一種低緊度電解電容器用紙的製作方法
2023-06-01 00:39:01 4
專利名稱：一種低緊度電解電容器用紙的製作方法
技術領域：
本發明涉及特殊用途的紙張，尤其涉及一種低緊度電解電容器用紙。
背景技術：
電解電容器或電解電池在結構上是兩片金屬箔之間夾進一層紙或無紡布，卷繞後浸漬或滴加電解液，然後安裝在外殼內。對於這類電解電容器或電池，卷繞其中的紙的特性對電容器或電池性能的影響很大，特別是要求紙的阻抗必須非常低，要達到上述要求，一是紙的緊度要儘可能的低；二是要選用吸溼性好，保溼性能強的纖維，使紙能儘可能多地吸附電解液，同時紙的厚度也是越薄越好。但緊度低、厚度薄、吸溼性好的紙的強度會降低很多，在卷繞時容易斷裂，使電容器或電池的短路率大幅上升。
目前，在製造低緊度電解紙時，一般使用西班牙小草、馬尼拉麻或一些粘膠纖維作原料。為了達到一定的強度，必須經過打漿，而打漿後的西班牙小草或馬尼拉麻纖維抄成的紙，緊度就低不下去，一般在0.35g/cm3以上，如果再低下去，紙的強度就不好，在卷繞時，紙會較多地產生斷裂現象，而且由西班牙小草或馬尼拉麻抄成的紙，在緊度低到0.40g/cm3以下時，極不耐毛刺，會使電容器的短路率急劇上升。同樣，對電池隔膜紙而言，紙的低緊度也是十分重要的，低緊度能使紙的吸收性能更好，做成的電池容量更大，但與電解紙一樣，紙緊度會帶來紙的強度不好，電池短路率會上升。
發明內容
本發明的目的是為了解決上述背景技術中存在的不足，提供一種抗張強度好，耐毛刺性能強的低緊度電解電容器用紙。
本發明的技術方案如下一種低緊度電解電容器用紙，它包含至少兩種纖維，一種是芳族聚醯胺纖維(簡稱芳綸纖維)，另一種是生物纖維素纖維，芳綸纖維作為紙的骨架，佔紙纖維總量的20％-65％(質量百分比)，生物纖維素纖維充滿於芳綸纖維之間，佔紙纖維總量的35％-80％(質量百分比)，其餘可以添加不損害電氣性能的其它纖維。
為保證低緊度電解電容器用紙的質量，在上述的兩種纖維中，芳族聚醯胺纖維佔紙纖維總量的35％-60％(質量百分比)，生物纖維素纖維佔紙纖維總量的40％-65％(質量百分比)。更好的範圍是芳族聚醯胺纖維佔紙纖維總量的45％-55％(質量百分比)，生物纖維素纖維佔紙纖維總量的45％-55％(質量百分比)，其餘可以添加不損害電氣性能的其它纖維。
上述的芳綸纖維具有至少兩個從短纖維圓周表面伸出的環形凸起，凸起彼此隔開，環形凸起的最大直徑R與芳綸短纖維無環形凸起部分最小直徑r的平均比值是1.1或更大。芳綸纖維的纖度為1--4旦。生物纖維素纖維是由木醋桿菌產生的，木醋桿菌將葡萄糖經過生成6-磷酸葡萄糖、1-碳酸葡萄糖和尿苷-5，-二磷酸葡萄糖等一系列生化反應合成纖維素，從細胞壁的孔道中分泌出的亞小纖維，控制亞小纖維以氫鍵連接形成直徑為10μm-30μm、長度在2mm-20mm之間的纖維絲，以適合用於造紙。
本發明一種低緊度電解電容器用紙的有益效果是解決了現有技術中電解電容器用紙和電池隔膜紙強度與緊度之間的矛盾，在強度上滿足卷繞機對紙頁強度的要求，在卷繞時不容易斷裂，紙頁上無孔洞，耐毛刺性能極佳，同時還具有緊度低、吸溼性好的特點。用它製成的電容器和電池的短路率低，並具有較強的吸液能力，改善了電解電容器電氣性能，降低電解電容器的能耗，用作電池隔膜紙時，能提高電池的容量。並延長了壽命。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明作進一步說明，但本發明並不為實施例所限制。實施例和參照例以電解電容器為例。
本發明實施例所用的芳綸纖維市場有售，如廣州市。其具有至少兩個從短纖維圓周表面伸出的環形凸起，凸起彼此隔開。環形凸起的最大直徑R與芳綸短纖維無環形凸起部分最小直徑r的平均比值是1.1或更大。芳綸纖維的纖度從1旦到4旦均可用。如果纖維太粗，將影響紙頁的勻度和電解電容器的內阻；如果纖維太細，將影響芳綸纖維作為骨架纖維的支撐作用。具有環形凸起的短纖維可通過間歇變化熔融紡絲和拉伸工藝製備，樹脂熔融通過噴絲板的擠出速率和熔融紡絲工藝中拉伸長絲的張力以及拉伸工藝中的拉伸比來生產，或者通過對切斷拉伸的長絲，致使被切斷的纖維兩端由於纖維的急速折回現象形成環形凸起來生產。
