(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細ガラス繊維主体のシートを多層に積層した多層シートからなる、包装加工のためのシール加工が未だ施されていない密閉型鉛蓄電池用セパレータにおいて、前記シートの各層または一部の層に接着性合成繊維を配合するように多層抄紙法により作製された前記多層シートが、前記接着性合成繊維の接着成分の溶融により主体材料間が結合されるとともに層間が接合された積層一体化シートに形成されていることを特徴とする密閉型鉛蓄電池用セパレータ。
【請求項２】
前記接着性合成繊維は、ポリオレフィン系樹脂、変性ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エチレン／ビニルアルコール共重合体樹脂から選択される接着成分を含む単一または複合型の繊維であるとともに、該繊維の１種または２種以上を配合したことを特徴とする請求項１記載の密閉型鉛蓄電池用セパレータ。
【請求項３】
前記接着性合成繊維をセパレータ全体で５〜３０質量％配合したことを特徴とする請求項１または２記載の密閉型鉛蓄電池用セパレータ。
【請求項４】
前記接着性合成繊維をセパレータ全体で１５〜３０質量％配合したことを特徴とする請求項３記載の密閉型鉛蓄電池用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに機能の異なる層を一体化した密閉型鉛蓄電池用セパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用電池は、従来からの開放型鉛蓄電池だけでなく、無保守タイプの密閉型鉛蓄電池が新たに登場している。一方、自動車については、環境に悪影響を及ぼす排出ガスを低減するため、燃費の飛躍的な向上が求められており、これを実現するために、自動車用密閉型鉛蓄電池に対しても高出力化が求められている。この種の密閉型鉛蓄電池としては、微細ガラス繊維マットセパレータに電解液を吸収させて密閉型鉛蓄電池を構成するものが知られているが、高出力化を実現するために、正負極の間隔を狭くしセパレータを薄型化すると、電池寿命が短い、電池組立時に短絡を生ずる等の問題があった。このため、セパレータには、耐短絡性の具備と高出力化に適していることが求められているが、耐短絡性向上のためにシリカ等の無機粉体を微細ガラス繊維セパレータに配合すると、セパレータの空隙が縮小し電解液保液量が低下するため、電池の高出力化に適したセパレータとすることができない。また、電解液保液量を高め電池の高出力化に適するようセパレータの空隙率を高めると、耐短絡性が低下する等の問題が生じる。このような、セパレータ構造にとって相反する機能を両立させる手段として、互いに機能の異なるシートを組み合わせたセパレータも提案されているが、そういった構造のセパレータでは、電池組立の際に少なくとも二枚のシートを必要とすることから、電池組立作業が煩雑化し、電池組立作業性が低下する等の問題がある。
また、特開昭５８−１７６８６６号公報には、積層すべきガラス繊維フェルト間に耐酸性の熱可塑性合成繊維を介在せしめ、加熱することで前記熱可塑性合成繊維を溶融して該フェルト間の接合を行い、積層一体化させた蓄電池用ガラスマットが提案されているが、該構成では、前記熱可塑性繊維はフェルトの内部には存在していないことから、基材を構成する主体材料間の接着は行えず多層構造全体での強度向上効果が期待できないため、液状バインダと併用する必要があった。しかし、微細ガラス繊維主体のシートからなる密閉型鉛蓄電池用セパレータに液状バインダを適用すると、セパレータの柔軟性が低下し、電池組立作業性を低下させたり、微孔を閉塞させて電気抵抗を高めたり、電解液吸液性を低下させたりする等の問題があり、好ましい方法とは言えなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、電池の長寿命化と高出力化といったセパレータ構造にとっては相反する機能を両立すべく互いに機能の異なる層を組み合わせてなる多層構造のセパレータとした場合であっても、電池組立作業性を低下させることがなく、電池の長寿命化と高出力化を発揮することのできる密閉型鉛蓄電池用セパレータを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の密閉型鉛蓄電池用セパレータは、上記目的を達成するため、請求項１に記載の通り、微細ガラス繊維主体のシートを多層に積層した多層シートからなる、包装加工のためのシール加工が未だ施されていない密閉型鉛蓄電池用セパレータにおいて、前記シートの各層または一部の層に接着性合成繊維を配合するように多層抄紙法により作製された前記多層シートが、前記接着性合成繊維の接着成分の溶融により主体材料間が結合されるとともに層間が接合された積層一体化シートに形成されていることを特徴とする。
