(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上のポリオレフィン系樹脂成分が交互に繊維断面に隣接して配置されてなる分割後の平均繊維径１〜６μｍの分割型複合繊維および繊維径１０〜２５μｍのポリオレフィン系繊維の少なくとも１種類以上と、１６〜２５μｍの熱融着型複合繊維と、からなるアルカリ電池セパレータ用不織布であって、該不織布の少なくとも１方向の貫通強度が２１５６Ｎ／ｍ以上、針刺し強度が１．０３Ｎ以上、且つ破裂強度が２４５ｋＰａ以上であることを特徴とするアルカリ電池セパレータ用不織布。
【請求項２】
アルカリ電池セパレータ不織布が、該不織布の厚み維持率として、９８ｋＰａの圧縮荷重の時に３５％以上であり、１４７０ｋＰａの圧縮荷重の時に１５％以上であることを特徴とする請求項１記載のアルカリ電池セパレータ用不織布。
【請求項３】
繊維径１０〜２５μｍのポリオレフィン系繊維が、破断強度０．８０〜１．０４ＧＰａ、破断伸度１０〜３０％、ヤング率５．８〜１２．７ＧＰａであるポリプロピレン系繊維からなることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項記載のアルカリ電池セパレータ用不織布。
【請求項４】
前記請求項１記載のアルカリ電池セパレータ用不織布の製造方法において、引張強度が２３５０Ｎ／ｍ以上のウェブを用い、２．００〜４．００ｋｗ／ｋｇの交絡エネルギーにより水流交絡処理を施し、次いで親水化処理をすることを特徴とするアルカリ電池セパレータ用不織布の製造方法。
【請求項５】
ウェブを水流交絡処理を施した後、線圧６０ｋｇ／ｃｍ以上の加圧ロール間に通して該ウェブを含水率５５重量％以下とし、該ウェブ表面を平滑処理し、乾燥して後、熱融着型複合繊維の鞘成分の融点または軟化点以上の温度で１０秒間以上熱処理することを特徴とする請求項４記載のアルカリ電池セパレータ用不織布の製造方法。
【請求項６】
親水化処理が、コロナ放電処理、大気圧プラズマ放電処理、フッ素化処理の少なくとも１種であることを特徴とする請求項４または５記載のアルカリ電池用セパレータ用不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ電池セパレーター用不織布とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、耐リーク性と耐圧縮性に優れ、微小短絡や液枯れ現象を防止できる面強度を持ったアルカリ電池セパレータ用不織布及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ二次電池は、充放電特性、過充放電特性に優れ、長寿命で繰り返し使用できるため、小型軽量化の著しい電子機器に広く使用されている。そして、アルカリ電池には、従来より、繊維径の太いナイロン繊維、あるいはポリオレフィン系繊維を使用した高目付重量の不織布がアルカリ電池セパレータ用不織布として用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、近年の電子機器の小型軽量化に伴い、アルカリ二次電池の高容量化が要求されていることから、アルカリ電池セパレータ用不織布の容積（目付重量）を減少させ、厚みを薄くすることによって、正極活物質および負極活物質の量を増やし、アルカリ電池の高容量化を図ろうとする試みがなされている。
【０００４】
アルカリ二次電池は充放電を繰り返すと、正極が次第に膨潤し、アルカリ電池セパレータ用不織布および負極を圧迫するようになる。また、ニッケル−カドミウム電池の負極では、カドミウムのデンドライトが成長することが知られている。
【０００５】
その結果、アルカリ電池セパレータ用不織布は、正極が膨潤するにつれて、次第に押し潰され、該不織布中の電解液が容易に押し出される、いわゆる液枯れ現象による電池寿命の短命化やデンドライトの成長による微小短絡の発生という問題が生じてくる。これは、アルカリ電池セパレータ用不織布の目付重量の減少や厚みを薄くするとより顕著に現れることになる。
【０００６】
上記アルカリ電池セパレータ用不織布の目付重量を減少させ、厚みを薄くした場合、液枯れ現象や微小短絡発生あるいは均一性の低下を解決するためには、該不織布に繊維径の細い繊維を使用するか、あるいはメルトブロー法により極細繊維のウェブを形成してアルカリ電池セパレータ用不織布とすることである。しかしながら、このような繊維径の細いアルカリ電池セパレータ用不織布は、不織布面としての面強度が弱くなるという問題がある。
【０００７】
その場合、電池構成機の群巻回作業の際に、正極から微小クラークが発生したり、極板のエッジにバリが存在すると、その微小クラークやバリが容易に該不織布を貫通して短絡を発生させたり、極板のエッジで該不織布に破れを発生させる。また、正極の膨潤により該不織布は厚み方向に潰れやすく、微小クラークやデンドライト成長による微小短絡がさらに発生しやすくなる。
【０００８】
厚みが小さいにもかかわらず、優れた保液性、均一性を有し、電池寿命を低下させることなく、電池容量の向上に寄与する電池セパレータの製造方法として、特開平８−１３８６４５号公報では、長さ５〜１５ｍｍの熱接着性繊維２０〜３０重量％とポリオレフィン重合体とエチレンビニルアルコール共重合体とが交互に繊維断面に隣接して配置させてなる長さ５〜１５ｍｍの分割型複合繊維５０〜８０重量％と、上記分割型複合繊維の分割により形成される極細繊維よりも繊度の大きい長さ５〜１５ｍｍの合成繊維１０〜３０重量％とを混合して湿式抄造し、加熱処理により繊維間結合を行い、次いで高圧水流処理を施して、上記分割型複合繊維を分割させて極細繊維を形成させると共に繊維間を交絡させ、しかるのち熱カレンダー処理して、０．０８ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満の厚さに仕上げ、保液率が３８０％以上の電池セパレータおよびその製造方法を開示している。
【０００９】
しかしながら、上記製造方法による電池セパレータは、２０〜３０重量％の熱接着性繊維の溶融を抄紙工程における乾燥処理の際に乾燥と同時に、あるいは湿式不織布としたのち、加熱処理して行い、この熱接着性繊維の溶融によって繊維間を結合させた状態にしてから高圧水流処理を施し、分割型複合繊維を分割させて極細繊維を形成させるため、高圧水流処理により繊維間交絡を進める程、引張強度が弱くなり、電池構成機での群巻回作業性が悪くなる。また、引張強度を維持させるために高圧水流処理を弱めた場合、電解液保液性が低下し、該不織布の伸度が低下することから、電極の微小クラークやバリがあると、逆に簡単に貫通してしまい微小短絡が発生しやすくなるといった問題がある。
