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特許7554812アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-11
(45)【発行日】2024-09-20
(54)【発明の名称】アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
(51)【国際特許分類】
H01G 9/02 20060101AFI20240912BHJP
【ＦＩ】
H01G9/02
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022501730
(86)(22)【出願日】2021-01-26
(86)【国際出願番号】 JP2021002664
(87)【国際公開番号】W WO2021166570
(87)【国際公開日】2021-08-26
【審査請求日】2023-01-31
(31)【優先権主張番号】P 2020028871
(32)【優先日】2020-02-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】390032230
【氏名又は名称】ニッポン高度紙工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】村岡 拓也
(72)【発明者】
【氏名】越智 貴史
(72)【発明者】
【氏名】石ヶ休 正樹
(72)【発明者】
【氏名】熊岡 弘倫
【審査官】田中 晃洋
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１７６０７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１９９４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０７２３６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－００４８４４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｇ ９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の電極の間に介在し、陰極材料として導電性高分子を有するアルミニウム電解コンデンサに用いるセパレータであって、前記セパレータはフィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなり、セパレータ全体に占める前記フィブリル化セルロース繊維の含有割合が４０～６０質量％であり、前記フィブリル化合成繊維の含有割合が４０～６０質量％であり、前記セパレータは、前記フィブリル化セルロース繊維として、平均繊維径が６～１２μｍの繊維を含み、前記フィブリル化合成繊維として、平均繊維径が１３～２２μｍの繊維を含み、２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ及び２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さを用いて下記式（１）で表される、引張強さ低下率が１０～８０％であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ。式（１） ： （Ｘ１－Ｘ２）／Ｘ１×１００
Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ
Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さ
【請求項2】
前記引張強さ低下率が２０～８０％であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項3】
前記セパレータは、２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さが１６０～１６００Ｎ／ｍであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項4】
前記セパレータは、前記フィブリル化合成繊維として、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルのうち少なくとも１種類の繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータ。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを用いたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルミニウム電解コンデンサ用セパレータ及び該セパレータを用いたアルミニウム電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
アルミニウム電解コンデンサは、自動車電装部品や、電子機器等、多くの分野に使用されている。
アルミニウム電解コンデンサの中でも、陰極材料に導電性高分子を用いたアルミニウム固体電解コンデンサ（以下、「固体電解コンデンサ」と称す。）は、陰極材料に電解液のみを用いる通常のアルミニウム電解コンデンサと比べ、周波数特性が良好で、等価直列抵抗（以下、「ＥＳＲ」と称す。）が小さいため、パーソナルコンピュータやコンピュータのＣＰＵ周辺回路などにも使用されている。
アルミニウム電解コンデンサの中でも、陰極材料に導電性高分子を用いたアルミニウム固体電解コンデンサ（以下、「固体電解コンデンサ」と称す。）は、陰極材料に電解液のみを用いる通常のアルミニウム電解コンデンサと比べ、周波数特性が良好で、等価直列抵抗（以下、「ＥＳＲ」と称す。）が小さいため、パーソナルコンピュータやコンピュータのＣＰＵ周辺回路などにも使用されている。
【0003】
また、陰極材料に導電性高分子と電解液とを共に用いた導電性高分子ハイブリッドアルミニウム電解コンデンサ（以下、「ハイブリッド電解コンデンサ」と称す。）は、陰極材料に電解液のみを用いる通常のアルミニウム電解コンデンサと比べ、ＥＳＲが低いことから自動車電装機器用途にも用いられてきている。
【0004】
一般的に、固体電解コンデンサは、陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にセパレータを介在させて巻回し、導電性高分子のモノマーと酸化剤とを含む重合液を含浸し、モノマーを重合して得た導電性高分子を含有した素子を、ケースに挿入した後に封口することで、または、陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にセパレータを介在させて巻回し、導電性高分子の分散体を含浸、乾燥して得た導電性高分子を含有した素子を、ケースに挿入した後に封口することで、作製される。
【0005】
ハイブリッド電解コンデンサは、導電性高分子を含有した素子に、更に電解液を含浸させ、ケースに挿入した後に封口することで、または、ケースに電解液を注入した後に素子をケースに挿入し、電解液を含浸させ、封口することで、作製される。
【0006】
電解液のみを用いた通常のアルミニウム電解コンデンサの伝導機構はイオン伝導だが、導電性高分子を含有した固体電解コンデンサやハイブリッド電解コンデンサの伝導機構は電子伝導である。このため、固体電解コンデンサやハイブリッド電解コンデンサは、通常のアルミニウム電解コンデンサと比べ応答性が高く、ＥＳＲが低いため発熱を抑えることができ、耐熱性要求の高い自動車電装部品等に使用される。
【0007】
上述したように、導電性高分子を含有する固体電解コンデンサ或いはハイブリッド電解コンデンサ（以下、固体電解コンデンサ及びハイブリッド電解コンデンサを総称して「導電性高分子コンデンサ」とする）は、パーソナルコンピュータや家庭用ゲーム機をはじめ、高耐熱性や長期信頼性が要求される自動車用電装部品等にも適用範囲が広がっている。特に自動車用電装部品として用いられる用途では、コンデンサの保証時間として１５０℃、２千時間への対応といった要求が出てきている。
【0008】
また、コンピュータ用途においても、コンデンサにリフローはんだ付けを行う際の要求として、従来の２６０℃よりも高い２７０℃対応への要求も高まってきている。そのため、セパレータにはさらなる耐熱性の向上が求められている。
【0009】
導電性高分子コンデンサ用セパレータを含む従来の電気化学素子用セパレータを構成する繊維としては、セルロース繊維や合成繊維が用いられ、セルロース繊維或いは合成繊維を単独で用いたセパレータや、これらを混合したセパレータが使用されている。なかでも、セルロース繊維は、水だけでなく、エチレングリコールやγ－ブチロラクトンなどの電解液溶媒、モノマー液、アルコール系溶媒などコンデンサ作製工程で使用される様々な液に対する親和性が高く、電解液溶媒に溶解することもない。そのため、セルロース繊維を含有するセパレータは、導電性高分子コンデンサ用セパレータに用いられてきている。
【0010】
セルロース繊維を含有する導電性高分子コンデンサ用セパレータの耐熱性の向上を目的に、特許文献１～４等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【文献】特開２０１７－１１９９４１
【文献】特開２０１９－１７６０７３
【文献】特開２００６－２４５５５０
【文献】再表２００５／１０１４３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
特許文献１には、電気化学素子用セパレータとして、セルロース繊維からなるセパレータが提案されている。特許文献１に記載されたセパレータを使用することで、耐熱性を高めることが可能とされている。しかし、セルロース繊維のみからなるセパレータは、セルロースの熱分解温度以上で高温暴露すると、徐々にセルロースの分解が促進されてしまう。そのため、セパレータの強度が低下し、ショート不良が発生してしまうという懸念がある。つまり、さらに耐熱性を向上させたセパレータが求められている。
【0013】
特許文献２には、合成樹脂繊維を含有し、空隙率、平均孔径、クラークこわさを制御することでセパレータのしなやかさを制御し、ＥＳＲ特性及び長期信頼性を向上させたセパレータが記載されており、セルロース繊維を含んだ技術も開示されている。このように、しなやかさを制御したセパレータは、高温環境下でのセパレータの収縮を抑えることができる。そのため、コンデンサに振動などの外力が加わった場合でも、セパレータが適度にしなやかなため素子のズレが起こりにくく、長期信頼性を向上させることができる。しかし、このようなセパレータであっても、近年要求されるような、１５０℃、２千時間といった長時間の高温暴露や、２７０℃でのリフローはんだ付けのような、短時間の急激な高温暴露の際に、セパレータの耐熱性が十分でない場合があり、ショート不良の増加やＥＳＲの増大を招く可能性があった。つまり、セパレータの耐熱性をさらに向上させることが求められている。
【0014】
特許文献３には、熱膨張測定したときに大幅に伸び縮みや切断を起こしにくいセパレータが提案されており、このセパレータを用いることで、耐熱性が良好で、高信頼性の電子部品を提供できることが記載されている。この特許文献３に記載されているセパレータは、緩やかな温度変化の場合は安定性が高い。しかし、２７０℃でのリフローはんだ付けのように、素子に急激な温度上昇が起こる場合には、セパレータの伸び縮みや切断を起こす可能性がある。そのため、ショート不良が発生してしまうという懸念がある。
【0015】
特許文献４には、熱処理後の寸法変化率の低いセパレータが記載されている。この特許文献４に記載されたセパレータを用いることで、高温暴露後でも電気化学素子の内部抵抗を低くできることが開示されている。このセパレータは、高温暴露した際の収縮を抑えることで、表面平滑性を保ち、内部抵抗の上昇を抑えることができる。しかし、このような収縮の小さいセパレータでも、高温暴露した際にセパレータの強度が低下することがさけられない。そのため、セパレータの遮蔽性が低下してしまうという懸念があった。
【0016】
特許文献３及び特許文献４は、フィブリル化耐熱性繊維と、非フィブリル化繊維と、フィブリル化セルロース繊維との三成分からなるセパレータである。非フィブリル化繊維を配合することで、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロース繊維とを捕捉し、セパレータの基本骨格を形成することができるとされている。
しかし、非フィブリル化繊維はフィブリル化繊維と合わせると、結束繊維ができやすい、繊維の分散性が悪いなどの問題があり、セパレータの地合いが悪化しやすい。非フィブリル化繊維を含有したセパレータは、地合いが悪くなりやすく、紙層中の繊維の分布が不均一になってしまう。紙層中の繊維の分布が不均一な場合、熱がかかった際に、局所的にセルロース繊維の多い部分で強度低下が起こりやすくなる。仮に、特許文献３及び特許文献４で、セパレータの伸び縮みや変形を抑えるためにセルロース繊維の配合量を高めようとすると、さらにセルロース繊維の分布が不均一となり、強度低下が顕著となる。そのため、部分的にセパレータが脆くなり強度が低下するなどの影響により、ショート不良が発生するという懸念がある。また、高温への耐性を高めるためにフィブリル化耐熱性繊維の配合量を高めた場合、同様に地合いが悪化し、ショート不良が発生する懸念がある。
