電池セパレータおよびこれを用いた電池
【課題】繊度の小さい繊維を含む、突刺強度の高い不織布からなる、電池セパレータを提供する。
【解決手段】ポリプロピレン系樹脂を含有するセグメントＡと、ポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢとが相互に配列されてなる分割型複合繊維の割繊により形成された、前記セグメントＡに由来する極細繊維Ａと、前記セグメントＢに由来する極細繊維Ｂとを含む不織布からなる電池セパレータであって、前記極細繊維Ａは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン樹脂を主成分として含み、前記極細繊維Ａは、繊度０．６dtex未満であり、前記極細繊維Ａを５mass％以上の割合で含むことを特徴とする。
【解決手段】ポリプロピレン系樹脂を含有するセグメントＡと、ポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢとが相互に配列されてなる分割型複合繊維の割繊により形成された、前記セグメントＡに由来する極細繊維Ａと、前記セグメントＢに由来する極細繊維Ｂとを含む不織布からなる電池セパレータであって、前記極細繊維Ａは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン樹脂を主成分として含み、前記極細繊維Ａは、繊度０．６dtex未満であり、前記極細繊維Ａを５mass％以上の割合で含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突刺強度の高い電池セパレータ、およびこのセパレータを用いた電池、特に、リチウムイオン二次電池で用いるのに適したセパレータ、このセパレータを用いた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池セパレータとして種々の構成の不織布が提案されてきた。電池セパレータに対しては、（１）正極と負極との間で短絡が生じないように緻密な構造を有すること、（２）極板に巻き付けるときに加えられる張力によって破断されないように高い引張強度を有すること、（３）極板が本来的に有する凹凸または電池使用中に生成される極板表面の堆積物に由来する、いわゆる「バリ」が貫通することに起因する短絡を避けるために、高い突刺強度を有することが主に要求されている。これまでに提案されてきた不織布の多くは、これらの要求特性の少なくとも１つを向上させることを目的としている。
【０００３】
電池セパレータにおいて、緻密な構造を達成するために、例えば、分割型複合繊維が各々の成分に分割して形成された極細繊維を含有する不織布を用いることが提案されている（特許文献１参照）。高い引張強力と高い突刺強力を得るために、特定のエチレン−プロピレン共重合体を熱接着成分とする複合繊維を使用して、繊維同士を熱接着させた不織布をセパレータとして使用することも提案されている（特許文献２参照）。これらの不織布はいずれも、主にニッケル水素二次電池のセパレータとして使用されている。
【０００４】
有用な二次電池の一つとして、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度および電圧が高いため、電気自動車、ノートパソコンおよび携帯電話等の種々の機器において使用されている。リチウムイオン二次電池のセパレータは、通常、多孔質フィルムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４７１２５５号公報
【特許文献２】特開２００６−０５４１２３号公報
【特許文献３】特開２００１−１９２９３６号公報
【特許文献４】特開２００２−２２０７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リチウムイオン二次電池で使用するセパレータは、電池の小型化のためにできるだけ薄いものであることを要するとともに、ニッケル水素二次電池において使用するセパレータよりも高い引張強度および突刺強度を有することを要する。そのため、不織布を用いて、リチウムイオン二次電池のセパレータを構成しようとする場合、緻密で厚さが薄く、かつ引張強度、突刺強度の高いセパレータが求められている。そして、緻密で厚さが薄いセパレータを得るためには、分割型複合繊維を用いた不織布をセパレータとして用いることが有力であるが、分割型複合繊維が割繊して形成される極細繊維を含む不織布は、どうしても、その繊度に起因して、引張強度、突刺強度が低くなる傾向であった。
【０００７】
そこで、本発明者は、特許文献３および特許文献４に記載されているような、Ｑ値が５以上のポリプロピレン樹脂を用いて分割型複合繊維を製造し、これを使用して湿式不織布を作製し、リチウムイオン二次電池のセパレータとして使用することを検討した。しかし、この分割型複合繊維を使用しても、繊度が０．６dtex以下の極細繊維を含み、かつ所望の機械的強度（特に突刺強度）を有する不織布を得ることはできなかった。
【０００８】
本発明は、分割型複合繊維の割繊により形成される極細繊維の少なくとも１成分として、特定のポリプロピレンを用いることにより、突刺強度の高い、電池セパレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような状況において、本発明者は、種々のポリプロピレン樹脂を用いて分割型複合繊維を製造し、これを使用して湿式不織布を作製し、引張強度と突刺強度に影響を及ぼすポリプロピレン樹脂を検討した。
【００１０】
本発明者は、分割型複合繊維の割繊により形成される極細繊維を構成する樹脂成分のうち、特定の樹脂成分を用いると、極細繊維を含む不織布であっても、優れた突刺強度の不織布を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明は、ポリプロピレン系樹脂を含有するセグメントＡを少なくとも一成分として含む分割型複合繊維の割繊により形成された、前記セグメントＡに由来する極細繊維Ａを含む不織布からなる電池セパレータであって、前記極細繊維Ａは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン樹脂を主成分として含み、前記極細繊維Ａは、繊度０．６dtex未満であり、前記極細繊維Ａを５mass％以上の割合で含むことを特徴とする電池セパレータを提供する。
【００１２】
本発明はまた、上記の電池セパレータを含んでなる電池を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電池セパレータは、セグメントＡを含む分割型複合繊維が割繊して、極細繊維Ａを形成し、極細繊維Ａが上記特定の条件を満たすことを特徴とする。極細繊維Ａが上記特定の条件を満たす樹脂を用いることにより、突刺強度の高い電池セパレータを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電池セパレータを構成する極細繊維を形成する、分割型複合繊維の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の電池セパレータを構成する極細繊維を形成する、分割型複合繊維の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の電池セパレータを構成する極細繊維を形成する、分割型複合繊維の他の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の電池セパレータ（単に「セパレータ」と呼ぶことがある）は、特定の分割型複合繊維の割繊により形成された、繊度０．６dtex未満の極細繊維を５mass％以上の割合で含む不織布からなる。本発明のセパレータに含まれる極細繊維を形成する分割型複合繊維を説明する。
【００１６】
（セグメントＡ）
セグメントＡは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン樹脂（以下、特定ポリプロピレン樹脂ともいう）を主成分として含む。ここで、「主成分」とは、セグメントＡ全体に対して５０質量％以上含まれることをいい、以下においても同様である。
【００１７】
セグメントＡは、上述の特定ポリプロピレン樹脂を８０質量％以上含むことが好ましく、特定ポリプロピレン樹脂から実質的に成ることが特に好ましい。ここで、「実質的に」という用語は、通常、製品として提供される樹脂は安定剤等の添加剤を含むため、及び／又は繊維の製造に際して各種添加剤が添加されるため、特定ポリプロピレン樹脂のみから成り、他の成分を全く含まない形態の繊維が得られないことを考慮して使用している。通常、添加剤の含有量は、最大で１５質量％である。
【００１８】
特定ポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレン系樹脂であればよく、特に限定されず、例えばホモポリマー、ランダム共重合体、ブロック共重合体、又はそれらの混合物を用いることができる。上記ランダム共重合体、ブロック共重合体としては、例えば、プロピレンと、エチレン及び炭素数４以上のα−オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも一種α−オレフィンとの共重合体が挙げられる。上記炭素数４以上のα−オレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−オクタデセンなどが挙げられる。上記共重合体におけるプロピレンの含有量は、５０質量％以上であることが好ましい。上記ポリプロピレン系樹脂の中でも工程性や経済性（製造コスト）を考慮すると、プロピレンホモポリマーが特に好ましい。これらは、単独で用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
【００１９】
特定プロピレン樹脂は、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下である。好ましくは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００〜５,０００,０００であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが２００,０００〜８００,０００である。ｚ平均分子量が１,０００,０００以上のポリプロピレン系樹脂を用いると、優れた突刺強度を有するセパレータが得られる。また、重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下のポリプロピレン系樹脂を用いると、繊維を糸切れがなく紡糸することができる。
【００２０】
ｚ平均分子量が大きく高分子量体を比較的多く含む樹脂は、繊維に剛性を与え、この剛性に優れた繊維を含む不織布は、優れた突刺強度を有する。しかし、単に、高分子量体を多く含むポリプロピレン系樹脂を用いると、高分子量の樹脂が流動性を低くすることに起因して、糸切れが発生しやすくなり、紡糸することが困難になる場合がある。そこで、可紡性を阻害することがない樹脂成分を選定する観点から、重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン系樹脂を用いる。重量平均分子量Ｍｗが大きい樹脂は、溶融粘度が大きくなる傾向にある。重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン系樹脂は、溶融粘度比較的小さく、樹脂の流動性がよいため、繊維を糸切れがなく紡糸することができる。
【００２１】
特定ポリプロピレン樹脂は、数平均分子量Ｍｎが１０,０００〜８０,０００であることが好ましく、数平均分子量Ｍｎが２０,０００〜５０,０００であることがより好ましい。数平均分子量Ｍｎが１０,０００〜８０,０００の範囲であると、さらに非晶領域が少なくなり易く、樹脂に外力などを加えた場合に衝撃を吸収・減衰する作用を抑制することができ、分割型複合繊維の接合面で反発力が生じやすくなり、易分割性に優れた分割型複合繊維を得ることができる。
【００２２】
特定ポリプロピレン樹脂は、重量平均分子量Ｍｗが２００,０００〜８００,０００であることが好ましく、重量平均分子量Ｍｗが３００,０００〜５００,０００であることがより好ましい。重量平均分子量Ｍｗが２００,０００以上であると、所定のｚ平均分子量の樹脂を得やすく、重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であると、樹脂の流動性がよく、糸切れしにくく、紡糸しやすい分割型複合繊維となる。なお、重量平均分子量Ｍｗが高くなるほど、樹脂の溶融粘度が高くなり、樹脂の流動性は低くなる傾向にある。
【００２３】
特定ポリプロピレン樹脂は、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００〜５,０００,０００であることが好ましく、ｚ平均分子量Ｍｚが２,０００,０００〜４,０００,０００であることがより好ましい。ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であると、不織布を構成する繊維として、ｚ平均分子量が大きく高分子量体を比較的多く含む剛性に優れた樹脂を含むため、突刺強度が高いセパレータを得ることができる。ｚ平均分子量Ｍｚが５,０００,０００以下であると、所定の重量平均分子量の樹脂を得やすい。
【００２４】
また、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であるポリプロピレン系樹脂は、高分子量のポリプロピレン分子を含むため、紡糸工程で結晶化しやすい傾向にあり、未延伸繊維束の段階で結晶化度の高いものとなる。そして、さらに延伸処理を行うことで、非晶領域の少ない繊維を得ることができる。結晶化度が高く非晶領域の少ない繊維は、物理的衝撃による分割処理を行う際に、加えられた衝撃を吸収・減衰する非晶領域が少ないことに起因して、接合面に加えられた力が低下することなく各セグメントに伝わるため、分割性が向上する。
【００２５】
特定ポリプロピレン樹脂は、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比であるＱ値（以下、単にＱ値とも記す。）が８以上であることが好ましく、８〜１５であることがより好ましく、９〜１２であることがさらに好ましい。特定ポリプロピレン樹脂のＱ値が８以上であると、不織布（特に湿式不織布）に加工した際に、優れた突刺強度を有する不織布を得ることができる。また、このような特定ポリプロピレン樹脂を用いた複合分割型繊維は、より優れた延伸性及び分割性を有する。
【００２６】
一般的なポリプロピレン系樹脂において、Ｑ値の大きいポリプロピレン系樹脂は、高分子量のポリプロピレン分子が樹脂の内部に多く残存することから、分子量分布の幅が大きくなり、Ｑ値が大きくなっている。一方、Ｑ値の小さいポリプロピレン樹脂は、重合により生じた高分子量の分子鎖を切断して分子鎖の長さを揃えているため、高分子量の分子の残存量が減少して分子量分布の幅が小さくなっている。ポリプロピレン樹脂を溶融紡糸する際、分子量分布の幅が小さい、すなわちＱ値の小さいポリプロピレン系樹脂を使用すると、未延伸繊維束（未延伸トウ）に非晶領域（タイ分子）が多く存在するため、延伸処理を行っても非晶領域が残りやすい傾向にある。これに対し、高分子量のポリプロピレン分子が残存している分子量分布の幅が大きいポリプロピレン系樹脂、すなわちＱ値の大きいポリプロピレン樹脂を使用すると、Ｑ値の小さい樹脂と比較して可紡性には劣るものの、高分子量のポリプロピレン分子が結晶化しやすい傾向があり、未延伸繊維束の段階で結晶化度の高いものとなり、高い延伸倍率の延伸処理を行うことで、非晶領域の少ない繊維となる。