【００１０】
また、同様に強度、保液性共に優れた電池用セパレータ、特により薄い電池用セパレータの製造方法として、特開平８−２７３６５４号公報では、電池用セパレータとして、極細繊維が絡合し部分的に融着部を有すると共に、親水化処理された不織布であり、分割性繊維を含む繊維ウェブを熱処理して、この分割性繊維の低融点成分を少なくとも融着した後、流体流を作用させてこの分割性繊維を極細繊維に分割および絡合し、次いで親水化処理するか、または、分割性繊維と、この分割性繊維の低融点成分よりも１０℃以上低い融点を有する融着繊維を１０重量％以上混合した繊維ウェブを熱処理して、少なくともこの融着繊維を融着した後、流体流を作用させてこの分割性繊維を極細繊維に分割および絡合し、次いで、親水化処理して、少なくとも一方向の５％モジュラス強度が３ｋｇ／５ｃｍ幅以上で、加圧保液率が１０％以上とする製造方法を開示している。
【００１１】
しかしながら、上記公報に記載されている相溶性の高いポリオレフィン系樹脂成分からなる分割性繊維を、その低融点成分あるいは融着繊維で固めたウェブに流体流を作用させて分割させるには、大きな水圧と水量、つまり大きなエネルギーが必要であり、敢えて大きなエネルギーを該ウェブに加えた場合、比較的大きな貫通孔がウェブに形成される。また、目付重量が少ない場合は、特に微小短絡が発生しやすく、面強度も弱くなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電池構成機での群巻回作業時における耐リーク性に優れ、正極の膨潤あるいはデンドライトの成長の際でも、液枯れ現象や微小短絡を防止でき、耐圧縮性の良好な面強度を有するアルカリ電池セパレータ用不織布およびその製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題点を解決するために鋭意研究した結果、本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布およびその製造方法を発明するに至った。
【００１４】
即ち、本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布は、２種類以上のポリオレフィン系樹脂成分が交互に繊維断面に隣接して配置されてなる分割後の平均繊維径１〜６μｍの分割型複合繊維および繊維径１０〜２５μｍのポリオレフィン系繊維の少なくとも１種類以上と、１６〜２５μｍの熱融着型複合繊維と、からなるアルカリ電池セパレータ用不織布であって、該不織布の少なくとも１方向の貫通強度が２１５６Ｎ／ｍ以上、針刺し強度が１．０３Ｎ以上、かつ破裂強度が２４５ｋＰａ以上であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明において、アルカリ電池セパレータ用不織布が、該不織布の厚み維持率として、９８ｋＰａの圧縮荷重の時に３５％以上であり、１４７０ｋＰａの圧縮荷重の時に１５％以上であることが好ましい。
【００１６】
さらに本発明において、好ましくは、繊維径１０〜２５μｍのポリオレフィン系繊維が、破断強度０．８０〜１．０４ＧＰａ、破断伸度１０〜３０％、ヤング率５．８〜１２．７ＧＰａであるポリプロピレン系繊維からなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布の製造方法において、引張強度が２３５０Ｎ／ｍ以上のウェブを用い、２．００〜４．００ｋｗ／ｋｇの交絡エネルギーにより水流交絡処理を施し、次いで親水化処理をすることを特徴とするものである。
【００１８】
また、上記発明において、ウェブを水流交絡処理を施した後、線圧６０ｋｇ／ｃｍ以上の加圧ロール間に通して該ウェブを含水率５５重量％以下とし、該ウェブ表面を平滑処理し、乾燥して後、熱融着型複合繊維の鞘成分の融点または軟化点以上の温度で１０秒間以上熱処理することを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、好ましくは、親水化処理が、コロナ放電処理、大気圧プラズマ放電処理、フッ素化処理の少なくとも１種であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布について、詳細に説明する。本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布は、分割型複合繊維およびポリオレフィン系繊維の少なくとも１種類以上と、熱融着型複合繊維と、からなるものであり、後述するアルカリ電池セパレータ用不織布の製造方法により製造され、該不織布の少なくとも１方向の貫通強度、針刺し強度、破裂強度が特定の物性値を有することを特徴とするものである。
【００２１】
貫通強度とは、短絡に関係するものであり、電池構成機を用いて極板がセパレーター上に置かれ群巻回される時、貫通強度の弱いセパレーターは、極板のエッジ部から圧力を受けて破れや裂けが発生し、短絡することがある。貫通強度を高くするには、熱融着型複合繊維の高い配合率あるいは熱融着性を高めるほど効果的であり、２１５６Ｎ／ｍ以上とすることで短絡防止できる。
【００２２】
針刺し強度は、短絡に関係するものであり、電池構成機を用いて極板がセパレーター上に置かれ群巻回される時、針刺し強度が弱いと、エッジ部にバリのある極板がセパレーターを貫通し、短絡する。また、極板基板に微小クラークが発生することがあるが、針刺し強度が弱いと短絡が発生しやすくなる。針刺し強度を高くするには繊維密度を高め、熱融着型複合繊維による熱融着性を高めるほど、しかし、水流交絡を行ない、適度な伸度のある方が効果的であり、１．０３Ｎ以上とすることで短絡防止できる。
【００２３】
