(57)【要約】【課題】  電気・電子部品における導電部材間の隔離板として好適な、密度、通気性及び強度がともに満足する範囲内にある耐熱性にすぐれたアラミド薄葉材を提供すること。【解決手段】  下記不等式（１）を満たす、ファイブリッド含量［ＦＢ］（重量％）、密度ρ及び坪量［ＢＷ］（ｇ／ｍ2）を有し、かつ引張強度が０.３３ｋＮ／ｍ以上であることを特徴とするアラミド薄葉材。        ２.５＜[ＦＢ]×ρ×[ＢＷ]＜１７０【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アラミド短繊維と、光学的繊維長測定装置で測定した重量平均繊維長が１ｍｍ以下であるアラミドファイブリッドとを含んでなり、下記不等式（１）
２.５＜［ＦＢ］×ρ×［ＢＷ］≦９６      （１）
ここで、
［ＦＢ］はアラミド薄葉材中のアラミドファイブリッドの含量（重量％）であって、
３０以下であり、
ρはアラミド薄葉材の密度（ｇ/ｃｍ３）であって、０．１〜１．２の範囲内にあり
、
［ＢＷ］はアラミド薄葉材の坪量（ｇ／ｍ２）である、
を満たすアラミドファイブリッド含量、密度および坪量を有し、かつ引張強度が０.３３ｋＮ／ｍ以上であることを特徴とするアラミド薄葉材。
【請求項２】
ガーレー式透気度測定法で測定される透気度が３秒／３００ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１に記載のアラミド薄葉材。
【請求項３】
アラミド短繊維と、光学的繊維長測定装置で測定した重量平均繊維長が１ｍｍ以下であるアラミドファイブリッドとを水中で混合し、湿式抄造法でシート化することを特徴とする請求項１または２に記載のアラミド薄葉材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子部品内において導電部材間を隔離し且つ電解質もしくはイオンなどのイオン種を通過させる能力のあるアラミド薄葉材、その製造方法並びにそれを使用した電気・電子部品に関する。特に、リチウムイオン、ナトリウムイオン、アンモニウムイオンなどを電流のキャリアーとして使用する電池、コンデンサーなどの電気・電子部品における電極間の隔離板として有用なアラミド薄葉材に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯通信機器や高速情報処理機器などの最近の進歩に象徴されるように、エレクトロニクス機器の小型軽量化、高性能化には目覚しいものがある。なかでも小型、軽量、高容量で長期保存にも耐える高性能な電池、コンデンサーへの期待は大きく、幅広く応用が図られ、部品開発が急速に進展している。これに応えるため、部材、例えば、電気・電子部品における電極間の隔壁材料であるセパレータに関しても技術・品質開発の必要性が高まっている。セパレータに要求されるさまざまな特性の中でも次の三つの特性項目が特に重要であると認識される。
１） 電解質を保持した状態での導電性が良いこと
２） 高い電極間遮蔽性
３） 十分な機械的強度を有すること。
【０００３】
従来、セパレータとして、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン系ポリマーを用いて製膜した多孔質シート（特開昭６３−２７３６５１号公報）、かかるポリオレフィン系ポリマー繊維を用いてシート化した不織布（特開２００１−１１７６１号公報）、ナイロン繊維を用いてシート化した不織布（特開昭５８−１４７９５６号公報）などが広く使用されている。このようなセパレータは通常単層でまたは複数層重ねてあるいはロール状に巻いて電池内で用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの多孔質シートや不織布はセパレータとして良好な物性を有しているが、電気自動車用の電池、コンデンサー等に要求されている高容量化や大出力化には必ずしも十分に満足できるものではない。
【０００５】
高容量、大出力が要求される電池、コンデンサー等の電気・電子部品に使用されるセパレータは、
１） 電解質を保持した状態での導電性が良いこと
２） 高い電極間遮蔽性
３） 十分な機械的強度を有すること
４） 化学的・電気化学的に安定であること（例えば耐熱性に優れていること）