しかし、非フィブリル化繊維はフィブリル化繊維と合わせると、結束繊維ができやすい、繊維の分散性が悪いなどの問題があり、セパレータの地合いが悪化しやすい。非フィブリル化繊維を含有したセパレータは、地合いが悪くなりやすく、紙層中の繊維の分布が不均一になってしまう。紙層中の繊維の分布が不均一な場合、熱がかかった際に、局所的にセルロース繊維の多い部分で強度低下が起こりやすくなる。仮に、特許文献３及び特許文献４で、セパレータの伸び縮みや変形を抑えるためにセルロース繊維の配合量を高めようとすると、さらにセルロース繊維の分布が不均一となり、強度低下が顕著となる。そのため、部分的にセパレータが脆くなり強度が低下するなどの影響により、ショート不良が発生するという懸念がある。また、高温への耐性を高めるためにフィブリル化耐熱性繊維の配合量を高めた場合、同様に地合いが悪化し、ショート不良が発生する懸念がある。
【0017】
このように、セルロース繊維を含有するセパレータは、電気化学素子用セパレータとして広く用いられているが、従来のセパレータでは、１５０℃、２千時間のような長時間の高温暴露や、２７０℃でのリフローはんだ付けのような短時間の急激な高温暴露に対する耐熱性で問題があった。セルロース繊維を熱分解温度以上に晒した場合、収縮のような形状の変化は起こりにくいが、熱分解が起こることは避けられない。そのため、セルロース繊維を含有するセパレータの耐熱性を向上するには、実際にセルロース繊維が熱分解する条件での耐性を向上させることが重要である。同様に、導電性高分子コンデンサの耐熱性の向上には、セパレータを実際に高温暴露した際の耐熱性を更に向上させることが必要である。
【0018】
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、セパレータを高温暴露した際、セパレータには段階的に様々な劣化が起こるが、その中でも特に、セパレータの引張強さの低下を最小限に抑えることが重要であることが判明した。
【0019】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、セパレータを高温暴露した際に生じる段階的な劣化のうち、特に、セパレータに生じる引張強さの低下を最小限に抑えることで、耐熱性が良好な高信頼性のセパレータ及び該セパレータを用いた導電性高分子コンデンサ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】
【0020】
本発明は上述した課題を解決し、セパレータを高温暴露した際に生じる段階的な劣化のうち、特に、引張強さの低下を最小限に抑えることのできるセパレータを提供することを目的とする。かかる目的を達成する一手段として、本発明に係る実施の形態は、例えば、以下の構成を備える。
【0021】
即ち、一対の電極の間に介在し、陰極材料として導電性高分子を有するアルミニウム電解コンデンサに用いるセパレータであって、前記セパレータはフィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなり、セパレータ全体に占めるフィブリル化セルロース繊維の含有割合が４０～６０質量％であり、フィブリル化合成繊維の含有割合が４０～６０質量％であり、セパレータは、フィブリル化セルロース繊維として、平均繊維径が６～１２μｍの繊維を含み、フィブリル化合成繊維として、平均繊維径が１３～２２μｍの繊維を含み、２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ及び２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さを用いて下記式（１）で表される、引張強さ低下率が１０～８０％であることを特徴とする。
式（１） ： （Ｘ１－Ｘ２）／Ｘ１×１００
Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ
Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さ
式（１） ： （Ｘ１－Ｘ２）／Ｘ１×１００
Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ
Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さ
【0022】
さらに、前記セパレータは、前記引張強さ低下率が２０～８０％であることを特徴とする。
【0023】
またさらに、２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さが１６０～１６００Ｎ／ｍであることを特徴とする。
【0025】
または、以上の構成からなるアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを用いたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサとする。
【0026】
そして例えば、フィブリル化合成繊維として、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルのうち少なくとも１種類の繊維を含むことを特徴とする。
【0028】
また例えば、前記一対の電極における陰極材料として、導電性高分子を用いたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサとする。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、セパレータを高温暴露した際に生じる段階的な劣化のうち、セパレータに生じる引張強さの低下を最小限に抑えることで、耐熱性が良好な高信頼性のセパレータ及び該セパレータを用いた導電性高分子コンデンサを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、本発明の一実施の形態例について、詳細に説明する。
一般的なアルミニウム電解コンデンサの、リフローはんだ付けのピーク温度及び時間よりも過酷な条件で熱処理をした際、セパレータの劣化は比較的短い時間で急激に進む。劣化は段階的に進んでいくが、その中でも特に、セパレータの引張強さが急激に低下する。
本発明者らは、セパレータに生じる急激な引張強さの低下を抑えることができれば、リフローはんだ付けのような短時間の急激な高温暴露の際の耐熱性だけでなく、コンデンサの使用環境における長時間の高温暴露の際の耐熱性も担保することができることを見出した。
一般的なアルミニウム電解コンデンサの、リフローはんだ付けのピーク温度及び時間よりも過酷な条件で熱処理をした際、セパレータの劣化は比較的短い時間で急激に進む。劣化は段階的に進んでいくが、その中でも特に、セパレータの引張強さが急激に低下する。
本発明者らは、セパレータに生じる急激な引張強さの低下を抑えることができれば、リフローはんだ付けのような短時間の急激な高温暴露の際の耐熱性だけでなく、コンデンサの使用環境における長時間の高温暴露の際の耐熱性も担保することができることを見出した。
【0031】
以上に鑑み、本実施の形態のセパレータを例えば以下の構成とした。
一対の電極の間に介在し、陰極材料として導電性高分子を有するアルミニウム電解コンデンサに用いるセパレータであって、前記セパレータはフィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなり、２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ及び２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さを用いて下記式（１）で表される、引張強さ低下率が１０～９０％であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用セパレータとする。
一対の電極の間に介在し、陰極材料として導電性高分子を有するアルミニウム電解コンデンサに用いるセパレータであって、前記セパレータはフィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなり、２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ及び２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さを用いて下記式（１）で表される、引張強さ低下率が１０～９０％であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用セパレータとする。
【0032】
式（１） ： （Ｘ１－Ｘ２）／Ｘ１×１００
Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ
Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さ
なお、本発明では、以降、Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さを「調湿後の引張強さ」、Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さを「熱処理後の引張強さ」と称す。
Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ
Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さ
なお、本発明では、以降、Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さを「調湿後の引張強さ」、Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さを「熱処理後の引張強さ」と称す。
【0033】
本発明では、引張強さ低下率をセパレータの耐熱性の指標として用いた。セパレータに２７０℃，２０分間熱処理のように過剰な熱処理を行うと、セパレータを構成する繊維の熱分解、溶融などの変化が生じる。そして、これらの変化が複合的に作用することで、セパレータの引張強さが急激に低下する。セパレータの引張強さ低下率を求めることで、セパレータが熱処理によってどの程度変化したかを推定することができる。つまり、引張強さ低下率が高すぎる場合は、セパレータを構成する繊維に過剰な熱分解や溶融などの変化が起きていることが推定できる。そのため、引張強さ低下率を求めることで、熱処理によるセパレータの変化の度合いを推定し、セパレータの耐熱性の指標とすることができる。なお、本発明の引張強さ低下率は、調湿後の引張強さの値の方が、熱処理後の引張強さの値よりも大きい場合を想定しており、引張強さ低下率は正の値となる。
【0034】
本実施の形態のセパレータは、上記式（１）に示すように、引張強さ低下率が１０～９０％である。引張強さ低下率が１０～９０％であれば、セパレータに長時間の高温暴露を行った場合及び短時間の急激な高温暴露を行った場合でも引張強さが低下することがない。つまり、セパレータを構成する繊維の熱分解や溶融による変化を最低限に抑え、熱処理後もセパレータの遮蔽性及び導電性高分子の連続性を維持することができる。繊維の熱分解や溶融といった変化を最低限に抑えることができれば、繊維が脆く崩れやすい状態となったり、紙層中で繊維が部分的に少ない領域が生じたりすることがない。そのため、このセパレータを使用したコンデンサは、リフローはんだ付け後のショート不良率を低減し、長期信頼性を想定した高温負荷試験後のＥＳＲの上昇率を低減することができる。好ましくは、引張強さ低下率を２０～８０％以下とすることで、セパレータを構成する繊維の熱分解や溶融による変化をさらに抑えることができる。
引張強さ低下率は低い方が好ましいが、本発明のセパレータで実現可能な範囲としては、１０％が上限となる。但し、素子巻の作製時に必要なセパレータの強度などを考慮すると、２０％を上限とすることが好ましい。また、熱処理後のセパレータには、収縮やシワなどの変形がないことが好ましい。
引張強さ低下率は低い方が好ましいが、本発明のセパレータで実現可能な範囲としては、１０％が上限となる。但し、素子巻の作製時に必要なセパレータの強度などを考慮すると、２０％を上限とすることが好ましい。また、熱処理後のセパレータには、収縮やシワなどの変形がないことが好ましい。
【0035】
引張強さ低下率が９０％を超過する場合、長時間の高温暴露又は短時間の急激な高温暴露の際にセパレータの分解が急激に進み、セパレータを構成する繊維同士の絡みや結合が損なわれてしまい、セパレータの遮蔽性を保つことができなくなる。つまり、セパレータを構成する繊維の熱分解や溶融が過剰に進むため、繊維が脆く崩れやすい状態となったり、紙層中で繊維が部分的に少ない領域が生じたりする。そのため、このセパレータを使用したコンデンサでは、リフローはんだ付けや長期信頼性試験を行った場合に、電極箔等のバリがセパレータを貫通することでショート不良が起こる、繊維表面又は繊維間に形成された導電性高分子層にクラックなどが生じることでＥＳＲが上昇する、などの問題が生じる場合がある。
【0036】
〔熱処理〕
本実施の形態における熱処理について、以下に説明する。
本実施の形態における「２７０℃，２０分間熱処理」は、予め２７０℃まで昇温した装置（例えば、庫内温度を２７０℃まで昇温した恒温槽やオーブンなど）に、セパレータを入れてから２０分間放置することを意味する。セパレータを２７０℃で熱処理するときに使用する装置としては、恒温槽やオーブンなどを使用することができる。試験時の雰囲気は、空気中や不活性ガス中などがあるが、空気中で実施することが好ましい。空気中であれば、セパレータを構成する繊維には酸化による劣化も加わり、過酷な条件での評価とすることができる。この条件でも引張強さ低下率を９０％以下とすることが出来れば、不活性ガス中でも同様に引張強さ低下率は９０％以下となる。
本実施の形態における熱処理について、以下に説明する。
