JP7540336B2 - Polyolefin microporous membrane, battery - Google Patents
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Description
本発明は、ポリオレフィン微多孔膜および電池に関する。 The present invention relates to a polyolefin microporous membrane and a battery.
微多孔膜は、ろ過膜、透析膜などのフィルター、電池用セパレータや電解コンデンサー用のセパレータなどの種々の分野に用いられる。これらの中でも、ポリオレフィンを樹脂材料とする微多孔膜は、耐薬品性、絶縁性、機械的強度などに優れ、シャットダウン特性を有するため、近年、二次電池用セパレータとして広く用いられる。Microporous membranes are used in a variety of fields, including filters such as filtration membranes and dialysis membranes, as well as separators for batteries and electrolytic capacitors. Among these, microporous membranes made of polyolefin as the resin material have excellent chemical resistance, insulation properties, mechanical strength, and shutdown properties, and therefore have been widely used in recent years as separators for secondary batteries.
二次電池用セパレータには捲回体や電池内への異物混入などによる短絡を防ぐために機械強度、また電池の熱暴走を抑制するために高温時にセパレータの孔が閉塞することで電極間に流れる電流を遮断するシャットダウン特性が求められる。なお、一般的にはシャットダウン特性は孔が閉塞する温度(シャットダウン温度)が低くなるほど良いとされる。Separators for secondary batteries are required to have mechanical strength to prevent short circuits caused by foreign matter entering the wound body or the battery, and to have shutdown characteristics that block the current flowing between the electrodes by closing the pores in the separator at high temperatures to suppress thermal runaway in the battery. Generally, it is considered that the lower the temperature at which the pores close (shutdown temperature), the better the shutdown characteristics.
特許文献1では、特性粘度が5×105Pa・s以上5×106Pa・s以下であって、非ニュートン流動性が0.15以上0.4以下であるポリオレフィンを含み、結晶化度が65%以上85%以下である多孔質基材と、前記多孔質基材の少なくとも片面に設けられ、耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層と、を備えた非水電解質電池用セパレータが開示されている。優れた機械強度とシャットダウン特性を有すると共に、高温下での耐短絡性に優れた非水電解質電池用セパレータが提供されると記載されている。 Patent Document 1 discloses a separator for a non-aqueous electrolyte battery, which includes a porous substrate containing a polyolefin having a characteristic viscosity of 5×10 5 Pa·s to 5×10 6 Pa·s and a non-Newtonian fluidity of 0.15 to 0.4, and a crystallinity of 65% to 85%, and a heat-resistant porous layer containing a heat-resistant resin and provided on at least one side of the porous substrate. It is described that a separator for a non-aqueous electrolyte battery having excellent mechanical strength and shutdown characteristics as well as excellent short-circuit resistance at high temperatures is provided.
特許文献2では、DSC(示差走査熱量計)により測定を行ったときに、結晶化度が65~85%であり、結晶に占めるラメラ晶の割合が30~85%であり、結晶長が5nm~50nmであり、非晶長が3nm~30nmである、ポリオレフィン微多孔膜が開示されている。耐熱性多孔質層と複合化した場合にも、優れた機械強度およびシャットダウン特性が得られ、かつ、電解液の液枯れを防止可能なポリオレフィン微多孔膜が提供されると記載されている。 Patent Document 2 discloses a polyolefin microporous membrane that, when measured by DSC (differential scanning calorimetry), has a degree of crystallinity of 65-85%, a ratio of lamellar crystals to the crystals of 30-85%, a crystal length of 5 nm-50 nm, and an amorphous length of 3 nm-30 nm. It also discloses that, even when combined with a heat-resistant porous layer, a polyolefin microporous membrane is provided that has excellent mechanical strength and shutdown properties and is capable of preventing the electrolyte from drying up.
特許文献3では、分子量1万未満のものを20%以上含み、かつ重量平均分子量が10万~400万である高密度ポリエチレンを用いて形成され、孔閉塞温度Tfが134℃以下で、融解温度TmとTfが関係式Tm-Tf>0で表せることを特徴とするポリオレフィン微多孔膜が開示されており、電池用、特に高充電容量電池用セパレータとして電池の過充電時の短絡を防止するポリエチレン微多孔が提供されると記載されている。Patent Document 3 discloses a polyolefin microporous membrane that is formed using high-density polyethylene containing 20% or more of molecules with a molecular weight of less than 10,000 and having a weight-average molecular weight of 100,000 to 4,000,000, and that is characterized by having a pore-clotting temperature Tf of 134°C or less and a melting temperature Tm and Tf that can be expressed by the relationship Tm-Tf>0. It also discloses that the membrane provides polyethylene microporous membranes that can be used as separators for batteries, particularly high-charge capacity batteries, to prevent short circuits during overcharging of the batteries.
二次電池、例えばリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いため、パーソナルコンピュータ、携帯電話、最近ではドローンなどに用いる電池として広く使用されている。また、二次電池は、電気自動車やハイブリッド自動車のモータ駆動用電源、定置用蓄電池としても期待されている。 Because of their high energy density, secondary batteries, such as lithium-ion secondary batteries, are widely used in personal computers, mobile phones, and more recently drones. Secondary batteries are also expected to be used as power sources for driving motors in electric and hybrid vehicles, and as stationary storage batteries.
近年、小型化や高性能化ために二次電池のエネルギー密度の高密度化が要求されており、電極体積を増加させるために高容量電極の適用やセパレータの薄膜化が望まれる。しかしながら、高容量電極として高ニッケル系材料が検討されているが、高ニッケル系材料は過充電時の等の電池の温度上昇によって発火や爆発が起きる懸念が現行電極材料と比較すると大きいため、上記電池用セパレータに用いる微多孔膜には、電池の暴走温度になる前に孔閉塞させるためにさらなるシャットダウン温度の低下が望まれる。また、セパレータの薄膜化に伴い、極板間距離が短くなるため、高温時のセパレータ変形、たとえば膜厚方向の寸法変化によって、短絡が発生する可能性が高くなる。従って、上記シャットダウン温度の低下に加えて、シャットダウン時の温度域で膜厚方向の寸法変化を可能な限り小さくし、電極間距離を維持するようなシャットダウン特性が求められている。特許文献1~3のポリオレフィン微多孔膜は、エネルギー密度が高密度化された電池において、上記のようなシャットダウン特性の効果が十分ではない。In recent years, there has been a demand for high-density energy density in secondary batteries to reduce size and improve performance, and it is desirable to apply high-capacity electrodes and thin the separator to increase the electrode volume. However, high-nickel materials have been considered as high-capacity electrodes, but the high-nickel materials are more likely to cause fires and explosions due to temperature rises in the battery during overcharging, etc., compared to current electrode materials. Therefore, it is desirable for the microporous membrane used in the battery separator to have a further reduction in shutdown temperature in order to block the pores before the battery reaches a runaway temperature. In addition, as the separator becomes thinner, the distance between the electrodes becomes shorter, so that the separator deformation at high temperatures, for example, dimensional changes in the thickness direction, increases the possibility of short circuits occurring. Therefore, in addition to the reduction in the shutdown temperature, a shutdown characteristic is required that minimizes dimensional changes in the thickness direction in the temperature range during shutdown and maintains the distance between the electrodes. The polyolefin microporous membranes of Patent Documents 1 to 3 do not have sufficient shutdown characteristics in batteries with high energy density.
本発明は、上記事情に鑑みて、電池用セパレータとして用いた場合に、高い透過性を有しながら、シャットダウン特性に優れ、電池に用いた場合、高い出力特性と安全性を有するポリオレフィン微多孔膜を提供することを目的とする。In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a polyolefin microporous membrane that has high permeability and excellent shutdown characteristics when used as a battery separator, and has high output characteristics and safety when used in a battery.
そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、セパレータのシャットダウン機能は膜面内の孔閉塞の構造変化だけでなく、膜厚方向の構造変化が大きく関与することを見出した。ここで膜厚方向とは、ポリオレフィン製微多孔膜の表面の法線方向を表す。面内方向とは、ポリオレフィン微多孔膜の表面に垂直な面の法線方向を表す。さらに、一般的な微多孔膜のように高度に延伸されるように設計された微多孔膜は機械的強度に優れるものの、延伸して製膜される関係上、膜厚方向に比べ、過度に膜面内方向の熱的安定性が高くなる。そのため、シャットダウンに至るまでに必要な膜面内の構造変化が、高度に延伸されていない微多孔膜と比較してより高い温度にならないと起こり難く、その結果、シャットダウンの際に膜厚方向の変化が過度に大きくなることを見出した。また、シャットダウン温度を低くする等の目的で、低度に延伸されるように設計された微多孔膜の場合、機械的強度の低下や透過性の悪化等微多孔膜としての性能が悪化する上に、膜厚方向に必要な熱的安定な構造が形成されにくく、シャットダウンの際に膜厚方向の寸法変化が大きくなる傾向にあることを見出した。 Therefore, the present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and have found that the shutdown function of the separator is largely related to not only the structural change caused by the pore blockage in the membrane plane, but also the structural change in the membrane thickness direction. Here, the membrane thickness direction refers to the normal direction of the surface of the polyolefin microporous membrane. The in-plane direction refers to the normal direction of the plane perpendicular to the surface of the polyolefin microporous membrane. Furthermore, although a microporous membrane designed to be highly stretched like a general microporous membrane has excellent mechanical strength, the thermal stability in the membrane in-plane direction is excessively high compared to the membrane thickness direction because it is stretched to form the membrane. Therefore, the structural change in the membrane plane required to achieve shutdown is unlikely to occur unless the temperature is higher than that of a microporous membrane that is not highly stretched, and as a result, the change in the membrane thickness direction during shutdown is excessively large. Furthermore, it was found that a microporous membrane designed to be stretched to a low degree for the purpose of lowering the shutdown temperature or the like deteriorates in performance as a microporous membrane, such as decreased mechanical strength and decreased permeability, and also makes it difficult to form a thermally stable structure required in the thickness direction, and tends to experience large dimensional change in the thickness direction upon shutdown.
以上のことに対し、原料や組成を調整しかつ延伸を適切な条件で実施することにより、原料組成からなる基礎構造からの微多孔膜の融点変化を適切な範囲内にすることによって膜面内方向と膜厚方向の熱的安定な構造のバランスを制御でき、微多孔膜としての透過性等の基本特性を維持しながら上記課題を解決可能なポリオレフィン微多孔膜を提供することができることを見出して、本発明を完成するに至った。In response to the above, we have discovered that by adjusting the raw materials and composition and performing stretching under appropriate conditions, the change in melting point of the microporous membrane from the basic structure formed by the raw material composition can be kept within an appropriate range, thereby controlling the balance of thermally stable structures in the in-plane direction and thickness direction of the membrane, and providing a polyolefin microporous membrane that can solve the above problems while maintaining the basic properties of the microporous membrane, such as permeability, and thus have completed the present invention.
本発明のポリオレフィン製微多孔膜は、ポリオレフィン微多孔膜100質量%に対してポリエチレンを90質量%以上含み、10μm換算透気抵抗度が50秒/100cc以上400秒/100cc以下であり、シャットダウン時の膜厚変化率が30%以下であり、透気度法によるシャットダウン温度が133℃以下であることを特徴とする。
The polyolefin microporous membrane of the present invention is characterized in that it contains 90% by mass or more of polyethylene relative to 100% by mass of the polyolefin microporous membrane, has a 10 μm converted air resistance of 50 sec/100 cc or more and 400 sec/100 cc or less, a membrane thickness change rate at shutdown of 30 % or less, and a shutdown temperature measured by an air permeability method of 133° C. or less .
本発明の電池用セパレータは上記ポリオレフィン製微多孔膜を用いてなる。The battery separator of the present invention is made using the above-mentioned polyolefin microporous membrane.
本発明の電池は、上記電池用セパレータを備える。The battery of the present invention is equipped with the above-mentioned battery separator.
