JP7639341B2 - Polyolefin microporous membrane - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池用セパレータとして用いた際に優れたシャットダウン特性を有するポリオレフィン微多孔膜に関する。 The present invention relates to a polyolefin microporous membrane that has excellent shutdown properties when used as a separator for a secondary battery.
微多孔膜は、ろ過膜、透析膜などのフィルター、二次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ポリオレフィン微多孔膜は、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 as filters such as filtration membranes and dialysis membranes, as well as separators for secondary batteries and electrolytic capacitors. Among these, polyolefin microporous membranes, which use polyolefin as the resin material, have excellent chemical resistance, insulating properties, mechanical strength, and shutdown properties, and therefore have been widely used in recent years as separators for secondary 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。 Secondary batteries, such as lithium-ion secondary batteries, have a high energy density and are therefore widely used in personal computers, mobile phones, etc. 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、リチウムイオン二次電池の高エネルギー密度化に伴い、使用される電極の熱安定性は低下(熱暴走開始温度が低下)する傾向にある。従って、二次電池用セパレータに用いるポリオレフィン微多孔膜は、短絡や、過充電などによる電池の異常発熱時には、より低温でシャットダウンし、正極側と負極側のイオン移動を防ぐことにより熱暴走を抑止することが求められる。In recent years, as the energy density of lithium-ion secondary batteries has increased, the thermal stability of the electrodes used has tended to decrease (the onset temperature of thermal runaway has decreased). Therefore, the polyolefin microporous membranes used in secondary battery separators are required to shut down the battery at a lower temperature when the battery abnormally heats up due to a short circuit or overcharging, and to prevent thermal runaway by preventing ion migration between the positive and negative electrodes.
特許文献1では、融点が122~126℃のポリオレフィンコポリマーを含み、シャットダウン温度が130.5℃以下で、低分子量ポリエチレン成分を使用することで比較的シャットダウン速度の速い微多孔膜について記載されている。
特許文献2では、孔閉塞温度Tfが134℃以下であり、フィルムの融解温度TmとTfの関係がTm-Tf>0であるポリエチレン微多孔膜について開示されており、電池セパレータとして使用した場合に、過充電時の短絡を防止できるとしている。
Patent Document 1 describes a microporous membrane that contains a polyolefin copolymer having a melting point of 122 to 126° C., has a shutdown temperature of 130.5° C. or lower, and has a relatively fast shutdown speed due to the use of a low-molecular-weight polyethylene component.
Patent Document 2 discloses a polyethylene microporous membrane having a pore blocking temperature Tf of 134° C. or lower and a relationship between the film melting temperature Tm and Tf such that Tm-Tf>0, and claims that when used as a battery separator, the membrane can prevent short circuits during overcharge.
特許文献1、2では、微多孔膜は低分子量、低融点のポリエチレン成分を含有することで低いシャットダウン温度を達成しているが、低分子量、低融点のポリエチレン成分を含有することで孔構造が不均一となりやすい。このような孔構造を有する微多孔膜は、シャットダウン温度以上の雰囲気下に晒されてもシャットダウンが速やかに完了せず、近年開発が進められているような高エネルギー密度設計の電池に対し、これをセパレータとして使用した場合において、安全性の確保に課題が生じる場合があった。このような課題は特に空孔率が高く、透過性に優れるセパレータで顕著となる。In Patent Documents 1 and 2, the microporous membrane achieves a low shutdown temperature by containing a polyethylene component with a low molecular weight and a low melting point, but the inclusion of a polyethylene component with a low molecular weight and a low melting point tends to result in a non-uniform pore structure. When a microporous membrane having such a pore structure is exposed to an atmosphere above the shutdown temperature, shutdown does not complete quickly, and when this membrane is used as a separator for a battery designed for high energy density, such as those being developed in recent years, safety issues may arise. Such issues are particularly noticeable in separators with high porosity and excellent permeability.
本発明の課題は、上記問題を解決することにある。すなわち電池用セパレータとして用いた場合において、透過性に優れながら、電池内が高温下に晒された場合に速やかにシャットダウンが完了し、高い安全性を付与することができるポリオレフィン微多孔膜を提供することにある。The object of the present invention is to solve the above problems. That is, to provide a polyolefin microporous membrane that, when used as a battery separator, has excellent permeability and can quickly complete shutdown when exposed to high temperatures inside the battery, thereby providing high safety.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
〔1〕
MD方向、およびTD方向における入射角60°でのグロス値がいずれも45%以上であり、厚み10μm換算の透気度が300秒/100cm3以下であるポリオレフィン微多孔膜。
〔2〕
入射角60°での、MD方向におけるグロス値と、TD方向におけるグロス値との平均値が50%以上である〔1〕に記載のポリオレフィン微多孔膜。
〔3〕
シャットダウン温度が135℃以下である〔1〕又は〔2〕に記載のポリオレフィン微多孔膜。
〔4〕
空孔率が35%以上である〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のポリオレフィン微多孔膜。
〔5〕
平均孔径が35nm以下である〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載のポリオレフィン微多孔膜。
〔6〕
10μm当たり突刺強度が1.5N以上である〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載のポリオレフィン微多孔膜。
〔7〕
少なくとも片面に無機粒子と樹脂バインダーから成る多孔質層を有する〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のポリオレフィン微多孔膜。
In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention has the following configuration.
[1]
A polyolefin microporous film having a gloss value of 45% or more in both the MD direction and the TD direction at an incidence angle of 60°, and an air permeability converted to a thickness of 10 μm of 300 sec/100 cm3 or less .
[2]
The polyolefin microporous film according to [1], wherein the average value of the gloss value in the MD direction and the gloss value in the TD direction at an incident angle of 60° is 50% or more.
[3]
The polyolefin microporous membrane according to [1] or [2], which has a shutdown temperature of 135° C. or lower.
[4]
The polyolefin microporous membrane according to any one of [1] to [3], which has a porosity of 35% or more.
[5]
The polyolefin microporous membrane according to any one of [1] to [4], having an average pore size of 35 nm or less.
[6]
The polyolefin microporous membrane according to any one of [1] to [5], which has a pin puncture strength of 1.5 N or more per 10 μm.
[7]
The microporous polyolefin membrane according to any one of [1] to [6], having a porous layer comprising inorganic particles and a resin binder on at least one surface thereof.
本発明によれば、高い透過性と優れたシャットダウン特性を有するポリオレフィン微多孔膜を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a polyolefin microporous membrane having high permeability and excellent shutdown properties.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下説明する実施形態に限定されるものではない。The following describes an embodiment of the present invention. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、MD方向、およびTD方向における入射角60°でのグロス値がいずれも45%以上であり、厚み10μm換算の透気度が300秒/100cm3以下である。 The polyolefin microporous membrane according to an embodiment of the present invention has a gloss value of 45% or more in both the MD and TD directions at an incidence angle of 60°, and an air permeability converted to a 10 μm thickness of 300 sec/100 cm3 or less.
グロス値とは、JIS Z 8741:1997に準拠して測定される値であり、サンプルへ光を照射した際の反射光量(光沢度)を示す指標である。グロス値は、後述の方法により測定することが可能である。本発明の実施形態にかかる微多孔膜の入射角60°でのグロス値は、MD方向、およびTD方向共に45%以上であり、好ましくは48%以上、より好ましくは50%以上、更に好ましくは55%以上、特に好ましくは60%以上である。The gloss value is a value measured in accordance with JIS Z 8741:1997, and is an index showing the amount of reflected light (glossiness) when a sample is irradiated with light. The gloss value can be measured by the method described below. The gloss value of the microporous membrane according to the embodiment of the present invention at an incident angle of 60° is 45% or more in both the MD direction and the TD direction, preferably 48% or more, more preferably 50% or more, even more preferably 55% or more, and particularly preferably 60% or more.
ポリオレフィン微多孔膜のグロス値が上記範囲である場合、フィルムが高温下に晒された場合に速やかに孔閉塞し、二次電池用セパレータとして用いた場合に電池安全性を高めることができる。グロス値が上記範囲のポリオレフィン微多孔膜では膜表面の構造において、孔が緻密かつ均一に形成され、また空孔部が少ない構造を有しているため、フィルム面内のシャットダウン挙動が均一に進むこと、また少ない構造変化でシャットダウンに至ることで、速やかにシャットダウンが完了すると推定される。When the gloss value of a polyolefin microporous membrane is within the above range, the pores are quickly blocked when the film is exposed to high temperatures, and when the film is used as a separator for a secondary battery, battery safety can be improved. In a polyolefin microporous membrane with a gloss value within the above range, the pores are densely and uniformly formed in the membrane surface structure, and the membrane has a structure with few voids. Therefore, it is presumed that the shutdown behavior proceeds uniformly within the film surface, and that shutdown is reached with minimal structural change, resulting in rapid completion of shutdown.
上記したグロス値の範囲とするには、微多孔膜を構成するポリオレフィン原料の組成を後述する範囲に調整し、製膜条件を後述する範囲とすることで可能である。 To achieve the above-mentioned gloss value range, the composition of the polyolefin raw material constituting the microporous membrane can be adjusted to the range described below, and the membrane production conditions can be set to the range described below.
なお、本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜のMD方向及びTD方向のグロス値の上限は、特に限定されないが、例えば120%以下であり、好ましくは100%以下である。MD方向及びTD方向のグロス値の上限を上記範囲とすることにより、透過性との両立が容易となる。MD方向及びTD方向のグロス値を上記範囲とするには、フィルムの原料組成を後述する範囲とし、また、フィルム製膜時の延伸条件や熱固定条件を後述する範囲内とすることが好ましい。 The upper limit of the gloss value in the MD direction and the TD direction of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but is, for example, 120% or less, and preferably 100% or less. By setting the upper limit of the gloss value in the MD direction and the TD direction in the above range, it is easy to achieve compatibility with permeability. In order to set the gloss value in the MD direction and the TD direction in the above range, it is preferable that the raw material composition of the film is within the range described later, and that the stretching conditions and heat setting conditions during film production are within the range described later.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜の厚み10μm換算の透気度(ガーレー値)は300秒/100cm3以下である。好ましくは250秒/100cm3以下であり、より好ましくは200秒/100cm3以下、さらに好ましくは150秒/100cm3以下である。透気度が上記範囲である場合、電池用セパレータとして用いた際、イオン透過性に優れ、このセパレータを組み込んだ二次電池は、インピーダンスが低下し電池出力やレート特性が向上する。また、厚み10μm換算の透気度の下限は、例えば、10秒/100cm3以上であり、好ましくは50秒/100cm3以上である。透気度の下限が上記範囲である場合、フィルム強度との両立が容易となる。厚み10μm換算の透気度を上記範囲とするには、フィルムの原料組成を後述する範囲とし、また、フィルム製膜時の延伸条件や熱固定条件を後述する範囲内とすることが好ましい。 The polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention has an air permeability (Gurley value) calculated based on a thickness of 10 μm of 300 sec/100 cm 3 or less. It is preferably 250 sec/100 cm 3 or less, more preferably 200 sec/100 cm 3 or less, and even more preferably 150 sec/100 cm 3 or less. When the air permeability is in the above range, when used as a battery separator, it has excellent ion permeability, and a secondary battery incorporating this separator has a lower impedance and improves battery output and rate characteristics. In addition, the lower limit of the air permeability calculated based on a thickness of 10 μm is, for example, 10 sec/100 cm 3 or more, preferably 50 sec/100 cm 3 or more. When the lower limit of the air permeability is in the above range, it is easy to achieve compatibility with the film strength. In order to set the air permeability calculated based on a thickness of 10 μm to the above range, it is preferable that the raw material composition of the film is in the range described later, and the stretching conditions and heat setting conditions during film formation are in the range described later.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、入射角60°での、MD方向におけるグロス値と、TD方向におけるグロス値との平均値(平均グロス値)が、好ましくは50%以上であり、より好ましくは55%以上、更に好ましくは60%以上、特に好ましくは63%以上である。 In the polyolefin microporous membrane according to an embodiment of the present invention, the average value (average gloss value) of the gloss value in the MD direction and the gloss value in the TD direction at an incidence angle of 60° is preferably 50% or more, more preferably 55% or more, even more preferably 60% or more, and particularly preferably 63% or more.
