JP7400366B2 - Porous polyolefin film, battery separator and secondary battery using the same - Google Patents
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Description
本発明は、安全性に優れた多孔性ポリオレフィンフィルム、それを用いた電池用セパレータおよび二次電池に関する。 The present invention relates to a porous polyolefin film with excellent safety, a battery separator using the same, and a secondary battery.
多孔性ポリオレフィンフィルムは、電池用セパレータや、各種分離膜、水処理膜、コンデンサー用セパレータ等幅広い分野で使用されている。多孔性ポリオレフィンフィルムは、特に、有機溶媒に不溶であり、機械特性に優れ、異常発熱時に孔閉塞をして電流を遮断し過度の昇温を抑制する優れたシャットダウン特性を有することから、リチウムイオン電池用セパレータに好適に使用されている。 Porous polyolefin films are used in a wide range of fields, including battery separators, various separation membranes, water treatment membranes, and capacitor separators. Porous polyolefin films are particularly insoluble in organic solvents, have excellent mechanical properties, and have excellent shutdown properties that block pores in the event of abnormal heat generation, cutting off current and suppressing excessive temperature rise. Suitable for use in battery separators.
近年、リチウムイオン電池は、車載用途を中心に高エネルギー密度化、高容量化、高出力化が進んでおり、それに伴い、高強度化、低熱収縮率化、高耐熱化、高安全性化等、セパレータへの要求特性もより一層高いレベルで求められるようになっている。特に、セパレータは張力をかけた状態で捲回されるので、捲回時の破膜防止のために、高強度化が求められる。 In recent years, lithium-ion batteries have become increasingly high in energy density, high in capacity, and high in output, mainly for automotive applications. The characteristics required for separators are also becoming higher. In particular, since the separator is wound under tension, high strength is required to prevent membrane rupture during winding.
また、シャットダウン温度よりも高温となりセパレータが溶融状態となった際に起こる収縮により、電極の横方向(TD方向)への短絡を招き、電池の熱暴走を加速化させる恐れがあるため、溶融時の低熱収縮率化も電池の安全性を確保する上で重要である。一般に、セパレータの製造においては、延伸等によりセパレータに配向性を付与して、強度を高めることが知られているが、高倍率延伸により高強度化するほど高温時の収縮率は高くなり、高強度化と低熱収縮率化の両立は難しかった。 In addition, shrinkage that occurs when the separator becomes molten at a temperature higher than the shutdown temperature may cause a short circuit in the lateral direction (TD direction) of the electrodes, accelerating thermal runaway of the battery. Low thermal shrinkage is also important for ensuring battery safety. Generally, in the production of separators, it is known that the strength is increased by imparting orientation to the separator through stretching, etc. However, the higher the strength is achieved by stretching at a higher magnification, the higher the shrinkage rate at high temperatures becomes. It was difficult to achieve both strength and low heat shrinkage.
例えば、特許文献1には、樹脂濃度を高くすることで高強度化を図り、さらに縦方向への延伸倍率を横方向よりも高くすることで、横方向への収縮率を低くする手法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method in which the strength is increased by increasing the resin concentration, and the shrinkage rate in the lateral direction is lowered by increasing the stretching ratio in the longitudinal direction than in the lateral direction. has been done.
また、特許文献2には、強度や収縮率、シャットダウン特性等のセパレータとしての物性バランスを向上させるために、原料の分子量や樹脂濃度、延伸条件を調節する方法が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a method of adjusting the molecular weight of raw materials, resin concentration, and stretching conditions in order to improve the balance of physical properties as a separator such as strength, shrinkage rate, and shutdown characteristics.
特許文献3には、耐熱性向上と低熱収縮率化を目的に、ポリエチレンを架橋する手法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a method of crosslinking polyethylene for the purpose of improving heat resistance and reducing heat shrinkage.
しかしながら、特許文献1に開示の方法及び特許文献2に開示の方法においては、樹脂濃度の高濃度化には限界があり、延伸条件も限定的であるため、高強度と低熱収縮率化の両立は不十分であった。また、特許文献3に開示の方法においては、溶融時の収縮力は小さいものの、安全性を確保できる十分な低収縮率化を実現した場合においての強度は低く、高強度と低熱収縮率化の両立は十分ではなかった。 However, in the method disclosed in Patent Document 1 and the method disclosed in Patent Document 2, there is a limit to increasing the resin concentration and the stretching conditions are also limited, so it is possible to achieve both high strength and low heat shrinkage rate. was insufficient. In addition, in the method disclosed in Patent Document 3, although the shrinkage force during melting is small, the strength is low when achieving a sufficiently low shrinkage rate to ensure safety. Balancing the two was not enough.
本発明の課題は、従来技術では達成し得なかった高強度、低熱収縮率を両立し、さらに安全性を兼ね備えた多孔性ポリオレフィンフィルム、それを用いた電池用セパレータおよび二次電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a porous polyolefin film that has both high strength and low heat shrinkage rate that could not be achieved with conventional technology, and also has safety, and a battery separator and a secondary battery using the same. It is in.
本発明は上記課題を解決するために、以下の構成を採用する。すなわち、
(1)空孔率50%換算の突刺強度が350mN/μm以上であり、かつ幅方向(TD方向)の最大溶融収縮率が1%以上25%以下であることを特徴とする多孔性ポリオレフィンフィルム。
(2)空孔率が40%以上であることを特徴とする(1)に記載の多孔性ポリオレフィンフィルム。
(3)平均孔径が40nm以下であることを特徴とする(1)または(2)に記載の多孔性ポリオレフィンフィルム。
(4)機械方向(MD方向)の引張破断伸度及び幅方向(TD方向)の引張破断伸度がともに80%以上200%以下であることを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載の多孔性ポリオレフィンフィルム。
(5)膜厚が15μm以下であることを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載の多孔性ポリオレフィンフィルム。
(6)機械方向(MD方向)の引張破断強度と幅方向(TD方向)の引張破断強度の平均値である平均引張破断強度が150MPa以上であり、かつMD方向の引張破断伸度とTD方向の引張破断伸度の平均値である平均引張破断伸度が90%以上であり、さらに前記平均引張破断強度(MPa)×前記平均引張破断伸度(%)が15000(MPa×%)以上であることを特徴とする(1)~(5)のいずれかに記載の多孔性ポリオレフィンフィルム。
(7)ポリエチレン樹脂を主成分としてなることを特徴とする(1)~(6)のいずれかに記載の多孔性ポリオレフィンフィルム。
(8)(1)~(7)のいずれかに記載の多孔性ポリオレフィンフィルムを用いた電池用セパレータ。
(9)(8)に記載の電池用セパレータを用いた二次電池。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration. That is,
(1) A porous polyolefin film characterized by having a puncture strength of 350 mN/μm or more based on a porosity of 50%, and a maximum melt shrinkage rate in the width direction (TD direction) of 1% or more and 25% or less .
(2) The porous polyolefin film according to (1), which has a porosity of 40% or more.
(3) The porous polyolefin film according to (1) or (2), which has an average pore diameter of 40 nm or less.
(4) Any of (1) to (3), characterized in that the tensile elongation at break in the machine direction (MD direction) and the tensile elongation at break in the width direction (TD direction) are both 80% or more and 200% or less. A porous polyolefin film according to claim 1.
(5) The porous polyolefin film according to any one of (1) to (4), which has a film thickness of 15 μm or less.
(6) The average tensile strength at break, which is the average value of the tensile strength at break in the machine direction (MD direction) and the tensile strength at break in the width direction (TD direction), is 150 MPa or more, and the tensile elongation at break in the MD direction and the TD direction The average tensile elongation at break is 90% or more, and the average tensile elongation at break (MPa) x the average tensile elongation at break (%) is 15000 (MPa x %) or more. The porous polyolefin film according to any one of (1) to (5), characterized in that:
(7) The porous polyolefin film according to any one of (1) to (6), characterized in that the film contains a polyethylene resin as a main component.
(8) A battery separator using the porous polyolefin film according to any one of (1) to (7).
(9) A secondary battery using the battery separator described in (8).
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムは、高強度と低熱収縮率を両立し、従来技術により得られる多孔性ポリオレフィンフィルムに比べて、電池用セパレータとして用いた際のメルトダウン時の短絡を効果的に防ぐことができる。 The porous polyolefin film of the present invention has both high strength and low thermal shrinkage, and more effectively prevents short circuits during meltdown when used as a battery separator than porous polyolefin films obtained by conventional techniques. be able to.
さらに、本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムは平均孔径が小さいために、デンドライトが貫通しにくく、本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムを用いた電池用セパレータは、安全性に優れた電池用セパレータである。 Furthermore, since the porous polyolefin film of the present invention has a small average pore diameter, it is difficult for dendrites to penetrate through it, and a battery separator using the porous polyolefin film of the present invention is a battery separator with excellent safety.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムは、空孔率50%換算の突刺強度が350mN/μm以上であり、かつ幅方向(TD方向)の最大溶融収縮率が1%以上25%以下であるものである。 The porous polyolefin film of the present invention has a puncture strength of 350 mN/μm or more based on a porosity of 50%, and a maximum melt shrinkage rate in the width direction (TD direction) of 1% or more and 25% or less. .
空孔率50%換算の突刺強度とは、先端が球面(曲率半径R:0.5mm)の直径1mmの針で、膜厚T1(μm)、空孔率P1(%)の多孔性ポリオレフィンフィルムを2mm/秒の速度で突刺したときの最大荷重L1(N)を測定し、式:L2=L1/T1×50/(100-P1)により求められる値(空孔率を50%としたときの膜厚1μmあたりの最大荷重L2に換算した値)である。 The puncture strength in terms of porosity of 50% is the puncture strength of a porous polyolefin film with a thickness of T1 (μm) and a porosity of P1 (%) using a needle with a diameter of 1 mm and a spherical tip (radius of curvature R: 0.5 mm). The maximum load L1 (N) when pierced at a speed of 2 mm/sec was measured, and the value obtained by the formula: L2 = L1 / T1 × 50 / (100 - P1) (when the porosity is 50%) (value converted to maximum load L2 per 1 μm film thickness).
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの空孔率50%換算の突刺強度は350mN/μm以上であり、好ましくは380mN/μm以上、より好ましくは400mN/μm以上、さらに好ましくは420mN/μm以上である。また、当該突刺強度の上限値としては2500mN/μm以下であり、より好ましくは2000mN/μm以下である。 The puncture strength of the porous polyolefin film of the present invention in terms of 50% porosity is 350 mN/μm or more, preferably 380 mN/μm or more, more preferably 400 mN/μm or more, and still more preferably 420 mN/μm or more. Further, the upper limit of the puncture strength is 2500 mN/μm or less, more preferably 2000 mN/μm or less.
空孔率50%換算の突刺強度が350mN/μm以上であると、電池用セパレータとして使用した際に、捲回時や異物によりセパレータが破膜し短絡が生じ難くなることから、電池の安全性を高めることができる。空孔率50%換算の突刺強度が350mN/μm未満であると、電池用セパレータとして使用した際に、捲回時や異物によりセパレータが破膜し短絡が生じやすくなり、電池の安全性が劣るようになる。 If the puncture strength is 350 mN/μm or more based on a porosity of 50%, when used as a battery separator, the separator is less likely to rupture during winding or due to foreign matter, resulting in short circuits, which improves battery safety. can be increased. If the puncture strength based on porosity of 50% is less than 350 mN/μm, when used as a battery separator, the separator is likely to rupture during winding or due to foreign matter, causing short circuits, resulting in poor battery safety. It becomes like this.
また、本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムは、TD方向の最大溶融収縮率が1%以上25%以下である。 Further, the porous polyolefin film of the present invention has a maximum melt shrinkage rate in the TD direction of 1% or more and 25% or less.
なお、本明細書おいて、MD方向(機械方向)とは、本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムを製膜する際にフィルムを押し出す方向(製膜方向)を意味し、TD方向(幅方向)とは、フィルム上でMD方向に直交する方向を意味する。 In addition, in this specification, MD direction (machine direction) means the direction in which the film is extruded when forming the porous polyolefin film of the present invention (film forming direction), and TD direction (width direction) means a direction perpendicular to the MD direction on the film.
最大溶融収縮率は、熱機械的分析装置を用いて以下の方法で求めた値である。すなわち、サンプル形状;幅3mm×長さ10mm、初期荷重;19.6mN、温度走査範囲;30~210℃、昇温速度;5℃/minの条件で、温度を昇温走査する。同じ多孔性ポリオレフィンフィルム中で、異なる任意の複数の領域を無作為に抽出する。複数の領域の各々において、3点ずつTD方向の収縮量測定を実施し、最も寸法が収縮した点での収縮率を最大溶融収縮率とする。各々の領域で求めた最大溶融収縮率の平均値を、「TD方向の最大溶融収縮率」とする。 The maximum melt shrinkage rate is a value determined by the following method using a thermomechanical analyzer. That is, the temperature is scanned under the conditions of sample shape: width 3 mm x length 10 mm, initial load: 19.6 mN, temperature scanning range: 30 to 210° C., and heating rate: 5° C./min. A plurality of different regions are randomly extracted from the same porous polyolefin film. In each of the plurality of regions, the amount of shrinkage in the TD direction is measured at three points each, and the shrinkage rate at the point where the dimension has shrunk the most is defined as the maximum melt shrinkage rate. The average value of the maximum melt shrinkage rates found in each region is defined as the "maximum melt shrinkage rate in the TD direction."