【００２７】
特定ポリプロピレン樹脂は、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準ずるメルトフローレート（以下、ＭＦＲ２３０ともいう；測定温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇｆ（２１．１８Ｎ））が５ｇ／１０分以上２３ｇ／１０分未満の範囲であることが好ましく、５〜２０ｇ／１０分の範囲であることがより好ましく、５〜１６ｇ／１０分の範囲であることがさらに好ましく、８〜１２ｇ／１０分の範囲であることが特に好ましい。特定ポリプロピレン樹脂のＭＦＲ２３０が５ｇ／１０分未満であるとポリプロピレン樹脂の延伸性が極端に低くなり、充分に延伸できない、あるいは延伸処理において延伸切れが多発する恐れがある。一方、特定ポリプロピレン樹脂のＭＦＲ２３０が２３ｇ／１０分未満であると、延伸性に優れたポリオレフィン系分割型複合繊維が得られるうえ、特定ポリプロピレン樹脂とポリオレフィン系樹脂との接合界面が強く接着せず、分割が容易であり、分割性の高い繊維を得ることができる。
【００２８】
ポリプロピレン系樹脂を一成分とするポリオレフィン系分割型複合繊維において、上記ポリプロピレン系樹脂として、ＭＦＲが高いポリプロピレン系樹脂を使用すると、溶融した際に粘度が低く、より伸びやすい熱可塑性樹脂を使用したことにより、得られた未延伸繊維束の延伸性が高くなる。しかし、ＭＦＲが高くなると、ポリプロピレン系樹脂成分と、もう一方のポリオレフィン系樹脂成分の界面における接着が強くなる傾向があり、高圧水流の作用や、抄紙工程におけるミキサー処理での分割性が低下しやすい。したがって、本発明では、ポリプロピレン系樹脂が工程性、特に延伸性に悪影響を与えない範囲でＭＦＲが低いことが望ましく、ＭＦＲ２３０は５ｇ／１０分以上２３ｇ／１０分未満の範囲であることを好ましい範囲としている。
【００２９】
また、特定ポリプロピレン系樹脂は、ＪＩＳ−Ｋ−７１６１に準じて測定した引張弾性率が１７００ＭＰａ以上であることが好ましく、１９００ＭＰａ以上であることがより好ましく、２０００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。特定ポリプロピレン樹脂の引張弾性率が１７００ＭＰａ以上であると、剛性に優れることに起因して、不織布に加工された際に、さらに優れた突刺強度の不織布となる。また、高温、高延伸倍率の条件下で延伸処理を行っても延伸切れが発生しにくいため、より細繊度の分割型複合繊維が得られやすいうえ、高延伸倍率で延伸しても分割処理時の分割性が低下せず、各成分に充分に分割した繊維又は繊維集合物が得られやすい傾向がある。なお、特定ポリプロピレン樹脂の引張弾性率の上限は特に限定されないが、引張弾性率が、３０００ＭＰａ以下であることが好ましく、２７００ＭＰａ以下であることが特に好ましい。引張弾性率が、３０００ＭＰａ以下であると、延伸処理において充分に延伸できるうえ、延伸切れの発生も少ない。
【００３０】
また、特定ポリプロピレン樹脂は、Ｑ値が９以上、ＭＦＲ２３０が１６ｇ／１０分以下、引張弾性率が２０００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。特定ポリプロピレン樹脂のＱ値、ＭＦＲ２３０、引張弾性率が各々上記範囲を満たすことで分割型複合繊維が高い延伸性と易分割性を有するようになり、上記分割型複合繊維から容易に極細繊維が得られ、極細繊維の含有率が高く、未分割の分割型複合繊維の含有率が低い繊維集合物を容易に得ることができる。
【００３１】
セグメントＡは、本発明の効果を阻害しない範囲内において、特定ポリプロピレン樹脂に加えて他のポリプロピレン系樹脂を含んでもよい。他のポリプロピレン系樹脂は、特に限定されず、例えばホモポリマー、ランダム共重合体、ブロック共重合体、又はそれらの混合物を用いることができる。上記ランダム共重合体、ブロック共重合体としては、例えば、プロピレンと、エチレン及び炭素数４以上のα−オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも一種α−オレフィンとの共重合体が挙げられる。上記炭素数４以上のα−オレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−オクタデセンなどが挙げられる。上記共重合体におけるプロピレンの含有量は、５０質量％以上であることが好ましい。上記ポリプロピレン系樹脂の中でも工程性や経済性（製造コスト）を考慮すると、プロピレンホモポリマーが特に好ましい。
【００３２】
セグメントＡは、本発明の分割型複合繊維の延伸性、易分割性、耐薬品性が失われない範囲で公知の分割促進剤を添加してもよい。公知の分割促進剤としては、例えばシリコン化合物系の分割促進剤、不飽和カルボン酸系の分割促進剤、（メタ）アクリル酸系化合物の分割促進剤などが使用できるが、この中でも易分割性が向上させる観点から、（メタ）アクリル酸系化合物の分割促進剤が好ましく、（メタ）アクリル酸金属塩がより好ましい。分割促進剤としてセグメントＡに対し（メタ）アクリル酸金属塩を含有させる場合、セグメントＡ全体に対して、（メタ）アクリル酸金属塩を１〜１０質量％含有させてよい。
【００３３】
（セグメントＢ）
本発明の分割型複合繊維は、セグメントＡに加えて、さらに、ポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢを含むことが好ましく、かかるセグメントＢは、分割型複合繊維の割繊により前記セグメントＢに由来する極細繊維Ｂを形成することが好ましい。
【００３４】
分割型複合繊維は、ポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢを含むことが好ましい。セグメントＢは、ポリオレフィン系樹脂を５０質量％以上含むことがより好ましく、ポリオレフィン系樹脂を８０質量％以上含むことがさらに好ましく、ポリオレフィン系樹脂から実質的に成ることが特に好ましい。ポリオレフィン系樹脂は、電解質に対する安定性に優れているため、電池セパレータを構成する樹脂として好適である。セグメントＢを構成する樹脂成分がポリオレフィン系樹脂を８０質量％以上含むと、アルカリ性の水溶液である電解液中においても、長期にわたり、劣化し難い電池セパレータを得ることができる。また、ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン系樹脂との相溶性がよく、これらを組み合わせた分割型複合繊維は一般的に分割性が低い。しかし本発明では、特定ポリプロピレン樹脂を含むため、ポリオレフィン系樹脂とポリプロピレン系樹脂との組み合わせであっても、優れた分割性を得ることができる。
【００３５】
ポリオレフィン系樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレンビニルアルコール共重合体、又はエチレンプロピレン共重合体などを単独又は、二種以上を組み合せて用いてよい。これらのポリオレフィン系樹脂は、耐薬品性に優れるため、電池セパレータとして好ましい。
【００３６】
セグメントＢは、ポリオレフィン系樹脂が鞘成分である芯鞘型複合セグメントであることが好ましい。かかる構成であると、分割型複合繊維を割繊させることにより、芯鞘型極細複合繊維が形成される。そして、芯鞘型極細複合繊維の鞘成分であるポリオレフィン系樹脂のみを溶融させることにより、分割型複合繊維の割繊により形成された極細繊維同士を熱接着させることができ、さらに突刺強度と引張強度に優れた電池セパレータを得ることができる。
【００３７】
セグメントＢが芯鞘型複合セグメントである場合、芯成分は特定ポリプロピレン樹脂であることが好ましい。かかる構成であると、突刺強度を向上させる機能を有する特定ポリプロピレン樹脂を含むことに起因して、不織布とした際に、さらに、優れた突刺強度の不織布を得ることができる。その場合、分割型複合繊維は、２つの樹脂成分で構成されることになり、ノズル設計および複合紡糸がより容易となる。なお、芯成分は、他のポリオレフィン系樹脂を用いてもよく、その場合は、上述のポリオレフィン系樹脂のなかから、単独又は、二種以上を組み合せて用いてよい。
【００３８】
セグメントＢが芯鞘型複合セグメントである場合、セグメントＢの芯成分の断面形状は特に限定されない。芯成分は、例えば、楕円形状を有してよく、あるいは真円形状を有してよい。また、芯成分は、成分Ｂの中心に位置せず、偏心していてよい。
【００３９】
セグメントＢが芯鞘型複合セグメントである場合、セグメントＢにおいて、鞘成分を構成するポリオレフィン系樹脂は、芯成分を構成する樹脂成分の融点よりも低い融点を有することが好ましい。その場合、鞘成分の融点は、好ましくは芯成分の融点よりも１０℃以上低く、より好ましくは２０℃以上低い。あるいは、鞘成分を構成する樹脂成分の融点は、芯成分を構成する樹脂成分の融点より高くてよい。例えば、後述するように、エチレンビニルアルコール共重合体（融点１７１℃程度）で鞘成分を構成し、ポリプロピレン（融点１６５℃程度）で芯成分を構成してよい。鞘成分は、芯成分と比べて、熱などにより、より軟化しやすい樹脂成分で構成するとよい。
【００４０】
セグメントＢの鞘成分がポリエチレンであると、セグメントＢに由来する芯鞘型極細複合繊維が良好な熱接着性を示し、かつ、熱接着後の不織布強力を高くするので、引張強度および突刺強度に優れたセパレータが得られる。また、この組み合わせを用いると、スルホン化等の親水化処理に適したセパレータが得られる。
【００４１】
セグメントＢの鞘成分がエチレンビニルアルコール共重合体であると、エチレンビニルアルコール共重合体が、熱接着性成分として機能することとなる。エチレンビニルアルコール共重合体は、親水性を有し、高い保液性をセパレータに与えるので、好ましく用いられる。エチレンビニルアルコール共重合体は、湿度の高い状態で加熱するとゲル化して、融点より低い温度にて熱接着性を示す。したがって、エチレンビニルアルコール共重合体を熱接着成分として使用する場合には、湿熱処理により、繊維同士を熱接着させてよい。また、ポリプロピレンとエチレンビニルアルコール共重合体とが隣接する構成の分割型複合繊維は、分割性が高いという点からも好ましく用いられる。
【００４２】
（分割型複合繊維）
分割型複合繊維は、ポリプロピレン系樹脂を含有するセグメントＡ含み、好ましくは、ポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢをさらに含む。
【００４３】
分割型複合繊維は、セグメントＡを含み、好ましくはセグメントＢを含み、これら以外の樹脂成分からなる他のセグメントを含んでよい。他のセグメントを含む場合、他のセグメントを構成する樹脂成分は、特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンプロピレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６，又はナイロン６６のなどを単独又は、二種以上を組み合せて用いてよい。他のセグメントは、１種又は２種以上であってよい。
【００４４】
分割型複合繊維は、各セグメントが相互に配置されていることが好ましい。例えば、放射状、多層状、十字状などであってよい。中でも、分割型複合繊維の分割性を向上させて緻密なセパレータを得る観点から、分割型複合繊維の各セグメントの配列は放射状であることが好ましい。
【００４５】
分割型複合繊維において、分割数（セグメント総数）は、分割型複合繊維の繊度、得ようとする極細繊維の繊度などに応じて決定されてよい。分割数は、例えば、４〜３０とすることが好ましく、６〜２４とすることがより好ましく、８〜１６とすることが最も好ましい。分割型複合繊維は、分割数が小さくなると分割性が向上する傾向にあるが、分割数が少なすぎると、所定の繊度の極細繊維を得るために、分割型複合繊維の繊度を小さくする必要があり、繊維の生産性が悪くなる、または紡糸が困難となることがある。分割数が多すぎると、分割性が悪くなる場合がある。
【００４６】
分割型複合繊維は、繊維断面からみて繊維中心部に中空部を有してなることが好ましい。繊維中心部に中空部を有する構成であると、繊維中心部に中空部を有しない分割型複合繊維と比較して、不織布の突刺強度をより高くすることができる。これは、分割型複合繊維の割繊により形成される極細繊維の繊維断面がより円形に近い形状となるためであると予想される。また、かかる構成であると、分割型複合繊維の紡糸時の糸切れを抑制することができる。
【００４７】
分割型複合繊維が中空部を有してなる場合、その中空率は、分割率および極細繊維の断面形状などに応じて決定されてよい。中空率は、繊維断面に占める中空部の面積の割合である。例えば、中空率は、１％〜５０％程度であることが好ましく、５％〜４０％程度であることが好ましい。より具体的には、分割数が６〜１０である場合には、中空率は５％〜２０％であることが好ましく、分割数が１２〜２０である場合には、中空率は１５％〜４０％であることが好ましい。中空率が小さすぎると、中空部を設けた際の効果を顕著に得ることが難しく、中空率が大きすぎると、分割型複合繊維の延伸工程や、開繊工程において、分割型複合繊維が割繊してしまい、取り扱い性が低下するおそれがある。
【００４８】
分割型複合繊維の繊維断面において、セグメントＡは容積で２０％〜８０％を占めることが好ましく、容積で４０％〜６０％を占めることがより好ましい。分割型複合繊維の繊維断面において、セグメントＡが容積で２０％〜８０％であると、分割型複合繊維の割繊により容易に極細繊維Ａが形成される。
【００４９】
分割型複合繊維が、セグメントＡとセグメントＢとを含む場合、分割型複合繊維を構成するセグメントＡとセグメントＢとの容積比は、特に限定されず、１つの成分を少なくとも２つのセグメントに分割できるだけの量があればよい。例えば、セグメントＡの容積とセグメントＢ（芯成分と鞘成分とを合わせた容積）の比は、２／８〜８／２（成分Ａ／成分Ｂ）であることが好ましく、４／６〜６／４であることがより好ましい。容積比が２／８〜８／２の範囲外であると、紡糸性が低下し、また、良好な分割性を得られないことがある。
【００５０】
セグメントＢが芯鞘型複合セグメントである場合には、［セグメントＡ＋セグメントＢの芯成分］／［セグメントＢの鞘成分］の容積比が、好ましくは２／８〜８／２、より好ましくは４／６〜６／４となるように、繊維断面を設計することが好ましい。２つの樹脂成分の容積比が２／８〜８／２の範囲外であると、紡糸性が低下し、また、良好な分割性を得られないことがある。例えば、［セグメントＡ＋セグメントＢの芯成分］／［セグメントＢの鞘成分］の容積比が５／５である場合には、セグメントＡの容積は、セグメントＢ全体の容積よりも小さくなることに留意すべきである。
【００５１】
分割型複合繊維の分割前の繊度は、特に限定されないが、０．１dtex〜８dtexの範囲内にあることが好ましく、０．６dtex〜６dtexの範囲内にあることがより好ましく、１dtex〜４dtexの範囲内にあることがさらに好ましい。分割前の繊度を０．１dtex未満にしようとすると、紡糸が不安定となり、繊維、ひいては不織布の生産性が低下するおそれがある。同様に、分割前の繊度が８dtexを越えても、紡糸が不安定になる場合がある。
【００５２】
（極細繊維）
