JP2007160694A - Porous body and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多孔体の製造方法および該製造方法により得られる多孔体に関し、該多孔体は包装用品、衛生用品、畜産用品、農業用品、建築用品、医療用品、分離膜、光拡散板、反射シートまたは電池用セパレーターとして利用でき、特に各種電子機器等の電源として利用されるリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池用セパレーターとして好適に用いられるものである。 The present invention relates to a method for producing a porous body and a porous body obtained by the production method, and the porous body is a packaging product, sanitary product, livestock product, agricultural product, building product, medical product, separation membrane, light diffusion plate, and reflective sheet. Or it can utilize as a separator for batteries, and it is used suitably as a separator for nonaqueous electrolyte batteries, such as a lithium ion secondary battery especially utilized as power supplies, such as various electronic devices.
多数の微細連通孔を有する高分子からなる多孔体は、超純水の製造、薬液の精製、水処理などに使用する分離膜、衣類・衛生材料などに使用する防水透湿性フィルム、あるいは電池などに使用する電池セパレーターなど各種の分野で利用されている。 A porous body made of a polymer having a large number of fine communication holes is a separation membrane used for production of ultrapure water, purification of chemicals, water treatment, etc., a waterproof and moisture-permeable film used for clothing and sanitary materials, batteries, etc. It is used in various fields such as battery separators.
この種の高分子に微細な連通孔を多数作る技術としては下記に記載するような種々の技術が提案されている。
例えば、特開平5−25305号公報(特許文献1)では超高分子量ポリエチレンと溶媒を混練・シート化し、延伸処理したのち溶媒を抽出することにより多孔膜が得られることが提案されている。
しかしながら、当該方法では、段落番号0045等で記載されているように、多孔膜全体に含まれている溶媒を洗浄用の有機溶媒で洗浄することにより除去しているため、有機溶媒が大量に必要となり、環境上の観点から好ましくない。
Various techniques as described below have been proposed as techniques for creating a large number of fine communication holes in this type of polymer.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-25305 (Patent Document 1) proposes that a porous film can be obtained by kneading and sheeting ultrahigh molecular weight polyethylene and a solvent, extracting the solvent after stretching.
However, in this method, as described in paragraph 0045 and the like, the solvent contained in the entire porous membrane is removed by washing with an organic solvent for washing, so a large amount of organic solvent is required. This is not preferable from an environmental point of view.
特許3166279号(特許文献2)では、ポリオレフィン樹脂と充填剤等を含む樹脂組成物をインフレーション成形し、得られたフィルム又はシートをその引き取り方向に一軸延伸することにより連通性をもつ多孔性フィルム又はシートが得られることが提案されている。
同じく、特開2004−95550号公報(特許文献3)でもリチウム二次電池用セパレーターとして用いる多孔性フィルムを、熱可塑性樹脂と充填剤とを含む樹脂組成物から成形したシートを少なくとも一軸方向に延伸することにより得ている。
しかしながら、これらの方法により得られる多孔性フィルム又はシートでは全層に充填剤が存在していることにより単位面積あたりの質量(坪量)が大きくなるため、軽量化に向けた改善を行う余地がある。
In Japanese Patent No. 3166279 (Patent Document 2), a porous film having communication properties is obtained by inflation-molding a resin composition containing a polyolefin resin and a filler, and uniaxially stretching the obtained film or sheet in the take-off direction. It has been proposed that a sheet be obtained.
Similarly, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-95550 (Patent Document 3), a porous film used as a separator for a lithium secondary battery is stretched at least in a uniaxial direction from a sheet formed from a resin composition containing a thermoplastic resin and a filler. It is obtained by doing.
However, in the porous film or sheet obtained by these methods, since the mass (basis weight) per unit area is increased due to the presence of the filler in all layers, there is room for improvement for weight reduction. is there.
特開平10−50286号公報(特許文献4)では、高融点ポリオレフィンのフィルムと低融点ポリオレフィンのフィルムとを、それぞれ熱処理して複屈折および弾性回復率を調整した後、熱圧着して三層以上の積層フィルムを得、該積層フィルムを2段で延伸して多孔化した後熱固定することにより、電池用セパレーターとして用いる多孔性フィルムを製造することが提案されている。
一般的に単一ポリマーによる開孔延伸法と呼ばれている当該方法においては、製造工程において有機溶媒を必要とせず、かつ充填剤が存在していないので単位面積あたりの質量(坪量)も大きくはならない。しかしながら、該方法は結晶制御が非常に難しく、延伸温度や延伸倍率、多段延伸等の延伸条件において好ましい多孔構造を得ることができる条件が非常に狭いため(0025欄〜0028欄等)、工業的規模で生産する際の工程管理を考えると好ましくない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-50286 (Patent Document 4), a high melting point polyolefin film and a low melting point polyolefin film are heat-treated to adjust birefringence and elastic recovery, respectively, and then subjected to thermocompression bonding to three or more layers. It is proposed to produce a porous film to be used as a battery separator by stretching the porous film in two stages, making it porous, and then heat setting.
