
以下、各実施例、比較例、従来例について、評価結果を詳細に説明する。
【０１２９】
実施例１乃至３のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、破断不良率が０．０〜０．４％と１％を下回っており低い。また、ショート不良率は０．２〜０．５％と、１％を下回っており低い。さらに、インピーダンスも０．１１０〜０．１４０Ωと充分に低い。
一方、比較例１のセパレータは、厚さが９．０μｍと薄いため、破断不良率が１．１％、ショート不良率が８．５％と高くなっている。このことより、セパレータの厚さは１０μｍ以上が好ましいとわかる。
また、比較例２のセパレータは、密度が０．２３８ｇ／ｃｍ３と低いため、破断不良率が１．１％、ショート不良率が８．０％と高くなっている。このことより、セパレータの密度は０．２５ｇ／ｃｍ３以上が好ましいとわかる。
そして、従来例１のセパレータは、リヨセル繊維のＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解することで、上昇に転じたＣＳＦ値１６０ｍｌとなっている原料のみを使用している。このため、セパレータの比引裂強さが６ｍＮ・ｍ２／ｇと、式２の範囲を下回っており、破断不良率が１．１％と高くなっている。
また、従来例２のセパレータは、セパレータのＣＳＦ値が６２０ｍｌと高い。このため、セパレータの緻密性が低く、ショート不良が１１．５％と高くなっている。さらに、セパレータが天然繊維のみで構成されており、インピーダンスが実施例１の３倍以上に悪化している。
【０１３０】
実施例４及び５のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、破断不良率が０．１〜０．２％と１％を下回っており低い。また、ショート不良率は０．２〜０．３％と１％を下回っており低い。さらに、インピーダンスも０．１２０〜０．１２５Ωと充分に低い。
比較例３のセパレータは、繊維ＡのＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２０ｍｌである。このため、セパレータの比引裂強さが式２の範囲を下回っており、破断不良率が３．０％と高い。
そして、比較例４のセパレータは、繊維ＢのＣＳＦ値が５ｍｌであり、叩解の程度が低い。そのため、比引裂強さが式２の範囲を超過しており、セパレータの緻密性が低くなっていることがわかる。このため、アルミニウム電解コンデンサのショート不良率が２．２％と高い。
また、比較例５のセパレータは、繊維ＢのＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値６８０ｍｌである。このため、セパレータの抄紙工程において、繊維Ｂ中の過度に微細化された繊維が抄紙ワイヤーから抜け落ちてしまっている。結果として、比較例５のセパレータは、比引裂強さが式２の範囲を超過しており、ショート不良率が２．０％と高い。
従来例３のセパレータは、比引裂強さが式２の範囲を下回っており、破断不良率が１１．０％と高い。また、従来例３のセパレータのＣＳＦ値は０ｍｌであり、実施例４及び実施例５のセパレータのＣＳＦ値と同じであるが、破断不良率、ショート不良率共に、実施例４及び実施例５の方が優れる結果となっている。このことから、単一で叩解した原料よりも、本発明のように、叩解程度の異なる原料を混合してセパレータとした方が、緻密性、引裂強さともに向上させることができ、その結果、アルミニウム電解コンデンサの破断不良率、ショート不良率共に低減できるとわかる。
従来例４のセパレータは、湿式スパンボンド法によりシート形成した再生セルロースセパレータで、比引裂強さが測定不能なほど高い。このため、破断不良は発生しなかった。しかしながら、従来例４のアルミニウム電解コンデンサはショート不良率が１０．０％と高い。これは、スパンボンド法は抄紙法に比べ、シートが不均一になりやすく緻密性にかけるためである。
また、この従来例４は、銅アンモニア再生セルロース繊維であるキュプラレーヨンを使用して、セパレータを作製しているため、繊維内部に銅イオンを含有している。そのため、キュプラレーヨンを使用したセパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサは、長期間使用した際、コンデンサ内部で銅イオンが析出し、ショート不良が発生する危険性が懸念される。
【０１３１】
実施例６乃至実施例８のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、破断不良率が０．０〜０．３％と１％を下回っており低い。また、ショート不良率は０．１〜０．３％と１％を下回っており低い。さらに、インピーダンスも０．１３０〜０．１４０Ωと充分に低い。
実施例７のセパレータは、実施例８と同じ抄紙原料を用いて長網抄紙したものである。実施例７のセパレータは式４を満たしており、実施例８のセパレータは、式４を満たさない。実施例７と実施例８のコンデンサを比較すると、実施例７のコンデンサの方が、ショート不良率が低い。このことから、式２及び式３を満たすのみでなく、さらに式４も満たす場合、ショート不良率をさらに低減できることがわかる。