本実施の形態における「２７０℃，２０分間熱処理」は、予め２７０℃まで昇温した装置（例えば、庫内温度を２７０℃まで昇温した恒温槽やオーブンなど）に、セパレータを入れてから２０分間放置することを意味する。セパレータを２７０℃で熱処理するときに使用する装置としては、恒温槽やオーブンなどを使用することができる。試験時の雰囲気は、空気中や不活性ガス中などがあるが、空気中で実施することが好ましい。空気中であれば、セパレータを構成する繊維には酸化による劣化も加わり、過酷な条件での評価とすることができる。この条件でも引張強さ低下率を９０％以下とすることが出来れば、不活性ガス中でも同様に引張強さ低下率は９０％以下となる。
【0037】
ハイブリッド電解コンデンサの場合、セパレータは電解液を含んだ湿潤状態で素子内に存在している。繊維の熱分解は湿潤状態の方が緩やかに進むため、空気中で引張強さ低下率が９０％以下であれば、湿潤状態でもセパレータの引張強さを保つことができ、耐熱性に優れたセパレータとすることができる。
【0038】
本発明の実施の形態のセパレータは、熱処理後の引張強さが１６０Ｎ／ｍ以上であることが好ましい。熱処理によりセパレータを構成する繊維には熱分解や溶融などの変化が起こっても、熱処理後の引張強さが１６０Ｎ／ｍ以上であれば、セパレータの機能を最低限保つことができる。より好ましくは、熱処理後の引張強さが２００Ｎ／ｍ以上であれば、セパレータを構成する繊維の熱分解や溶融などの変化をさらに抑えることが出来る。熱処理後の引張強さは高いほど良いが、本発明のアルミニウム電解コンデンサ用セパレータとして実現可能な範囲を考慮すると１６００Ｎ／ｍが上限となる。
【0039】
本発明の実施の形態のセパレータは、コンデンサ素子巻を作製する際の作業性を考慮して、調湿後の引張強さが３３０Ｎ／ｍ以上であることが好ましく、５２０Ｎ／ｍ以上であることがさらに好ましい。調湿後の引張強さが５２０Ｎ／ｍ以上であれば、素子巻を作製する際の生産性が悪化しにくい。
【0040】
本発明のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維を含有する。セルロース繊維は、セルロース分子間で水素結合を形成するため、セパレータの骨格となり調湿後の引張強さを高めることができる。また、セルロース繊維は熱によって収縮しにくいため、熱処理後のセパレータの形状を保ちやすい。また、叩解処理によりフィブリルの発生したフィブリル化セルロース繊維を配合することで、セパレータの強度や遮蔽性を制御することができる。さらに、フィブリル化セルロース繊維を配合することで、地合いの良いセパレータとしやすく、また調湿後の引張強さをより高めやすくなる。
本発明のセパレータに使用可能なセルロース繊維としては、天然セルロース繊維や、再生セルロース繊維などが挙げられる。天然セルロース繊維としては、木材パルプである針葉樹や広葉樹、非木材パルプではマニラ麻やサイザル麻などの葉脈繊維、ジュート、ケナフなどの靭皮繊維、エスパルト、竹、稲ワラ、竜鬚草などの禾本科植物繊維、コットンリンターなどの種毛繊維等を使用することができる。再生セルロース繊維としては、溶剤紡糸セルロース繊維が好適に使用できる。天然セルロース繊維は、再生セルロース繊維に比べてセルロースの重合度が高く、高温暴露した際にも繊維の強度低下が起こりにくいため好ましい。合成繊維と合わせた際の分散性を考慮すると、天然セルロース繊維の中でも、サイザル麻、ジュート、ケナフ、エスパルト、竹、稲ワラ、ララン草、竜鬚草、バガスなどの繊維を含むことが好ましい。これらの繊維は、繊維長が短く、繊維径も細いため、分散性が良い。そのため、合成繊維と合わせた際にも均一に分散し地合いの良いセパレータとしやすい。
本発明のセパレータに使用可能なセルロース繊維としては、天然セルロース繊維や、再生セルロース繊維などが挙げられる。天然セルロース繊維としては、木材パルプである針葉樹や広葉樹、非木材パルプではマニラ麻やサイザル麻などの葉脈繊維、ジュート、ケナフなどの靭皮繊維、エスパルト、竹、稲ワラ、竜鬚草などの禾本科植物繊維、コットンリンターなどの種毛繊維等を使用することができる。再生セルロース繊維としては、溶剤紡糸セルロース繊維が好適に使用できる。天然セルロース繊維は、再生セルロース繊維に比べてセルロースの重合度が高く、高温暴露した際にも繊維の強度低下が起こりにくいため好ましい。合成繊維と合わせた際の分散性を考慮すると、天然セルロース繊維の中でも、サイザル麻、ジュート、ケナフ、エスパルト、竹、稲ワラ、ララン草、竜鬚草、バガスなどの繊維を含むことが好ましい。これらの繊維は、繊維長が短く、繊維径も細いため、分散性が良い。そのため、合成繊維と合わせた際にも均一に分散し地合いの良いセパレータとしやすい。
【0041】
本発明のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維の他に、フィブリル化合成繊維を含有する。合成繊維を配合することで、セルロース繊維単独の場合に比べ、引張強さ低下率を抑えることができる。詳細は不明だが、合成繊維とセルロース繊維とが均一に絡み合うことで、熱処理によって局所的に強度の低い領域が生じにくく、強度低下を抑制する効果が得られるのではないかと考えられる。また、叩解処理によりフィブリルの発生したフィブリル化合成繊維を配合することで、地合いの良いセパレータとしやすく、熱処理後の引張強さをより高めやすくなる。
【0042】
合成繊維の中でも高温での安定性や耐薬品性などを考慮すると、全芳香族ポリアミド繊維であるアラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維であるポリアリレート繊維を含有することが好ましい。アラミド繊維としては、メタアラミド、パラアラミドが挙げられ、中でもパラアラミドがより好ましい。これら全芳香族ポリアミド繊維や全芳香族ポリエステル繊維は、繊維を構成する分子が高い配向性を有するため、叩解処理によりフィブリル化することができる。そのためセパレータの強度や遮蔽性を制御することができる。
【0043】
フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とを用いて、引張強さ低下率を１０～９０％とするには、両繊維の絡み合いのバランスが重要である。本発明では、絡み合いの指標として平均繊維径を用いた。本発明のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径が６～１２μｍであり、フィブリル化合成繊維の平均繊維径が１３～２２μｍであることが好ましい。両繊維の平均繊維径を上記の範囲とすることで、両繊維を合わせた際に繊維同士が均一に分散し、地合いの良いセパレータとしやすい。
【0044】
フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径が１２μｍを超える、或いは、フィブリル化合成繊維の平均繊維径が２２μｍを超える場合、両繊維の絡み合いが弱く、セパレータの地合いが悪化する場合や、調湿後の引張強さが低くなる場合がある。また、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径が６μｍ未満、或いは、フィブリル化合成繊維の平均繊維径が１３μｍ未満の場合、微細な繊維が増えすぎることでセパレータ内部の空隙が少なくなり、導電性高分子の浸透性が悪化する。さらに、微細な繊維が増えすぎることで、抄紙機での脱水が悪くなり生産性が低下してしまう。
なお、ここでいう平均繊維径とは、叩解処理によって発生したフィブリル部分ではなく、芯部分の繊維径を示す。フィブリル化セルロース繊維及びフィブリル化合成繊維の平均繊維径は、セパレータを走査型電子顕微鏡で観察すれば測定することができる。
なお、ここでいう平均繊維径とは、叩解処理によって発生したフィブリル部分ではなく、芯部分の繊維径を示す。フィブリル化セルロース繊維及びフィブリル化合成繊維の平均繊維径は、セパレータを走査型電子顕微鏡で観察すれば測定することができる。
【0045】
フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径を６～１２μｍとするには、セルロース繊維のＣＳＦ値を３００ｍｌ～０ｍｌの範囲とすればよい。また、フィブリル化合成繊維の平均繊維径を１３～２２μｍとするには、繊維長が０．５～５．０ｍｍ、繊維径が１５～２４μｍの合成繊維を用いて、ＣＳＦ値を７００ｍｌ～５０ｍｌの範囲とすればよい。なお、合成繊維としては、パルプのように枝葉状のフィブリルを有した繊維を用いてもよく、その場合も繊維長及び繊維径が上記範囲であれば、ＣＳＦ値を７００ｍｌ～５０ｍｌの範囲とすることで平均繊維径を１３～２２μｍとすることができる。
フィブリル化セルロース繊維及びフィブリル化合成繊維のＣＳＦ値がこの範囲内であれば、両繊維の平均繊維径を上記範囲とすることができ、セパレータ中の繊維の分布が均一な、地合いの良いセパレータとすることができる。
フィブリル化セルロース繊維及びフィブリル化合成繊維のＣＳＦ値がこの範囲内であれば、両繊維の平均繊維径を上記範囲とすることができ、セパレータ中の繊維の分布が均一な、地合いの良いセパレータとすることができる。
【0046】
本発明のセルロース繊維及び合成繊維の叩解に用いる設備は、通常の抄紙原料の調成に使用されるものであればいずれでもよい。一般的には、ビーター、コニカルリファイナー、ディスクリファイナー、高圧ホモジナイザーなどが挙げられる。
【0047】
本発明のセパレータ全体に占めるフィブリル化セルロース繊維の含有割合は、３０～７０質量％が好ましく、４０～６０質量％がさらに好ましい。また、フィブリル化合成繊維の含有割合は、３０～７０質量％が好ましく、４０～６０質量％がさらに好ましい。
フィブリル化セルロース繊維の含有量が３０質量％未満の場合、即ち、フィブリル化合成繊維の含有量が７０質量％を超過する場合、セパレータの調湿後の引張強さを高めることが難しい。さらに、フィブリル化合成繊維はフィブリル化セルロース繊維に比べて水中に分散させた際に凝集しやすいため、セパレータの地合いが悪化しやすい。また、フィブリル化セルロース繊維の含有量が７０質量％を超過する場合、即ち、フィブリル化合成繊維の含有量が３０質量％未満の場合、導電性高分子の含浸性が悪化しやすい。
フィブリル化セルロース繊維の含有量が３０質量％未満の場合、即ち、フィブリル化合成繊維の含有量が７０質量％を超過する場合、セパレータの調湿後の引張強さを高めることが難しい。さらに、フィブリル化合成繊維はフィブリル化セルロース繊維に比べて水中に分散させた際に凝集しやすいため、セパレータの地合いが悪化しやすい。また、フィブリル化セルロース繊維の含有量が７０質量％を超過する場合、即ち、フィブリル化合成繊維の含有量が３０質量％未満の場合、導電性高分子の含浸性が悪化しやすい。
【0048】
本発明の実施の形態例では、セパレータは抄紙法を用いて形成した湿式不織布を採用した。セパレータの抄紙形式は、特に限定はなく、円網抄紙や短網抄紙、長網抄紙といった抄紙形式が使用でき、またこれらの抄紙法によって形成された層を複数合わせたものであってもよい。また、抄紙に際しては、コンデンサ用セパレータに影響を与えない程度の不純物含有量であれば、分散剤や消泡剤、紙力増強剤等の添加剤を加えてもよい。さらに、紙層形成後に、紙力増強加工、親液加工、カレンダ加工、エンボス加工等の後加工を施してもよい。ただし、抄紙法による湿式不織布に限定するものではなく、製膜法で用いられるような、繊維分散液をキャスティングにより製膜する等の方法でも問題はない。
【0049】
本発明の実施の形態では、セパレータの厚さ及び密度には特に限定はない。セパレータの遮蔽性や、強度などの使用時の取扱い性を考慮すると、厚さ２５～８０μｍ、密度０．２５０～０．５５０ｇ／ｃｍ３程度が一般的である。
【0050】
以上のセパレータの構成により、セパレータを高温暴露した際に生じる段階的な劣化のうち、特に、セパレータに生じる強度の低下を最小限に抑えることで、耐熱性が良好な導電性高分子コンデンサ用セパレータが得られることを見出した。
そして、本実施の形態のアルミニウム電解コンデンサは、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなるセパレータとして上記構成のセパレータを用いて、一対の電極の間にセパレータを介在させ、陰極材料として導電性高分子を使用した。
そして、本実施の形態のアルミニウム電解コンデンサは、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなるセパレータとして上記構成のセパレータを用いて、一対の電極の間にセパレータを介在させ、陰極材料として導電性高分子を使用した。
【0051】
〔セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサの特性の測定方法〕
本実施の形態のセパレータ及びアルミニウム電解コンデンサの各特性の具体的な測定は、以下の条件及び方法で行った。
本実施の形態のセパレータ及びアルミニウム電解コンデンサの各特性の具体的な測定は、以下の条件及び方法で行った。
【0052】
〔厚さ〕
「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ５．１ 厚さ」に規定された、「５．１．１ 測定器及び測定方法 a外側マイクロメータを用いる場合」のマイクロメータを用いて、「５．１．３ 紙を折り重ねて厚さを測る場合」の１０枚に折り重ねる方法で、セパレータの厚さを測定した。
「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ５．１ 厚さ」に規定された、「５．１．１ 測定器及び測定方法 a外側マイクロメータを用いる場合」のマイクロメータを用いて、「５．１．３ 紙を折り重ねて厚さを測る場合」の１０枚に折り重ねる方法で、セパレータの厚さを測定した。