本発明のポリオレフィン微多孔膜は、微多孔膜としての透過性を有しながらシャットダウン特性に優れており、電池用セパレータとして用いた場合、電池安全性に優れる。The polyolefin microporous membrane of the present invention has excellent shutdown characteristics while retaining the permeability of a microporous membrane, and when used as a battery separator, it provides excellent battery safety.
以下、本発明の本実施形態について説明する。 The present embodiment of the present invention is described below.
本発明のポリオレフィン製微多孔膜は、ポリオレフィン微多孔膜100質量%に対してポリエチレンを90質量%以上含み、10μm換算透気抵抗度が50秒/100cc以上400秒/100cc以下であり、シャットダウン時の膜厚変化率が30%以下であり、透気度法によるシャットダウン温度が133℃以下である。
The polyolefin microporous membrane of the present invention contains 90% by mass or more of polyethylene relative to 100% by mass of the polyolefin microporous membrane, has a 10 μm converted air resistance of 50 sec/100 cc or more and 400 sec/100 cc or less, a membrane thickness change rate at shutdown of 30 % or less, and a shutdown temperature measured by the air permeability method of 133° C. or less .
本発明のポリオレフィン微多孔膜はポリオレフィンを主成分として含む。ポリオレフィンはポリオレフィン微多孔膜100質量%に対して90質量%以上含むことが好ましい。ポリオレフィンは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。ポリエチレンとしては、種々のポリエチレンを用いることができ、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン、分岐高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、分岐状低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどが挙げられる。ポリエチレンは、エチレン単独重合体であってもよく、エチレンと他のα-オレフィンとの共重合体であってもよい。α-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン-1、ヘキセン-1、ペンテン-1、4-メチルペンテン-1、オクテン、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、スチレン等が挙げられ、α -オレフィンを含有する共重合体としてはヘキセン-1が最も好ましく、ポリエチレンがエチレン・1-ヘキセン共重合体を主成分とすることが好ましい。また、α-オレフィンはC13-NMRで測定することで確認できる。このエチレン・1-ヘキセン共重合体は原料中に触媒残渣である遷移金属(Mn,Cr等)やその担持体(二酸化珪素や酸化アルミニウム等)を含有するため、前記ポリエチレンを含有する本発明のポリオレフィン微多孔膜も上記触媒残渣を含有してもよい。また、ポリエチレンはポリオレフィン微多孔膜100質量%に対して50質量%以上含むことができる。 The polyolefin microporous membrane of the present invention contains polyolefin as a main component. The polyolefin is preferably contained in an amount of 90% by mass or more relative to 100% by mass of the polyolefin microporous membrane. Examples of polyolefin include polyethylene and polypropylene. As the polyethylene, various polyethylenes can be used, including ultra-high molecular weight polyethylene, high density polyethylene, branched high density polyethylene, medium density polyethylene, branched low density polyethylene, linear low density polyethylene, and the like. The polyethylene may be an ethylene homopolymer or a copolymer of ethylene and another α-olefin. Examples of the α-olefin include propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, octene, vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene, and the like. Hexene-1 is the most preferable copolymer containing an α-olefin, and it is preferable that the polyethylene is mainly composed of an ethylene-1-hexene copolymer. The α-olefin can be confirmed by measuring with C 13 -NMR. Since the ethylene/1-hexene copolymer contains transition metals (Mn, Cr, etc.) and their supports (silicon dioxide, aluminum oxide, etc.) as catalyst residues in the raw materials, the polyolefin microporous membrane of the present invention containing the polyethylene may also contain the above catalyst residues. In addition, the polyethylene may be contained in an amount of 50% by mass or more relative to 100% by mass of the polyolefin microporous membrane.
本発明のポリオレフィン微多孔膜の10μm換算透気抵抗度は50秒/100cc以上400秒/100cc以下である。The 10 μm-equivalent air permeability resistance of the polyolefin microporous membrane of the present invention is 50 sec/100 cc or more and 400 sec/100 cc or less.
上限は、好ましくは400秒/100ccであり、より好ましくは350秒/100ccであり、さらに好ましくは300秒/100ccであり、特に好ましくは250秒/100ccである。上限が400秒/100ccを超えると、イオン透過性が悪くなり、電池用セパレータとして用いた際の電気抵抗が増加するため好ましくない。下限は特に限定しないものの50秒/100ccが好ましく、75秒/100ccがより好ましく、100秒/100cc以上がさらに好ましい。ポリオレフィン微多孔膜の10μm換算突刺強度の下限が50秒/100cc未満の場合、孔を閉塞させるために、より多くの構造変化が必要となるため、シャットダウン温度が上昇したり、また、電池用セパレータとして用いた際十分な絶縁性が得られないため好ましくない。ポリオレフィン微多孔膜の10μm換算突刺強度は、ポリオレフィン微多孔膜を製造する際、原料組成や延伸条件を調整したりすることにより、上記範囲とすることができる。The upper limit is preferably 400 seconds/100cc, more preferably 350 seconds/100cc, even more preferably 300 seconds/100cc, and particularly preferably 250 seconds/100cc. If the upper limit exceeds 400 seconds/100cc, the ion permeability is deteriorated and the electrical resistance increases when used as a battery separator, which is not preferable. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 50 seconds/100cc, more preferably 75 seconds/100cc, and even more preferably 100 seconds/100cc or more. If the lower limit of the 10 μm converted puncture strength of the polyolefin microporous membrane is less than 50 seconds/100cc, more structural changes are required to block the pores, so the shutdown temperature increases and sufficient insulation cannot be obtained when used as a battery separator, which is not preferable. The 10 μm equivalent pin puncture strength of the polyolefin microporous membrane can be adjusted to the above range by adjusting the raw material composition and stretching conditions during production of the polyolefin microporous membrane.
本発明のポリオレフィン微多孔膜のシャットダウン時の膜厚変化率は、33%以下である。ポリオレフィン微多孔膜のシャットダウン時の膜厚変化率は、シャットダウン時の膜厚方向の寸法変化の指標であり、30%以下であることがより好ましく、27%以下であることがより好ましく、25%以下であることが特に好ましい。シャットダウン時における膜厚変化率の下限は、特に限定されないが、例えば、0.5%以上であるのが好ましい。ここでいうシャットダウン時とは、後述する昇温透気抵抗度測定から得られる透気抵抗度が検出限界である1×105秒/100ccAirに到達した時(シャットダウン温度)を指す。シャットダウン時における膜厚変化率が33%を超える場合、膜厚方向の寸法変化が大きく、電池内部での微多孔膜の変形や端部短絡のリスクがある。また、シャットダウン時における膜厚変化率が0.5%未満の場合、空孔閉塞が起こらず、シャットダウン機能が発現しない懸念がある。 The thickness change rate of the polyolefin microporous membrane of the present invention at shutdown is 33% or less. The thickness change rate of the polyolefin microporous membrane at shutdown is an index of the dimensional change in the thickness direction at shutdown, and is more preferably 30% or less, more preferably 27% or less, and particularly preferably 25% or less. The lower limit of the thickness change rate at shutdown is not particularly limited, but is preferably 0.5% or more, for example. The time of shutdown here refers to the time when the air permeability resistance obtained from the temperature increase air permeability resistance measurement described later reaches the detection limit of 1 x 105 seconds/100 ccAir (shutdown temperature). If the thickness change rate at shutdown exceeds 33%, the dimensional change in the thickness direction is large, and there is a risk of deformation of the microporous membrane inside the battery or short circuit at the end. In addition, if the thickness change rate at shutdown is less than 0.5%, there is a concern that pore blockage does not occur and the shutdown function does not appear.
シャットダウン時の膜厚変化率は、ポリオレフィン微多孔膜を製造する際、例えば、延伸条件(特に延伸温度や延伸倍率)や原料組成などを調整し、基礎構造からの微多孔膜の融点変化を適切な範囲内にすることによって、上記範囲とすることができる。詳細は後述する。The rate of change in membrane thickness at shutdown can be adjusted to the above range when producing a polyolefin microporous membrane, for example, by adjusting the stretching conditions (particularly the stretching temperature and stretching ratio) and the raw material composition, etc., to bring the change in the melting point of the microporous membrane from the basic structure into an appropriate range. Details will be described later.
以上のように通常微多孔膜の透過性とシャットダウン特性はトレードオフの関係になるが、本願記載のように原料や組成を調整しかつ延伸を適切な条件で実施することにより、原料組成からなる基礎構造からの微多孔膜の融点変化を適切な範囲内にすることによって、上記関係を達成可能なポリオレフィン微多孔膜を提供することが可能である。As described above, there is usually a trade-off between the permeability and shutdown properties of a microporous membrane; however, by adjusting the raw materials and composition and performing stretching under appropriate conditions as described in this application, it is possible to provide a polyolefin microporous membrane that can achieve the above relationship by keeping the change in melting point of the microporous membrane from the basic structure formed by the raw material composition within an appropriate range.
次に、本実施形態のポリオレフィン微多孔膜について説明する。Next, we will explain the polyolefin microporous membrane of this embodiment.
(シャットダウン温度)
ポリオレフィン微多孔膜のシャットダウン温度は後述の昇温透気抵抗度測定から得られる透気抵抗度が検出限界である1×105秒/100ccAirに到達した温度をシャットダウン温度として、評価した。シャットダウン温度は好ましくは133℃以下であり、より好ましくは131℃以下、さらに好ましくは130℃以下、特に好ましくは128℃以下である。シャットダウン温度が133℃以下であると従来の微多孔膜に比べ、高温時の電池熱暴走を抑制でき、安全性が向上する。また、シャットダウン温度の下限は特に限定しないが、110℃未満である場合は、例えば、車載高温部近傍に配置された場合の熱的安定性懸念や熱固定時に透気抵抗度が急激に悪化する懸念がある。シャットダウン温度は、ポリオレフィン微多孔膜を製造する際、例えば、延伸条件(特に延伸温度や延伸倍率)や原料組成などを調整し、基礎構造からの微多孔膜の融点変化を適切な範囲内にすることによって、上記範囲とすることができる。詳細は後述する。
(Shutdown temperature)
The shutdown temperature of the polyolefin microporous membrane was evaluated as the temperature at which the air resistance obtained from the temperature-elevating air resistance measurement described below reached the detection limit of 1×10 5 sec/100 cc Air. The shutdown temperature is preferably 133° C. or less, more preferably 131° C. or less, even more preferably 130° C. or less, and particularly preferably 128° C. or less. When the shutdown temperature is 133° C. or less, the battery thermal runaway at high temperatures can be suppressed and safety is improved compared to conventional microporous membranes. In addition, the lower limit of the shutdown temperature is not particularly limited, but when it is less than 110° C., there is a concern about thermal stability when placed near a high-temperature part of a vehicle, or a concern that the air resistance will rapidly deteriorate during heat fixation. When producing a polyolefin microporous membrane, for example, the stretching conditions (particularly the stretching temperature and stretching ratio) and the raw material composition can be adjusted to set the melting point change of the microporous membrane from the basic structure within an appropriate range, and this will be described in detail later.