破裂強度は、圧縮による短絡に関係するものである。電極基板に活物質のペーストが充填され、正極、負極となるが、ペーストの状態と充填作業条件により、電極表面に活物質の０．５〜１．０ｍｍ程度の大きさの固まりができることがある。充放電サイクルを繰り返すと、正極は膨潤し、セパレーターや負極を圧縮するようになるが、破裂強度が弱いと正極と負極の活物質の固まりがセパレーターを圧縮し、突き破ることがある。破裂強度は、水流交絡エネルギーを強めて構成繊維の交絡を進めるほど、強くなる傾向にある。一方、太い繊維の配合量が多い場合や交絡エネルギーが弱く、繊維の交絡が少ないとき、あるいは熱融着型複合繊維による熱融着性を高めすぎてセパレーターに適度な伸度が無くなると、破裂強度が低下する傾向にある。破裂強度は、下記に述べる厚み維持率にもよるが、２４５ｋＰａ以上であれば、圧縮による短絡を防止できる。
【００２４】
本発明のアルカリ電池セパレーター用不織布は、これら貫通強度、針刺し強度並びに破裂強度の特定物性値以上を維持することによって、耐リーク性および耐圧縮性を備えたものとすることができる。
【００２５】
また、本発明のアルカリ電池セパレーター用不織布において、厚み維持率を特定の圧縮荷重の条件下で一定に保持させることで、短絡防止、液枯れ防止することができる。すなわち、圧縮荷重９８ｋＰａの条件では、厚み維持率が３５％以上であり、圧縮荷重１４７０ｋＰａの条件では、厚み維持率が１５％以上である。
【００２６】
厚み維持率が高いほど、正極と負極の活物質の固まり、極板の微小クラーク、極板エッジ部のバリなどに対して、短絡を防止することができ、圧縮性に対して強いために電解液に液枯れを起こしにくい。そのため、サイクル寿命が長く、電池としての信頼性に優れている。厚み維持率は、繊維径の太い繊維の使用や熱融着型複合繊維の配合率が高いほど、また水流交絡が進まないほど高い傾向にある。
【００２７】
さらに、本発明のアルカリ電池セパレーター用不織布において、繊維径１０〜２５μｍのポリオレフィン系繊維として、破断強度０．８０〜１．０４ＧＰａ、破断伸度１０〜３０％、ヤング率５．８〜１２．７ＧＰａであるポリプロピレン系繊維を使用することで、伸びが少なくなることから破裂強度が弱くなる傾向にあるが、貫通強度、針刺し強度、厚み維持率ともに向上する。
【００２８】
続いて、本発明で用いる各構成繊維について説明する。
【００２９】
本発明においては、２種類以上のポリオレフィン系樹脂成分からなる分割型複合繊維を使用することにより、耐電解液性および耐酸化性に優れたものが得られる。このポリオレフィン系樹脂成分としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリスチレン、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−ブテン−プロピレンコポリマー、エチレンビニルアルコール共重合体などが使用できる。
【００３０】
分割型複合繊維としては、上記のようなポリオレフィン系樹脂成分を２種類以上、組み合わせたものが使用できるが、容易に分割させやすい組み合わせとして、ポリオレフィン重合体とエチレンビニルアルコール共重合体とが接合された複合繊維が最も好適な組み合わせである。
【００３１】
本発明で好適に用いられる分割型複合繊維を形成するエチレンビニルアルコール共重合体は、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体をケン化して得ることができる。保液性の点からは、ＭＦＲ（メルトフロレイト）２０〜１００のエチレンを２０〜４５モル％含有するものが好ましく、紡糸性の点からは、ケン化度９８％以上であることが好ましい。
【００３２】
また、分割型複合繊維を形成するポリオレフィン重合体としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが好ましく、特にＭＦＲ１０〜１００のポリオレフィンが好ましい。
【００３３】
この分割型複合繊維は、その断面において一方の成分が、他方の成分の間に介在して少なくとも２個以上に分割されて、各々が繊維断面の構成単位となっており、隣接している各構成単位の一部が繊維表面に露出している。ポリオレフィン重合体とエチレンビニルアルコール共重合体の両成分の混合比率は、目的に応じて変えることができ、親水性の大きい不織布を欲するときにはエチレンビニルアルコール共重合体成分の比率を高め、逆に耐久性をより良くするにはポリオレフィン重合体成分の比率を大きくすると良い。
【００３４】
この分割型複合繊維は、物理的作用によって分割させ、極細繊維を得ることができる。物理的作用としては、ウェブ製造に湿式抄造法を用いた場合では、繊維離解時のパルパー分散や水流交絡での高圧水流による流体流などがある。
【００３５】
分割型複合繊維から得られる極細繊維の繊維径は、電解液の保液性に大きな影響を及ぼす為、平均繊維径が１〜６μｍの極細繊維に分割できるものを使用するのが好ましい。１μｍ未満では該不織布の耐圧縮性や耐リーク性等、面強度の確保が困難であり、６μｍを超えると保液性が低下するので、より好ましくは２〜５μｍである。なお、この平均繊維径は円形断面換算の値をいう。
【００３６】
分割型複合繊維の配合比率としては、４０〜８０重量％が好ましい。配合比率が０〜４０重量％未満では、後述の繊維径の太い熱融着型複合繊維やポリオレフィン系繊維の配合比率が高まり、耐圧縮性が向上するものの、該不織布全体の繊維本数が不足し、各繊維間の隙間が広がるため、目付を増やす必要がある。目付が少ない場合、極板エッジ部のバリに対する針刺し強度が弱まり、活物質の移動を阻止できなくなる。また、該不織布の電解液保液性が悪化し、正極の膨潤してきた際に、液枯れ現象が発生しやすく、寿命悪化の問題がある。一方、配合比率が８０重量％を超えると、極細繊維は耐圧縮性に乏しく、繊維自体の強度が弱いため、正極の膨潤等で該不織布が圧縮された際や極板のバリが存在した場合、容易に潰され、貫通して短絡が発生するようになる。
【００３７】
本発明に用いられるポリオレフィン系繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリスチレン、エチレンープロピレンコポリマー、エチレン−ブテン−プロピレンコポリマー、エチレンビニルアルコール共重合体などが好適に使用できる。
【００３８】
その中でも、破断強度０．８０〜１．０４ＧＰａ、破断伸度１０〜３０％、ヤング率５．８〜１２．７ＧＰａを有するポリプロピレン繊維は、後述の親水化処理時の熱収縮が少なく、正極の膨潤に対する耐圧縮性、電極の微小クラークやバリに対する針刺し強度、及び貫通強度を向上させるのに特に好適に使用できる。また、ポリオレフィン系繊維の使用は、該不織布の適度な通気性を確保する効果がある。