分割型複合繊維は、割繊して、セグメントＡに由来する極細繊維Ａを形成する。また、セグメントＢを含む場合は、前記セグメントＢに由来する極細繊維Ｂを形成し、他のセグメントを含む場合は、他のセグメントに由来する他の極細繊維を形成する。即ち、分割型複合繊維を構成するセグメントが分割型複合繊維の割繊に伴いそれぞれ独立し、それぞれ極細繊維を形成する。
【００５３】
極細繊維Ａ及び／又は極細繊維Ｂは、繊維断面において、外周（繊維断面の輪郭）の任意の二点を結ぶ線分のうち最も長い線分をＬ、極細繊維の断面積と等しい面積の円の直径をＤとしたとき、１≦Ｌ／Ｄ≦２を満たす断面形状であることが好ましい。極細繊維Ａが、１≦Ｌ／Ｄ≦２を満たす断面形状であると、断面形状がより円形に近い形状になることに起因して、扁平な断面形状の極細繊維と比較して、不織布の突刺強度をより高くする。
【００５４】
特に優れた突刺強度を得る観点から、極細繊維Ａは、１≦Ｌ／Ｄ≦１．８を満たす断面形状であることがより好ましく、Ｌ／Ｄが１．６以下である断面形状を有することがさらに好ましく、極細繊維Ｂは、１≦Ｌ／Ｄ≦１．４を満たす断面形状であることがより好ましく、Ｌ／Ｄが１．２以下である断面形状を有することがさらに好ましい。
【００５５】
このような断面形状を有する極細繊維は、例えば、分割型複合繊維の繊維断面構造を、各セグメントが放射状に交互に配列された維断面構造に調整することにより与えられる。さらに、分割型複合繊維において、繊維中心部に中空部を有する繊維断面構造とすることにより、上記特定の形状を有する極細繊維を簡易に得ることができる。
【００５６】
極細繊維Ａ及び／又は極細繊維Ｂは、繊度が０．６dtex未満であることが好ましく、０．４dtex未満であることがより好ましい。極細繊維の繊度が０．６dtex未満であると、薄いセパレータを得やすくなる。なお、極細繊維Ａと極細繊維Ｂの繊度は、互いに異なっていてよく、いずれの極細繊維についても、繊度の下限は、好ましくは０．００６dtexである。
【００５７】
特に、極細繊維Ｂが芯鞘型である場合には、極細繊維の繊度は、０．４dtex未満であることが好ましい。不織布において、芯鞘型複合繊維が同質量で含まれている場合、複合繊維の繊度が小さいほど、複合繊維の表面積が大きくなるため、熱接着面積が大きくなり、熱接着後の不織布の機械的強度がより高くなる。よって、極細繊維Ｂが芯鞘型の断面形状を有する場合は、特により小さい繊度を有することが好ましい。
【００５８】
（分割型複合繊維の製造方法）
分割型複合繊維は、所望の繊維断面構造が得られるように、適切な複合紡糸ノズルを用いて、常套の溶融紡糸機を用いて、複合紡糸してよい。紡糸温度（ノズル温度）は、使用する樹脂成分に応じて選択され、例えば２２０℃以上３２０℃以下としてよい。
【００５９】
紡糸フィラメントの繊度は、１dtex以上３０dtex以下の範囲内にあることが好ましい。紡糸フィラメントの繊度が１dtex未満であると、紡糸時の糸切れが多発することがある。紡糸フィラメントの繊度が３０dtexを越えると、高度な延伸が必要になる、又は分割後の繊度が大きくなって、極細繊維を得にくい。
【００６０】
次いで、紡糸フィラメントを公知の延伸処理機を用いて延伸処理して、延伸フィラメントを得る。延伸処理は、延伸温度を４０℃以上１５０℃以下の範囲内にある温度に設定して実施することが好ましい。延伸倍率は、１．１倍以上とすることが好ましく、１．５倍以上とすることがより好ましく、２〜５倍とすることがさらに好ましい。延伸倍率を１．１倍以上とすると、繊維を構成する分子が繊維の長さ方向に配向することに起因して、分割性が向上する。延伸方法は、使用する樹脂成分に応じて、温水または熱水中で実施する湿式延伸法、または乾式延伸法のいずれかが選択される。湿式延伸法の場合には延伸温度を４０℃以上９５℃以下の範囲内としてよく、乾式延伸法の場合には延伸温度を８０℃以上１５０℃以下の範囲内としてよい。
【００６１】
得られた延伸フィラメントには、必要に応じて所定量の繊維処理剤が付着させられ、さらに必要に応じてクリンパー（捲縮付与装置）で機械捲縮が与えられる。繊維処理剤は、後述するように、不織布を湿式抄紙法で製造する場合には、繊維を水等に分散させることを容易にする。また、繊維処理剤が付着した繊維に、繊維表面から外力を加えて（外力は、例えば、クリンパーによる捲縮付与の際に加わる力である）、繊維処理剤を繊維に染み込ませると、さらに水等への分散性が向上する。捲縮数は、５山／25mm以上３０山／25mm以下の範囲内にあることが好ましく、１０山／25mm以上２０山／25mm以下の範囲内にあることがより好ましい。捲縮数が５山／25mm以上であると、クリンパーによる外力が加わることに起因して分割性が向上し、捲縮数が３０山／25mm以下であると、繊維が凝集してダマになることが少ない又はない。
【００６２】
繊維処理剤付与後の（又は繊維処理剤が付与されていないがウェットな状態にある）フィラメントに８０℃以上１１０℃以下の範囲内にある温度で、数秒〜約３０分間、乾燥処理を施し、繊維を乾燥させる。乾燥処理は場合により省略してよい。その後、フィラメントは、繊維長が１mm〜１００mmとなるように切断される。後述するように、不織布を湿式抄紙法で製造する場合には、繊維長を３mm〜２０mmとすることが好ましい。湿式抄紙法で不織布を製造する場合に、繊維長が短いほど、分割型複合繊維の分割率が高くなる。
【００６３】
（不織布）
次に、本発明のセパレータを構成する不織布について説明する。不織布は、分割型複合繊維の分割により形成された、極細繊維Ａを５mass％以上の割合で含む。好ましくは１０mass％以上の割合で含み、より好ましくは２０mass％以上の割合で含み、最も好ましくは３５mass％以上の割合で含む。好ましい上限は８０mass％であり、より好ましい上限は５０mass％である。本発明のセパレータを構成する不織布は、小さい繊度（０．６dtex未満）の極細繊維を含むため、厚みを薄くすることができ、さらに、特定ポリプロピレン樹脂を主成分とする極細繊維Ａが５mass％以上の割合で含むことにより、優れた突刺強度を達成し得る。
【００６４】
不織布は、分割型複合繊維の分割により形成された極細繊維Ｂを任意の割合で含んでよい。例えば、極細繊維Ｂを５mass％〜８０mass％の割合で含むことが好ましい。特に極細繊維Ｂが芯鞘型極細複合繊維である場合は、極細繊維Ｂを１０mass％以上の割合で含むことがより好ましく、極細繊維Ｂを２０mass％以上の割合で含むことがさらに好ましく、極細繊維Ｂを３５mass％以上の割合で含むことが最も好ましい。好ましい上限は５０mass％である。不織布中に極細繊維Ｂとして芯鞘型極細複合繊維をかかる範囲の割合で含むと、小さい繊度（０．６dtex未満）の芯鞘型複合繊維を含むため、大きい繊度の芯鞘型複合繊維を同量含む不織布と比較して、より高い機械的強度を有する。また、薄くかつ機械的強度に優れたセパレータを得ることができる。
【００６５】
極細繊維Ａが５mass％以上含まれる限りにおいて、不織布は、前記分割型複合繊維から形成される極細繊維以外の他の繊維を９０mass％以下の量で含んでよい。他の繊維は、天然繊維もしくは再生繊維であってよく、または合成樹脂から成る単一繊維および複合繊維であってよい。あるいはまた、他の繊維は、別の分割型複合繊維から形成される極細繊維を含んでよい。あるいは、他の繊維は、分割型複合繊維から形成された極細繊維ではなく、単一紡糸法により製造された、繊度０．６dtex未満の極細繊維であってよい。あるいはまた、不織布は、前記分割型複合繊維に由来する繊維のみ（成分Ａから成る極細繊維、成分Ｂからなる極細繊維、ならびに分割が完全に進行しなかったために発生する繊度の大きい繊維および一本の繊維において枝分かれが生じている繊維等を含む）で構成されてよく、あるいは前記分割型複合繊維から形成される極細繊維のみで構成されてよい。
【００６６】
本発明のセパレータは、本発明の分割型複合繊維を１５mass％〜１００mass％の範囲で含んでよい。本発明の分割型複合繊維を主体成分（最も多い成分）としてセパレータを構成する場合には、本発明の分割型複合繊維を４０mass％〜１００mass％の範囲で含むことが好ましい。このセパレータはより優れた突刺強度を有する。或いは、本発明の分割型複合繊維を補助成分（最も多い成分でない成分）としてセパレータを構成する場合には、本発明の分割型複合繊維を１５mass％〜４５mass％の範囲で含むことが好ましい。このセパレータは突刺強度と通気性とを両立することができる。
【００６７】
不織布は、好ましくは、不織布に占める小さい繊度（０．６dtex未満）の繊維の総量が、１０mass％以上であることが好ましく、２０mass％以上であることがより好ましく、５０mass％以上であることがさらにより好ましく、７０mass％以上であることが最も好ましい。なお、好ましい上限は１００mass％である。不織布に占める小さい繊度（０．６dtex未満）の繊維の総量が上記範囲内であると、容易に厚さの薄い不織布を得ることができる。不織布に占める小さい繊度（０．６dtex未満）の繊維は、極細繊維Ａのみ、或いは極細繊維Ａおよび極細繊維Ｂのみであってよく、又は、これらと他の極細繊維とで構成されてよい。
【００６８】
分割型複合繊維から極細繊維を形成することは、不織布製造の過程において、繊維に外部から力を加えて、分割型複合繊維を分割することにより行う。繊維の分割は、例えば、高圧水流を噴射することにより実施することができ、あるいは、湿式抄紙法により不織布を製造する場合には、抄紙の際の離解処理時に受ける衝撃を利用して実施することができる。
【００６９】
不織布は、公知の方法に従って、繊維ウェブを作製した後、必要に応じて、熱処理に付して繊維同士を熱接着させて作製する。また、必要に応じて、繊維ウェブを繊維交絡処理に付してよい。繊維ウェブは、例えば、繊維長が１０mm以上８０mm以下の範囲内にある分割型複合繊維を用いてカード法またはエアレイ法等の乾式法により、または繊維長が２mm以上２０mm以下の範囲内にある分割型複合繊維を用いて湿式抄紙法により作製する。本発明のセパレータは、湿式抄紙ウェブから製造された不織布であることが好ましい。湿式抄紙ウェブを使用して作製する不織布は、一般的に緻密であって、良好な地合いを有するからである。さらに、湿式抄紙法によれば、抄紙の際の解離処理の条件を調節することによって、解離処理のみで分割型複合繊維を所望の分割率で分割することが可能である。
【００７０】
次いで、繊維ウェブを熱接着処理に付してよい。例えば、極細繊維Ｂを含み、極細繊維Ｂが芯鞘型極細複合繊維である場合は、芯鞘型極細複合繊維の鞘成分により繊維同士を接着してよい。或いは、分割型複合繊維の他に芯鞘型複合繊維を加えて、芯鞘型複合繊維の鞘成分により繊維同士を接着してよい。熱接着処理の条件は、繊維ウェブの目付、芯鞘型極細複合繊維の断面形態、および不織布に含まれる繊維を構成する樹脂の種類等に応じて適宜選択される。例えば、熱処理機としては、シリンダードライヤー（ヤンキードライヤー）、熱風吹き付け加工機、熱ロール加工機、または熱エンボス加工機等を用いることができる。特にシリンダードライヤー（ヤンキードライヤー）は、不織布の厚みを調整しながら、繊維同士を熱接着させることができる点で好ましい。シリンダードライヤーの熱処理温度は、例えば、エチレンビニルアルコール共重合体が鞘成分である場合には、８０〜１６０℃であることが好ましく、ポリエチレンが鞘成分である場合には、１００〜１６０℃であることが好ましい。
【００７１】
熱接着処理は、後述のように、繊維ウェブを水流交絡処理に付す場合には、水流交絡処理の前に実施することが好ましい。繊維ウェブの繊維同士を予め接合してから水流交絡処理を実施すると、繊維に高圧水流があたるときに繊維の「逃げ」が生じにくくなり、繊維同士を緊密に交絡させることができ、分割型複合繊維の分割がより促進される。尤も、熱接着処理は、繊維同士を交絡させた後に実施してもよい。即ち、熱接着処理と水流交絡処理の順序は、所望の不織布が得られる限りにおいて特に限定されない。
【００７２】
本発明のセパレータを構成する不織布においては、繊維同士を交絡させてよい。繊維同士を交絡させる手法としては、高圧水流の作用により繊維同士を交絡させる水流交絡処理が好ましく用いられる。水流交絡処理によれば、不織布全体の緻密さを損なうことなく、繊維同士を強固に交絡させることができる。また、水流交絡処理によって、繊維同士の交絡と同時に当該分割型複合繊維の分割および分割により生じた極細繊維同士の交絡をも進行させることができる。
【００７３】
水流交絡処理の条件は、使用する繊維ウェブの種類および目付、ならびに繊維ウェブに含まれる繊維の種類および割合等に応じて、適宜選択される。例えば、目付１０〜１００ｇ／ｍ2の湿式抄紙ウェブを水流交絡処理に付す場合には、繊維ウェブを７０〜１００メッシュ程度の平織り構造等の支持体に載置して、孔径０．０５〜０．３mmのオリフィスが０．５〜１．５mmの間隔で設けられたノズルから、水圧１〜１５ＭＰａ、より好ましくは２〜１０ＭＰａの柱状水流を繊維ウェブの片面または両面にそれぞれ１〜１０回ずつ噴射するとよい。水流交絡処理後の繊維ウェブは、必要に応じて乾燥処理に付される。
【００７４】
不織布は、必要に応じて親水化処理に付してよい。親水化処理は、電池セパレータの製造において常套的に用いられている任意の方法を用いて実施してよい。親水化処理は、具体的には、フッ素ガス処理、ビニルモノマーのグラフト重合処理、スルホン化処理、放電処理、界面活性剤処理または親水性樹脂付与処理等である。
【００７５】
本発明の電池セパレータを構成する不織布は、好ましくは２ｇ／ｍ2以上１００ｇ／ｍ2以下の範囲内にある目付を有し、より好ましくは５ｇ／ｍ2以上５０ｇ／ｍ2以下の範囲内にある目付を有し、特に好ましくは１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下の範囲内にある目付を有する。目付が２ｇ／ｍ2未満であると、不織布に粗密が生じて、電池セパレータとして使用したときに短絡が生じることがある。目付が１００ｇ／ｍ2を越えると、電池セパレータの厚さが大きくなって、その分、電池内の正極および負極の量が少なくなる。
【００７６】
本発明の電池セパレータをリチウムイオン二次電池において使用する場合、不織布の目付は２ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。そのような目付の不織布は、厚さが３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下となり、一般的に使用されているフィルムに代えて使用することが可能となる。
【００７７】
このようにして得られる本発明の電池セパレータは、高い突刺強度を実現することが可能であり、例えば、不織布が２〜５０ｇ／ｍ2程度の目付を有する場合には、単位目付あたり０．０２Ｎ以上の突刺強度を有することが好ましい。不織布が５０〜１００ｇ／ｍ2程度の目付を有する場合には、単位目付あたり０．０４Ｎ以上の突刺強度を有することが好ましい。単位目付けあたりの突刺強度の上限は特に限定されるものではないが、１Ｎ以下であることが好ましい。
【００７８】
本発明の電池セパレータは各種の電池に組み込まれて、電池を構成する。例えば、円筒型リチウムイオン二次電池においては、正極板と負極板とを本発明の電池セパレータを介して渦巻き状に巻回することができる。本発明の電池セパレータは、それ以外の電池、例えば、ニッケル水素二次電池、ニッケル−カドミウム二次電池、ニッケル−鉄二次電池、またはニッケル−亜鉛二次電池に使用してよい。
【実施例】
【００７９】
（分割型複合繊維１）