TD方向の最大溶融収縮率は1%以上25%以下であり、好ましくは1%以上23%以下であり、より好ましくは1%以上20%以下であり、さらに好ましくは1%以上15%以下であり、最も好ましくは1%以上10%以下である。TD方向の最大溶融収縮率が上記範囲であると、電池用セパレータとして使用した際に、電池内で局所的に異常発熱した場合においても、内部短絡を防ぐことができ、安全性に優れたセパレータとなる。 The maximum melt shrinkage rate in the TD direction is 1% or more and 25% or less, preferably 1% or more and 23% or less, more preferably 1% or more and 20% or less, and even more preferably 1% or more and 15% or less. Most preferably, it is 1% or more and 10% or less. When the maximum melting shrinkage rate in the TD direction is within the above range, when used as a battery separator, even if abnormal heat is generated locally within the battery, internal short circuits can be prevented, resulting in a separator with excellent safety. becomes.
さらに本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの空孔率は、電池用セパレータとして使用した際のイオン透過性、電解液含有量の観点から、好ましくは40%以上であり、より好ましくは43%以上であり、さらに好ましくは46%以上である。また空孔率の上限値としては、機械的強度の確保の観点から、60%以下であることが好ましい。本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの空孔率は、製膜時の樹脂の濃度、延伸時の延伸温度により調整することができる。 Furthermore, the porosity of the porous polyolefin film of the present invention is preferably 40% or more, more preferably 43% or more, from the viewpoint of ion permeability and electrolyte content when used as a battery separator. , more preferably 46% or more. Further, the upper limit of the porosity is preferably 60% or less from the viewpoint of ensuring mechanical strength. The porosity of the porous polyolefin film of the present invention can be adjusted by adjusting the resin concentration during film formation and the stretching temperature during stretching.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの平均孔径は、40nm以下であることが好ましく、より好ましくは38nm以下であり、さらに好ましくは35nm以下である。平均孔径が40nm以下であると、デンドライトが貫通し難くなり、電池の短絡を防止できる。平均孔径が40nmよりも大きい場合は、デンドライトが貫通しやすく、電池の短絡に繋がるため安全性の観点から平均孔径は40nm以下であることが好ましい。 The average pore diameter of the porous polyolefin film of the present invention is preferably 40 nm or less, more preferably 38 nm or less, and still more preferably 35 nm or less. When the average pore diameter is 40 nm or less, it becomes difficult for dendrites to penetrate, and short circuits of the battery can be prevented. If the average pore diameter is larger than 40 nm, the dendrites will easily penetrate, leading to a short circuit in the battery. Therefore, from the viewpoint of safety, the average pore diameter is preferably 40 nm or less.
また、平均孔径の好ましい下限値としては5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましい。平均孔径がこの範囲よりも小さい場合は電池用セパレータとして使用した際に、イオンが通過しにくく電池特性の悪化に繋がるため、レート特性の観点から平均孔径は5nm以上であることが好ましい。本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの平均孔径は、原料となるポリオレフィンの分子量や樹脂濃度、混練時の混練条件、延伸時の延伸温度により調整することができる。 Further, the lower limit of the average pore diameter is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more. If the average pore size is smaller than this range, when used as a battery separator, it will be difficult for ions to pass through, leading to deterioration of battery characteristics. Therefore, from the viewpoint of rate characteristics, the average pore size is preferably 5 nm or more. The average pore diameter of the porous polyolefin film of the present invention can be adjusted by the molecular weight and resin concentration of the raw polyolefin, the kneading conditions during kneading, and the stretching temperature during stretching.
また、本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムは機械的強度に優れており、引張試験により得られる引張破断強度および引張破断伸度がともに高い値であることが好ましい。 Further, the porous polyolefin film of the present invention has excellent mechanical strength, and it is preferable that both the tensile strength at break and the tensile elongation at break obtained by a tensile test are high values.
引張破断伸度に関しては、MD方向、TD方向ともに80%以上であることが好ましく、より好ましくは95%以上である。MD方向の引張破断伸度およびTD方向の引張破断伸度をそれぞれ80%以上とすることで捲回時等、高いテンションがかかった際でも破膜し難くなり、短絡を防ぐことができる。また、引張破断伸度の上限値は、MD方向、TD方向ともに200%以下であることが好ましい。引張判断伸度が200%以下であると、捲回した状態で長期保存した際に変形しにくい傾向にあり長期保存性に優れるため好ましい。 Regarding the tensile elongation at break, it is preferably 80% or more in both the MD direction and the TD direction, and more preferably 95% or more. By setting the tensile elongation at break in the MD direction and the tensile elongation at break in the TD direction to 80% or more, the film becomes difficult to break even when high tension is applied, such as during winding, and short circuits can be prevented. Further, the upper limit of the tensile elongation at break is preferably 200% or less in both the MD direction and the TD direction. A tensile elongation of 200% or less is preferable because it tends to be less likely to deform when stored in a wound state for a long period of time, resulting in excellent long-term storage stability.
また、MD方向の引張破断伸度およびTD方向の引張破断伸度の平均値((MD方向の引張破断伸度+TD方向の引張破断伸度)/2)(以下、「平均引張破断伸度」と呼ぶ。)は90%以上であることが好ましく、より好ましくは100%以上、さらに好ましくは110%以上である。平均引張破断伸度を90%以上とすることで、捲回時等、高いテンションがかかった際でも破膜し難くなり、短絡を防ぐことができる。また、平均引張破断伸度の上限値としては300%以下であることが好ましい。平均引張判断伸度が300%以下であると、捲回した状態で長期保存した際に変形しにくい傾向にあり長期保存性に優れるため好ましい。 In addition, the average value of the tensile elongation at break in the MD direction and the tensile elongation at break in the TD direction ((tensile elongation at break in the MD direction + tensile elongation at break in the TD direction)/2) (hereinafter referred to as "average elongation at break") ) is preferably 90% or more, more preferably 100% or more, even more preferably 110% or more. By setting the average tensile elongation at break to 90% or more, the film becomes difficult to break even when high tension is applied, such as during winding, and short circuits can be prevented. Further, the upper limit of the average tensile elongation at break is preferably 300% or less. It is preferable that the average tensile elongation is 300% or less because it tends to be difficult to deform when stored in a wound state for a long period of time and has excellent long-term storage stability.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの引張破断伸度は、ポリオレフィンの分子量や樹脂濃度、結晶性、延伸時の延伸倍率により調整することができる。 The tensile elongation at break of the porous polyolefin film of the present invention can be adjusted by adjusting the molecular weight, resin concentration, crystallinity, and stretching ratio of the polyolefin.
また、引張破断強度に関しては、MD方向の引張破断強度およびTD方向の引張破断強度の平均値((MD方向の引張破断強度+TD方向の引張破断強度)/2)(以下、「平均引張破断強度」と呼ぶ。)が150MPa以上であることが好ましく、より好ましくは170MPa以上であり、さらに好ましくは200MPa以上であり、最も好ましくは220MPa以上である。また、平均引張破断強度の上限値は1500MPa以下であることが好ましく、1200MPa以下であることがより好ましい。平均引張破断強度が150MPa以上であることにより、電池製造工程において高圧力で熱プレスされた際に破膜するのを防止できる。平均引張破断強度がこの範囲よりも低い場合は、電池製造工程において高圧力で熱プレスされた際に破膜する恐れがあるため、平均引張破断強度は高い方が好ましい。本発明における平均引張破断強度は、使用する樹脂の分子量や結晶性、延伸時の延伸倍率により調整することができる。 Regarding the tensile strength at break, the average value of the tensile strength at break in the MD direction and the tensile strength at break in the TD direction ((tensile strength at break in the MD direction + tensile strength at break in the TD direction)/2) (hereinafter referred to as "average tensile strength at break") ) is preferably 150 MPa or more, more preferably 170 MPa or more, still more preferably 200 MPa or more, most preferably 220 MPa or more. Further, the upper limit of the average tensile strength at break is preferably 1500 MPa or less, more preferably 1200 MPa or less. By having an average tensile strength at break of 150 MPa or more, membrane rupture can be prevented when hot pressing is performed under high pressure in the battery manufacturing process. If the average tensile strength at break is lower than this range, there is a risk that the membrane will rupture when hot pressed under high pressure in the battery manufacturing process, so it is preferable that the average tensile strength at break is higher. The average tensile strength at break in the present invention can be adjusted by the molecular weight and crystallinity of the resin used, and the stretching ratio during stretching.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムは、上述のとおり平均引張破断強度および引張破断伸度がともに高い値であることが好ましく、平均引張破断強度(MPa)×平均引張破断伸度(%)の値は15000(MPa×%)以上であることが好ましく、より好ましくは17500(MPa×%)以上、さらに好ましくは20000(MPa×%)以上である。またこの値の上限は、750000(MPa×%)以下であることが好ましく、700000(MPa×%)以下であることがより好ましい。この値が高いほど高タフネス性を発揮することができ、平均引張破断強度(MPa)×平均引張破断伸度(%)の値が15000(MPa×%)未満の場合は、コーティングや電池の作成時にかかる張力に耐え切れず、フィルムが破膜し短絡する恐れが高くなるため好ましくない。 As mentioned above, the porous polyolefin film of the present invention preferably has high values for both the average tensile strength at break and the tensile elongation at break, and the value of average tensile strength at break (MPa) x average tensile elongation at break (%) is It is preferably 15,000 (MPa x %) or more, more preferably 17,500 (MPa x %) or more, still more preferably 20,000 (MPa x %) or more. Further, the upper limit of this value is preferably 750,000 (MPa x %) or less, more preferably 700,000 (MPa x %) or less. The higher this value is, the higher the toughness can be exhibited, and if the value of average tensile strength at break (MPa) x average tensile elongation at break (%) is less than 15000 (MPa x %), coating or battery creation This is not preferable because it cannot withstand the tension that is sometimes applied, increasing the possibility that the film will rupture and short-circuit.
また、平均引張破断強度と平均引張破断伸度はトレードオフの関係にあり、従来技術では平均引張破断強度、平均引張破断伸度ともに高い値を取る高タフネスフィルムを得ることができていなかった。本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの平均引張破断強度と平均引張破断伸度の積は、原料となるポリオレフィンの分子量や樹脂濃度、結晶性、延伸時の延伸倍率により調整することができる。 Furthermore, the average tensile strength at break and the average tensile elongation at break are in a trade-off relationship, and conventional techniques have not been able to obtain high toughness films with high values for both the average tensile strength at break and the average tensile elongation at break. The product of the average tensile strength at break and the average tensile elongation at break of the porous polyolefin film of the present invention can be adjusted by adjusting the molecular weight, resin concentration, crystallinity, and stretching ratio of the raw polyolefin.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの膜厚は、その上限値としては15μm以下であることが好ましく、より好ましくは13μm以下であり、さらに好ましくは10μm以下である。膜厚の下限値としては1μm以上であり、より好ましくは3μm以上である。膜厚が15μm以下であることにより、イオン透過性が向上し、電池の高容量化につながる。膜厚が1μm未満であると強度が低くなり破膜しやすく、またデンドライトのような針状異物に対する抵抗力が低くなるために好ましくない。また膜厚が厚いとイオン透過性が悪くなり、高容量化することができない。本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの膜厚は、未延伸シートの幅や製膜速度、延伸時の延伸倍率により調整することができる。 The upper limit of the thickness of the porous polyolefin film of the present invention is preferably 15 μm or less, more preferably 13 μm or less, and even more preferably 10 μm or less. The lower limit of the film thickness is 1 μm or more, more preferably 3 μm or more. When the film thickness is 15 μm or less, ion permeability is improved, leading to higher capacity of the battery. If the film thickness is less than 1 μm, the strength is low and the film is likely to rupture, and the resistance against acicular foreign matter such as dendrites is low, which is not preferable. Moreover, if the film thickness is too thick, the ion permeability will be poor, making it impossible to increase the capacity. The thickness of the porous polyolefin film of the present invention can be adjusted by adjusting the width of the unstretched sheet, the film forming speed, and the stretching ratio during stretching.
また本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムは、ポリオレフィン樹脂を主成分とすることが好ましい。ここで言う主成分とは、全成分量中に占める割合が50質量%以上であることを指す。 Moreover, it is preferable that the porous polyolefin film of the present invention has a polyolefin resin as a main component. The term "main component" as used herein means that the proportion of the total component amount is 50% by mass or more.
