(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電解紙に、紙力増強剤として二塩基酸のポリオキシアルキレングリコール付加物を含浸処理したことを特徴とする電解コンデンサ用電解紙。
【請求項２】
前記電解紙が、紙繊維のみからなる抄紙、あるいは紙繊維とポリビニルアルコール繊維の混抄紙であ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電解紙。
【請求項３】
二塩基酸のポリオキシアルキレングリコール付加物からなる繊維と紙繊維を混抄してなることを特徴とする電解コンデンサ用電解紙。
【請求項４】
前記二塩基酸が、フタル酸、マレイン酸あるいはアジピン酸である請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電解コンデンサ用電解紙。
【請求項５】
前記アルキル基が、エチル基あるいはプロピル基である請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の電解コンデンサ用電解紙。
【請求項６】
前記紙繊維が、マニラ麻パルプ、クラフトパルプ、サイザル麻パルプ、エスパルトパルプから選択された１種又は複数種である請求項２乃至請求項５のいずれか一に記載の電解コンデンサ用電解紙。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６に記載の電解コンデンサ用電解紙のいずれかを、陰・陽両極箔の間に介在させたことを特徴とする電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙強度を保持しつつ密度を下げることができる電解コンデンサ用電解紙及びそれを用いた電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ電解コンデンサは、陰・陽両極箔の間に電解紙を介在させ、これらを巻回してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子を電解液中に浸漬して電解液を含浸させ、封口して製作されている。しかし、このようなアルミ電解コンデンサでは、電解紙中に電解液を含浸させているため、コンデンサとしてのインピーダンス特性、特に等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと称する）が高くなり易いことが問題である。そこで、インピーダンス特性を良くするために、電解液の抵抗値を下げたり、電解紙を薄くするか密度を低くするといった方法が用いられている。
【０００３】
しかしながら、電解液の抵抗値を下げると、アルミ箔に対して腐食性を与える原因となり、一方、電解紙を薄くしたり密度を低くすると、引っ張り強度が低下してショート不良率が増大するという問題が生ずる。
このショート不良率を下げるためには、電解紙の厚さを厚くしたり、密度を高くすることが必要であるが、電解紙を厚くすると一次的にＥＳＲが悪化し、密度を高めると二次的にＥＳＲが悪化することが判明している。すなわち、ＥＳＲを改善するには、ショート不良率の改善とは逆に、電解紙を薄くし密度を低くする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなショート不良率の改善とＥＳＲの改善という双方の目的を達成するために、従来から、マニラ紙を主体とする電解紙にポリアミド系の紙力増強剤を含浸する方法が用いられている。このように、マニラ紙を主体とする電解紙に、ポリアミド系の紙力増強剤であるポリアクリルアミドを含浸した場合、抄紙強度を約２倍程度に向上させることは可能であるものの、電解紙密度を“０．２７ｇ／ｃｍ3 ”以下に低下させると、抄紙及びコンデンサ素子の巻回工程における電解紙自体の強度が低くなるため、電解紙の下限密度は“０．２７ｇ／ｃｍ3 ”であるとされていた。そのため、電解紙の強度を向上させつつ、その密度を下げることができる紙力増強剤の開発が切望されていた。
【０００５】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、紙強度を保持しつつ密度を下げることができる電解コンデンサ用電解紙及びそれを用いた電解コンデンサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく、紙強度を保持しつつ密度を下げることができる電解コンデンサ用電解紙及びそれを用いた電解コンデンサについて鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明者等は、種々の紙繊維あるいは紙繊維と他の繊維との混抄紙に種々の紙力増強剤を含浸して、紙強度及び密度を調べた結果、紙力増強剤として、二塩基酸のポリオキシアルキレングリコール付加物の水溶液を用いることが望ましいことが判明したものである。
【０００７】
（紙力増強剤）
