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JP2002054085A - 不織布 - Google Patents

不織布

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Publication number
JP2002054085A
JP2002054085A JP2000236006A JP2000236006A JP2002054085A JP 2002054085 A JP2002054085 A JP 2002054085A JP 2000236006 A JP2000236006 A JP 2000236006A JP 2000236006 A JP2000236006 A JP 2000236006A JP 2002054085 A JP2002054085 A JP 2002054085A
Authority
JP
Japan
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nonwoven fabric
fiber
fibers
dtex
modulus
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000236006A
Other languages
English (en)
Inventor
Godo Sakamoto
悟堂 阪本
Katsuji Oda
勝二 小田
Yasuo Ota
康雄 大田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyobo Co Ltd filed Critical Toyobo Co Ltd
Priority to JP2000236006A priority Critical patent/JP2002054085A/ja
Publication of JP2002054085A publication Critical patent/JP2002054085A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Filtering Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた遮蔽性やフィルター特性を有し、かつ変
形抵抗性や形態保持性に優れた不織布を提供する。 【解決手段】単繊維繊度が0.06〜1.1dtex、
繊維長が1〜80mm、弾性率が400〜2700cN
/dtexの高弾性率ポリオレフィン繊維を重量分率で
70重量%以上含有してなることを特徴とする不織布。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフィルターや電池セ
パレータなどの分離材用途に特に好適な不織布に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来ポリオレフィンや合成セルロースな
どの極細繊維よりなる不織布は、優れた遮蔽性や小さい
ポアーサイズを有する特性から電池セパレータや気液フ
ィルターとして利用されてきた。一方、高弾性率繊維は
その特性を活かして耐衝撃材、緊張材、ロープ、ネット
及びコンポジット補強材等として用いられてきた。昨今
の電池の小型化要求やフィルター精度の向上の要求に応
えるには、繊維の極細化が有利であるが、不織布の外力
に対する変形抵抗や形態保持性が低くなるという問題を
生じている。電池セパレータでは、電池を製造する工程
の張力によって破断が生じたり、極板のバリがセパレー
タを突き抜けショートしたり、或いは極板等のエッジに
よりセパレータが引き裂かれる問題が生じている。こう
した問題を解決するためには、極細の高弾性繊維を補強
材として用いる事が好ましいが、高弾性率繊維は一般に
繊維デニールが1.1dtexより太く、単独あるいは
複合化して不織布にしても良い遮蔽性やフィルター特性
を得ることができなかった。また、パラアラミドなどの
液晶繊維を分割しフィブリル化させたサブミクロンの繊
維を用いることも可能であるが、耐酸性などが劣るとい
う問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、優れた遮蔽
性やフィルター特性を有し、かつ変形抵抗性や形態保持
性に優れた不織布を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明らは、上記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、フィルターや電池セ
パレータとして特に好適な不織布は、以下の構成である
ことを見出した。
【0005】即ち、本発明は、単繊維繊度が0.06〜
1.1dtex、繊維長が1〜80mm、弾性率が40
0〜2700cN/dtexの高弾性率ポリオレフィン
繊維を質量分率で70質量%含有してなることを特徴と
する不織布である。さらに、高弾性率ポリオレフィン繊
維の繊維長が1〜20mmであって、抄紙法により製造
されてなることを特徴とし、フィブリル状繊維を10〜
30質量%含有することを特徴とし、そのフィブリル状
繊維が合成パルプであることを特徴とする不織布であ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の不織布において好適に用いることのできる高弾
性率ポリオレフィン繊維としては、超高分子量のポリオ
レフィン繊維があげられる。繊維を製造する手段はゲル
紡糸法が一般的であるが別の方法を採ることも可能であ
る。本発明に好適な不織布の製造方法としては、乾式カ
ード法や湿式抄紙法があり、更に水流交絡処理などをし
ても良い。ポリオレフィンとしてはポリエチレンやポリ
プロピレンが一般的であるが、特にこれらに限定される
ものではない。
【0007】本発明の不織布であるフィルターや電池セ
パレータなどの分離材として好適に用いる不織布は、単
繊維繊度が0.06〜1.1dtex、繊維長が1〜8
0mm、弾性率が400〜2700cN/dtexの高
弾性率ポリオレフィン繊維を質量分率で70質量%以上
含むものである。
【0008】遮蔽性あるいはフィルター性を向上させる
には、繊維デニールが0.06〜1.1dtexである
ことが必要である。1.1dtexを越えて太くなると
遮蔽性などが低下する。一方、デニールが0.06dt
exより小さくなると、繊維製造過程での糸切れなどの
紡糸不安定現象が増え操業性が低下したり、生産性が低
下するなどの問題が生じる。好ましくは0.06〜0.