本発明におけるポリオレフィン樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4-メチル-ペンテン-1)、エチレン-プロピレン共重合体、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン等が挙げられ、単独で用いても、2種以上をブレンドして用いてもよい。特に、電池用セパレータとして用いる場合は、シャットダウン特性等の観点からポリエチレン樹脂であることが好ましく、ポリエチレン樹脂の含有量は、ポリオレフィン樹脂中の90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。 Examples of the polyolefin resin in the present invention include polyethylene, polypropylene, poly(4-methyl-pentene-1), ethylene-propylene copolymer, polytetrafluoroethylene, polytrifluorochloroethylene, polyvinylidene fluoride, polychloride Examples include vinylidene, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polysulfone, etc., and they may be used alone or in combination of two or more. In particular, when used as a battery separator, it is preferable to use polyethylene resin from the viewpoint of shutdown characteristics, etc., and the content of polyethylene resin is preferably 90% by mass or more in the polyolefin resin, and preferably 95% by mass or more. It is more preferable that there be.
ここで、ポリエチレン樹脂の種類としては、密度が0.94g/cm3を超えるような高密度ポリエチレン樹脂、密度が0.93~0.94g/cm3の範囲の中密度ポリエチレン樹脂、密度が0.93g/cm3より低い低密度ポリエチレン樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂等が挙げられ、これらを単独で使用しても、混合物として使用してもよい。 Here, the types of polyethylene resin include high-density polyethylene resin with a density exceeding 0.94 g/cm 3 , medium-density polyethylene resin with a density in the range of 0.93 to 0.94 g/cm 3 , and density polyethylene resin with a density of 0.94 g/cm 3 . Examples include low-density polyethylene resins with a density lower than .93 g/cm 3 and linear low-density polyethylene resins, which may be used alone or as a mixture.
また、ポリエチレン樹脂としては、(I)エチレンホモポリマー、または(II)エチレンと、プロピレン、ブテン-1、ヘキセン-1等のコモノマーとのコポリマーおよびそれらの混合物を用いることができるが、経済性および膜強度の観点から、エチレンホモポリマーが好ましい。 In addition, as the polyethylene resin, (I) ethylene homopolymer, or (II) copolymer of ethylene and comonomer such as propylene, butene-1, hexene-1, etc., and mixtures thereof can be used, but economically and From the viewpoint of film strength, ethylene homopolymer is preferred.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの主原料としては、2種以上のポリオレフィン樹脂をブレンドしたものを用いることが好ましい。本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの副原料としては、重量平均分子量(Mw)が1.0×106以上の超高分子量ポリエチレン樹脂(UHPE)を用いることが、機械的強度の向上や孔径微細化、高耐熱化の観点から好ましい。超高分子量ポリエチレン樹脂の詳細は後述する。 As the main raw material for the porous polyolefin film of the present invention, it is preferable to use a blend of two or more types of polyolefin resins. As an auxiliary raw material for the porous polyolefin film of the present invention, it is recommended to use ultra-high molecular weight polyethylene resin (UHPE) with a weight average molecular weight (Mw) of 1.0 x 10 6 or more to improve mechanical strength and refine the pore size. , is preferable from the viewpoint of high heat resistance. Details of the ultra-high molecular weight polyethylene resin will be described later.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムに主原料として用いられるポリオレフィン樹脂は、重量平均分子量(Mw)が1.0×105以上であることが好ましく、重量平均分子量(Mw)は1.5×105以上がより好ましく、1.8×105以上が更に好ましい。重量平均分子量(Mw)の上限としては1.0×106未満が好ましく、5.0×105以下がより好ましく、3.5×105以下がさらに好ましい。 The polyolefin resin used as the main raw material for the porous polyolefin film of the present invention preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 1.0 x 10 5 or more, and the weight average molecular weight (Mw) is 1.5 x 10 5 The above is more preferable, and 1.8×10 5 or more is even more preferable. The upper limit of the weight average molecular weight (Mw) is preferably less than 1.0×10 6 , more preferably 5.0×10 5 or less, and even more preferably 3.5×10 5 or less.
Mwが1.0×105以上であることにより、分子量が大きく、延伸時の配向による高融点化や、原料の低融点化による熱処理時などの孔閉塞を防止でき、空孔率の低下や、出力特性の低下を防ぐことができる。Mwが1.0×105未満であると、分子量が小さく、延伸時の配向による高融点化や、原料の低融点化による熱処理時などの孔閉塞が起こり、空孔率が低くなり、出力特性が低下する場合がある。Mwが1.0×106未満であることにより、分子量増加による高融点化でシャットダウン温度が上昇することを防ぐことができる。 When the Mw is 1.0×10 5 or more, the molecular weight is large, and it is possible to prevent pore clogging during heat treatment due to a high melting point due to orientation during stretching and a low melting point of the raw material, and a decrease in porosity. , it is possible to prevent deterioration of output characteristics. If Mw is less than 1.0 x 105 , the molecular weight will be small, and the orientation during stretching will increase the melting point, and the lower melting point of the raw material will cause pore clogging during heat treatment, resulting in a lower porosity and lower output. Characteristics may deteriorate. When the Mw is less than 1.0×10 6 , it is possible to prevent the shutdown temperature from increasing due to a higher melting point due to an increase in molecular weight.
また、本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムに含有させる超高分子量ポリエチレン樹脂の具体的なMwとしては、好ましくは1.5×106以上であり、さらに好ましくは1.8×106以上である。またその上限値は、5.0×106以下であることが好ましく、より好ましくは4.0×106以下である。Mwが1.5×106以上であることにより、機械的強度を高くすることができる。Mwが5.0×106以下であることにより、混練時の溶融粘度が高くなり成形性が悪くなることを防ぐことができる。 Further, the specific Mw of the ultra-high molecular weight polyethylene resin contained in the porous polyolefin film of the present invention is preferably 1.5 x 10 6 or more, more preferably 1.8 x 10 6 or more. Further, the upper limit thereof is preferably 5.0×10 6 or less, more preferably 4.0×10 6 or less. When Mw is 1.5×10 6 or more, mechanical strength can be increased. By setting Mw to 5.0×10 6 or less, it is possible to prevent the melt viscosity during kneading from increasing and moldability from worsening.
また、ポリオレフィン樹脂中の超高分子量ポリエチレン樹脂の含有量は、上限値が、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。超高分子量ポリエチレン樹脂の含有量を50質量%以下とすることにより、製膜時における成形性の悪化を防ぐことができる。また、超高分子量ポリエチレン樹脂の含有量の下限値としては2質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。超高分子量ポリエチレン樹脂の含有量を2質量%以上とすることにより、機械的強度の向上、孔径の微細化、高耐熱化の実効を得ることができる。 Further, the upper limit of the content of the ultra-high molecular weight polyethylene resin in the polyolefin resin is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less. By controlling the content of the ultra-high molecular weight polyethylene resin to 50% by mass or less, deterioration of moldability during film formation can be prevented. Further, the lower limit of the content of the ultra-high molecular weight polyethylene resin is preferably 2% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more. By setting the content of the ultra-high molecular weight polyethylene resin to 2% by mass or more, it is possible to effectively improve mechanical strength, refine the pore diameter, and increase heat resistance.
前記超高分子量ポリエチレン樹脂の結晶性は、得られる多孔性ポリオレフィンフィルムの強度や収縮性に寄与している。本発明で用いられる超高分子量ポリエチレン樹脂は高結晶性であり、かつ融点が140℃以上であることが好ましい。融点は、より好ましくは141℃以上、さらに好ましくは143℃以上である。また融点が上記範囲内であると、高強度と低熱収縮を両立することが可能であり、高融点であるほど好ましい。 The crystallinity of the ultra-high molecular weight polyethylene resin contributes to the strength and shrinkability of the resulting porous polyolefin film. The ultra-high molecular weight polyethylene resin used in the present invention is preferably highly crystalline and has a melting point of 140°C or higher. The melting point is more preferably 141°C or higher, even more preferably 143°C or higher. Further, when the melting point is within the above range, it is possible to achieve both high strength and low heat shrinkage, and the higher the melting point, the more preferable.
また、超高分子量ポリエチレン樹脂の結晶性は以下に示す融解熱ΔHmにより判断することができ、ΔHmが大きいほど高結晶性となり、高強度化、低熱収縮率化につながる。本発明で用いられる超高分子量ポリエチレン樹脂のΔHmは170J/g以上であることが好ましく、180J/g以上であることがより好ましく、185J/g以上であることがさらに好ましい。また、ΔHmの上限は、理論上、結晶化度100%となる293J/gである。 Further, the crystallinity of the ultra-high molecular weight polyethylene resin can be judged by the heat of fusion ΔHm shown below, and the larger ΔHm is, the higher the crystallinity becomes, leading to higher strength and lower thermal shrinkage rate. The ultra-high molecular weight polyethylene resin used in the present invention preferably has a ΔHm of 170 J/g or more, more preferably 180 J/g or more, and even more preferably 185 J/g or more. Moreover, the upper limit of ΔHm is 293 J/g, which theoretically corresponds to 100% crystallinity.
前記融解熱ΔHmは、走査型示差熱量計(DSC)にて求めることができる。試料をDSCのサンプルホルダー内に静置し、窒素雰囲気中にて30℃で1分間保持し、10℃/分の速度で230℃まで加熱する。昇温過程で得られたDSC曲線(溶融曲線)上の60℃における点と180℃における点とを通る直線をベースラインとして引き、ベースラインとDSC曲線とで囲まれる部分の面積から熱量(単位:J)を算出し、これを試料の重量(単位:g)で割ることにより、融解熱ΔHm(単位:J/g)を求めることができる。 The heat of fusion ΔHm can be determined using a scanning differential calorimeter (DSC). The sample is placed in a DSC sample holder, held at 30°C for 1 minute in a nitrogen atmosphere, and heated to 230°C at a rate of 10°C/min. A straight line passing through the point at 60°C and the point at 180°C on the DSC curve (melting curve) obtained during the temperature raising process is drawn as the baseline, and the amount of heat (unit: :J) and dividing this by the weight of the sample (unit: g), the heat of fusion ΔHm (unit: J/g) can be obtained.
また、前記ポリオレフィン樹脂は、必要に応じて、前記ポリエチレン樹脂以外のその他の樹脂成分を含むことができる。その他の樹脂成分としては、耐熱性樹脂であることが好ましく、耐熱性樹脂としては、例えば、融点が150℃以上の結晶性樹脂(部分的に結晶性である樹脂を含む)、及び/又はガラス点移転(Tg)が150℃以上の非晶性樹脂が挙げられる。ここでTgはJIS K7121に準拠して測定した値である。 Moreover, the polyolefin resin can contain other resin components other than the polyethylene resin, if necessary. Other resin components are preferably heat-resistant resins, such as crystalline resins (including partially crystalline resins) with a melting point of 150°C or higher, and/or glass. Examples include amorphous resins having a point transition (Tg) of 150° C. or higher. Here, Tg is a value measured in accordance with JIS K7121.
その他の樹脂成分の具体例としては、ポリエステル、ポリメチルペンテン[PMP又はTPX(トランスパレントポリマーX)、融点:230~245℃]、ポリアミド(PA、融点:215~265℃)、ポリアリレンスルフィド(PAS)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ化ビニリデン単独重合体やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ化オレフィンおよびこれらの共重合体などの含フッ素樹脂、ポリスチレン(PS、融点:230℃)、ポリビニルアルコール(PVA、融点:220~240℃)、ポリイミド(PI、Tg:280℃以上)、ポリアミドイミド(PAI、Tg:280℃)、ポリエーテルサルフォン(PES、Tg:223℃)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK、融点:334℃)、ポリカーボネート(PC、融点:220~240℃)、セルロースアセテート(融点:220℃)、セルローストリアセテート(融点:300℃)、ポリスルホン(Tg:190℃)、ポリエーテルイミド(融点:216℃)等が挙げられる。その他の樹脂成分は、単一樹脂成分からなるものに限定されず、複数の樹脂成分からなるものでもよい。 Specific examples of other resin components include polyester, polymethylpentene [PMP or TPX (transparent polymer PAS), vinylidene fluoride homopolymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), fluorinated olefins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), and fluororesins such as their copolymers, polystyrene (PS, melting point: 230°C) ), polyvinyl alcohol (PVA, melting point: 220-240°C), polyimide (PI, Tg: 280°C or higher), polyamideimide (PAI, Tg: 280°C), polyether sulfone (PES, Tg: 223°C), Polyetheretherketone (PEEK, melting point: 334°C), polycarbonate (PC, melting point: 220-240°C), cellulose acetate (melting point: 220°C), cellulose triacetate (melting point: 300°C), polysulfone (Tg: 190°C) , polyetherimide (melting point: 216°C), and the like. The other resin components are not limited to those made of a single resin component, but may be made of a plurality of resin components.
