説明

ポリケトン繊維紙

【課題】耐熱性、強力、通液性があるポリケトン繊維紙、及び電池、コンデンサー用セパレーター紙を提供する。
【解決手段】繰り返し単位の95モル%以上が下記式(1)で示されるポリケトンから構成される繊維の短繊維及びまたはフィブリル繊維を抄紙し、不純物を除去した紙力増強剤の精製溶液を含浸塗布し、引張強力が1.0〜3.0kg/10mmであるたことを特徴とするポリケトン繊維紙。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、紙、及び電池、コンデンサー用セパレーターに用いる紙に関し、紙強度に優れた紙及びセパレーター紙に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、機能紙として耐熱性に優れ、紙強力の高い紙が求められている。特にコンデンサーあるいは電池に使用されるセパレーター紙において、耐熱性と紙強力が求められている。これらの特性を出すために、構成される素材について、パルプ素材のみならず、その他の複数素材の組み合わせについて、紙の製造方法について、さまざまな改良が行われている。
特許文献1では、ポリケトン繊維素材による繊維紙による、高強度、耐熱性に優れたポリケトン繊維紙が提案されている。紙を製造し、その強力を得るために融点温度−40〜+40℃による高温で、かつ加工線圧は1〜200KN/cmの線圧にてプレス加工を行うことが開示されているが、機能性紙の分野、特にセパレ−ター分野のように目付が10〜70g/m2 と低目付が求められる分野においては、工程上必要な引張強力が得られず、また密度が大きくなり通気度、液透過性が得にくくなるという問題があった。
【0003】
【特許文献1】国際公開第06−077789号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、かかる要求に応えたポリケトン紙、及び電池、コンデンサー用セパレーター紙を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は下記の通りである。
本発明の第1は、繰り返し単位の95モル%以上が、下記式(1)で示されるポリケトンから構成される繊維の短繊維及びまたはフィブリル繊維が抄紙された紙であって、ポリケトン繊維相互が紙力増強剤で接着されていることを特徴とするポリケトン繊維紙、である。
【0006】
【化1】

【0007】
本発明の第2は、紙力増強剤が、ポリエチレンイミン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、カルボキシルメチルセルロース、グァーガム、ローカストビーンガム、トラガカントガム、コーンスターチ、ポテト澱粉、ジアルデヒドデンプン、カチオンデンプン、メチルセルロース、尿素樹脂から選択された1種又は2種以上のものであることを特徴とする上記第1のポリケトン繊維紙、である。
【発明の効果】
【0008】
本発明により、耐熱性に優れ、不純物の溶出が少なく、紙強力に優れたポリケトン紙、さらには内部抵抗も低い、電池、コンデンサー用セパレーター紙が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明について以下に具体的に説明する。
本発明のポリケトン繊維を構成するポリケトンは、繰り返し単位の95モル%以上、好ましくは98モル%以上、特に好ましくは99.6モル%以上が、上記式(1)で示されるものであり、5モル%未満の範囲で、上記式(1)以外の繰り返し単位、例えば、下記式(2)に示すもの等を含有していても良い。
【0010】
【化2】

但し式中、Rは、エチレン以外の炭素数1〜30の有機基であり、例えば、プロピレン、ブチレン、1−フェニルエチレン等の基であり、Rの水素原子の一部または全部が、ハロゲン基、エステル基、アミド基、水酸基、エーテル基で置換されていてもよい。もちろん、Rは二種以上であってもよく、例えば、プロピレンと1−フェニルエチレンが混在していてもよい。
【0011】
ポリケトンの固有粘度[η]は、好ましくは1dl/g以上、より好ましくは2dl/g以上、特に好ましくは4dl/g以上であり、20dl/g以下、15dl/g以下、10dl/g以下であることが好ましい。
尚、固有粘度[η]は次の定義式に基づいて求められる値である。
【数1】

