專利名稱：帶增強材料的功能性片材的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶增強材料的功能性片材，更具體涉及可充分發(fā)揮功能性材料的效果、操作上具有足夠強度的帶增強材料的薄型功能性片材。
本發(fā)明還涉及上述帶增強材料的功能性片材之一的用作電偶極子層電容器等的電極的片狀電極，更具體涉及具有以下優(yōu)點的帶增強材料的電偶極子層電容器用片狀電極，即用該電極能夠制造出內部電阻小、充放電能力劣化小、耐久性優(yōu)良、壽命長的電偶極子層電容器；同時由于該電極具有充分的強度，可連續(xù)成形、可大尺寸化，因此批量生產性和操作性優(yōu)良。
背景技術：
以往，用具有催化功能、電偶極子層電容器等各種功能的材料制成的片狀物、例如具有催化功能的片狀物的一般的制造方法是將具有粘合效果的樹脂和具有催化功能等各種功能的材料等進行混煉，然后輥壓延成片狀。
但是，用粘合樹脂將細粒徑的催化材料粘合在一起成形為片狀的情況下，存在下述問題，即片材自身無強度，功能性材料會脫離·脫落。
如果為了保證某種程度的強度而增加粘合劑量，則存在會破壞功能材料粉末的各種功能的問題。
在日本專利第3171454號公報中公開了一種由聚四氟乙烯樹脂成形體構成的片狀吸附性濾光片，該聚四氟乙烯樹脂成形體中含有25～90重量％的粒徑在0.5mm以下的多孔性吸附劑粉末。據(jù)該公報所述，該片材也能夠以與布帛層疊粘合而成的布狀物的形態(tài)來使用。
但是，存在布帛和聚四氟乙烯樹脂成形體易剝離的問題。
為此，希望發(fā)現(xiàn)一種能夠具有如下優(yōu)點的帶增強材料的功能性片材，即，即使薄也具有強度，功能性材料不會脫離，可連續(xù)成形片材，批量生產性優(yōu)良。
此外，特別是上述電偶極子層電容器還存在如下的問題。
即，電偶極子層電容器是利用極化性電極和在電解質界面形成的[電偶極子層]來蓄積電能的電容器，具有能夠比利用化學反應的二次電池更快速的充電·放電；不含重金屬因而無公害性等許多優(yōu)點，因此有望廣泛應用于從電子儀器等小型設備到車載用(strikethrough電池組)等大型設備的用途。
電偶極子層是指在例如固體電極和電解液這二個不同的層接觸的界面，正負電荷隔著極短的距離對向排列的界面現(xiàn)象，在電容器的充電狀態(tài)下，電解液中的正離子和負離子分別排列在電極的對向的兩面，利用電偶極子層現(xiàn)象分別在正離子側蓄積負電荷，在負離子側蓄積正電荷。
電偶極子層電容器的電極一般采用以活性炭等碳材為主成分的電極，主要采用含有碳和含氟樹脂的片狀電極。
該電極的制造方法有輥壓延法或刮刀法等，為了大容量化、長壽命化，進行了各種改進。
電偶極子層電容器是能夠進行反復充電、放電的電容器，但如果長期使用，存在電容器的充電和放電能力會慢慢下降的問題。
為此，希望開發(fā)出一種與以往相比，耐久性更優(yōu)良，內部電阻小，高容量，操作性良好的電偶極子層電容器。
減小內部電阻的有效方法是最大限度地減少粘合劑的用量，目前，為了確保導電性及電解液的浸滲性，只使用極少量的粘合劑PTFE，通常為5～20重量％左右。
此外，PTFE粒子由于在混煉及壓延工序等中受到剪切力而被纖維化。細纖維化的PTFE將活性炭粒子及導電性碳粒子相互間連結在一起。因此，作為不通過增加粘合劑的量而增加片材強度的方法可以考慮利用混煉等來促進PTFE的纖維化。
但是，雖然通過增加纖維化工序(即促進纖維化)，粘合劑的集束力增大，但即使這樣成形為片狀的電極也只具有僅能夠保持其自身的一定的強度，片材自身的強度差，因此存在批量生產性差，而且使用時操作性差的問題。