その他の樹脂成分の好ましい重量平均分子量(Mw)は、樹脂の種類により異なるが、一般的に1×104~1×106であり、より好ましくは1×104~7×105である。また、前記ポリオレフィン樹脂中のその他の樹脂成分の含有量は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜、調節されるが、前記ポリオレフィン樹脂中おおよそ10質量%以下の範囲で含有される。 The preferred weight average molecular weight (Mw) of the other resin components varies depending on the type of resin, but is generally 1×10 4 to 1×10 6 , more preferably 1×10 4 to 7×10 5 . Further, the content of other resin components in the polyolefin resin may be adjusted as appropriate without departing from the spirit of the present invention, but the content of other resin components in the polyolefin resin may be approximately 10% by mass or less.
また、その他の樹脂成分として、必要に応じて、前記ポリエチレン樹脂以外の他のポリオレフィンを含んでもよく、Mwが1.0×104~4.0×106のポリブテン-1ポリブテン-1、ポリペンテン-1、ポリヘキセン-1、ポリオクテン-1及びMwが1.0×103~1.0×104のポリエチレンワックスからなる群から選ばれた少なくとも一種を用いてもよい。 Further, as other resin components, other polyolefins other than the polyethylene resin may be included as needed, such as polybutene-1 polybutene-1 and polypentene having Mw of 1.0×10 4 to 4.0×10 6 . At least one selected from the group consisting of polyethylene waxes having an Mw of 1.0×10 3 to 1.0×10 4 may be used.
前記ポリエチレン樹脂以外のポリオレフィン樹脂の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で、適宜調節できるが、前記ポリオレフィン樹脂100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、1質量部以下であることがさらに好ましい。 The content of the polyolefin resin other than the polyethylene resin can be adjusted as appropriate within a range that does not impair the effects of the present invention, but it is preferably 10 parts by mass or less, and 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the polyolefin resin. It is more preferably at most 1 part by mass, even more preferably at most 1 part by mass.
さらに、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、染料などの各種添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。 Furthermore, if necessary, various additives such as antioxidants, ultraviolet absorbers, pigments, and dyes can be blended within the range that does not impair the purpose of the present invention.
ポリオレフィン樹脂に添加剤を配合する場合、その配合量は、ポリオレフィン樹脂100質量部に対して、0.01質量部~10質量部であることが好ましい。添加剤の配合量が0.01質量部以上であることにより、十分な効果が得られ、製造時の添加量制御を容易にできる。また、添加剤の配合量が10質量部以下であることにより経済性の点で有利となる。 When additives are added to the polyolefin resin, the amount thereof is preferably 0.01 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyolefin resin. When the blending amount of the additive is 0.01 part by mass or more, a sufficient effect can be obtained and the amount added during production can be easily controlled. Moreover, since the amount of additives is 10 parts by mass or less, it is advantageous in terms of economy.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムが具備するような高い機械的強度、低熱収縮率、高空孔率、小孔径は、例えば、材料に融点が高い重量平均分子量1.0×106以上の超高分子量ポリエチレン樹脂を用い、さらに分散性の悪い高融点超高分子量ポリエチレン樹脂を均一に分散させるような混練をし、高倍率延伸することにより、得ることができる。 The high mechanical strength, low thermal shrinkage rate, high porosity, and small pore diameter that the porous polyolefin film of the present invention possesses include, for example, materials having a high melting point and an ultra-high molecular weight of 1.0 x 10 6 or more. It can be obtained by using a polyethylene resin, kneading it to uniformly disperse a high melting point ultra-high molecular weight polyethylene resin having poor dispersibility, and then stretching at a high magnification.
本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの製造方法としては、下記の工程(1)~(5)を含むことが好ましく、下記の工程(6)をさらに含んでもよく、さらに下記の工程(7)及び/又は(8)を含むこともできる。 The method for producing a porous polyolefin film of the present invention preferably includes the following steps (1) to (5), may further include the following step (6), and further includes the following steps (7) and/or Or (8) may also be included.
(1)前記ポリオレフィン樹脂、成膜用溶剤を溶融混練し、ポリオレフィン樹脂組成物を調製する工程
(2)前記ポリオレフィン樹脂組成物を押出し、冷却しゲル状シートを形成する工程
(3)前記ゲル状シートを延伸する第1の延伸工程
(4)前記延伸後のゲル状シートから成膜用溶剤を除去する工程
(5)前記製膜用溶剤除去後のシートを乾燥する工程
(6)前記乾燥後のシートを延伸する第2の延伸工程
(7)前記乾燥後のシートを熱処理する工程
(8)前記延伸工程後のシートに対して架橋処理及び/又は親水化処理する工程
(1) A step of melt-kneading the polyolefin resin and a film-forming solvent to prepare a polyolefin resin composition. (2) A step of extruding the polyolefin resin composition and cooling it to form a gel-like sheet. (3) A step of forming the gel-like sheet by extruding the polyolefin resin composition and cooling it. A first stretching step of stretching the sheet (4) A step of removing the film-forming solvent from the gel-like sheet after the stretching (5) A step of drying the sheet after the film-forming solvent has been removed (6) After the drying (7) A step of heat-treating the sheet after the drying; (8) A step of subjecting the sheet after the stretching step to a crosslinking treatment and/or a hydrophilic treatment.
以下、各工程についてそれぞれ説明する。
(1)ポリオレフィン樹脂組成物の調製工程
ポリオレフィン樹脂を溶融混練し、ポリオレフィン樹脂組成物を調製する。調製方法としては、高結晶性の超高分子量ポリオレフィン樹脂の分散性を高めることが重要であり、例えば高せん断混練が可能であるバッチ式混練機を用いて原料を混練することができる。
Each step will be explained below.
(1) Preparation process of polyolefin resin composition Polyolefin resin is melt-kneaded to prepare a polyolefin resin composition. As for the preparation method, it is important to improve the dispersibility of the highly crystalline ultra-high molecular weight polyolefin resin, and for example, the raw materials can be kneaded using a batch type kneader capable of high shear kneading.
混練時の温度の下限値としては、170℃以上であることが好ましく、より好ましくは175℃以上、さらに好ましくは180℃以上である。混練時の温度を170℃以上とすることにより、溶融樹脂の粘度を低くし、均一混錬が難しい超高分子量ポリオレフィン樹脂を均一に分散させることができる。また、混練時の温度の上限値としては、250℃以下であることが好ましく、220℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましく、185℃以下であることが特に好ましい。混練時の温度を250℃以下とすることにより、樹脂が分解して得られる多孔性ポリオレフィンフィルムの強度が低下してしまうのを防ぐことができる。 The lower limit of the temperature during kneading is preferably 170°C or higher, more preferably 175°C or higher, even more preferably 180°C or higher. By setting the temperature during kneading to 170° C. or higher, the viscosity of the molten resin can be lowered and the ultra-high molecular weight polyolefin resin, which is difficult to uniformly knead, can be uniformly dispersed. Furthermore, the upper limit of the temperature during kneading is preferably 250°C or lower, more preferably 220°C or lower, even more preferably 200°C or lower, and particularly preferably 185°C or lower. . By setting the temperature during kneading to 250° C. or lower, it is possible to prevent the strength of the porous polyolefin film obtained from decomposing the resin from decreasing.
また混練時の回転数の下限値としては、100rpm以上であることが好ましく、120rpm以上であることがより好ましく、130rpm以上であることがさらに好ましく、150rpm以上であることが特に好ましい。混練時の回転数を100rpm以上とすることで、十分なせん断を樹脂に加えることができ、超高分子量ポリオレフィン樹脂を均一に分散させることができる。そのため、得られる多孔ポリオレフィンフィルム中の原料樹脂の未溶融樹脂の発生を抑制、すなわち突刺強度および引張破断強度の低下を防ぐことができる。また、混練時の回転数の上限値としては250rpm以下であることが好ましく、230rpm以下であることがより好ましく、200rpm以下であることがさらに好ましい。混練時の回転数を250rpm以下とすることで、混練中に原料の分子鎖が切れて、得られるポリオレフィンフィルムの強度が低下するのを防ぐことができる。 The lower limit of the rotation speed during kneading is preferably 100 rpm or more, more preferably 120 rpm or more, even more preferably 130 rpm or more, and particularly preferably 150 rpm or more. By setting the rotation speed during kneading to 100 rpm or more, sufficient shear can be applied to the resin, and the ultra-high molecular weight polyolefin resin can be uniformly dispersed. Therefore, it is possible to suppress the generation of unmelted resin in the raw material resin in the resulting porous polyolefin film, that is, to prevent a decrease in puncture strength and tensile strength at break. Further, the upper limit of the rotation speed during kneading is preferably 250 rpm or less, more preferably 230 rpm or less, and even more preferably 200 rpm or less. By setting the rotational speed during kneading to 250 rpm or less, it is possible to prevent the molecular chains of the raw materials from breaking during kneading and reducing the strength of the resulting polyolefin film.
混練時間の下限値としては、5分以上であることが好ましく、10分以上であることがより好ましく、15分以上であることがさらに好ましい。混練時間を5分以上とすることで、超高分子量ポリオレフィン樹脂を均一に分散させることができる。また、混練時間の上限値としては、25分以下であることが好ましく、20分以下であることがより好ましい。混練時間を25分以下とすることで、混練中に原料が分解、劣化して得られる多孔性ポリオレフィンフィルムの強度が低下してしまうのを防ぐことができる。 The lower limit of the kneading time is preferably 5 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, and even more preferably 15 minutes or more. By setting the kneading time to 5 minutes or more, the ultra-high molecular weight polyolefin resin can be uniformly dispersed. Further, the upper limit of the kneading time is preferably 25 minutes or less, more preferably 20 minutes or less. By setting the kneading time to 25 minutes or less, it is possible to prevent the strength of the porous polyolefin film obtained from being reduced due to decomposition and deterioration of the raw materials during kneading.
さらに原料は一括で添加するよりも、2回以上に分割して添加する方が好ましい。超高分子量ポリオレフィン樹脂と製膜用溶剤を予め混練した後に、他の成分を追添することにより、超高分子量ポリオレフィン樹脂が均一に分散し、得られる多孔性ポリオレフィンフィルムの低収縮率化、高強度化、高空孔率化、小径化につながる。 Furthermore, it is preferable to add the raw materials in two or more parts rather than adding them all at once. By pre-kneading the ultra-high molecular weight polyolefin resin and the film-forming solvent and then adding other ingredients, the ultra-high molecular weight polyolefin resin is uniformly dispersed, resulting in a porous polyolefin film with low shrinkage and high This leads to increased strength, higher porosity, and smaller diameter.
前記製膜用溶剤は、ポリオレフィン樹脂を十分に溶解できる溶剤であれば特に限定されないが、比較的高倍率の延伸を可能とするために、製膜用溶剤は室温で液体であることが好ましい。製膜用溶剤としては、ノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、ウンデカン、ドデカン、流動パラフィン等の脂肪族、環式脂肪族又は芳香族の炭化水素、および沸点がこれらに対応する鉱油留分、並びにジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の室温では液状のフタル酸エステルが挙げられる。 The film-forming solvent is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve the polyolefin resin, but it is preferable that the film-forming solvent is liquid at room temperature in order to enable relatively high stretching. Film forming solvents include aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbons such as nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, dodecane, liquid paraffin, mineral oil fractions with boiling points corresponding to these, and Examples include phthalic acid esters that are liquid at room temperature, such as dibutyl phthalate and dioctyl phthalate.
液体溶剤の含有量が安定なゲル状シートを得るために、製膜用溶剤は、流動パラフィンのような不揮発性の液体溶剤を用いるのが好ましい。溶融混練状態では、ポリオレフィン樹脂と混和するが室温では固体の溶剤を液体溶剤に混合してもよい。このような固体溶剤として、ステアリルアルコール、セリルアルコール、パラフィンワックス等が挙げられる。ただし、固体溶剤のみを使用すると、延伸ムラ等が発生するおそれがある。 In order to obtain a gel-like sheet with a stable liquid solvent content, it is preferable to use a nonvolatile liquid solvent such as liquid paraffin as the film-forming solvent. A solvent that is miscible with the polyolefin resin in the melt-kneaded state but is solid at room temperature may be mixed with the liquid solvent. Examples of such solid solvents include stearyl alcohol, ceryl alcohol, and paraffin wax. However, if only a solid solvent is used, uneven stretching may occur.
液体溶剤の粘度は40℃において20~200cStであることが好ましい。40℃における粘度を20cSt以上とすれば、ダイからポリオレフィン樹脂溶液を押し出したシートが不均一になりにくい。一方、40℃における粘度を200cSt以下とすれば液体溶剤の除去が容易である。なお、液体溶剤の粘度は、ウベローデ粘度計を用いて40℃で測定した粘度である。 The viscosity of the liquid solvent is preferably 20 to 200 cSt at 40°C. When the viscosity at 40° C. is 20 cSt or more, the sheet obtained by extruding the polyolefin resin solution from the die is less likely to become non-uniform. On the other hand, if the viscosity at 40° C. is 200 cSt or less, the liquid solvent can be easily removed. Note that the viscosity of the liquid solvent is the viscosity measured at 40° C. using an Ubbelohde viscometer.