(ポリオレフィン微多孔膜の融点Tm1およびTm2)
ポリオレフィン微多孔膜の融点であるTm1およびTm2はDSCより求められる。本願では、ポリオレフィン微多孔膜の結晶構造の融点を示す1回目の昇温測定から得られる融解ピークをTm1、ポリオレフィン微多孔膜中の原料組成からなる基礎構造に由来する2回目の昇温測定から得られる融解ピークをTm2とする。Tm1の下限は125℃以上であることが好ましく、127℃以上であることがより好ましく、129℃以上であることがさらに好ましい。Tm1の上限は133℃以下であることが好ましく、132℃以下であることがより好ましく、131℃以下であることがさらに好ましく、130℃以下であることが特に好ましい。Tm1の下限が125℃未満であると、シャットダウン特性が向上するものの透過性が著しく悪化し、微多孔膜としての特性バランスが著しく悪くなる。Tm1の上限は133℃を超えると、熱的安定構造の割合が必要以上に多くなり、シャットダウン温度の悪化やシャットダウン時の膜厚方向の寸法変化が大きくなるため、好ましくない。
(Melting points Tm 1 and Tm 2 of microporous polyolefin membrane)
The melting points Tm 1 and Tm 2 of the polyolefin microporous membrane are determined by DSC. In the present application, the melting peak obtained from the first heating measurement, which indicates the melting point of the crystal structure of the polyolefin microporous membrane, is defined as Tm 1 , and the melting peak obtained from the second heating measurement, which is derived from the basic structure of the raw material composition in the polyolefin microporous membrane, is defined as Tm 2. The lower limit of Tm 1 is preferably 125°C or higher, more preferably 127°C or higher, and even more preferably 129°C or higher. The upper limit of Tm 1 is preferably 133°C or lower, more preferably 132°C or lower, even more preferably 131°C or lower, and particularly preferably 130°C or lower. If the lower limit of Tm 1 is less than 125°C, the shutdown property is improved, but the permeability is significantly deteriorated, and the property balance as a microporous membrane is significantly deteriorated. If the upper limit of Tm1 exceeds 133° C., the proportion of thermally stable structures will be higher than necessary, which is undesirable since it will result in a deterioration in the shutdown temperature and a large dimensional change in the film thickness direction during shutdown.
Tm2の下限は125℃以上であることが好ましく、127℃以上であることがより好ましく、129℃以上であることがさらに好ましい。Tm2の上限は133℃以下であることが好ましく、132℃以下であることがより好ましく、131℃以下であることがさらに好ましく、130℃以下であることが特に好ましい。Tm2の下限が125℃未満であると、シャットダウン特性が向上するものの透過性が著しく悪化し、微多孔膜としての特性バランスが著しく悪くなる。Tm2の上限は134℃以上を超えると、熱的安定構造の割合が必要以上に多くなり、シャットダウン特性が悪化するため好ましくない
ポリオレフィン微多孔膜のTm1およびTm2はポリオレフィン微多孔膜を製造する際、例えば、原料組成や延伸条件(特にゲル状シート延伸温度や延伸倍率)などを調整し、制御することが可能である。詳細は後述する。
The lower limit of Tm 2 is preferably 125°C or more, more preferably 127°C or more, and even more preferably 129°C or more. The upper limit of Tm 2 is preferably 133°C or less, more preferably 132°C or less, even more preferably 131°C or less, and particularly preferably 130°C or less. If the lower limit of Tm 2 is less than 125°C, the shutdown property is improved, but the permeability is significantly deteriorated, and the balance of properties as a microporous membrane is significantly deteriorated. If the upper limit of Tm 2 exceeds 134°C or more, the proportion of thermally stable structure becomes higher than necessary, and the shutdown property is deteriorated, which is not preferable. Tm 1 and Tm 2 of the polyolefin microporous membrane can be controlled, for example, by adjusting the raw material composition and stretching conditions (especially the gel-like sheet stretching temperature and stretching ratio) when producing a polyolefin microporous membrane. Details will be described later.
(ポリオレフィン微多孔膜の融点差ΔTm)
ポリオレフィン微多孔膜の融点差ΔTmは、製膜による結晶構造変化を示す指標であり、DSCの2回目の昇温測定から得られる融解ピークTm2と1回目の昇温測定から得られる融解ピークTm1との差(ΔTm=Tm2-Tm1)と定義される。ΔTmの下限は-1.4℃を超えることが好ましく、-1.0℃を超えることがより好ましく、-0.5℃を超えることさらに好ましく、0℃を超えることが特に好ましい。ΔTmの下限が-1.4℃以下であると、基礎構造からの熱的安定構造の割合の変化が大きく、特に膜面内方向の熱的安定構造の割合が必要以上に多くなるため、シャットダウン温度の悪化やシャットダウン時の膜厚方向の寸法変化の増大に寄与し、好ましくない。ΔTmの上限は1.0℃未満であることが好ましく、0.5℃未満であることがより好ましい。ΔTmの上限が1.0℃以上であると、基礎構造からの熱的安定構造の変化が小さく、特に微多孔膜全体としてとして必要な熱的安定構造が形成しにくく、機械的強度の低下やシャットダウン時の膜厚方向の寸法変化が大きくなり得るため、好ましくない。ポリオレフィン微多孔膜のΔTmはポリオレフィン微多孔膜を製造する際、例えば、原料組成や延伸条件(特にゲル状シート延伸温度や延伸倍率)などを調整し、制御することが可能である。詳細は後述する。
(Melting point difference ΔTm of polyolefin microporous membrane)
The melting point difference ΔTm of the polyolefin microporous membrane is an index showing the change in the crystal structure due to the membrane formation, and is defined as the difference between the melting peak Tm 2 obtained from the second heating measurement of DSC and the melting peak Tm 1 obtained from the first heating measurement (ΔTm = Tm 2 - Tm 1 ). The lower limit of ΔTm is preferably greater than -1.4°C, more preferably greater than -1.0°C, even more preferably greater than -0.5°C, and particularly preferably greater than 0°C. If the lower limit of ΔTm is -1.4°C or less, the change in the proportion of the thermally stable structure from the basic structure is large, and in particular the proportion of the thermally stable structure in the in-plane direction of the membrane becomes higher than necessary, which is undesirable because it contributes to the deterioration of the shutdown temperature and the increase in the dimensional change in the membrane direction at the time of shutdown. The upper limit of ΔTm is preferably less than 1.0°C, more preferably less than 0.5°C. If the upper limit of ΔTm is 1.0°C or more, the change of the thermally stable structure from the basic structure is small, and it is difficult to form the thermally stable structure required for the entire microporous membrane, and the mechanical strength may decrease or the dimensional change in the thickness direction at shutdown may become large, which is undesirable.When producing a polyolefin microporous membrane, the ΔTm of the polyolefin microporous membrane can be controlled by adjusting, for example, the raw material composition and the stretching conditions (particularly the gel-like sheet stretching temperature and stretching ratio). Details will be described later.
(10μm換算突刺強度)
ポリオレフィン微多孔膜の10μm換算突刺強度の下限は、好ましくは1.0N以上であり、より好ましくは1.2N以上、さらに好ましくは1.5N以上である。10μm換算突刺強度の上限は、特に限定されないが、例えば、6.0N以下である。10μm換算突刺強度が上記範囲である場合、ポリオレフィン微多孔膜の膜強度に優れる。また、このポリオレフィン微多孔膜をセパレータとして用いた二次電池は、異物等による電極の短絡の発生が抑制される。ポリオレフィン微多孔膜の10μm換算突刺強度は、ポリオレフィン微多孔膜を製造する際、核剤を含有させたり、重量平均分子量Mw、原料組成、延伸条件を調整したりすることにより、上記範囲とすることができる。
(10 μm equivalent puncture strength)
The lower limit of the 10 μm equivalent pin puncture strength of the polyolefin microporous membrane is preferably 1.0 N or more, more preferably 1.2 N or more, and even more preferably 1.5 N or more. The upper limit of the 10 μm equivalent pin puncture strength is not particularly limited. When the 10 μm converted pin puncture strength is within the above range, the polyolefin microporous membrane has excellent membrane strength. The occurrence of short circuits of electrodes due to foreign matter, etc. is suppressed. The 10 μm converted pin puncture strength of the polyolefin microporous membrane can be determined by adding a nucleating agent, adjusting the weight average molecular weight Mw, the raw material composition, and the stretching conditions during the production of the polyolefin microporous membrane. It is possible to adjust the above range by adjusting the above.
(TD/MD引張破断強度比)
ポリオレフィン微多孔膜のTD/MD引張破断強度比の下限は、好ましくは0.5以上であり、より好ましくは0.7以上、さらに好ましくは0.9以上である。TD/MD引張破断強度比は、好ましくは1.5以下であり、より好ましくは1.3以下であり、さらに好ましくは1.1以下である。TD/MD引張破断強度比が上記範囲を超える場合、1つの方向に高度に配向している状態であるため、より高い温度でないと配向が解消されず孔の閉塞が抑制され、シャットダウン特性が悪化するため、好ましくない。
(TD/MD tensile breaking strength ratio)
The lower limit of the TD/MD tensile breaking strength ratio of the polyolefin microporous membrane is preferably 0.5 or more, more preferably 0.7 or more, and even more preferably 0.9 or more.The TD/MD tensile breaking strength ratio is preferably 1.5 or less, more preferably 1.3 or less, and even more preferably 1.1 or less.When the TD/MD tensile breaking strength ratio exceeds the above range, since it is highly oriented in one direction, it is not preferable that the orientation is not eliminated unless the temperature is higher, and the blocking of pores is suppressed, and the shutdown property is deteriorated.
(膜厚)
ポリオレフィン微多孔膜の膜厚の上限は、特に限定されないが、例えば、20μm以下が好ましく、より好ましくは12μm以下、さらに好ましくは9μm以下である。膜厚の下限は、特に限定されないが、例えば、1μm以上が好ましく、より好ましくは3μm以上である。膜厚が上記範囲内であるとポリオレフィン微多孔膜を電池用セパレータとして使用する際、電池容量が向上する。
(Film Thickness)
The upper limit of the thickness of the polyolefin microporous membrane is not particularly limited, but is preferably 20 μm or less, more preferably 12 μm or less, and even more preferably 9 μm or less. The lower limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 1 μm or more, and more preferably 3 μm or more. When the thickness is within the above range, the battery capacity is improved when the polyolefin microporous membrane is used as a battery separator.
(空孔率)
ポリオレフィン微多孔膜の空孔率の下限は、特に限定されないが、例えば、35%以上が好ましく、より好ましくは38%以上であり、さらに好ましくは40%以上であり、特に好ましくは42%以上であり、著しく好ましくは43%以上である。空孔率の上限は、特に限定されないが、例えば、70%以下が好ましく、60%以下であることがより好ましく、50%がさらに好ましい。空孔率が上記範囲であることにより、電解液の保持量を高め、高いイオン透過性を確保することができる。また、空孔率が上記範囲であると、レート特性が向上する。また、イオン透過性及びレート特性をより高めるという観点から、空孔率が35%以上であることが好ましい。空孔率は、製造過程において、ポリオレフィンの構成成分の配合割合や延伸条件、熱固定条件などを調節することにより、上記範囲とできる。
(Porosity)
The lower limit of the porosity of the polyolefin microporous membrane is not particularly limited, but is preferably 35% or more, more preferably 38% or more, even more preferably 40% or more, particularly preferably 42% or more, and extremely preferably 43% or more. The upper limit of the porosity is not particularly limited, but is preferably 70% or less, more preferably 60% or less, and even more preferably 50%. By having the porosity in the above range, the retention amount of the electrolyte can be increased and high ion permeability can be ensured. In addition, when the porosity is in the above range, the rate characteristics are improved. In addition, from the viewpoint of further improving the ion permeability and rate characteristics, the porosity is preferably 35% or more. The porosity can be set to the above range by adjusting the blending ratio of the polyolefin components, the stretching conditions, the heat fixing conditions, etc. in the manufacturing process.
次に、ポリオレフィン微多孔膜の製造方法を説明する。 Next, we will explain the manufacturing method of polyolefin microporous membrane.
なお、以下の説明は、製造方法の一例であって、この方法に限定されるものではない。Note that the following description is only one example of a manufacturing method and is not limited to this method.