In this method, which is generally referred to as an open-hole stretching method using a single polymer, an organic solvent is not required in the production process, and since no filler is present, the mass per unit area (basis weight) is also Don't get big. However, this method is very difficult to control crystals, and the conditions under which a preferred porous structure can be obtained under stretching conditions such as stretching temperature, stretching ratio, and multi-stage stretching are very narrow (columns 0025 to 0028, etc.). It is not preferable when considering process control when producing on a scale.
このように前述の特許文献1〜4に記載の多孔性フィルムはそれぞれ特徴を持つものの、特にその製造方法に関して環境面と軽量性、生産性という点では十分なものはなかった。
As described above, although the porous films described in
その他、亜臨界または超臨界流体を使用する発泡技術も知られている。具体的には、ポリマーに亜臨界または超臨界流体を含浸させ飽和状態にし、その後、急激な圧力の低下等で過飽和状態を作り出し、過飽和の気体が発泡するのを利用するものである。
当該方法は細かくて均質な発泡が得られ、また二酸化炭素や窒素等の不活性ガスの亜臨界または超臨界流体を用いれば環境への負荷が極めて少ないという利点がある。
しかしながら、表面付近では急激な圧力の低下等が起きたときに過飽和状態とならず、直ちに拡散・蒸発により表面から気体が放出されるため、発泡を生じない領域、所謂、スキン層が必ず存在する。このために、厚さ方向に連通性を有する微小孔をもつ多孔体を作ることはできなかった。
In addition, foaming techniques using subcritical or supercritical fluids are also known. Specifically, a polymer is impregnated with a subcritical or supercritical fluid to be saturated, and then a supersaturated state is created by a rapid pressure drop or the like, and supersaturated gas is foamed.
This method has the advantage that fine and uniform foaming can be obtained, and if an inert gas subcritical or supercritical fluid such as carbon dioxide or nitrogen is used, the load on the environment is extremely small.
However, in the vicinity of the surface, when a sudden pressure drop or the like occurs, the state is not supersaturated, and gas is immediately released from the surface by diffusion / evaporation. . For this reason, it has not been possible to make a porous body having micropores having communication properties in the thickness direction.
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、亜臨界または超臨界流体を利用する際の課題であった表面のスキン層をなくして厚さ方向に連通性を持たせることができ、かつ、亜臨界または超臨界流体を利用することにより、有機溶媒を大量に使用する必要をなくして環境に対する負荷を軽減し、製造条件の幅が広くて生産性に優れた積層体からなる多孔体の製造方法を提供することを課題としている。
さらに、本発明は全体に均等な連通孔を有し、かつ単位面積あたりの質量が小さい多孔体を提供することを課題としている。特に電池用セパレーターとして使用した場合、電池重量を大きく増加させることなく、電解液の保持が良好であり、安全性が高い非水電解質2次電池を提供することができるセパレーターおよび電池を提供することを課題とするものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and can eliminate the skin layer on the surface, which has been a problem when using a subcritical or supercritical fluid, and can be connected in the thickness direction, and By using a subcritical or supercritical fluid, it is not necessary to use a large amount of an organic solvent to reduce the burden on the environment, and a porous body made of a laminate having a wide range of manufacturing conditions and excellent productivity. It is an object to provide a manufacturing method.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a porous body having uniform communication holes as a whole and having a small mass per unit area. In particular, when used as a battery separator, it is possible to provide a separator and a battery that can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that has good electrolyte retention and high safety without greatly increasing the battery weight. Is an issue.
本発明は、上記課題を解決するために、第一の発明として、厚さ方向に連通性を有する微小孔が多数存在する多孔体の製造方法であって、
ハードセグメントとソフトセグメントを有する熱可塑性樹脂組成物からなる中間層を少なくとも1層含み、中間層の両側に少なくとも熱可塑性樹脂と微孔形成材とを含む熱可塑性樹脂組成物からなる両側外層を積層させた少なくとも3層構造の積層体を作製する工程と、
得られた積層体に超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させた後に、該超臨界状態または亜臨界状態から解放して前記流体を気化させて、前記両側外層の最表面に無孔のスキン層を残存させて前記積層体に微小孔を形成する工程と、
前記微小孔を形成した後に、前記両側外層を構成する熱可塑性樹脂組成物から少なくとも微孔形成材を取り除くことにより前記スキン層に微小孔を形成して前記工程で形成した微小孔と連通させる第3工程を、
を備えることを特徴とする多孔体の製造方法を提供している。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides, as a first invention, a method for producing a porous body having a large number of micropores having communication in the thickness direction,
At least one intermediate layer composed of a hard segment and a thermoplastic resin composition having a soft segment is included, and both outer layers composed of a thermoplastic resin composition including at least a thermoplastic resin and a micropore forming material are laminated on both sides of the intermediate layer. Producing a laminated body having at least a three-layer structure,
The obtained laminate is impregnated with a fluid in a supercritical state or a subcritical state, and then released from the supercritical state or the subcritical state to vaporize the fluid. Leaving the skin layer to form micropores in the laminate;
After forming the micropores, the micropores are formed in the skin layer by removing at least the micropore forming material from the thermoplastic resin composition constituting the both-side outer layer, and communicated with the micropores formed in the step. 3 steps
The manufacturing method of the porous body characterized by providing is provided.