ポリオレフィン微多孔膜の平均グロス値が上記範囲である場合、フィルムが高温下に晒された場合に速やかに孔閉塞し、二次電池用セパレータとして用いた場合に電池安全性を高めることができる。平均グロス値が上記範囲のポリオレフィン微多孔膜では膜表面の構造において、孔が緻密かつ均一に形成され、また空孔部が少ない構造を有しているため、フィルム面内のシャットダウン挙動が均一に進むこと、また少ない構造変化でシャットダウンに至ることで、速やかにシャットダウンが完了すると推定される。When the average gloss value of the polyolefin microporous membrane is within the above range, the pores are quickly blocked when the film is exposed to high temperatures, and when the film is used as a separator for a secondary battery, battery safety can be improved. In a polyolefin microporous membrane having an average gloss value within the above range, the pores are densely and uniformly formed in the membrane surface structure, and the membrane has a structure with few voids. Therefore, it is presumed that the shutdown behavior proceeds uniformly within the film surface, and that shutdown is achieved with minimal structural change, resulting in rapid completion of shutdown.
なお、本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜の平均グロス値の上限は、特に限定されないが、例えば120%以下であり、好ましくは100%以下である。平均グロス値の上限を上記範囲とすることにより、透過性との両立が容易となる。平均グロス値を上記範囲とするには、フィルムの原料組成を後述する範囲とし、また、フィルム製膜時の延伸条件や熱固定条件を後述する範囲内とすることが好ましい。The upper limit of the average gloss value of the polyolefin microporous membrane according to an embodiment of the present invention is not particularly limited, but is, for example, 120% or less, and preferably 100% or less. By setting the upper limit of the average gloss value in the above range, it becomes easier to achieve compatibility with permeability. In order to set the average gloss value in the above range, it is preferable that the raw material composition of the film is within the range described below, and that the stretching conditions and heat setting conditions during film production are within the range described below.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜のシャットダウン温度は好ましくは135℃以下である。より好ましくは132℃以下、さらに好ましくは130℃以下、特に好ましくは129℃以下である。シャットダウン温度を135℃以下に制御することにより、これを電池用セパレータとして使用した場合の電池安全性に優れる。シャットダウン温度の下限は特に限定されないが、製膜時の孔閉塞によるイオン透過性低下を抑制できることから100℃以上であることが好ましい。シャットダウン温度を上記範囲とするには、フィルムの原料組成を後述する範囲とし、また、フィルム製膜時の延伸条件や熱固定条件を後述する範囲内とすることが好ましい。The shutdown temperature of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is preferably 135°C or less. More preferably, it is 132°C or less, even more preferably, it is 130°C or less, and particularly preferably, it is 129°C or less. By controlling the shutdown temperature to 135°C or less, the battery safety is excellent when it is used as a battery separator. The lower limit of the shutdown temperature is not particularly limited, but it is preferably 100°C or more because it can suppress the decrease in ion permeability due to pore blockage during film formation. In order to set the shutdown temperature in the above range, it is preferable that the raw material composition of the film is within the range described later, and that the stretching conditions and heat setting conditions during film formation are within the range described later.
シャットダウン温度とは後述の方法にて測定される、ポリオレフィン微多孔膜を昇温加熱した際に、樹脂部が収縮、融解することで多孔構造が閉鎖されることで、電池セパレータとして使用した場合に実質的に放電、充電ができなくなる温度である。The shutdown temperature is measured using the method described below. When the polyolefin microporous membrane is heated, the resin shrinks and melts, closing the porous structure, making it essentially impossible to discharge or charge when used as a battery separator.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜の空孔率は、好ましくは35%以上であり、より好ましくは40%以上、さらに好ましくは45%以上である。空孔率の上限は特に設けないが、膜強度の低下を抑制できることから、75%以下であることが好ましい。空孔率が上記範囲であることにより、二次電池用セパレータとして使用した場合の出力特性に優れる。The porosity of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is preferably 35% or more, more preferably 40% or more, and even more preferably 45% or more. There is no particular upper limit to the porosity, but it is preferably 75% or less because this can suppress a decrease in membrane strength. By having a porosity in the above range, the output characteristics are excellent when used as a separator for a secondary battery.
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倍率、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。The porosity can be adjusted to the above range by adjusting the blend ratio of the polyolefin components, the stretching ratio, the heat setting conditions, etc. during the manufacturing process.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜の平均孔径(平均流量径)は、好ましくは35nm以下であり、より好ましくは32nm以下、更に好ましくは30nm以下、特に好ましくは27nm以下である。平均孔径が上記範囲であるセパレータは、強度と透過性のバランスに優れると同時に、ポリオレフィン微多孔膜を電池セパレータとして用いた場合に、異常発熱時にシャットダウンが速やかに完了し、電池安全性に優れる。平均孔径の下限は特に設けないが、5nm以上であれば容易に良好な透過性を得られるため好ましい。The average pore size (average flow diameter) of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is preferably 35 nm or less, more preferably 32 nm or less, even more preferably 30 nm or less, and particularly preferably 27 nm or less. A separator having an average pore size in the above range has an excellent balance between strength and permeability, and when the polyolefin microporous membrane is used as a battery separator, shutdown is quickly completed in the event of abnormal heat generation, resulting in excellent battery safety. There is no particular lower limit for the average pore size, but a value of 5 nm or more is preferable because good permeability can be easily obtained.
平均孔径はASTM E1294-89に準拠した方法(ハーフドライ法)によって測定される値であり後述の方法により測定することができる。 The average pore size is measured using a method in accordance with ASTM E1294-89 (half-dry method) and can be measured using the method described below.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜の10μm当たり突刺強度は、好ましくは1.5N以上であり、より好ましくは1.8N以上、さらに好ましくは2.2N以上、特に好ましくは2.5N以上である。10μm当たりの突刺強度の上限は特に限定されないが、シャットダウン温度を適正な範囲に制御することが容易となることから、例えば8.0N以下であることが好ましい。10μm換算突刺強度が上記範囲である場合、これをセパレータとして用いた二次電池は、電極の短絡の発生が抑制される。The puncture strength per 10 μm of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is preferably 1.5 N or more, more preferably 1.8 N or more, even more preferably 2.2 N or more, and particularly preferably 2.5 N or more. There is no particular upper limit to the puncture strength per 10 μm, but it is preferably, for example, 8.0 N or less, since this makes it easier to control the shutdown temperature within an appropriate range. When the puncture strength per 10 μm is within the above range, the occurrence of short circuits of the electrodes is suppressed in a secondary battery using this as a separator.
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、原料樹脂の重量平均分子量(Mw)や、延伸条件を調整することなどにより、上記範囲とすることができる。When producing a polyolefin microporous membrane, the 10 μm equivalent puncture strength can be adjusted to the above range by adjusting the weight average molecular weight (Mw) of the raw material resin and the stretching conditions.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜の膜厚は、20μm以下が好ましく、より好ましくは15μm以下、さらに好ましくは13μm以下、特に好ましくは9μm以下である。膜厚の下限は特に限定されないが、二次電池用のセパレータとして用いた場合に短絡の発生を抑制できることから、1μm以上であることが好ましい。膜厚が上記範囲内であるとポリオレフィン微多孔膜を二次電池用セパレータとして使用することで、電池容量が向上する。The thickness of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, even more preferably 13 μm or less, and particularly preferably 9 μm or less. There is no particular lower limit to the thickness, but it is preferably 1 μm or more because it can suppress the occurrence of short circuits when used as a separator for a secondary battery. When the thickness is within the above range, the battery capacity is improved by using the polyolefin microporous membrane as a separator for a secondary battery.
以下、本実施形態のポリオレフィン微多孔膜の具体的な構成について説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。The specific configuration of the polyolefin microporous membrane of this embodiment is described below, but is not necessarily limited thereto.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、ポリオレフィン系樹脂を主成分として含む。尚、ここで示す主成分とはポリオレフィン微多孔膜を構成する成分の内最も質量%の多いものを言う。ポリオレフィン系樹脂はポリオレフィン微多孔膜全質量に対して、80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましい。The polyolefin microporous membrane according to an embodiment of the present invention contains a polyolefin resin as a main component. The main component referred to here refers to the component that constitutes the polyolefin microporous membrane in the largest mass%. The polyolefin resin is preferably contained in an amount of 80 mass% or more, more preferably 90 mass% or more, based on the total mass of the polyolefin microporous membrane.
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などが挙げられ、ポリエチレン系樹脂を主成分とすることがシャットダウン挙動、強度、透過性といった機能バランスの観点から好ましい。 Examples of polyolefin-based resins include polyethylene-based resins and polypropylene-based resins, and using polyethylene-based resins as the main component is preferable from the standpoint of functional balance such as shutdown behavior, strength, and permeability.
ポリエチレン系樹脂としては、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、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどが挙げられる。 Various polyethylenes can be used as polyethylene-based resins, including ultra-high molecular weight polyethylene, high density polyethylene, medium density polyethylene, and low density polyethylene.