ポリオレフィン微多孔膜の製造方法は、公知のポリオレフィン微多孔膜の製造方法を用いることができる。ポリオレフィン微多孔膜の製造方法としては、例えば、乾式の製膜方法及び湿式の製膜方法が挙げられる。本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法としては、膜の構造及び物性の制御の観点から湿式のみ、および湿式と乾式を組み合わせた製膜方法が好ましい。The polyolefin microporous membrane can be produced by a known method for producing a polyolefin microporous membrane. Examples of the method for producing a polyolefin microporous membrane include a dry membrane production method and a wet membrane production method. From the viewpoint of controlling the structure and physical properties of the membrane, the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably produced by a wet method alone or a combination of a wet method and a dry method.
まず、ポリオレフィンと成膜用溶剤とを溶融混練して樹脂溶液を調製する。溶融混練方法としては、例えば日本国特許第2132327号および日本国特許第3347835号の明細書に記載の二軸押出機を用いる方法を利用することができる。溶融混練方法は公知であるので説明を省略する。First, a resin solution is prepared by melt-kneading polyolefin and a membrane-forming solvent. As a melt-kneading method, for example, a method using a twin-screw extruder described in the specifications of Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used. The melt-kneading method is well known, so a description is omitted.
ポリオレフィン原料の融点の下限は126℃以上が好ましく、128℃がより好ましく、130℃以上がさらに好ましい。ポリオレフィン原料の融点の上限は135℃以下が好ましく、134℃以下がより好ましい。126℃未満であるとシャットダウン特性が向上するものの透過性が著しく悪化し、微多孔膜としての特性バランスが著しく悪くなる。ポリオレフィンの融点135℃を超えると、熱的安定構造が過度に多くなるため、シャットダウン温度を含むシャットダウン特性が悪化する。ポリオレフィン原料の融点は後述するDSC法により求めることができる。The lower limit of the melting point of the polyolefin raw material is preferably 126°C or higher, more preferably 128°C or higher, and even more preferably 130°C or higher. The upper limit of the melting point of the polyolefin raw material is preferably 135°C or lower, more preferably 134°C or lower. If it is less than 126°C, the shutdown characteristics are improved, but the permeability is significantly deteriorated, and the balance of characteristics as a microporous membrane is significantly deteriorated. If the melting point of the polyolefin exceeds 135°C, the thermally stable structure becomes excessively large, and the shutdown characteristics including the shutdown temperature are deteriorated. The melting point of the polyolefin raw material can be determined by the DSC method described later.
本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造のためには、溶融押出特性に優れ、均一な延伸加工特性に優れるため、高密度ポリエチレン(密度:0.940g/cm3以上0.970g/cm3以下)を用いることが好ましい。特に、分岐高密度ポリエチレンは面内配向が進みにくく、結晶構造の変化を抑制でき、シャットダウン温度を低下できるため、より好ましい。高密度ポリエチレンの重量平均分子量(Mw)は1.0×104以上1.0×106未満であることが好ましく、1.0×105以上3.5×105以下であることがより好ましく、1.5×105以上2.0×105以下であることがさらに好ましく、1.5×105以上1.8×105以下であることが特に好ましい。Mwが上記の範囲内であると、製膜時に面内への過度な配向が進みにくく、微多孔膜の結晶構造の変化を適切な範囲に制御しやすくシャットダウン特性を良化でき、透過性の悪化も抑制できる。 For the production of the polyolefin microporous membrane of the present invention, it is preferable to use high density polyethylene (density: 0.940 g/cm 3 or more and 0.970 g/cm 3 or less) because it has excellent melt extrusion properties and excellent uniform stretch processing properties. In particular, branched high density polyethylene is more preferable because it is difficult for in-plane orientation to proceed, changes in the crystal structure can be suppressed, and the shutdown temperature can be reduced. The weight average molecular weight (Mw) of the high density polyethylene is preferably 1.0×10 4 or more and less than 1.0×10 6 , more preferably 1.0×10 5 or more and 3.5×10 5 or less, even more preferably 1.5×10 5 or more and 2.0×10 5 or less, and particularly preferably 1.5×10 5 or more and 1.8×10 5 or less. When Mw is within the above range, excessive in-plane orientation is difficult to proceed during membrane production, and changes in the crystal structure of the microporous membrane are easily controlled within an appropriate range, improving the shutdown properties and suppressing deterioration of permeability.
高密度ポリエチレンの含有量は、ポリオレフィン微多孔膜100質量%に対して、下限は50質量%以上が好ましく、上限は100質量%以下が好ましい。The content of high-density polyethylene is preferably at least 50% by mass and at most 100% by mass, relative to 100% by mass of the polyolefin microporous membrane.
また 、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、シングルサイト触媒により製造されたエチレン・α‐オレフィン共重合体、重量平均分子量1000~100000の低分子量ポリエチレンを添加すると、低温でのシャットダウン機能が付与され、電池用セパレータとしての特性を向上させることができる。ただし、上述の低分子量のポリエチレンの割合が多いと、製膜工程において、微多孔膜の空孔率低下が起こるため、エチレン・α‐オレフィン共重合体で密度が0.94g/cm3を越えるような高密度ポリエチレンが好ましく、分岐高密度ポリエチレンがさらに好ましい。 Furthermore, the addition of low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, ethylene-α-olefin copolymer produced by a single-site catalyst, or low-molecular-weight polyethylene having a weight-average molecular weight of 1,000 to 100,000 can provide a shutdown function at low temperatures and improve the properties of the battery separator. However, if the proportion of the above-mentioned low-molecular-weight polyethylene is high, the porosity of the microporous membrane decreases during the membrane production process, so high-density polyethylene that is an ethylene-α-olefin copolymer and has a density of more than 0.94 g/ cm3 is preferred, and branched high-density polyethylene is even more preferred.
上記観点から本発明のポリオレフィン微多孔膜の分子量分布を測定した際、分子量4万未満の成分量が20%未満であることが好ましい。より好ましくは分子量2万未満の成分量が20%未満、更に好ましくは分子量1万未満の成分量が20%未満である。本発明では、上述した原料を用いることにより、分子量を大きく低下させること無くシャットダウン温度の低下が可能であり、結果として、強度や空孔率など他の物性との両立が可能となる。From the above viewpoints, when the molecular weight distribution of the polyolefin microporous membrane of the present invention is measured, it is preferable that the amount of components having a molecular weight of less than 40,000 is less than 20%. More preferably, the amount of components having a molecular weight of less than 20,000 is less than 20%, and even more preferably, the amount of components having a molecular weight of less than 10,000 is less than 20%. In the present invention, by using the above-mentioned raw materials, it is possible to lower the shutdown temperature without significantly reducing the molecular weight, and as a result, it is possible to achieve compatibility with other physical properties such as strength and porosity.
本発明のポリオレフィン微多孔膜は超高分子量ポリエチレンを含むことが可能である。超高分子量ポリエチレンのMwは1×106以上が好ましく、より好ましくは1×106以上8×106以下である。超高分子量ポリエチレンのMwが上記範囲である場合、成形性が良好となる。超高分子量ポリエチレンは1種以上を含むことができる。例えばMwの異なる二種以上の超高分子量ポリエチレンを混合して原料として用いてもよい。また、超高分子量ポリエチレンを含有した場合、ポリオレフィン微多孔膜を薄膜化した際にも高い機械的強度を得ることができる。 The polyolefin microporous membrane of the present invention can contain ultra-high molecular weight polyethylene. The Mw of the ultra-high molecular weight polyethylene is preferably 1×10 6 or more, more preferably 1×10 6 or more and 8×10 6 or less. When the Mw of the ultra-high molecular weight polyethylene is in the above range, the moldability is good. The ultra-high molecular weight polyethylene can contain one or more kinds. For example, two or more kinds of ultra-high molecular weight polyethylenes having different Mw may be mixed and used as a raw material. In addition, when the ultra-high molecular weight polyethylene is contained, high mechanical strength can be obtained even when the polyolefin microporous membrane is thinned.
超高分子量ポリエチレンの含有量は、ポリオレフィン微多孔膜100質量%に対して、0質量%以上70質量%以下含むことができる。超高分子量ポリエチレンの含有量が10質量%以上60質量%以下である場合、押出性や混練性などの生産性に優れる傾向にある。The content of ultra-high molecular weight polyethylene can be 0% by mass or more and 70% by mass or less, based on 100% by mass of the polyolefin microporous membrane. When the content of ultra-high molecular weight polyethylene is 10% by mass or more and 60% by mass or less, the productivity, such as extrudability and kneadability, tends to be excellent.
本発明のポリオレフィン微多孔膜は、必要に応じて、2種類以上のポリオレフィンを含むことができ、ポリエチレン及びポリプロピレン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、例えば、耐熱性を付与する樹脂などを用いることができる。また、本発明の効果を損なわない範囲において、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、ブロッキング防止剤や充填剤、結晶造核剤、結晶化遅延剤等の各種添加剤を含有させてもよい。The polyolefin microporous membrane of the present invention may contain two or more types of polyolefins as necessary, and may contain other resin components other than polyethylene and polypropylene. Examples of other resin components that can be used include resins that impart heat resistance. In addition, various additives such as antioxidants, heat stabilizers, antistatic agents, ultraviolet absorbers, antiblocking agents, fillers, crystal nucleating agents, and crystallization retarders may be contained within a range that does not impair the effects of the present invention.
本発明のポリオレフィン微多孔膜を製膜する際の樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合は、以下の式より求められる。原料組成に依存するものの、20%~50%の範囲が好ましく、20%~40%の範囲がより好ましく、25%~35%の範囲がさらに好ましい。ポリオレフィンと成膜用溶剤の割合が20%未満であると、ゲルシートの成形不良や延伸時の破膜の可能性が高くなるため好ましくない。ポリオレフィンと成膜用溶剤の割合が50%以上であると、延伸時の応力が高くなるため、必要以上に延伸による構造の熱的安定化が進んでしまうため好ましくない。The proportion of polyolefin in the resin solution when forming the polyolefin microporous membrane of the present invention is calculated from the following formula. Although it depends on the raw material composition, a range of 20% to 50% is preferable, a range of 20% to 40% is more preferable, and a range of 25% to 35% is even more preferable. If the ratio of polyolefin to membrane-forming solvent is less than 20%, it is not preferable because it increases the possibility of poor molding of the gel sheet and membrane rupture during stretching. If the ratio of polyolefin to membrane-forming solvent is 50% or more, it is not preferable because the stress during stretching increases, and the thermal stabilization of the structure by stretching proceeds more than necessary.
樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合(%)
=ポリオレフィン重量÷(ポリオレフィン重量+成膜用溶剤重量)×100
なお、樹脂溶液は、上記のポリオレフィン及び成膜用溶剤以外の成分を含んでもよく、例えば、結晶造核剤(核剤)、酸化防止剤などを含んでもよい。核剤としては、特に限定されず、公知の化合物系、微粒子系結晶造核剤などが使用できる。核剤としては、核剤を予めポリオレフィンに混合、分散したマスターバッチであってもよい。
Percentage of polyolefin in resin solution (%)
= Weight of polyolefin ÷ (Weight of polyolefin + Weight of membrane-forming solvent) × 100
The resin solution may contain components other than the polyolefin and the membrane-forming solvent, such as a crystal nucleating agent (nucleating agent), an antioxidant, etc. The nucleating agent is not particularly limited, and known compound-based and fine particle-based crystal nucleating agents can be used. The nucleating agent may be a master batch in which the nucleating agent is mixed and dispersed in advance in the polyolefin.
次いで、溶融した樹脂溶液を押出し、冷却してゲル状シートを形成する。例えば、上記で調整した樹脂溶液を押出機からダイに送給し、シート状に押し出し、形成体を得る。得られた成形体を冷却することにより、ゲル状シートを形成する。The molten resin solution is then extruded and cooled to form a gel-like sheet. For example, the resin solution prepared above is fed from an extruder to a die and extruded into a sheet to obtain a formed body. The resulting molded body is cooled to form a gel-like sheet.