式中のt及びTは、それぞれヘキサフルオロイソプロパノール(セントラル硝子(株)社製)及び該ヘキサフルオロイソプロパノールに溶解したポリケトンの希釈溶液の25℃での粘度管の流過時間である。Cは、上記希釈溶液の濃度であり、ヘキサフルオロイソプロパノール100ml中のポリケトンの質量(g)である。
【0012】
ポリケトンには必要に応じて、酸化防止剤、ラジカル抑制剤、他のポリマー、艶消し剤、紫外線吸収剤、難燃剤、金属石鹸等の添加剤などを含有でいてもよい。
次に、ポリケトン繊維の好ましい特性としては、引張強度は5cN/dtex以上、より好ましくは10cN/dtex以上、特に好ましくは15cN/dtex以上であり、30cN/dtex以下であり、引張伸度は3%以上、より好ましくは3.5%以上、特に好ましくは4%以上であり、8%以下、より好ましくは7%以下、特に好ましくは6%以下であり、引張弾性率は100cN/dtex以上、より好ましくは200cN/dtex以上、特に好ましくは300cN/dtex以上であり、1000cN/dtex以下である。
【0013】
ポリケトン短繊維は、長繊維をカットすることにより得られる。その形態は、長さ方向に均一なものや太細のあるものでもよく、繊維の断面形状は、丸型、三角、L型、T型、Y型、W型、八葉型、扁平型(扁平度1.3〜4程度のもので、W型、I型、ブ−メラン型、波型、串団子型、まゆ型、直方体型等がある)、ドッグボーン型等の多角形型、多葉型、中空型や不定形なものでもよい。好ましい単糸繊度は、0.01〜10dtex、よ
り好ましくは0.1〜10dtex、特に好ましくは0.5〜5dtexの範囲であり、モノフィラメント糸の場合は、10〜100000dtexの範囲である。
【0014】
ポリケトン短繊維の繊維長は、0.3〜20mmが好ましく、より好ましくは1〜10mm、特に好ましくは3〜7mmの範囲である。
ポリケトンフィブリル繊維は、ビーター、リファイナー、高圧ホモジナイザーにおいて叩解したものより得られる。好ましくはリファイナー加工によるものであり、特に好ましくはコニカル型リファイナー加工によるものである。コニカル型リファイナーにて加工したフィブリル繊維は、比表面積が大きく、かつ繊維長が大きいため好ましい。
フィブリル繊維の比表面積としては、1〜20m2 /gが好ましく、より好ましくは3〜15m2 /gである。フィブリル繊維の繊維長は、0.3〜5mmが好ましく、より好ましくは0.5〜5mmの範囲である。
【0015】
ポリケトン繊維紙の目付は、10〜70g/m2 が好ましく、より好ましくは10〜50g/m2 であり、10g/m2 未満では、均一で強力のある紙が得られず、また、70g/m2 を超えるとセパレーター用途としては厚みが大きくなりコンパクトで高容量のコンデンサーが得にくくなる。
ポリケトン繊維紙の厚みは、15〜100μmが好ましく、より好ましくは15〜50μmの範囲である。
引張強力は、1.0kg/10mm以上が必要である。上限は、3kg/10mmであり、これを超えると剛性が高くなり、セパレーターにおける使用が困難となる。
【0016】
本発明においては、紙力増強剤の溶液を紙層中の繊維相互の接着点に定着するように含浸塗布する。紙力増強剤としては、ポリエチレンイミン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、カルボキシルメチルセルロース、グァーガム、ローカストビーンガム、トラガカントガム、コーンスターチ、ポテト澱粉、ジアルデヒドデンプン、カチオンデンプン、メチルセルロース、尿素樹脂から選択された1種又は2種以上のものを使用し、1.0〜4.0重量%含浸塗布する。また、紙の不純物を小さくするため、紙力増強剤においても不純物を除去することが好ましく、精製することが好ましい。
紙力増強剤の塗布方法としては、ディップ法、スプレー法、ロールコーター方式等が挙げられる。塗布後、プレスロールにて脱液した後、熱風乾燥やシリンダードライ方法等によって乾燥させて紙を製作する。
【0017】
ポリケトン短繊維とフィブリル繊維の組み合わせ比率については、特に限定されるものではなく、短繊維0〜100%、パルプ100〜0%でもよい。
ポリケトン繊維と他繊維を混合しても良い。他の繊維としては、天然繊維、再生繊維、無機繊維、合成繊維等が挙げられる。天然繊維としては、面、麻、木材などのセルロース繊維、再生繊維としては、レーヨン、キュプラ等が挙げれられる。無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維が挙げられる。合成繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、全芳香族ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール、ポリイミド繊維、テフロン(登録商標)繊維等が挙げられる。また他の繊維として1種類、あるいは複数種類をを組み合わせて混合し抄紙することができる。他の繊維を混合する比率としては、1〜30重量%が好ましい。