の４つの特性を同時に満たすことが要求されている。特に、耐熱性は大電流を使用する例えば電気自動車用の駆動電源としての電池のような電気・電子部品においては、導電部材間の短絡等を防ぐ意味で極めて重要であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、かかる状況に鑑み、高容量化や大出力化による大電流に耐えうる高耐熱性セパレータ用材料を開発すべく鋭意検討を重ねた結果、今回、或る種の特定のアラミドファイブリッド含有量、密度および坪量ならびに引張強度をもつアラミド薄葉材が高容量化・大出力化による大電流にも耐えることができ、高耐熱性セパレータ用材料として極め
て適していることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
かくして、本発明は、下記不等式（１）
２.５＜［ＦＢ］×ρ×［ＢＷ］＜１７０      （１）
ここで、
［ＦＢ］はアラミド薄葉材中のアラミドファイブリッドの含量（重量％）であり、
ρはアラミド薄葉材の密度（ｇ／ｃｍ3）であり、
［ＢＷ］は薄葉材の坪量（ｇ／ｍ2）である、
を満たすアラミドファイブリッドの含量、密度および坪量を有し、かつ引張強度が０.３３ｋＮ／ｍ以上であることを特徴とするアラミド薄葉材を提供するものである。
【０００８】
本発明は、また、アラミド短繊維と、光学的繊維長測定装置で測定した重量平均繊維長が１ｍｍ以下であるアラミドファイブリッドとを水中で混合し、湿式抄造法でシート化することを特徴とする上記本発明のアラミド薄葉材の製造方法を提供するものである。
【０００９】
本発明は、さらに、上記本発明のアラミド薄葉材を導電部材間の隔離板として使用することを特徴とする電気・電子部品、殊に電池およびコンデンサーを提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアラミド薄葉材は、透気度が十分に小さく、イオン種透過性も十分であると考えられ、電極間の遮蔽性も高いことから、電気・電子部品における導電部材間の隔離板として利用することができる。また、本発明のアラミド薄葉材は耐熱性に優れており、本発明のアラミド薄葉材を使用した電池、コンデンサー等の電気・電子部品は電気自動車等の大電流環境下でも使用することができる。
【００１１】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【発明の実施の形態】
【００１２】
（アラミド）
本発明においてアラミドとは、アミド結合の６０％以上が芳香環に直接結合した線状高分子化合物を意味する。このようなアラミドとしては、例えば、ポリメタフェニレンイソフタルアミドおよびその共重合体、ポリパラフェニレンテレフタルアミドおよびその共重合体、ポリ（パラフェニレン）−コポリ（３，４−ジフェニルエーテル）テレフタールアミドなどが挙げられる。これらのアラミドは、例えば、イソフタル酸塩化物およびメタフェニレンジアミンを用いた従来既知の界面重合法、溶液重合法等により工業的に製造されており、市販品として入手することができるが、これに限定されるものではない。これらのアラミドの中で、ポリメタフェニレンイソフタルアミドが、良好な成型加工性、熱接着性、難燃性、耐熱性などの特性を備えている点で好ましく用いられる。
【００１３】
（アラミドファイブリッド）
アラミドファイブリッドは、抄紙性を有するフィルム状のアラミド粒子であり、アラミドパルプとも呼ばれる（特公昭３５−１１８５１号公報、特公昭３７−５７５２号公報等参照）。
【００１４】
アラミドファイブリッドは、通常の木材パルプと同様に、離解、叩解処理を施し抄紙原料として用いることが広く知られており、抄紙に適した品質を保つ目的で、いわゆる叩解処理を施すことができる。この叩解処理は、デイスクリファイナー、ビーター、その他の機械的切断作用を及ぼす抄紙原料処理機器によって実施することができる。この操作において、ファイブリッドの形態変化は、日本工業規格Ｐ８１２１に規定の濾水度試験方法（フリーネス）でモニターすることができる。本発明において、叩解処理を施した後のアラ