【0053】
〔密度〕
「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ７．０Ａ 密度」のＢ法に規定された方法で、絶乾状態のセパレータの密度を測定した。
「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』 ７．０Ａ 密度」のＢ法に規定された方法で、絶乾状態のセパレータの密度を測定した。
【0054】
〔ＣＳＦ値〕
ＣＳＦ値は、ＪＩＳ Ｐ８１２１－２『パルプ－ろ水度試験法－第２部：カナダ標準ろ水度法』（ＩＳＯ５２６７－２『Ｐｕｌｐｓ－Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒａｉｎａｂｉｌｉｔｙ－Ｐａｒｔ２：“Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ”ｆｒｅｅｎｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ』）に従って測定した。
ＣＳＦ値は、ＪＩＳ Ｐ８１２１－２『パルプ－ろ水度試験法－第２部：カナダ標準ろ水度法』（ＩＳＯ５２６７－２『Ｐｕｌｐｓ－Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒａｉｎａｂｉｌｉｔｙ－Ｐａｒｔ２：“Ｃａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ”ｆｒｅｅｎｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ』）に従って測定した。
【0055】
〔引張強さ低下率〕
セパレータの引張強さ低下率は、下記式（１）に従って計算した。
式（１） ： （Ｘ１－Ｘ２）／Ｘ１×１００
Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ
Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さ
測定サンプルの準備及び測定方法については、「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙－第２部：試験方法』 ８ 引張強さ及び伸び」に規定された方法で行い、セパレータの縦方向の引張強さを測定した。
Ｘ１を測定する際は、準備したセパレータの試験片を、２０℃、６５％ＲＨで３０分間調湿した後に、セパレータの引張強さを測定した。
Ｘ２を測定する際は、準備したセパレータの試験片を、予め庫内温度を２７０℃に昇温した恒温槽に入れ、２０分間の熱処理を行った後にセパレータの引張強さを測定した。
このように得られたＸ１及びＸ２を用いて、上記式（１）の通り引張強さ低下率を求めた。
セパレータの引張強さ低下率は、下記式（１）に従って計算した。
式（１） ： （Ｘ１－Ｘ２）／Ｘ１×１００
Ｘ１：２０℃，６５％ＲＨで３０分間調湿後の引張強さ
Ｘ２：２７０℃，２０分間熱処理後の引張強さ
測定サンプルの準備及び測定方法については、「ＪＩＳ Ｃ ２３００－２ 『電気用セルロース紙－第２部：試験方法』 ８ 引張強さ及び伸び」に規定された方法で行い、セパレータの縦方向の引張強さを測定した。
Ｘ１を測定する際は、準備したセパレータの試験片を、２０℃、６５％ＲＨで３０分間調湿した後に、セパレータの引張強さを測定した。
Ｘ２を測定する際は、準備したセパレータの試験片を、予め庫内温度を２７０℃に昇温した恒温槽に入れ、２０分間の熱処理を行った後にセパレータの引張強さを測定した。
このように得られたＸ１及びＸ２を用いて、上記式（１）の通り引張強さ低下率を求めた。
【0056】
〔フィブリル化セルロース繊維及びフィブリル化合成繊維の平均繊維径〕
走査型電子顕微鏡を用いて、１０００倍の倍率でセパレータの表面を観察し、１００本の繊維の芯部分を測長し、その平均値を求めた。
走査型電子顕微鏡を用いて、１０００倍の倍率でセパレータの表面を観察し、１００本の繊維の芯部分を測長し、その平均値を求めた。
【0057】
〔固体電解コンデンサの作製工程〕
実施例、比較例、及び従来例のセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、直径８．０ｍｍ×高さ７．０ｍｍと、定格電圧５０Ｖ、直径８．０ｍｍ×高さ１０．０ｍｍとの二種類の固体電解コンデンサを作製した。
実施例、比較例、及び従来例のセパレータを用いて、定格電圧６．３Ｖ、直径８．０ｍｍ×高さ７．０ｍｍと、定格電圧５０Ｖ、直径８．０ｍｍ×高さ１０．０ｍｍとの二種類の固体電解コンデンサを作製した。
【0058】
具体的な固体電解コンデンサの作製方法は、以下の通りである。
エッチング処理及び酸化皮膜形成処理を行った陽極箔と陰極箔とが接触しないように、セパレータを介在させて巻回し、コンデンサ素子を作製した。作製したコンデンサ素子は再化成処理後、乾燥させた。
エッチング処理及び酸化皮膜形成処理を行った陽極箔と陰極箔とが接触しないように、セパレータを介在させて巻回し、コンデンサ素子を作製した。作製したコンデンサ素子は再化成処理後、乾燥させた。
【0059】
定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサは、コンデンサ素子に導電性高分子の重合液を含浸後、加熱・重合させ、溶媒を乾燥させて導電性高分子層を形成した。定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサは、コンデンサ素子に導電性高分子分散液を含浸後、加熱・乾燥させて導電性高分子層を形成した。そして、所定のケースにコンデンサ素子を入れ、開口部を封口後、エージングを行い、それぞれの固体電解コンデンサを得た。
【0060】
〔ハイブリッド電解コンデンサの作製工程〕
実施例、比較例、及び従来例のセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、直径１０．０ｍｍ×高さ１０．５ｍｍと、定格電圧８０Ｖ、直径８．０ｍｍ×高さ１０．０ｍｍとの二種類のハイブリッド電解コンデンサを作製した。
実施例、比較例、及び従来例のセパレータを用いて、定格電圧１６Ｖ、直径１０．０ｍｍ×高さ１０．５ｍｍと、定格電圧８０Ｖ、直径８．０ｍｍ×高さ１０．０ｍｍとの二種類のハイブリッド電解コンデンサを作製した。
【0061】
具体的なハイブリッド電解コンデンサの作製方法は、以下の通りである。
エッチング処理及び酸化皮膜形成処理を行った陽極箔と陰極箔とが接触しないように、セパレータを介在させて巻回し、コンデンサ素子を作製した。作製したコンデンサ素子は、再化成処理後、乾燥した。
エッチング処理及び酸化皮膜形成処理を行った陽極箔と陰極箔とが接触しないように、セパレータを介在させて巻回し、コンデンサ素子を作製した。作製したコンデンサ素子は、再化成処理後、乾燥した。
【0062】
定格電圧１６Ｖのハイブリッド電解コンデンサは、コンデンサ素子に導電性高分子重合液を含浸後、加熱・重合させ、溶媒を乾燥させて導電性高分子層を形成した。定格電圧８０Ｖのハイブリッド電解コンデンサは、コンデンサ素子に導電性高分子分散液を含浸後、加熱・乾燥させて導電性高分子層を形成した。そして、上記コンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させ、所定のケースにコンデンサ素子を入れ、開口部を封口後、エージングを行い、それぞれのハイブリッド電解コンデンサを得た。
【0063】
〔初期ＥＳＲ〕
作製したコンデンサのＥＳＲは、温度２０℃、周波数１００ｋＨｚの条件にてＬＣＲメータを用いて測定した。
作製したコンデンサのＥＳＲは、温度２０℃、周波数１００ｋＨｚの条件にてＬＣＲメータを用いて測定した。
【0064】
〔リフローはんだ付け後のショート不良率〕
リフローはんだ付け後のショート不良率は、まず、作製したコンデンサを用いて、ピーク温度を２７０℃とし、２３０℃を超える時間が３０秒間であるリフローはんだ付けを１分間行った。その後、コンデンサに定格電圧を印加し、生じたショート不良数を計数した。ショート不良となった数を、コンデンサの全数で除して、百分率をもってリフローはんだ付け後のショート不良率とした。
リフローはんだ付け後のショート不良率は、まず、作製したコンデンサを用いて、ピーク温度を２７０℃とし、２３０℃を超える時間が３０秒間であるリフローはんだ付けを１分間行った。その後、コンデンサに定格電圧を印加し、生じたショート不良数を計数した。ショート不良となった数を、コンデンサの全数で除して、百分率をもってリフローはんだ付け後のショート不良率とした。
【0065】
〔高温負荷試験後のＥＳＲ上昇率〕
高温負荷試験後ＥＳＲは、１５０℃、５００時間加熱した後に、温度２０℃、周波数１００ｋＨｚの条件にてＬＣＲメータを用いて測定した。
この高温負荷試験後ＥＳＲを、高温負荷試験前のＥＳＲで除して、高温負荷試験後のＥＳＲ上昇率を算出した。
高温負荷試験後ＥＳＲは、１５０℃、５００時間加熱した後に、温度２０℃、周波数１００ｋＨｚの条件にてＬＣＲメータを用いて測定した。
この高温負荷試験後ＥＳＲを、高温負荷試験前のＥＳＲで除して、高温負荷試験後のＥＳＲ上昇率を算出した。
【0066】
〔実施例、比較例及び従来例〕
以下、本発明の実施の形態に係るセパレータの具体的な実施例等について説明する。
以下、本発明の実施の形態に係るセパレータの具体的な実施例等について説明する。
【0067】
表１に各実施例、各比較例及び各従来例に用いた合成繊維の一覧を示す。表１は、それぞれの合成繊維（合成繊維１～合成繊維６）の繊維材料、平均繊維径、繊維長を示している。
【0068】
【表1】
【0069】
〔実施例１〕
ジュート繊維を用いてＣＳＦ値が２００ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維６０質量％と、合成繊維１を用いてＣＳＦ値が１００ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維４０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例１のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．５μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１３．４μｍであった。
完成した実施例１のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．４５３ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１０２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは４１０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は６０％であった。
ジュート繊維を用いてＣＳＦ値が２００ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維６０質量％と、合成繊維１を用いてＣＳＦ値が１００ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維４０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例１のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．５μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１３．４μｍであった。
完成した実施例１のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．４５３ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１０２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは４１０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は６０％であった。
【0070】
〔実施例２〕
竹繊維とマニラ麻繊維とを１：１の割合で含むセルロース繊維を用いてＣＳＦ値が２９０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維７０質量％と、合成繊維１を用いてＣＳＦ値が５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維３０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例２のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．８μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１３．２μｍであった。
完成した実施例２のセパレータの厚さは２５μｍ、密度は０．５４５ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１５００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１７０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は８９％であった。