前記微孔形成材を取り除く工程の前または後に、少なくとも一軸方向に延伸させて前記工程で形成された微小孔を連通させる延伸工程を含むことが好ましい。
前記微孔形成材として有機溶媒抽出可能な可塑剤を用い、両側外層は少なくとも熱可塑樹脂と前記有機溶媒抽出可能な可塑剤を含み、該有機溶媒抽出可能な可塑剤を前記微孔形成材取り除き工程において、有機溶媒で抽出して取り除いている。
Before or after the step of removing the micropore forming material, it is preferable to include a stretching step of stretching the micropores formed in the step by stretching in at least a uniaxial direction.
An organic solvent extractable plasticizer is used as the micropore forming material, and both outer layers include at least a thermoplastic resin and the organic solvent extractable plasticizer, and the organic solvent extractable plasticizer is removed from the micropore forming material. In the process, it is removed by extraction with an organic solvent.
本発明は発明者らが鋭意研究および実験を繰り返して知見した結果に基づいてなされたものである。
即ち、本発明者らは、まず、亜臨界または超臨界流体を利用して多孔化する研究・実験を行い種々の検討を加えたが、前記した表面にスキン層が生じるという問題は回避できなかった。
そこで、本発明者らは、亜臨界または超臨界流体を利用して多孔化する層の最表面に無孔層(スキン層)を設けて、所謂、蓋をすることにより、両側外層の最表面にのみ無孔層を残して積層する中間層および両側外層に連通する微小孔を有する多孔体を得ることができることを知見した。
即ち、積層体に亜臨界または超臨界流体を含浸させ、次いで急激な圧力の低下等を発生させた時に、両側外層の最表面を無孔層で蓋をしているため、中間層および両側外層から気体が蒸散することなく過飽和状態を作り出すことができ、その結果、両側外層の最表面を除いて中間層および両側外層に微小孔を作製することに成功した。
その後、両側外層の蓋となる表面の無孔層(スキン層)を構成する樹脂組成物から少なくとも1成分を取り除くことにより前記無孔層に微小孔を設けると、既に、中間層及び両側外層に形成されている微小孔と厚さ方向に連通性を有する微小孔を有する積層多孔体を得ることができた。
The present invention has been made on the basis of results obtained by the inventors through repeated studies and experiments.
That is, the present inventors first made various studies by conducting research and experiments for making porous using a subcritical or supercritical fluid. However, the problem that a skin layer is formed on the surface cannot be avoided. It was.
Therefore, the present inventors provide a non-porous layer (skin layer) on the outermost surface of the layer that is made porous by using a subcritical or supercritical fluid, and so-called a lid, so that the outermost surfaces of both outer layers are formed. It was found that it is possible to obtain a porous body having an intermediate layer and a micropore communicating with both outer layers while leaving the non-porous layer alone.
That is, when the laminate is impregnated with a subcritical or supercritical fluid and then a sudden pressure drop is generated, the outermost surfaces of both outer layers are covered with non-porous layers. As a result, it was possible to create a supersaturated state without vaporization of gas from the surface, and succeeded in producing micropores in the intermediate layer and both outer layers except for the outermost surface of both outer layers.
After that, when micropores are provided in the nonporous layer by removing at least one component from the resin composition constituting the nonporous layer (skin layer) on the surface serving as the lid of the outer layers on both sides, the intermediate layer and the outer layers on both sides are already provided. It was possible to obtain a laminated porous body having micropores that communicate with the formed micropores in the thickness direction.
本発明の製造方法では、まず第1工程において、ハードセグメントとソフトセグメントを有する熱可塑性樹脂からなる中間層を少なくとも1層含み、中間層の両側に少なくとも熱可塑性樹脂と微孔形成材とを含む熱可塑性樹脂組成物からなる両側外層を積層させた少なくとも3層構造の積層体を作製している。 In the manufacturing method of the present invention, first, in the first step, at least one intermediate layer made of a thermoplastic resin having a hard segment and a soft segment is included, and at least the thermoplastic resin and the micropore forming material are included on both sides of the intermediate layer. A laminated body having at least a three-layer structure in which outer side layers made of a thermoplastic resin composition are laminated is produced.
前記中間層を構成する熱可塑性樹脂としては、ハードセグメントとソフトセグメントを有すれば公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。
ハードセグメントは層の強度を保つ役割をし、ソフトセグメントは亜臨界または超臨界流体を含浸させる役割を有する。ぞれぞれのセグメントが前記役割を確実に果たすためには、ハードセグメントの比率が5〜95質量%であり、ソフトセグメントの比率が95〜5質量%であることが好ましい。ハードセグメントの比率が5質量%未満であると、中間層が柔らかすぎて強度が保てず、また亜臨界または超臨界流体が中間層にとどまることができず脱気してしまい、中間層が多孔化できないおそれがある。一方、ソフトセグメントの比率が5質量%未満であると、亜臨界または超臨界流体の含浸量が少なくなり、十分な連通性を得ることが困難となる。
なお、前記ソフトセグメントは好ましくは90〜10質量%、より好ましくは70〜20質量%である。
As the thermoplastic resin constituting the intermediate layer, a known thermoplastic resin can be used as long as it has a hard segment and a soft segment.