ミドファイブリッドの濾水度は、１０〜３００ｃｍ3（カナディアンフリーネス）の範囲内にあることが好ましい。この範囲より大きな濾水度のファイブリッドでは、それから成形されるアラミド薄葉材の強度が低下する可能性がある。一方、１０ｃｍ3よりも小さな濾水度を得ようとすると、投入する機械動力の利用効率が小さくなり、また、単位時間当たりの処理量が少なくなることが多く、さらに、ファイブリッドの微細化が進行しすぎるためいわゆるバインダー機能の低下を招きやすく、それに伴うだけの格段の利点は認められない。
【００１５】
本発明の用途に対しては、アラミドファイブリッドを叩解処理した後の、光学的繊維長測定装置で測定したときの重量平均繊維長は１ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、光学的繊維長測定装置としては、Fiber  Quality  Analyzer（Op Test Equipment 社製）、カヤニー型測定装置（カヤニー社製）などの測定機器を用いることができる。このような機器においては、ある光路を通過するアラミドファイブリッドの繊維長さと形態が個別に観測され、測定された繊維長は統計的に処理されるが、用いるアラミドファイブリッドの重量平均された繊維長が１ｍｍを越えると、電解液吸液性の低下、部分的な電解質未含浸部分の発生、さらには電気・電子部品内の内部抵抗の上昇などが起りやすくなる。
【００１６】
（アラミド短繊維）
アラミド短繊維は、アラミドを原料とする繊維を短く切断したものであり、そのような繊維としては、例えば、帝人（株）の「コーネックス（登録商標）」、「テクノーラ（登録商標）」、ユニチカ（株）の「アピエール（登録商標）」、デュポン社の「ノーメックス（登録商標）」、「ケブラー（登録商標）」、アコーディス社の「トワロン（登録商標）」等の商品名で入手することができるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
アラミド短繊維は、好ましくは、０.５ｄｔｅｘ以上２５ｄｔｅｘ未満の範囲内の繊度を有することができる。ここで、繊度とは１０００ｍあたりの繊維重量（ｇ）と定義される。繊度が０.５ｄｔｅｘ未満の繊維は、湿式法での製造（後述）において凝集を招きやすく、また、２５ｄｔｅｘ以上の繊維は、繊維直径が大きくなり過ぎるため、例えば、真円形状で密度を１.４ｇ／ｃｍ3とすると、直径４５ミクロン以上である場合、アスペクト比の低下、力学的補強効果の低減、アラミド薄葉材の均一性不良などの不都合が生じうる。ここで、アラミド薄葉材の均一性不良とは、空隙サイズの分布が広がり前述のイオン種移動性に不均一性を生じることを意味する。
【００１８】
アラミド短繊維は、一般に１ｍｍ以上５０ｍｍ未満の範囲内の長さを有することができる。まず、短繊維の長さが１ｍｍよりも小さいと、アラミド薄葉材の力学特性が低下し、一方、５０ｍｍ以上のものは、後述する湿式法でのアラミド薄葉材の製造の際に「からみ」や「結束」などが発生しやすく欠陥の原因となりやすい。
【００１９】
（アラミド薄葉材）
本発明のアラミド薄葉材とは、前記のアラミドファイブリッド及びアラミド短繊維から主として構成されるシート状物であり、該アラミド薄葉材は、下記不等式（１）
２.５＜［ＦＢ］×ρ×［ＢＷ］＜１７０      （１）
ここで、
［ＦＢ］はアラミド薄葉材中のアラミドファイブリッドの含量（重量％）であり、
ρはアラミド薄葉材の密度であり、
［ＢＷ］はアラミド薄葉材の坪量（ｇ／ｍ2）である、
を満たす範囲内において、任意のファイブリッド含量、坪量及び密度（坪量／厚さ）を有することができる。
【００２０】
しかしながら、本発明のアラミド薄葉材は、一般に、アラミド短繊維が主成分で且つアラミドファイブリッドが少量成分であることが好ましく、通常、アラミドファイブリッド含量は３０重量％以下の範囲内が適している。
【００２１】
また、アラミド薄葉材は、一般に５〜１０００μｍの範囲内の厚さを有していることが好ましい。５μｍよりも厚みが小さい場合、機械特性が低下しセパレータとしての形態保持や製造工程での搬送等取り扱いに問題を生じやすく、１０００μｍを上回る場合、内部抵抗の増大を招きやすく、小型高性能の電気・電子部品が製造し難い。
【００２２】
さらに、アラミド薄葉材は、一般に５〜１０００ｇ／ｍ2の範囲内の坪量を有することができる。坪量が５ｇ/ｍ2より小さい場合、薄葉材の機械強度が不足しがちとなり電解質含浸処理や巻き取りなどの部品製造工程での各種取り扱いで破断を引き起こしやすくなり、一方、１０００ｇ/ｍ2より大きい坪量のアラミド薄葉材では厚みの増大や、電解質の含浸・浸透の低下が生じる傾向がみられる。