ポリエチレン系樹脂は、エチレンの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る。The polyethylene resin may be a homopolymer of ethylene or a copolymer of ethylene and another α-olefin. Examples of α-olefins include propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, octene, vinyl acetate, methyl methacrylate, and styrene.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、単層膜であってもよいが、ポリオレフィン系樹脂を主成分とするポリオレフィン樹脂AからなるA層に対し、異なる特性を有するポリオレフィン系樹脂(ポリオレフィン樹脂Bとする)を主成分とするB層の、少なくとも2種類の異なる特性を有する層から成る積層膜とすることもできる。The polyolefin microporous membrane according to an embodiment of the present invention may be a single-layer membrane, but it can also be a laminate membrane consisting of at least two layers having different properties, with layer A being made of polyolefin resin A having a polyolefin resin as the main component, and layer B being made of a polyolefin resin (referred to as polyolefin resin B) having different properties as the main component.
層構成としてはA層のみ、A層/B層、A層/B層/A層、B層/A層/B層などが挙げられ、中でもA層のみ、A層/B層/A層の構成が好ましく、A層/B層/A層であることが特に好ましい。上述のような層構成とすることにより、本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜のグロス値を適正な範囲とすることが容易となり良好なシャットダウン特性と透過性を両立することができる。 Examples of layer configurations include layer A only, layer A/layer B, layer A/layer B/layer A, and layer B/layer A/layer B. Of these, layer A only and layer A/layer B/layer A configurations are preferred, and layer A/layer B/layer A configuration is particularly preferred. By using the layer configurations as described above, it becomes easy to set the gloss value of the polyolefin microporous membrane according to an embodiment of the present invention within an appropriate range, and good shutdown properties and permeability can be achieved at the same time.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、全層の厚みの合計に対するA層の厚みの比率が50%以下であることが好ましい。より好ましくは40%以下、更に好ましくは30%以下、最も好ましくは20%以下である。本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、A層を構成する原料を後述する範囲とすることで、A層の厚みの比率を小さくしても効果的にシャットダウン機能を付与することができる。In the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention, the ratio of the thickness of layer A to the total thickness of all layers is preferably 50% or less. More preferably, it is 40% or less, even more preferably 30% or less, and most preferably 20% or less. In the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention, by setting the raw materials constituting layer A within the range described below, it is possible to effectively impart a shutdown function even if the ratio of the thickness of layer A is reduced.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、A層を複数有する場合、A層の合計厚みが6.0μm以下であることが好ましい。より好ましくは5.0μm以下、更に好ましくは4.0μm以下、最も好ましくは3.0μm以下である。本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、A層を構成する原料を後述する範囲とすることで、A層の厚みを薄くしても効果的にシャットダウン機能を付与することができる。When the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention has a plurality of A layers, the total thickness of the A layers is preferably 6.0 μm or less. More preferably, it is 5.0 μm or less, even more preferably 4.0 μm or less, and most preferably 3.0 μm or less. The polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention can effectively impart a shutdown function even if the thickness of the A layer is thin by setting the raw materials constituting the A layer to the range described below.
ポリオレフィン樹脂Aは、溶融押出特性や延伸加工特性の点から、高密度ポリエチレン(密度:0.940g/m3以上0.970g/m3以下)を含むことが好ましい。ポリオレフィン樹脂Aに用いられるポリエチレン系樹脂(ポリエチレン(A))としては、エチレンの単独重合体のみならず、ポリオレフィン樹脂Aの融点や結晶性を低下させるために、他のα-オレフィンを含有する共重合体であることが好ましい。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る。α-オレフィンを含有する共重合体としてはヘキセン-1を含有する共重合体(エチレン・1-ヘキセン共重合体)が好ましく、ポリエチレン(A)がエチレン・1-ヘキセン共重合体を主成分とすることがより好ましい。また、α-オレフィンはC13-NMRで測定することで確認できる。 From the viewpoint of melt extrusion characteristics and stretch processing characteristics, the polyolefin resin A preferably contains high density polyethylene (density: 0.940 g/m 3 or more and 0.970 g/m 3 or less). The polyethylene-based resin (polyethylene (A)) used in the polyolefin resin A is preferably not only a homopolymer of ethylene but also a copolymer containing other α-olefins in order to lower the melting point and crystallinity of the polyolefin resin A. Examples of α-olefins include propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, octene, vinyl acetate, methyl methacrylate, and styrene. As the copolymer containing an α-olefin, a copolymer containing hexene-1 (ethylene-1-hexene copolymer) is preferable, and it is more preferable that the polyethylene (A) is mainly composed of an ethylene-1-hexene copolymer. In addition, the α-olefin can be confirmed by measuring with C 13 -NMR.
また、ポリオレフィン樹脂Aは分岐状ポリエチレンを含むことが、均一微細な孔構造の形成、延伸時の結晶配向抑制によりシャットダウン特性に優れたポリオレフィン微多孔膜とすることができるため、より好ましい。 It is further preferable that polyolefin resin A contains branched polyethylene, since this allows for the formation of a uniform fine pore structure and suppresses crystal orientation during stretching, resulting in a polyolefin microporous film with excellent shutdown characteristics.
分岐状ポリエチレンはポリオレフィン微多孔膜におけるA層の全質量に対して、10質量%以上含有することが好ましく、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは70質量%以上である。これにより本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜のグロス値を、適正な範囲とすることが容易となり、優れたシャットダウン特性を有するポリオレフィン微多孔膜とすることができる。The branched polyethylene is preferably contained in an amount of 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 70% by mass or more, based on the total mass of layer A in the polyolefin microporous membrane. This makes it easy to set the gloss value of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention within an appropriate range, and a polyolefin microporous membrane having excellent shutdown properties can be obtained.
上記分岐状ポリエチレンにおける重量平均分子量の下限は、好ましくは1×104以上であり、より好ましくは1×105以上、さらに好ましくは1.5×105以上である。また、分岐状ポリエチレンの重量平均分子量の上限は1×106以下、より好ましくは8.0×105以下、さらに好ましくは6.0×105以下である。分岐状ポリエチレンの重量平均分子量を上記範囲とすることにより、低いシャットダウン温度とシャットダウン時の膜強度を両立することができる。 The lower limit of the weight average molecular weight of the branched polyethylene is preferably 1 × 10 4 or more, more preferably 1 × 10 5 or more, and even more preferably 1.5 × 10 5 or more. The upper limit of the weight average molecular weight of the branched polyethylene is 1 × 10 6 or less, more preferably 8.0 × 10 5 or less, and even more preferably 6.0 × 10 5 or less. By setting the weight average molecular weight of the branched polyethylene within the above range, both a low shutdown temperature and film strength during shutdown can be achieved.
上記分岐状ポリエチレンの融点は、136℃以下であることが好ましく、135℃以下であることがより好ましく、133℃以下であることがさらに好ましい。また、115℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましく、125℃以上であることがさらに好ましい。融点を上記範囲とすることにより、低いシャットダウン温度とポリオレフィン微多孔膜の透過性を両立することができる。分岐状ポリエチレンの融点は後述する方法により測定することができる。The melting point of the branched polyethylene is preferably 136°C or less, more preferably 135°C or less, and even more preferably 133°C or less. It is also preferably 115°C or more, more preferably 120°C or more, and even more preferably 125°C or more. By setting the melting point within the above range, it is possible to achieve both a low shutdown temperature and the permeability of the polyolefin microporous membrane. The melting point of the branched polyethylene can be measured by the method described below.
また、ポリオレフィン樹脂Aとして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等を添加すると、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、ポリオレフィン樹脂Aとして、上述の低分子量ポリエチレンの添加割合が多いと、製膜工程において、微多孔膜の空孔率の低下が起こるため、エチレン・α-オレフィン共重合体としての密度が0.94g/cm3を越える高密度ポリエチレンを添加することが好ましく、上述のようにシャットダウン特性を向上させつつ、空孔率を維持できるため長鎖分岐を含有する分岐状ポリエチレンを添加することがさらに好ましい。 Furthermore, by adding low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, ethylene-α-olefin copolymer produced by a single-site catalyst, low-molecular-weight polyethylene having a weight-average molecular weight of 1000 to 100000, or the like as polyolefin resin A, a shutdown function at low temperatures is imparted, and the properties as a battery separator can be improved. However, if the proportion of the above-mentioned low-molecular-weight polyethylene added as polyolefin resin A is large, the porosity of the microporous film decreases in the film-forming process, so it is preferable to add high-density polyethylene having a density of more than 0.94 g/ cm3 as an ethylene-α-olefin copolymer, and it is even more preferable to add branched polyethylene containing long-chain branches, since it is possible to maintain the porosity while improving the shutdown properties as described above.
また、上記観点から本発明の実施形態に係るポリオレフィン微多孔膜を構成するポリマーの分子量分布は、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。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, it is preferable that the molecular weight distribution of the polymer constituting the polyolefin microporous membrane according to an embodiment of the present invention is such 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%. 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.
ポリオレフィン樹脂Bは溶融押出特性や延伸加工特性、また、得られるポリオレフィン微多孔膜の透過性や強度の観点から、高密度ポリエチレンを含むことが好ましく、ポリオレフィン微多孔膜におけるB層全質量に対して、10質量%以上含有することが好ましく、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは60質量%以上である。From the viewpoints of melt extrusion characteristics, stretch processing characteristics, and the permeability and strength of the resulting polyolefin microporous film, it is preferable that polyolefin resin B contains high-density polyethylene, and it is preferable that it contains 10 mass% or more of high-density polyethylene relative to the total mass of layer B in the polyolefin microporous film, more preferably 30 mass% or more, even more preferably 50 mass% or more, and particularly preferably 60 mass% or more.
上記高密度ポリエチレンにおける重量平均分子量の下限は、好ましくは1×105以上であり、より好ましくは2×105以上、さらに好ましくは3×105以上である。また、高密度ポリエチレンの重量平均分子量の上限は1×106以下、より好ましくは8.0×105以下、さらに好ましくは6.0×105以下である。ポリオレフィン樹脂Bに含まれる高密度ポリエチレンの重量平均分子量を上記範囲とすることにより、A層と積層した場合に良好な製膜安定性が得られることに加え、良好な透過性、膜強度が得られる。 The lower limit of the weight average molecular weight of the high density polyethylene is preferably 1 x 10 5 or more, more preferably 2 x 10 5 or more, and even more preferably 3 x 10 5 or more. The upper limit of the weight average molecular weight of the high density polyethylene is 1 x 10 6 or less, more preferably 8.0 x 10 5 or less, and even more preferably 6.0 x 10 5 or less. By setting the weight average molecular weight of the high density polyethylene contained in polyolefin resin B within the above range, good film formation stability can be obtained when laminated with layer A, and in addition, good permeability and film strength can be obtained.