ゲル状シートの形成方法として、例えば日本国特許第2132327号公報および日本国特許第3347835号公報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い。冷却は25℃以下まで行うのが好ましい。冷却により、成膜用溶剤によって分離されたポリオレフィンのミクロ相を固定化することができる。冷却速度が上記範囲内であると結晶化度が適度な範囲に保たれ、延伸に適したゲル状シートとなる。冷却方法としては冷風、冷却水等の冷媒に接触させる方法、冷却ロールに接触させる方法等を用いることができるが、冷媒で冷却したロールに接触させて冷却させることが好ましい。 As a method for forming a gel-like sheet, for example, the methods disclosed in Japanese Patent Publication No. 2132327 and Japanese Patent Publication No. 3347835 can be used. Cooling is preferably performed at a rate of 50°C/min or more at least up to the gelation temperature. Cooling is preferably performed to 25°C or less. By cooling, the microphase of the polyolefin separated by the membrane-forming solvent can be fixed. If the cooling rate is within the above range, the crystallinity is maintained within an appropriate range, and a gel-like sheet suitable for stretching is obtained. As a cooling method, a method of contacting with a refrigerant such as cold air or cooling water, a method of contacting with a cooling roll, etc. can be used, but it is preferable to cool by contacting with a roll cooled with a refrigerant.
次いで、ゲル状シートを延伸する。ゲル状シートの延伸(第一の延伸)は、湿式延伸ともいう。湿式延伸は、少なくとも一軸方向に行う。ゲル状シートは溶剤を含むので、均一に延伸できる。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、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。Next, the gel-like sheet is stretched. The stretching of the gel-like sheet (first stretching) is also called wet stretching. Wet stretching is performed at least uniaxially. Since the gel-like sheet contains a solvent, it can be stretched uniformly. After heating, the gel-like sheet is preferably stretched at a predetermined ratio by a tenter method, a roll method, an inflation method, or a combination of these. The stretching may be uniaxial or biaxial, with biaxial stretching being preferred. In the case of biaxial stretching, any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching, and multi-stage stretching (for example, a combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used.
湿式延伸における、最終的な面積延伸倍率(面倍率)は、例えば、一軸延伸の場合、3倍以上が好ましく、4倍以上30倍以下がより好ましい。また、二軸延伸の場合、最終的な面積延伸倍率は16倍以上が好ましく、25倍以上がさらに好ましい。最終的な面積延伸倍率の上限は81倍以下が好ましく、49倍以下がより好ましい。また、長手方向(機械方向:MD方向)及び横手方向(幅方向:TD方向)のいずれでも最終的な延伸倍率は3倍以上が好ましく、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。延伸倍率を5倍以上とすると、突刺強度の向上が期待できる。なお、湿式延伸倍率とは、湿式延伸前のゲル状シートを基準としたときの、湿式延伸倍後のゲル状シートの延伸倍率のことをいう。In wet stretching, the final area stretch ratio (area ratio) is preferably 3 times or more in the case of uniaxial stretching, and more preferably 4 times or more and 30 times or less. In the case of biaxial stretching, the final area stretch ratio is preferably 16 times or more, and more preferably 25 times or more. The upper limit of the final area stretch ratio is preferably 81 times or less, and more preferably 49 times or less. In addition, the final stretch ratio is preferably 3 times or more in both the longitudinal direction (machine direction: MD direction) and the transverse direction (width direction: TD direction), and the stretch ratios in the MD direction and the TD direction may be the same or different. If the stretch ratio is 5 times or more, an improvement in the puncture strength can be expected. The wet stretch ratio refers to the stretch ratio of the gel-like sheet after wet stretching, based on the gel-like sheet before wet stretching.
本発明のポリオレフィン微多孔膜の第一の延伸後の面積倍率の下限は10倍以上が好ましく、16倍以上がより好ましく、25倍以上がさらに好ましい。一方、最終的な面積倍率の上限は81倍以下が好ましく、49倍以下がより好ましく、36倍以下がさらに好ましい。最終的な面積倍率が10倍未満の場合、微多孔膜として必要な熱的安定構造が形成しにくく、機械的強度の低下の原因となり得るため好ましくない。また、最終的な面積倍率が81倍以上の場合、膜厚方向へのひずみが増え、高温時の膜厚方向の変化が大きくなるため好ましくない。The lower limit of the area ratio after the first stretching of the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably 10 times or more, more preferably 16 times or more, and even more preferably 25 times or more. On the other hand, the upper limit of the final area ratio is preferably 81 times or less, more preferably 49 times or less, and even more preferably 36 times or less. If the final area ratio is less than 10 times, it is difficult to form a thermally stable structure required for a microporous membrane, which may cause a decrease in mechanical strength, and is therefore not preferred. In addition, if the final area ratio is 81 times or more, it is not preferred because the strain in the film thickness direction increases and the change in the film thickness direction at high temperatures becomes large.
第一の延伸の延伸温度は、ポリオレフィンの結晶分散温度(Tcd)~Tcd+30℃の範囲内にするのが好ましく、結晶分散温度(Tcd)+10℃~結晶分散温度(Tcd)+28℃の範囲内にするのがより好ましく、Tcd+15℃~Tcd+26℃の範囲内にするのが特に好ましい。延伸温度が上記範囲内であるとポリオレフィン延伸時の応力が調整され、膜中の熱的安定構造のバランスが適度に調節され、シャットダウン温度の制御に重要な面内方向の変化が優先的に起こることになり、シャットダウン時の膜厚方向の寸法変化も抑制され、シャットダウン特性が向上する。ここで結晶分散温度(Tcd)とは、ASTM D4065に基づいて動的粘弾性の温度特性測定により求められる値をいう。上記のポリエチレン組成物は、約90~100℃の結晶分散温度を有する。従って、原料としてポリエチレンを用いる場合の好ましい第一の延伸の延伸温度は、例えば、90℃以上130℃以下とすることができ、より好ましくは100℃以上120℃以下、特に好ましくは105℃以上115℃以下である。The stretching temperature of the first stretching is preferably within the range of the crystal dispersion temperature (Tcd) of the polyolefin to Tcd + 30 ° C, more preferably within the range of the crystal dispersion temperature (Tcd) + 10 ° C to the crystal dispersion temperature (Tcd) + 28 ° C, and particularly preferably within the range of Tcd + 15 ° C to Tcd + 26 ° C. When the stretching temperature is within the above range, the stress during polyolefin stretching is adjusted, the balance of the thermally stable structure in the film is appropriately adjusted, and the change in the in-plane direction, which is important for controlling the shutdown temperature, occurs preferentially, and the dimensional change in the film thickness direction during shutdown is also suppressed, improving the shutdown characteristics. Here, the crystal dispersion temperature (Tcd) refers to a value obtained by measuring the temperature characteristics of dynamic viscoelasticity based on ASTM D4065. The above polyethylene composition has a crystal dispersion temperature of about 90 to 100 ° C. Therefore, when polyethylene is used as the raw material, the preferred stretching temperature for the first stretching can be, for example, 90°C or more and 130°C or less, more preferably 100°C or more and 120°C or less, and particularly preferably 105°C or more and 115°C or less.
以上のような原料選択と延伸によりポリエチレンラメラ間に開裂が起こり、ポリエチレン相が微細化し、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。かつ、膜中の熱的安定構造のバランスが適度に制御することが可能となり、シャットダウン特性を示すポリオレフィン微多孔膜の構造となる。このため、より安全で高性能な電池用セパレータに好適である。 The above-mentioned raw material selection and stretching causes cleavage between the polyethylene lamellae, resulting in finer polyethylene phases and the formation of numerous fibrils. The fibrils form a mesh structure in which they are irregularly connected in three dimensions. Furthermore, it becomes possible to appropriately control the balance of thermally stable structures within the film, resulting in a polyolefin microporous film structure that exhibits shutdown properties. This makes it suitable for safer, higher performance battery separators.
次いで、上記延伸後のゲル状シートから成膜用溶剤を除去して微多孔膜(フィルム)とする。成膜用溶剤の除去は、洗浄溶媒を用いた洗浄により行う。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。例えば日本国特許第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。Next, the membrane-forming solvent is removed from the stretched gel-like sheet to form a microporous membrane (film). The membrane-forming solvent is removed by washing with a washing solvent. Since the polyolefin phase is phase-separated from the membrane-forming solvent phase, when the membrane-forming solvent is removed, a porous membrane is obtained that is made of fibrils that form a fine three-dimensional mesh structure and has holes (voids) that are irregularly connected in three dimensions. Washing solvents and methods for removing the membrane-forming solvent using them are publicly known, so a description is omitted. For example, the methods disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent Publication No. 2002-256099 can be used.
次いで、成膜用溶剤を除去した微多孔膜を、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、微多孔膜フィルムを100質量%(乾燥重量)として、残存洗浄溶媒が5質量%以下になるまで行うことが好ましく、3質量%以下になるまで行うことがより好ましい。残存洗浄溶媒が上記範囲内であると、後段の微多孔膜フィルムの延伸工程及び熱処理工程を行ったときにポリオレフィン微多孔膜の空孔率が維持され、透過性の悪化が抑制される。Next, the microporous membrane from which the membrane-forming solvent has been removed is dried by a heat drying method or an air drying method. The drying temperature is preferably equal to or lower than the crystal dispersion temperature (Tcd) of the polyolefin, and is particularly preferably 5°C or more lower than Tcd. The drying is preferably performed until the remaining washing solvent is 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less, based on 100% by mass (dry weight) of the microporous membrane film. If the remaining washing solvent is within the above range, the porosity of the polyolefin microporous membrane is maintained when the subsequent microporous membrane film stretching and heat treatment steps are performed, and deterioration of permeability is suppressed.
次いで、乾燥後の微多孔膜を延伸する。乾燥後の微多孔膜の延伸は第二の延伸と第三の延伸からなり乾式延伸ともいう。乾式延伸は乾燥後の微多孔膜フィルムを、少なくとも一軸方向に延伸する。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が、逐次延伸が好ましい。逐次延伸の場合、MD方向に延伸(第二の延伸)した後、連続して、TD方向に延伸(第三の延伸)することが好ましい。乾式延伸の方法は、加熱しながらテンター式延伸機やロール式延伸機などにより行うことができる。Next, the dried microporous membrane is stretched. The stretching of the dried microporous membrane consists of second stretching and third stretching, and is also called dry stretching. In dry stretching, the dried microporous membrane film is stretched at least in one axial direction. In the case of biaxial stretching, either simultaneous biaxial stretching or sequential stretching may be used, but sequential stretching is preferred. In the case of sequential stretching, it is preferable to stretch in the MD direction (second stretching) and then continuously stretch in the TD direction (third stretching). The dry stretching method can be performed using a tenter-type stretching machine or a roll-type stretching machine while heating.
乾式延伸の面積延伸倍率(面倍率)は、1.1倍以上であることが好ましく、1.2倍以上9.0倍以下であることがより好ましい。面倍率を上記範囲とすることにより、突刺強度等を所望の範囲に制御することができる。一軸延伸の場合、例えば、MD方向又はTD方向に1.2倍以上、好ましくは1.2倍以上3.0倍以下とする。二軸延伸の場合、MD方向及びTD方向の延伸倍率として各々1.0倍以上3.0倍以下とし、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が、MD方向とTD方向での延伸倍率がほぼ同じであることが好ましい。乾式延伸は、MD方向に1.0倍超3.0倍以下で延伸(第二の延伸)した後、連続して、TD方向に1.0倍超3.0倍以下で延伸(第三の延伸)することが好ましい。なお、乾式延伸倍率とは、乾式延伸後前の微多孔膜を基準としたときの、乾式延伸後の微多孔膜の延伸倍率のことをいう。また、第二の延伸は3段延伸以上であることが好ましく、4段延伸以上であることがより好ましく、5段延伸以上であることがさらに好ましい。こうすることで一段辺りの応力が分散され、延伸ムラなどを抑制することができる。The area stretching ratio (area ratio) of the dry stretching is preferably 1.1 times or more, and more preferably 1.2 times or more and 9.0 times or less. By setting the area ratio in the above range, it is possible to control the puncture strength, etc. to the desired range. In the case of uniaxial stretching, for example, the stretching ratio in the MD direction or TD direction is 1.2 times or more, preferably 1.2 times or more and 3.0 times or less. In the case of biaxial stretching, the stretching ratios in the MD direction and the TD direction are each 1.0 times or more and 3.0 times or less, and the stretching ratios in the MD direction and the TD direction may be the same or different, but it is preferable that the stretching ratios in the MD direction and the TD direction are approximately the same. In the dry stretching, it is preferable to stretch in the MD direction at more than 1.0 times and 3.0 times or less (second stretching), and then continuously stretch in the TD direction at more than 1.0 times and 3.0 times or less (third stretching). The dry stretching ratio refers to the stretching ratio of the microporous membrane after dry stretching based on the microporous membrane before dry stretching. The second stretching is preferably three-stage stretching or more, more preferably four-stage stretching or more, and even more preferably five-stage stretching or more. This distributes the stress per stage, and can suppress uneven stretching.