【００３９】
ポリオレフィン系繊維の繊維径としては、繊維径１０〜２５μｍが好ましい。繊維径が２５μｍを超えた場合、ウェブの濃淡ムラ、いわゆる目付不良が発生しやすく、また、電解液保液性が低下するので好ましくない。一方、繊維径が１０μｍ未満では、耐圧縮性および耐リーク性の向上に対し、効果が乏しくなる。
【００４０】
ポリオレフィン系繊維の配合比率は、０〜５０重量％が好ましく、１０〜３０重量％がさらに好ましい。配合比率が５０重量％を超えると、電解液保液性が低下するため、好ましくない。０〜１０重量％未満では、通気性の確保に対し注意する必要がある。
【００４１】
本発明に用いられる熱融着型複合繊維としては、ポリオレフィン系重合体を芯成分とし、エチレンビニルアルコール共重合体、あるいはポリエチレンを鞘成分とした芯鞘型複合繊維や上記と同じ樹脂成分からなる並列型複合繊維や海島型複合繊維などが好適に使用できる。特に、ポリオレフィン系重合体を芯成分とし、エチレンビニルアルコール共重合体を鞘成分とした芯鞘型複合繊維は、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂成分が加圧下９０℃程度での湿熱接着性を持つため、芯成分よりも約７０℃も低温度で接着性が得られ、電解液との親和性も高く、後述の親水化処理をしやすい点から好ましい。
【００４２】
熱融着型複合繊維は、融着樹脂成分で繊維間を強固に結合し、配合した各種繊維の効果を引き出す役目をする。また、融けた融着部分が偏平となり、極板エッジ部のバリの貫通や活物質の移動を防止する。さらに、鞘成分が融着しても芯の部分が残るため、耐圧縮性が向上できる。
【００４３】
熱融着型複合繊維の繊維径としては、１６〜２５μｍが好ましい。繊維径が２５μｍを超えた場合、ウェブの濃淡ムラ、いわゆる目付不良が発生しやすく、また、電解液保液性が低下するので好ましくない。一方、繊維径が１６μｍ未満では、芯成分の繊維径が細くなり、耐圧縮性および耐リーク性の向上に対し効果が乏しくなる。
【００４４】
熱融着型複合繊維の配合比率は２０〜５０重量％が好ましい。配合比率が５０重量％を超えると、耐圧縮性や耐リーク性は向上するものの、電解液保液性が低下し、通気性が低下するため、好ましくない。２０重量％未満では、耐リーク性の向上、特に耐圧縮性に対して効果不足となる。
【００４５】
分割型複合繊維、ポリオレフィン系繊維、熱融着型複合繊維の繊維長としては、５〜１５ｍｍが好ましい。繊維長が１５ｍｍを超えた場合、湿式抄造法では繊維の分散性が難しくなり、濃淡ムラ等の良好なウェブ形成ができなくなる。一方、繊維長が５ｍｍ未満では、水流交絡時、繊維が動きやすくなるため、分割型複合繊維を極細繊維に分割しにくくなり、繊維交絡も弱くなる。
【００４６】
次に、本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布の製造方法について述べる。
上記の貫通強度、針刺し強度、破裂強度を特定値以上とするアルカリ電池セパレーター用不織布の製造方法としては、引張強度２３５０Ｎ／ｍ以上のウェブを用い、２．００〜４．００ｋｗ／ｋｇの交絡エネルギーにより水流交絡処理し、親水化処理するものである。
【００４７】
本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布におけるウェブは、湿式抄造法を用いて、ウェブを製造する。例えば、ポリオレフィン重合体とエチレンビニルアルコール共重合体を接合した分割型複合繊維およびポリオレフィン系繊維の少なくとも１種類以上と、熱融着型複合繊維をパルパーにより水中で分散させ、アジテーター等の緩やかな攪拌のもと、均一な抄紙用スラリーとし、この抄紙用スラリーを円網、長網、傾斜式等のワイヤーの少なくとも１つを有する抄紙機を用いて抄紙し、ヤンキードライヤー等を用いて熱融着型複合繊維の溶融温度もしくは軟化温度以上の温度で乾燥させ、２３５０Ｎ／ｍ以上の引張強度を有するウェブを製造する。
【００４８】
２３５０Ｎ／ｍ以上の引張強度を有するウェブの製造に当たっては、湿式抄造法で得られた湿紙ウェブを、１０５〜１３５℃のヤンキードライヤーに線圧１０ｋｇ／ｃｍ以上で加圧しながら、乾燥することで得られる。乾燥温度が高いほど、また、湿紙ウェブをヤンキードライヤーに押しつける線圧が高いほど、ウェブの引張強度を高めることができる。ここで、引張強度はウェブ流れ方向の破断強度をいう。
【００４９】
本発明においては、引張強度が２３５０Ｎ／ｍ以上のウェブを使用することで、貫通強度、針刺し強度、厚み維持率ともに向上する傾向にあるが、破裂強度はウェブの破断伸度が減少するために、減少傾向にある。
【００５０】
ここで、ウェブの引張強度が２３５０Ｎ／ｍ未満の場合には、熱融着型複合繊維の鞘成分の接着点が不足しているために後述する水流交絡処理をした際、配合した構成繊維が動きやすく、繊維間の交絡を進めるためには大きな交絡エネルギーを必要とする。また、できあがったアルカリ電池セパレータ用不織布には、コシが無く、電池構成での群巻回作業性が悪くなり、耐圧縮性や耐リーク性も劣ったものとなる。
【００５１】
次に、水流交絡処理では、湿式抄造法で製造されたウェブを開孔率４０％以下、１つの開孔の大きさが０．０４ｍｍ2 以下の多孔質の支持体上に積載し、ウェブ上方から高圧柱状水流を噴射し、高圧柱状水流とウェブを相対的に移動させ、構成繊維を３次元的に交絡させる。ウェブと高圧柱状水流を相対的に移動させる方法としては、コンベアー式の支持体あるいはドラム式の支持体を回転運動させる方法が簡便である。
【００５２】
高圧柱状水流を打ち込み、構成繊維を交絡させるためのノズル径は、８０〜２００μｍの範囲で、ノズルの間隔は０．２〜１．２ｍｍが好ましい。これらのノズルは構成繊維の種類、坪量、加工速度、水圧を考慮し、十分な交絡が得られる範囲でノズルヘッドの数を変え、用いることができる。また、交絡回数も任意に選ぶことができる。
【００５３】
水圧は５０〜２５０ｋｇ/ｃｍ2の範囲で用いることが可能である。また、高圧柱状水流で加工する前に、水中に、さらに好ましくは３０〜４０℃の温水にサチュレートすることで、交絡の水圧を低減することが可能である。加工速度は５〜２００ｍ／分の範囲で用いることが可能である。
【００５４】