上記高密度ポリエチレンの融点は、135℃~140℃であることが好ましい。高密度ポリエチレンの融点を上記範囲とすることにより、良好な透過性、膜強度が得られる。高密度ポリエチレンの融点は後述する方法により測定することができる。The melting point of the high-density polyethylene is preferably 135°C to 140°C. By setting the melting point of the high-density polyethylene in the above range, good permeability and membrane strength can be obtained. The melting point of the high-density polyethylene can be measured by the method described below.
ポリオレフィン樹脂A、ポリオレフィン樹脂Bに含まれるポリオレフィン系樹脂の一部としてポリプロピレン系樹脂を使用することは、本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜を二次電池用セパレータとして用いた際のメルトダウン温度向上の観点から好ましい。メルトダウン温度とは電池が異常発熱した場合にセパレータが溶融破断する温度であり、これが高い温度であるほど電池安全性の観点から好ましい。ポリプロピレン系樹脂の種類は、ホモポリプロピレンのほかに、ブロック共重合体、ランダム共重合体も使用することができる。ブロック共重合体、ランダム共重合体には、プロピレン以外のα-オレフィンとの共重合体成分を含有することができ、α-オレフィンとしては、エチレンが好ましい。The use of a polypropylene-based resin as part of the polyolefin-based resin contained in polyolefin resin A and polyolefin resin B is preferable from the viewpoint of improving the meltdown temperature when the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is used as a separator for a secondary battery. The meltdown temperature is the temperature at which the separator melts and breaks when the battery generates abnormal heat, and a higher temperature is preferable from the viewpoint of battery safety. In addition to homopolypropylene, block copolymers and random copolymers can also be used as the type of polypropylene-based resin. The block copolymers and random copolymers can contain copolymer components with α-olefins other than propylene, and ethylene is preferred as the α-olefin.
ポリオレフィン微多孔膜におけるポリプロピレン系樹脂の添加量はポリオレフィン微多孔膜全質量に対し、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。30質量%以下とすることで、シャットダウン温度や、強度、透過性を適正な範囲に制御しやすくなる。The amount of polypropylene resin added to the polyolefin microporous membrane is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, based on the total mass of the polyolefin microporous membrane. By setting the amount to 30% by mass or less, it becomes easier to control the shutdown temperature, strength, and permeability within appropriate ranges.
ポリオレフィン樹脂A、ポリオレフィン樹脂Bには、必要に応じて、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂以外の樹脂成分を含むことができる。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。Polyolefin resin A and polyolefin resin B may contain resin components other than polyethylene-based resin and polypropylene-based resin as necessary. 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.
本発明の実施形態にかかるポリオレフィン微多孔膜は、少なくとも一方の表面に、1層以上のコーティング層を備えていてもよい。The polyolefin microporous membrane according to an embodiment of the present invention may have one or more coating layers on at least one surface.
コーティング層としては、ポリオレフィン系樹脂以外の他の多孔質層が挙げられる。他の多孔質層としては、特に限定されないが、例えば、樹脂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が好ましい。無機粒子層を構成する樹脂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。Examples of the coating layer include other porous layers other than polyolefin resins. The other porous layers are not particularly limited, but are preferably porous layers such as an inorganic particle layer containing a resin binder and inorganic particles. The resin binder component constituting the inorganic particle layer is not particularly limited, and known components can be used, such as acrylic resin, polyvinylidene fluoride resin, polyamideimide resin, polyamide resin, aromatic polyamide resin, polyimide resin, etc. The inorganic particles constituting the inorganic particle layer are not particularly limited, and known materials can be used, such as alumina, boehmite, barium sulfate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, silicon, etc.
次に、本発明の実施形態におけるポリオレフィン微多孔膜の製造方法について示す。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。本実施形態における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製膜方法が好ましい。Next, a method for producing a polyolefin microporous film in an embodiment of the present invention will be described. Examples of methods for producing a polyolefin microporous film include a dry film-forming method and a wet film-forming method. In this embodiment, a wet film-forming method is preferred as a method for producing a polyolefin microporous film from the viewpoint of controlling the structure and physical properties of the film.
以下、湿式でのポリオレフィン微多孔膜の製造方法について説明する。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。The following describes a wet method for producing a polyolefin microporous membrane. Note that the following description is an example of a production method and is not limited to this method.
本発明の実施形態におけるポリオレフィン微多孔膜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(8)の少なくとも1つの工程を含むこともできる。The method for producing a polyolefin microporous membrane in an embodiment of the present invention preferably includes the following steps (1) to (5), and may further include the following step (6), and may further include at least one of the following steps (7) and (8).
(1)前記ポリオレフィン系樹脂、成膜用溶剤を溶融混練し、ポリオレフィン系樹脂組成物を調製する工程
(2)前記ポリオレフィン系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予熱し、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)前記成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予熱し、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)前記乾燥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 process for preparing a polyolefin-based resin composition by melt-kneading the polyolefin-based resin and a membrane-forming solvent; (2) A process for extruding the polyolefin-based resin composition and cooling it to form a gel-like sheet; (3) A first stretching process for preheating and stretching the gel-like sheet; (4) A process for removing the membrane-forming solvent from the gel-like sheet after the stretching; (5) A process for drying the sheet after the membrane-forming solvent has been removed; (6) A second stretching process for preheating and stretching the dried sheet; (7) A process for heat-treating the dried sheet; and (8) A process for crosslinking and/or hydrophilizing the dried sheet.
以下、各工程についてそれぞれ説明する。なお、以下の説明において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。Each step will be described below. In the following description, a numerical range expressed using "~" means a range that includes the numerical values before and after "~" as the lower and upper limits.
(1)ポリオレフィン系樹脂組成物の調製工程
ポリオレフィン系樹脂を、可塑剤(成膜用溶剤)に加熱溶解させたポリオレフィン系樹脂組成物を調製する。可塑剤としては、ポリオレフィン系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、溶剤は室温で液体であることが好ましい。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。液体溶剤の含有量が安定なゲル状シートを得るために、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。
(1) Preparation of polyolefin resin composition A polyolefin resin composition is prepared by heating and dissolving the polyolefin resin in a plasticizer (membrane-forming solvent). The plasticizer is not particularly limited as long as it is a solvent that can sufficiently dissolve the polyolefin resin, but in order to enable relatively high-magnification stretching, it is preferable that the solvent is liquid at room temperature. Examples of the solvent include aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbons such as nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, dodecane, and liquid paraffin, and mineral oil fractions having boiling points corresponding to these, as well as phthalic acid esters that are liquid at room temperature, such as dibutyl phthalate and dioctyl phthalate. In order to obtain a gel-like sheet with a stable content of the liquid solvent, it is preferable to use a non-volatile liquid solvent such as liquid paraffin.
ポリオレフィン系樹脂と可塑剤との配合割合は、成形加工性を損ねない範囲で適宜選択して良いが、ポリオレフィン系樹脂組成物全質量に対し、ポリオレフィン系樹脂の含有量は10~50質量%であることが好ましい。ポリオレフィン系樹脂を10質量%以上とすると、シート状に成形する際に、口金の出口でスウェルやネックインが大きくならないため、シートの成形性や製膜性が良好となる。一方、ポリオレフィン系樹脂を50質量%以下とすると、厚み方向の収縮が抑制され、成形加工性が良好となる。The blending ratio of polyolefin resin to plasticizer may be appropriately selected within a range that does not impair moldability, but the content of polyolefin resin is preferably 10 to 50 mass% relative to the total mass of the polyolefin resin composition. If the polyolefin resin is 10 mass% or more, swelling and necking at the outlet of the die are not large when molded into a sheet, resulting in good moldability and film-forming properties of the sheet. On the other hand, if the polyolefin resin is 50 mass% or less, shrinkage in the thickness direction is suppressed, resulting in good moldability.
ポリオレフィン系樹脂と可塑剤の均一な溶融混練方法は、特に限定されないが二軸押出機中で行うことが好ましい。The method for uniformly melt-kneading the polyolefin resin and plasticizer is not particularly limited, but is preferably carried out in a twin-screw extruder.
混練時の樹脂温度は、ポリオレフィン樹脂Aから成るポリオレフィン系樹脂組成物については140℃以上であることが好ましく、より好ましくは150℃以上、さらに好ましくは160℃以上であり、上限は、250℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることがさらに好ましい。The resin temperature during kneading is preferably 140°C or higher for a polyolefin resin composition consisting of polyolefin resin A, more preferably 150°C or higher, and even more preferably 160°C or higher, with the upper limit being preferably 250°C or lower, more preferably 200°C or lower, and even more preferably 180°C or lower.
また、ポリオレフィン樹脂Bから成るポリオレフィン系樹脂組成物については170℃以上であることが好ましく、より好ましくは180℃以上、さらに好ましくは190℃以上であり、上限としては、250℃以下であることが好ましく、230℃以下であることがより好ましく、220℃以下であることがさらに好ましい。 Furthermore, for the polyolefin resin composition consisting of polyolefin resin B, the temperature is preferably 170°C or higher, more preferably 180°C or higher, and even more preferably 190°C or higher, with the upper limit being preferably 250°C or lower, more preferably 230°C or lower, and even more preferably 220°C or lower.
混錬時のポリオレフィン系樹脂組成物の温度を上記範囲とすることにより樹脂の劣化による強度低下を防ぐことができ、ポリオレフィン系樹脂と可塑剤を均一に溶融混錬することができる。By keeping the temperature of the polyolefin resin composition within the above range during kneading, it is possible to prevent a decrease in strength due to deterioration of the resin, and the polyolefin resin and plasticizer can be melt-kneaded uniformly.
また二軸押出機での混錬時、押出質量Q(kg/hr)とスクリュー回転速度Ns(rpm)の比から算出されるQ/Nsは、0.05以上であることが好ましく、より好ましくは0.1以上、さらに好ましくは0.15以上である。これにより混練時の樹脂劣化による強度低下を防ぐことができる。また、上限は3.0以下であることが好ましく、2.0以下であることがより好ましく、1.0以下であることが特に好ましい、これによりポリオレフィン系樹脂組成物に十分なせん断を加えることができ、均一な分散状態を得ることができる。 When kneading with a twin-screw extruder, Q/Ns calculated from the ratio of the extrusion mass Q (kg/hr) to the screw rotation speed Ns (rpm) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more, and even more preferably 0.15 or more. This makes it possible to prevent a decrease in strength due to resin deterioration during kneading. The upper limit is preferably 3.0 or less, more preferably 2.0 or less, and particularly preferably 1.0 or less, which allows sufficient shear to be applied to the polyolefin resin composition and allows a uniform dispersion state to be obtained.