図１に示す繊維断面形状を有し、セグメントＡおよびセグメントＢの芯成分として、Ｑ値が１０．２、Ｍｎ＝３２６００、Ｍｗ＝３３３０００、Ｍｚ＝２３４００００、ＭＦＲ２３０が１０ｇ／１０分、引張弾性率が２４００ＭＰａであるホモポリプロピレン樹脂を用い、セグメントＢの鞘成分として、高密度ポリエチレン（日本ポリエチレン（株）製、商品名 ＨＥ４８１）を用いて、分割数が１６であり、中心部に中空率２０％の中空部を有する分割型複合繊維１を製造した。
【００８０】
分割型複合繊維１の製造は、ノズル孔が２０５個設けられた分割型複合ノズルを用い、ポリプロピレン／ポリエチレンの容積比を５／５（セグメントＡ／セグメントＢの容積比＝２．５／７．５）とし、紡糸温度２９０℃、吐出量０．３５ｇ／孔、引取速度８８０ｍ／minとして溶融押出し、繊度４dtexの紡糸フィラメントを得た。次いで、得られた紡糸フィラメントを１０５℃で２．１５倍に乾式延伸し、繊度２dtexの延伸フィラメントとした。得られた延伸フィラメントに繊維処理剤を付与した後、３mmの繊維長に切断し、分割型複合繊維１を短繊維の形態で得た。
【００８１】
（分割型複合繊維２）
ポリプロピレン／ポリエチレンの容積比を７／３（セグメントＡ／セグメントＢの容積比＝３．５／６．５）に変更して紡糸フィラメントを作製したこと以外は、分割型複合繊維１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維２を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８２】
（分割型複合繊維３）
図３に示す繊維断面形状を有するように、分割型複合ノズルを変更して、紡糸温度２９０℃、吐出量０．５３ｇ／孔、引取速度８８０ｍ／minとして溶融押出し、繊度６dtexの紡糸フィラメントを得、次いで、得られた紡糸フィラメントを１０５℃で３．６倍に乾式延伸し、繊度２dtexの延伸フィラメントとしたこと以外は、分割型複合繊維１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維３を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８３】
（分割型複合繊維４）
図３に示す繊維断面形状を有するように、セグメントＡとして分割型複合繊維１で用いたポリプロピレンを用い、セグメントＢとして分割型複合繊維１で用いたポリエチレンを用いて分割型複合繊維４を製造した。分割型複合繊維４の製造は、ノズル孔が３００個設けられた分割型複合ノズルを用い、ポリプロピレン／ポリエチレンの容積比を５／５（セグメントＡ／セグメントＢの容積比＝５／５）とし、紡糸温度２９０℃、吐出量０．３６ｇ／孔、引取速度６００ｍ／minとして溶融押出し、繊度６dtexの紡糸フィラメントを得た。次いで、得られた紡糸フィラメントを１０５℃で３．６倍に乾式延伸し、繊度２dtexの延伸フィラメントとした。得られた延伸フィラメントに繊維処理剤を付与した後、３mmの繊維長に切断し、分割型複合繊維４を短繊維の形態で得た。
【００８４】
（分割型複合繊維５）
セグメントＡおよびセグメントＢの芯成分として、Ｑ値が５．３、Ｍｎ＝３２０００、Ｍｗ＝１７１０００、Ｍｚ＝７００００００、ＭＦＲ２３０が２６ｇ／１０分、引張弾性率が１６００ＭＰａであるポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製“ＳＡ０３Ａ”）を用いたこと以外は、分割型複合繊維１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維５を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８５】
（分割型複合繊維６）
セグメントＡおよびセグメントＢの芯成分として、Ｑ値が５．３、Ｍｎ＝３２０００、Ｍｗ＝１７１０００、Ｍｚ＝７００００００、ＭＦＲ２３０が２６ｇ／１０分、引張弾性率が１６００ＭＰａであるポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製“ＳＡ０３Ａ”）を用いたこと以外は、分割型複合繊維２を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維６を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８６】
（分割型複合繊維７）
セグメントＡおよびセグメントＢの芯成分として、Ｑ値が５．３、Ｍｎ＝３２０００、Ｍｗ＝１７１０００、Ｍｚ＝７００００００、ＭＦＲ２３０が２６ｇ／１０分、引張弾性率が１６００ＭＰａであるポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製“ＳＡ０３Ａ”）を用いたこと以外は、分割型複合繊維３を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維７を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８７】
（分割型複合繊維８）
セグメントＡとして、Ｑ値が５．３、Ｍｎ＝３２０００、Ｍｗ＝１７１０００、Ｍｚ＝７００００００、ＭＦＲ２３０が２６ｇ／１０分、引張弾性率が１６００ＭＰａであるポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製“ＳＡ０３Ａ”）を用いたこと以外は、分割型複合繊維４を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維８を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８８】
分割型複合繊維１〜８の構成および繊度等を表１に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
（実施例１）
分割型複合繊維１を用いて、湿式抄紙法で繊維ウェブを作製した。具体的には、繊維の濃度が０．０１mass％となるようにスラリーを調製し、パルパーにて回転数２０００ｒｐｍで５分間攪拌して、繊維を解離させるとともに、分割型複合繊維を割繊させて極細繊維Ａおよび極細繊維Ｂを形成させた。その後、円網式湿式抄紙機を用いて、目付８０ｇ／ｍ2のウェブが得られるように、湿式抄紙した。それから、抄紙したウェブを、搬送用支持体で搬送し、１４０℃に加熱したシリンダードライヤーを用いて、４５秒間、ウェブに加熱処理を施して、湿式抄紙ウェブを乾燥させると同時に、極細繊維Ｂの鞘成分で繊維同士を接着させて、不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは１．７であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．０であった。
【００９１】
（実施例２）
分割型複合繊維２を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、実施例２の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは１．５であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．１であった。
【００９２】
（実施例３）
分割型複合繊維３を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、実施例３の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは２．９であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．６であった。
【００９３】
（実施例４）
分割型複合繊維４を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、実施例４の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは２．０であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは２．０であった。
【００９４】
（比較例１）
分割型複合繊維５を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、比較例１の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは１．７であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．０であった。
【００９５】
（比較例２）
分割型複合繊維６を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、比較例２の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは１．５であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．１であった。
【００９６】
（比較例３）
分割型複合繊維７を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、比較例３の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは２．９であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．６であった。
【００９７】
（比較例４）
分割型複合繊維８を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、比較例４の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは２．０であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは２．０であった。
【００９８】
得られた不織布の分割率、厚さ、引張強度、および突刺強度を評価した。その評価結果を表２に示す。分割率、厚さ、引張強度および突刺強度の評価方法は次のとおりである。
【００９９】
（分割率）
加熱処理を施す前の段階で、湿式抄紙ウェブの厚さ方向の切断面が露出するように、ウェブを、筒に、できるだけ密に詰めた。筒に詰めた不織布を、電子顕微鏡で３００倍に拡大して、０．４mm×０．３mmの領域を撮影した。撮影した写真において現れている繊維断面を１つずつ確認し、極細繊維Ａからなる繊維の数、および極細繊維Ｂからなる繊維の数をカウントした。また、未分割の繊維について、それぞれの構成成分の数を観察して求め（例えば、図１〜３の繊維断面を有する場合、全く分割していない繊維の構成成分の数は１６であり、半分に分割している繊維の構成成分の数は８である）、構成成分の数を各未分割の繊維の数としてカウントした。よって、例えば未分割の繊維が１本存在し、その構成成分の数が１６であると、その繊維は１６本とカウントされる。カウント結果より、下記の式に基づいて分割率を算出した。
分割率（％）＝［成分Ａからなる繊維の数＋成分Ｂからなる繊維の数］÷［成分Ａからなる繊維の数＋成分Ｂからなる繊維の数＋未分割の繊維の数の合計］×１００
【０１００】
（不織布の厚さ）
熱処理後の不織布の厚さを、厚み測定機（商品名：ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ モデルＣＲ−６０Ａ （株）大栄科学精器製作所製）を用い、試料１ｃｍ2あたり２．９４ｃＮの荷重を加えた状態で測定した。
【０１０１】
（引張強度）
ＪＩＳ Ｌ １０９６ ６．１２．１ Ａ法（ストリップ法）に準じて、定速緊張形引張試験機を用いて、試料片の幅５ｃｍ、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度３０±２ｃｍ／分の条件で引張試験に付し、切断時の荷重値を測定し、引張強度とした。引張試験は、不織布のタテ方向（機械方向）について実施した。
【０１０２】
（突刺強度）
縦３０mm、幅１００mmの大きさに裁断した不織布を試料として準備した。この試料を、ハンディー圧縮試験機（カトーテック（株）製のＫＥＳ−Ｇ５）の円筒状貫通孔（直径１１mm）を有する支持体の上に置き、さらにその上に縦４６mm、横８６mm、厚さ７mmのアルミ板の中央部に直径１１mmの孔を有する押さえ板を、当該孔が支持体の円筒状貫通孔と一致するように載置した。次いで、高さ１８．７mm、底面直径２．２mm、先端部形状が１mmの球形である円錐形状の針を、２mm／秒の速度で押さえ板の中央に垂直に突き刺した時の荷重を測定し、測定した荷重のうち最大荷重（Ｎ）を突刺強度とした。突刺強度は、１枚の電池セパレータから４枚の試料を採取し、それぞれの試料について異なる１５箇所で測定し、計６０箇所で測定した値の平均値とした。
【０１０３】
【表２】
【０１０４】
実施例１と比較例１とをそれぞれ比較すると、分割型複合繊維の分割率および分割後の極細繊維の繊度に差がないにもかかわらず、実施例１の方が高い突刺強度を示した。同様のことが、実施例２と比較例２との比較、実施例３と比較例３との比較、実施例４と比較例４との比較からもいえる。これは、実施例１〜４で用いたポリプロピレンのｚ平均分子量Ｍｚが２３４００００であるためである。
【０１０５】
実施例１〜３は実施例４と比較して高い引張強度を示した。これは、実施例１〜３を構成する極細繊維Ｂが芯鞘型であるため、極細繊維Ｂの鞘成分により極細繊維同士がより強く接着しているためである。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のセパレータは、特定のポリプロピレン樹脂を主成分とする極細繊維を含むので、突刺強度の高いものとして得られ、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池のセパレータとして好適に使用される。
【符号の説明】
【０１０７】
Ａ セグメントＡ
Ｂ セグメントＢ
２ 芯成分
４ 鞘成分
６ 中空部
１０ 分割型複合繊維
１２ 芯成分
１４ 鞘成分
２０ 分割型複合繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突刺強度の高い電池セパレータ、およびこのセパレータを用いた電池、特に、リチウムイオン二次電池で用いるのに適したセパレータ、このセパレータを用いた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池セパレータとして種々の構成の不織布が提案されてきた。電池セパレータに対しては、（１）正極と負極との間で短絡が生じないように緻密な構造を有すること、（２）極板に巻き付けるときに加えられる張力によって破断されないように高い引張強度を有すること、（３）極板が本来的に有する凹凸または電池使用中に生成される極板表面の堆積物に由来する、いわゆる「バリ」が貫通することに起因する短絡を避けるために、高い突刺強度を有することが主に要求されている。これまでに提案されてきた不織布の多くは、これらの要求特性の少なくとも１つを向上させることを目的としている。
【０００３】
電池セパレータにおいて、緻密な構造を達成するために、例えば、分割型複合繊維が各々の成分に分割して形成された極細繊維を含有する不織布を用いることが提案されている（特許文献１参照）。高い引張強力と高い突刺強力を得るために、特定のエチレン−プロピレン共重合体を熱接着成分とする複合繊維を使用して、繊維同士を熱接着させた不織布をセパレータとして使用することも提案されている（特許文献２参照）。これらの不織布はいずれも、主にニッケル水素二次電池のセパレータとして使用されている。
【０００４】