本発明における水流交絡処理の交絡エネルギーとしては、２．００〜４．００ｋｗ／ｋｇ／ｍの範囲である。この範囲であれば、貫通強度、針刺し強度、破裂強度、厚み維持率ともに向上する傾向にある。また、４．００ｋｗ／ｋｇ／ｍを超えた交絡エネルギーをウェブに与えても、該不織布の貫通強度や針刺し強度に変化が無く、耐圧縮性は、若干低下する傾向である。また、該不織布のコシは、交絡エネルギーが大きくなるにつれて次第に弱くなる。一方、交絡エネルギーが２．００ｋｗ／ｋｇ／ｍ未満の場合は、分割型複合繊維の分割度合いと交絡度合いが少なくなり、貫通強度は向上するが、針刺し強度および破裂強度は繊維交絡が少なく、伸度が低いために低下する。また、該不織布に適度な伸度が低いために、電極の微小クラークやバリが比較的簡単に貫通し、短絡が起きやすい状態となる。
【００５５】
本発明において、交絡エネルギーＥ（ｋｗ／ｋｇ／ｍ）は、下記数式１で規定されるものである。
【００５６】
【数１】
0003770748.tif 000002
【００５７】
数式１において、Ｅは交絡エネルギー（ｋｗ／ｋｇ／ｍ）を表し、Ｆは流量（ｍ3／ｈ）を表し、Ｐは圧力（ｋｇ/ｃｍ2）を表し、Ｗは坪量（ｋｇ/ｍ2）を表し、Ｓは速度（ｍ／ｈ）を表し、ＨＷは原反巾(ｍｍ)を表す。
【００５８】
また、本発明のアルカリ電池セパレーター用不織布の製造方法において、上記製造方法による通り、ウェブを水流交絡処理した後、線圧６０ｋｇ／ｃｍ以上の加圧ロール間に通して該ウェブを含水率５５重量％以下とすることで、構成繊維間の繊維間距離を縮めて緻密性を向上させる。また、水流交絡処理により生じたＷＪ筋、つまり、ウェブ表面の凹凸を平滑にさせる。その後、熱風ドライヤーでウェブを乾燥し、熱融着型複合繊維の鞘成分の融点または軟化点以上の温度で１０秒間以上熱処理してアルカリ電池セパレーター用不織布を得る。
【００５９】
線圧６０ｋｇ／ｃｍ以上で加圧ロール間に通すことで、水流交絡により発生したノズルピッチ間での坪量ムラを均一化し、ＷＪ筋を目立たなくし、構成繊維間の距離を縮め緻密化でき、コシが出てくる。その結果、貫通強度、針刺し強度が向上し、厚み維持率も良好となる。
【００６０】
また、ウェブの含水率を５５重量％以下とすることで、乾燥効率を高めることができ、熱融着型複合繊維が再融着しやすい状態となる。
【００６１】
一方、線圧が６０ｋｇ／ｃｍ未満の加圧ロールに通した場合、ウェブ含水率が５５重量％より多くなり、ウェブ表面の平滑性が低い状態となる。また、ウェブ含水率が５５重量％以上では、前述した熱処理をしても、構成繊維間の距離が広いままの状態のため、熱融着型複合繊維の鞘成分の融着が効果的に進まず、交絡不織布の耐圧縮性が低下する。また、交絡不織布表面の平滑性が低いため、交絡不織布の耐リーク性やコシが低下する。
【００６２】
ウェブを乾燥後、熱融着型複合繊維の鞘成分の融点、または軟化点以上の温度で１０秒間以上熱処理をする。作業効率とその後の親水化処理のし易さから、１０〜２０秒以上の範囲が好ましい。１０秒以上熱処理することによって、水流交絡処理で崩された熱融着型複合繊維の鞘成分の接着点を再融着し、交絡不織布の耐圧縮性、耐リーク性、コシを向上させる。このとき、熱処理が１０秒未満であると再接着が不十分で、交絡不織布の耐圧縮性、耐リーク性、コシの向上が不十分となる。
【００６３】
交絡不織布の熱処理を行う装置としては、シリンダードライヤーや熱風式ドライヤー、サクションドラムドライヤー、赤外線ドライヤーを用いることができる。
【００６４】
次に、ポリオレフィン系繊維主体で構成した交絡不織布の電解液親和性を向上させる為、親水化処理を施す。親水化処理としては、コロナ放電処理、大気圧プラズマ処理、フッ素化処理等を用いることができる。
【００６５】
コロナ放電処理は、高電圧発生機に接続した電極と、シリコンラバーなどでカバーした金属ロール間に適度の間隙を設け、高周波で数千〜数万Ｖの電圧をかけ、高圧コロナを発生させ、この間隔に上記の方法で得られた交絡不織布を適度な速度で走らせ、該不織布面にコロナを生成したオゾン、あるいは、酸化窒素を反応させて、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ペルオキシド基を生成させる事により、該不織布に対する電解液の親和性を向上させる表面改質法である。
【００６６】
大気圧プラズマ処理は、対向する電極の少なくとも一方の電極表面にポリイミド、雲母、セラミック、ガラス等の個体誘電体を配設した誘電体被覆電極を有するプラズマ反応装置に、ヘリウムおよびアルゴンと酸素から本質的になる気体組成物を導入し、大気圧下でプラズマ励起を行って、対向する電極の間に位置する交絡不織布表面を酸化およびエッチングして電解液親和性を向上させる表面改質法である。
【００６７】
フッ素処理は、窒素ガス、あるいはアルゴンガスなどで希釈したフッ素ガスと酸素ガス、二酸化炭素ガス、二酸化硫黄ガス等の一種類のガスとの混合ガスをウェブに接触させて、交絡不織布表面にカルボキシル基、カルボニル基、水酸基を生成させて電解液親和性を向上させる表面改質法である。
【００６８】
なお、交絡不織布に上記親水化処理を施した後、電解液により分解しても自己放電に悪影響を及ぼさない例えば、ノニオン系の界面活性剤などの濡れ剤で塗布あるいは含浸処理しても良い。
【００６９】
また、本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布の目付や厚みは、限定するものではないが、好適に使用しうるためには、目付が小さく、薄すぎると耐リーク性が低下し、目付が大きく厚くなりすぎると、高容量の電池を得にくいため、目付４５〜８０ｇ/ｍ2、厚みはマイクロメータで測定して１００〜２００μｍであるのが好ましい。そのため、ゴム−ゴム、スチール−スチール、スチール−ゴム、コットン−スチール、コットン−コットンの組み合わせで、カレンダー処理を行って厚み調整をしても良い。
【００７０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお、実施例中における、部、％はすべて重量によるものである。
【００７１】
実施例１