(2)ゲル状シートの形成工程
ポリオレフィン系樹脂組成物の溶融物を押出機からダイに供給し、シート状に押し出す。
(2) Gel-Like Sheet Forming Step The melt of the polyolefin-based resin composition is fed from the extruder to a die 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。また、同一または異なる組成の複数のポリオレフィン系樹脂組成物を、複数の押出機から1つのマルチマニホールド型の複合Tダイへ供給し層状に積層し、積層構成のシート状に押出してもよい。押出温度は140~250℃が好ましく、押出速度は0.2~15m/分が好ましい。シート状に溶融押出された樹脂組成物は、冷却固化されることによりゲル状シートとなる。冷却工程では10~50℃まで冷却するのが好ましい。これは、最終冷却温度を結晶化終了温度以下とするのが好ましいためで、高次構造を細かくすることで、その後の延伸において均一延伸が行いやすくなる。また、この時の冷却速度は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。一般に冷却速度が遅いと、比較的大きな結晶が形成されるので、ゲル状シートの高次構造が粗くなり、それを形成するゲル構造も大きなものとなる。対して冷却速度が速いと、比較的小さな結晶が形成されるので、ゲル状シートの高次構造が密となり、均一延伸に加え、膜の強度および伸度の向上につながる。この時の冷却方法としては冷風、冷却水、その他の冷却媒体に直接接触させる方法、冷媒で冷却したロールに接触させる方法、キャスティングドラム等を用いる方法等がある。The extrusion method may be either a flat die method or an inflation method. In addition, multiple polyolefin resin compositions of the same or different compositions may be fed from multiple extruders to one multi-manifold type composite T-die, laminated in layers, and extruded into a sheet of laminated structure. The extrusion temperature is preferably 140 to 250°C, and the extrusion speed is preferably 0.2 to 15 m/min. The resin composition melt-extruded into a sheet is cooled and solidified to become a gel-like sheet. In the cooling process, it is preferable to cool to 10 to 50°C. This is because it is preferable to set the final cooling temperature below the crystallization end temperature, and by making the high-order structure finer, it becomes easier to perform uniform stretching in the subsequent stretching. In addition, the cooling rate at this time is preferably 50°C/min or more, more preferably 100°C/min or more, and even more preferably 150°C/min or more. In general, if the cooling rate is slow, relatively large crystals are formed, so the high-order structure of the gel-like sheet becomes coarse, and the gel structure that forms it also becomes large. On the other hand, if the cooling rate is fast, relatively small crystals are formed, so the higher-order structure of the gel-like sheet becomes dense, leading to uniform stretching and improved strength and elongation of the film. The cooling method at this time includes direct contact with cold air, cooling water, or other cooling medium, contact with a roll cooled with a refrigerant, and the use of a casting drum.
(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が、延伸前にゲル状シートを予熱することが好ましい。予熱温度は90~130℃とするのが好ましく、より好ましくは105~120℃、さらに好ましくは110~117℃である。予熱温度を上記条件で行うことにより、延伸工程において均一に延伸され均一微細な孔構造を有するポリオレフィン微多孔膜を得ることができる。
(3) First Stretching Step Next, the obtained gel-like sheet is stretched at least uniaxially, but it is preferable to preheat the gel-like sheet before stretching. The preheating temperature is preferably 90 to 130°C, more preferably 105 to 120°C, and even more preferably 110 to 117°C. By preheating at the above-mentioned temperature conditions, a polyolefin microporous membrane that is uniformly stretched in the stretching step and has a uniform and fine pore structure can be obtained.
また、予熱時間は5秒以上であることが好ましく、15秒以上であることがより好ましく、60秒以上であることがさらに好ましく、180秒以上であることが特に好ましい。予熱時間を上記範囲とすることにより、ゲルシート内の温度分布が均一となる上に、結晶構造が安定化し、以降の延伸工程において均一に延伸され、均一微細な孔構造を有するポリオレフィン微多孔膜を得ることができる。予熱時間の上限は特に設けないが、生産性の観点から1000秒以下であることが好ましい。 The preheating time is preferably 5 seconds or more, more preferably 15 seconds or more, even more preferably 60 seconds or more, and particularly preferably 180 seconds or more. By setting the preheating time within the above range, the temperature distribution in the gel sheet becomes uniform, the crystal structure is stabilized, and the film is uniformly stretched in the subsequent stretching step, resulting in a polyolefin microporous film having a uniform fine pore structure. There is no particular upper limit to the preheating time, but from the viewpoint of productivity, it is preferably 1000 seconds or less.
予熱後のゲル状シートは、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。The preheated 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, simultaneous biaxial stretching, sequential stretching, or multi-stage stretching (e.g., 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、16倍以上が好ましく、25倍以上がより好ましい。また、機械長手方向及び機械幅方向(MD方向及びTD方向)のいずれでも5倍以上となることが好ましく、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。面積延伸倍率を上記範囲とすることにより機械的強度と透過性を高めることができる。また、面積延伸倍率は好ましくは100倍以下、より好ましくは80倍以下であり、これにより破膜を防ぎ、シャットダウン温度の上昇を抑制できる。なお、本工程における延伸倍率とは、本工程直前のポリオレフィン微多孔膜を基準として、次工程に供される直前のポリオレフィン微多孔膜の面積延伸倍率のことをいう。The stretching ratio (area stretching ratio) in this process is preferably 16 times or more, more preferably 25 times or more. In addition, it is preferable that the stretching ratio is 5 times or more in both the machine longitudinal direction and the machine width direction (MD direction and TD direction), and the stretching ratios in the MD direction and the TD direction may be the same or different from each other. By setting the area stretching ratio in the above range, it is possible to increase the mechanical strength and permeability. In addition, the area stretching ratio is preferably 100 times or less, more preferably 80 times or less, which can prevent membrane rupture and suppress an increase in the shutdown temperature. The stretching ratio in this process refers to the area stretching ratio of the polyolefin microporous membrane immediately before being subjected to the next process, based on the polyolefin microporous membrane immediately before this process.
本工程の延伸温度は、ポリオレフィン系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、TCD+5℃~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、ポリオレフィン系樹脂の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 process is preferably within the range of the crystal dispersion temperature (TCD) of the polyolefin resin to TCD + 30°C, more preferably within the range of TCD + 5°C to TCD + 28°C, and particularly preferably within the range of TCD + 10°C to TCD + 26°C. When the stretching temperature is within the above range, film rupture due to stretching of the polyolefin resin is suppressed, and high-magnification stretching 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。ポリオレフィン系樹脂としてポリエチレン系樹脂を用いる場合、超高分子量ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレン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、105~120℃にするのがより好ましく、110~117℃にするのがさらに好ましい。The crystal dispersion temperature (TCD) is determined by measuring the temperature characteristics of dynamic viscoelasticity according to ASTM D4065. When a polyethylene resin is used as the polyolefin resin, ultra-high molecular weight polyethylene, polyethylene other than ultra-high molecular weight polyethylene, and polyethylene resin compositions have a crystal dispersion temperature of approximately 100 to 110°C, so the stretching temperature is preferably 90 to 130°C, more preferably 105 to 120°C, and even more preferably 110 to 117°C.
以上のような延伸によりポリエチレンラメラ間に開裂が起こり、ポリエチレン系樹脂相が微細化し、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。 The above-mentioned stretching causes cleavage between the polyethylene lamellae, resulting in the polyethylene resin phase becoming finer and the formation of numerous fibrils. The fibrils form a three-dimensionally irregularly connected network structure.
(4)成膜用溶剤の除去
洗浄溶媒を用いて、成膜用溶剤の除去(洗浄)を行う。ポリオレフィン系樹脂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号公報や日本国特開2002-256099号公報に開示の方法を利用することができる。
(4) Removal of membrane-forming solvent The membrane-forming solvent is removed (washed) using a washing solvent. Since the polyolefin resin 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 network structure and has holes (voids) that are three-dimensionally irregularly connected. The washing solvent and the method of removing the membrane-forming solvent using the same are publicly known, so the explanation is omitted. For example, the methods disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent Publication No. 2002-256099 can be used.
(5)乾燥
成膜用溶剤を除去したポリオレフィン微多孔膜を、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系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、ポリオレフィン微多孔膜の全質量を100質量部(乾燥質量)として、残存洗浄溶媒が5質量部以下になるまで行うのが好ましく、3質量部以下になるまで行うのがより好ましい。
(5) Drying The polyolefin 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 resin, and is particularly preferably at least 5°C lower than the TCD. The drying is preferably performed until the remaining washing solvent is 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, per 100 parts by mass (dry mass) of the total mass of the polyolefin microporous membrane.
(6)第2の延伸工程
乾燥後のポリオレフィン微多孔膜を、少なくとも一軸方向に延伸をしても良い(第2の延伸工程)。第2の延伸工程前にフィルムを予熱しても良い。予熱温度は90~140℃とするのが好ましく、より好ましくは95~135℃、さらに好ましくは100~130℃である。ポリオレフィン微多孔膜の延伸は、加熱しながら上記と同様にテンター法、ロール法、インフレーション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 polyolefin microporous membrane may be stretched at least uniaxially (second stretching step). The film may be preheated before the second stretching step. The preheating temperature is preferably 90 to 140°C, more preferably 95 to 135°C, and even more preferably 100 to 130°C. The polyolefin microporous membrane may be stretched by a tenter method, a roll method, an inflation method, or the like while being heated, as described above. 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90~140℃であり、より好ましくは95~130℃、さらに好ましくは100~130℃である。The stretching temperature in this process is not particularly limited, but is typically 90 to 140°C, more preferably 95 to 130°C, and even more preferably 100 to 130°C.
本工程における面積延伸倍率は16.0倍以下であることが好ましく、4.0倍以下であることがより好ましく、2.0倍以下であることがさらに好ましい。二軸延伸の場合、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、本工程直前のポリオレフィン微多孔膜を基準として、次工程に供される直前のポリオレフィン微多孔膜の延伸倍率のことをいう。The areal stretching ratio in this process is preferably 16.0 times or less, more preferably 4.0 times or less, and even more preferably 2.0 times or less. In the case of biaxial stretching, the stretching ratios in the MD direction and the TD direction may be the same or different. The stretching ratio in this process refers to the stretching ratio of the polyolefin microporous membrane immediately before being subjected to the next process, based on the polyolefin microporous membrane immediately before this process.
(7)熱処理
また、乾燥後のポリオレフィン微多孔膜は、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日本国特開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系樹脂のTCD~融点の範囲内が好ましい。融点は、JIS K7121(1987)に基づき、示差走査熱量計(DSC)により測定することができる。
(7) Heat Treatment The polyolefin microporous membrane after drying may be heat treated. The heat treatment stabilizes the crystals and makes the lamellae uniform. Heat setting and/or heat relaxation may be used as the heat treatment method. Heat setting is a heat treatment in which the membrane is heated while maintaining its dimensions. Heat relaxation is a heat treatment in which the membrane is thermally shrunk in the MD or TD direction during heating. The heat setting is preferably performed by a tenter method or a roll method. For example, the heat relaxation method may be the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-256099. The heat treatment temperature is preferably within the range of the TCD to the melting point of the polyolefin resin. The melting point can be measured by a differential scanning calorimeter (DSC) based on JIS K7121 (1987).