また、請求項２記載の密閉型鉛蓄電池用セパレータは、請求項１記載のセパレータにおいて、前記接着性合成繊維は、ポリオレフィン系樹脂、変性ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エチレン／ビニルアルコール共重合体樹脂から選択される接着成分を含む単一または複合型の繊維であるとともに、該繊維の１種または２種以上を配合したことを特徴とする。
また、請求項３記載の密閉型鉛蓄電池用セパレータは、請求項１または２記載のセパレータにおいて、前記接着性合成繊維をセパレータ全体で５〜３０質量％配合したことを特徴とする。
また、請求項４記載の密閉型鉛蓄電池用セパレータは、請求項３記載のセパレータにおいて、前記接着性合成繊維をセパレータ全体で１５〜３０質量％配合したことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明による構成の多層構造の一体化セパレータは、多層を形成する各層または一部の層に、接着成分が、例えば、ポリオレフィン系樹脂、変性ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エチレン／ビニルアルコール共重合体樹脂より選択される接着性合成繊維をセパレータ全体で５〜３０質量％配合することで多層の一体化を図ろうとするものであり、この材料構成を用いて異種多層抄紙が可能な抄紙機、例えば、図１に示したような円網を二組使った二円網抄き合せ抄紙機を用いてシート化することができる。尚、図中１，２は円網を示し、３はドライヤ、４は湿紙を示す。
【０００６】
抄紙後のシートは、乾燥後、熱処理を行うことにより接着性合成繊維の接着成分を溶融した後、シートを室温まで冷却することで、接着性合成繊維と周辺材料との間で結合を生じ、シート強度が向上するとともに各紙層間は接着性合成繊維による結合を生ずるため、多層からなるシートが一体化したセパレータを得ることができる。
【０００７】
このセパレータを密閉型鉛蓄電池に適用することで電池組立性を損なうことなく電池組立が可能となり、通常の単一層からなるセパレータと同等の生産性を維持できる。しかも、該セパレータは互いに機能の異なる層を一体化したセパレータであることから、従来の単一層構造からなるセパレータでは実現困難であった相反する機能の両立を図ることができるため、セパレータ設計の自由度が高まり、密閉型鉛蓄電池用セパレータに要求される機能についてより広い範囲で実現することが可能となる。
【０００８】
前記接着性合成繊維材料としては、ポリオレフィン系樹脂、変性ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エチレン／ビニルアルコール共重合体樹脂より選択される接着成分を含むものより選択される１種または２種以上を配合することが好ましい。
この接着性合成繊維の繊維形態は特に限定されないが、接着成分を鞘とした芯鞘複合型や接着成分のみからなる単一ポリマー型を使用するのが一般的である。
また、接着性合成繊維材料の繊度は０．５〜３デニールの範囲が好適であり、０．５デニール未満の繊度のものは、繊維径が細過ぎるために実質的な強度向上効果が期待できず、また、３デニールを超える繊度のものは、繊維径が太いためセパレータ構造が粗くなるため好ましくない。また、接着性合成繊維の繊維長は、１０ｍｍ以下の長さが好適であり、１０ｍｍを超える長さの繊維は、セパレータの地合い低下を生じ易いため好ましくない。
【０００９】
前記接着性合成繊維材料の配合量としては、セパレータ全体として５〜３０質量％が好ましく、また、この場合、各層の配合量としては、３０質量％以下が好ましい。前記接着性合成繊維材料の配合量が、セパレータ全体として３０質量％を超えるとセパレータの電解液保液量の低下や、濡れ性の低下を生ずるため好ましくない。尚、超音波シール機等を用いてセパレータを包装加工する場合は、１５〜３０質量％の接着性合成繊維を配合することが好ましく、１５質量％未満では包装後のセパレータの包装部が剥離し易いため好ましくない。
【００１０】
また、接着性合成繊維材料を含む層と含まぬ層を交互に配置して各層を一体化することも可能であり、この場合は接着性合成繊維材料を含む層は少なくとも１０質量％の接着性合成繊維が必要であり、１０質量％未満では層間剥離を生じ易いため好ましくない。各層の全てに接着性合成繊維を配合する場合は、各層で少なくとも５質量％とすることが好ましく、５質量％未満では層間剥離を生じ易いため好ましくない。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明の実施例を比較例とともに説明する。
（実施例１）
平均繊維径０．７μｍの耐酸性ガラス繊維７０質量％と、比表面積２００ｍ２／ｇのシリカ微粉２０質量％と、繊度１．５デニール、長さ５ｍｍの変性ポリエステル樹脂を接着成分としポリエステルを芯成分とした芯鞘型接着性合成繊維１０質量％とからなる第１層と、平均繊維径１．０μｍの耐酸性ガラス繊維８０質量％と、前記の変性ポリエステル樹脂を接着成分とした芯鞘型接着性合成繊維２０質量％とからなる第２層より構成される、厚さ１．０ｍｍの２層一体化セパレータを二組の円網を備えた二円網式抄き合せ抄紙機を用いて湿式抄紙法により作製した。尚、この場合、抄紙後の積層シートを熱処理するようにしたので、配合した接着性合成繊維の接着成分が溶融されて、積層シートの主体材料間の結合と層間の接合が同時に行われ、良質な２層一体化セパレータが形成された。