還有，如果促進纖維化，則電極密度變得過高，使電解液的浸滲性變差，而且還存在混煉工序、壓延工序中的工時數(shù)增加、批量生產性差的問題。此外，要獲得容量劣化小、壽命長的電容器，必須進行更高溫度下的熱處理，以除去含在活性炭電極中的水分(使用有機系電解液的情況下，即使是僅存在少量水分，也會促進電解，引起容量的顯著劣化。)在日本專利特開2000-208373號公報中公開了一種帶集電極的電偶極子層電容器用極化性電極的制造方法，即，層疊由含主要作用是顯現(xiàn)靜電容量的碳材料為主成分的碳微粉和作為粘合劑的含氟樹脂形成的片狀成形體、由含具有賦予導電性作用的碳材料為主成分的碳微粉和粘合劑形成的片狀成形體和導電性金屬箔，通過對該層疊體進行輥壓使它們接合在一起。
即在該公報中，通過將極化性電極和集電極隔著富于導電性的片狀成形體進行輥壓，使它們接合在一起，由此使接觸電阻減小。
此外，在日本專利特開2000-150321號公報和特開2000-182902號公報中公開了將由碳微粉和含氟樹脂構成的混合物成形為片狀、即使減小厚度也具有足夠強度的電偶極子層電容器用極化性電極的制造方法。
但還是不能獲得能夠制成內部電阻更小、耐久性優(yōu)良的片狀電極的具有足夠強度、批量生產性也優(yōu)良、高容量、能夠低成本制造的電極片材等帶增強材料的功能性片材。
本發(fā)明是為解決上述以往技術中存在的問題的發(fā)明，其目的是提供具有足夠強度、可發(fā)揮高功能性、薄型的帶增強材料的功能性片材。
本發(fā)明的另一目的是提供具有下述優(yōu)點的上述帶增強材料的功能性片材之一的電偶極子層電容器用電極，所述優(yōu)點是，使用該電極能夠在短時間內高效地制造電極強度大、內部電阻相當小、充放電能力的下降小、耐久性優(yōu)良、壽命長的電偶極子層電容器。
本發(fā)明的其它目的是提供具有上述電偶極子層電容器用電極的電偶極子層電容器。
發(fā)明的揭示本發(fā)明的帶增強材料的功能性片材是由功能材料粉末和粘合劑樹脂形成的片狀功能材料與增強片材在層疊的狀態(tài)下接合而成的帶增強材料的功能性片材，該片材的特征是，上述增強片材由織布或無紡布制成，其目付(日本織物單位面積重量)為10～400g/m2，構成該增強片材的纖維的纖維徑為10～150μm。
在本發(fā)明中，上述粘合樹脂是未焙燒的聚四氟乙烯樹脂，其含量較好為片狀功能材料總量的50～1重量％。
上述功能材料粉末較好為活性炭、石墨、炭黑、竹炭、木炭、氧化鈦、氧化鋅、氧化鉛、二氧化硅、粘土、金屬粉、膨脹石墨、吸水性聚合物、硅膠、防霉劑、抗菌劑中的任1種或2種以上。
此外，該片材的特征是，對上述帶增強材料的功能性片材實施了壓紋加工。
本發(fā)明涉及的電偶極子層電容器用電極的特征是，由碳微粉和含氟聚合物樹脂形成的片狀電極材料與增強片材在層疊的狀態(tài)下接合在一起。
在本發(fā)明中，上述增強片材由編織物、網(wǎng)狀物、無紡布、膨脹片中的任一種構成，該增強片材的厚度較好為0.01～1.0mm以下。
上述片狀電極材料中的上述碳微粉含有活性炭和/或導電性碳，該含氟聚合物樹脂較好為聚四氟乙烯。
上述電極材料中的含氟樹脂含量較好為15重量％(wt％)以下。
本發(fā)明的電偶極子層電容器具有上述電偶極子層電容器用電極。
采用本發(fā)明，能夠批量地且以低成本提供具有充分強度、功能材料粉末不會脫落、可有效發(fā)揮高功能性、薄型的帶增強材料的功能性片材。
采用本發(fā)明，能夠低成本地提供具有下述優(yōu)點的上述帶增強材料的功能性片材之一的電偶極子層電容器用電極和電偶極子層電容器，所述優(yōu)點為內部電阻相當小、具有強度、催化劑等功能材料粉末不會脫落、可連續(xù)成形、可大尺寸化、批量生產性等優(yōu)良。
附圖的簡單說明

圖1為功能性片材的剝離試驗的示意圖。
圖1(A)為由比較例A1所制得的功能性片材的剝離情況的示意圖。圖1(B)為由實施例A1所制得的功能性片材的剝離情況的示意圖。
圖2為本發(fā)明的實施例之一的帶增強材料的片狀電極的立體圖。