【００２３】
アラミド薄葉材の密度は坪量／厚さより算出される値であり、通常、０.１〜１.２ｇ／ｃｍ3の範囲内の値をとることができる。
【００２４】
なお、前記不等式（１）の条件を満たさないアラミド薄葉材は、通常、電気・電子部品の内部抵抗が高くなりすぎ、電気・電子部品の動作に支障をきたすという問題が生じる。
【００２５】
本発明のアラミド薄葉材は、さらに、ガーレー式透気度測定法で測定して、３秒／３００ｃｍ3以下の透気度を有していることが好ましい。ここで、ガーレー式透気度とは、外径２８.６ｍｍの円孔をもった締め付け板に試料を挟み、この試料を通じて３００ｃｍ3の空気が流出するのに要する時間を秒単位で示したものである。ガーレー式透気度が３秒／３００ｃｍ3を越えるアラミド薄葉材は、電解質をアラミド薄葉材に含浸、浸透させる場合に、十分な浸透充填が達成できない可能性がある。
【００２６】
（アラミド薄葉材の製造）
以上に述べた如き特性をもつ本発明のアラミド薄葉材は、一般に、前述したアラミドファイブリッドとアラミド短繊維とを混合した後シート化する方法により製造することができる。具体的には、例えば、上記のアラミドファイブリッド及びアラミド短繊維を乾式ブレンドした後に、気流を利用してシートを形成する方法；アラミドファイブリッド及びアラミド短繊維を液体媒体中で分散混合した後、液体透過性の支持体、例えば網またはベルト上に吐出してシート化し、液体を除いて乾燥する方法などを適用できるが、これらのなかでも、特に、水を媒体として使用する、いわゆる湿式抄造法でシート化する方法が好ましい。
【００２７】
湿式抄造法では、アラミドファイブリッド及び／またはアラミド短繊維を含有する単一成分または混合物の水性スラリーを、抄紙機に送液し分散した後、脱水、搾水および乾燥操作することによって、シートとして巻き取る方法が一般的である。抄紙機としては、例えば、長網抄紙機、円網抄紙機、傾斜型抄紙機およびこれらを組み合わせたコンビネーション抄紙機などが利用することができる。コンビネーション抄紙機での製造の場合、アラミドファイブリッドとアラミド短繊維の配合比率が異なるスラリーをシート成形し合一することにより複数の紙層からなる複合体シートを得ることができる。抄造の際に必要に応じて分散性向上剤、消泡剤、紙力増強剤などの添加剤を使用することができる。また、アラミドファイブリッド及びアラミド短繊維以外の他の繊維状成分（例えば、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、セルロース系繊維、ＰＶＡ系繊維、ポリエステル繊維、アリレート繊維、液晶ポリエステル繊維、ポリエチレンナフタレート繊維などの有機繊維；ガラス繊維、ロックウール、アスベスト、ボロン繊維などの無機
繊維ガラス繊維）を添加することもできる。しかし、これら他の繊維状成分を添加する場合、その配合量は全繊維成分の合計重量を基準にして５０％以下とすることが望ましい。アラミドファイブリッドは、バインダーとして優れた特性を有しているため、アラミド短繊維および他の添加成分を効率的に補足でき、本発明のアラミド薄葉材の製造において原料歩留まりが良好となる。
【００２８】
以上に述べた如くして得られるアラミド薄葉材は、例えば、一対の平板間または金属製ロール間にて高温高圧で熱圧することにより、密度、機械強度を向上させることができる。熱圧の条件は、例えば金属製ロール使用の場合、温度１００〜３５０℃、線圧５０〜４００ｋｇ／ｃｍの範囲内を例示することができるが、これらに限定されるものではない。熱圧の際に複数の薄葉材を積層することもでき、また、上記の熱圧加工を任意の順で複数回行うこともできる。さらに、加熱操作を加えずに常温で単にプレスだけを行うこともできる。
【００２９】
本発明のアラミド薄葉材は、少なくとも０.３３ｋＮ／ｍの範囲内の引張強度を有していることが好ましい。引張強度が０.３３ｋＮ／ｍに満たないと、アラミド薄葉材を所望の形態にスリットする場合に破断、毛羽立ち等が発生しやすく加工効率が著しく低下するので好ましくない。
【００３０】
本発明のアラミド薄葉材は、その強度をさらに増加させるために、それ自体既知の他のセパレータ材料（例えば、ポリオレフィン微多孔膜）とそれ自体既知の方法（例えば上記と同様の熱圧加工）により積層した状態で使用することもできる。