本発明に係る紙力増強剤は、二塩基酸のポリオキシアルキレングリコール付加物の水溶液である。二塩基酸としては、フタル酸、マレイン酸あるいはアジピン酸が望ましく、また、アルキル基としては、エチル基あるいはプロピル基が望ましい。具体例としては、ポリオキシエチレンフタレート、ポリオキシエチレンマレート、ポリオキシエチレンアジペート、ポリオキシプロピレンフタレート、ポリオキシプロピレンマレート、ポリオキシプロピレンアジペートが挙げられる。
【０００８】
続いて、上記の紙力増強剤の含浸条件について説明する。すなわち、上記の紙力増強剤１〜２５％水溶液（最適値は５〜１０％）を調製し、３０〜５０℃で、この水溶液中に後述する所定の電解紙を１〜５秒間浸漬する。
なお、紙力増強剤の水溶液の濃度を１〜２５％としたのは、１％以下であると充分な紙強度が得られず、２５％以上であると抵抗値が大きくなり、また、水溶液の粘度が高くなるため、含浸過程においても不具合が生じてしまうからである。
【０００９】
このように、紙力増強剤として二塩基酸のポリオキシアルキレングリコール付加物の水溶液を用いることによって良好な効果が得られたのは、水溶性ポリマーである二塩基酸のポリオキシアルキレングリコール付加物が紙繊維間に作用して、その強度を向上させることができるためであると考えられる。また、その結果、従来の電解紙に比べて紙繊維密度を低下させた場合であっても、同程度の抄紙強度を得ることができ、また、ＥＳＲを低減することが可能になると考えられる。
【００１０】
（電解紙）
本発明者等は、上記紙力増強剤を含浸させる電解紙についても鋭意検討を重ねた結果、電解紙として、従来の電解紙に比べて紙繊維密度を低下させた紙繊維のみの抄紙、あるいは紙繊維とＰＶＡ繊維の混抄紙を用い、これらの電解紙に上記紙力増強剤を含浸することにより良好な結果が得られることが判明した。
【００１１】
（ａ．紙繊維のみの抄紙）
紙繊維のみの抄紙としては、マニラ麻パルプ、クラフトパルプ、サイザル麻パルプ、エスパルトパルプから選択された１種又は複数種を、１つの円網（長網）バット部を有した円網（長網）抄紙機、あるいは２つ以上複数の円網（長網）バット部を有した円網（長網）多層コンビネーションマシン等の抄紙機を用いて抄紙したものを用いることが望ましい。
【００１２】
（ｂ．混抄紙Ａ…紙繊維とポリビニルアルコール繊維の混抄紙）
上記紙繊維と混抄するポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと記す）繊維は、３０〜４０％のＰＶＡ水溶液を熱空中で紡糸して作成される。また、紙繊維とＰＶＡ繊維の混合比は、９５：５〜６０：４０が望ましく、最適値は９０：１０〜７０：３０である。そして、紙繊維とＰＶＡ繊維を混ぜ合わせて、上記円網（長網）抄紙機、あるいは円網（長網）多層コンビネーションマシン等の抄紙機を用いて抄紙することにより、混抄紙Ａを得ることができる。
このように紙繊維とＰＶＡ繊維の混抄紙を用いた場合に良好な結果が得られた理由は、ＰＶＡ繊維を用いることで紙繊維密度をさらに下げることが可能となり、その結果、低抵抗化が図れるからである。
【００１３】
（ｃ．混抄紙Ｂ…二塩基酸のポリオキシアルキレングリコール付加物からなる繊維と紙繊維の混抄紙）
本発明者等は、本発明に係る紙力増強剤自体を紙繊維と混抄することにより、所望の電解紙を得ることができるか否かについて鋭意検討を重ねた結果、二塩基酸のポリオキシアルキレングリコール付加物からなる繊維（以下、ポリマー繊維と称する）と紙繊維の混抄紙を電解紙として用いた場合に、別途、紙力増強剤を含浸しなくても良好な結果が得られることが判明した。
【００１４】
すなわち、紙繊維とポリマー繊維を混ぜ合わせて、上記円網（長網）抄紙機、あるいは円網（長網）多層コンビネーションマシン等の抄紙機を用いて抄紙することにより、混抄紙Ｂを得ることができる。
なお、紙繊維とポリマー繊維の混合比は、９５：５〜６０：４０が望ましく、最適値は８０：２０〜７０：３０である。また、電解紙として混抄紙Ｂを用いた場合には、紙繊維と混ぜ合わせたポリマー繊維によって、紙繊維間での強度が保持されるため、抄紙後に上記紙力増強剤を含浸する必要はない。
【００１５】
このように紙繊維とポリマー繊維の混抄紙を用いた場合に良好な結果が得られた理由は、ポリマー繊維を用いることで紙繊維密度をさらに下げることが可能となり、その結果、低抵抗化が図れるからである。また、紙繊維間での強度が保持されるため、抄紙後の紙力増強剤の含浸工程が不要となるため、効率がさらに向上する。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
【００１７】
［１．電解紙の調製］
（従来例）
マニラ麻パルプ１００重量％を使用して抄造した、密度“０．２７ｇ／ｃｍ3 ”、抄紙強度“０．６ｋｇ／１５ｍｍ”の抄紙に、ポリアクリルアミドを含浸したもの
（実施例１）
マニラ麻パルプ１００重量％を使用して抄造した、密度“０．２２ｇ／ｃｍ3 ”、抄紙強度“０．４ｋｇ／１５ｍｍ”の抄紙に、ポリオキシエチレンフタレートの５％水溶液を３０℃、１秒間含浸したもの
（実施例２）
マニラ麻パルプ８０重量％とＰＶＡ繊維２０重量％を混合して抄造した、密度“０．２３ｇ／ｃｍ3 ”、抄紙強度“０．６ｋｇ／１５ｍｍ”の混抄紙に、ポリオキシエチレンフタレートの５％水溶液を３０℃、１秒間含浸したもの