乾式延伸温度は、延伸応力制御の観点から、通常90~135℃であり、より好ましくは100~135℃、さらに好ましくは105℃~135℃である。特に第二の延伸温度は100℃以上120℃以下が好ましく、110℃以上120℃以下がより好ましい。上記範囲とすることで、ポリオレフィン微多孔膜の延伸時の応力が調整され、膜中の熱的安定構造のバランスが適度に調節され、シャットダウン温度の制御に重要な面内方向の変化が優先的に起こることになり、シャットダウン時の膜厚方向の寸法変化も抑制され、シャットダウン特性が向上する。120℃以上の温度では、膜の一部融解などが起こり、第二の延伸以降の微多孔膜に外観ムラが発生する。From the viewpoint of stretching stress control, the dry stretching temperature is usually 90 to 135°C, more preferably 100 to 135°C, and even more preferably 105 to 135°C. In particular, the second stretching temperature is preferably 100°C or higher and 120°C or lower, and more preferably 110°C or higher and 120°C or lower. By setting the temperature within the above range, the stress during stretching of the polyolefin microporous membrane is adjusted, the balance of the thermally stable structure in the membrane is appropriately adjusted, and the change in the in-plane direction, which is important for controlling the shutdown temperature, occurs preferentially. The dimensional change in the thickness direction during shutdown is also suppressed, and the shutdown characteristics are improved. At temperatures of 120°C or higher, the membrane may partially melt, causing the microporous membrane to have an uneven appearance after the second stretching.
また、乾燥後の微多孔膜は、熱処理が行われてもよい。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、熱固定処理及び熱緩和処理の少なくとも一方を用いることができる。熱固定処理とは、膜のTD方向の寸法が変わらないようにTD方向における両端部を保持しながら加熱する熱処理である。熱固定処理は、テンター方式またはロール方式により行うのが好ましい。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。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。熱処理温度は使用するポリオレフィンの(Tcd)~(Tm:融点)の範囲内が好ましく、微多孔膜の延伸温度±5℃の範囲内がより好ましく、微多孔膜の第二の延伸温度±3℃の範囲内が特に好ましい。The dried microporous membrane may be heat-treated. The heat treatment stabilizes the crystals and makes the lamellae uniform. At least one of heat setting and heat relaxation can be used as the heat treatment method. Heat setting is a heat treatment in which the membrane is heated while holding both ends in the TD direction so that the dimensions in the TD direction of the membrane do not change. The heat setting is preferably performed by a tenter method or a roll method. Heat relaxation is a heat treatment in which the membrane is thermally shrunk in the MD direction or the TD direction while being heated. For example, the heat relaxation method is the method disclosed in JP-A-2002-256099. The heat treatment temperature is preferably within the range of (Tcd) to (Tm: melting point) of the polyolefin used, more preferably within the range of the stretching temperature of the microporous membrane ±5°C, and particularly preferably within the range of the second stretching temperature of the microporous membrane ±3°C.
例えば、第三の延伸後に、熱処理及び熱緩和処理をしてもよい。熱緩和処理において、緩和温度は、例えば、好ましくは80℃以上135℃以下、より好ましくは90℃以上133℃以下、さらに好ましくは105℃以上125℃以下であり、特に好ましくは110℃以上120℃以下である。また、熱緩和処理を行った場合、最終乾式延伸倍率は、例えば、1.0倍以上9.0倍以下、好ましくは1.2倍以上4.0倍以下である。緩和率は、0%以上70%以下とすることができる。For example, after the third stretching, heat treatment and heat relaxation treatment may be performed. In the heat relaxation treatment, the relaxation temperature is, for example, preferably 80°C to 135°C, more preferably 90°C to 133°C, even more preferably 105°C to 125°C, and particularly preferably 110°C to 120°C. In addition, when the heat relaxation treatment is performed, the final dry stretch ratio is, for example, 1.0 to 9.0 times, preferably 1.2 to 4.0 times. The relaxation ratio can be 0% to 70%.
ポリオレフィン微多孔膜の熱固定後の最終的な面積倍率の下限は10倍以上が好ましく、16倍以上がより好ましく、25倍以上がさらに好ましい。一方、最終的な面積倍率の上限は81倍以下が好ましく、49倍以下がより好ましく、36倍以下がさらに好ましい。最終的な面積倍率が10倍未満の場合、微多孔膜として必要な熱的安定構造が形成しにくく、機械的強度が低下したり、膜厚方向に必要な熱的安定構造が形成されないため、好ましくない。また、最終的な面積倍率が81倍以上の場合、膜厚方向へのひずみが増え、高温時の膜厚方向の変化が大きくなるため好ましくない。The lower limit of the final area ratio after heat setting of the polyolefin microporous membrane is preferably 10 times or more, more preferably 16 times or more, and even more preferably 25 times or more. On the other hand, the upper limit of the final area ratio is preferably 81 times or less, more preferably 49 times or less, and even more preferably 36 times or less. If the final area ratio is less than 10 times, it is difficult to form the thermally stable structure required for a microporous membrane, and the mechanical strength decreases or the thermally stable structure required in the film thickness direction is not formed, which is not preferable. In addition, if the final area ratio is 81 times or more, it is not preferable because the distortion in the film thickness direction increases and the change in the film thickness direction at high temperatures becomes large.
なお、ポリオレフィン微多孔膜は、単層であってもよいが、以上説明したポリオレフィン微多孔膜に、ポリオレフィン微多孔膜からなる別の微多孔層を1層以上積層した多層ポリオレフィン微多孔膜として構成してもよい。多層ポリオレフィン微多孔膜は、二層以上のポリオレフィン微多孔膜からなる層を有することができる。多層ポリオレフィン微多孔膜の場合、各層を構成するポリオレフィンの組成は、同一組成でもよく、異なる組成でもよい。The polyolefin microporous film may be a single layer, or may be configured as a multilayer polyolefin microporous film by laminating one or more other microporous layers made of a polyolefin microporous film on the polyolefin microporous film described above. The multilayer polyolefin microporous film may have two or more layers made of a polyolefin microporous film. In the case of a multilayer polyolefin microporous film, the composition of the polyolefin constituting each layer may be the same composition or different compositions.
なお、ポリオレフィン微多孔膜あるいは既述の多層ポリオレフィン微多孔膜は、ポリオレフィン以外の他の多孔質層を積層して多層ポリオレフィン多孔質膜としてもよい。他の多孔質層としては、特に限定されないが、例えば、バインダーと無機粒子とを含む無機粒子層などの多孔質層を積層してもよい。無機粒子層を構成するバインダー成分としては、特に限定されず、公知の成分を用いることができ、例えば、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。無機粒子層を構成する無機粒子としては、特に限定されず、公知の材料を用いることができ、例えば、アルミナ、ベーマイト、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ケイ素などを用いることができる。また、多層ポリオレフィン多孔質膜としては、多孔質化した前記バインダー樹脂がポリオレフィン微多孔質膜の少なくとも一方の表面に積層されたものであってもよい。In addition, the polyolefin microporous film or the multilayer polyolefin microporous film described above may be laminated with a porous layer other than polyolefin to form a multilayer polyolefin porous film. The other porous layer is not particularly limited, but for example, a porous layer such as an inorganic particle layer containing a binder and inorganic particles may be laminated. The binder component constituting the inorganic particle layer is not particularly limited, and known components can be used, for example, acrylic resin, polyvinylidene fluoride resin, polyamideimide resin, polyamide resin, aromatic polyamide resin, polyimide resin, etc. can be used. The inorganic particles constituting the inorganic particle layer are not particularly limited, and known materials can be used, for example, alumina, boehmite, barium sulfate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, silicon, etc. can be used. In addition, the multilayer polyolefin porous film may be one in which the porous binder resin is laminated on at least one surface of the polyolefin microporous film.
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に限定されるものではない。なお、以下において、実施例7~8は、それぞれ参考例7~8と読み替えるものとする。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Note that the present invention is not limited to these examples. Note that, in the following, Examples 7 to 8 should be read as Reference Examples 7 to 8, respectively.
(測定方法と評価方法)
[膜厚]
微多孔膜の50mm×50mmの範囲内における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、平均値を求めた。
(Measurement and evaluation methods)
[Film thickness]
The thickness of the microporous membrane was measured at five points within an area of 50 mm x 50 mm using a contact thickness meter (Litematic, manufactured by Mitutoyo Corporation), and the average value was calculated.
[空孔率]
微多孔膜の重量w1とそれと等価な空孔のないポリマーの重量w2(幅、長さ、組成の同じポリマー)とを比較した、以下の式によって、測定した。
[Porosity]
The weight of the microporous membrane, w 1 , was compared with the weight of an equivalent non-porous polymer, w 2 (a polymer of the same width, length and composition), and was determined according to the following formula:
空孔率(%)=(w2-w1)/w2×100
[突刺強度]
10μm換算突刺強度は、先端が球面(曲率半径R:0.5mm)の直径1mmの針で、ポリオレフィン微多孔膜を2mm/秒の速度で突刺したときの最大荷重(N)を10μm換算した下記の式で求める値である。
Porosity (%) = (w 2 - w 1 )/w 2 ×100
[Puncture strength]
The 10 μm converted puncture strength is the maximum load (N) when a polyolefin microporous membrane is punctured at a speed of 2 mm/sec with a 1 mm diameter needle having a spherical tip (radius of curvature R: 0.5 mm) and converted to 10 μm. This is the value calculated using the formula:
式:突刺強度(10μm換算)=最大荷重(N)×10(μm)/ポリオレフィン微多孔膜の膜厚T1(μm)
[透気抵抗度]
膜厚T1(μm)の微多孔膜に対して、JIS P 8117:2009に準拠して、透気度計(旭精工株式会社製、EGO-1T)で透気抵抗度P1(sec/100cm3)を測定した。また、式:P2=(P1×10)/T1により、膜厚を10μmとしたときの透気抵抗度P2(10μm換算)(sec/100cm3/10μm)を算出した。
Formula: puncture strength (converted to 10 μm)=maximum load (N)×10 (μm)/film thickness T 1 (μm) of polyolefin microporous membrane
[Air permeability resistance]
For a microporous membrane having a thickness T1 (μm), the air permeability resistance P1 (sec/100 cm3) was measured using an air permeability meter (EGO-1T, manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd.) in accordance with JIS P 8117: 2009. In addition, the air permeability resistance P2 (converted to 10 μm) (sec/100 cm3 / 10 μm) when the membrane thickness was set to 10 μm was calculated using the formula: P2 = ( P1 × 10)/ T1 .