The hard segment serves to maintain the strength of the layer, and the soft segment serves to impregnate the subcritical or supercritical fluid. In order to ensure that each segment plays the role, it is preferable that the hard segment ratio is 5 to 95 mass% and the soft segment ratio is 95 to 5 mass%. If the hard segment ratio is less than 5% by mass, the intermediate layer is too soft to maintain the strength, and the subcritical or supercritical fluid cannot remain in the intermediate layer and is degassed. There is a possibility that it cannot be made porous. On the other hand, when the soft segment ratio is less than 5% by mass, the amount of subcritical or supercritical fluid impregnated decreases, making it difficult to obtain sufficient communication.
The soft segment is preferably 90 to 10% by mass, more preferably 70 to 20% by mass.
中間層を構成する熱可塑性樹脂はフィラーを含んでもよいが、フィラーを含まないことが好ましい。これは本発明が単位面積あたりの質量が小さい多孔体を提供することを目的としているからである。 The thermoplastic resin constituting the intermediate layer may contain a filler, but preferably does not contain a filler. This is because the present invention aims to provide a porous body having a small mass per unit area.
前記中間層を構成する熱可塑性樹脂のソフトセグメントとしては、例えば、ポリイソプレン、ポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、水素添加ポリイソプレン、アモルファスポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエーテル、エチレン−プロピレンゴム、イソブテン−イソプレンゴム、フッ素ゴムまたはシリコーンゴム等が挙げられる。ハードセグメントとしては、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートまたはフッ素樹脂等が挙げられる。 As the soft segment of the thermoplastic resin constituting the intermediate layer, for example, polyisoprene, polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, hydrogenated polyisoprene, amorphous polyethylene, polyvinyl chloride, polyether, ethylene-propylene rubber, isobutene-isoprene rubber , Fluorine rubber or silicone rubber. Examples of the hard segment include polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyester, polyamide, polybutylene terephthalate, or a fluororesin.
より具体的に、中間層を構成する熱可塑性樹脂としては、スチレン系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、ポリアミド系熱可塑性樹脂またはオレフィン系熱可塑性樹脂が挙げられる。
前記スチレン系熱可塑性樹脂としては、ハードセグメントとして、スチレンもしくはメチルスチレンなどのスチレン誘導体、インデンまたはビニルナフタレン等、好ましくはポリスチレンを用い、ソフトセグメントとしてポリブタジエンもしくはポリイソプレンなどの共役ジエン系ポリマー、またはエチレン/ブチレン共重合体、エチレン/プロピレン共重合体もしくはポリイソブテンなどのポリオレフィン系エラストマーを用いたスチレン系熱可塑性樹脂が挙げられる。
More specifically, examples of the thermoplastic resin constituting the intermediate layer include a styrene-based thermoplastic resin, a polyester-based thermoplastic resin, a polyamide-based thermoplastic resin, and an olefin-based thermoplastic resin.
As the styrene-based thermoplastic resin, as a hard segment, a styrene derivative such as styrene or methylstyrene, indene or vinylnaphthalene, etc., preferably polystyrene is used, and a conjugated diene polymer such as polybutadiene or polyisoprene as a soft segment, or ethylene Styrene thermoplastic resins using polyolefin elastomers such as / butylene copolymer, ethylene / propylene copolymer or polyisobutene.
前記ポリエステル系熱可塑性樹脂としては、ハードセグメントとして芳香族ポリエステル、脂環族ポリエステルあるいはそれらの誘導体あるいはそれらの混合物などを用い、ソフトセグメントとしては、ポリテトラメチレングリコールやポリ(エチレン/プロピレン)ブロックポリグリコールなどのポリアルキレングリコールなどを用いたポリエステル系熱可塑性樹脂が挙げられる。
前記ポリアミド系熱可塑性樹脂としては、ハードセグメントとして、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12等のポリアミドまたはこれらの共重合体を用い、ソフトセグメントとしてポリテトラメチレングリコールやポリ(エチレン/プロピレン)ブロックポリグリコールなどのポリアルキレングリコールなどを用いたポリアミド系熱可塑性樹脂が挙げられる。
As the polyester-based thermoplastic resin, an aromatic polyester, an alicyclic polyester or a derivative thereof, or a mixture thereof is used as a hard segment, and a polytetramethylene glycol or poly (ethylene / propylene) block poly is used as a soft segment. And polyester-based thermoplastic resins using polyalkylene glycols such as glycols.
As the polyamide-based thermoplastic resin, polyamides such as polyamide 6, polyamide 66, polyamide 610, polyamide 612, polyamide 11 and polyamide 12 or copolymers thereof are used as hard segments, and polytetramethylene glycol or the like as soft segments. Examples thereof include polyamide-based thermoplastic resins using polyalkylene glycol such as poly (ethylene / propylene) block polyglycol.