本發明實施例所用的生物纖維素纖維是由木醋桿菌產生。木醋桿菌可將葡萄糖經過生成6-磷酸葡萄糖、1-碳酸葡萄糖和尿苷-5，-二磷酸葡萄糖等一系列生化反應合成纖維素，木醋桿菌在通風攪拌或靜置培養時，細菌細胞壁的一排孔道中會分泌出與細胞縱向軸相平行的最小構成單元——亞小纖維，這些一根根直徑為1.78nm的亞小纖維相互平行，以氫鍵連接形成直徑為10-30μm的纖維絲，纖維絲的長度可以控制，作為造紙原料，一般要求在2-20mm之間。生物纖維素纖維在剪切力的作用下，會分絲成最小直徑為1.78nm的亞小纖維絲。生物纖維素纖維分出來的亞小纖維絲與芳綸短纖維交織在一起，芳綸短纖中的凸起在纖維交織過程中起到了使交織的面積大幅度提高的良好作用，保證了紙頁的物理強度達到要求。芳綸短纖在纖維交織過程中起骨架作用，在骨架纖維之間，生物纖維素纖維填充其間，在這樣的結構下，紙頁中就有大量的空隙，其緊度自然就不會太高，達到了紙頁低緊度化的目的。同時由於芳綸短纖之間填充有生物纖維素纖維，紙頁上就不會存在孔洞，這樣紙頁的耐毛刺性能也非常好。
本發明中，芳綸短纖佔纖維總量的20-65％(質量百分比)均能滿足本發明的要求，更好的範圍是35％-60％(質量百分比)，最好的範圍是45-55％(質量百分比)。生物纖維素纖維佔纖維總量的35％-80％(質量百分比)，更好的範圍是40％-65％(質量白分比)，最好的範圍是45％-55％(質量百分比)。
用上述的原料和配比可以製成許多符合本發明的紙實施例1芳綸短纖佔纖維總量的20％，生物纖維素纖維佔纖維總量的80％。用打漿機打漿，使纖維充分混合。
將充分混合後的纖維用圓網造紙機進行抄紙，在烘缸溫度為106℃左右烘乾，卷取得到電解紙。經測定，該紙的厚度為40μm，緊度0.310g/cm3，抗張強度為0.83kN/m，吸水高度縱向為45mm/10min，橫向為30mm/10min，損耗比為0.599，擊穿電壓為628V，電路短路率0.05％。
實施例2芳綸短纖佔纖維總量的45％，生物纖維素纖維佔纖維總量的55％，用打漿機打漿，使纖維充分混合。
將充分混合後的纖維用圓網造紙機進行抄紙，在烘缸溫度為106℃左右烘乾，卷取得到電解紙。經測定，該紙的厚度為40μm，緊度0.312g/cm3，抗張強度為0.82kN/m，吸水高度縱向為45mm/10min，橫向為30mm/10min，損耗比為0.601，擊穿電壓為625V，電路短路率0.05％。
實施例3芳綸短纖佔纖維總量的65％，生物纖維素纖維佔纖維總量的30％，馬尼拉麻為5％。用打漿機打漿，使纖維充分混合。
然後使用圓網造紙機進行抄紙，在烘缸溫度為106℃下烘乾，卷取得到電解紙。經測定，該紙的厚度為40μm，緊度0.303g/cm3，抗張強度為0.78kN/m，吸水高度縱向為41mm/10min，橫向為28mm/10min，損耗比為0.578，擊穿電壓為653V，電路短路率0.04％。
實施例4芳綸短纖佔纖維總量的45％，生物纖維素纖維佔纖維總量的45％，馬尼拉麻為10％。用打漿機打漿，使纖維充分混合。
然後使用圓網造紙機進行抄紙，在烘缸溫度為106℃下烘乾，卷取得到電解紙。經測定，該紙的厚度為40μm，緊度0.308g/cm3，抗張強度為0.92kN/m，吸水高度縱向為51mm/10min，橫向為36mm/10min，損耗比為0.453，擊穿電壓為678V，電路短路率0.04％。
實施例5芳綸短纖佔纖維總量的55％，生物纖維素纖維佔纖維總量的50％，馬尼拉麻為5％。用打漿機打漿，使纖維充分混合。
然後使用圓網造紙機進行抄紙，在烘缸溫度為106℃下烘乾，卷取得到電解紙。經測定，該紙的厚度為40μm，緊度0.306g/cm3，抗張強度為0.88kN/m，吸水高度縱向為48mm/10min，橫向為32mm/10min，損耗比為0.481，擊穿電壓為658V，電路短路率0.04％。
本發明的實施例還可以有多種組合，其製備方法與上述實施例基本相同，為敘述方便，
為了說明本發明實施例的紙性能優於一般的電解紙，下面例舉兩個參照例進行比較參照例1全馬尼拉麻漿用高頻疏解機或打漿機打漿，使其漿度達到400SR。然後使用圓網造紙機進行抄紙，在烘缸溫度為106℃下烘乾，卷取得到電解紙。經測定，該紙的厚度為40μm，緊度0.61g/cm3，抗張強度為1.30kN/m。這種採用全馬尼拉麻漿造的電解電容器紙，吸水高度縱向為13mm/10min，橫向為10mm/10min，損耗比為2.01，擊穿電壓為560V，電路短路率低。