[ポリオレフィンの重量平均分子量/分子量分布]
ポリオレフィンの重量平均分子量(Mw)、および分子量分布(MwD)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。
[Polyolefin weight average molecular weight/molecular weight distribution]
The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (MwD) of the polyolefin 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:1.0 ml/分
・試料濃度:0.1 wt%(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、ポリエチレン換算係数(0.46)を用いて作成した。
Measurement device: GPC-150C manufactured by Waters Corporation
Column: Shodex UT806M manufactured by Showa Denko K.K.
Column temperature: 135° C.
Solvent (mobile phase): o-dichlorobenzene Solvent flow rate: 1.0 ml/min Sample concentration: 0.1 wt% (dissolution conditions: 135°C/1h)
Injection volume: 500 μl
Detector: Waters Corporation differential refractometer (RI detector)
Calibration curve: A calibration curve was prepared using a polyethylene conversion factor (0.46) from a calibration curve obtained using a monodisperse polystyrene standard sample.
[ポリオレフィン原料融点]
以下の方法で測定を同じ微多孔膜中の異なる箇所で3点行い、ポリオレフィン原料の融点とした。ポリオレフィン原料を測定パンに封入し、PARKING ELMER製 PYRIS DIAMOND DSCを用いて、10℃/分の昇温速度で30℃から230℃まで昇温した(1st昇温)後、230℃で5分間保持し、10℃/分の速度で冷却し、再度10℃/分の昇温速度で30℃から230℃まで昇温した(2nd昇温)。得られた2nd昇温の融解チャートのピークトップをポリオレフィン原料の融点とした。
[Polyolefin raw material melting point]
Measurement was performed at three different points in the same microporous membrane using the following method, and the melting point of the polyolefin raw material was determined. The polyolefin raw material was sealed in a measurement pan, and the temperature was raised from 30°C to 230°C at a heating rate of 10°C/min using a PYRIS DIAMOND DSC manufactured by PARKING ELMER (1st heating), then held at 230°C for 5 minutes, cooled at a rate of 10°C/min, and heated again from 30°C to 230°C at a heating rate of 10°C/min (2nd heating). The peak top of the melting chart of the obtained 2nd heating was determined as the melting point of the polyolefin raw material.
[ポリオレフィン微多孔膜融点Tm1、Tm2、融点差ΔTm]
以下の方法で測定を同じ微多孔膜中の異なる箇所で3点行い、1st昇温で得られた融点をTm1および2nd昇温で得られた融点をTm2とした。ポリオレフィン製微多孔膜を測定パンに封入し、PARKING ELMER製 PYRIS DIAMOND DSCを用いて、10℃/分の昇温速度で30℃から230℃まで昇温した(1st昇温)後、230℃で5分間保持し、10℃/分の速度で冷却し、再度10℃/分の昇温速度で30℃から230℃まで昇温した(2nd昇温)。得られた各昇温の融解チャートより、ピークトップの強度が一番高いものに対して、そのピークの融解エンタルピーがピーク全体の50%となる温度をポリオレフィン微多孔膜融点(℃)とし、1st昇温から得られた融点をTm1、2nd昇温から得られた融点をTm2とした。なお、融点差ΔTm(℃)はTm2―Tm1より求めた。
[Polyolefin microporous membrane melting points Tm 1 , Tm 2 , and melting point difference ΔTm]
Measurements were performed at three different points in the same microporous membrane by the following method, and the melting point obtained in the first heating was designated Tm 1 , and the melting point obtained in the second heating was designated Tm 2. The polyolefin microporous membrane was sealed in a measurement pan, and using a PYRIS DIAMOND DSC manufactured by PARKING ELMER, the temperature was raised from 30° C. to 230° C. at a heating rate of 10° C./min (first heating), then held at 230° C. for 5 minutes, cooled at a rate of 10° C./min, and again raised from 30° C. to 230° C. at a heating rate of 10° C./min (second heating). From the melting charts obtained for each heating, the temperature at which the peak top intensity was the highest and the melting enthalpy of that peak was 50% of the entire peak was determined as the melting point of the polyolefin microporous membrane (°C), the melting point obtained from the first heating was Tm1 , and the melting point obtained from the second heating was Tm2 . The melting point difference ΔTm (°C) was calculated from Tm2 - Tm1 .
[TD/MD引張破断強度比]
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(MPa)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とTDについて同じ微多孔膜中の異なる箇所で、各3点ずつ測定を実施し、その平均値であるTD引張破断強度とMD引張破断強度の除をTD/MD引張破断強度比とした。
[TD/MD tensile breaking strength ratio]
A tensile test was performed using a tensile tester (Shimadzu Autograph AGS-J type), and the strength at the time of sample breakage was divided by the cross-sectional area of the sample before the test to obtain the tensile break strength (MPa). The measurement conditions were: temperature; 23±2°C, sample shape; width 10 mm × length 50 mm, chuck distance; 20 mm, and tensile speed; 100 mm/min. The above measurements were performed in MD and TD at different locations in the same microporous membrane, three points each, and the average value of the TD tensile break strength and the MD tensile break strength was calculated as the TD/MD tensile break strength ratio.
[シャットダウン温度]
シャットダウン温度は以下に記述するような昇温透気抵抗度測定によって評価した。微多孔膜を5℃/minの昇温速度で加熱しながら、透気度計(旭精工株式会社製、EGO-1T)により透気抵抗度を測定し、透気抵抗度が検出限界である1.0×105秒/100ccAirに到達した温度を求め、シャットダウン温度(℃)とした。
[Shutdown temperature]
The shutdown temperature was evaluated by measuring the temperature-rising air resistance as described below. The air resistance was measured with an air permeability meter (EGO-1T, manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd.) while heating the microporous membrane at a temperature-rising rate of 5°C/min, and the temperature at which the air resistance reached the detection limit of 1.0 x 105 seconds/100 cc Air was determined and taken as the shutdown temperature (°C).
測定セルはアルミブロックで構成され、微多孔膜の直下に熱電対を有する構造とし、サンプルを50mm×50mm角に切り取り、周囲をОリングで固定しながら昇温測定した。The measurement cell was constructed from an aluminum block and had a thermocouple directly below the microporous membrane. The sample was cut into a 50 mm x 50 mm square and the temperature was measured while it was fixed around the periphery with an O-ring.
[シャットダウン時膜厚変化率]
シャットダウン時膜厚変化率は、次のようにして測定した。
(1)ポリオレフィン微多孔膜のシャットダウン温度を上述した方法で測定する。同一膜中の別の試験片を用いて室温(25℃)におけるポリオレフィン微多孔膜の試験片の熱処理前の膜厚T1(μm)を上述した方法によりを測定する。
(2)ポリオレフィン微多孔膜を50mm×50mmの大きさの試験片として100mm×100mmの大きさの枠に全方向固定した状態で、上述のシャットダウン温度で30分間熱処理する。なお、使用する枠は加熱時の微多孔膜の収縮に耐え、試験後も寸法維持が可能なものとする。透気抵抗度を上述の方法で測定し、1.0×105秒/100cc以上であることを確認する。1.0×105秒/100cc未満だった場合、シャットダウン温度から1℃上昇させた温度で改めてポリオレフィン微多孔膜を30分間熱処理し、透気抵抗度を上述の方法で測定し、1.0×105秒/100cc以上であることを確認する。
(3)熱処理し、上述の方法で透気抵抗度が1.0×105秒/100cc以上であることを確認したポリオレフィン微多孔膜の45mm×45mmの範囲内における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、平均値を求め、熱処理後の膜厚T2とした。
(4)熱処理後の微多孔膜の膜厚T2を熱処理前の微多孔膜の膜厚T1で除し、得られた値を1から差し引き、その値を百分率(%)で表して、シャットダウン時膜厚変化率を算出した。具体的な数式としては以下である。
[Film thickness change rate at shutdown]
The film thickness change rate at shutdown was measured as follows.
(1) The shutdown temperature of a polyolefin microporous membrane is measured by the method described above. Using another test piece in the same membrane, the thickness T 1 (μm) of a test piece of the polyolefin microporous membrane before heat treatment at room temperature (25° C.) is measured by the method described above.
(2) The polyolefin microporous membrane is heat-treated for 30 minutes at the shutdown temperature described above while being fixed in all directions in a 100mm x 100mm frame as a test piece of 50mm x 50mm. The frame used must be able to withstand the shrinkage of the microporous membrane when heated and maintain its dimensions after the test. The air resistance is measured by the method described above and confirmed to be 1.0 x 105 seconds/100cc or more. If it is less than 1.0 x 105 seconds/100cc, the polyolefin microporous membrane is heat-treated again for 30 minutes at a temperature 1°C higher than the shutdown temperature, and the air resistance is measured by the method described above and confirmed to be 1.0 x 105 seconds/100cc or more.
(3) The polyolefin microporous membrane that was heat-treated and confirmed to have an air resistance of 1.0 × 105 sec/100 cc or more by the above-mentioned method was measured for thickness at five points within an area of 45 mm × 45 mm with a contact thickness meter (Litematic, manufactured by Mitutoyo Corporation) to calculate the average value, which was designated as the thickness after heat treatment T2 .
(4) The membrane thickness T2 of the microporous membrane after heat treatment was divided by the membrane thickness T1 of the microporous membrane before heat treatment, the obtained value was subtracted from 1, and the value was expressed as a percentage (%) to calculate the membrane thickness change rate at shutdown. The specific formula is as follows:
膜厚変化率=(1-T2÷T1)×100 。 Film thickness change rate=(1−T 2 ÷T 1 )×100.
[シャットダウン特性]
以下の指標を用い、各サンプルのシャットダウン特性を5段階で評価した。なおシャットダウン温度とシャットダウン時膜厚変化率で評価が異なる場合は低いほうの評価とした。
A:シャットダウン温度が128℃以下かつシャットダウン時膜厚変化率が25%以下
B:シャットダウン温度が130℃以下かつシャットダウン時膜厚変化率が30%以下
C:シャットダウン温度が133℃以下かつシャットダウン時膜厚変化率が33%以下
D:シャットダウン温度が135℃以上かつシャットダウン時膜厚変化率が35%以上
E:シャットダウン温度が135℃を超え、かつシャットダウン時膜厚変化率が35%を超える。
[Shutdown characteristics]
The shutdown characteristics of each sample were evaluated on a 5-point scale using the following indices. When the evaluations differed between the shutdown temperature and the rate of change in film thickness at shutdown, the lower evaluation was used.
A: Shutdown temperature is 128°C or lower and the film thickness change rate at shutdown is 25% or less. B: Shutdown temperature is 130°C or lower and the film thickness change rate at shutdown is 30% or less. C: Shutdown temperature is 133°C or lower and the film thickness change rate at shutdown is 33% or less. D: Shutdown temperature is 135°C or higher and the film thickness change rate at shutdown is 35% or more. E: Shutdown temperature exceeds 135°C and the film thickness change rate at shutdown exceeds 35%.
(実施例1)
第一のポリエチレンとして重量平均分子量(Mw)が1.8×105の分岐高密度ポリエチレン(エチレン・1-ヘキセン共重合体、密度0.953g/cm3)を表1に示す樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合で流動パラフィンと強混練タイプの二軸押出機にて、スクリュー回転数Nsを200rpmに保持しながら、180℃の温度で溶融混練し、ポリオレフィン溶液を調製した。ポリオレフィン溶液を、二軸押出機からTダイに供給し、押し出した押出し成形体を、20℃以下に設定した冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。ゲル状シートを、テンター延伸機により110℃でMD方向及びTD方向ともに5倍で同時二軸延伸した。延伸したゲル状シートを塩化メチレン浴中に浸漬し、流動パラフィンを除去した後、乾燥させ、115℃で10分間熱固定を行った。得られたポリオレフィン微多孔質膜の評価結果等を表1に記載した。
Example 1
A branched high-density polyethylene (ethylene-1-hexene copolymer, density 0.953 g/cm 3 ) having a weight average molecular weight (Mw) of 1.8×10 5 as the first polyethylene was melt-kneaded with liquid paraffin at a polyolefin ratio in the resin solution shown in Table 1 in a strong kneading type twin-screw extruder while maintaining the screw rotation speed Ns at 200 rpm at a temperature of 180° C. to prepare a polyolefin solution. The polyolefin solution was fed from the twin-screw extruder to a T-die, and the extruded molded product was cooled while being taken up by a cooling roll set at 20° C. or less to form a gel-like sheet. The gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at 110° C. by a tenter stretching machine at 5 times the MD and TD directions. The stretched gel-like sheet was immersed in a methylene chloride bath to remove the liquid paraffin, then dried and heat-set at 115° C. for 10 minutes. The evaluation results of the obtained polyolefin microporous membrane are shown in Table 1.