竹繊維とマニラ麻繊維とを１：１の割合で含むセルロース繊維を用いてＣＳＦ値が２９０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維７０質量％と、合成繊維１を用いてＣＳＦ値が５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維３０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例２のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．８μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１３．２μｍであった。
完成した実施例２のセパレータの厚さは２５μｍ、密度は０．５４５ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１５００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１７０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は８９％であった。
【0071】
〔実施例３〕
竜鬚草繊維を用いてＣＳＦ値が２０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維３０質量％と、合成繊維２を用いてＣＳＦ値が１１０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維７０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例３のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は６．３μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１４．２μｍであった。
完成した実施例３のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．２６０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは９５０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１６０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は８３％であった。
竜鬚草繊維を用いてＣＳＦ値が２０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維３０質量％と、合成繊維２を用いてＣＳＦ値が１１０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維７０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例３のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は６．３μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１４．２μｍであった。
完成した実施例３のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．２６０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは９５０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１６０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は８３％であった。
【0072】
〔実施例４〕
ケナフ繊維を用いてＣＳＦ値が２４０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維６０質量％と、合成繊維３を用いてＣＳＦ値が６７０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維４０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例４のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．６μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２１．４μｍであった。
完成した実施例４のセパレータの厚さは３５μｍ、密度は０．３６０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは９４０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２１０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は７８％であった。
ケナフ繊維を用いてＣＳＦ値が２４０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維６０質量％と、合成繊維３を用いてＣＳＦ値が６７０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維４０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例４のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．６μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２１．４μｍであった。
完成した実施例４のセパレータの厚さは３５μｍ、密度は０．３６０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは９４０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２１０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は７８％であった。
【0073】
〔実施例５〕
ケナフ繊維とマニラ麻繊維とを１：１の割合で含むセルロース繊維を用いてＣＳＦ値が０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維５０質量％と、合成繊維４を用いてＣＳＦ値が６９０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維５０質量％とを含む原料を、円網二層で抄紙し、実施例５のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は６．７μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２１．７μｍであった。
完成した実施例５のセパレータの厚さは８０μｍ、密度は０．４７２ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは２７００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１５００Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は４４％であった。
ケナフ繊維とマニラ麻繊維とを１：１の割合で含むセルロース繊維を用いてＣＳＦ値が０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維５０質量％と、合成繊維４を用いてＣＳＦ値が６９０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維５０質量％とを含む原料を、円網二層で抄紙し、実施例５のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は６．７μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２１．７μｍであった。
完成した実施例５のセパレータの厚さは８０μｍ、密度は０．４７２ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは２７００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１５００Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は４４％であった。
【0074】
〔実施例６〕
サイザル麻繊維を用いてＣＳＦ値が２５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維４０質量％と、合成繊維５を用いてＣＳＦ値が１３０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維６０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例６のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．１μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１３．５μｍであった。
完成した実施例６のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．３０４ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは３５０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２９０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は１７％であった。
サイザル麻繊維を用いてＣＳＦ値が２５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維４０質量％と、合成繊維５を用いてＣＳＦ値が１３０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維６０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例６のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．１μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１３．５μｍであった。
完成した実施例６のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．３０４ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは３５０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２９０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は１７％であった。
【0075】
〔実施例７〕
ジュート繊維を用いてＣＳＦ値が５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維５５質量％と、合成繊維５を用いてＣＳＦ値が４８０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維４５質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例７のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は８．６μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１７．０μｍであった。
完成した実施例７のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．４２０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは８１０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは６００Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は２６％であった。
ジュート繊維を用いてＣＳＦ値が５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維５５質量％と、合成繊維５を用いてＣＳＦ値が４８０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維４５質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、実施例７のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は８．６μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１７．０μｍであった。
完成した実施例７のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．４２０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは８１０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは６００Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は２６％であった。