參照例2全馬尼拉麻漿用高頻疏解機或打漿機打漿，使其漿度達到230SR。然後使用圓網造紙機進行抄紙，在烘缸溫度為106℃下烘乾，卷取得到電解紙。經測定，該紙的厚度為40μm，緊度0.35g/cm3，抗張強度為0.42kN/m。這種採用全馬尼拉麻漿造的電解電容器紙，吸水高度縱向為25mm/10min，橫向為20mm/10min，損耗比為1.00，擊穿電壓為321V，電路短路率0.12％。
上述兩個參照例的性能數據明顯低於本發明實施例紙的性能。
上述參照例和本發明的各實施例的漿料製備出來的電解電容器紙，其性能均按如下的方法測試1、漿度(OSR)和溼重按GB3332-1982。所記載的方法實施測試。
2、定量按GB/T451.2-2002所記載的方法實施測試。
3、厚度按GB/T451.3-2002所記載的方法實施測試。
4、抗張強度按GB/T453-2002所記載的方法實施測試。
5、吸水高度GB/T461.1-2002所記載的方法實施測試。
6、損耗比以全馬尼拉麻料抄成的厚度為40μm，緊度為0.35g/cm3時的電解紙(即參照例2中的紙)的損耗(ESR值，也稱為tgδ值)為標準，求出各種型號電解紙與其的損耗值之比率。
將電解紙浸漬在溶有乙二酸銨的乙二醇電解液(電阻率為100歐姆/cm)中，再用白金電極(5cm2)夾住電解紙，上面壓200g重物，在20±1℃、AC10V、100KHz條件下，使用電阻表，測量出該電極間的電阻，以表示紙在電容器中的損耗。
7、擊穿電壓。用以表示紙在電容器中的耐壓用GB/T12656-1990所示方法進行測量。將經過烘乾的紙樣夾在φ25mm的黃銅電極之間，通進50Hz的電流，在10-20s的時間內，連續升壓，直至紙樣被擊穿，記此時的電壓值。用以表示紙在電容器中的耐壓。
權利要求
1.一種低緊度電解電容器用紙，其特徵是它包含至少兩種纖維，一種是芳族聚醯胺纖維，另一種是生物纖維素纖維，芳族聚醯胺纖維作為紙的骨架，佔紙纖維總量的20％-65％(質量百分比)，生物纖維素纖維充滿於芳族聚醯胺纖維之間，佔紙纖維總量的35％-80％(質量百分比)，其餘可以添加不損害電氣性能的其它纖維。
2.根據權利要求1所述的一種低緊度電解電容器用紙，其特徵是芳族聚醯胺纖維佔紙纖維總量的35％-60％(質量百分比)，生物纖維素纖維佔紙纖維總量的40％-65％(質量百分比)，其餘可以添加不損害電氣性能的其它纖維。
3.根據權利要求1所述的一種低緊度電解電容器用紙，其特徵是，芳族聚醯胺纖維佔紙纖維總量的45％-55％(質量百分比)，生物纖維素纖維佔紙纖維總量的45％-55％(質量百分比)，其餘可以添加不損害電氣性能的其它纖維。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種低緊度電解電容器用紙，其特徵是芳綸纖維具有至少兩個從短纖維圓周表面伸出的環形凸起，凸起彼此隔開，環形凸起的最大直徑R與芳綸短纖維無環形凸起部分最小直徑r的平均比值應大於1.1；芳族聚醯胺纖維的纖度為1--4旦。
5.根據權利要求1或2或3所述的一種低緊度電解電容器用紙，其特徵是生物纖維素纖維是由木醋桿菌產生的，木醋桿菌分泌出的亞小纖維以氫鍵連接形成直徑為10-30μm、長度在2-20mm之間的纖維絲。
全文摘要
本發明提供了一種特殊用途的紙張，特別是低緊度電解電容器用紙和電池隔膜紙。它包含至少兩種纖維，一種是芳族聚醯胺纖維，另一種是生物纖維素纖維，芳族聚醯胺纖維作為紙的骨架，佔紙纖維總量的20％－65％(質量百分比)，生物纖維素纖維充滿於芳族聚醯胺纖維之間，佔紙纖維總量的35％－80％(質量百分比)。本發明的有益效果是解決了現有技術中電解電容器用紙和電池隔膜紙強度與緊度之間的矛盾，在強度上滿足卷繞機對紙頁強度的要求，紙頁上無孔洞，耐毛刺性能極佳，同時還具有緊度低、吸溼性好的特點，製成的電容器和電池的短路率低，吸液能力強，改善了電解電容器和電池的電氣性能，延長使用壽命。
文檔編號D21H17/54GK1704529SQ200410024
公開日2005年12月7日 申請日期2004年5月27日 優先權日2004年5月27日
發明者陳萬平, 王白浪, 王賢爐 申請人:浙江凱恩特種材料股份有限公司