有用な二次電池の一つとして、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度および電圧が高いため、電気自動車、ノートパソコンおよび携帯電話等の種々の機器において使用されている。リチウムイオン二次電池のセパレータは、通常、多孔質フィルムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４７１２５５号公報
【特許文献２】特開２００６−０５４１２３号公報
【特許文献３】特開２００１−１９２９３６号公報
【特許文献４】特開２００２−２２０７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リチウムイオン二次電池で使用するセパレータは、電池の小型化のためにできるだけ薄いものであることを要するとともに、ニッケル水素二次電池において使用するセパレータよりも高い引張強度および突刺強度を有することを要する。そのため、不織布を用いて、リチウムイオン二次電池のセパレータを構成しようとする場合、緻密で厚さが薄く、かつ引張強度、突刺強度の高いセパレータが求められている。そして、緻密で厚さが薄いセパレータを得るためには、分割型複合繊維を用いた不織布をセパレータとして用いることが有力であるが、分割型複合繊維が割繊して形成される極細繊維を含む不織布は、どうしても、その繊度に起因して、引張強度、突刺強度が低くなる傾向であった。
【０００７】
そこで、本発明者は、特許文献３および特許文献４に記載されているような、Ｑ値が５以上のポリプロピレン樹脂を用いて分割型複合繊維を製造し、これを使用して湿式不織布を作製し、リチウムイオン二次電池のセパレータとして使用することを検討した。しかし、この分割型複合繊維を使用しても、繊度が０．６dtex以下の極細繊維を含み、かつ所望の機械的強度（特に突刺強度）を有する不織布を得ることはできなかった。
【０００８】
本発明は、分割型複合繊維の割繊により形成される極細繊維の少なくとも１成分として、特定のポリプロピレンを用いることにより、突刺強度の高い、電池セパレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような状況において、本発明者は、種々のポリプロピレン樹脂を用いて分割型複合繊維を製造し、これを使用して湿式不織布を作製し、引張強度と突刺強度に影響を及ぼすポリプロピレン樹脂を検討した。
【００１０】
本発明者は、分割型複合繊維の割繊により形成される極細繊維を構成する樹脂成分のうち、特定の樹脂成分を用いると、極細繊維を含む不織布であっても、優れた突刺強度の不織布を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明は、ポリプロピレン系樹脂を含有するセグメントＡを少なくとも一成分として含む分割型複合繊維の割繊により形成された、前記セグメントＡに由来する極細繊維Ａを含む不織布からなる電池セパレータであって、前記極細繊維Ａは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン樹脂を主成分として含み、前記極細繊維Ａは、繊度０．６dtex未満であり、前記極細繊維Ａを５mass％以上の割合で含むことを特徴とする電池セパレータを提供する。
【００１２】
本発明はまた、上記の電池セパレータを含んでなる電池を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電池セパレータは、セグメントＡを含む分割型複合繊維が割繊して、極細繊維Ａを形成し、極細繊維Ａが上記特定の条件を満たすことを特徴とする。極細繊維Ａが上記特定の条件を満たす樹脂を用いることにより、突刺強度の高い電池セパレータを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電池セパレータを構成する極細繊維を形成する、分割型複合繊維の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の電池セパレータを構成する極細繊維を形成する、分割型複合繊維の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の電池セパレータを構成する極細繊維を形成する、分割型複合繊維の他の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の電池セパレータ（単に「セパレータ」と呼ぶことがある）は、特定の分割型複合繊維の割繊により形成された、繊度０．６dtex未満の極細繊維を５mass％以上の割合で含む不織布からなる。本発明のセパレータに含まれる極細繊維を形成する分割型複合繊維を説明する。
【００１６】
（セグメントＡ）
セグメントＡは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン樹脂（以下、特定ポリプロピレン樹脂ともいう）を主成分として含む。ここで、「主成分」とは、セグメントＡ全体に対して５０質量％以上含まれることをいい、以下においても同様である。
【００１７】
セグメントＡは、上述の特定ポリプロピレン樹脂を８０質量％以上含むことが好ましく、特定ポリプロピレン樹脂から実質的に成ることが特に好ましい。ここで、「実質的に」という用語は、通常、製品として提供される樹脂は安定剤等の添加剤を含むため、及び／又は繊維の製造に際して各種添加剤が添加されるため、特定ポリプロピレン樹脂のみから成り、他の成分を全く含まない形態の繊維が得られないことを考慮して使用している。通常、添加剤の含有量は、最大で１５質量％である。
【００１８】
特定ポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレン系樹脂であればよく、特に限定されず、例えばホモポリマー、ランダム共重合体、ブロック共重合体、又はそれらの混合物を用いることができる。上記ランダム共重合体、ブロック共重合体としては、例えば、プロピレンと、エチレン及び炭素数４以上のα−オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも一種α−オレフィンとの共重合体が挙げられる。上記炭素数４以上のα−オレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−オクタデセンなどが挙げられる。上記共重合体におけるプロピレンの含有量は、５０質量％以上であることが好ましい。上記ポリプロピレン系樹脂の中でも工程性や経済性（製造コスト）を考慮すると、プロピレンホモポリマーが特に好ましい。これらは、単独で用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
【００１９】
特定プロピレン樹脂は、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下である。好ましくは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００〜５,０００,０００であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが２００,０００〜８００,０００である。ｚ平均分子量が１,０００,０００以上のポリプロピレン系樹脂を用いると、優れた突刺強度を有するセパレータが得られる。また、重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下のポリプロピレン系樹脂を用いると、繊維を糸切れがなく紡糸することができる。
【００２０】
ｚ平均分子量が大きく高分子量体を比較的多く含む樹脂は、繊維に剛性を与え、この剛性に優れた繊維を含む不織布は、優れた突刺強度を有する。しかし、単に、高分子量体を多く含むポリプロピレン系樹脂を用いると、高分子量の樹脂が流動性を低くすることに起因して、糸切れが発生しやすくなり、紡糸することが困難になる場合がある。そこで、可紡性を阻害することがない樹脂成分を選定する観点から、重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン系樹脂を用いる。重量平均分子量Ｍｗが大きい樹脂は、溶融粘度が大きくなる傾向にある。重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン系樹脂は、溶融粘度比較的小さく、樹脂の流動性がよいため、繊維を糸切れがなく紡糸することができる。
【００２１】
特定ポリプロピレン樹脂は、数平均分子量Ｍｎが１０,０００〜８０,０００であることが好ましく、数平均分子量Ｍｎが２０,０００〜５０,０００であることがより好ましい。数平均分子量Ｍｎが１０,０００〜８０,０００の範囲であると、さらに非晶領域が少なくなり易く、樹脂に外力などを加えた場合に衝撃を吸収・減衰する作用を抑制することができ、分割型複合繊維の接合面で反発力が生じやすくなり、易分割性に優れた分割型複合繊維を得ることができる。
【００２２】
特定ポリプロピレン樹脂は、重量平均分子量Ｍｗが２００,０００〜８００,０００であることが好ましく、重量平均分子量Ｍｗが３００,０００〜５００,０００であることがより好ましい。重量平均分子量Ｍｗが２００,０００以上であると、所定のｚ平均分子量の樹脂を得やすく、重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であると、樹脂の流動性がよく、糸切れしにくく、紡糸しやすい分割型複合繊維となる。なお、重量平均分子量Ｍｗが高くなるほど、樹脂の溶融粘度が高くなり、樹脂の流動性は低くなる傾向にある。
【００２３】
特定ポリプロピレン樹脂は、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００〜５,０００,０００であることが好ましく、ｚ平均分子量Ｍｚが２,０００,０００〜４,０００,０００であることがより好ましい。ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であると、不織布を構成する繊維として、ｚ平均分子量が大きく高分子量体を比較的多く含む剛性に優れた樹脂を含むため、突刺強度が高いセパレータを得ることができる。ｚ平均分子量Ｍｚが５,０００,０００以下であると、所定の重量平均分子量の樹脂を得やすい。
【００２４】
また、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であるポリプロピレン系樹脂は、高分子量のポリプロピレン分子を含むため、紡糸工程で結晶化しやすい傾向にあり、未延伸繊維束の段階で結晶化度の高いものとなる。そして、さらに延伸処理を行うことで、非晶領域の少ない繊維を得ることができる。結晶化度が高く非晶領域の少ない繊維は、物理的衝撃による分割処理を行う際に、加えられた衝撃を吸収・減衰する非晶領域が少ないことに起因して、接合面に加えられた力が低下することなく各セグメントに伝わるため、分割性が向上する。
【００２５】
特定ポリプロピレン樹脂は、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比であるＱ値（以下、単にＱ値とも記す。）が８以上であることが好ましく、８〜１５であることがより好ましく、９〜１２であることがさらに好ましい。特定ポリプロピレン樹脂のＱ値が８以上であると、不織布（特に湿式不織布）に加工した際に、優れた突刺強度を有する不織布を得ることができる。また、このような特定ポリプロピレン樹脂を用いた複合分割型繊維は、より優れた延伸性及び分割性を有する。
【００２６】
一般的なポリプロピレン系樹脂において、Ｑ値の大きいポリプロピレン系樹脂は、高分子量のポリプロピレン分子が樹脂の内部に多く残存することから、分子量分布の幅が大きくなり、Ｑ値が大きくなっている。一方、Ｑ値の小さいポリプロピレン樹脂は、重合により生じた高分子量の分子鎖を切断して分子鎖の長さを揃えているため、高分子量の分子の残存量が減少して分子量分布の幅が小さくなっている。ポリプロピレン樹脂を溶融紡糸する際、分子量分布の幅が小さい、すなわちＱ値の小さいポリプロピレン系樹脂を使用すると、未延伸繊維束（未延伸トウ）に非晶領域（タイ分子）が多く存在するため、延伸処理を行っても非晶領域が残りやすい傾向にある。これに対し、高分子量のポリプロピレン分子が残存している分子量分布の幅が大きいポリプロピレン系樹脂、すなわちＱ値の大きいポリプロピレン樹脂を使用すると、Ｑ値の小さい樹脂と比較して可紡性には劣るものの、高分子量のポリプロピレン分子が結晶化しやすい傾向があり、未延伸繊維束の段階で結晶化度の高いものとなり、高い延伸倍率の延伸処理を行うことで、非晶領域の少ない繊維となる。
【００２７】
特定ポリプロピレン樹脂は、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準ずるメルトフローレート（以下、ＭＦＲ２３０ともいう；測定温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇｆ（２１．１８Ｎ））が５ｇ／１０分以上２３ｇ／１０分未満の範囲であることが好ましく、５〜２０ｇ／１０分の範囲であることがより好ましく、５〜１６ｇ／１０分の範囲であることがさらに好ましく、８〜１２ｇ／１０分の範囲であることが特に好ましい。特定ポリプロピレン樹脂のＭＦＲ２３０が５ｇ／１０分未満であるとポリプロピレン樹脂の延伸性が極端に低くなり、充分に延伸できない、あるいは延伸処理において延伸切れが多発する恐れがある。一方、特定ポリプロピレン樹脂のＭＦＲ２３０が２３ｇ／１０分未満であると、延伸性に優れたポリオレフィン系分割型複合繊維が得られるうえ、特定ポリプロピレン樹脂とポリオレフィン系樹脂との接合界面が強く接着せず、分割が容易であり、分割性の高い繊維を得ることができる。
【００２８】
ポリプロピレン系樹脂を一成分とするポリオレフィン系分割型複合繊維において、上記ポリプロピレン系樹脂として、ＭＦＲが高いポリプロピレン系樹脂を使用すると、溶融した際に粘度が低く、より伸びやすい熱可塑性樹脂を使用したことにより、得られた未延伸繊維束の延伸性が高くなる。しかし、ＭＦＲが高くなると、ポリプロピレン系樹脂成分と、もう一方のポリオレフィン系樹脂成分の界面における接着が強くなる傾向があり、高圧水流の作用や、抄紙工程におけるミキサー処理での分割性が低下しやすい。したがって、本発明では、ポリプロピレン系樹脂が工程性、特に延伸性に悪影響を与えない範囲でＭＦＲが低いことが望ましく、ＭＦＲ２３０は５ｇ／１０分以上２３ｇ／１０分未満の範囲であることを好ましい範囲としている。
【００２９】
また、特定ポリプロピレン系樹脂は、ＪＩＳ−Ｋ−７１６１に準じて測定した引張弾性率が１７００ＭＰａ以上であることが好ましく、１９００ＭＰａ以上であることがより好ましく、２０００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。特定ポリプロピレン樹脂の引張弾性率が１７００ＭＰａ以上であると、剛性に優れることに起因して、不織布に加工された際に、さらに優れた突刺強度の不織布となる。また、高温、高延伸倍率の条件下で延伸処理を行っても延伸切れが発生しにくいため、より細繊度の分割型複合繊維が得られやすいうえ、高延伸倍率で延伸しても分割処理時の分割性が低下せず、各成分に充分に分割した繊維又は繊維集合物が得られやすい傾向がある。なお、特定ポリプロピレン樹脂の引張弾性率の上限は特に限定されないが、引張弾性率が、３０００ＭＰａ以下であることが好ましく、２７００ＭＰａ以下であることが特に好ましい。引張弾性率が、３０００ＭＰａ以下であると、延伸処理において充分に延伸できるうえ、延伸切れの発生も少ない。