圖3為裝有本發(fā)明的實施例之一的帶增強材料的片狀電極的電偶極子層電容器的剖面圖。
圖4為將裝有本發(fā)明的另一實施例的帶增強材料的功能性片材的另一形態(tài)的電偶極子層電容器的一部分被剖斷后的立體圖。
符號說明10……帶增強材料的電極12、12A、12B……片狀電極材料14、14A、14B……增強片材(增強材料、隔膜)16……填料18、18A、18B……鋁集電體、集電對
20……電偶極子層電容器22……電容器內部構件24……外殼30……電偶極子層電容器34……外殼36……密封墊片38、38A、38B……引線實施發(fā)明的最佳方式以下，對本發(fā)明的帶增強材料的功能性片材(功能性片材)和帶增強材料的功能性片材之一的電偶極子層電容器用電極、電偶極子層電容器等進行詳細地說明。
本發(fā)明的帶增強材料的功能性片材是由功能材料粉末和粘合樹脂形成的片狀功能材料與增強片材在層疊的狀態(tài)下接合而成的。
在這種功能性片材中，可以只在增強片材的一面形成片狀功能材料層，也可以在表里兩面形成片狀功能材料層。
該帶增強材料的功能性片材的尺寸可以根據(jù)用途、設備的規(guī)模等作適當?shù)脑O計變更，沒有特別的限定。但為了能夠實現(xiàn)小型化，要求較薄，較好在0.8mm以下。
此外，該功能性片材中的片狀功能層的厚度通常為0.1～0.8mm。
上述功能材料粉末可以根據(jù)其用途等改換成合適的種類，可例舉活性炭、石墨、炭黑、竹炭、木炭等碳質；氧化鈦、氧化鋅、氧化鉛、二氧化硅等金屬氧化物；粘土(硅酸鋁)、金屬粉、膨脹石墨、吸水性聚合物、硅膠、防霉劑、抗菌劑等的粉末。
這些功能材料粉末可以使用1種也可以2種以上組合使用。
上述功能材料粉末是選自活性炭、竹炭、木炭、石墨、炭黑中的1種以上的碳質時，上述帶增強材料的功能性片材較好用在除臭用、水質改進用、溶劑吸附用等用途上，如果上述功能材料粉末是氧化鈦，則較好用于光催化，總之根據(jù)所使用的功能材料粉末具有各種功能。
粘合樹脂是可將上述功能性粉末等互相結合·粘合在一起的樹脂，可以廣泛使用以往所公知的粘合劑，可以是天然樹脂系、也可以是合成樹脂系，例如可以使用PTFE等含氟樹脂；聚乙烯、聚丙烯等烯烴系樹脂等。
其中，含氟樹脂如果被施加剪切力則會原纖維化，這時的原纖維的纖維徑為0.01～0.05μm左右，能夠將粒徑80μm以下的功能性粉末相互集中粘結在一起，因此較好用在將粉末狀的固體成形為片狀上，特別是未焙燒的聚四氟乙烯(PTFE)樹脂由于耐候性、耐熱性、耐酸性等優(yōu)良，因此尤為理想。
未焙燒的PTFE樹脂有通過懸浮聚合而得的壓型粉；由乳液聚合而得的超細粉末。可使用任意一種，但較好使用分散體。使用分散體，在和功能性粉末混煉時，催化劑的分散良好，在PTFE原纖維上充分擔載功能性粉末，成形性良好。
此外，以未焙燒的PTFE樹脂為代表的粘合劑在片狀功能材料中的含量較好為50～1重量％，更好為30～5重量％。如果少于1重量％，則難以充分擔載功能材料粉末，難以成形為片狀。而如果在50重量％以上，則由于片狀功能材料中的功能材料粉末的含量減小，因此所得的功能性片材無法具有高功能性。
用壓接等方法與增強片材相接合的上述含功能材料粉末和粘合樹脂的混煉物或軟化狀態(tài)的片狀功能材料插入增強片材的纖維間利用該固定效果與增強材料相接合，因此在增強片材中必須有一定程度的空隙。
因此，構成增強片材的纖維的纖維徑應為10～150μm，較好為20～100μm，較好是滿足下述要求的織布或無紡布，即其目付(每單位面積的織物的重量)為10～400g/m2，更好為50～200g/cm2。
這種增強片材由于空隙多，因此能夠最大限度地增加前述片狀功能材料的曝露面，使片材表面上存在較多的功能性材料，由此能夠提高片狀功能材料的功能。