(8)架橋処理、親水化処理
また、乾燥後のポリオレフィン微多孔膜に対して、さらに、架橋処理および親水化処理を行うこともできる。
(8) Crosslinking Treatment, Hydrophilization Treatment Furthermore, the dried polyolefin microporous membrane may be further subjected to a crosslinking treatment and a hydrophilization treatment.
例えば、ポリオレフィン微多孔膜に対して、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。架橋処理によりポリオレフィン微多孔膜のメルトダウン温度が上昇する。For example, a crosslinking treatment is performed on a polyolefin microporous membrane by irradiating it with ionizing radiation such as α-rays, β-rays, γ-rays, or electron beams. In the case of electron beam irradiation, an electron beam dose of 0.1 to 100 MRAD and an acceleration voltage of 100 to 300 KV are preferred. The crosslinking treatment increases the meltdown temperature of the polyolefin microporous membrane.
また、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。Hydrophilization can be achieved by monomer grafting, surfactant treatment, corona discharge, etc. It is preferable to carry out monomer grafting after crosslinking.
以上のようにして得られたポリオレフィン微多孔膜は、フィルター、燃料電池用セパレータ、コンデンサー用セパレータなど様々な用途で用いることができるが、特に電池用セパレータとして用いた際に、透過性に優れ、高い安全性を付与することができることから、電気自動車などの高エネルギー密度化、高容量化、および高出力化を必要とする二次電池用の電池用セパレータとして好ましく用いることができる。The polyolefin microporous membrane obtained in the above manner can be used for various applications such as filters, fuel cell separators, and capacitor separators. In particular, when used as a battery separator, it has excellent permeability and can provide high safety, and therefore can be preferably used as a battery separator for secondary batteries that require high energy density, high capacity, and high output, such as those used in electric vehicles.
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。また、実施例1,3,5,7は、それぞれ参考例1,3,5,7に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. In addition, Examples 1, 3, 5, and 7 should be read as Reference Examples 1, 3, 5, and 7, respectively.
〔測定方法〕
[膜厚]
ポリオレフィン微多孔膜の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VL-50(10.5mmφ超硬球面測定子、測定荷重0.01N)により測定し、平均値を膜厚(μm)とした。
[Measurement method]
[Film thickness]
The thickness of the polyolefin microporous membrane was measured at five points within a 50 mm x 50 mm area using a contact thickness meter, Litematic VL-50 (10.5 mmφ ultrahard spherical probe, measuring load 0.01 N) manufactured by Mitutoyo Corporation, and the average value was recorded as the thickness (μm).
[空孔率]
ポリオレフィン微多孔膜から50mm×50mm角の正方形にサンプルを切り取り、室温25℃におけるその体積(cm3)と質量(g)とを測定した。それらの値と膜密度(g/cm3)とから、ポリオレフィン微多孔膜の空孔率を次式により算出した。
[Porosity]
A 50 mm × 50 mm square sample was cut from the polyolefin microporous membrane, and its volume (cm 3 ) and mass (g) were measured at room temperature of 25° C. From these values and the membrane density (g/cm 3 ), the porosity of the polyolefin microporous membrane was calculated according to the following formula.
空孔率(%)=(体積-質量/膜密度)/体積×100Porosity (%) = (volume - mass / membrane density) / volume x 100
なお、膜密度は0.99g/cm3の一定値と仮定して計算した。 The film density was calculated assuming a constant value of 0.99 g/cm 3 .
[10μm換算突刺強度]
突刺強度は、試験速度を2mm/秒としたことを除いて、JIS Z 1707(2019)に準拠して測定した。フォースゲージ(株式会社イマダ製 DS2-20N)を用いて、先端が球面(曲率半径R:0.5mm)の直径1.0mmの針で、ポリオレフィン微多孔膜を25℃の雰囲気下で突刺したときの最大荷重(N)を計測し、下記式から膜厚10μmとした際の突刺強度を算出した。
[10 μm equivalent puncture strength]
The puncture strength was measured in accordance with JIS Z 1707 (2019) except that the test speed was 2 mm/sec. Using a force gauge (DS2-20N manufactured by Imada Co., Ltd.), the maximum load (N) was measured when a polyolefin microporous membrane was punctured in an atmosphere of 25°C with a needle having a diameter of 1.0 mm and a spherical tip (radius of curvature R: 0.5 mm), and the puncture strength was calculated using the following formula when the membrane thickness was 10 μm.
式:突刺強度(10μm換算)(N)=最大荷重(N)×10(μm)/ポリオレフィン微多孔膜の膜厚(μm)Formula: Puncture strength (10 μm equivalent) (N) = Maximum load (N) x 10 (μm) / Polyolefin microporous membrane thickness (μm)
[透気度]
膜厚T1(μm)のポリオレフィン微多孔膜に対して、JIS P-8117に準拠して、王研式透気度計(旭精工株式会社製、EGO-1T)で25℃の雰囲気下、透気度(秒/100cm3)を測定した。また、下記の式により、膜厚を10μmとしたときの透気度(10μm換算)(秒/100cm3)を算出した。
[Air permeability]
For a polyolefin microporous membrane having a thickness T 1 (μm), the air permeability (sec/100 cm 3 ) was measured in an atmosphere of 25° C. using an Oken air permeability meter (EGO-1T, manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd.) in accordance with JIS P-8117. In addition, the air permeability (converted to 10 μm) (sec/100 cm 3 ) when the membrane thickness was set to 10 μm was calculated using the following formula.
式:透気度(10μm換算)(秒/100cm3)=透気度(秒/100cm3)×10(μm)/ポリオレフィン微多孔膜の膜厚(μm) Formula: air permeability (10 μm equivalent) (sec/100 cm 3 )=air permeability (sec/100 cm 3 )×10 (μm)/film thickness of polyolefin microporous membrane (μm)
[グロス(光沢度)値]
JIS Z-8741(1997)に準じ、スガ試験機株式会社製 デジタル変角光沢計UGV-5Dを用いて入射角60°受光角60°の条件で測定した。
[Gloss value]
The measurement was carried out in accordance with JIS Z-8741 (1997) using a digital variable angle glossmeter UGV-5D manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. under conditions of an incident angle of 60° and a receiving angle of 60°.
ポリオレフィン微多孔膜の両表面に対し、光沢計の入射、受光がフィルムサンプルのMD方向に平行となるよう3点ずつ測定、各表面で測定した3点のグロス値の平均値をそれぞれ算出し、高い平均値を有する面の値をポリオレフィン微多孔膜のMD方向のグロス値とした。 Measurements were taken at three points on both surfaces of the polyolefin microporous membrane so that the incident and received light of the glossmeter were parallel to the MD direction of the film sample, and the average of the three gloss values measured at each surface was calculated. The value of the surface with the highest average value was used as the gloss value in the MD direction of the polyolefin microporous membrane.
また、ポリオレフィン微多孔膜の両表面に対し、光沢計の入射、受光がフィルムサンプルのTD方向に平行となるよう3点ずつ測定し、各表面で測定した3点のグロス値の平均値をそれぞれ算出し、高い平均値を有する面の値をポリオレフィン微多孔膜のTD方向のグロス値とした。 In addition, measurements were taken at three points on both surfaces of the polyolefin microporous membrane so that the incident and received light of the glossmeter were parallel to the TD direction of the film sample, and the average value of the three gloss values measured at each surface was calculated. The value of the surface with the highest average value was used as the gloss value in the TD direction of the polyolefin microporous membrane.
また、上述の方法で算出されたMD方向のグロス値と、TD方向のグロス値との平均値を算出し平均グロス値とした。 In addition, the average of the MD gloss value and the TD gloss value calculated using the above-mentioned method was calculated as the average gloss value.
[シャットダウン温度]
ポリオレフィン微多孔膜を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1×105秒/100cm3Air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 polyolefin microporous membrane was heated at a heating rate of 5°C/min while measuring the air permeability resistance with an air permeability meter (EGO-1T, manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd.), and the temperature at which the air permeability resistance reached the detection limit of 1 x 105 seconds/100 cm3 Air was determined and recorded as the shutdown temperature (°C).
測定セルはアルミブロックで構成され、ポリオレフィン微多孔膜の直下に熱電対を有する構造とし、サンプルを5cm×5cm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 polyolefin microporous membrane. The sample was cut into a 5 cm x 5 cm square and the temperature was measured while it was fixed around the periphery with an O-ring.
[平均孔径]
パームポロメーター(PMI社製、CFP-1500A)を用いて測定を行った。ポリオレフィン微多孔膜への含浸液体としてGALWICK(表面張力:15.9dynes/cm)を用い、Dry-up、Wet-upの順で測定した。平均孔径(平均流量径)(nm)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微多孔膜の孔径を換算し、これを平均孔径とした。圧力と微多孔膜の孔径の換算は下記の数式を用いた。
[Average pore size]
Measurements were performed using a perm porometer (CFP-1500A, manufactured by PMI). GALWICK (surface tension: 15.9 dynes/cm) was used as the impregnating liquid for the polyolefin microporous membrane, and measurements were performed in the order of dry-up and wet-up. The average pore size (average flow size) (nm) was calculated from the pressure at the point where the curve showing the half slope of the pressure-flow curve in the dry-up measurement intersects with the curve in the wet-up measurement, and this was taken as the average pore size. The following formula was used to convert between pressure and pore size of the microporous membrane.
d=C・γ/P
(上記式中、「d(nm)」は微多孔膜の孔径、「γ(dynes/cm)」は含浸液体の表面張力、「P(KPa)」は圧力、「C」は定数であり、2860とした。)
d = C γ / P
(In the above formula, "d (nm)" is the pore size of the microporous membrane, "γ (dynes/cm)" is the surface tension of the impregnating liquid, "P (KPa)" is the pressure, and "C" is a constant, which was set to 2860.)
[ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量]
ポリオレフィン系樹脂の重量平均分子量(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。
・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。
[Weight average molecular weight of polyolefin resin]
The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (MwD) of the polyolefin resin were determined by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
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.