ポリオレフィン樹脂組成物中、ポリオレフィン樹脂と製膜用溶剤との配合割合は、ポリオレフィン樹脂と製膜用溶剤の合計100質量部に対して、ポリオレフィン樹脂含有量が15質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましく、22質量部以上であることがさらに好ましく、25質量部以上であることが最も好ましい。また、当該含有量は、60質量部以下であることが好ましく、50質量部以下であることがより好ましく、45質量部以下であることがさらに好ましい。 In the polyolefin resin composition, the blending ratio of the polyolefin resin and the film-forming solvent is such that the polyolefin resin content is preferably 15 parts by mass or more with respect to a total of 100 parts by mass of the polyolefin resin and the film-forming solvent. It is more preferably 20 parts by mass or more, even more preferably 22 parts by mass or more, and most preferably 25 parts by mass or more. Further, the content is preferably 60 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and even more preferably 45 parts by mass or less.
当該含有量を15質量部以上とすることにより、得られる多孔性ポリオレフィンフィルムの空孔率を低くすることができ、フィルムとしての強度を高くすることができる。また、当該含有量を60質量部以下とすることにより、溶剤のブリードアウトを防ぎ、均一に製膜、延伸することができるようになる。 By setting the content to 15 parts by mass or more, the porosity of the resulting porous polyolefin film can be lowered, and the strength of the film can be increased. Moreover, by setting the content to 60 parts by mass or less, bleed-out of the solvent can be prevented and uniform film formation and stretching can be achieved.
(2)ゲル状シートの形成工程
ポリオレフィン樹脂組成物を押出機からダイに送給し、シート状に押し出す。同一または異なる組成の複数のポリオレフィン樹脂組成物を、押出機から一つのダイに送給し、そこで層状に積層し、シート状に押出してもよい。
(2) Step of forming a gel-like sheet The polyolefin resin composition is fed from an extruder to a die and extruded into a sheet. A plurality of polyolefin resin compositions having the same or different compositions may be fed from an extruder to one die, where they may be laminated into layers and extruded into a sheet.
押出方法はフラットダイ法及びインフレーション法のいずれでもよい。押出し温度は140~250℃好ましく、押出速度は0.2~15m/分が好ましい。ポリオレフィン樹脂組成物の各押出量を調節することにより、膜厚を調節することができる。 The extrusion method may be either a flat die method or an inflation method. The extrusion temperature is preferably 140 to 250°C, and the extrusion speed is preferably 0.2 to 15 m/min. The film thickness can be adjusted by adjusting the amount of each extrusion of the polyolefin resin composition.
押出し方法としては、例えば特許第2132327号明細書および特許第3347835号明細書に開示の方法を利用することができる。 As the extrusion method, for example, methods disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used.
得られた押出し成形体を冷却することによりゲル状シートを形成する。ゲル状シートの形成方法として、例えば特許第2132327号明細書および特許第3347835号明細書に開示の方法を利用することができる。冷却は少なくともゲル化温度までは50℃/分以上の速度で行うのが好ましく、より好ましくは100℃/分以上、さらに好ましくは150℃/分以上である。ゲル状シートの冷却は50℃以下まで行うのが好ましく、より好ましくは40℃以下、さらに好ましくは30℃以下、特に好ましくは20℃以下まで行うのがよいとされる。 A gel-like sheet is formed by cooling the obtained extruded body. As a method for forming a gel-like sheet, for example, methods disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used. Cooling is preferably carried out at a rate of at least 50°C/min, more preferably at least 100°C/min, even more preferably at least 150°C/min, until at least the gelation temperature is reached. It is said that the gel-like sheet is preferably cooled to 50°C or lower, more preferably 40°C or lower, even more preferably 30°C or lower, particularly preferably 20°C or lower.
(3)第1の延伸工程
次に、得られたゲル状シートを少なくとも一軸方向に延伸する。ゲル状シートは、加熱後、テンター法、ロール法、インフレーション法、又はこれらの組合せにより所定の倍率で延伸するのが好ましい。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよいが、高強度化、高生産性の観点から二軸延伸が好ましい。二軸延伸の場合、同時二軸延伸、逐次延伸及び多段延伸(例えば同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ)のいずれでもよい。
(3) First Stretching Step Next, the obtained gel sheet is stretched in at least one direction. After heating, the gel-like sheet is preferably stretched at a predetermined magnification by a tenter method, a roll method, an inflation method, or a combination thereof. Although the stretching may be uniaxial or biaxial stretching, biaxial stretching is preferred from the viewpoint of high strength and high productivity. In the case of biaxial stretching, any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching, and multistage stretching (for example, a combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used.
本工程における延伸倍率(面積延伸倍率)は、一軸延伸の場合、5倍以上が好ましく、10~100倍がより好ましい。二軸延伸の場合、25倍以上が好ましく、30倍以上がより好ましく、45倍以上がさらに好ましく、75倍以上が特に好ましい。 In the case of uniaxial stretching, the stretching ratio (area stretching ratio) in this step is preferably 5 times or more, more preferably 10 to 100 times. In the case of biaxial stretching, it is preferably 25 times or more, more preferably 30 times or more, even more preferably 45 times or more, and particularly preferably 75 times or more.
また、機械方向及び幅方向(MD方向及びTD方向)のいずれでも、延伸倍率は5倍以上が好ましく、6倍以上がより好ましい。MD方向とTD方向での延伸倍率は、互いに同じでも異なってもよい。 Further, the stretching ratio in both the machine direction and the width direction (MD direction and TD direction) is preferably 5 times or more, more preferably 6 times or more. The stretching ratios in the MD direction and the TD direction may be the same or different.
延伸倍率が25倍以上であることにより、機械的強度を高めることができ好ましい。また、延伸倍率が150倍以上となると破膜の可能性が高くなり、好ましくない。なお、本工程における延伸倍率とは、本工程直前の多孔性ポリオレフィンフィルムを基準として、次工程に供される直前の多孔性ポリオレフィンフィルムの面積延伸倍率のことをいう。 It is preferable that the stretching ratio is 25 times or more, since the mechanical strength can be increased. Moreover, if the stretching ratio is 150 times or more, the possibility of membrane rupture increases, which is not preferable. Note that the stretching ratio in this step refers to the area stretching ratio of the porous polyolefin film immediately before being subjected to the next step, based on the porous polyolefin film immediately before this step.
本工程の延伸温度は、ポリオレフィン樹脂の結晶分散温度(TCD)~TCD+30℃の範囲内にするのが好ましく、結晶分散温度(TCD)+5℃~結晶分散温度(TCD)+28℃の範囲内にするのがより好ましく、TCD+10℃~TCD+26℃の範囲内にするのが特に好ましい。延伸温度が前記範囲内であるとポリオレフィン樹脂延伸による破膜が抑制され、高倍率の延伸ができる。 The stretching temperature in this step is preferably within the range of crystal dispersion temperature (T CD ) of the polyolefin resin to T CD +30°C, and from crystal dispersion temperature (T CD ) +5°C to crystal dispersion temperature (T CD ) +28°C. More preferably, the temperature is within the range of , and particularly preferably within the range of T CD +10°C to T CD +26°C. When the stretching temperature is within the above range, membrane rupture due to stretching of the polyolefin resin is suppressed, and stretching at a high magnification is possible.
結晶分散温度(TCD)は、ASTM D4065による動的粘弾性の温度特性測定により求められる。超高分子量ポリエチレン樹脂、超高分子量ポリエチレン樹脂以外のポリエチレン樹脂及びポリエチレン樹脂組成物は約100~110℃の結晶分散温度を有するので、延伸温度を90~130℃とするのが好ましく、より好ましくは110~120℃にし、さらに好ましくは114~117℃にする。 The crystal dispersion temperature (T CD ) is determined by measuring the temperature characteristics of dynamic viscoelasticity according to ASTM D4065. Ultra-high molecular weight polyethylene resins, polyethylene resins other than ultra-high molecular weight polyethylene resins, and polyethylene resin compositions have a crystal dispersion temperature of about 100 to 110°C, so the stretching temperature is preferably 90 to 130°C, more preferably The temperature is 110 to 120°C, more preferably 114 to 117°C.
以上のような延伸によりポリエチレン樹脂の結晶ラメラ間に開裂が起こり、ポリエチレン樹脂相が微細化し、多数のフィブリルが形成される。フィブリルは三次元的に不規則に連結した網目構造を形成する。 Due to the stretching described above, cleavage occurs between the crystal lamellae of the polyethylene resin, the polyethylene resin phase becomes fine, and a large number of fibrils are formed. Fibrils form a three-dimensionally irregularly connected network structure.
(4)成膜用溶剤の除去工程
洗浄溶媒を用いて、成膜用溶剤の除去(洗浄)を行う。ポリオレフィン相は成膜用溶剤相と相分離しているので、成膜用溶剤を除去すると、微細な三次元網目構造を形成するフィブリルからなり、三次元的に不規則に連通する孔(空隙)を有する多孔質の膜が得られる。洗浄溶媒およびこれを用いた成膜用溶剤の除去方法は公知であるので説明を省略する。例えば特許第2132327号明細書や特開2002-256099号公報に開示の方法を利用することができる。
(4) Removal process of film-forming solvent The film-forming solvent is removed (cleaned) using a cleaning solvent. Since the polyolefin phase is phase-separated from the film-forming solvent phase, when the film-forming solvent is removed, pores (voids) consisting of fibrils forming a fine three-dimensional network structure and irregularly communicating three-dimensionally are formed. A porous membrane is obtained. Since the cleaning solvent and the method for removing the film-forming solvent using the same are well known, the explanation thereof will be omitted. For example, methods disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent Application Laid-open No. 2002-256099 can be used.
(5)乾燥工程
成膜用溶剤を除去した多孔性ポリオレフィンフィルムを、加熱乾燥法又は風乾法により乾燥する。乾燥温度はポリオレフィン樹脂の結晶分散温度(TCD)以下であることが好ましく、特にTCDより5℃以上低いことが好ましい。乾燥は、多孔性ポリオレフィンフィルムを100質量部(乾燥重量)として、残存洗浄溶媒が5質量部以下になるまで行うことが好ましく、3質量部以下になるまで行うのがより好ましい。
(5) Drying process The porous polyolefin film from which the film-forming solvent has been removed is dried by a heat drying method or an air drying method. The drying temperature is preferably below the crystal dispersion temperature (T CD ) of the polyolefin resin, particularly preferably 5° C. or more lower than T CD . Drying is preferably carried out until the remaining cleaning solvent becomes 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, based on 100 parts by mass (dry weight) of the porous polyolefin film.
(6)第2の延伸工程
乾燥後の多孔性ポリオレフィンフィルムを、少なくとも一軸方向に延伸することが好ましい。多孔性ポリオレフィンフィルムの延伸は、加熱しながら前記と同様にテンター法等により行うことができる。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよい。二軸延伸の場合、同時二軸延伸及び逐次延伸のいずれでもよい。
(6) Second Stretching Step The dried porous polyolefin film is preferably stretched in at least one direction. The porous polyolefin film can be stretched by the tenter method or the like in the same manner as described above while being heated. The stretching may be uniaxial or biaxial. In the case of biaxial stretching, either simultaneous biaxial stretching or sequential stretching may be used.
本工程における延伸温度は、特に限定されないが、通常90~135℃であり、好ましくは95~130℃である。 The stretching temperature in this step is not particularly limited, but is usually 90 to 135°C, preferably 95 to 130°C.
本工程における多孔性ポリオレフィンフィルムの延伸の一軸方向への延伸倍率(面積延伸倍率)は、下限が1.0倍以上であることが好ましく、より好ましくは1.1倍以上、さらに好ましくは1.2倍以上である。また、一軸方向への延伸倍率の上限を5.0倍以下とするのが好ましい。一軸延伸の場合、延伸倍率はMD方向又はTD方向に1.0~5.0倍とする。 The lower limit of the stretching ratio in the uniaxial direction (area stretching ratio) of the porous polyolefin film in this step is preferably 1.0 times or more, more preferably 1.1 times or more, and even more preferably 1. That's more than double. Further, it is preferable that the upper limit of the stretching ratio in the uniaxial direction is 5.0 times or less. In the case of uniaxial stretching, the stretching ratio is 1.0 to 5.0 times in the MD direction or TD direction.
二軸延伸の場合、面積延伸倍率は、下限が1.0倍以上であることが好ましく、より好ましくは1.1倍以上、さらに好ましくは1.2倍以上である。二軸延伸の場合、面積延伸倍率の上限は16.0倍以下が好適であり、MD方向及びTD方向に各々1.0~4.0倍とし、MD方向とTD方向での延伸倍率が互いに同じでも異なってもよい。なお、本工程における延伸倍率とは、本工程直前の多孔性ポリオレフィンフィルムを基準として、次工程に供される直前の多孔性ポリオレフィンフィルムの延伸倍率のことをいう。 In the case of biaxial stretching, the lower limit of the area stretching ratio is preferably 1.0 times or more, more preferably 1.1 times or more, still more preferably 1.2 times or more. In the case of biaxial stretching, the upper limit of the area stretching ratio is preferably 16.0 times or less, and it is 1.0 to 4.0 times in the MD direction and TD direction, and the stretching ratios in the MD direction and TD direction are mutually It can be the same or different. Note that the stretching ratio in this step refers to the stretching ratio of the porous polyolefin film immediately before being subjected to the next step, based on the porous polyolefin film immediately before this step.