66dtex、更に好ましくは0.07〜0.33dt
exである。また、繊維径が細すぎると乾式不織布製造
では、カード処理などでの繊維の開繊性が低下するとい
う問題が生じる。繊維長が1mm未満では、高弾性繊維
使用による形態保持性や寸法安定性の改善効果が見られ
ない。繊維長が80mmを超えると乾式および湿式不織
布製造工程のいずれにおいても繊維の開繊性に問題があ
る。
【0009】抄紙法による不織布は、均一な地合の不織
布を得る上で好ましいが、抄紙により不織布を製造する
には、高弾性率繊維の長さが20mm以下が好ましく、
より好ましくは15mm以下である。さらに12mm以
下であると、不織布の地合の均一性を良くすることがで
きるので特に好ましい。また、繊維の弾性率は400〜
2700cN/dtexの間にあることが好ましい。4
00cN/dtex未満では補強効果があまり認められ
ず、2700cN/dtexを超える高弾性率繊維は製
造が困難である。
【0010】本発明において、高弾性率繊維は70質量
%以上含まれている。繊維の含有量が70質量%より少
ないと薄目付けにしたときの不織布の強度、特に突き刺
し強度が低下する。本発明における不織布の突き刺し強
度は、少なくとも1Nであることが好ましい。また、不
織布の形態保持性や寸法安定性をあげるには高強力繊維
を用いても、該繊維が短繊維である場合には繊維の絡み
や接着が強力に寄与しており、繊維の末端部やその他の
繊維成分が切れるために効果が認められない。本発明で
目的とする形態安定性や寸法安定性の良い不織布を得る
には、繊維の圧縮抵抗と相関のある弾性率が高いことが
重要となる。
【0011】不織布の強伸度特性を上げるには、フィブ
リル状繊維を不織布中に混合分散させることが好まし
い。フィブリルが相互に絡まることにより不織布の強伸
度特性を改善できる。フィブリル状繊維の製造法は特に
規定しないが、オレフィン素材ではフラッシュ紡糸法な
どが、セルロース素材ではポリノジックやレーヨン等で
は酸処理によるのが一般的である。フィブル状繊維の含
有量は10〜30質量%が好適である。10質量%未満
では強伸度特性改善効果が少ない。
【0012】フィブリル状繊維は、熱可塑性であると熱
融着処理により更に形態保持性を改善することが可能で
あり好ましい。現在、繊維長0.3〜3mm程度のフィ
ブリル化繊維である合成パルプが上市されているが、融
点が110℃以下のものを用いると、繊維を相互接着さ
せるために行う熱処理などにより、ポリオレフィン高弾
性率繊維に熱的なダメージを与えることがなく、シート
の収縮の問題がないので特に好ましい。フィブリル化繊
維の繊維長も80mm以下であることが好ましく、抄紙
法を用いるときは、20mm以下であることが特に好ま
しい。
【0013】本発明の不織布を電池セパレータとして用
いる際には、少なくとも一部の繊維がスルフォン化処理
されている繊維が存在することが望ましい。スルフォン
化により液の濡れ性がよくなり、電解質の保液性や急速
充電性がよくなると推定される。スルフォン化処理の方
法としては、液相で加熱濃硫酸処理したり亜硫酸ガス化
で処理する方法が考えられる。なお、スルフォン化後に
は、処理時に不純物が生成するため、純水などでよく洗
浄することが必要である。
【0014】本発明の不織布を電池セパレータとして用
いる際には、不織布の厚みは10〜150μmの間にあ
ることが好ましい。厚みが10μmより小さいと電解液
の保液性が小さくなったり、遮蔽性が低下するためあま
り好ましくない。また、不織布の強度や突き刺し強度が
小さくなって好ましくない。逆に150μmより大きい
と電池が大型化して好ましくない。また、不織布の目付
は5〜100g/m2の間にあることが望ましく、10
〜50g/m2が特に好ましい。目付が10g/m2より
小さいと形態保持性改善効果が認められない。これは、
高弾性率オレフィン繊維を均一に分散させることが難し
くなり遍在化しているためと推定される。逆に100g
/m2より大きいと厚みが大きなり好ましくない。
【0015】本発明の不織布をフィルターとして用いる
際には、不織布の厚みは80〜300μmの間にあるこ
とが好ましい。厚みが80μmより小さいと、フィルタ
ー性能が低下するためあまり好ましくなく、不織布強度
も小さくなる。逆に300μmより大きくしてもフィル
ター性能はあまり改善されない。また、不織布の目付は
20〜100g/m2の間にあることが好ましく、特に
20〜50g/m2が好ましい。目付が20g/m2より