【００３０】
また、特定ポリプロピレン樹脂は、Ｑ値が９以上、ＭＦＲ２３０が１６ｇ／１０分以下、引張弾性率が２０００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。特定ポリプロピレン樹脂のＱ値、ＭＦＲ２３０、引張弾性率が各々上記範囲を満たすことで分割型複合繊維が高い延伸性と易分割性を有するようになり、上記分割型複合繊維から容易に極細繊維が得られ、極細繊維の含有率が高く、未分割の分割型複合繊維の含有率が低い繊維集合物を容易に得ることができる。
【００３１】
セグメントＡは、本発明の効果を阻害しない範囲内において、特定ポリプロピレン樹脂に加えて他のポリプロピレン系樹脂を含んでもよい。他のポリプロピレン系樹脂は、特に限定されず、例えばホモポリマー、ランダム共重合体、ブロック共重合体、又はそれらの混合物を用いることができる。上記ランダム共重合体、ブロック共重合体としては、例えば、プロピレンと、エチレン及び炭素数４以上のα−オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも一種α−オレフィンとの共重合体が挙げられる。上記炭素数４以上のα−オレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−オクタデセンなどが挙げられる。上記共重合体におけるプロピレンの含有量は、５０質量％以上であることが好ましい。上記ポリプロピレン系樹脂の中でも工程性や経済性（製造コスト）を考慮すると、プロピレンホモポリマーが特に好ましい。
【００３２】
セグメントＡは、本発明の分割型複合繊維の延伸性、易分割性、耐薬品性が失われない範囲で公知の分割促進剤を添加してもよい。公知の分割促進剤としては、例えばシリコン化合物系の分割促進剤、不飽和カルボン酸系の分割促進剤、（メタ）アクリル酸系化合物の分割促進剤などが使用できるが、この中でも易分割性が向上させる観点から、（メタ）アクリル酸系化合物の分割促進剤が好ましく、（メタ）アクリル酸金属塩がより好ましい。分割促進剤としてセグメントＡに対し（メタ）アクリル酸金属塩を含有させる場合、セグメントＡ全体に対して、（メタ）アクリル酸金属塩を１〜１０質量％含有させてよい。
【００３３】
（セグメントＢ）
本発明の分割型複合繊維は、セグメントＡに加えて、さらに、ポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢを含むことが好ましく、かかるセグメントＢは、分割型複合繊維の割繊により前記セグメントＢに由来する極細繊維Ｂを形成することが好ましい。
【００３４】
分割型複合繊維は、ポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢを含むことが好ましい。セグメントＢは、ポリオレフィン系樹脂を５０質量％以上含むことがより好ましく、ポリオレフィン系樹脂を８０質量％以上含むことがさらに好ましく、ポリオレフィン系樹脂から実質的に成ることが特に好ましい。ポリオレフィン系樹脂は、電解質に対する安定性に優れているため、電池セパレータを構成する樹脂として好適である。セグメントＢを構成する樹脂成分がポリオレフィン系樹脂を８０質量％以上含むと、アルカリ性の水溶液である電解液中においても、長期にわたり、劣化し難い電池セパレータを得ることができる。また、ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン系樹脂との相溶性がよく、これらを組み合わせた分割型複合繊維は一般的に分割性が低い。しかし本発明では、特定ポリプロピレン樹脂を含むため、ポリオレフィン系樹脂とポリプロピレン系樹脂との組み合わせであっても、優れた分割性を得ることができる。
【００３５】
ポリオレフィン系樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレンビニルアルコール共重合体、又はエチレンプロピレン共重合体などを単独又は、二種以上を組み合せて用いてよい。これらのポリオレフィン系樹脂は、耐薬品性に優れるため、電池セパレータとして好ましい。
【００３６】
セグメントＢは、ポリオレフィン系樹脂が鞘成分である芯鞘型複合セグメントであることが好ましい。かかる構成であると、分割型複合繊維を割繊させることにより、芯鞘型極細複合繊維が形成される。そして、芯鞘型極細複合繊維の鞘成分であるポリオレフィン系樹脂のみを溶融させることにより、分割型複合繊維の割繊により形成された極細繊維同士を熱接着させることができ、さらに突刺強度と引張強度に優れた電池セパレータを得ることができる。
【００３７】
セグメントＢが芯鞘型複合セグメントである場合、芯成分は特定ポリプロピレン樹脂であることが好ましい。かかる構成であると、突刺強度を向上させる機能を有する特定ポリプロピレン樹脂を含むことに起因して、不織布とした際に、さらに、優れた突刺強度の不織布を得ることができる。その場合、分割型複合繊維は、２つの樹脂成分で構成されることになり、ノズル設計および複合紡糸がより容易となる。なお、芯成分は、他のポリオレフィン系樹脂を用いてもよく、その場合は、上述のポリオレフィン系樹脂のなかから、単独又は、二種以上を組み合せて用いてよい。
【００３８】
セグメントＢが芯鞘型複合セグメントである場合、セグメントＢの芯成分の断面形状は特に限定されない。芯成分は、例えば、楕円形状を有してよく、あるいは真円形状を有してよい。また、芯成分は、成分Ｂの中心に位置せず、偏心していてよい。
【００３９】
セグメントＢが芯鞘型複合セグメントである場合、セグメントＢにおいて、鞘成分を構成するポリオレフィン系樹脂は、芯成分を構成する樹脂成分の融点よりも低い融点を有することが好ましい。その場合、鞘成分の融点は、好ましくは芯成分の融点よりも１０℃以上低く、より好ましくは２０℃以上低い。あるいは、鞘成分を構成する樹脂成分の融点は、芯成分を構成する樹脂成分の融点より高くてよい。例えば、後述するように、エチレンビニルアルコール共重合体（融点１７１℃程度）で鞘成分を構成し、ポリプロピレン（融点１６５℃程度）で芯成分を構成してよい。鞘成分は、芯成分と比べて、熱などにより、より軟化しやすい樹脂成分で構成するとよい。
【００４０】
セグメントＢの鞘成分がポリエチレンであると、セグメントＢに由来する芯鞘型極細複合繊維が良好な熱接着性を示し、かつ、熱接着後の不織布強力を高くするので、引張強度および突刺強度に優れたセパレータが得られる。また、この組み合わせを用いると、スルホン化等の親水化処理に適したセパレータが得られる。
【００４１】
セグメントＢの鞘成分がエチレンビニルアルコール共重合体であると、エチレンビニルアルコール共重合体が、熱接着性成分として機能することとなる。エチレンビニルアルコール共重合体は、親水性を有し、高い保液性をセパレータに与えるので、好ましく用いられる。エチレンビニルアルコール共重合体は、湿度の高い状態で加熱するとゲル化して、融点より低い温度にて熱接着性を示す。したがって、エチレンビニルアルコール共重合体を熱接着成分として使用する場合には、湿熱処理により、繊維同士を熱接着させてよい。また、ポリプロピレンとエチレンビニルアルコール共重合体とが隣接する構成の分割型複合繊維は、分割性が高いという点からも好ましく用いられる。
【００４２】
（分割型複合繊維）
分割型複合繊維は、ポリプロピレン系樹脂を含有するセグメントＡ含み、好ましくは、ポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢをさらに含む。
【００４３】
分割型複合繊維は、セグメントＡを含み、好ましくはセグメントＢを含み、これら以外の樹脂成分からなる他のセグメントを含んでよい。他のセグメントを含む場合、他のセグメントを構成する樹脂成分は、特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンプロピレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６，又はナイロン６６のなどを単独又は、二種以上を組み合せて用いてよい。他のセグメントは、１種又は２種以上であってよい。
【００４４】
分割型複合繊維は、各セグメントが相互に配置されていることが好ましい。例えば、放射状、多層状、十字状などであってよい。中でも、分割型複合繊維の分割性を向上させて緻密なセパレータを得る観点から、分割型複合繊維の各セグメントの配列は放射状であることが好ましい。
【００４５】
分割型複合繊維において、分割数（セグメント総数）は、分割型複合繊維の繊度、得ようとする極細繊維の繊度などに応じて決定されてよい。分割数は、例えば、４〜３０とすることが好ましく、６〜２４とすることがより好ましく、８〜１６とすることが最も好ましい。分割型複合繊維は、分割数が小さくなると分割性が向上する傾向にあるが、分割数が少なすぎると、所定の繊度の極細繊維を得るために、分割型複合繊維の繊度を小さくする必要があり、繊維の生産性が悪くなる、または紡糸が困難となることがある。分割数が多すぎると、分割性が悪くなる場合がある。
【００４６】
分割型複合繊維は、繊維断面からみて繊維中心部に中空部を有してなることが好ましい。繊維中心部に中空部を有する構成であると、繊維中心部に中空部を有しない分割型複合繊維と比較して、不織布の突刺強度をより高くすることができる。これは、分割型複合繊維の割繊により形成される極細繊維の繊維断面がより円形に近い形状となるためであると予想される。また、かかる構成であると、分割型複合繊維の紡糸時の糸切れを抑制することができる。
【００４７】
分割型複合繊維が中空部を有してなる場合、その中空率は、分割率および極細繊維の断面形状などに応じて決定されてよい。中空率は、繊維断面に占める中空部の面積の割合である。例えば、中空率は、１％〜５０％程度であることが好ましく、５％〜４０％程度であることが好ましい。より具体的には、分割数が６〜１０である場合には、中空率は５％〜２０％であることが好ましく、分割数が１２〜２０である場合には、中空率は１５％〜４０％であることが好ましい。中空率が小さすぎると、中空部を設けた際の効果を顕著に得ることが難しく、中空率が大きすぎると、分割型複合繊維の延伸工程や、開繊工程において、分割型複合繊維が割繊してしまい、取り扱い性が低下するおそれがある。
【００４８】
分割型複合繊維の繊維断面において、セグメントＡは容積で２０％〜８０％を占めることが好ましく、容積で４０％〜６０％を占めることがより好ましい。分割型複合繊維の繊維断面において、セグメントＡが容積で２０％〜８０％であると、分割型複合繊維の割繊により容易に極細繊維Ａが形成される。
【００４９】
分割型複合繊維が、セグメントＡとセグメントＢとを含む場合、分割型複合繊維を構成するセグメントＡとセグメントＢとの容積比は、特に限定されず、１つの成分を少なくとも２つのセグメントに分割できるだけの量があればよい。例えば、セグメントＡの容積とセグメントＢ（芯成分と鞘成分とを合わせた容積）の比は、２／８〜８／２（成分Ａ／成分Ｂ）であることが好ましく、４／６〜６／４であることがより好ましい。容積比が２／８〜８／２の範囲外であると、紡糸性が低下し、また、良好な分割性を得られないことがある。
【００５０】
セグメントＢが芯鞘型複合セグメントである場合には、［セグメントＡ＋セグメントＢの芯成分］／［セグメントＢの鞘成分］の容積比が、好ましくは２／８〜８／２、より好ましくは４／６〜６／４となるように、繊維断面を設計することが好ましい。２つの樹脂成分の容積比が２／８〜８／２の範囲外であると、紡糸性が低下し、また、良好な分割性を得られないことがある。例えば、［セグメントＡ＋セグメントＢの芯成分］／［セグメントＢの鞘成分］の容積比が５／５である場合には、セグメントＡの容積は、セグメントＢ全体の容積よりも小さくなることに留意すべきである。
【００５１】
分割型複合繊維の分割前の繊度は、特に限定されないが、０．１dtex〜８dtexの範囲内にあることが好ましく、０．６dtex〜６dtexの範囲内にあることがより好ましく、１dtex〜４dtexの範囲内にあることがさらに好ましい。分割前の繊度を０．１dtex未満にしようとすると、紡糸が不安定となり、繊維、ひいては不織布の生産性が低下するおそれがある。同様に、分割前の繊度が８dtexを越えても、紡糸が不安定になる場合がある。
【００５２】
（極細繊維）
分割型複合繊維は、割繊して、セグメントＡに由来する極細繊維Ａを形成する。また、セグメントＢを含む場合は、前記セグメントＢに由来する極細繊維Ｂを形成し、他のセグメントを含む場合は、他のセグメントに由来する他の極細繊維を形成する。即ち、分割型複合繊維を構成するセグメントが分割型複合繊維の割繊に伴いそれぞれ独立し、それぞれ極細繊維を形成する。
【００５３】
極細繊維Ａ及び／又は極細繊維Ｂは、繊維断面において、外周（繊維断面の輪郭）の任意の二点を結ぶ線分のうち最も長い線分をＬ、極細繊維の断面積と等しい面積の円の直径をＤとしたとき、１≦Ｌ／Ｄ≦２を満たす断面形状であることが好ましい。極細繊維Ａが、１≦Ｌ／Ｄ≦２を満たす断面形状であると、断面形状がより円形に近い形状になることに起因して、扁平な断面形状の極細繊維と比較して、不織布の突刺強度をより高くする。
【００５４】
特に優れた突刺強度を得る観点から、極細繊維Ａは、１≦Ｌ／Ｄ≦１．８を満たす断面形状であることがより好ましく、Ｌ／Ｄが１．６以下である断面形状を有することがさらに好ましく、極細繊維Ｂは、１≦Ｌ／Ｄ≦１．４を満たす断面形状であることがより好ましく、Ｌ／Ｄが１．２以下である断面形状を有することがさらに好ましい。
【００５５】
このような断面形状を有する極細繊維は、例えば、分割型複合繊維の繊維断面構造を、各セグメントが放射状に交互に配列された維断面構造に調整することにより与えられる。さらに、分割型複合繊維において、繊維中心部に中空部を有する繊維断面構造とすることにより、上記特定の形状を有する極細繊維を簡易に得ることができる。
【００５６】
極細繊維Ａ及び／又は極細繊維Ｂは、繊度が０．６dtex未満であることが好ましく、０．４dtex未満であることがより好ましい。極細繊維の繊度が０．６dtex未満であると、薄いセパレータを得やすくなる。なお、極細繊維Ａと極細繊維Ｂの繊度は、互いに異なっていてよく、いずれの極細繊維についても、繊度の下限は、好ましくは０．００６dtexである。
【００５７】
特に、極細繊維Ｂが芯鞘型である場合には、極細繊維の繊度は、０．４dtex未満であることが好ましい。不織布において、芯鞘型複合繊維が同質量で含まれている場合、複合繊維の繊度が小さいほど、複合繊維の表面積が大きくなるため、熱接着面積が大きくなり、熱接着後の不織布の機械的強度がより高くなる。よって、極細繊維Ｂが芯鞘型の断面形状を有する場合は、特により小さい繊度を有することが好ましい。
【００５８】
（分割型複合繊維の製造方法）
分割型複合繊維は、所望の繊維断面構造が得られるように、適切な複合紡糸ノズルを用いて、常套の溶融紡糸機を用いて、複合紡糸してよい。紡糸温度（ノズル温度）は、使用する樹脂成分に応じて選択され、例えば２２０℃以上３２０℃以下としてよい。
【００５９】
紡糸フィラメントの繊度は、１dtex以上３０dtex以下の範囲内にあることが好ましい。紡糸フィラメントの繊度が１dtex未満であると、紡糸時の糸切れが多発することがある。紡糸フィラメントの繊度が３０dtexを越えると、高度な延伸が必要になる、又は分割後の繊度が大きくなって、極細繊維を得にくい。
【００６０】