【実施例】
【0018】
本発明を実施例などに基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
本発明における測定方法及び評価方法は以下の通りである。
(1)目付
0.05cm2 以上の面積の紙を105℃で一定重量になるまで乾燥した後、20℃、
65%RHの恒温室に16時間以上放置してその重量を測定し、1m2 当たりの重量を求めた。
【0019】
(2)引張強力
JIS−P−8113に準じて測定する。
サンプル巾:15mm、引張速度:20mm/分で測定し、10回測定した時の平均値を求めた。
(3)通気度
JIS−L−1096(フラジール試験法)に準じて測定する。
5回測定した時の平均値を求める。
【0020】
[実施例1]
1670dtex/1250fのポリケトン繊維(旭化成せんい(株)社製;商標名サイバロン;引張強度18cN/dtex、引張伸度5%、引張弾性率350cN/dtex)をトウカッティングマシン(大阪利器工業社製、RKCカッター装置)にて、ポリケトン長繊維を3mmの短繊維にカットした。その後、コニカル型リファイナーにより、叩解し、比表面積8m2 /gのフィブリル状となったポリケトンフィブリル繊維を得た。
得られたフィブリル繊維100%にて湿式法にて抄紙し、目付が50g/m2 のポリケトン繊維紙を得た。得られたポリケトン繊維紙をロールコーターにてイオン交換樹脂で精製したポリエチレンイミン樹脂の希釈溶液に浸漬し、プレスロールでポリエチレンイミンが紙に対して3.5重量%になるように脱液調整した後、ホットプレス機にて110℃、5分間、乾燥して紙を得た。得られた紙の測定結果を表1に示す。
得られた紙は、引張強力、通気度を評価した結果、強力があり、通気度が大きいものであった。
【0021】
[実施例2]
実施例1にて得た3mmの短繊維と、それをコニカル型リファイナーにより、叩解し、比表面積8m2 /gのフィブリル状となったフィブリル繊維を重量比で50対50にて混ぜ合わせ湿式法にて抄紙し、目付が50g/m2 のポリケトン繊維紙を得た。得られたポリケトン繊維紙をロールコーターにてイオン交換樹脂で精製したポリエチレンイミン樹脂の希釈溶液に浸漬し、プレスロールでポリエチレンイミンが紙に対して3.5重量%になるように脱液調整後、ホットプレス機にて110℃、5分間、乾燥して紙を得た。得られた紙の測定結果を表1に示す。
[比較例1]
実施例1と同様の製造方法にて得られたポリケトンフィブリル繊維を抄紙し、目付が50g/m2 の紙を得た。これを加工温度260℃、加工線圧200KN/cmにてカレンダー加工して紙を得た。得られた紙の測定結果を表1に示す。
【0022】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0023】
本発明は、耐熱性、強力、通液性に優れたポリケトン繊維紙を提供するものであり、該紙は、電池、コンデンサー用セパレーター紙として用いられる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
繰り返し単位の95モル%以上が、下記式(1)で示されるポリケトンで構成される繊維の短繊維及び/又はフィブリル繊維を抄紙した紙であって、ポリケトン繊維相互が紙力増強剤で接着されていることを特徴とするポリケトン繊維紙。
【化1】

【請求項2】
紙力増強剤が、ポリエチレンイミン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、カルボキシルメチルセルロース、グァーガム、ローカストビーンガム、トラガカントガム、コーンスターチ、ポテト澱粉、ジアルデヒドデンプン、カチオンデンプン、メチルセルロース、尿素樹脂から選択された1種又は2種以上のものであることを特徴とする請求項1に記載のポリケトン繊維紙。

【公開番号】特開2008−150723(P2008−150723A)
【公開日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−337785(P2006−337785)
【出願日】平成18年12月15日(2006.12.15)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)国等の委託研究の成果に係る特許出願(平成18年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「基盤技術研究促進事業(民間基盤技術研究支援制度)/高性能ポリケトン繊維の工業化基盤技術の開発」、産業活力再生特別措置法第30条の適用を受ける特許出願)
【出願人】(303046303)旭化成せんい株式会社 (548)
【Fターム(参考)】