ＭＦＲが４０の結晶性ポリプロピレンとエチレン含有量が３８モル％、ＭＦＲが４０で、ケン化度９９．６％のエチレンビニルアルコール共重合体とからなる繊度３デニール、繊維分割後０．２デニール（３．９μｍ）、繊維長６ｍｍの分割型複合繊維を７０部と、ＭＦＲが４０の結晶性ポリプロピレンを芯成分とし、エチレン含有量が３８モル％、ＭＦＲが４０で、ケン化度９９．６％のエチレンビニルアルコール共重合体を鞘成分とした繊維径１７．５μｍ、繊維長１０ｍｍの芯鞘型熱融着繊維を１５部、繊維径１０．４μｍ、繊維長１０ｍｍ、繊維破断強度０．７３ＧＰａのポリプロピレン繊維を１５部を湿式抄造法により丸網抄紙機で、坪量５８．１ｇ/ｍ2、引張強度２３５０Ｎ／ｍ、幅５０ｃｍのウェブを作製した。
【００７２】
次に、このウェブを１００メッシュのステンレスワイヤーである多孔質支持体上に搬送し、高圧柱状水流により水流交絡処理を行い、交絡不織布を得た。
水流交絡処理条件は、ノズルヘッドを３ヘッド用い、第１ヘッド水圧８０ｋｇ/ｃｍ2、第２ヘッド水圧１１０ｋｇ/ｃｍ2、第３ヘッド水圧１２０ｋｇ／ｃｍ2で、加工速度は２５．０ｍ／分である。水流交絡処理は、まず片面に行い、次に同じ条件で裏面を行った。この時の交絡エネルギーは２．０ｋｇ／ｋｗ／ｍである。
次に、水流交絡後のウェブを１２０℃の熱風式乾燥機で乾燥し、交絡不織布を得た。
【００７３】
次に、交絡不織布の両面に電極２０ｍｍ×６００ｍｍ、誘電体ハイバロン３．２ｍｍを用いてコロナ処理を施し、最後に、常温でカレンダー処理を行って、厚さ１８０μｍのアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００７４】
実施例２
実施例１で水流交絡処理の加工速度を１７．０ｍ／分にし、交絡エネルギーを３．０ｋｗ／ｋｇ／ｍにした以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００７５】
実施例３
実施例１で、繊維径１０．４μｍ、繊維長１０ｍｍ、繊維破断強度０．７３ＧＰａのポリプロピレン繊維の代わりに、繊維径１７．６μｍ、繊維長１０ｍｍ、繊維破断強度１．０４ＧＰａ、破断伸度１６％、ヤング率１２．７ＧＰａのポリプロピレン繊維を用いた以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００７６】
実施例４
実施例１で水流交絡処理の加工速度を１２．５ｍ／分にし、交絡エネルギーを４．０ｋｗ／ｋｇ／ｍにした以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００７７】
実施例５
実施例１で使用した分割型複合繊維を８０部と実施例１で使用した芯鞘型熱融着繊維を２０部とし、引張強度２３５０Ｎ／ｍのウェブを用いた以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００７８】
実施例６
実施例１で使用した分割型複合繊維を４０部、実施例１で使用した芯鞘型複合繊維を４０部、実施例１で使用したポリプロピレン繊維を２０部とし、引張強度２３５０Ｎ／ｍのウェブを用いた以外は、実施例２と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００７９】
実施例７
実施例１で使用した芯鞘型複合繊維を５０部、実施例１で使用したポリプロピレン繊維を５０部とし、引張強度２３５０Ｎ／ｍのウェブを用いた以外は、実施例２と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００８０】
実施例８
実施例１で、コロナ放電処理の代わりに、交絡不織布の両面に大気圧プラズマ処理を行った以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。大気圧プラズマ処理方法としては、プラズマ反応装置内の上下電極板に厚み０．８ｍｍのミカタイトＤ５８１を極板よりやや大きく切ってシリコングリースで貼着し、ガス流入口からプラズマ反応装置内にヘリウムガス７０容量％、アルゴンガス２０容量％、酸素１０容量％の混合ガスを流入させて、プラズマ反応装置内の空気が完全に混合ガスと置換した時に、高周波プラズマを２０秒間照射させた。
【００８１】
実施例９
実施例１で、コロナ放電処理の代わりに、交絡不織布の両面にフッ素２．６容量％、酸素７３．７容量％、窒素２３．７容量％からなる混合ガスでフッ素処理を行った以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００８２】
比較例１
実施例１で、引張強度２３００Ｎ／ｍのウェブに、水流交絡処理の加工速度を２６．５ｍ／分にして、交絡エネルギーを１．９ｋｗ／ｋｇ／ｍにした以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００８３】
比較例２
実施例１で、引張強度２３００Ｎ／ｍのウェブに、水流交絡処理の加工速度を１７．０ｍ／分にして、交絡エネルギーを３．０ｋｗ／ｋｇ／ｍにした以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００８４】
比較例３
実施例１で、引張強度２３００Ｎ／ｍのウェブに、水流交絡処理の加工速度を１２．２ｍ／分にして、交絡エネルギーを４．１ｋｗ／ｋｇ／ｍにした以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００８５】
比較例４
実施例１で使用した分割型複合繊維を１００部とし、引張強度２３５０Ｎ／ｍのウェブを用いた以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００８６】
比較例５
東燃化学社製ナイロンメルトブロー乾式不織布をアルカリ電池セパレータ用不織布とした。
【００８７】
実施例１０
実施例１で用いた分割型複合繊維を７０部、芯鞘型熱融着繊維を２０部、ポリプロピレン繊維を１０部とし、湿式抄造法により丸網抄紙機で、坪量５８．１ｇ/ｍ2、引張強度２８４２Ｎ／ｍのウェブを作製した。
次に、このウェブに、実施例１と同様に、加工速度２５．０ｍ／分、交絡エネルギー２．５ｋｗ／ｋｇ／ｍの水流交絡処理を行い、交絡不織布を得た。
次に、交絡不織布を線圧６０ｋｇ／ｃｍのロールプレスに通して、ウェブ含水率を５５％とした後、１２０℃の熱風乾燥機にて乾燥し、同時に同乾燥機内で、１３０℃で１５秒熱処理した。
次に、交絡不織布の両面に実施例１と同様のコロナ処理を施し、最後に、常温でカレンダー処理を行って、厚さ１８０μｍのアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００８８】
実施例１１