(7)熱処理工程
また、乾燥後の多孔性ポリオレフィンフィルムは、熱処理を行うことができる。熱処理によって結晶が安定化し、ラメラが均一化される。熱処理方法としては、熱固定処理及び/又は熱緩和処理を用いることができる。熱固定処理とは、膜の寸法が変わらないように保持しながら加熱する熱処理である。熱緩和処理とは、膜を加熱中にMD方向やTD方向に熱収縮させる熱処理である。熱固定処理は、テンター方式又はロール方式により行うのが好ましい。例えば、熱緩和処理方法としては特開2002-256099号公報に開示の方法があげられる。熱処理温度はポリオレフィン樹脂のTCD~融点の範囲内が好ましい。
(7) Heat treatment step The porous polyolefin film after drying can also be heat treated. Heat treatment stabilizes the crystals and homogenizes the lamellae. As the heat treatment method, heat setting treatment and/or heat relaxation treatment can be used. The heat setting treatment is a heat treatment in which the film is heated while maintaining its dimensions so as not to change. Thermal relaxation treatment is a heat treatment in which the film is thermally contracted in the MD direction or the TD direction while being heated. The heat setting treatment is preferably carried out by a tenter method or a roll method. For example, as a thermal relaxation treatment method, there is a method disclosed in JP-A No. 2002-256099. The heat treatment temperature is preferably within the range of T CD to melting point of the polyolefin resin.
(8)架橋処理工程、親水化処理工程
また、接合後又は延伸後の多孔性ポリオレフィンフィルムに対して、さらに、架橋処理及び/又は親水化処理を行うこともできる。
(8) Crosslinking treatment step, hydrophilization treatment step Further, the porous polyolefin film after bonding or stretching may be further subjected to crosslinking treatment and/or hydrophilization treatment.
例えば、多孔性ポリオレフィンフィルムに対して、Α線、Β線、Γ線、電子線等の電離放射線の照射することに、架橋処理を行う。電子線の照射の場合、0.1~100MRADの電子線量が好ましく、100~300KVの加速電圧が好ましい。架橋処理により多孔性ポリオレフィンフィルムのメルトダウン温度が上昇する。 For example, crosslinking treatment is performed by irradiating a porous polyolefin film with ionizing radiation such as A rays, B rays, Γ rays, and electron beams. In the case of electron beam irradiation, an electron beam dose of 0.1 to 100 MRAD is preferred, and an accelerating voltage of 100 to 300 KV is preferred. Crosslinking increases the meltdown temperature of porous polyolefin films.
親水化処理は、モノマーグラフト、界面活性剤処理、コロナ放電等により行うことができる。モノマーグラフトは架橋処理後に行うのが好ましい。 The hydrophilization treatment can be performed by monomer grafting, surfactant treatment, corona discharge, etc. Monomer grafting is preferably carried out after crosslinking treatment.
また、本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムの少なくとも一方の表面に、多孔層を設け、積層多孔性ポリオレフィンフィルムとしてもよい。多孔層としては、例えば、フィラーと樹脂バインダとを含むフィラー含有樹脂溶液や耐熱性樹脂溶液を用いて形成される多孔層を挙げることができる。 Furthermore, a porous layer may be provided on at least one surface of the porous polyolefin film of the present invention to form a laminated porous polyolefin film. Examples of the porous layer include a porous layer formed using a filler-containing resin solution or a heat-resistant resin solution containing a filler and a resin binder.
さらに、本発明の多孔性ポリオレフィンフィルムは、水系電解液を使用する電池、非水系電解質を使用する電池のいずれにも好適に使用できる。具体的には、ニッケル-水素電池、ニッケル-カドミウム電池、ニッケル-亜鉛電池、銀-亜鉛電池、リチウム二次電池、リチウムポリマー二次電池等の二次電池のセパレータとして好ましく用いることができる。中でも、リチウムイオン二次電池のセパレータとして用いることが好ましい。 Furthermore, the porous polyolefin film of the present invention can be suitably used for both batteries using an aqueous electrolyte and batteries using a non-aqueous electrolyte. Specifically, it can be preferably used as a separator for secondary batteries such as nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-zinc batteries, silver-zinc batteries, lithium secondary batteries, and lithium polymer secondary batteries. Among these, it is preferable to use it as a separator for lithium ion secondary batteries.
リチウムイオン二次電池は、正極と負極がセパレータを介して積層されており、セパレータが電解液(電解質)を含有している。電極の構造は特に限定されず、従来公知の構造を用いることができ、例えば、円盤状の正極及び負極が対向するように配設された電極構造(コイン型)、平板状の正極及び負極が交互に積層された電極構造(積層型)、積層された帯状の正極及び負極が巻回された電極構造(捲回型)等にすることができる。 In a lithium ion secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator in between, and the separator contains an electrolyte (electrolyte). The structure of the electrode is not particularly limited, and conventionally known structures can be used. For example, an electrode structure (coin type) in which a disk-shaped positive electrode and a negative electrode are arranged to face each other, a flat plate-shaped positive electrode and a negative electrode, etc. The electrode structure may include an electrode structure in which the electrodes are alternately laminated (a laminated type), an electrode structure in which laminated strip-shaped positive electrodes and negative electrodes are wound (a wound type), and the like.
リチウムイオン二次電池に使用される、集電体、正極、正極活物質、負極、負極活物質および電解液は、特に限定されず、従来公知の材料を適宜組み合わせて用いることができる。 The current collector, positive electrode, positive electrode active material, negative electrode, negative electrode active material, and electrolytic solution used in the lithium ion secondary battery are not particularly limited, and conventionally known materials can be used in appropriate combinations.
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものでなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist.
本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明の実施態様は、これらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例で用いた評価法、分析の各法および材料は、以下の通りである。
The present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these Examples.
The evaluation methods, analysis methods, and materials used in the Examples are as follows.
(1)膜厚
多孔性ポリオレフィンフィルムの95mm×95mmの範囲内における任意の無作為に抽出した箇所で5点の膜厚を接触厚み計(株式会社ミツトヨ製ライトマチック)により測定し、5点の膜厚の平均値を求めた。
(1) Film thickness The film thickness at 5 points was measured using a contact thickness meter (Lightmatic, manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.) at randomly selected points within a 95 mm x 95 mm area of the porous polyolefin film. The average value of the film thickness was determined.
(2)空孔率
5cm角の試料を多孔性ポリオレフィンフィルムから切り取り、その体積(cm3)と重量(g)を求め、それらとポリマー密度(g/cm3)より、次式を用いて計算した。以上の測定を同じフィルム中の異なる任意の無作為に抽出した箇所3点で行い、3点の空孔率の平均値を求めた。
空孔率=[(体積-重量/ポリマー密度)/体積]×100
(2) Porosity Cut a 5cm square sample from a porous polyolefin film, find its volume (cm 3 ) and weight (g), and calculate from these and the polymer density (g/cm 3 ) using the following formula. did. The above measurements were performed at three randomly selected different points in the same film, and the average value of the porosity at the three points was determined.
Porosity = [(volume - weight / polymer density) / volume] x 100
(3)最大孔径及び平均孔径
パームポロメーター(PMI社製、CFP-1500A)を用いて、Dry-up、Wet-upの順で、最大孔径及び平均孔径を測定した。Wet-upには表面張力が15.6dynes/cmのPMI社製Galwick(商品名)で十分に浸した多孔性ポリオレフィンフィルムに圧力をかけ、空気が貫通し始める圧力から換算される孔径を最大孔径とした。
(3) Maximum pore diameter and average pore diameter Using a palm porometer (manufactured by PMI, CFP-1500A), the maximum pore diameter and average pore diameter were measured in the order of dry-up and wet-up. For wet-up, pressure is applied to a porous polyolefin film sufficiently immersed in Galwick (trade name) manufactured by PMI, which has a surface tension of 15.6 dynes/cm, and the pore diameter calculated from the pressure at which air begins to penetrate is the maximum pore diameter. And so.
平均孔径については、Dry-up測定で圧力、流量曲線の1/2の傾きを示す曲線と、Wet-up測定の曲線が交わる点の圧力から平均孔径を換算した。圧力と平均孔径の換算は下記の数式を用いた。
d=C・γ/P
The average pore diameter was calculated from the pressure at the point where the curve showing the slope of 1/2 of the pressure/flow curve in the dry-up measurement intersects with the curve in the wet-up measurement. The following formula was used to convert pressure and average pore diameter.
d=C・γ/P
上記式中、「d(μm)」は多孔性ポリオレフィンフィルムの平均孔径、「γ(mN/m)」は液体の表面張力、「P(Pa)」は圧力、「C」は定数とした。 In the above formula, "d (μm)" is the average pore diameter of the porous polyolefin film, "γ (mN/m)" is the surface tension of the liquid, "P (Pa)" is the pressure, and "C" is a constant.
(4)空孔率50%、膜厚1μm換算の突刺強度
MARUBISHI社製の突刺計を用い、先端が球面(曲率半径R:0.5mm)の直径1mmの針で、膜厚T1(μm)、空孔率P1(%)の多孔性ポリオレフィンフィルムを2mm/秒の速度で突刺したときの最大荷重を測定した。最大荷重の測定値L1(N)を、式:L2=L1/T1×50/(100-P1)により、膜厚を1μmとしたときの最大荷重L2に換算し、空孔率50%、膜厚1μm換算とした。以上の測定を同じ多孔性ポリオレフィンフィルム中の異なる任意の無作為に抽出した箇所3点で行い、空孔率50%、膜厚1μm換算の突刺強度の平均値を求めた。
(4) Puncture strength when porosity is 50% and film thickness is converted to 1 μm Using a puncture meter made by MARUBISHI, a needle with a diameter of 1 mm and a spherical tip (radius of curvature R: 0.5 mm) is used to measure the film thickness T1 (μm). The maximum load was measured when a porous polyolefin film with a porosity of P1 (%) was punctured at a speed of 2 mm/sec. The measured value L1 (N) of the maximum load is converted to the maximum load L2 when the film thickness is 1 μm using the formula: L2 = L1 / T1 × 50 / (100 - P1). The thickness was calculated as 1 μm. The above measurements were carried out at three randomly selected different points in the same porous polyolefin film, and the average value of the puncture strength at a porosity of 50% and a film thickness of 1 μm was determined.
(5)重量平均分子量(Mw)
超高分子量ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂の重量平均分子量は以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により求めた。
(5) Weight average molecular weight (Mw)
The weight average molecular weights of the ultra-high molecular weight polyethylene resin and the high-density polyethylene resin were determined by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
・測定装置:WATERS CORPORATION製GPC-150C
・カラム:昭和電工株式会社製SHODEX UT806M
・カラム温度:135℃
・溶媒(移動相):O-ジクロルベンゼン
・溶媒流速:1.0mL/分
・試料濃度:0.1wt%(溶解条件:135℃/1H)
・インジェクション量:500μL
・検出器:WATERS CORPORATION製ディファレンシャルリフラクトメーター(RI検出器)
・検量線:単分散ポリスチレン標準試料を用いて得られた検量線から、所定の換算定数を用いて作成した。
・Measuring device: WATERS CORPORATION GPC-150C
・Column: SHODEX UT806M manufactured by Showa Denko Co., Ltd.
・Column temperature: 135℃
・Solvent (mobile phase): O-dichlorobenzene ・Solvent flow rate: 1.0 mL/min ・Sample concentration: 0.1 wt% (dissolution conditions: 135°C/1H)
・Injection volume: 500μL
・Detector: WATERS CORPORATION differential refractometer (RI detector)
- Calibration curve: Created using a predetermined conversion constant from a calibration curve obtained using a monodisperse polystyrene standard sample.
(6)最大溶融収縮率
熱機械的分析装置(セイコーインスルメンツ社製 TMA/SS 6100)を用いて以下の方法で最大溶融収縮率を求めた。すなわち、サンプル形状;幅3mm×長さ10mm、初期荷重;19.6mN、温度走査範囲;30~210℃、昇温速度;5℃/minの条件で、温度を昇温走査した。同じ多孔性ポリオレフィンフィルム中で、異なる任意の複数の領域を無作為に抽出した。複数の領域の各々において、3点ずつTD方向の収縮量測定を実施し、最も寸法が収縮した点での収縮率を最大溶融収縮率とした。各々の領域で求めた最大溶融収縮率の平均値を、「TD方向の最大溶融収縮率」とした。また、同様の方法で「MD方向の最大溶融収縮率」を求めた。
(6) Maximum melt shrinkage rate The maximum melt shrinkage rate was determined by the following method using a thermomechanical analyzer (TMA/SS 6100, manufactured by Seiko Instruments). That is, the temperature was scanned under the conditions of sample shape: width 3 mm x length 10 mm, initial load: 19.6 mN, temperature scanning range: 30 to 210°C, and heating rate: 5°C/min. A plurality of different arbitrary regions were randomly extracted in the same porous polyolefin film. In each of the plurality of regions, the amount of shrinkage in the TD direction was measured at three points each, and the shrinkage rate at the point where the dimension shrunk the most was defined as the maximum melt shrinkage rate. The average value of the maximum melt shrinkage rates determined in each region was defined as the "maximum melt shrinkage rate in the TD direction." In addition, the "maximum melt shrinkage rate in the MD direction" was determined in the same manner.