オレフィン系熱可塑性樹脂を構成するハードセグメントとしては、
・エチレンの単独重合体樹脂、エチレンを主成分とし炭素数3以上のα−オレフィンを副成分とする共重合体樹脂;
・プロピレンの単独重合体樹脂、プロピレンを主成分としこれとエチレンもしくは炭素数4以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂;
・1−ブテンの単独重合体樹脂、1−ブテンを主成分としこれとエチレン、プロピレンもしくは炭素数5以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂;
・4−メチル−1−ペンテンの単独重合体樹脂、4−メチル−1−ペンテンを主成分とし、これとエチレン、プロピレン、1−ブテンもしくは炭素数6以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂;
・上記樹脂の変性物
が挙げられる。これら2種類以上が混合されていても良い。
As a hard segment constituting the olefin thermoplastic resin,
A homopolymer resin of ethylene, a copolymer resin having ethylene as a main component and an α-olefin having 3 or more carbon atoms as a minor component;
A homopolymer resin of propylene, a copolymer resin of propylene as a main component and ethylene or an α-olefin having 4 or more carbon atoms;
1-butene homopolymer resin, a copolymer resin of 1-butene as a main component and ethylene, propylene or an α-olefin having 5 or more carbon atoms;
· Homopolymer resin of 4-methyl-1-pentene, copolymer resin of 4-methyl-1-pentene as a main component and ethylene, propylene, 1-butene or α-olefin having 6 or more carbon atoms ;
・ Modified products of the above resins. Two or more of these may be mixed.
オレフィン系熱可塑性樹脂を構成するソフトセグメントとしては、例えばジエン系ゴム、水素添加ジエン系ゴム、オレフィンエラストマー等が挙げられる。
ジエン系ゴムとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、プロピレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム等が挙げられる。
水素添加ジエン系ゴムは、ジエン系ゴム分子の二重結合の少なくとも一部分に水素原子を付加させてなるものである。
オレフィンエラストマーは、2種類または3種類以上のオレフィンと共重合しうるポリエンを少なくとも1種加えた弾性共重合体であり、オレフィンとしてはエチレンもしくはプロピレン等のα−オレフィン等が使用され、ポリエンとしては1,4−ヘキサジエン、環状ジエン、ノルボルネン等が使用される。好ましいオレフィンエラストマーとしては、例えばエチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン−ブタジエン共重合体ゴム等が挙げられる。
なかでも、ハードセグメントとしてポリエチレンまたはポリプロピレンを用い、ソフトセグメントとしてエチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−プロピレン−ジエンゴム、水素添加ポリブタジエンまたは水素添加ポリイソプレンを用いたオレフィン系熱可塑性樹脂が好ましい。
Examples of the soft segment constituting the olefin-based thermoplastic resin include diene rubber, hydrogenated diene rubber, olefin elastomer, and the like.
Examples of the diene rubber include isoprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, propylene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, acrylonitrile-isoprene rubber, and styrene-butadiene rubber.
The hydrogenated diene rubber is obtained by adding a hydrogen atom to at least a part of a double bond of a diene rubber molecule.
The olefin elastomer is an elastic copolymer obtained by adding at least one polyene copolymerizable with two or three or more olefins. As the olefin, an α-olefin such as ethylene or propylene is used. 1,4-hexadiene, cyclic diene, norbornene and the like are used. Preferred olefin elastomers include, for example, ethylene-propylene copolymer rubber, ethylene-propylene-diene rubber, ethylene-butadiene copolymer rubber and the like.
Of these, olefin-based thermoplastic resins using polyethylene or polypropylene as the hard segment and ethylene-propylene rubber or ethylene-propylene-diene rubber, hydrogenated polybutadiene or hydrogenated polyisoprene as the soft segment are preferable.
特に、ハードセグメントとしてプロピレン系樹脂を有し、ソフトセグメントとしてエチレン−プロピレンゴムを5〜95質量%の割合で有するオレフィン系熱可塑性樹脂が好ましい。
ハードセグメントとしてのプロピレン系樹脂にはホモポリマーとコポリマーがあり、更にコポリマーにはランダムコポリマーとブロックコポリマーがある。ホモポリマーはプロピレン単独重合体であり、アイソタクティックないしはシンジオタクティックおよび種々の程度の立体規則性を示すポリプロピレンである。一方、コポリマーとしては、プロピレンを主成分とし、これとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテンもしくは1−デセン等のα−オレフィンとの共重合体が使用される。この共重合体は、2元系でも3元系でも4元系でもよく、またランダム共重合体でもブロック共重合体であってもよい。
プロピレン系樹脂には、プロピレン系単独重合体よりも融点が低い樹脂を混合することもできる。そのような融点が低い樹脂として、高密度あるいは低密度ポリエチレン等を例示することができ。その配合量は2〜50質量%であることが好ましい。
In particular, an olefin-based thermoplastic resin having a propylene-based resin as a hard segment and an ethylene-propylene rubber in a proportion of 5 to 95% by mass as a soft segment is preferable.
The propylene resin as the hard segment includes homopolymers and copolymers, and the copolymers include random copolymers and block copolymers. Homopolymers are propylene homopolymers, which are isotactic or syndiotactic and polypropylene exhibiting various degrees of stereoregularity. On the other hand, as a copolymer, propylene is a main component, and this and α such as ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-heptene, 1-octene or 1-decene. -Copolymers with olefins are used. This copolymer may be a binary system, a ternary system, or a quaternary system, and may be a random copolymer or a block copolymer.
The propylene resin may be mixed with a resin having a lower melting point than that of the propylene homopolymer. Examples of such a resin having a low melting point include high-density or low-density polyethylene. It is preferable that the compounding quantity is 2-50 mass%.