【0076】
〔比較例１〕
サイザル麻繊維を用いてＣＳＦ値が２８０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維８０質量％と、合成繊維１を用いてＣＳＦ値が２０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維２０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例１のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．３μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１２．０μｍであった。
完成した比較例１のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．４７０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１８２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１５０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９２％であった。
サイザル麻繊維を用いてＣＳＦ値が２８０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維８０質量％と、合成繊維１を用いてＣＳＦ値が２０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維２０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例１のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．３μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１２．０μｍであった。
完成した比較例１のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．４７０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１８２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１５０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９２％であった。
【0077】
〔比較例２〕
ケナフ繊維を用いてＣＳＦ値が３３０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維７０質量％と、合成繊維４を用いてＣＳＦ値が４６０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維３０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例２のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１２．８μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１９．０μｍであった。
完成した比較例２のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．３７８ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは５００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは４０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９２％であった。
ケナフ繊維を用いてＣＳＦ値が３３０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維７０質量％と、合成繊維４を用いてＣＳＦ値が４６０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維３０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例２のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１２．８μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１９．０μｍであった。
完成した比較例２のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．３７８ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは５００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは４０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９２％であった。
【0078】
〔比較例３〕
竹繊維を用いてＣＳＦ値が２１０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維２０質量％と、合成繊維３を用いてＣＳＦ値が７４０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維８０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例３のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．７μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２２．９μｍであった。
完成した比較例３のセパレータの厚さは３０μｍ、密度は０．３９０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは３２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９４％であった。
竹繊維を用いてＣＳＦ値が２１０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維２０質量％と、合成繊維３を用いてＣＳＦ値が７４０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維８０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例３のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．７μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２２．９μｍであった。
完成した比較例３のセパレータの厚さは３０μｍ、密度は０．３９０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは３２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９４％であった。
【0079】
〔比較例４〕
ジュート繊維を用いてＣＳＦ値が０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維７０質量％と、合成繊維５を用いてＣＳＦ値が３６０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維３０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例４のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は５．３μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１７．０μｍであった。
完成した比較例４のセパレータの厚さは６０μｍ、密度は０．４６０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１６００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１２０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９３％であった。
ジュート繊維を用いてＣＳＦ値が０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維７０質量％と、合成繊維５を用いてＣＳＦ値が３６０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維３０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例４のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は５．３μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１７．０μｍであった。
完成した比較例４のセパレータの厚さは６０μｍ、密度は０．４６０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１６００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１２０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９３％であった。
【0080】
〔比較例５〕
エスパルト繊維を用いてＣＳＦ値が１２０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維３０質量％と、合成繊維６を用いてＣＳＦ値が１５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維７０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例５のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は９．６μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１８．０μｍであった。
完成した比較例５のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．２９０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは５３０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９６％であった。比較例５のセパレータは、熱処理後にシワが発生していた。
エスパルト繊維を用いてＣＳＦ値が１２０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維３０質量％と、合成繊維６を用いてＣＳＦ値が１５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維７０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、比較例５のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は９．６μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１８．０μｍであった。
完成した比較例５のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．２９０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは５３０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９６％であった。比較例５のセパレータは、熱処理後にシワが発生していた。
【0081】
〔従来例１〕
特許文献１の実施例１に記載の方法を参考にしてセパレータを作製し、従来例１のセパレータとした。
具体的には、ダブルディスクリファイナー及びマスコロイダーで処理した針葉樹パルプを、グリコールエーテル系開孔材及び親水性高分子バインダーを含んだ状態でＰＥＴフィルム状にアプリケーターを用いて塗布し、乾燥させてＰＥＴフィルムから剥離することで従来例１のセパレータを得た。従来例１のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は計測不能であった。
この様にして得た従来例１のセパレータは、厚さは３０μｍ、密度は０．３５６ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは２４００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１３０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９５％であった。