如果增強材料中的纖維徑小于上述范圍，則無法獲得上述混煉物或軟化狀態(tài)的片狀催化劑對增強片材的充分的固定效果，增強材料比片狀功能材料更易剝落。而上述纖維徑大于該范圍時，則增強材料纖維的纏繞度減小，無法獲得作為增強材料所應有的足夠的強度。
形成增強層的增強材料(增強片材)可例舉由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等合成樹脂，纖維素等天然纖維，玻璃纖維、碳纖維等碳系纖維等高分子原材料構成的纖維相互間正交的網(wǎng)狀物或織物(編織物)、纖維相互間無規(guī)則地纏繞在一起的無紡布等布狀的材料。
制造片狀功能材料時，混合功能性粉末和粘合樹脂，調制混煉物。這時為了提高加工性，可以添加水或醇等添加劑?；鞜挷僮魍ǔ２捎媚蠛蜋C、班伯里混煉機等以往公知的混煉機進行，但也并不限于此，只要是能夠有效地向材料施加剪切及壓縮等使它們揉合在一起的設備即可使用。接著，根據(jù)情況有時在將混煉物進行預成形后，再用加壓機等壓制成型或用輥壓機等壓延成型，或者兩種方法都進行，制得片狀功能材料。
然后，利用將制得的該片狀功能材料和增強片材同時通過輥壓機的方法，或在層疊的狀態(tài)下將增強片材和片狀功能材料安裝在壓縮機上，使它們壓接在一起，能夠高效地制造該片材。此外，也可以采用將混煉物鋪滿增強片材的整個表面，用加壓機進行加壓的方法。
例如，使用具有催化效果的功能性粉末時，表面上的功能性粉末發(fā)揮催化功能，由于其效果僅在表面上是有效的，為此必須增加有效面積。
因此，可以采用壓紋加工機(サトウエンジニア-ズ公司制)對本發(fā)明制得的帶增強材料的功能性片材進行壓紋加工，制得最終成形品。
如果這時所使用的帶增強材料的功能性片材的厚度為0.2～1.0mm，則能夠進行良好的壓紋加工，因此較為理想。
接著，特別對帶增強材料的功能性片材之一的本發(fā)明的電偶極子層電容器用電極進行詳細說明。
圖2所示為本發(fā)明的電偶極子層電容器用電極的立體圖。
首先，圖2所示的電偶極子層電容器用電極的形態(tài)是，在片狀電極材料(電極層)12的一面、即上表面接合了增強片材14(隔膜、增強材料)。
這種電偶極子層電容器用電極10中，片狀電極12埋沒入增強片材14中，發(fā)揮固定效果，以層疊的狀態(tài)被接合在一起。
增強片材14可以采用由PP、PE等合成樹脂；纖維素等天然纖維；玻璃等無機纖維；鋁、鎳等金屬；碳纖維等碳系纖維等制成的編織物、網(wǎng)狀物、無紡布、膨脹片等。這些增強材料不僅具有增強的作用，而且根據(jù)增強材料的原材料的種類，還可作為隔膜，還具有作為集電體的功能、效果。
該增強材料14的厚度一般沒有特別的限定，較好是0.01～1.0mm(厚)。厚度如果小于0.01mm，則難以獲得充分的增強效果，而如果超過1.0mm，則增強片材具有緩沖的作用，難以沒入片狀電極，從而難以將該增強片材和片狀電極接合在一起。
增強片材的目付根據(jù)材質的不同而有所不同，沒有特別的限定，但最好具有適度的間隙，這樣能夠獲得優(yōu)良的固定效果。
此外，所使用的增強片材是PP、PE、酚醛樹脂、含氟樹脂等合成樹脂或纖維素等天然纖維時，由于這些材料是絕緣物，因此具有作為隔膜的功能和效果。這時，增強片材的目付較好在50g/m2以上。如果目付小于50g/m2，則由于電極會從增強材料脫離，因此不能充分起到隔膜的作用。
還有，材質為鋁、鎳等金屬；碳纖維等碳系纖維時，具有作為集電體的功能和效果。這時，對增強片材的目付沒有特別的規(guī)定，但增強片材的厚度如果大于0.5mm，則操作性變差，如因為金屬所具有的剛性使卷繞困難等。
該電偶極子層電容器用電極中的片狀電極12的厚度沒有特別的限定，通常為0.1～1.0mm，較好為0.2～0.8mm。
片狀電極12含有碳微粉和含氟樹脂。