比較例６のセパレータは、繊維Ａを８５質量％、繊維Ｂを１５質量％配合しており、比引裂強さが式２の範囲を超えている。そして、比較例６のアルミニウム電解コンデンサは、ショート不良率が１．１％と高くなっている。これは繊維Ｂの割合が少ないため、緻密性が向上しなかったためと考えられる。
比較例７のセパレータは、繊維Ａを１５質量％、繊維Ｂを８５質量％配合しており、比引裂強さが式２の範囲を下回っている。そして、比較例７のセパレータは破断不良率が１．２％と高くなっている。これは、引裂強さを向上させる繊維Ａの割合が少ないためと考えられる。
従来例５は、繊維ＡとしてＣＳＦ値５００ｍｌの針葉樹クラフトパルプを、繊維ＢとしてＣＳＦ値が一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値２００ｍｌの再生セルロース繊維を配合している。実施例６乃至実施例８と比較すると、針葉樹クラフトパルプの影響で、インピーダンス値が０．２００Ωと、実施例６乃至８と比較して３０％以上高くなっている。
従来例６は、アクリル繊維を配合したセパレータであるが、比引裂強さが１３ｍＮ・ｍ２／ｇと低く、式２の範囲を下回っている。これは合成繊維を配合した結果、繊維間結合力が低下したためである。また、同じ理由でセパレータの遮蔽性も低下し、破断不良率、ショート不良率がそれぞれ１．２％、１．１％と高い結果となった。
【０１３２】
実施例９乃至実施例１３のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、破断不良率が０．０〜０．２％と１％を下回っており低い。また、ショート不良率は０．０〜０．５％と１％を下回っており低い。さらに、インピーダンスも０．２５５〜０．２８０Ωと充分に低い。
実施例９乃至実施例１３のアルミニウム電解コンデンサのインピーダンスは、従来例７のアルミニウム電解コンデンサのインピーダンスよりも僅かに高くなっている。しかしながら、アルミニウム電解コンデンサのインピーダンスの値は、コンデンサの定格電圧や容量等によって期待される値の範囲が異なるものであり、定格電圧１００Ｖ・容量５０μＦのアルミニウム電解コンデンサでは、実施例９乃至実施例１３のインピーダンスの値でも十分である。
実施例１２と比較して、実施例９のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、ショート不良率がわずかに低くなっている。また、実施例１３と比較して、実施例１０のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、ショート不良率がわずかに低くなっている。これは、実施例７及び実施例８と同じ理由であり、式２及び式３を満たすのみでなく、さらに式４も満たすセパレータの方が、ショート不良率改善の点から好ましいとわかる。
実施例９と比較して、実施例１１のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、ショート不良率がわずかに低くなっている。このことから、式１の範囲を満たすのみでなく、より狭い、式５の範囲を満たすセパレータの方が、ショート不良率改善の点から好ましいとわかる。
比較例８のセパレータは、比引裂強さが１０５ｍＮ・ｍ２／ｇと大きく、式２の範囲を超えている。これは繊維Ａの叩解の程度が低い結果であるが、このため、ショート不良率が１．１％と高い。
従来例７のセパレータは、再生セルロース繊維をＣＳＦ値２００ｍｌの単独叩解した原料を用いて抄紙したセパレータである。再生セルロース繊維のＣＳＦ値が大きいため、比引裂強さが非常に高く、破断不良は発生しなかった。しかしながら、比引裂強さが式２の範囲を超えており、ショート不良率が１．４％と高くなっている。
【０１３３】
実施例１４のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、破断不良率が０．１％と１％を下回っており低い。また、ショート不良率は０．２％と１％を下回っており低い。さらに、インピーダンスも０．４４０Ωと充分に低い。
比較例９のセパレータは、比引裂強さが１７ｍＮ・ｍ２／ｇと小さく、式３の範囲を下回っている。このため、破断不良率が１．９％と高くなっている。また、実施例１４のセパレータに比べ厚く、素子外径が大きかったため、実施例１４よりも大きなサイズのケースに挿入している。このことから、コンデンサの小型化を追求するには、厚さ５０μｍ以下である事が好ましいと分かる。
従来例８のセパレータは、実施例１４のセパレータに比べ厚く、素子外径が大きかったため、実施例１４よりも大きなサイズのケースに挿入している。また、セパレータのＣＳＦ値が４５０ｍｌと高い。このことにより、セパレータの緻密性が低く、ショート不良が１５．２％と高くなっている。また、天然繊維のみで構成されており、インピーダンスが実施例１４の２倍に悪化している。この例から、本実施の形態のセパレータを用いれば、従来よりも薄いセパレータを採用してもショート不良が増加することなく、同時に素子の小型化も可能であるとわかる。
従来例９のセパレータは、叩解の程度の高い天然繊維の層を持つ。このため、ショート不良は発生していないが、インピーダンス性能が２．１１０Ωと大きく悪化している。また、繊維Ａ、Ｂ共に繊維の引き抜きに対する抵抗力が弱いため、比引裂強さの値も小さく、破断不良率も２．５％と高い。