ソフトセグメントとしてのエチレン−プロピレンゴムには、エチレンとプロピレンの二元共重合体と、さらに第3成分としての非共役ジエンモノマーを少量含む三元重合体とがあるが、本発明においてはいずれを用いてもよい。前記非共役ジエンモノマーとしては、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネンまたはヘキサジエンなどが挙げられる。 エチレン−プロピレンゴムとしては、ゴム全体に対するエチレン含有率が7〜80質量%であるエチレン−プロピレンゴムが好ましく、10〜60質量%であるエチレン−プロピレンゴムがより好ましい。
エチレン−プロピレンゴムの含有量またはエチレン−プロピレンゴム中のエチレン含有率を調整することにより中間層を構成する樹脂組成物全体に対するエチレン含有率を5〜95質量%とすることが好ましい。
The ethylene-propylene rubber as a soft segment includes a binary copolymer of ethylene and propylene and a terpolymer containing a small amount of a non-conjugated diene monomer as a third component. It may be used. Examples of the non-conjugated diene monomer include dicyclopentadiene, ethylidene norbornene, and hexadiene. As the ethylene-propylene rubber, an ethylene-propylene rubber having an ethylene content of 7 to 80% by mass relative to the whole rubber is preferable, and an ethylene-propylene rubber having 10 to 60% by mass is more preferable.
By adjusting the ethylene-propylene rubber content or the ethylene content in the ethylene-propylene rubber, the ethylene content relative to the entire resin composition constituting the intermediate layer is preferably 5 to 95 mass%.
上記中間層を構成する熱可塑性樹脂の製造方法による種類分けとしては、ハードセグメントを構成するプロピレン系樹脂にソフトセグメントを構成するエチレン−プロピレンゴム等の軟質成分を二軸押出機のような混練機を用いてブレンドするコンパウンド型ポリマーと、エチレン等とプロピレンを直接重合させる重合型ポリマーが存在する。
ソフトセグメントを構成するエチレン−プロピレンゴム等の軟質成分の分散性の観点から、重合型ポリマーを用いる方が好ましい。
As a classification by the method for producing the thermoplastic resin constituting the intermediate layer, a soft component such as ethylene-propylene rubber constituting a soft segment is mixed with a propylene-based resin constituting a hard segment into a kneader such as a twin-screw extruder. There are compound-type polymers that are blended using a polymer and polymer-type polymers that directly polymerize ethylene and propylene.
From the viewpoint of dispersibility of soft components such as ethylene-propylene rubber constituting the soft segment, it is preferable to use a polymerization type polymer.
更にソフトセグメントの含有率を上げる方法として、市販のプロピレンコポリマーにエチレンプロピレンゴム等の軟質成分をブレンドする方法もある。この場合は、二軸押出機等の混練機を使うと簡単にソフトセグメントの含有率を上げることができる。
同様にプロピレンホモポリマーにエチレンプロピレンゴムやポリエチレン等を二軸押出機等の混練機を使ってブレンドすることにより、好ましいソフトセグメントの含有率をもつオレフィン系熱可塑性樹脂を得ることができる。
Further, as a method for increasing the content of the soft segment, there is a method of blending a commercially available propylene copolymer with a soft component such as ethylene propylene rubber. In this case, the content of the soft segment can be easily increased by using a kneader such as a twin screw extruder.
Similarly, an olefinic thermoplastic resin having a preferable soft segment content can be obtained by blending propylene homopolymer with ethylene propylene rubber or polyethylene using a kneader such as a twin screw extruder.
さらに、本発明の目的や中間層の特性を損なわない程度の範囲であれば、中間層を構成する熱可塑性樹脂に一般に樹脂組成物に配合される添加剤、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、スリップ剤または着色剤等を配合してもよい。 Furthermore, additives that are generally blended into the resin composition in the thermoplastic resin constituting the intermediate layer, such as antioxidants and thermal stabilizers, are within a range that does not impair the purpose of the present invention and the properties of the intermediate layer. , A light stabilizer, an ultraviolet absorber, a neutralizing agent, an antifogging agent, an antiblocking agent, an antistatic agent, a slipping agent or a coloring agent may be blended.
前記中間層を挟んで両側の最外面に位置させる両側外層は、孔のない無孔の樹脂組成物からなる層としている。ここで、本発明において「無孔」とは、中間層の表面にスキン層を生じさせないよう蓋の役割を果たすことが可能な程度に孔が開いていないことをいう。すなわち、亜臨界または超臨界流体を含浸させたのち急激な圧力の低下等を起こしたときに、中間層の表面で過飽和状態とならず、直ちに拡散・蒸発により中間層の表面から気体が放出されて発泡を生じない領域が形成されない程度に孔が開いていないことを指す。 Both side outer layers positioned on the outermost surfaces on both sides with the intermediate layer interposed therebetween are layers made of a non-porous resin composition having no holes. Here, “non-porous” in the present invention means that the hole is not open to the extent that it can serve as a lid so as not to cause a skin layer on the surface of the intermediate layer. That is, when a sudden pressure drop occurs after impregnation with a subcritical or supercritical fluid, the surface of the intermediate layer does not become supersaturated, and gas is immediately released from the surface of the intermediate layer by diffusion and evaporation. This means that the hole is not opened to such an extent that a region that does not foam is not formed.