小さいと形態保持性改善効果が認められない。これは、
高弾性率オレフィン繊維を均一に分散させることが難し
くなり遍在化しているためと推定される。逆に100g
/m2より大きいと複合化により改善する必要が生じな
くなる。
【0016】さらに、不織布の引張強力は15〜300
N/5cm巾であることが好ましい。15N/5cm巾
gより小さいと強度向上のためのカレンダー加工工程な
どで不織布切断が生じやすく問題である。特に電池セパ
レータ用途では、狭い幅のテープ上で用いられることか
ら50N/5cm巾以上であることが好ましく、より好
ましくは60N/5cm巾以上、特に好ましくは80N
/cm巾以上である。本発明の不織布は、カレンダー加
工などの熱融着手段により繊維間の接着を強化して、不
織布の強度をより高くなるように改善することが好まし
い。また、別の不織布と積層などにより複合化すること
も好ましい。
【0017】
【実施例】以下に、本発明の不織布の実施例を記載する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。本発明で用いた測定方法を以下に示す。 a.目付(g/m2) 一定面積でシートを5枚切り出し、精密天秤で秤量す
る。測定値を算術平均して、それを1m2あたりに換算
して目付とした。
【0018】b.厚み(μm) 各シートの中央部で20g/cm2荷重下での厚みを5
点測定し、算術平均を不織布の厚みとした。
【0019】c.繊維弾性率 繊維をインストロン型引張試験機にセットし、試長20
cm、引張速度10cm/minで測定し、弾性率を求
めた。
【0020】d.液体濾過精度 不織布を直径47mmφのフォルダーにセットして、J
IS11種の粒子を200ppm分散させた粘度200
cpの水飴(マルトース)の水溶液を用いて濾過試験を
行った。入口濃度と試験開始後2分後の出口濃度を測定
して初期の捕集効率を測定した。圧力が98kPaにな
るまでの時間をライフとした。 濾過精度(%)=[1−(出口濃度/入り濃度)]×1
00
【0021】e.電池容量保持率 2500mAhのニッケル金属水素電池を作成し、満充
電した後、電池を40℃で7日間放置した後の放電容量
を、満充電後の放電容量を100%として百分率にて示
した。
【0022】f.突き刺し強度 突き刺し強度は、KES−G5ハンディー圧縮試験機
(カトーテック株式会社)を用い、試料を直径1.12
8cm、面積1cm2の円孔ホルダーに固定し、先端球状
が0.5R、直径1mmφのニードルを2mm/秒の速度
で下降させたとき、応力が最大になった時の値とした。
【0023】(実施例1)単糸繊度が0.33及び1.
1dtexの高強度ポリエチレン繊維をゲル紡糸により
作成した。繊維の弾性率は、1115及び923cN/
dtexであった。このポリエチレン繊維を6mmにカ
ットして、合成パルプSWP(三井化学株式会社製、L
−100)と質量比で、80:20で混合してから、T
APPI型抄紙試験機を用いて抄紙した。得られた不織
布A〜Fの物性値を表1に示した。
【0024】
【表1】
【0025】(実施例2)実施例1で得られた不織布A
と、平均繊維径0.033dtex、目付20g/m2
のポリプロピレン製メルトブローン不織布を110℃で
カレンダー処理して繊維を融着させ積層して、総目付7
0g/m2、厚み140μmの不織布を得た。亜硫酸ガ
ス雰囲気下でスルホン化処理を実施して電池性能を評価
した。電池の組み込み過程で穴あきなどのトラブルはな
かった。電池の容量保持率は76%と高く非常に好適で
あった。
【0026】(実施例3)実施例1の短繊維繊度0.3
3dtex高弾性率繊維と、合成パルプSWP(L−1
00)および1.1dtexのフィブリル化レーヨン
(東洋紡績株式会社製、CSF200)を質量比で7
0:10:20の割合で混合して後に抄紙した。得られ
た不織布を、平均繊維径3μm、目付20g/m2のポ
リプロピレン製メルトブローン不織布と110℃でカレ
ンダー処理して繊維を融着させ積層し、総目付55g/
2、厚み95μmの不織布を得た。液体フィルターの
性能を測定したところ、濾過精度が95%と高くライフ
も9分50秒と長かった。
【0027】(比較例1)平均繊維径0.033dte
x、目付55g/m2のポリプロピレン製メルトブロー
ン不織布を110℃でカレンダー処理して繊維を融着さ
せ積層して、厚み150μmと93μmの不織布を得
た。厚み150μmの不織布は亜硫酸ガス雰囲気化でス
ルホン化処理を実施して電池性能を評価した。電池に組