特許文献１の実施例１に記載の方法を参考にしてセパレータを作製し、従来例１のセパレータとした。
具体的には、ダブルディスクリファイナー及びマスコロイダーで処理した針葉樹パルプを、グリコールエーテル系開孔材及び親水性高分子バインダーを含んだ状態でＰＥＴフィルム状にアプリケーターを用いて塗布し、乾燥させてＰＥＴフィルムから剥離することで従来例１のセパレータを得た。従来例１のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は計測不能であった。
この様にして得た従来例１のセパレータは、厚さは３０μｍ、密度は０．３５６ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは２４００Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１３０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９５％であった。
【0082】
〔従来例２〕
特許文献２の実施例８に記載の方法を参考にしてセパレータを作製し、従来例２のセパレータとした。
具体的には、マニラ麻繊維を用いてＣＳＦ値が３５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維４５質量％と、合成繊維１を用いてＣＳＦ値が０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維５０質量％と、ポリビニルアルコールバインダー繊維５質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、従来例２のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１４．１μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１１．２μｍであった。
完成した従来例２のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．４７０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１７５０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１４０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９２％であった。
特許文献２の実施例８に記載の方法を参考にしてセパレータを作製し、従来例２のセパレータとした。
具体的には、マニラ麻繊維を用いてＣＳＦ値が３５０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維４５質量％と、合成繊維１を用いてＣＳＦ値が０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維５０質量％と、ポリビニルアルコールバインダー繊維５質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、従来例２のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１４．１μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は１１．２μｍであった。
完成した従来例２のセパレータの厚さは５０μｍ、密度は０．４７０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは１７５０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは１４０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９２％であった。
【0083】
〔従来例３〕
竹繊維からなるＣＳＦ値が７１０ｍｌの非フィブリル化セルロース繊維７０質量％と、合成繊維３を用いてＣＳＦ値が６００ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維３０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、従来例３のセパレータを得た。非フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１２．７μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２０．９μｍであった。
完成した従来例３のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．２６０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは３２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９４％であった。
竹繊維からなるＣＳＦ値が７１０ｍｌの非フィブリル化セルロース繊維７０質量％と、合成繊維３を用いてＣＳＦ値が６００ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化合成繊維３０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、従来例３のセパレータを得た。非フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１２．７μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２０．９μｍであった。
完成した従来例３のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．２６０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは３２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは２０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９４％であった。
【0084】
〔従来例４〕
ジュート繊維を用いてＣＳＦ値が１９０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維３０質量％と、合成繊維４からなる非フィブリル化合成繊維７０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、従来例４のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．０μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２３．５μｍであった。
完成した従来例４のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．３４０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは３２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは３０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９１％であった。
ジュート繊維を用いてＣＳＦ値が１９０ｍｌとなるまで叩解したフィブリル化セルロース繊維３０質量％と、合成繊維４からなる非フィブリル化合成繊維７０質量％とを含む原料を、円網一層で抄紙し、従来例４のセパレータを得た。フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径は１１．０μｍ、フィブリル化合成繊維の平均繊維径は２３．５μｍであった。
完成した従来例４のセパレータの厚さは４０μｍ、密度は０．３４０ｇ／ｃｍ３、調湿後の引張強さは３２０Ｎ／ｍ、熱処理後の引張強さは３０Ｎ／ｍ、引張強さ低下率は９１％であった。
【0085】
上記の各実施例、各比較例及び各従来例のセパレータを用いて作製したアルミニウム電解コンデンサとして、低電圧用の定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサと、高電圧用の定格電圧５０Ｖの固体電解コンデンサとを作製した。また、ハイブリッド電解コンデンサとして、低電圧用の定格電圧１６Ｖのコンデンサと、高電圧用の定格電圧８０Ｖのコンデンサとを作製した。なお、比較例３、従来例３及び従来例４のセパレータは、素子巻作製時にセパレータが破断し、素子を巻回することができなかったので、これらのセパレータを用いたコンデンサの特性は測定していない。
【0086】
各コンデンサについて、初期ＥＳＲ、リフローはんだ付け後のショート不良率及び高温負荷試験後のＥＳＲ上昇率を測定した。
【0087】
表２に各実施例、各比較例及び各従来例のセパレータの原料と配合、各セパレータ単体の評価結果を示し、表３及び表４に各実施例、各比較例及び各従来例のセパレータを用いた導電性高分子コンデンサの性能評価結果を示す。
【0088】
【表2】
【0089】
【表3】
【0090】
【表4】
【0091】
以下、各実施例、各比較例及び各従来例のセパレータ物性、及び各セパレータを用いた導電性高分子コンデンサの評価結果を詳細に説明する。なお、以下の説明では、リフローはんだ付け後のショート不良率を「ショート不良率」、高温負荷試験後のＥＳＲ上昇率を「ＥＳＲ上昇率」と表す。
【0092】
実施例１～実施例７のセパレータを用いたコンデンサは、各比較例、各従来例のセパレータを使用したコンデンサに比べて、ショート不良率が低く、ＥＳＲ上昇率が低かった。 実施例１～実施例７のセパレータを用いたコンデンサのショート不良率及びＥＳＲ上昇率が低かったのは、各比較例、各従来例よりも引張強さ低下率が１７～８９％と低く、熱処理による繊維の分解や溶融といった変化を抑えられているためと考えられる。このことから、セパレータの引張強さ低下率を９０％以下とすることで、導電性高分子コンデンサの耐熱性を向上することができることがわかる。
【0093】
実施例１及び実施例４～実施例７のセパレータは、実施例２及び実施例３のセパレータを用いたコンデンサに比べてショート不良率が低かった。実施例１及び実施例４～実施例７のセパレータを用いたコンデンサのショート不良率が低かったのは、引張強さ低下率が１７～７８％と低く、熱処理による繊維の分解や溶融といった変化をより抑えられているためと考えられる。このことから、セパレータの引張強さ低下率を８０％以下とすることで、導電性高分子コンデンサの耐熱性をより向上させることができることがわかる。
また、実施例１及び実施例４～実施例７のセパレータは、実施例２及び実施例３のセパレータに比べると、熱処理後の引張強さも２１０～１５００Ｎ／ｍと高い。つまり、セパレータが高温に晒されてもセパレータの遮蔽性を保つことができていると考えられる。このことから、セパレータの熱処理後の引張強さを２００Ｎ／ｍ以上とすることで、導電性高分子コンデンサの耐熱性をさらに向上させることができることがわかる。
さらに、実施例１及び実施例４～実施例７のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維を４０～６０質量％含有し、フィブリル化合成繊維を４０～６０質量％含有する。実施例２及び実施例３と実施例１及び実施例４～実施例７との結果から、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維との絡み合いのバランスを制御するには、フィブリル化セルロース繊維の含有量を４０～６０質量％、フィブリル化合成繊維の含有量を４０～６０質量％とすることが好ましいことがわかる。
また、実施例１及び実施例４～実施例７のセパレータは、実施例２及び実施例３のセパレータに比べると、熱処理後の引張強さも２１０～１５００Ｎ／ｍと高い。つまり、セパレータが高温に晒されてもセパレータの遮蔽性を保つことができていると考えられる。このことから、セパレータの熱処理後の引張強さを２００Ｎ／ｍ以上とすることで、導電性高分子コンデンサの耐熱性をさらに向上させることができることがわかる。
さらに、実施例１及び実施例４～実施例７のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維を４０～６０質量％含有し、フィブリル化合成繊維を４０～６０質量％含有する。実施例２及び実施例３と実施例１及び実施例４～実施例７との結果から、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維との絡み合いのバランスを制御するには、フィブリル化セルロース繊維の含有量を４０～６０質量％、フィブリル化合成繊維の含有量を４０～６０質量％とすることが好ましいことがわかる。
【0094】
実施例６のセパレータは、引張強さ低下率は１７％と低いが、調湿後の引張強さが３５０Ｎ／ｍと低くなっている。そのため、素子を巻回することはできたが、さらに生産性を向上させるには強度が低い。一方で、実施例７のセパレータは、引張強さ低下率が２６％、調湿後の引張強さが８１０Ｎ／ｍであり、実施例６よりも調湿後の引張強さが高い。このことから、素子の巻回に十分な引張強さだけでなく、生産性を向上させるのに必要な引張強さを得るには、引張強さ低下率の上限は２０％とすることが好ましいと考えられる。
【0095】