【００３１】
本発明のアラミド薄葉材は、（１）耐熱性、難燃性などの優れた特性を備えていること、（２）熱溶融し難いアラミド短繊維を含み、通常の熱圧では薄葉材の空隙性が適度に維持されるため、電極間のイオン種移動性が損なわないこと、（３）空隙構造に由来する電解質の保持機能に優れること、（４）アラミドの比重が１.４程度と小さく軽量であること、などの種々の優れた特性を有しており、電気・電子部品の導電部材間の隔離板として好ましく用いることができる。
【００３２】
かくして、本発明によれば、前述したとおり、本発明のアラミド薄葉材を導電部材間に隔離板として用いて製作された電池、コンデンサーなどの電気・電子部品は、電極間の遮蔽性が高く安全性が維持され、また、その本質的に高い耐熱性によって電気自動車等の大電流環境下での使用にも十分に耐えうるものである。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的に説明する。なお、これらの実施例は、単なる例示であり、本発明の内容を何ら限定するためのものではない。
（測定方法）
（１）シートの坪量、厚さの測定
ＪＩＳ Ｃ２１１１に準じて実施した。
（２）引張強度の測定
テンシロン引張試験機を用い、幅１５ｍｍ、チャック間隔５０ｍｍ、引張速度５
０ｍｍ／ｍｉｎで実施した。
（３）重量平均繊維長
Op Test Equipment社製、Fiber  Quality  Analyzerを用い、約4000本のアラミ
ドファイブリッドについての重量平均繊維長を測定した。
（４）透気度
王研式透気度計（旭精工社製ＫＧ−２）を用いて測定した透気度をガーレー式透
気度に換算した。一連のシートについては、この時間が短いほど多孔質であるとい
える。
【００３４】
参考例
（原料調製）
特公昭５２−１５１６２４号公報に記載のステーターとローターの組み合わせで構成される湿式沈殿機を用いる方法で、ポリメタフェニレンイソフタルアミドのファイブリッドを製造した。これを離解機、叩解機で処理し、重量平均繊維長を０.９ｍｍに調節した。一方、デュポン社製メタアラミド繊維（ノーメックス（登録商標））を長さ６ｍｍに切断し抄紙用原料とした。
【００３５】
実施例１〜３
（薄葉材の製造）
参考例で調製したアラミドファイブリッドとアラミド短繊維をおのおの水中に分散しスラリーを作成した。これらのスラリーを、ファイブリッド、アラミド短繊維を表１に示す各実施例の配合比率で混合し、タッピー式手抄き機（断面積３２５ｃｍ2）にてシート状物を作製した。次いで、これを金属製カレンダーロールにより温度２９５℃、線圧３００ｋｇ／ｃｍで熱圧加工し、アラミド薄葉材を得た。
【００３６】
このようにして得られたアラミド薄葉材の主要特性値を下記表１に示す。
【００３７】
【表１】
2007109671.tif 000002
【００３８】
ここで、［ＦＢ］はアラミド薄葉材中のファイブリッドの含量（重量％）、ρはアラミド薄葉材の密度、［ＢＷ］は薄葉材の坪量（ｇ／ｍ2）をそれぞれ表す。
【００３９】
上記表１から明らかなように、実施例１〜３のアラミド薄葉材は、透気度が十分に小さく、イオン種透過性も十分であると考えられ、さらに２５０℃１分間の処理でも外観に変化が見られなかったことから、電気自動車における電池、コンデンサー等の電気・電子部品中の導電部材間の隔離板として有用である。
【００４０】
比較例１及び２
（薄葉材の製造）
参考例で調製したアラミドファイブリッドとアラミド短繊維をおのおの水中に分散しスラリーを作成した。これらのスラリーを、ファイブリッド、アラミド短繊維を表２に示す各比較例の配合比率で混合し、湿式抄造法にてシート状物を作成した。次いで、これを金属製カレンダーロールにより温度２９５℃、線圧３００ｋｇ／ｃｍで熱圧加工し、アラミド薄葉材を得た。
【００４１】
このようにして得られたアラミド薄葉材の主要特性値を表２に示す。
【００４２】
【表２】
2007109671.tif 000003
【００４３】
ここで、表中の略号は実施例１〜３と同様である。
【００４４】
上記表２から明らかなように、比較例１、２のアラミド薄葉材は、表２に示すように［ＦＢ］×ρ×［ＢＷ］の値が前記式（１）で示す範囲内になかった。このようなアラミド薄葉材は、透気度が大きいため、イオン種透過性が十分でないと考えられる。