(実施例2)
ゲル状シートを115℃で延伸した以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
Example 2
A microporous polyolefin membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the gel-like sheet was stretched at 115°C.
(実施例3)
第一のポリエチレンとして重量平均分子量(Mw)が2.0×105の分岐高密度ポリエチレン(エチレン・1-ヘキセン共重合体、密度0.953g/cm3)を表1に示す樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合で流動パラフィンと二軸押出機にて、溶融混練し、ポリオレフィン溶液を調製した。ポリオレフィン溶液を、二軸押出機からTダイに供給し、押し出した押出し成形体を、冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。ゲル状シートを、テンター延伸機により105℃でMD方向及びTD方向ともに5倍で同時二軸延伸した以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
Example 3
A branched high-density polyethylene (ethylene-1-hexene copolymer, density 0.953 g/cm 3 ) having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0×10 5 as the first polyethylene was melt-kneaded with liquid paraffin in a twin-screw extruder at the polyolefin ratio in the resin solution shown in Table 1 to prepare a polyolefin solution. The polyolefin solution was supplied to a T-die from the twin-screw extruder, and the extruded molded product was cooled while being taken up by a cooling roll to form a gel-like sheet. A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at 105° C. by a tenter stretching machine at 5 times in both the MD and TD directions.
(実施例4)
樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合を35%に変更し、ゲル状シートをテンター延伸機により115℃でMD方向及びTD方向ともに5倍で同時二軸延伸した以外は実施例3と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
Example 4
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 3, except that the ratio of polyolefin in the resin solution was changed to 35% and the gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at 115°C by 5 times in both the MD and TD directions using a tenter stretching machine.
(実施例5)
結晶核剤CN-002(理研ビタミン社製)を表1に示す組成で添加する以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
Example 5
A microporous polyolefin membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that a crystal nucleating agent CN-002 (manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.) was added in the composition shown in Table 1.
(実施例6)
延伸したゲル状シートを塩化メチレン浴中に浸漬し、流動パラフィンを除去した後、乾燥させ、120℃で幅方向に1.5倍延伸し、幅方向に10%緩和させた以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
Example 6
The stretched gel-like sheet was immersed in a methylene chloride bath to remove the liquid paraffin, then dried, stretched 1.5 times in the width direction at 120°C, and relaxed 10% in the width direction to obtain a polyolefin microporous membrane in the same manner as in Example 1.
(実施例7)
第一のポリエチレンとし重量平均分子量(Mw)が1.8×105の分岐高密度ポリエチレン(エチレン-1-ヘキセン共重合体、密度0.953g/cm3)と第二のポリエチレンとして重量平均分子量(Mw)が2.4×106の超高分子量ポリエチレンを表1に示す樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合で流動パラフィンと二軸押出機にて、溶融混練し、ポリオレフィン溶液を調製した。ポリオレフィン溶液を、二軸押出機からTダイに供給し、押し出した押出成形体を、冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
(Example 7)
A polyolefin solution was prepared by melt-kneading a branched high-density polyethylene (ethylene-1-hexene copolymer, density 0.953 g/cm 3 ) having a weight average molecular weight (Mw) of 1.8×10 5 as the first polyethylene and an ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.4×10 6 as the second polyethylene with liquid paraffin in a twin-screw extruder at the polyolefin ratio in the resin solution shown in Table 1. A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polyolefin solution was supplied to a T-die from the twin-screw extruder and the extruded product was cooled while being taken up by a cooling roll to form a gel-like sheet.
(実施例8)
ポリエチレンとし重量平均分子量(Mw)が1.8×105の分岐高密度ポリエチレン(エチレン・1-ヘキセン共重合体、密度0.953g/cm3)と重量平均分子量(Mw)が10×105の超高分子量ポリプロピレンを表1に示す樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合で流動パラフィンと二軸押出機にて、溶融混練し、ポリオレフィン溶液を調製した。ポリオレフィン溶液を、二軸押出機からTダイに供給し、押し出した押出成形体を、冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
(Example 8)
A polyolefin solution was prepared by melt-kneading in a twin-screw extruder a branched high-density polyethylene (ethylene-1-hexene copolymer, density 0.953 g/cm 3 ) having a weight average molecular weight (Mw) of 1.8×10 5 as polyethylene and an ultra-high molecular weight polypropylene having a weight average molecular weight (Mw) of 10×10 5 with liquid paraffin in the polyolefin ratio in the resin solution shown in Table 1. A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polyolefin solution was supplied to a T-die from the twin-screw extruder, and the extruded product was cooled while being taken up by a cooling roll to form a gel-like sheet.
実施例2から8で得られたポリオレフィン微多孔質膜の評価結果等を表1に記載した。The evaluation results of the polyolefin microporous membranes obtained in Examples 2 to 8 are shown in Table 1.
(比較例1)
第一のポリエチレンである重量平均分子量(Mw)が3.5×105の高密度ポリエチレンを表2に示す樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合で流動パラフィンと二軸押出機にて、溶融混練し、ポリオレフィン溶液を調製した。ポリオレフィン溶液を、二軸押出機からTダイに供給し、押し出した押出し成形体を、冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。ゲル状シートを、テンター延伸機により115℃でMD方向及びTD方向ともに5倍で同時二軸延伸した。延伸したゲル状シートを塩化メチレン浴中に浸漬し、流動パラフィンを除去した後、乾燥させ、125℃で10分間熱固定を行った。得られたポリオレフィン微多孔質膜の評価結果等を表2に記載した。
(Comparative Example 1)
A high-density polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 3.5×10 5 , which is the first polyethylene, was melt-kneaded with liquid paraffin in a twin-screw extruder at the polyolefin ratio in the resin solution shown in Table 2 to prepare a polyolefin solution. The polyolefin solution was fed from the twin-screw extruder to a T-die, and the extruded extrusion was cooled while being taken up by a cooling roll to form a gel-like sheet. The gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at 115° C. in both the MD and TD directions at 5 times the original length by a tenter stretching machine. The stretched gel-like sheet was immersed in a methylene chloride bath to remove the liquid paraffin, then dried and heat-set at 125° C. for 10 minutes. The evaluation results of the obtained polyolefin microporous membrane are shown in Table 2.
(比較例2)
第一のポリエチレンとして重量平均分子量(Mw)が3.5×105の高密度ポリエチレンと第二のポリエチレンとして表2に示す重量平均分子量(Mw)が2.4×106の超高分子量ポリエチレンを表2に示す樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合で流動パラフィンと二軸押出機にて、溶融混練し、ポリオレフィン溶液を調製した。ポリオレフィン溶液を、二軸押出機からTダイに供給し、押し出した押出し成形体を、冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した以外は、比較例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
(Comparative Example 2)
A polyolefin solution was prepared by melt-kneading a high-density polyethylene having a weight-average molecular weight (Mw) of 3.5× 105 as the first polyethylene and an ultra-high molecular weight polyethylene having a weight-average molecular weight (Mw) of 2.4× 106 as the second polyethylene with liquid paraffin in the polyolefin ratio in the resin solution shown in Table 2 in a twin-screw extruder. A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the polyolefin solution was supplied to a T-die from the twin-screw extruder and the extruded product was cooled while being taken up by a cooling roll to form a gel-like sheet.
(比較例3)
ゲル状シートを、テンター延伸機によりMD方向及びTD方向ともに9倍で同時二軸延伸した以外は、比較例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
(Comparative Example 3)
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at 9 times in both the MD and TD directions using a tenter stretching machine.
(比較例4)
ポリオレフィンと成膜用溶剤の割合を25%に変更する以外は比較例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
(Comparative Example 4)
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the ratio of polyolefin to the membrane-forming solvent was changed to 25%.
(比較例5)
ゲル状シートを、テンター延伸機によりMD方向及びTD方向ともに9倍で同時二軸延伸した以外は、実施例2と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
(Comparative Example 5)
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 2, except that the gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at 9 times in both the MD and TD directions using a tenter stretching machine.
(比較例6)
ゲル状シートを、テンター延伸機によりMD方向及びTD方向ともに3倍で同時二軸延伸した以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
(Comparative Example 6)
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at 3 times in both the MD and TD directions using a tenter stretching machine.
(比較例7)
第一のポリエチレンとして重量平均分子量(Mw)が3.5×105の高密度ポリエチレンと第二のポリエチレンとして表2に示す重量平均分子量(Mw)が2.4×106の超高分子量ポリエチレン、および第三のポリエチレンとして表2に示す重量平均分子量(Mw)が0.7×105の直鎖状低密度ポリオレフィン(密度0.938cm3)を表2に示す樹脂溶液におけるポリオレフィンの割合で流動パラフィンと二軸押出機にて、溶融混練し、ポリオレフィン溶液を調製した。ポリオレフィン溶液を、二軸押出機からTダイに供給し、押し出した押出し成形体を、冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。ゲル状シートを、テンター延伸機により115℃でMD方向及びTD方向ともに5倍で同時二軸延伸した。延伸したゲル状シートを塩化メチレン浴中に浸漬し、流動パラフィンを除去した後、乾燥させ、120℃で10分間熱固定を行った。
(Comparative Example 7)
A high-density polyethylene having a weight-average molecular weight (Mw) of 3.5×10 5 as the first polyethylene, an ultra-high-molecular-weight polyethylene having a weight-average molecular weight (Mw) of 2.4×10 6 as the second polyethylene, and a linear low-density polyolefin having a weight-average molecular weight (Mw) of 0.7×10 5 as the third polyethylene (density 0.938 cm 3 ) shown in Table 2 were melt-kneaded with liquid paraffin in a twin-screw extruder at the polyolefin ratio in the resin solution shown in Table 2 to prepare a polyolefin solution. The polyolefin solution was fed from the twin-screw extruder to a T-die, and the extruded extrusion molded body was cooled while being taken up by a cooling roll to form a gel-like sheet. The gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at 115° C. by a tenter stretching machine at 5 times in both the MD and TD directions. The stretched gel-like sheet was immersed in a methylene chloride bath to remove the liquid paraffin, then dried and heat-set at 120° C. for 10 minutes.
比較例1から7で得られたポリオレフィン微多孔質膜の評価結果等を表2に記載した。The evaluation results of the polyolefin microporous membranes obtained in Comparative Examples 1 to 7 are shown in Table 2.
(評価)
実施例1~7のポリオレフィン微多孔膜は電池用セパレータとしての優れた透気抵抗度を有しながら、シャットダウン温度が133℃以下およびシャットダウン時の膜厚変化率が33%以下となり、優れたシャットダウン特性を持つことが示された。
(evaluation)
The polyolefin microporous membranes of Examples 1 to 7 had excellent air resistance as battery separators, while having a shutdown temperature of 133° C. or less and a membrane thickness change rate during shutdown of 33% or less, indicating that they had excellent shutdown properties.
本発明のポリオレフィン微多孔膜は、セパレータとして二次電池に組み入れた際シャットダウン特性に優れる。よって、電池高容量化および薄膜化が要求される二次電池用セパレータに好適に用いることができる。
The microporous polyolefin membrane of the present invention has excellent shutdown characteristics when incorporated as a separator in a secondary battery, and can therefore be suitably used as a separator for secondary batteries that require high battery capacity and thin film thickness.
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