（実施例３）
ポリオキシエチレンフタレート繊維２０重量％とマニラ麻パルプ８０重量％の混抄紙
［２．電解コンデンサの製造方法］
上記の従来例及び各実施例に示した電解紙を用いて、以下の方法により電解コンデンサを作製し、それぞれについて静電容量及びＥＳＲを測定した。
すなわち、表面に酸化皮膜層が形成された陽極箔と陰極箔とを、上記の従来例及び各実施例に示した電解紙を介して巻回してコンデンサ素子を形成した。そして、このコンデンサ素子を、エチレングリコールを主体とする電解液に主溶質としてアジピン酸を調合した電解液に浸漬した後、金属ケースに収納し、開口部を封止して電解コンデンサを形成した。なお、この電解コンデンサの定格電圧は５０ＷＶ、定格容量は２２０μＦである。
【００１８】
［３．比較結果…電解紙］
上記の方法により得られた従来例及び各実施例の電解紙について、密度及び紙力増強剤を含浸する前の抄紙強度、紙力増強剤を含浸した後の抄紙強度を測定したところ、表１に示すような結果が得られた。
【００１９】
なお、密度は以下のようにして測定した。まず、紙を１０枚以上重ねた上に、１００ｍｍ×１３０ｍｍの所定のアルミ板を当て、このアルミ板に沿ってカッターナイフで正確に切り取る（面積：１３０００ｍｍ2 ）。また、１０枚重ねた試料の１５ｍｍ以上内側のところを間隔をあけて３ヶ所の厚さを測定し、その平均値を厚さとする。さらに、１０枚の試料を１０５℃で３時間乾燥後、直ちにデシケータに移して放冷し、その後１０枚をデシケータから取り出して、１分以内にその重量を測定し、これらの値から密度を求めた。
また、抄紙強度は、大きさが１５ｍｍ×２５０ｍｍの試料を３枚以上用い、ショッパー型引っ張り試験機にて３回測定し、その平均値を求めた。
【００２０】
【表１】
0004457435.tif 000002
【００２１】
表１から明らかなように、従来例においては、紙力増強剤を含浸しない場合の抄紙強度は“０．６”であったが、ポリアミド系の紙力増強剤を含浸した後の抄紙強度は“１．３”と約２．２倍となった。しかし、密度は“０．２７”と大きく、低密度化の要請を満たすものではなかった。
【００２２】
一方、従来例と同様のマニラ麻パルプのみの抄紙を用い、その密度を“０．２２”に低下させた実施例１においては、紙力増強剤を含浸しない場合の抄紙強度は“０．４”と従来例より小さい値を示したが、これは従来例に比べて紙繊維が少ないためであると考えられる。しかし、紙繊維が少ないにもかかわらず、本発明の紙力増強剤を含浸した後の抄紙強度は“１．４”と含浸前の約３．５倍となり、従来例とほぼ同程度の強度が得られた。このように、実施例１においては、密度を“０．２２”に低減しても、本発明の紙力増強剤を含浸することによって、従来例とほぼ同程度の強度が得られることが判明した。
【００２３】
また、従来例と同様のマニラ麻パルプにＰＶＡ繊維を混ぜた混抄紙を用い、その密度を“０．２３”に低下させた実施例２においては、従来例に比べて紙繊維が少ないにもかかわらず、紙力増強剤を含浸しない場合の抄紙強度は“０．６”と従来例と同様の値を示した。その理由は、実施例２においては、紙繊維は少ないもののＰＶＡ繊維が存在するために従来例と同等の強度が得られたと考えられる。さらに、本発明の紙力増強剤を含浸した後の抄紙強度は“１．５”と含浸前の約２．５倍となり、従来例の約１．２倍の強度が得られた。
【００２４】
さらに、従来例と同様のマニラ麻パルプにポリオキシエチレンフタレート繊維を混ぜた混抄紙を用い、その密度を“０．２２”に低下させた実施例３においては、紙力増強剤を含浸しない場合の抄紙強度は“１．５”となり、従来例や実施例１及び実施例２の紙力増強剤を含浸した後の抄紙強度と同様の値を示した。したがって、実施例３に示した電解紙においては、抄紙後に本発明の紙力増強剤を含浸する必要がないことが判明した。
【００２５】
以上説明した通り、実施例１乃至実施例３に示した電解紙においては、密度を下げても、充分な紙強度を得ることができることが判明した。
【００２６】
［４．比較結果…電解コンデンサ］
上記の従来例及び各実施例に示した電解紙を用いて作製した電解コンデンサについて、静電容量及びＥＳＲを測定したところ、表２に示すような結果が得られた。
【表２】
0004457435.tif 000003
【００２７】
表２から明らかなように、静電容量は、従来例及び各実施例において、ほぼ同様の値を示した。一方、ＥＳＲは、従来例が“３０ｍΩ”と高いのに対し、各実施例においては“２１〜２３ｍΩ”と従来例の約７０〜７７％に低下した。
このように、実施例１乃至実施例３に示した電解紙を用いた電解コンデンサにおいては、ＥＳＲを大幅に改善できることが判明した。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電解紙の強度を低下させることなく、密度を下げることができ、結果としてＥＳＲ特性を大幅に向上させることができる電解コンデンサ用電解紙及びそれを用いた電解コンデンサを提供することができる。