前記両側外層は、少なくとも熱可塑性樹脂と、該両側外層の最表面に形成される無孔のスキン層を多孔化するために、除去可能な微孔形成材とを含む。
該微孔形成材としては、後工程において除去可能であり、取り除くことにより微小孔を形成でき、さらに両側外層を構成する熱可塑性樹脂と混合した際に当該樹脂の融点以上において均一溶液を形成することができ、溶融混練や成形時に蒸発しないような、例えば両側外層を構成する熱可塑性樹脂の溶融温度より高い沸点を有するものであれば公知の種々のものが使用できる。
The outer side layers include at least a thermoplastic resin and a micropore forming material that can be removed in order to make the non-porous skin layer formed on the outermost surfaces of the outer side layers.
The micropore forming material can be removed in a later step, and micropores can be formed by removing the micropore forming material. Further, when mixed with the thermoplastic resin constituting the outer layers on both sides, a uniform solution is formed above the melting point of the resin. Any known material can be used as long as it has a boiling point higher than the melting temperature of the thermoplastic resin constituting the outer layers on both sides so that it does not evaporate during melt kneading or molding.
前記微孔形成材は、両側外層を構成する熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜選択されるが、具体的には、炭化水素類、エステル類、高級アルコール、ケトン、窒素含有機化合物、エーテル等が挙げられる。
前記炭化水素類としては、n−デカン、n−ドデカン、流動パラフィンまたはパラフィンワックス等が挙げられる。
前記エステル類としては、ステアリン酸エステル等の長鎖アルキルエステル類;ジ−n−ブチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ジイソデシルフタレート、ジ−n−オクチルフタレート、ジヘプチルフタレートもしくはジヘキシルフタレートなどのフタル酸エステル類;トリ(2−エチルヘキシル)トリメリテートもしくはトリ−n−オクチルトリメリテートなどのトリメリット酸エステル類;テトラ(2−エチルヘキシル)ピロメリテートもしくはテトラ−n−オクチルピロメリテートなどのピロメリット酸エステル類;ジブチルセバケートなどのセバシン酸エステル類;ジオクチルアジペートなどのアジピン酸エステル類、またはリン酸エステル類等が挙げられる。
前記高級アルコールとしては、オレイルアルコールやステアリルアルコール等が挙げられる。
The micropore forming material is appropriately selected according to the type of the thermoplastic resin constituting the outer layers on both sides, and specifically, hydrocarbons, esters, higher alcohols, ketones, nitrogen-containing organic compounds, ethers, etc. Is mentioned.
Examples of the hydrocarbons include n-decane, n-dodecane, liquid paraffin, and paraffin wax.
Examples of the esters include long-chain alkyl esters such as stearates; di-n-butyl phthalate, di (2-ethylhexyl) phthalate, diisodecyl phthalate, di-n-octyl phthalate, diheptyl phthalate, or dihexyl phthalate. Phthalates; trimellitic esters such as tri (2-ethylhexyl) trimellitate or tri-n-octyl trimellitate; pyromellitic acids such as tetra (2-ethylhexyl) pyromellitate or tetra-n-octylpyromellitate Examples include esters; sebacic acid esters such as dibutyl sebacate; adipic acid esters such as dioctyl adipate, or phosphoric acid esters.
Examples of the higher alcohol include oleyl alcohol and stearyl alcohol.
前記微孔形成材は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてよい。2種以上を併用する場合は、これらの融点の違いを利用してその一部のみが溶融する組み合わせとすることも可能であり、このようにすると微小孔の孔径のコントロールを行うことができる。 One kind of the micropore forming material may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. When two or more kinds are used in combination, it is possible to use a combination in which only a part thereof is melted by utilizing the difference in the melting points. In this way, the pore diameter of the micropores can be controlled.
前記微孔形成材としては有機溶媒抽出可能な可塑剤が好適に用いられる。
なかでも、流動パラフィンやパラフィンワックス等の炭化水素類、フタル酸ジオクチルやフタル酸ジブチル等のエステル類、オレイルアルコールやステアリルアルコール等の高級アルコールが好ましい。特にポリオレフィン樹脂がポリエチレンの場合、流動パラフィンはポリエチレンと相溶性が高く延伸時に樹脂と可塑剤の剥離が起こりにくいために均一な延伸を実施しやすい等の理由で好ましい。
As the micropore forming material, an organic solvent extractable plasticizer is preferably used.
Of these, hydrocarbons such as liquid paraffin and paraffin wax, esters such as dioctyl phthalate and dibutyl phthalate, and higher alcohols such as oleyl alcohol and stearyl alcohol are preferable. In particular, when the polyolefin resin is polyethylene, liquid paraffin is preferable because it is highly compatible with polyethylene and the resin and the plasticizer are not easily peeled during stretching, so that uniform stretching can be easily performed.