次いで、紡糸フィラメントを公知の延伸処理機を用いて延伸処理して、延伸フィラメントを得る。延伸処理は、延伸温度を４０℃以上１５０℃以下の範囲内にある温度に設定して実施することが好ましい。延伸倍率は、１．１倍以上とすることが好ましく、１．５倍以上とすることがより好ましく、２〜５倍とすることがさらに好ましい。延伸倍率を１．１倍以上とすると、繊維を構成する分子が繊維の長さ方向に配向することに起因して、分割性が向上する。延伸方法は、使用する樹脂成分に応じて、温水または熱水中で実施する湿式延伸法、または乾式延伸法のいずれかが選択される。湿式延伸法の場合には延伸温度を４０℃以上９５℃以下の範囲内としてよく、乾式延伸法の場合には延伸温度を８０℃以上１５０℃以下の範囲内としてよい。
【００６１】
得られた延伸フィラメントには、必要に応じて所定量の繊維処理剤が付着させられ、さらに必要に応じてクリンパー（捲縮付与装置）で機械捲縮が与えられる。繊維処理剤は、後述するように、不織布を湿式抄紙法で製造する場合には、繊維を水等に分散させることを容易にする。また、繊維処理剤が付着した繊維に、繊維表面から外力を加えて（外力は、例えば、クリンパーによる捲縮付与の際に加わる力である）、繊維処理剤を繊維に染み込ませると、さらに水等への分散性が向上する。捲縮数は、５山／25mm以上３０山／25mm以下の範囲内にあることが好ましく、１０山／25mm以上２０山／25mm以下の範囲内にあることがより好ましい。捲縮数が５山／25mm以上であると、クリンパーによる外力が加わることに起因して分割性が向上し、捲縮数が３０山／25mm以下であると、繊維が凝集してダマになることが少ない又はない。
【００６２】
繊維処理剤付与後の（又は繊維処理剤が付与されていないがウェットな状態にある）フィラメントに８０℃以上１１０℃以下の範囲内にある温度で、数秒〜約３０分間、乾燥処理を施し、繊維を乾燥させる。乾燥処理は場合により省略してよい。その後、フィラメントは、繊維長が１mm〜１００mmとなるように切断される。後述するように、不織布を湿式抄紙法で製造する場合には、繊維長を３mm〜２０mmとすることが好ましい。湿式抄紙法で不織布を製造する場合に、繊維長が短いほど、分割型複合繊維の分割率が高くなる。
【００６３】
（不織布）
次に、本発明のセパレータを構成する不織布について説明する。不織布は、分割型複合繊維の分割により形成された、極細繊維Ａを５mass％以上の割合で含む。好ましくは１０mass％以上の割合で含み、より好ましくは２０mass％以上の割合で含み、最も好ましくは３５mass％以上の割合で含む。好ましい上限は８０mass％であり、より好ましい上限は５０mass％である。本発明のセパレータを構成する不織布は、小さい繊度（０．６dtex未満）の極細繊維を含むため、厚みを薄くすることができ、さらに、特定ポリプロピレン樹脂を主成分とする極細繊維Ａが５mass％以上の割合で含むことにより、優れた突刺強度を達成し得る。
【００６４】
不織布は、分割型複合繊維の分割により形成された極細繊維Ｂを任意の割合で含んでよい。例えば、極細繊維Ｂを５mass％〜８０mass％の割合で含むことが好ましい。特に極細繊維Ｂが芯鞘型極細複合繊維である場合は、極細繊維Ｂを１０mass％以上の割合で含むことがより好ましく、極細繊維Ｂを２０mass％以上の割合で含むことがさらに好ましく、極細繊維Ｂを３５mass％以上の割合で含むことが最も好ましい。好ましい上限は５０mass％である。不織布中に極細繊維Ｂとして芯鞘型極細複合繊維をかかる範囲の割合で含むと、小さい繊度（０．６dtex未満）の芯鞘型複合繊維を含むため、大きい繊度の芯鞘型複合繊維を同量含む不織布と比較して、より高い機械的強度を有する。また、薄くかつ機械的強度に優れたセパレータを得ることができる。
【００６５】
極細繊維Ａが５mass％以上含まれる限りにおいて、不織布は、前記分割型複合繊維から形成される極細繊維以外の他の繊維を９０mass％以下の量で含んでよい。他の繊維は、天然繊維もしくは再生繊維であってよく、または合成樹脂から成る単一繊維および複合繊維であってよい。あるいはまた、他の繊維は、別の分割型複合繊維から形成される極細繊維を含んでよい。あるいは、他の繊維は、分割型複合繊維から形成された極細繊維ではなく、単一紡糸法により製造された、繊度０．６dtex未満の極細繊維であってよい。あるいはまた、不織布は、前記分割型複合繊維に由来する繊維のみ（成分Ａから成る極細繊維、成分Ｂからなる極細繊維、ならびに分割が完全に進行しなかったために発生する繊度の大きい繊維および一本の繊維において枝分かれが生じている繊維等を含む）で構成されてよく、あるいは前記分割型複合繊維から形成される極細繊維のみで構成されてよい。
【００６６】
本発明のセパレータは、本発明の分割型複合繊維を１５mass％〜１００mass％の範囲で含んでよい。本発明の分割型複合繊維を主体成分（最も多い成分）としてセパレータを構成する場合には、本発明の分割型複合繊維を４０mass％〜１００mass％の範囲で含むことが好ましい。このセパレータはより優れた突刺強度を有する。或いは、本発明の分割型複合繊維を補助成分（最も多い成分でない成分）としてセパレータを構成する場合には、本発明の分割型複合繊維を１５mass％〜４５mass％の範囲で含むことが好ましい。このセパレータは突刺強度と通気性とを両立することができる。
【００６７】
不織布は、好ましくは、不織布に占める小さい繊度（０．６dtex未満）の繊維の総量が、１０mass％以上であることが好ましく、２０mass％以上であることがより好ましく、５０mass％以上であることがさらにより好ましく、７０mass％以上であることが最も好ましい。なお、好ましい上限は１００mass％である。不織布に占める小さい繊度（０．６dtex未満）の繊維の総量が上記範囲内であると、容易に厚さの薄い不織布を得ることができる。不織布に占める小さい繊度（０．６dtex未満）の繊維は、極細繊維Ａのみ、或いは極細繊維Ａおよび極細繊維Ｂのみであってよく、又は、これらと他の極細繊維とで構成されてよい。
【００６８】
分割型複合繊維から極細繊維を形成することは、不織布製造の過程において、繊維に外部から力を加えて、分割型複合繊維を分割することにより行う。繊維の分割は、例えば、高圧水流を噴射することにより実施することができ、あるいは、湿式抄紙法により不織布を製造する場合には、抄紙の際の離解処理時に受ける衝撃を利用して実施することができる。
【００６９】
不織布は、公知の方法に従って、繊維ウェブを作製した後、必要に応じて、熱処理に付して繊維同士を熱接着させて作製する。また、必要に応じて、繊維ウェブを繊維交絡処理に付してよい。繊維ウェブは、例えば、繊維長が１０mm以上８０mm以下の範囲内にある分割型複合繊維を用いてカード法またはエアレイ法等の乾式法により、または繊維長が２mm以上２０mm以下の範囲内にある分割型複合繊維を用いて湿式抄紙法により作製する。本発明のセパレータは、湿式抄紙ウェブから製造された不織布であることが好ましい。湿式抄紙ウェブを使用して作製する不織布は、一般的に緻密であって、良好な地合いを有するからである。さらに、湿式抄紙法によれば、抄紙の際の解離処理の条件を調節することによって、解離処理のみで分割型複合繊維を所望の分割率で分割することが可能である。
【００７０】
次いで、繊維ウェブを熱接着処理に付してよい。例えば、極細繊維Ｂを含み、極細繊維Ｂが芯鞘型極細複合繊維である場合は、芯鞘型極細複合繊維の鞘成分により繊維同士を接着してよい。或いは、分割型複合繊維の他に芯鞘型複合繊維を加えて、芯鞘型複合繊維の鞘成分により繊維同士を接着してよい。熱接着処理の条件は、繊維ウェブの目付、芯鞘型極細複合繊維の断面形態、および不織布に含まれる繊維を構成する樹脂の種類等に応じて適宜選択される。例えば、熱処理機としては、シリンダードライヤー（ヤンキードライヤー）、熱風吹き付け加工機、熱ロール加工機、または熱エンボス加工機等を用いることができる。特にシリンダードライヤー（ヤンキードライヤー）は、不織布の厚みを調整しながら、繊維同士を熱接着させることができる点で好ましい。シリンダードライヤーの熱処理温度は、例えば、エチレンビニルアルコール共重合体が鞘成分である場合には、８０〜１６０℃であることが好ましく、ポリエチレンが鞘成分である場合には、１００〜１６０℃であることが好ましい。
【００７１】
熱接着処理は、後述のように、繊維ウェブを水流交絡処理に付す場合には、水流交絡処理の前に実施することが好ましい。繊維ウェブの繊維同士を予め接合してから水流交絡処理を実施すると、繊維に高圧水流があたるときに繊維の「逃げ」が生じにくくなり、繊維同士を緊密に交絡させることができ、分割型複合繊維の分割がより促進される。尤も、熱接着処理は、繊維同士を交絡させた後に実施してもよい。即ち、熱接着処理と水流交絡処理の順序は、所望の不織布が得られる限りにおいて特に限定されない。
【００７２】
本発明のセパレータを構成する不織布においては、繊維同士を交絡させてよい。繊維同士を交絡させる手法としては、高圧水流の作用により繊維同士を交絡させる水流交絡処理が好ましく用いられる。水流交絡処理によれば、不織布全体の緻密さを損なうことなく、繊維同士を強固に交絡させることができる。また、水流交絡処理によって、繊維同士の交絡と同時に当該分割型複合繊維の分割および分割により生じた極細繊維同士の交絡をも進行させることができる。
【００７３】
水流交絡処理の条件は、使用する繊維ウェブの種類および目付、ならびに繊維ウェブに含まれる繊維の種類および割合等に応じて、適宜選択される。例えば、目付１０〜１００ｇ／ｍ2の湿式抄紙ウェブを水流交絡処理に付す場合には、繊維ウェブを７０〜１００メッシュ程度の平織り構造等の支持体に載置して、孔径０．０５〜０．３mmのオリフィスが０．５〜１．５mmの間隔で設けられたノズルから、水圧１〜１５ＭＰａ、より好ましくは２〜１０ＭＰａの柱状水流を繊維ウェブの片面または両面にそれぞれ１〜１０回ずつ噴射するとよい。水流交絡処理後の繊維ウェブは、必要に応じて乾燥処理に付される。
【００７４】
不織布は、必要に応じて親水化処理に付してよい。親水化処理は、電池セパレータの製造において常套的に用いられている任意の方法を用いて実施してよい。親水化処理は、具体的には、フッ素ガス処理、ビニルモノマーのグラフト重合処理、スルホン化処理、放電処理、界面活性剤処理または親水性樹脂付与処理等である。
【００７５】
本発明の電池セパレータを構成する不織布は、好ましくは２ｇ／ｍ2以上１００ｇ／ｍ2以下の範囲内にある目付を有し、より好ましくは５ｇ／ｍ2以上５０ｇ／ｍ2以下の範囲内にある目付を有し、特に好ましくは１０ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下の範囲内にある目付を有する。目付が２ｇ／ｍ2未満であると、不織布に粗密が生じて、電池セパレータとして使用したときに短絡が生じることがある。目付が１００ｇ／ｍ2を越えると、電池セパレータの厚さが大きくなって、その分、電池内の正極および負極の量が少なくなる。
【００７６】
本発明の電池セパレータをリチウムイオン二次電池において使用する場合、不織布の目付は２ｇ／ｍ2以上３０ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。そのような目付の不織布は、厚さが３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下となり、一般的に使用されているフィルムに代えて使用することが可能となる。
【００７７】
このようにして得られる本発明の電池セパレータは、高い突刺強度を実現することが可能であり、例えば、不織布が２〜５０ｇ／ｍ2程度の目付を有する場合には、単位目付あたり０．０２Ｎ以上の突刺強度を有することが好ましい。不織布が５０〜１００ｇ／ｍ2程度の目付を有する場合には、単位目付あたり０．０４Ｎ以上の突刺強度を有することが好ましい。単位目付けあたりの突刺強度の上限は特に限定されるものではないが、１Ｎ以下であることが好ましい。
【００７８】
本発明の電池セパレータは各種の電池に組み込まれて、電池を構成する。例えば、円筒型リチウムイオン二次電池においては、正極板と負極板とを本発明の電池セパレータを介して渦巻き状に巻回することができる。本発明の電池セパレータは、それ以外の電池、例えば、ニッケル水素二次電池、ニッケル−カドミウム二次電池、ニッケル−鉄二次電池、またはニッケル−亜鉛二次電池に使用してよい。
【実施例】
【００７９】
（分割型複合繊維１）
図１に示す繊維断面形状を有し、セグメントＡおよびセグメントＢの芯成分として、Ｑ値が１０．２、Ｍｎ＝３２６００、Ｍｗ＝３３３０００、Ｍｚ＝２３４００００、ＭＦＲ２３０が１０ｇ／１０分、引張弾性率が２４００ＭＰａであるホモポリプロピレン樹脂を用い、セグメントＢの鞘成分として、高密度ポリエチレン（日本ポリエチレン（株）製、商品名 ＨＥ４８１）を用いて、分割数が１６であり、中心部に中空率２０％の中空部を有する分割型複合繊維１を製造した。
【００８０】
分割型複合繊維１の製造は、ノズル孔が２０５個設けられた分割型複合ノズルを用い、ポリプロピレン／ポリエチレンの容積比を５／５（セグメントＡ／セグメントＢの容積比＝２．５／７．５）とし、紡糸温度２９０℃、吐出量０．３５ｇ／孔、引取速度８８０ｍ／minとして溶融押出し、繊度４dtexの紡糸フィラメントを得た。次いで、得られた紡糸フィラメントを１０５℃で２．１５倍に乾式延伸し、繊度２dtexの延伸フィラメントとした。得られた延伸フィラメントに繊維処理剤を付与した後、３mmの繊維長に切断し、分割型複合繊維１を短繊維の形態で得た。
【００８１】
（分割型複合繊維２）
ポリプロピレン／ポリエチレンの容積比を７／３（セグメントＡ／セグメントＢの容積比＝３．５／６．５）に変更して紡糸フィラメントを作製したこと以外は、分割型複合繊維１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維２を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８２】
（分割型複合繊維３）
図３に示す繊維断面形状を有するように、分割型複合ノズルを変更して、紡糸温度２９０℃、吐出量０．５３ｇ／孔、引取速度８８０ｍ／minとして溶融押出し、繊度６dtexの紡糸フィラメントを得、次いで、得られた紡糸フィラメントを１０５℃で３．６倍に乾式延伸し、繊度２dtexの延伸フィラメントとしたこと以外は、分割型複合繊維１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維３を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８３】
（分割型複合繊維４）
図３に示す繊維断面形状を有するように、セグメントＡとして分割型複合繊維１で用いたポリプロピレンを用い、セグメントＢとして分割型複合繊維１で用いたポリエチレンを用いて分割型複合繊維４を製造した。分割型複合繊維４の製造は、ノズル孔が３００個設けられた分割型複合ノズルを用い、ポリプロピレン／ポリエチレンの容積比を５／５（セグメントＡ／セグメントＢの容積比＝５／５）とし、紡糸温度２９０℃、吐出量０．３６ｇ／孔、引取速度６００ｍ／minとして溶融押出し、繊度６dtexの紡糸フィラメントを得た。次いで、得られた紡糸フィラメントを１０５℃で３．６倍に乾式延伸し、繊度２dtexの延伸フィラメントとした。得られた延伸フィラメントに繊維処理剤を付与した後、３mmの繊維長に切断し、分割型複合繊維４を短繊維の形態で得た。
【００８４】
（分割型複合繊維５）