【００１２】
（実施例２）
平均繊維径０．７μｍの耐酸性ガラス繊維９５質量％と、繊度２デニール、長さ５ｍｍのエチレン／ビニルアルコール共重合体樹脂を接着成分としポリプロピレンを芯成分とした芯鞘型接着性合成繊維５質量％とからなる第１層と、平均繊維径１．０μｍの耐酸性ガラス繊維８０質量％と、前記のエチレン／ビニルアルコール共重合体樹脂を接着成分とした芯鞘型接着性合成繊維２０質量％とからなる第２層より構成される、厚さ１．０ｍｍの２層一体化セパレータを実施例１と同様にして作製した。
【００１３】
（実施例３）
平均繊維径０．７μｍの耐酸性ガラス繊維８０質量％と、繊度１．５デニール、長さ５ｍｍの変性ポリエステル樹脂を接着成分としポリエステルを芯成分とした芯鞘型接着性合成繊維２０質量％とからなる第１層と、平均繊維径１．０μｍの耐酸性ガラス繊維７０質量％と前記の変性ポリエステル樹脂を接着成分とした芯鞘型接着性合成繊維３０質量％とからなる第２層より構成される、厚さ１．０ｍｍの２層一体化セパレータを実施例１と同様にして作製した。
【００１４】
（実施例４）
平均繊維径０．７μｍの耐酸性ガラス繊維１００質量％からなる第１層と、平均繊維径１．０μｍの耐酸性ガラス繊維７０質量％と、繊度１．５デニール、長さ５ｍｍの変性ポリエステル樹脂を接着成分としポリエステルを芯成分とした芯鞘型接着性合成繊維３０質量％とからなる第２層より構成される、厚さ１．０ｍｍの２層一体化セパレータを実施例１と同様にして作製した。
【００１５】
（実施例５）
平均繊維径０．７μｍの耐酸性ガラス繊維１００質量％からなる第１層と、平均繊維径１．０μｍの耐酸性ガラス繊維８５質量％と、繊度１．５デニール、長さ５ｍｍの変性ポリエステル樹脂を接着成分としポリエステルを芯成分とした芯鞘型接着性合成繊維１５質量％とからなる第２層より構成される、厚さ１．０ｍｍの２層一体化セパレータを実施例１と同様にして作製した。
【００１６】
（比較例１）
平均繊維径０．７μｍの耐酸性ガラス繊維８０質量％と、比表面積２００ｍ２／ｇのシリカ微粉２０質量％とからなる厚さ１．０ｍｍのセパレータを円網抄紙機を用いた湿式抄紙法により作製した。
【００１７】
（比較例２）
平均繊維径０．７μｍの耐酸性ガラス繊維１００質量％からなる厚さ１．０ｍｍのセパレータを円網抄紙機を用いた湿式抄紙法により作製した。
【００１８】
（比較例３）
平均繊維径１．０μｍの耐酸性ガラス繊維１００質量％からなる厚さ１．０ｍｍのセパレータを円網抄紙機を用いた湿式抄紙法により作製した。
【００１９】
実施例１乃至５及び比較例１乃至３のそれぞれのセパレータについて評価し、その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0004968983.tif 000002
【００２１】
表１から明らかなように、実施例１乃至４で得られたセパレータでは、接着性合成繊維をセパレータ全体として５〜３０質量％含有しているため、２層から構成されるセパレータの一体化が可能となり、しかも、最大孔径と吸液速度のような相反する特性が求められる場合、例えば、最大孔径を小さくすると吸液速度は通常遅くなるが、吸液速度を速くしたい場合等についても、各層で機能を分担することができ、従来困難であった相反する特性の両立を図ることができることが確認できた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明したように、微細ガラス繊維主体のシートを多層に積層してなる密閉型鉛蓄電池用セパレータにおいて、該シートの各層または一部の層に接着性合成繊維を配合するようにしたので、熱処理により接着性合成繊維の接着成分を溶融させ、主体材料間の結合と層間の接合を同時に行うことができ、良質の積層一体化セパレータを効率的に製造することができるので、電池組立性を損なうことなく、例えば、最大細孔径が小さいにも拘わらず吸液速度が速い等、セパレータの各層で相反するセパレータ機能を分担することが可能となり、電池の長寿命化と高出力化を同時に図ることが可能となる。
また、接着性合成繊維の配合量をセパレータ全体で１５〜３０質量％とすれば、超音波シール機等を用いてセパレータを包装加工することも可能である。
また、抄合せ抄紙法を利用すれば、特別な一体化処理も不要となりセパレータの生産性を損なうこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明の多層一体化セパレータを製造するために使用した二円網式抄き合せ抄紙機の概要図
【符号の説明】
１  円網
２  円網
３  ドライヤ
４  湿紙
【図１】
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