実施例１０で、加工速度１８．０ｍ／分、交絡エネルギー２．８ｋｗ／ｋｇ／ｍの水流交絡処理を行い、交絡不織布を得た後、線圧７０ｋｇ／ｃｍのロールプレスに通して、ウェブ含水率を５０％とした後、１２０℃の熱風乾燥機にて乾燥し、同時に同乾燥機内で、１３０℃で１２秒の熱処理した以外は、実施例１０と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００８９】
実施例１２
実施例１０で、加工速度１６．０ｍ／分、交絡エネルギー３．２ｋｗ／ｋｇ／ｍの水流交絡処理を行い、交絡不織布を得た後、線圧８０ｋｇ／ｃｍのロールプレスに通して、ウェブ含水率を４８％とした後、１２０℃の熱風乾燥機にて乾燥し、同時に同乾燥機内で、１３０℃で１０秒の熱処理した以外は、実施例１０と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００９０】
実施例１３
実施例１０で、引張強度３４３０Ｎ／ｍのウェブに、加工速度２５．０ｍ／分、交絡エネルギー２．５ｋｗ／ｋｇ／ｍの水流交絡処理を行った以外は、実施例８と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００９１】
実施例１４
実施例９で、引張強度３４３０Ｎ／ｍのウェブに、加工速度１７．０ｍ／分、交絡エネルギー３．０ｋｗ／ｋｇ／ｍの水流交絡処理を行った以外は、実施例９と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００９２】
実施例１５
実施例１０で、引張強度３４３０Ｎ／ｍのウェブに、加工速度１４．０ｍ／分、交絡エネルギー３．６ｋｗ／ｋｇ／ｍの水流交絡処理を行った以外は、実施例１０と同様の方法でアルカリ電池セパレータ用不織布を得た。
【００９３】
実施例１〜１５および比較例１〜５で作製したアルカリ電池セパレータ用不織布について、下記の測定方法により特性値を測定、また評価方法により評価し、その特性値および性能評価結果を表１と表２に示した。
【００９４】
＜測定方法＞
［坪量］
坪量の評価としては、温度２０℃、相対湿度６５％の試験室に放置し、水分平衡に調整した後、５０ｍｍ×２００ｍｍの試験片１０枚を電子天秤で小数点３桁まで測定し、１ｍ2当たりの目付重量（ｇ/ｍ2）に換算し、その平均値を示した。
【００９５】
［厚さ］
厚さの評価としては、直径６．３ｍｍのダイヤルシックスネスゲージ（マイクロメータ）を用いて、試験片５枚のそれぞれ異なる６箇所で厚さ（μｍ）を測定し、その平均値を示した。
【００９６】
［貫通強度］
貫通強度の評価としては、カトーテック社製ハンディー圧縮試験機を用いて、専用ステンレス製ジグ（厚さ０．２ｍｍ、長さ５ｍｍのカッター刃）を０．２ｍｍ／秒の速度で、試験片の流れ方向に対して垂直に方向（巾方向）にあて、不織布を切断するのに要する力（Ｎ／ｍ）を測定した。アルカリ電池セパレータ用不織布が電池の群巻回作業段階で、極板のエッジ部から圧力を受けた際に、裂けや破れが生じないためには、貫通強度は２１５６Ｎ／ｍ以上が必要である。
【００９７】
［針刺し強度］
針刺し強度の評価としては、カトーテック社製ハンディー圧縮試験機に、家庭裁縫針を固定し、０．２ｍｍ／秒の速度で、試験片対して垂直に突き刺し、不織布を貫通するのに要する力（Ｎ）を測定した。アルカリ電池セパレータ用不織布が電池の群巻回作業段階で、極板のエッジ部のバリ部分に圧力を受けた際、バリが該不織布を貫通しないためには、針刺し強度は１．０３Ｎ以上が必要である。
【００９８】
［破裂強度］
破裂強度の評価方法としては、５０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を５枚採取し、ＪＩＳ  Ｌ１０９６の６．１６．１  Ａ法に従い、ミューレン形破壊試験機を用いて試験片を破裂させるのに要する力（ｋＰａ）を測定し、その平均値を示した。充放電サイクルを繰り返し、正極が膨潤してきた際に、極板表面の活物質の固まりがアルカリ電池セパレータ用不織布を突き破らないためには、破裂強度は２４５ｋＰａ以上が必要である。
【００９９】
［厚み維持率］
厚み維持率の評価方法としては、カトーテック社製ハンディー圧縮試験機を用い、試験片に１．６５ｃｍ2の円形圧縮治具を置き、０．２ｍｍ／秒の速度で、１４７０ｋＰａまで圧縮した際に潰れた厚みを測定した。厚みの維持率（％）は、９８のｋＰａと１４７０ｋＰａ時の”（元の厚み−潰れた厚み）／元の厚み×１００”から求めた。アルカリ電池セパレータ用不織布が電池の群巻回作業段階で、極板のエッジ部から圧力を受けた際、また、充放電サイクルを繰り返し、正極が膨潤してきた際に、アルカリ電池セパレータ用不織布が良好な耐リーク性を保持し、電解液の液枯れ現象を防ぐには、９８ｋＰａの厚み維持率は３５％以上、１４７０ｋＰａの厚み維持率は１５％以上が必要である。
【０１００】
［引張強度］
引張強度の評価方法としては、５０ｍｍ×２００ｍｍの試験片を８枚採取し、ＪＩＳ  Ｌ−１０９６の６．１２  １．Ａ項に準じ、テンシロン測定機（オリエンテック社製、ＨＴＭ−１００）を用いて、チャック間隔１００ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎで測定し、その平均値を示した。
【０１０１】
＜評価方法＞
［耐リーク性］
電極の集電体として、発砲ニッケル基材を用いたペースト式ニッケル正極（３５ｍｍ幅×１８５ｍｍ）と、ニッケルメッキパンチングメタル基材を用いた焼結式カドミウム負極（３５ｍｍ幅×２５０ｍｍ）を作成し、３８ｍｍ幅×４６０ｍｍに裁断した実施例及び比較例のセパレータを正極と負極との間に挟み込んで、電池用巻込機により巻き取り、ＳＣ型対応の渦巻状電極群を１００個作製した。そして、この電極群の正極と負極間の抵抗を測定し、５００ｋΩ以下のものをリーク不良とした。リーク不良率として、１％以下が○、２〜３％が△、３％を越えた場合を×とした。
【０１０２】
［微小短絡］
上記のＳＣ型対応渦巻状電極群を、有底円筒状ケースに収納した後、１Ｎ水酸化リチウムを含む７Ｎ水酸化カリウム水溶液をシリンジで注液し、安全弁を備えた封印板で密閉し、ニッケルカドミウム蓄電池を１００個作製した。室温で、１日静置した後、３００ｍＡで５時間充電し、１０００ｍＡで１Ｖまで、放電する充放電サイクル（充電と放電、放電と充電との間にはそれぞれ１時間の休止時間を設ける）を３００回繰り返して、電池の容量を測定した。その測定に際し、上記充放電サイクルの途中で容量が急に減少したものについては内部抵抗を測定して、微小短絡による容量の減少を生じた電池の個数を求めた。微小短絡による容量の減少を生じた電池の個数が０個が○、１〜２個が△、３個以上を×とした。