み込む際に、3個の内2個の電池において、電極のバリ
が不織布に孔をあけて損傷を与えて歩留まりが悪く問題
であった。良好な1個のみ電池の容量保持率を測定した
ところ、75%と高く良好な特性を示した。厚み93μ
mの不織布はフィルター性能を評価した。濾過テスト開
始後2分後の濾過精度が97%と高いが、ライフが3分
24秒と短く問題であった。濾過時の液の透過抵抗にが
大きいことから、不織布が液の背圧で押しつぶされて開
孔径が小さくなったことが原因と推定される。
【0028】(比較例2)単糸繊度が2.5dtexの
高強度ポリエチレン繊維をゲル紡糸により作成した。繊
維の弾性率は、860cN/dtexであった。実施例
1と同様にして目付21g/m2及び14g/m2の不織
布を作成した。得られた不織布G及びHの物性を表1に
示した。
【0029】(比較例3)実施例1の繊維を30mm及
び100mmにカットした。30mmにカットした繊維
を比較例1と同じ用に抄紙を行ったが、繊維を分散して
いる途中に繊維塊(ファイバーボール)が多数発生し均
質な不織布を得ることができなかった。また、100m
mにカットした後、捲縮を付与しカードにかけたが、カ
ード通過性が悪く生産性が非常に悪かった。
【0030】(比較例4)比較例2で作成した厚み12
6μmの不織布を用いてフィルター性能を評価したとこ
ろ、ライフが32分27秒と長く良好な結果であったが
濾過テスト開始後2分後の濾過精度が62%と低かっ
た。繊維径が大きい為に濾過時の液の透過抵抗は小さい
ものの、ポアサイズが大きくなり濾過精度が低くなった
と推定される。比較例1で作成した厚み90μmの不織
布と繊維径0.033dtex、目付20g/cm2
ポリプロピレン製メルトブローン不織布を110℃でカ
レンダー処理して繊維を融着させ、厚み100μmの不
織布とした。亜硫酸ガス雰囲気下でスルホン化処理を実
施して電池性能を評価した。電池の容量保持率を測定し
たところ、65%と低い値となった。
【0031】
【発明の効果】単繊維繊度が0.06〜1.1dtex
で、かつ弾性率が400〜2700cN/dtexの高
弾性率の極細繊維を主体に構成された不織布であるた
め、寸法安定性や形態保持性に優れ、電池のセパレータ
用、気液フィルター用、医療用等に好適な不織布として
使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D019 AA01 AA03 BA13 BB03 BB05 DA01 4L047 AA14 AB01 AB02 AB06 AB08 BA21 BA22 CA19 CB01 CB10 CC12 4L055 AF10 AF15 AF16 AF44 BE14 BE20 EA04 EA16 EA19 FA11 GA31 GA39 GA50 5H021 AA06 CC02 EE04 HH00 HH01 HH03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単繊維繊度が0.06〜1.1dtex、
    繊維長が1〜80mm、弾性率が400〜2700cN
    /dtexの高弾性率ポリオレフィン繊維を質量分率で
    70質量%以上含有してなることを特徴とする不織布。
  2. 【請求項2】高弾性率ポリオレフィン繊維の繊維長が1
    〜20mmであって、抄紙法により製造されてなること
    を特徴とする請求項1記載の不織布。
  3. 【請求項3】フィブリル状繊維を10〜30質量%含有
    することを特徴とする請求項2記載の不織布。
  4. 【請求項4】フィブリル状繊維がポリオレフィン製合成
    パルプであることを特徴とする請求項3記載の不織布。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010094666A (ja) * 2008-09-17 2010-04-30 Toray Ind Inc エレクトレット濾材およびその製造方法
JP2015061717A (ja) * 2013-08-23 2015-04-02 三菱製紙株式会社 ひだ密着防止不織布
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CN105999858A (zh) * 2016-06-28 2016-10-12 含山县科宇环境工程有限公司 一种耐高温滤料以及生产方法

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