【０１３４】
実施例１５のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサは、破断不良率が０．７％と１％を下回っており低い。また、ショート不良率は０．１％と１％を下回っており低い。さらに、インピーダンスも０．０５２Ωと充分に低い。
比較例１０のセパレータは、比引裂強さが２８ｍＮ・ｍ２／ｇと小さく、式３の範囲を下回っている。このため、破断不良率が１．０％と高くなっている。
比較例１１及び比較例１２のセパレータは、ＣＳＦ値が３１０ｍｌと、式１の範囲を超えている。このため、いずれもショート不良率が１％以上と高い。
従来例１１のセパレータは、実施例１５のセパレータに比べ厚く、素子外径が大きかったため、実施例１５よりも大きなサイズのケースに挿入している。また、セパレータのＣＳＦ値が４５０ｍｌと高い。このため、セパレータの緻密性が低く、ショート不良が１６．０％と高くなっている。また、天然繊維のみで構成されており、インピーダンスが実施例１５の２倍以上に悪化している。この例からも、本実施の形態のセパレータを用いれば、従来よりも薄いセパレータを採用してもショート不良が増加することなく、同時に素子の小型化も可能であることがわかる。
【０１３５】
また、実施例と比較例の各例について、セパレータのＣＳＦ値と比引裂強度をプロットして、図２に示す。図２では、各例の値のプロットと共に、式１〜式５の範囲の境界の直線を示している。
図２より、各実施例は式１乃至式３の範囲に入っており、各比較例は式１乃至式３の少なくとも一つの範囲から外れている。
また、同定格電圧、同容量のコンデンサで比較した場合、式１乃至３を満たすのみでなく、さらに式４も同時に満たす場合、ショート不良率が、より低減する。
さらに、式５も同時に満たす場合、ショート不良率がさらに低減する。
【０１３６】
以上、本実施の形態によれば、引裂強さを向上させる繊維Ａと、緻密性を向上させる繊維Ｂとが、それぞれ下記範囲まで叩解されており、かつ、繊維Ａと繊維Ｂとが再生セルロース繊維からなり、繊維Ａの配合割合が２０〜８０質量％、繊維Ｂの配合割合が２０〜８０質量％とすることで、ＣＳＦ値Ｘと比引裂強さＹとが次式を満たす範囲にあるセパレータを提供することができる。加えて、セパレータの厚さを１０〜５０μｍ、密度を０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３とすることで、インピーダンス特性と緻密性、引裂強さに優れたアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを提供できる。
繊維ＡのＣＳＦ値：ＣＳＦ５００〜０ｍｌ
繊維ＢのＣＳＦ値：一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１〜５００ｍｌ
式１：０≦Ｘ≦３００
式２：１５≦Ｙ≦１００
式３：Ｙ≧０．１７５Ｘ−２．５
【０１３７】
上述のセパレータを用いることで、インピーダンス性能に優れ、ショート不良率を改善したアルミニウム電解コンデンサを提供することができると共に、アルミニウム電解コンデンサ製作工程の歩留りを向上させることが可能となる。
【０１３８】
以上、本実施の形態のセパレータをアルミニウム電解コンデンサについて用いた例を説明した。
アルミニウム電解コンデンサの他の構成、製造方法の詳細についての説明は省略したが、本発明のアルミニウム電解コンデンサにおいて、電極材料及び電解液材料については、特別に限定を必要とすることはなく、種々の材料を用いることができる。
【０１３９】
上述した本実施の形態では、繊維ＡのＣＳＦ値をＣＳＦ５００〜０ｍｌとして、繊維ＢのＣＳＦ値を、一旦０ｍｌ（下限値）まで低下した後、更に叩解し、上昇に転じたＣＳＦ値１〜５００ｍｌとしていた。また、各実施例において、繊維Ａ及び繊維Ｂに、同一種の再生セルロース繊維から作製した、叩解の程度の異なる繊維を使用していた。
本発明においては、セパレータを構成する、叩解可能な再生セルロース繊維の構成は、セパレータの特性が、式１乃至式３を同時に満たす、もしくは、式１乃至式４を同時に満たす、あるいは、式１乃至式５を同時に満たす限り、特に限定されるものではない。式１乃至式３を同時に満たす、もしくは、式１乃至式４を同時に満たす、あるいは、式１乃至式５を同時に満たす限りは、例えば、叩解の程度の異なる３つ以上の再生セルロース繊維を使用することや、ＣＳＦ値が実施の形態のＣＳＦ値の範囲外である再生セルロース繊維を使用することや、繊維Ａと繊維Ｂとで異なる再生セルロース繊維を原料とすることも可能である。
また、素子外径が許容する限り、本発明のセパレータを複数枚、または本発明のセパレータを一枚以上用いて複数枚重ねて使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明のセパレータは、アルミニウム電解コンデンサに適用できる他に、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン電池、リチウム電池、ナトリウムイオン電池、固体電解コンデンサ、等の各種の蓄電デバイスにも適用することが可能である。
【図１】
0006412805.tif 000003
【図２】
0006412805.tif 000004