[示差走査熱量分析(DSC)]
原料のポリオレフィン樹脂の融点は、示差走査熱量分析(DSC)法により測定した。アルミパンに6.0mgの試料を封入し、Parking Elmer製 PYRIS Diamond DSCを用いて、30℃から230℃まで10℃/minで昇温(1回目の昇温)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(2回目の昇温)。2回目の昇温で得られた融解ピークのピークトップでの温度を樹脂原料の融点とした。
Differential Scanning Calorimetry (DSC)
The melting point of the raw polyolefin resin was measured by differential scanning calorimetry (DSC). 6.0 mg of the sample was sealed in an aluminum pan, and using a Parking Elmer PYRIS Diamond DSC, the sample was heated from 30°C to 230°C at 10°C/min (first heating), then held at 230°C for 5 minutes, cooled at a rate of 10°C/min, and heated again at a heating rate of 10°C/min from 30°C to 230°C (second heating). The temperature at the peak top of the melting peak obtained in the second heating was taken as the melting point of the resin raw material.
(実施例1)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が2.5×105、融点133℃の分岐状ポリエチレンを100質量%使用し、上記ポリオレフィン樹脂A39.8質量%と酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量%を混合したものを二軸押出機へ投入し、二軸押出機のサイドフィーダーより流動パラフィン60質量%を供給し、上記混合物の温度160℃、シリンダー回転速度250rpm、Q/Ns=0.2の条件で溶融混練して、ポリオレフィン系樹脂組成物Aを調製した。ポリオレフィン系樹脂組成物AをTダイに供給し、これをシート状に押出し、30℃に温調した冷却ロールで引き取り速度4m/minで、引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。
Example 1
100% by mass of branched polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5×10 5 and a melting point of 133° C. was used as polyolefin resin A, and 39.8% by mass of the polyolefin resin A and 0.2% by mass of tetrakis[methylene-3-(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl)-propionate]methane as an antioxidant were mixed and charged into a twin-screw extruder, 60% by mass of liquid paraffin was fed from a side feeder of the twin-screw extruder, and the mixture was melt-kneaded under the conditions of a temperature of 160° C., a cylinder rotation speed of 250 rpm, and Q/Ns=0.2 to prepare a polyolefin resin composition A. The polyolefin resin composition A was fed into a T-die, extruded into a sheet, and cooled while being taken up with a cooling roll adjusted to a temperature of 30° C. at a take-up speed of 4 m/min to form a gel-like sheet.
得られたゲル状シートを80mm四方の四角形になるように切り出し、110℃にて300秒間予熱を行い、延伸温度110℃、延伸速度1000mm/minにてMD方向に5倍、TD方向に5倍となるように同時二軸延伸を行った。延伸後の膜を塩化メチレンの洗浄槽内にて洗浄して、流動パラフィンを除去し、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120℃で10分間熱固定処理することによりポリオレフィン微多孔膜を得た。The gel-like sheet obtained was cut into a square of 80 mm on each side, preheated at 110°C for 300 seconds, and simultaneously biaxially stretched 5 times in the MD direction and 5 times in the TD direction at a stretching temperature of 110°C and a stretching speed of 1000 mm/min. The stretched membrane was washed in a washing tank of methylene chloride to remove liquid paraffin, dried in a drying oven adjusted to 20°C, and heat-set in an electric oven at 120°C for 10 minutes to obtain a polyolefin microporous membrane.
(実施例2)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が2.5×105、融点133℃の分岐状ポリエチレンを100質量%使用し、上記ポリオレフィン樹脂A39.8質量%と酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量%を混合したものを二軸押出機へ投入し、二軸押出機のサイドフィーダーより流動パラフィン60質量%を供給し、上記混合物の温度160℃、シリンダー回転速度250rpm、Q/Ns=0.2の条件で溶融混練して、ポリオレフィン系樹脂組成物Aを調製した。
Example 2
Polyolefin resin A was 100% by mass of branched polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5 x 105 and a melting point of 133°C. 39.8% by mass of the polyolefin resin A and 0.2% by mass of tetrakis[methylene-3-(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane as an antioxidant were mixed and charged into a twin-screw extruder. 60% by mass of liquid paraffin was fed from a side feeder of the twin-screw extruder, and the mixture was melt-kneaded under the conditions of a temperature of 160°C, a cylinder rotation speed of 250 rpm, and Q/Ns = 0.2 to prepare polyolefin resin composition A.
ポリオレフィン樹脂Bとして重量平均分子量(Mw)が6.0×105、融点136℃の高密度ポリエチレンを60質量%、重量平均分子量(Mw)が2.0×106、融点133℃の超高分子量ポリエチレン40質量%を使用し、上記ポリオレフィン樹脂B24.8質量%と酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量%を混合したものを二軸押出機へ投入し、二軸押出機のサイドフィーダーより流動パラフィン75質量%を供給し、上記混合物の温度200℃、シリンダー回転速度250rpm、Q/Ns=0.2の条件で溶融混練して、ポリオレフィン系樹脂組成物Bを調製した。ポリオレフィン系樹脂組成物A、ポリオレフィン系樹脂組成物Bを、各二軸押出機から三層用Tダイに供給し、A層/B層/A層の層構成にて、積層比が1/3/1となるようにシート状に押し出した。これを30℃に温調した冷却ロールで引き取り速度8m/minで、引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。 As polyolefin resin B, 60 mass% of high density polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 6.0 x 10 5 and a melting point of 136°C and 40 mass% of ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0 x 10 6 and a melting point of 133°C were used, and 24.8 mass% of the above polyolefin resin B and 0.2 mass% of tetrakis[methylene-3-(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane as an antioxidant were mixed and charged into a twin-screw extruder. 75 mass% of liquid paraffin was supplied from the side feeder of the twin-screw extruder, and the above mixture was melt-kneaded under the conditions of a temperature of 200°C, a cylinder rotation speed of 250 rpm, and Q/Ns = 0.2 to prepare polyolefin resin composition B. Polyolefin resin composition A and polyolefin resin composition B were fed from each twin-screw extruder to a three-layer T-die and extruded into a sheet having a layer structure of A layer/B layer/A layer with a lamination ratio of 1/3/1. This was cooled while being taken up with a cooling roll adjusted to 30° C. at a take-up speed of 8 m/min to form a gel-like sheet.
得られたゲル状シートを80mm四方の四角形になるように切り出し、115℃にて300秒間予熱を行い、延伸温度115℃、延伸速度1000mm/minにてMD方向に5倍、TD方向に5倍となるように同時二軸延伸を行った。延伸後の膜を塩化メチレンの洗浄槽内にて洗浄して、流動パラフィンを除去し、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120℃で10分間熱固定処理することによりポリオレフィン微多孔膜を得た。The gel-like sheet obtained was cut into a square of 80 mm on each side, preheated at 115°C for 300 seconds, and simultaneously biaxially stretched 5 times in the MD direction and 5 times in the TD direction at a stretching temperature of 115°C and a stretching speed of 1000 mm/min. The stretched membrane was washed in a washing tank of methylene chloride to remove liquid paraffin, dried in a drying oven adjusted to 20°C, and heat-set in an electric oven at 120°C for 10 minutes to obtain a polyolefin microporous membrane.
(実施例3)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が2.5×105、融点133℃の分岐状ポリエチレンを80質量%、Mwが1.0×106、融点163℃のホモポリプロピレン20質量%をそれぞれ混合して使用したこと、引き取り速度6m/minで、引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成したことを除いて、実施例2と同様に実施した。
Example 3
The same procedure as in Example 2 was repeated, except that a mixture of 80 mass% branched polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5 x 105 and a melting point of 133°C and 20 mass% homopolypropylene having a Mw of 1.0 x 106 and a melting point of 163°C was used as polyolefin resin A, and the mixture was cooled while being taken up at a take-up speed of 6 m/min to form a gel-like sheet.
(実施例4)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が2.5×105、融点133℃の分岐状ポリエチレンを100質量%使用し、上記ポリオレフィン樹脂A29.8質量%と酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量%を混合したものを二軸押出機へ投入し、二軸押出機のサイドフィーダーより流動パラフィン70質量%を供給し、上記混合物の温度160℃、シリンダー回転速度250rpm、Q/Ns=0.2の条件で溶融混練して、ポリオレフィン系樹脂組成物Aを調製した。ポリオレフィン系樹脂組成物A、ポリオレフィン系樹脂組成物Bを、各二軸押出機から三層用Tダイに供給し、A層/B層/A層の層構成にて、積層比が1/5/1となるようにシート状に押し出した。得られたゲル状シートを80mm四方の四角形になるように切り出し、110℃にて300秒間予熱を行い、延伸温度110℃、延伸速度1000mm/minにてMD方向に5倍、TD方向に5倍となるように同時二軸延伸を行った。延伸後の膜を塩化メチレンの洗浄槽内にて洗浄して、流動パラフィンを除去し、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120℃で10分間熱固定処理することによりポリオレフィン微多孔膜を得た。上記を除いて実施例2と同様に実施した。
Example 4
100% by mass of branched polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5×10 5 and a melting point of 133° C. was used as polyolefin resin A, and 29.8% by mass of the polyolefin resin A and 0.2% by mass of tetrakis[methylene-3-(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl)-propionate]methane as an antioxidant were mixed and charged into a twin-screw extruder, 70% by mass of liquid paraffin was fed from a side feeder of the twin-screw extruder, and the mixture was melt-kneaded under conditions of a temperature of 160° C., a cylinder rotation speed of 250 rpm, and Q/Ns=0.2 to prepare polyolefin resin composition A. Polyolefin resin composition A and polyolefin resin composition B were fed from each twin-screw extruder to a three-layer T-die and extruded into sheets with a layer structure of A layer/B layer/A layer with a lamination ratio of 1/5/1. The gel-like sheet obtained was cut into a square of 80 mm square, preheated at 110°C for 300 seconds, and simultaneously biaxially stretched at a stretching temperature of 110°C and a stretching speed of 1000 mm/min to 5 times in the MD direction and 5 times in the TD direction. The stretched membrane was washed in a washing tank of methylene chloride to remove liquid paraffin, and the washed membrane was dried in a drying oven adjusted to 20°C and heat-set in an electric oven at 120°C for 10 minutes to obtain a polyolefin microporous membrane. The same procedure as in Example 2 was carried out except for the above.