(7)引張破断強度
引張試験機(島津オートグラフAGS-J型)を用いて引張試験を行い、サンプル破断時の強度を、試験前のサンプル断面積で除し、引張破断強度とした。測定条件は、温度;23±2℃、サンプル形状;幅10mm×長さ50mm、チャック間距離;20mm、引張速度;100mm/minである。以上の測定をMD方向とTD方向について同じフィルム中の異なる任意の無作為に抽出した箇所で、各3点ずつ測定を実施し、その3点ずつの平均値を各方向の引張破断強度(MD引張破断強度、TD引張破断強度)、全6点の平均値を平均引張破断強度とした。
(7) Tensile strength at break A tensile test was conducted using a tensile testing machine (Shimadzu Autograph Model AGS-J), and the strength at break of the sample was divided by the cross-sectional area of the sample before the test to obtain the tensile strength at break. The measurement conditions were: temperature: 23±2° C., sample shape: width 10 mm x length 50 mm, distance between chucks: 20 mm, and tension speed: 100 mm/min. The above measurements were carried out at three randomly selected points in the same film in the MD and TD directions, and the average value of the three points was calculated as the tensile strength at break in each direction (MD Tensile strength at break, TD tensile strength at break), the average value of all six points was taken as the average tensile strength at break.
(8)引張破断伸度
引張試験機(島津オートグラフAGS-J型)を用いて引張試験を行い、引張破断伸度は、試験前の試験片の標点間距離L0(mm)、破断時の標点距離L(mm)から以下の式より算出した。測定条件は、温度;23±2℃、サンプル形状;幅10mm×長さ50mm、チャック間距離;20mm、引張速度;100mm/minである。以上の測定をMD方向とTD方向について同じフィルム中の異なる任意の無作為に抽出した箇所で、各3点ずつ測定を実施し、その3点ずつの平均値を各方向の引張破断伸度(MD引張破断伸度、TD引張破断伸度)、全6点の平均値を平均引張破断伸度とした。
引張破断伸度(%)=[(L-L0)/L]×100
(8) Tensile elongation at break A tensile test was performed using a tensile testing machine (Shimadzu Autograph AGS-J model), and the tensile elongation at break was determined by the gauge distance L0 (mm) of the test piece before the test, and the time at break. It was calculated from the gauge length L (mm) using the following formula. The measurement conditions were: temperature: 23±2° C., sample shape: width 10 mm x length 50 mm, distance between chucks: 20 mm, and tension speed: 100 mm/min. The above measurements were carried out at three randomly selected points in the same film in the MD and TD directions, and the average value of the three points was calculated as the tensile elongation at break in each direction ( MD tensile elongation at break, TD tensile elongation at break), the average value of all six points was taken as the average tensile elongation at break.
Tensile elongation at break (%) = [(L-L0)/L] x 100
(9)結晶化度、融点
試料を走査型示差熱量計(Perkin Elmer,Inc.製、DSC-System7型)のサンプルホルダー内に静置し、窒素雰囲気中にて30℃で1分間保持し、10℃/分の速度で230℃まで加熱した。昇温過程で得られたDSC曲線(溶融曲線)上の60℃における点と180℃における点とを通る直線をベースラインとして引き、ベースラインとDSC曲線とで囲まれる部分の面積から熱量(単位:J)を算出し、これを試料の重量(単位:g)で割ることにより、融解熱ΔHm(単位:J/g)を求めた。
また、同様にして融解熱ΔHmと吸熱融解曲線における極小値の温度を融点として測定した。
(9) Crystallinity, melting point The sample was placed in the sample holder of a scanning differential calorimeter (DSC-System 7 type, manufactured by Perkin Elmer, Inc.) and held at 30°C for 1 minute in a nitrogen atmosphere. It was heated to 230°C at a rate of 10°C/min. A straight line passing through the point at 60°C and the point at 180°C on the DSC curve (melting curve) obtained during the temperature raising process is drawn as the baseline, and the amount of heat (unit: :J) and divided by the weight of the sample (unit: g) to obtain the heat of fusion ΔHm (unit: J/g).
In addition, the heat of fusion ΔHm and the temperature of the minimum value in the endothermic melting curve were similarly measured as the melting point.
(10)外観
多孔性ポリオレフィンフィルムの外観は目視にて評価した。目視により厚みまたは色味の変動が小さいものについて「○」、目視により厚みまたは色味の変動が大きいものについて「×」とした。
(10) Appearance The appearance of the porous polyolefin film was evaluated visually. Those with small visual variations in thickness or color were rated "○", and those with large visual variations in thickness or color were rated "x".
(11)透気抵抗度(sec/100cm3/20μm)
膜厚T1(μm)の孔性ポリオレフィンフィルムに対して、JIS P-8117に準拠して、透気抵抗度計(旭精工株式会社製、EGO-1T)で測定した透気抵抗度P1(sec/100cm3)を、式:P2=(P1×20)/T1により、膜厚を20μmとしたときの透気抵抗度P2に換算した。
(11) Air permeability resistance (sec/100cm 3 /20μm)
The air permeability resistance P1 (sec. /100cm 3 ) was converted into air permeability resistance P2 when the film thickness was 20 μm using the formula: P2=(P1×20)/T1.
(実施例1)
重量平均分子量(Mw)が1.5×106、融点が140.5℃、融解熱ΔHmが175J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂(UHPE)4.5質量部と、流動パラフィン75質量部からなる組成物をブレンドし、混合物を得た。得られた混合物を高せん断タイプの東洋精機製作所製“ラボプラストミル”に投入し、スクリュー回転数150rpmに保持しながら、180℃の温度で1分間溶融混練し、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂(HDPE)20.5質量部を“ラボプラストミル”に追添し、上記条件にて9分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。
(Example 1)
From 4.5 parts by mass of ultra-high molecular weight polyethylene resin (UHPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 1.5×10 6 , a melting point of 140.5°C, and a heat of fusion ΔHm of 175 J/g and 75 parts by mass of liquid paraffin. The compositions were blended to obtain a mixture. The obtained mixture was put into a high shear type "Laboplast Mill" manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, and while maintaining the screw rotation speed at 150 rpm, it was melted and kneaded at a temperature of 180 ° C. for 1 minute, so that the Mw was 2.8 × 10 5 20.5 parts by mass of high-density polyethylene resin (HDPE) was added to "Laboplasto Mill" and melt-kneaded for 9 minutes under the above conditions to prepare a polyethylene resin composition.
得られたポリエチレン樹脂組成物を、シート状成形体となるように180℃で5分間、10MPaでプレス機にて成形した。得られた成形体を、15℃に温調したプレス機で1MPaにて冷却し、ゲル状シートを形成した。得られたゲル状シートを延伸温度115℃でMD方向に7倍、TD方向に7倍となるように延伸速度1000mm/minにて同時二軸延伸を行った。延伸後の膜を20℃に温調した塩化メチレンの洗浄槽内にて洗浄し、流動パラフィンを除去した。洗浄した膜を20℃に調整された乾燥炉で乾燥し、電気オーブン内にて125℃で10分間熱固定処理することにより多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表1に、得られたフィルムの特性を表3に示した。 The obtained polyethylene resin composition was molded into a sheet-like molded body using a press at 180° C. for 5 minutes and 10 MPa. The obtained molded body was cooled at 1 MPa using a press machine whose temperature was controlled to 15° C. to form a gel-like sheet. The obtained gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at a stretching temperature of 115° C. and a stretching speed of 1000 mm/min so that the stretching was 7 times in the MD direction and 7 times in the TD direction. The membrane after stretching was washed in a methylene chloride washing tank whose temperature was controlled to 20° C. to remove liquid paraffin. The washed membrane was dried in a drying oven adjusted to 20°C, and heat-set in an electric oven at 125°C for 10 minutes to obtain a porous polyolefin film. Table 1 shows the resin composition and film forming conditions, and Table 3 shows the properties of the obtained film.
(実施例2)
重量平均分子量(Mw)が2.0×106、融点が141.0℃、融解熱ΔHmが174J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂5.1質量部と、流動パラフィン71.5質量部からなる組成物をブレンドし、混合物を得た。得られた混合物を高せん断タイプの“ラボプラストミル”に投入し、スクリュー回転数150rpmに保持しながら、190℃の温度で1分間溶融混練し、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂23.4質量部をラボプラストミルに追添し、上記条件にて9分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。それ以外は、実施例1と同様の方法により、多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表1に、得られたフィルムの特性を表3に示した。
(Example 2)
Consisting of 5.1 parts by mass of ultra-high molecular weight polyethylene resin having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0×10 6 , a melting point of 141.0°C, and a heat of fusion ΔHm of 174 J/g, and 71.5 parts by mass of liquid paraffin. The compositions were blended to obtain a mixture. The resulting mixture was put into a high-shear type "Laboplasto Mill" and melted and kneaded at a temperature of 190°C for 1 minute while maintaining the screw rotation speed at 150 rpm . 23.4 parts by mass of the resin was added to Labo Plastomill and melt-kneaded for 9 minutes under the above conditions to prepare a polyethylene resin composition. A porous polyolefin film was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. Table 1 shows the resin composition and film forming conditions, and Table 3 shows the properties of the obtained film.
(実施例3)
重量平均分子量(Mw)が2.0×106、融点が140.5℃、融解熱ΔHmが188J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂7.5質量部と、流動パラフィン75質量部からなる組成物をブレンドし、混合物を得た。得られた混合物を高せん断タイプの“ラボプラストミル”に投入し、スクリュー回転数150rpmに保持しながら、180℃の温度で1分間溶融混練し、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂17.5質量部をラボプラストミルに追添し、上記条件にて9分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。それ以外は、実施例1と同様の方法により、多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表1に、得られたフィルムの特性を表3に示した。
(Example 3)
A composition consisting of 7.5 parts by mass of an ultra-high molecular weight polyethylene resin having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0×10 6 , a melting point of 140.5°C, and a heat of fusion ΔHm of 188 J/g, and 75 parts by mass of liquid paraffin. were blended to obtain a mixture. The resulting mixture was put into a high-shear type "Laboplasto Mill" and melted and kneaded at a temperature of 180°C for 1 minute while maintaining the screw rotation speed at 150 rpm . 17.5 parts by mass of the resin was added to Labo Plastomill and melt-kneaded for 9 minutes under the above conditions to prepare a polyethylene resin composition. A porous polyolefin film was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. Table 1 shows the resin composition and film forming conditions, and Table 3 shows the properties of the obtained film.
(実施例4)
重量平均分子量(Mw)が2.5×106、融点が141.7℃、融解熱ΔHmが186J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂7.5質量部と、流動パラフィン75質量部からなる組成物をブレンドし、混合物を得た。得られた混合物を高せん断タイプの“ラボプラストミル”に投入し、スクリュー回転数150rpmに保持しながら、180℃の温度で1分間溶融混練し、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂17.5質量部をラボプラストミルに追添し、上記条件にて9分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。それ以外は、実施例1と同様の方法により、多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表1に、得られたフィルムの特性を表3に示した。
(Example 4)
A composition consisting of 7.5 parts by mass of an ultra-high molecular weight polyethylene resin having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5×10 6 , a melting point of 141.7°C, and a heat of fusion ΔHm of 186 J/g, and 75 parts by mass of liquid paraffin. were blended to obtain a mixture. The resulting mixture was put into a high-shear type "Laboplasto Mill" and melted and kneaded at a temperature of 180°C for 1 minute while maintaining the screw rotation speed at 150 rpm . 17.5 parts by mass of the resin was added to Labo Plastomill and melt-kneaded for 9 minutes under the above conditions to prepare a polyethylene resin composition. A porous polyolefin film was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. Table 1 shows the resin composition and film forming conditions, and Table 3 shows the properties of the obtained film.