該碳微粉較好含有活性炭和/或導電性碳。對該活性炭和導電性碳的粒徑沒有特別的限定，但活性炭的粒徑較好為1～100μm左右。此外，對活性炭和導電性碳的比表面積也沒有特別的限定，但活性炭的比表面積較好為1000～3000m2/g。
本發(fā)明的片狀電極中所含的含氟聚合物樹脂較好采用聚四氟乙烯(PTFE)、改性PTFE、PVDF、ETFE、PCTFE、FEP和PFA等，其中采用聚四氟乙烯(PTFE)尤為理想，因為聚四氟乙烯受到剪切力易纖維化，結合、粘合碳微粉的粘合效果好。
相對片狀電極12中所含的碳微粉的含量而言，為了將電極層的內部電阻控制在較低的水平，在片狀電極材料中的非導電性含氟聚合物樹脂的粘合劑量較好在15重量％(wt％)以下，更好為1～10重量％，特好為1～5重量％。
如果該粘合劑量未滿1重量％，則不能獲得充分的粘合效果，碳微粉可能會從電偶極子層電容器用電極脫落和散落。而如果粘合劑量超過上述范圍，特別是超過15重量％，則難以將電極層的內部電阻控制在低水平。
如果按照該范圍的量將含有各成分的上述片狀電極材料和增強片材組合使用，則由于增強片材的增強效果，由作為原料功能材料粉末的碳微粉制得的電偶極子層電容器用電極的操作性顯著提高。采用增強材料、由上述碳微粉和粘合樹脂形成的片狀電極材料，利用刮刀法(使用了刮刀的接合法)、輥壓延法等中的任何一種方法，都能夠很容易地以高生產率和低成本制造帶增強材料的片狀電極。
這種本發(fā)明的電偶極子層電容器用電極，由于能夠減少片狀電極12中有助于增加電極強度的粘合劑的量，從而使電極內部電阻減小。此外，使用熱固性的酚醛樹脂或玻璃或金屬等增強材料時，由于能夠用更高的溫度進行熱處理，因此可以完全除去水分，從而使產品壽命延長。再有，使用該電偶極子層電容器用電極10制造后述的圖3、圖4所示的電偶極子層電容器20、30時，電解液能夠迅速浸透到電極中。
本發(fā)明的電偶極子層電容器用電極中具有增強片材14，由該增強片材14保持電極的強度，因此片狀電極能夠大尺寸化，量產性優(yōu)良。
本發(fā)明的電偶極子層電容器用電極可以如上述圖2所示，僅在片狀電極12的一面設置增強片材14，也可以如后述圖3所示，在增強片材14的兩面都設置增強片材14。
如后述圖4所示，可以以片狀電極12和增強片材(隔膜和/或集電體)14依次層疊(在圖4中，各層疊2層)的狀態(tài)進行卷繞。
以下，參照圖3～圖4對采用這種電偶極子層電容器用電極制成的電偶極子層電容器進行更詳細地說明。
圖3是裝配有本發(fā)明的實施例之一的電偶極子層電容器用電極的電偶極子層電容器的剖面圖。
在該電偶極子層電容器20中，在增強片材(隔膜)14的上下兩面設置片狀電極12A、12B，在該電極12A的下面和電極層12B的上面又分別設置有鋁集電體18A、18B。
這樣，由隔膜(增強材料層)14、隔著隔膜14分別層疊在隔膜上下兩面的電極層12A、12B和鋁集電體18A、18B構成的電容器內部構件22被裝在外殼24內，并用填料16密封。
該外殼內的電極層中還填充(浸滲)有電解液。
這種采用電偶極子層電容器用電極制成的電偶極子層電容器20在輕量性、可小型化、性能、可低成本化等方面表現(xiàn)特別優(yōu)良。此外，因粘合劑少，因此電解質的浸滲性優(yōu)良，強度也高，所以本發(fā)明的電偶極子層電容器用電極的操作性優(yōu)良，電偶極子層電容器制造時的組裝作業(yè)容易，并且還能夠縮短作業(yè)時間。
圖4是將裝配有本發(fā)明的另一實施例的電偶極子層電容器用電極的電偶極子層電容器的一部分切去后的模式圖。
在該電偶極子層電容器30中，增強片材(隔膜)14和片狀電極12在依次層疊(在整體中，各層疊2層)后被卷繞起來的狀態(tài)下，被裝入外殼34內。在各片狀電極12A、12B的端部分別設置集電對18A、18B，在該集電對(體)18A、18B設置可與電偶極子層電容器30的外部導通的引線38A、38B。此外，在外殼34內的上端部設置有密封墊片36將端部封閉。