【０１０３】
［液枯れ現象］
上記と同様にニッケルカドミウム蓄電池を作製し、充放電サイクル前のニッケルカドミウム蓄電池を２０個分解して、セパレータの電解液保持量Ｖ１を測定する。微小短絡評価で３００回の充放電サイクルを行ったニッケルカドミウム蓄電池を２０個分解して、セパレータの電解液保持量Ｖ２を測定する。セパレータの液枯れ現象の指標として、Ｖ２／Ｖ１×１００の２０個の平均値を求めた。液枯れ現象の指標において、８５％以上は○、７０〜８４％は△、６９％以下は×とした。液枯れ現象の指標が６９％以下の場合、電池の容量低下が発生した。
【０１０４】
［耐圧縮性］
上記と同様にニッケルカドミウム蓄電池を作製し、充放電サイクル前のニッケルカドミウム蓄電池を２０個分解して、セパレータの厚みＴ１を測定する。微小短絡評価で３００回の充放電サイクルを行ったニッケルカドミウム蓄電池を２０個分解して、セパレータの厚みＴ２を測定する。耐圧縮性の指標として、Ｔ２／Ｔ１×１００の２０個の平均値を求めた。耐圧縮性の指標として、７０％以上であれば○、６０〜６９％であれば△、５９％以下の場合×とした。耐圧縮性の指標で、５９％以下の場合、液枯れ現象による容量低下、或いは微小短絡による容量減少が発生した。
【０１０５】
【表１】
0003770748.tif 000003
【０１０６】
【表２】
0003770748.tif 000004
【０１０７】
評価；
表１の各実施例は、２種類以上のポリオレフィン系樹脂成分が交互に繊維断面に隣接して配置されてなる分割後の平均繊維径１〜６μｍの分割型複合繊維及び繊維径１０〜２５μｍのポリオレフィン系繊維の少なくとも１種類以上と、１６〜２５μｍの熱融着型複合繊維とから構成された引張強度が２３５０Ｎ／ｍ以上のウェブに、２．０〜４．０ｋｗ／ｋｇ／ｍの交絡エネルギーで水流交絡処理を施し、親水化処理を行ったアルカリ電池セパレータ用不織布であるが、引張強度が２３５０Ｎ／ｍ未満のウェブを用いるか、或いは交絡エネルギーが２．０〜４．０ｋｗ／ｋｇ／ｍ以外の範囲で水流交絡処理を行った比較例１〜３と比べ、電池製造での耐リーク性や充放電サイクルを繰り返した際の耐圧縮性に優れており、また、微小短絡や液枯れ現象の発生が少ないため、サイクル寿命特性の信頼性が高い。
【０１０８】
実施例３のアルカリ電池セパレータ用不織布は、実施例２のポリプロピレン繊維に対し、破断強度、伸度とヤング率の優れたものを使用した場合であるが、極板のエッジに対する貫通強度やエッジのバリに対する針刺し強度に優れ、電池製造での耐リーク性と充放電サイクルでの耐圧縮性が向上する他、コシが強くなるため、電池の群巻回作業性も向上する。
【０１０９】
実施例２と実施例５〜７のアルカリ電池セパレータ用不織布は、該分割型複合繊維及び該ポリオレフィン系繊維の少なくとも１種類以上と、該熱融着型複合繊維の配合比率を変更した場合であるが、熱融着型複合繊維とポリオレフィン系繊維の配合比率が増加するほど、充放電サイクルを繰り返した際の耐圧縮性に優れており、また、極板のエッジに対する貫通強度に優れ、電池製造での耐リーク性に優れる。しかしながら、繊維本数が減るために針刺し強度が減少し、極板のバリに対して弱くなる傾向にあり、目付を増やす必要がある。逆に、分割型複合繊維の配合比率を高めた場合、充放電サイクルを繰り返した際の耐圧縮性が特に悪化する傾向にある。
【０１１０】
比較例４のアルカリ電池セパレータ用不織布は、分割型複合繊維を分割し、極細繊維だけで構成したものであるが、電池の群巻回作業時に極板から受ける圧力や極板の膨潤に対する耐圧縮性が低く、極板のエッジ部やエッジ部のバリに対する貫通強度や針刺し強度等の耐リーク性が劣ったものになり、電池の種類と用途が限定され、該不織布のコシも弱いため、電池の群巻回作業性に劣る。
【０１１１】
実施例１〜２と実施例４のアルカリ電池セパレータ用不織布は、水流交絡処理の交絡エネルギーが２．０〜４．０ｋｗ／ｋｇ／ｍの範囲のものであるが、極板のエッジやバリに対する貫通強度や針刺し強度に優れ、電池製造での耐リーク性が良好である。一方、交絡エネルギーが高いほど耐圧縮性が低下する傾向にある。
【０１１２】
親水化処理として、実施例８は大気圧プラズマ処理を行い、実施例９はフッ素処理を行った場合であるが、耐圧縮性及び貫通強度や針刺し強度等の耐リーク性は、実施例２と同じく優れたものである。
【０１１３】
表２の各実施例は、アルカリ電池セパレータ用不織布の製造におけるより好ましい製造方法の場合であるが、水流交絡処理後、線圧を６０ｋｇ／ｃｍ以上の加圧ロールに通して、ウェブ含水率５５％以下とし、構成繊維の緻密性を高め、また、ウェブ表面の平滑性を高めた状態にしてからウェブの乾燥、続いて、熱融着型複合繊維の鞘成分の融点または軟化点以上の温度で１０秒以上熱処理することで、アルカリ電池セパレータ用不織布の耐圧縮性が極めて向上する。その結果、充放電サイクルを繰り返した際の微小短絡や液枯れ現象が防止でき、電池サイクル寿命の信頼性が極めて高まる。また、ウェブの平滑性を高めることで、貫通強度や針刺し強度、破裂強度も向上し、耐リーク性が向上し、電池製造上の工程不良が削減できる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布は、少なくとも１方向の貫通強度が２１５６Ｎ／ｍ以上、針刺し強度が１．０３Ｎ以上であり、破裂強度が２４５ｋＰａ以上であるため、電池の群巻回作業時に極板のエッジ部やバリに対する耐リーク性に優れており、また、不織布が厚み維持率として、９８ｋＰａの圧縮荷重の時に３５％以上であり、１４７０ｋＰａの圧縮荷重の時に１５％以上であるため、充放電サイクルにより正極が膨潤してきた際の液がれ現象が防止でき、また、極板の微小クラークに対する微小短絡を防止できるため、充放電サイクル寿命特性に優れる。
【０１１５】
その結果、本発明により、アルカリ電池セパレータ用不織布に必要な諸性能を併せ持ち、特に耐圧縮性と耐リーク性に優れたアルカリ電池セパレータ用不織布とその製造方法を提供することが可能になり、高容量、長寿命、高信頼性等の高度な特性が必要なコードレス機器用として好適に使用することができる。