(比較例1)
重量平均分子量(Mw)が2.5×106、融点が138.0℃、融解熱ΔHmが178J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂7.5質量部と、流動パラフィン75質量部からなる組成物をブレンドし、混合物を得た。得られた混合物を高せん断タイプの“ラボプラストミル”に投入し、スクリュー回転数150rpmに保持しながら、180℃の温度で1分間溶融混練し、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂17.5質量部をラボプラストミルに追添し、上記条件にて9分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。それ以外は、実施例1と同様の方法により、多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表2に、得られたフィルムの特性を表4に示した。
(Comparative example 1)
A composition consisting of 7.5 parts by mass of an ultra-high molecular weight polyethylene resin having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5×10 6 , a melting point of 138.0°C, and a heat of fusion ΔHm of 178 J/g, and 75 parts by mass of liquid paraffin. were blended to obtain a mixture. The resulting mixture was put into a high-shear type "Laboplasto Mill" and melted and kneaded at a temperature of 180°C for 1 minute while maintaining the screw rotation speed at 150 rpm . 17.5 parts by mass of the resin was added to Labo Plastomill and melt-kneaded for 9 minutes under the above conditions to prepare a polyethylene resin composition. A porous polyolefin film was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The resin composition and film forming conditions are shown in Table 2, and the properties of the obtained film are shown in Table 4.
(比較例2)
重量平均分子量(Mw)が2.5×106、融点が140.5℃、融解熱ΔHmが175J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂7.5質量部と、流動パラフィン75質量部からなる組成物をブレンドし、混合物を得た。得られた混合物を高せん断タイプの“ラボプラストミル”に投入し、スクリュー回転数150rpmに保持しながら、180℃の温度で1分間溶融混練し、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂17.5質量部をラボプラストミルに追添し、上記条件にて9分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。
(Comparative example 2)
A composition consisting of 7.5 parts by mass of an ultra-high molecular weight polyethylene resin having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5×10 6 , a melting point of 140.5°C, and a heat of fusion ΔHm of 175 J/g, and 75 parts by mass of liquid paraffin. were blended to obtain a mixture. The resulting mixture was put into a high-shear type "Laboplasto Mill" and melted and kneaded at a temperature of 180°C for 1 minute while maintaining the screw rotation speed at 150 rpm . 17.5 parts by mass of the resin was added to Labo Plastomill and melt-kneaded for 9 minutes under the above conditions to prepare a polyethylene resin composition.
得られたポリエチレン樹脂組成物を、シート状成形体となるように180℃で5分間、10MPaでプレス機にて成形した。得られた成形体を、15℃に温調したプレス機で1MPaにて冷却し、ゲル状シートを形成した。得られたゲル状シートを延伸温度115℃でMD方向に5倍、TD方向に5倍となるように延伸速度1000mm/minにて同時二軸延伸を行った。延伸後の膜を20℃に温調した塩化メチレンの洗浄槽内にて洗浄し、流動パラフィンを除去した。洗浄した膜を20℃に調整された乾燥炉で乾燥し、電気オーブン内にて125℃で10分間熱固定処理することにより多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表2に、得られたフィルムの特性を表4に示した。 The obtained polyethylene resin composition was molded into a sheet-like molded body using a press at 180° C. for 5 minutes and 10 MPa. The obtained molded body was cooled at 1 MPa using a press machine whose temperature was controlled to 15° C. to form a gel-like sheet. The obtained gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at a stretching temperature of 115°C and a stretching speed of 1000 mm/min so that the stretching was 5 times in the MD direction and 5 times in the TD direction. The membrane after stretching was washed in a methylene chloride washing tank whose temperature was controlled to 20° C. to remove liquid paraffin. The washed membrane was dried in a drying oven adjusted to 20°C, and heat-set in an electric oven at 125°C for 10 minutes to obtain a porous polyolefin film. The resin composition and film forming conditions are shown in Table 2, and the properties of the obtained film are shown in Table 4.
(比較例3)
重量平均分子量(Mw)が2.5×106、融点が133.9℃、融解熱ΔHmが147J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂30質量部と、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂70質量部とからなるポリエチレン樹脂(PE)組成物100質量部をドライブレンドし混合物を得た。得られた混合物25質量部を高せん断タイプの東洋精機製作所製“ラボプラストミル”に投入し、スクリュー回転数150rpmに保持しながら、流動パラフィン75質量部を“ラボプラストミル”に追添し、10分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。それ以外は実施例1と同様の方法により多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表2に、得られたフィルムの特性を表4に示した。
(Comparative example 3)
30 parts by mass of ultra-high molecular weight polyethylene resin with a weight average molecular weight (Mw) of 2.5×10 6 , a melting point of 133.9°C, and a heat of fusion ΔHm of 147 J/g, and a high density Mw of 2.8×10 5 A mixture was obtained by dry blending 100 parts by mass of a polyethylene resin (PE) composition consisting of 70 parts by mass of polyethylene resin. 25 parts by mass of the obtained mixture was put into a high shear type "Laboplasto Mill" manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, and while maintaining the screw rotation speed at 150 rpm, 75 parts by mass of liquid paraffin was added to the "Laboplasto Mill", A polyethylene resin composition was prepared by melt-kneading for 10 minutes. A porous polyolefin film was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The resin composition and film forming conditions are shown in Table 2, and the properties of the obtained film are shown in Table 4.
(比較例4)
重量平均分子量(Mw)が2.5×106、融点が140.5℃、融解熱ΔHmが179J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂30質量部と、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂70質量部とからなるポリエチレン樹脂(PE)組成物100質量部をドライブレンドし混合物を得た。得られた混合物25質量部と流動パラフィン75質量部をブレンドしラボプラストミルに投入し、スクリュー回転数を50rpmに保持しながら、190℃の温度で10分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。
(Comparative example 4)
30 parts by mass of ultra-high molecular weight polyethylene resin with a weight average molecular weight (Mw) of 2.5×10 6 , a melting point of 140.5° C., and a heat of fusion ΔHm of 179 J/g, and a high density Mw of 2.8×10 5 A mixture was obtained by dry blending 100 parts by mass of a polyethylene resin (PE) composition consisting of 70 parts by mass of polyethylene resin. 25 parts by mass of the obtained mixture and 75 parts by mass of liquid paraffin were blended and put into a laboplast mill, and while maintaining the screw rotation speed at 50 rpm, they were melt-kneaded at a temperature of 190°C for 10 minutes to form a polyethylene resin composition. Prepared.
得られたポリエチレン樹脂組成物を、シート状成形体となるように180℃で5分間、10MPaでプレス機にて成形した。得られた成形体を、15℃に温調したプレス機で1MPaにて冷却し、ゲル状シートを形成した。得られたゲル状シートを延伸温度115℃でMD方向に7倍、TD方向に7倍となるように延伸速度1000mm/minにて同時二軸延伸を行った。延伸後の膜を20℃に温調した塩化メチレンの洗浄槽内にて洗浄し、流動パラフィンを除去した。洗浄した膜を20℃に調整された乾燥炉で乾燥し、電気オーブン内にて125℃で10分間熱固定処理することにより多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表2に、得られたフィルムの特性を表4に示した。 The obtained polyethylene resin composition was molded into a sheet-like molded body using a press at 180° C. for 5 minutes and 10 MPa. The obtained molded body was cooled at 1 MPa using a press machine whose temperature was controlled to 15° C. to form a gel-like sheet. The obtained gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at a stretching temperature of 115° C. and a stretching speed of 1000 mm/min so that the stretching was 7 times in the MD direction and 7 times in the TD direction. The membrane after stretching was washed in a methylene chloride washing tank whose temperature was controlled to 20° C. to remove liquid paraffin. The washed membrane was dried in a drying oven adjusted to 20°C, and heat-set in an electric oven at 125°C for 10 minutes to obtain a porous polyolefin film. The resin composition and film forming conditions are shown in Table 2, and the properties of the obtained film are shown in Table 4.
(比較例5)
重量平均分子量(Mw)が3.3×106、融点が143.7℃、融解熱ΔHmが205J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂30質量部と、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂70質量部とからなるポリエチレン樹脂(PE)組成物100質量部をドライブレンドし混合物を得た。得られた混合物20質量部と流動パラフィン80質量部をブレンドしラボプラストミルに投入し、スクリュー回転数を50rpmに保持しながら、190℃の温度で10分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。
(Comparative example 5)
30 parts by mass of ultra-high molecular weight polyethylene resin with a weight average molecular weight (Mw) of 3.3×10 6 , a melting point of 143.7° C., and a heat of fusion ΔHm of 205 J/g, and a high density Mw of 2.8×10 5 A mixture was obtained by dry blending 100 parts by mass of a polyethylene resin (PE) composition consisting of 70 parts by mass of polyethylene resin. 20 parts by mass of the obtained mixture and 80 parts by mass of liquid paraffin were blended and put into a laboplast mill, and while maintaining the screw rotation speed at 50 rpm, they were melt-kneaded at a temperature of 190°C for 10 minutes to form a polyethylene resin composition. Prepared.
得られたポリエチレン樹脂組成物を、シート状成形体となるように180℃で5分間、10MPaでプレス機にて成形した。得られた成形体を、15℃に温調したプレス機で1MPaにて冷却し、ゲル状シートを形成した。得られたゲル状シートを延伸温度115℃でMD方向に6倍、TD方向に6倍となるように延伸速度1000mm/minにて同時二軸延伸を行った。それ以外は、実施例1と同様の方法により多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表2に、得られたフィルムの特性を表4に示した。 The obtained polyethylene resin composition was molded into a sheet-like molded body using a press at 180° C. for 5 minutes and 10 MPa. The obtained molded body was cooled at 1 MPa using a press machine whose temperature was controlled to 15° C. to form a gel-like sheet. The obtained gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at a stretching temperature of 115°C and a stretching speed of 1000 mm/min so that the stretching was 6 times in the MD direction and 6 times in the TD direction. A porous polyolefin film was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The resin composition and film forming conditions are shown in Table 2, and the properties of the obtained film are shown in Table 4.
(比較例6)
重量平均分子量(Mw)が2.5×106、融点が138.0℃、融解熱ΔHmが178J/gの超高分子量ポリエチレン樹脂30質量部と、Mwが2.8×105の高密度ポリエチレン樹脂70質量部とからなるポリエチレン樹脂(PE)組成物100質量部をドライブレンドし混合物を得た。得られた混合物25質量部と流動パラフィン75質量部をブレンドしラボプラストミルに投入し、スクリュー回転数を150rpmに保持しながら、180℃の温度で10分間溶融混練して、ポリエチレン樹脂組成物を調製した。それ以外は、比較例2と同様の方法により多孔性ポリオレフィンフィルムを得た。樹脂組成や製膜条件を表2に、得られたフィルムの特性を表4に示した。
(Comparative example 6)
30 parts by mass of ultra-high molecular weight polyethylene resin with a weight average molecular weight (Mw) of 2.5×10 6 , a melting point of 138.0° C., and a heat of fusion ΔHm of 178 J/g, and a high density Mw of 2.8×10 5 A mixture was obtained by dry blending 100 parts by mass of a polyethylene resin (PE) composition consisting of 70 parts by mass of polyethylene resin. 25 parts by mass of the obtained mixture and 75 parts by mass of liquid paraffin were blended and put into a laboplast mill, and while maintaining the screw rotation speed at 150 rpm, they were melt-kneaded at a temperature of 180°C for 10 minutes to form a polyethylene resin composition. Prepared. A porous polyolefin film was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except for the above. The resin composition and film forming conditions are shown in Table 2, and the properties of the obtained film are shown in Table 4.
表3、4に示すとおり、実施例1~4においては、樹脂を分割添加することにより、高結晶性かつ高融点である超高分子量ポリエチレン樹脂を含む、外観が良好であり、強度および収縮率のバランスが優れた多孔性ポリオレフィンフィルムが得られた。 As shown in Tables 3 and 4, in Examples 1 to 4, by adding resin in portions, the resin contained ultra-high molecular weight polyethylene resin with high crystallinity and high melting point, good appearance, strength and shrinkage rate. A porous polyolefin film with excellent balance was obtained.
一方、比較例1、3および6においては、使用する超高分子量ポリエチレン樹脂の結晶性が低く、融点が低いため、外観が良好な多孔性ポリオレフィンフィルムが得られたが、強度と収縮率の両立ができていなかった。比較例2においても、低倍率延伸をしているため強度と収縮率の両立ができなかった。比較例4および5においては、高結晶性かつ高融点の超高分子量ポリエチレン樹脂を用いているが、原料を一括添加し混練が不十分であるため、未溶融の樹脂が点在しており外観が不良であった。また、平均流量孔径が明らかに小さく、多孔性ポリオレフィンフィルムの孔径が小孔径化したことが認められた。 On the other hand, in Comparative Examples 1, 3, and 6, the ultra-high molecular weight polyethylene resin used had low crystallinity and a low melting point, so porous polyolefin films with good appearance were obtained, but they were not able to achieve both strength and shrinkage rate. was not completed. In Comparative Example 2 as well, it was not possible to achieve both strength and shrinkage rate due to low stretching ratio. In Comparative Examples 4 and 5, ultra-high molecular weight polyethylene resin with high crystallinity and high melting point was used, but since the raw materials were added all at once and kneading was insufficient, unmelted resin was scattered and the appearance was poor. was defective. In addition, the average flow pore diameter was clearly small, and it was recognized that the pore diameter of the porous polyolefin film had become smaller.
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