片狀電極12A和集電對18A和引線38A電連接，片狀電極12B和集電對18B和引線38B電連接，A組和B組互不影響。
該外殼內的電極層中還填充(浸滲)有電解液。
本發(fā)明的電偶極子層電容器用電極由于能夠形成隔膜一體化的大尺寸的片材，因此易于組裝，電解液的浸滲性也優(yōu)良，電偶極子層電容器制造時的作業(yè)性得到提高。
這種采用電偶極子層電容器用電極制成的電偶極子層電容器30在輕量性、可小型化、性能、可低成本化等方面表現(xiàn)特別優(yōu)良。
本發(fā)明的帶增強材料的功能性片材(功能性片材)，特別采用增強片材的目付為10～400g/m2、構成該增強片材的纖維的纖維徑為10～150μm、含有較多空隙的增強片材(增強材料)。如果使功能性粉末和粘合樹脂的混煉物或軟化的片狀功能材料粘覆在該增強片材上，則上述混煉物能夠充分地進入增強片材的無數(shù)細纖維間的空隙中，發(fā)揮充分的固定效果，使層間剝離強度優(yōu)良。其結果是，帶增強材料的功能性片材的增強片材(層)和片狀功能材料(層)不會剝落，操作性優(yōu)良。
如果該增強片材較薄，則只要使與其壓接在一起的片狀功能材料(混煉物)的量減少一些即可，能夠以低成本制造具有足夠強度的帶增強材料的薄型功能性片材。
即，由相同量的混煉物能夠制造出與以往產品相比，大尺寸、能夠發(fā)揮充分的功能和效果的功能性片材。
而且，由于該功能性片材薄，并具有足夠的強度，因此可以進行壓紋加工，從而能夠提供高效的催化片材。
特別是上述帶增強材料的功能性片材之一的電偶極子層電容器中，由電偶極子層電容器用片狀電極中的增強片材保持電極的強度，因此能夠最大程度地減少有助于增強電極強度的電極中的粘合劑的量。
因此，內部電阻大幅度減小，可抑制電容器的充電和放電能力的降低，能夠提供耐久性優(yōu)良、壽命長的電容器。
還有，無需象以往的片狀電極那樣在制造時要有增加強度的工序(例如混煉等)，因此能夠簡化生產工序。
此外，具有機械強度的本發(fā)明的電極在生產時、使用時操作性都良好。又由于可減少電極中的粘合劑量，因此電解液向該電極中的浸滲性也良好，電容器制造時的操作性得到極大提高。
其結果是，能夠在電極中充分浸滲有電解液的狀態(tài)下，短時間內將電極裝入電池中，因此可縮短制造電偶極子層電容器時的作業(yè)時間。
以下，根據(jù)用活性炭作為功能性粉末的除臭裝置的實施例、電偶極子層電容器的實施例，對本發(fā)明的帶增強材料的功能性片材進行更加詳細地說明，但本發(fā)明并不受這些實施例的限制。
(除臭裝置)實施例A1～A4按照下述量混合活性炭粉末[平均粒徑30μm、比表面積(測定法按照JIS-K-1474)為1000～1500(單位m2/g)的煤系活性炭粉末]、PTFE粒子分散液(含60重量％的平均粒徑200nm的PTFE粒子，分散劑水)，用捏和機在10℃下，混煉了5分鐘。
接著，用輥表面溫度保持在60℃的輥壓機，以150kg/cm的壓力對得到的混煉物進行加壓，將其成形為厚度0.4mm的片狀。
然后，將得到的片狀功能材料壓接在厚0.1mm的聚丙烯制無紡布(纖維徑30μm、目付15g/cm2)的一面，制得了平板狀的功能性片材(厚0.4mm)。
比較例A1～A2和實施例A1一樣，用輥壓機將上述活性炭粉末和含氟樹脂的混煉物成形為厚0.5mm的片狀，但沒有象實施例A1那樣使其壓接在無紡布的一面上，而是直接將其作為功能性片材(樣品)。
比較例A3～A4除了用輥壓機將上述活性炭粉末和含氟樹脂的混煉物成形為厚0.5mm的片狀，然后將其壓接在厚0.3mm的聚丙烯制網(wǎng)狀物(比較例A3纖維徑300μm、目付200g/cm2，比較例A4纖維徑300μm、目付450g/cm2)的一側，制得平板狀的功能性片材(厚度0.6mm)之外，其它操作和實施例A1相同。