比較例１のセパレータは、厚さ、密度及び調湿後の引張強さは実施例のセパレータと同レベルだが、引張強さ低下率が９２％と高く、比較例１のセパレータを用いたコンデンサは、各実施例と比べて初期ＥＳＲ、ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高くなっている。ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高いのは、引張強さ低下率が９２％と高く、さらに熱処理後の引張強さも１５０Ｎ／ｍと低いことで、高温曝露によって繊維に過剰な変化が起こっていることが理由であると考えられる。比較例１のセパレータは、フィブリル化合成繊維の平均繊維径が１２．０μｍと細いため、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維との絡み合いのバランスが悪いことが原因で引張強さ低下率及び熱処理後の引張強さが低くなったと考えられる。また、フィブリル化合成繊維の平均繊維径が細いことで、微細な繊維が多くなり初期ＥＳＲが高くなったと考えられる。さらに、比較例１のセパレータは、フィブリル化合成繊維の含有量が２０質量％と低い。そのため、導電性高分子の含浸性が悪化しやすく、初期ＥＳＲが低くなっている一因になっていると考えられる。
以上のことから、フィブリル化合成繊維の平均繊維径を１３μｍ以上とすることで、フィブリル化セルロース繊維との絡み合いのバランスが良好となり、高温曝露時の耐熱性を高めることができることがわかった。また、フィブリル化合成繊維の含有量を３０質量％以上、即ちフィブリル化セルロース繊維の含有量を７０質量％以下とすることで、両繊維の絡み合いをより制御しやすくなり、調湿後の引張強さを高めながら、コンデンサとした際のＥＳＲを低減しやすいことがわかった。
以上のことから、フィブリル化合成繊維の平均繊維径を１３μｍ以上とすることで、フィブリル化セルロース繊維との絡み合いのバランスが良好となり、高温曝露時の耐熱性を高めることができることがわかった。また、フィブリル化合成繊維の含有量を３０質量％以上、即ちフィブリル化セルロース繊維の含有量を７０質量％以下とすることで、両繊維の絡み合いをより制御しやすくなり、調湿後の引張強さを高めながら、コンデンサとした際のＥＳＲを低減しやすいことがわかった。
【0096】
比較例３のセパレータは、厚さ、密度は実施例のセパレータと同レベルだが、引張強さ低下率が９４％と高く、熱処理後の引張強さも２０Ｎ／ｍと低くなっている。比較例３のセパレータは、フィブリル化合成繊維の平均繊維径が２２．９μｍと太いため、セルロース繊維との絡みが十分でなく、セパレータ中の繊維の分布が不均一になっている。そのため、高温に晒された際の安定性が低くなっていると考えられる。また、比較例３のセパレータは、調湿後の引張強さが３２０Ｎ／ｍと低く、素子巻回時にセパレータが破断し素子を巻回することができなかった。調湿後の引張強さが低いのは、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維との絡み合いが不十分であることに加えて、フィブリル化合成繊維の配合割合が８０質量％と多いことも一つの理由であると考えられる。
以上のことから、フィブリル化合成繊維の平均繊維径を２２μｍ以下とすることで、フィブリル化セルロース繊維との絡み合いのバランスが良好となり、高温曝露時の耐熱性を高めることができることがわかった。また、フィブリル化合成繊維の含有量を７０質量％以下、即ちフィブリル化セルロース繊維の含有量を３０質量％以上とすることで、両繊維の絡み合いをより制御しやすくなり、調湿後の引張強さを高めながら、コンデンサとした際のＥＳＲを低減しやすいことがわかった。
以上のことから、フィブリル化合成繊維の平均繊維径を２２μｍ以下とすることで、フィブリル化セルロース繊維との絡み合いのバランスが良好となり、高温曝露時の耐熱性を高めることができることがわかった。また、フィブリル化合成繊維の含有量を７０質量％以下、即ちフィブリル化セルロース繊維の含有量を３０質量％以上とすることで、両繊維の絡み合いをより制御しやすくなり、調湿後の引張強さを高めながら、コンデンサとした際のＥＳＲを低減しやすいことがわかった。
【0097】
比較例２のセパレータは、厚さ、密度は実施例のセパレータと同レベルだが、引張強さ低下率が９２％と高く、熱処理後の引張強さも４０Ｎ／ｍと低い。比較例２のセパレータを用いたコンデンサは、各実施例と比べて初期ＥＳＲは同レベルであるが、ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高くなっている。ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高いのは、引張強さ低下率が９２％と高く、また熱処理後の引張強さも４０Ｎ／ｍと低いため、高温曝露によって繊維に熱分解や溶融といった過剰な変化が起こっていることが理由であると考えられる。引張強さ低下率や熱処理後の引張強さが悪いのは、実施例と比べてフィブリル化セルロース繊維の平均繊維径が１２．８μｍと太く、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維の絡み合いのバランスが悪いことが原因と考えられる。また、素子を巻回することはできたが、実施例に比べると調湿後の引張強さは５００Ｎ／ｍと低かった。
以上のことから、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径を１２μｍ以下とすることで、フィブリル化合成繊維との絡み合いのバランスが良好となり、調湿後の引張強さ及び高温曝露時の耐熱性を高めることができることがわかる。
以上のことから、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径を１２μｍ以下とすることで、フィブリル化合成繊維との絡み合いのバランスが良好となり、調湿後の引張強さ及び高温曝露時の耐熱性を高めることができることがわかる。
【0098】
比較例４のセパレータは、厚さ、密度は実施例のセパレータと同レベルだが、引張強さ低下率が９３％と高く、熱処理後の引張強さも１２０Ｎ／ｍと低い。比較例４のセパレータを用いたコンデンサは、各実施例と比べて初期ＥＳＲ、ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高くなっている。ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高いのは、引張強さ低下率が９１％と高く、また熱処理後の引張強さも１２０Ｎ／ｍと低くなっているため、高温曝露によって繊維に過剰な変化が起こっていることが理由であると考えられる。比較例４のセパレータは、実施例と比べてフィブリル化セルロース繊維の平均繊維径が５．３μｍと細いため、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維との絡み合いのバランスが悪いことが原因で、引張強さ低下率及び熱処理後の引張強さが低くなったと考えられる。また、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径が細いことで、微細な繊維が多くなり初期ＥＳＲが高くなったと考えられる。
以上のことから、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径を６μｍ以上とすることで、フィブリル化合成繊維との絡み合いのバランスが良好となり、高温曝露時の耐熱性を高めることができることがわかる。さらに、コンデンサとした際のＥＳＲを低減しやすいことがわかる。
以上のことから、フィブリル化セルロース繊維の平均繊維径を６μｍ以上とすることで、フィブリル化合成繊維との絡み合いのバランスが良好となり、高温曝露時の耐熱性を高めることができることがわかる。さらに、コンデンサとした際のＥＳＲを低減しやすいことがわかる。
【0099】
比較例５のセパレータは、厚さ、密度及び調湿後の引張強さは実施例のセパレータと同レベルだが、フィブリル化合成繊維としてフィブリル化アクリル繊維を含有する。比較例５のセパレータを用いたコンデンサは、各実施例と比べてショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高い。ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高いのは、フィブリル化合成繊維として高温での安定性が低いアクリル繊維を含むことが原因と考えられる。そのため、引張強さ低下率が９６％と高く、熱処理後のセパレータにはシワが発生していたと考えられる。
以上のことから、フィブリル化合成繊維として、全芳香族ポリアミド繊維であるアラミド繊維又は全芳香族ポリエステル繊維であるポリアリレート繊維を含む必要があることがわかる。
以上のことから、フィブリル化合成繊維として、全芳香族ポリアミド繊維であるアラミド繊維又は全芳香族ポリエステル繊維であるポリアリレート繊維を含む必要があることがわかる。
【0100】
従来例１のセパレータは、厚さ、密度及び調湿後の引張強さは実施例と同レベルだが、従来例１のセパレータを用いたコンデンサは、初期ＥＳＲが高く、ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高かった。ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高いのは、フィブリル化セルロース繊維のみで構成されており、繊維の熱分解を抑制することができないからであると考えられる。さらに、従来例１のセパレータを用いたコンデンサの初期ＥＳＲが高いのは、従来例１のセパレータがフィブリル化セルロース繊維のみからなるセパレータであり、平均繊維径が計測できない程度まで叩解されていることが理由であると考えられる。
このことから、フィブリル化セルロース繊維のみからなるセパレータでは、導電性高分子コンデンサの耐熱性を向上することができず、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とを含むことで、導電性高分子コンデンサの耐熱性を向上することができることがわかる。
このことから、フィブリル化セルロース繊維のみからなるセパレータでは、導電性高分子コンデンサの耐熱性を向上することができず、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とを含むことで、導電性高分子コンデンサの耐熱性を向上することができることがわかる。
【0101】
従来例２のセパレータは、厚さ、密度及び調湿後の引張強さは実施例と同レベルだが、従来例２のセパレータを用いたコンデンサは、ショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高かった。従来例２のセパレータを用いたコンデンサのショート不良率及びＥＳＲ上昇率が高かったのは、ポリビニルアルコールバインダーを含むことが理由と考えられる。ポリビニルアルコールのようなバインダー繊維は、主体繊維よりも低温度で融解する場合や分解する場合がある。そのため、バインダー繊維を用いたセパレータは、繊維の熱分解や溶融といった変化を抑えることが難しい。このことから、セパレータにはバインダー繊維は含まれない方が良いことがわかる。
また、従来例２のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維としてマニラ麻繊維のみを含有し、平均繊維径が実施例よりも太い。マニラ麻繊維は、繊維長も長いため、単独で用いるとフィブリル化合成繊維と合わせた際に、繊維の分布が不均一になりやすい。従来例２と実施例２及び実施例５との結果から、マニラ麻繊維を用いる場合は、繊維径の細い繊維と併せることで、フィブリル化合成繊維と併せても繊維の分布が均一となり、耐熱性を高めたセパレータが得られることがわかる。
また、従来例２のセパレータは、フィブリル化セルロース繊維としてマニラ麻繊維のみを含有し、平均繊維径が実施例よりも太い。マニラ麻繊維は、繊維長も長いため、単独で用いるとフィブリル化合成繊維と合わせた際に、繊維の分布が不均一になりやすい。従来例２と実施例２及び実施例５との結果から、マニラ麻繊維を用いる場合は、繊維径の細い繊維と併せることで、フィブリル化合成繊維と併せても繊維の分布が均一となり、耐熱性を高めたセパレータが得られることがわかる。
【0102】
従来例３及び従来例４のセパレータは、厚さ、密度は実施例と同レベルだが、調湿後の引張強さが低く、素子巻回時にセパレータが破断し、素子を巻回することができなかった。調湿後の引張強さが低いのは、従来例３及び従来例４のセパレータが非フィブリル化繊維とフィブリル化繊維とからなるためであると考えられる。非フィブリル化繊維は、フィブリルが発生していないためフィブリル化繊維と絡みにくく、調湿後の引張強さが低下してしまうと考えられる。さらに、非フィブリル化繊維は、平均繊維径も実施例に比べて太いため、フィブリル化繊維とより絡みにくいと考えられる。
従来例３及び従来例４と各実施例との比較から、セパレータはフィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなることが良いことがわかる。
従来例３及び従来例４と各実施例との比較から、セパレータはフィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなることが良いことがわかる。
【0103】
以上、説明したように、本実施の形態例によれば、長時間の高温暴露や短時間の急激な高温暴露に対する安定性を備えた、フィブリル化セルロース繊維とフィブリル化合成繊維とからなるアルミニウム電解コンデンサ用セパレータを提供することができる。また、該セパレータを用いることで、高温暴露後もショート不良率が低く、ＥＳＲの増大を抑えたアルミニウム電解コンデンサを提供することができる。