セグメントＡおよびセグメントＢの芯成分として、Ｑ値が５．３、Ｍｎ＝３２０００、Ｍｗ＝１７１０００、Ｍｚ＝７００００００、ＭＦＲ２３０が２６ｇ／１０分、引張弾性率が１６００ＭＰａであるポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製“ＳＡ０３Ａ”）を用いたこと以外は、分割型複合繊維１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維５を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８５】
（分割型複合繊維６）
セグメントＡおよびセグメントＢの芯成分として、Ｑ値が５．３、Ｍｎ＝３２０００、Ｍｗ＝１７１０００、Ｍｚ＝７００００００、ＭＦＲ２３０が２６ｇ／１０分、引張弾性率が１６００ＭＰａであるポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製“ＳＡ０３Ａ”）を用いたこと以外は、分割型複合繊維２を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維６を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８６】
（分割型複合繊維７）
セグメントＡおよびセグメントＢの芯成分として、Ｑ値が５．３、Ｍｎ＝３２０００、Ｍｗ＝１７１０００、Ｍｚ＝７００００００、ＭＦＲ２３０が２６ｇ／１０分、引張弾性率が１６００ＭＰａであるポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製“ＳＡ０３Ａ”）を用いたこと以外は、分割型複合繊維３を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維７を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８７】
（分割型複合繊維８）
セグメントＡとして、Ｑ値が５．３、Ｍｎ＝３２０００、Ｍｗ＝１７１０００、Ｍｚ＝７００００００、ＭＦＲ２３０が２６ｇ／１０分、引張弾性率が１６００ＭＰａであるポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ社製“ＳＡ０３Ａ”）を用いたこと以外は、分割型複合繊維４を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、分割型複合繊維８を繊維長３mmの短繊維の形態で得た。
【００８８】
分割型複合繊維１〜８の構成および繊度等を表１に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
（実施例１）
分割型複合繊維１を用いて、湿式抄紙法で繊維ウェブを作製した。具体的には、繊維の濃度が０．０１mass％となるようにスラリーを調製し、パルパーにて回転数２０００ｒｐｍで５分間攪拌して、繊維を解離させるとともに、分割型複合繊維を割繊させて極細繊維Ａおよび極細繊維Ｂを形成させた。その後、円網式湿式抄紙機を用いて、目付８０ｇ／ｍ2のウェブが得られるように、湿式抄紙した。それから、抄紙したウェブを、搬送用支持体で搬送し、１４０℃に加熱したシリンダードライヤーを用いて、４５秒間、ウェブに加熱処理を施して、湿式抄紙ウェブを乾燥させると同時に、極細繊維Ｂの鞘成分で繊維同士を接着させて、不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは１．７であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．０であった。
【００９１】
（実施例２）
分割型複合繊維２を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、実施例２の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは１．５であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．１であった。
【００９２】
（実施例３）
分割型複合繊維３を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、実施例３の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは２．９であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．６であった。
【００９３】
（実施例４）
分割型複合繊維４を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、実施例４の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは２．０であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは２．０であった。
【００９４】
（比較例１）
分割型複合繊維５を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、比較例１の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは１．７であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．０であった。
【００９５】
（比較例２）
分割型複合繊維６を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、比較例２の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは１．５であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．１であった。
【００９６】
（比較例３）
分割型複合繊維７を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、比較例３の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは２．９であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは１．６であった。
【００９７】
（比較例４）
分割型複合繊維８を用いたこと以外は、実施例１の不織布を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、比較例４の不織布を得た。なお、極細繊維Ａの繊維断面のＬ／Ｄは２．０であり、極細繊維Ｂの繊維断面のＬ／Ｄは２．０であった。
【００９８】
得られた不織布の分割率、厚さ、引張強度、および突刺強度を評価した。その評価結果を表２に示す。分割率、厚さ、引張強度および突刺強度の評価方法は次のとおりである。
【００９９】
（分割率）
加熱処理を施す前の段階で、湿式抄紙ウェブの厚さ方向の切断面が露出するように、ウェブを、筒に、できるだけ密に詰めた。筒に詰めた不織布を、電子顕微鏡で３００倍に拡大して、０．４mm×０．３mmの領域を撮影した。撮影した写真において現れている繊維断面を１つずつ確認し、極細繊維Ａからなる繊維の数、および極細繊維Ｂからなる繊維の数をカウントした。また、未分割の繊維について、それぞれの構成成分の数を観察して求め（例えば、図１〜３の繊維断面を有する場合、全く分割していない繊維の構成成分の数は１６であり、半分に分割している繊維の構成成分の数は８である）、構成成分の数を各未分割の繊維の数としてカウントした。よって、例えば未分割の繊維が１本存在し、その構成成分の数が１６であると、その繊維は１６本とカウントされる。カウント結果より、下記の式に基づいて分割率を算出した。
分割率（％）＝［成分Ａからなる繊維の数＋成分Ｂからなる繊維の数］÷［成分Ａからなる繊維の数＋成分Ｂからなる繊維の数＋未分割の繊維の数の合計］×１００
【０１００】
（不織布の厚さ）
熱処理後の不織布の厚さを、厚み測定機（商品名：ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ モデルＣＲ−６０Ａ （株）大栄科学精器製作所製）を用い、試料１ｃｍ2あたり２．９４ｃＮの荷重を加えた状態で測定した。
【０１０１】
（引張強度）
ＪＩＳ Ｌ １０９６ ６．１２．１ Ａ法（ストリップ法）に準じて、定速緊張形引張試験機を用いて、試料片の幅５ｃｍ、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度３０±２ｃｍ／分の条件で引張試験に付し、切断時の荷重値を測定し、引張強度とした。引張試験は、不織布のタテ方向（機械方向）について実施した。
【０１０２】
（突刺強度）
縦３０mm、幅１００mmの大きさに裁断した不織布を試料として準備した。この試料を、ハンディー圧縮試験機（カトーテック（株）製のＫＥＳ−Ｇ５）の円筒状貫通孔（直径１１mm）を有する支持体の上に置き、さらにその上に縦４６mm、横８６mm、厚さ７mmのアルミ板の中央部に直径１１mmの孔を有する押さえ板を、当該孔が支持体の円筒状貫通孔と一致するように載置した。次いで、高さ１８．７mm、底面直径２．２mm、先端部形状が１mmの球形である円錐形状の針を、２mm／秒の速度で押さえ板の中央に垂直に突き刺した時の荷重を測定し、測定した荷重のうち最大荷重（Ｎ）を突刺強度とした。突刺強度は、１枚の電池セパレータから４枚の試料を採取し、それぞれの試料について異なる１５箇所で測定し、計６０箇所で測定した値の平均値とした。
【０１０３】
【表２】
【０１０４】
実施例１と比較例１とをそれぞれ比較すると、分割型複合繊維の分割率および分割後の極細繊維の繊度に差がないにもかかわらず、実施例１の方が高い突刺強度を示した。同様のことが、実施例２と比較例２との比較、実施例３と比較例３との比較、実施例４と比較例４との比較からもいえる。これは、実施例１〜４で用いたポリプロピレンのｚ平均分子量Ｍｚが２３４００００であるためである。
【０１０５】
実施例１〜３は実施例４と比較して高い引張強度を示した。これは、実施例１〜３を構成する極細繊維Ｂが芯鞘型であるため、極細繊維Ｂの鞘成分により極細繊維同士がより強く接着しているためである。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のセパレータは、特定のポリプロピレン樹脂を主成分とする極細繊維を含むので、突刺強度の高いものとして得られ、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池のセパレータとして好適に使用される。
【符号の説明】
【０１０７】
Ａ セグメントＡ
Ｂ セグメントＢ
２ 芯成分
４ 鞘成分
６ 中空部
１０ 分割型複合繊維
１２ 芯成分
１４ 鞘成分
２０ 分割型複合繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレン系樹脂を含有するセグメントＡを少なくとも一成分として含む分割型複合繊維の割繊により形成された、前記セグメントＡに由来する極細繊維Ａを含む不織布からなる電池セパレータであって、
前記極細繊維Ａは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン樹脂を主成分として含み、
前記極細繊維Ａは、繊度０．６dtex未満であり、
前記極細繊維Ａを５mass％以上の割合で含むことを特徴とする電池セパレータ。
【請求項２】
前記分割型複合繊維は、さらにポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢを含み、前記分割型複合繊維の割繊により形成された、前記セグメントＢに由来する極細繊維Ｂを含む不織布からなる請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項３】
前記極細繊維Ｂは、セグメントＢを構成するポリオレフィン系樹脂が鞘成分である芯鞘型極細複合繊維である請求項２に記載の電池セパレータ。
【請求項４】
前記極細繊維Ｂは、セグメントＡを構成するポリプロピレン系樹脂が芯成分であり、セグメントＢを構成するポリオレフィン系樹脂が鞘成分である芯鞘型極細複合繊維である請求項２又は３に記載の電池セパレータ。
【請求項５】
極細繊維Ａは、繊維断面において極細繊維Ａの外周の任意の二点を結ぶ線分のうち最も長い線分をＬ、極細繊維Ａの断面積と等しい面積の円の直径をＤとしたとき、１≦Ｌ／Ｄ≦２を満たす断面形状である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セパレータ。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の電池セパレータを含んでなる電池。
【請求項１】
ポリプロピレン系樹脂を含有するセグメントＡを少なくとも一成分として含む分割型複合繊維の割繊により形成された、前記セグメントＡに由来する極細繊維Ａを含む不織布からなる電池セパレータであって、
前記極細繊維Ａは、ｚ平均分子量Ｍｚが１,０００,０００以上であり、かつ重量平均分子量Ｍｗが８００,０００以下であるポリプロピレン樹脂を主成分として含み、
前記極細繊維Ａは、繊度０．６dtex未満であり、
前記極細繊維Ａを５mass％以上の割合で含むことを特徴とする電池セパレータ。
【請求項２】
前記分割型複合繊維は、さらにポリオレフィン系樹脂を含有するセグメントＢを含み、前記分割型複合繊維の割繊により形成された、前記セグメントＢに由来する極細繊維Ｂを含む不織布からなる請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項３】
前記極細繊維Ｂは、セグメントＢを構成するポリオレフィン系樹脂が鞘成分である芯鞘型極細複合繊維である請求項２に記載の電池セパレータ。
【請求項４】
前記極細繊維Ｂは、セグメントＡを構成するポリプロピレン系樹脂が芯成分であり、セグメントＢを構成するポリオレフィン系樹脂が鞘成分である芯鞘型極細複合繊維である請求項２又は３に記載の電池セパレータ。
【請求項５】
極細繊維Ａは、繊維断面において極細繊維Ａの外周の任意の二点を結ぶ線分のうち最も長い線分をＬ、極細繊維Ａの断面積と等しい面積の円の直径をＤとしたとき、１≦Ｌ／Ｄ≦２を満たす断面形状である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池セパレータ。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の電池セパレータを含んでなる電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１４２２３５（Ｐ２０１２−１４２２３５Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６４（Ｐ２０１１−８６４）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００２９２３）ダイワボウホールディングス株式会社 (173)
【出願人】（３０００４９５７８）ダイワボウポリテック株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００２９２３）ダイワボウホールディングス株式会社 (173)
【出願人】（３０００４９５７８）ダイワボウポリテック株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
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