使用由上述實施例A1～A4，比較例A1～A4所制得的帶增強材料的功能性片材進行了下述試驗。
(除臭效果)測定了氨的吸收吸附力。
(強度)測定了拉伸強度。
其結果示于下表1。
表1

※1)以實施例A3為100％時的相對值 (剝離強度)按照JISC 6471“銅箔的剝離強度”，測定了由上述實施例A1、比較例A1所制得的各功能性片材的剝離強度。
即，將由實施例A1所制得的功能性片材的增強材料側接合在支承件上，測定了剝離強度。對由比較例A1所制得的功能性片材，也采用同樣的方法測定了剝離強度。
此外，作為比較用數(shù)據(jù)，將沒有壓接增強材料的樣品接合在支承件上，進行了同樣的測定。
其結果同示于表2。
此外樣品的剝離情況也一并示于表2。
表2

由上述試驗A2可知，由實施例A1所制得的帶增強材料的功能性片材和增強材料的接合力強。
(電偶極子層電容器)接著，根據(jù)實施例對本發(fā)明的電偶極子層電容器用電極進行更詳細地說明。
實施例B1按照80∶15∶5的重量比，混合活性炭(平均粒徑25μm、棕櫚殼活性炭)、導電性炭黑(kitchenblack international公司制，kitchenblackEC)、粘合劑(聚四氟乙烯＝PTFE)，在其中添加150重量％的量的成形助劑乙醇，在20℃下進行混煉后，用表面溫度40℃的輥壓機壓延至0.65mm(厚)，形成了片狀。
用表面溫度40℃的輥壓機(輥間間隔0.65mm)將增強片材(PP無紡布、厚度0.1mm)壓接在得到的片狀電極上。
將從該帶增強材料的電極膜切出的2片試驗片(厚度0.65mm、面積2cm2)，隔著隔膜(纖維素濾紙、厚0.12mm)形成兩極(試驗片)對向的狀態(tài)，注入電解液，制成了電容器。
對該電容器，在充電電壓2.5V、放電電流5.0mA的條件下，按照下述條件測定了初期靜電容量(F/cm3、注1)和體積電阻率(Ω·cm、注2)。
其結果是，初期靜電容量為12.1(F/cm3)，體積電阻率為0.73(Ω·cm)。
由于能夠減少PTFE量，因此上述電極膜中的PTFE量為下述比較例B1的片狀電極的一半即5％，而上述電極膜中的導電性碳的量與下述比較例B1相比則相應增加了5％，從而減小了電阻。
<注1>初期靜電容量(F/cm3)將2片厚0.65mm、面積2cm2的電極膜隔著隔膜(纖維素濾紙、厚0.12mm)兩極對向，將溶質為四氟硼酸四乙銨的碳酸異丙烯酯溶液(1M)作為電解液，形成電容器，使用該電容器。
在充電電壓2.5V、放電電流5mA的條件下，測定了初期靜電容量。
<注2>體積電阻率(Ω·cm)按照“JIS K 7194”。
<注3>拉伸強度測定法將電極膜片材裁成寬10mm、長60mm的長方形，用Instron(萬能精密拉伸試驗機)測定拉伸強度。
實施例B2除了使增強片材的厚度為0.3mm以外，和實施例B1一樣制得了試驗片。這種情況下，由于增強片材能夠起到隔膜的作用，因此不使用隔膜進行了同樣的試驗。
其結果是，初期靜電容量為12.1(F/cm3)，體積電阻率為0.73(Ω·cm)。
實施例B3除了使用粘合劑的量為10％，即活性炭∶導電性炭黑∶粘合劑＝8∶1∶1的重量比的功能材料以外，其它和實施例B1相同。
其結果是，初期靜電容量為12.0(F/cm3)，體積電阻率為1.10(Ω·cm)。
比較例B1除了使用無增強材料、粘合劑的量為10％，即活性炭∶導電性炭黑∶粘合劑＝8∶1∶1的重量比的電極膜以外，其它和實施例B1的片狀電極相同。
其結果是，初期靜電容量為12.0(F/cm3)，體積電阻率為1.10(Ω·cm)。
比較例B2除了使用無增強材料、粘合劑的量為20％，即活性炭∶導電性炭黑∶粘合劑＝7∶1∶2的重量比的電極膜以外，其它和實施例B1的片狀電極相同。
其結果是，初期靜電容量為10.2(F/cm3)，體積電阻率為2.26(Ω·cm)。
實施例B1～B3、比較例B1～B2的結果都示于表3。