(実施例5)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が2.5×105、融点133℃の分岐状ポリエチレンを60質量%、Mwが2.5×106、融点127℃の超高分子量ポリエチレンを40質量%使用し、上記ポリオレフィン樹脂A24.8質量%と酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量%を混合したものを二軸押出機へ投入し、二軸押出機のサイドフィーダーより流動パラフィン75質量%を供給し、上記混合物の温度180℃、シリンダー回転速度250rpm、Q/Ns=0.2の条件で溶融混練して、ポリオレフィン系樹脂組成物Aを調製した。ポリオレフィン系樹脂組成物AをTダイに供給し、これをシート状に押出し、30℃に温調した冷却ロールで引き取り速度4m/minで、引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。
Example 5
Polyolefin resin A was prepared by mixing 60 mass% of branched polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5 x 10 5 and a melting point of 133°C, and 40 mass% of ultra-high molecular weight polyethylene having a Mw of 2.5 x 10 6 and a melting point of 127°C. 24.8 mass% of the above polyolefin resin A and 0.2 mass% of tetrakis[methylene-3-(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane as an antioxidant. The mixture was then charged into a twin-screw extruder, and 75 mass% of liquid paraffin was fed from the side feeder of the twin-screw extruder. The mixture was melt-kneaded under the conditions of a temperature of 180°C, a cylinder rotation speed of 250 rpm, and Q/Ns = 0.2 to prepare polyolefin resin composition A. Polyolefin resin composition A was fed to a T-die, extruded into a sheet, and cooled while being taken up at a take-up speed of 4 m/min using a cooling roll adjusted to 30° C. to form a gel-like sheet.
得られたゲル状シートを80mm四方の四角形になるように切り出し、110℃にて300秒間予熱を行い、延伸温度110℃、延伸速度1000mm/minにてMD方向に5倍、TD方向に5倍となるように同時二軸延伸を行った。延伸後の膜を塩化メチレンの洗浄槽内にて洗浄して、流動パラフィンを除去し、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115℃で10分間熱固定処理することによりポリオレフィン微多孔膜を得た。The gel-like sheet obtained was cut into a square of 80 mm on each side, preheated at 110°C for 300 seconds, and simultaneously biaxially stretched 5 times in the MD direction and 5 times in the TD direction at a stretching temperature of 110°C and a stretching speed of 1000 mm/min. The stretched membrane was washed in a washing tank of methylene chloride to remove liquid paraffin, dried in a drying oven adjusted to 20°C, and heat-set in an electric oven at 115°C for 10 minutes to obtain a polyolefin microporous membrane.
(実施例6)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が6.0×105、融点136℃の高密度ポリエチレンを80質量%、190℃、2.16kgfで測定されるMFRが0.4g/min、融点125℃の分岐状ポリエチレン(住友化学株式会社製スミカセンEP CU5003)を20質量%使用し、上記ポリオレフィン樹脂A29.8質量%と酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量%を混合したものを二軸押出機へ投入し、二軸押出機のサイドフィーダーより流動パラフィン70質量%を供給したことを除いて、実施例2と同様に実施した。
Example 6
The same procedure as in Example 2 was repeated, except that 80% by mass of high density polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 6.0 x 10 5 and a melting point of 136°C and 20% by mass of branched polyethylene (Sumikathene EP CU5003 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) having an MFR of 0.4 g/min measured at 190°C and 2.16 kgf and a melting point of 125°C were used as polyolefin resin A, and 29.8% by mass of the polyolefin resin A and 0.2% by mass of tetrakis[methylene-3-(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl)-propionate]methane as an antioxidant were mixed and fed into a twin-screw extruder, and 70% by mass of liquid paraffin was supplied from a side feeder of the twin-screw extruder.
(実施例7)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が2.5×105、融点133℃の分岐状ポリエチレンを60質量%、Mwが2.0×106、融点133℃の超高分子量ポリエチレンを40質量%使用したことを除いて、実施例5と同様に実施した。
(Example 7)
The same procedure as in Example 5 was repeated, except that polyolefin resin A was made of 60% by mass of branched polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5 x 10 and a melting point of 133°C, and 40% by mass of ultra-high molecular weight polyethylene having Mw of 2.0 x 10 and a melting point of 133°C.
(比較例1)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が5×104、融点126℃の直鎖状低密度ポリエチレンを25質量%、重量平均分子量(Mw)が6.0×105、融点136℃の高密度ポリエチレンを55質量%、重量平均分子量(Mw)が2.0×106、融点133℃の超高分子量ポリエチレン20質量%を使用し、上記ポリオレフィン樹脂A24.8質量%と酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量%を混合したものを二軸押出機へ投入し、二軸押出機のサイドフィーダーより流動パラフィン75質量%を供給し、上記混合物の温度160℃、シリンダー回転速度250rpm、Q/Ns=0.2の条件で溶融混練して、ポリオレフィン系樹脂組成物Aを調製した。ポリオレフィン系樹脂組成物A、ポリオレフィン系樹脂組成物Bを、各二軸押出機から三層用Tダイに供給し、A層/B層/A層の層構成にて、積層比が1/1/1となるようにシート状に押し出した。これを30℃に温調した冷却ロールで引き取り速度8m/minで、引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。上記を除いて実施例2と同様に実施した。
(Comparative Example 1)
Polyolefin resin A was prepared by mixing 25% by mass of linear low-density polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 5 x 10 and a melting point of 126°C, 55% by mass of high-density polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 6.0 x 10 and a melting point of 136°C, and 20% by mass of ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0 x 10 and a melting point of 133°C. 24.8% by mass of the polyolefin resin A and 0.2% by mass of tetrakis[methylene-3-(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane as an antioxidant, and feeding the mixture into a twin-screw extruder. 75% by mass of liquid paraffin was fed from a side feeder of the twin-screw extruder, and the mixture was melt-kneaded under the conditions of a temperature of 160°C, a cylinder rotation speed of 250 rpm, and Q/Ns = 0.2 to prepare polyolefin resin composition A. The polyolefin resin composition A and the polyolefin resin composition B were fed from each twin-screw extruder to a three-layer T-die and extruded into a sheet having a layer structure of A layer/B layer/A layer with a lamination ratio of 1/1/1. This was cooled while being taken up at a take-up speed of 8 m/min with a cooling roll adjusted to 30° C., to form a gel-like sheet. The same procedure as in Example 2 was carried out except for the above.
(比較例2)
ポリオレフィン樹脂Aとして重量平均分子量(Mw)が6.0×105、融点136℃の高密度ポリエチレンを60質量%、重量平均分子量(Mw)が2.0×106、融点133℃の超高分子量ポリエチレン40質量%を使用し、上記ポリオレフィン樹脂A24.8質量%と酸化防止剤であるテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量%を混合したものを二軸押出機へ投入し、二軸押出機のサイドフィーダーより流動パラフィン75質量%を供給し、上記混合物の温度200℃、シリンダー回転速度250rpm、Q/Ns=0.2の条件で溶融混練して、ポリオレフィン系樹脂組成物Aを調製した。ポリオレフィン系樹脂組成物AをTダイに供給し、これをシート状に押出し、30℃に温調した冷却ロールで引き取り速度5m/minで、引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。
(Comparative Example 2)
As polyolefin resin A, 60 mass% of high density polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 6.0 x 10 5 and a melting point of 136°C and 40 mass% of ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0 x 10 6 and a melting point of 133°C were used, and 24.8 mass% of the above polyolefin resin A and 0.2 mass% of tetrakis[methylene-3-(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane as an antioxidant were mixed and charged into a twin-screw extruder. 75 mass% of liquid paraffin was supplied from the side feeder of the twin-screw extruder, and the above mixture was melt-kneaded under the conditions of a temperature of 200°C, a cylinder rotation speed of 250 rpm, and Q/Ns = 0.2 to prepare polyolefin resin composition A. Polyolefin resin composition A was fed to a T-die, extruded into a sheet, and cooled while being taken up at a take-up speed of 5 m/min using a cooling roll adjusted to 30° C. to form a gel-like sheet.
得られたゲル状シートを80mm四方の四角形になるように切り出し、115℃にて300秒間予熱を行い、延伸温度115℃、延伸速度1000mm/minにてMD方向に5倍、TD方向に5倍となるように同時二軸延伸を行った。延伸後の膜を塩化メチレンの洗浄槽内にて洗浄して、流動パラフィンを除去し、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120℃で10分間熱固定処理することによりポリオレフィン微多孔膜を得た。The gel-like sheet obtained was cut into a square of 80 mm on each side, preheated at 115°C for 300 seconds, and simultaneously biaxially stretched 5 times in the MD direction and 5 times in the TD direction at a stretching temperature of 115°C and a stretching speed of 1000 mm/min. The stretched membrane was washed in a washing tank of methylene chloride to remove liquid paraffin, dried in a drying oven adjusted to 20°C, and heat-set in an electric oven at 120°C for 10 minutes to obtain a polyolefin microporous membrane.
(比較例3)
30℃に温調した冷却ロールで引き取り速度8m/minで、引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成したこと、電気オーブン内にて128℃で10分間熱固定処理したことを除いて、比較例2と同様に実施した。
(Comparative Example 3)
The same procedure as in Comparative Example 2 was repeated, except that the film was cooled while being taken up at a take-up speed of 8 m/min using a cooling roll adjusted to 30° C. to form a gel-like sheet, and that the film was heat-set in an electric oven at 128° C. for 10 minutes.
(評価)
実施例1~7のポリオレフィン微多孔膜は良好なグロス値を有するため、フィルム表面においてシャットダウン挙動が均一に進むこと、またシャットダウンに至るまでの構造変化が小さいことにより、二次電池用セパレータとして使用した場合に優れたシャットダウン特性と高い安全性を付与することができ、また透過性にも優れることで出力特性にも優れる。一方で比較例1、比較例2のポリオレフィン微多孔膜は、グロス値が低く、またシャットダウン温度が高いため、二次電池用セパレータとして使用した場合にシャットダウンに時間がかかり、電池安定性が十分ではない。比較例3のポリオレフィン微多孔膜は透気度が高く、二次電池用セパレータとして出力特性が十分ではない。
(evaluation)
The polyolefin microporous membranes of Examples 1 to 7 have good gloss values, so that the shutdown behavior proceeds uniformly on the film surface and the structural change until shutdown is small, and therefore, when used as a separator for a secondary battery, they can provide excellent shutdown characteristics and high safety, and also have excellent permeability and therefore excellent output characteristics. On the other hand, the polyolefin microporous membranes of Comparative Examples 1 and 2 have low gloss values and high shutdown temperatures, so that when used as a separator for a secondary battery, shutdown takes a long time and the battery stability is insufficient. The polyolefin microporous membrane of Comparative Example 3 has high air permeability and therefore has insufficient output characteristics as a separator for a secondary battery.
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、透過性に優れながら、電池内が高温化に晒された場合に速やかにシャットダウンが完了し、高い安全性を付与することができることから、特に高容量化が要求される二次電池において安全性に優れたセパレータとして好適に用いることができる。The polyolefin microporous membrane of the present invention, when incorporated into a secondary battery as a separator, has excellent permeability while quickly completing shutdown when exposed to high temperatures inside the battery, thereby providing high safety. Therefore, it can be suitably used as a separator with excellent safety, particularly in secondary batteries that require high capacity.
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
本出願は、2019年8月22日出願の日本特許出願(特願2019-152107)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on a Japanese patent application (Patent Application No. 2019-152107) filed on August 22, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
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