表3

產業(yè)上利用的可行性如上所述，本發(fā)明的上述帶增強材料的功能性片材在所含功能材料粉末為活性炭等碳質時，用在除臭用、水質改進用、溶劑吸附用等用途上效果非常理想，而如果上述功能材料粉末為氧化鈦時，則用在光催化的用途上效果非常理想，總之能根據(jù)所使用的功能材料粉末的種類具有各種優(yōu)良的功能，操作上具有足夠的強度，而且功能性材料不會脫離和脫落，可連續(xù)批量地生產片材，能夠在滿足強度的基礎上做得很薄，作為帶增強材料的功能性片材適合用于上述各種用途。
特別是上述帶增強材料的功能性片材之一的電偶極子層電容器電極，由于由電偶極子層電容器用片狀電極中的增強片材保持電極的強度，因此能夠最大程度地減少有助于增強電極強度的電極中的粘合劑的量，電解液向電極中的浸滲性也得到提高，電容器制造時的操作性極其良好。
因此，采用本發(fā)明，能夠用更簡單的制造工序提供內部電阻大幅度減小，可抑制電容器的充電和放電能力的降低，耐久性優(yōu)良、壽命長的電容器。非常適合用于電偶極子層電容器的制造領域。
權利要求
1.帶增強材料的功能性片材，它是由功能材料粉末和粘合樹脂形成的片狀功能材料與增強片材在層疊的狀態(tài)下接合而成的帶增強材料的功能性片材，其特征在于，上述增強片材由織布或無紡布制成，其目付(日本織物單位面積重量)為10～400g/m2，構成該增強片材的纖維的纖維徑為10～150μm，并且?guī)г鰪姴牧系墓δ苄云牡暮穸葹?.8mm以下。
2.如權利要求1所述的帶增強材料的功能性片材，其特征還在于，上述粘合樹脂是未焙燒的聚四氟乙烯樹脂，其含量為片狀功能材料總量的50～1重量％。
3.如權利要求1或2所述的帶增強材料的功能性片材，其特征還在于，上述功能材料粉末為活性炭、石墨、炭黑、竹炭、木炭、氧化鈦、氧化鋅、氧化鉛、二氧化硅、粘土、金屬粉、膨脹石墨、吸水性聚合物、硅膠、防霉劑、抗菌劑中的任1種或2種以上。
4.如權利要求1～3中任一項所述的帶增強材料的功能性片材，其特征還在于，對上述帶增強材料的功能性片材實施了壓紋加工。
5.電偶極子層電容器用電極，其特征在于，由碳微粉和含氟聚合物樹脂形成的片狀電極材料與增強片材在層疊的狀態(tài)下接合而成。
6.如權利要求5所述的電偶極子層電容器用電極，其特征還在于，上述增強片材由編織物、網(wǎng)狀物、無紡布、膨脹片中的任一種制成，該增強片材的厚度為0.01～1.0mm。
7.如權利要求5或6所述的電偶極子層電容器用電極，其特征還在于，上述碳微粉含有活性炭和/或導電性碳，該含氟聚合物樹脂為聚四氟乙烯。
8.如權利要求5～7中任一項所述的電偶極子層電容器用電極，其特征還在于，上述電極材料中的上述含氟樹脂含量為15重量％以下。
9.電偶極子層電容器，其特征在于，具有權利要求5～8中任一項所述的電偶極子層電容器用電極。
全文摘要
一種帶增強材料的功能性片材，由功能材料粉末和粘合樹脂形成的片狀功能材料與增強片材在層疊的狀態(tài)下接合而成，上述增強片材由織布或無紡布制成，其目付(日本織物單位面積重量)、構成該增強片材的纖維的纖維徑、功能性片材的厚度在特定范圍內。將由碳微粉和含氟聚合物樹脂形成的片狀電極材料與增強片材在層疊的狀態(tài)下接合在一起而成的電偶極子層電容器用電極，以及具有該電極的電偶極子層電容器。功能性片材具有強度，其中的功能材料粉末不會脫落，可有效地發(fā)揮高功能性。采用該片狀電極能夠高效地制造具有強度、內部電阻相當小、充放電能力下降小、耐久性優(yōu)良、壽命長的電偶極子層電容器。
文檔編號H01G9/058GK1795097SQ03819870
公開日2006年6月28日 申請日期2003年8月19日 優(yōu)先權日2002年8月23日
發(fā)明者淺野善敬, 杉谷徹, 林道直, 秋山大二郎 申請人:日本華爾卡工業(yè)株式會社