両側外層において使用する熱可塑性樹脂と微孔形成材の混合比率については、均一な溶融混練が可能な比率であり、シート状の積層体を形成しうるのに充分な比率であり、かつ生産性を損なわない程度であれば良い。
具体的には、熱可塑性樹脂と微孔形成材を含む樹脂組成物中に占める熱可塑性樹脂の質量分率が10〜95質量%であることが好ましく、20〜70質量%であることが更に好ましい。熱可塑性樹脂の質量分率が10質量%より小さいと、溶融成形時のメルトテンションが不足しやすく成形性が低下する傾向がある。また延伸時にかかる延伸応力が小さくなり均一延伸が不十分となる場合がある。一方、熱可塑性樹脂の質量分率が90質量%を越える場合は、連通性を持った孔を得ることが難しい。
The mixing ratio of the thermoplastic resin and micropore forming material used in the outer layers on both sides is a ratio that enables uniform melt-kneading, is a ratio sufficient to form a sheet-like laminate, and is productive. As long as it does not spoil.
Specifically, the mass fraction of the thermoplastic resin in the resin composition containing the thermoplastic resin and the micropore forming material is preferably 10 to 95 mass%, and more preferably 20 to 70 mass%. preferable. When the mass fraction of the thermoplastic resin is smaller than 10% by mass, the melt tension at the time of melt molding tends to be insufficient, and the moldability tends to be lowered. Moreover, the stretching stress applied during stretching may be reduced, and uniform stretching may be insufficient. On the other hand, when the mass fraction of the thermoplastic resin exceeds 90% by mass, it is difficult to obtain a hole having communication properties.
両側外層において熱可塑性樹脂と微孔形成材を溶融混練する方法は、特に限定されるものではなくドライブレンド、溶融混練など樹脂の混合に一般に使用する混練法が適用できる。 The method of melt kneading the thermoplastic resin and the micropore forming material in the outer layers on both sides is not particularly limited, and a kneading method generally used for resin mixing such as dry blending and melt kneading can be applied.
例えば、熱可塑性樹脂を押出機、ニーダー等の樹脂混練装置に投入し、樹脂を加熱溶融させながら任意の比率で微孔形成材を導入し、更に樹脂と微孔形成材よりなる組成物を混練することにより、均一溶液を得る方法が好ましい。また、予め樹脂と微孔形成材を混練したものを投入しても良い。投入する樹脂の形態は、粉末状、顆粒状、ペレット状の何れでも良い。また、投入する微孔形成材の形態、性状は、特に限定されるものではない。 For example, a thermoplastic resin is put into a resin kneading apparatus such as an extruder or kneader, a micropore forming material is introduced at an arbitrary ratio while the resin is heated and melted, and a composition comprising the resin and the micropore forming material is kneaded. Thus, a method of obtaining a uniform solution is preferable. Further, a kneaded resin and micropore forming material may be added in advance. The form of the resin to be charged may be any of powder, granule, and pellet. Further, the form and properties of the micropore forming material to be added are not particularly limited.
両側外層を構成する前記熱可塑性樹脂は前記中間層を構成する熱可塑性樹脂と相溶性を有することがより好ましい。
これは、両側外層を構成する熱可塑性樹脂と中間層を構成する熱可塑性樹脂とが相溶性を示さないと、亜臨界または超臨界流体を含浸させ、その後、急激な圧力の低下等を発生させても、両側外層と中間層の界面では過飽和状態になりにくく、界面から気体が拡散・蒸発により放出されるため、外層と中間層に連通する孔を形成できなくなる可能性があるからである。
More preferably, the thermoplastic resin that constitutes the outer layers on both sides is compatible with the thermoplastic resin that constitutes the intermediate layer.
If the thermoplastic resin constituting the outer layer on both sides and the thermoplastic resin constituting the intermediate layer do not have compatibility, the subcritical or supercritical fluid is impregnated, and then a sudden pressure drop occurs. However, it is difficult to form a supersaturated state at the interface between the outer layers on both sides and the intermediate layer, and gas is released from the interface by diffusion / evaporation, which may make it impossible to form a hole communicating with the outer layer and the intermediate layer.
前記両側外層を構成する熱可塑性樹脂としては、具体的に、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
前記熱可塑性樹脂としてはポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。電池用セパレーターとして使用する場合は、電解液との安定性の観点から特にポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。ポリオレフィン樹脂としては、通常の押出、射出、インフレーションおよびブロー成形に使用する公知のポリオレフィン樹脂を用いてよい。
Specific examples of the thermoplastic resin constituting the both outer layers include thermoplastic resins such as polyolefin resin, fluororesin, polystyrene, ABS resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, acrylic resin, polyamide resin, acetal resin, and polycarbonate. Is mentioned.
As the thermoplastic resin, a polyolefin resin is preferably used. When used as a battery separator, it is particularly preferable to use a polyolefin resin from the viewpoint of stability with the electrolytic solution. As a polyolefin resin, you may use the well-known polyolefin resin used for normal extrusion, injection, inflation, and blow molding.
より具体的に、ポリオレフィン樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−へキセン、1−オクテンもしくは1−デセン等のホモ重合体もしくは共重合体、またはエチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンもしくは1−デセンと酢酸ビニル等の他のモノマーとの共重合体等を主成分とするものが挙げられる。
なかでも、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、ポリブテン、プロピレンエチレンブロック共重合体、プロピレンエチレンランダム共重合体、エチレンプロピレンゴム等が好ましい。
More specifically, examples of the polyolefin resin include homopolymers or copolymers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene or 1-decene, Or a copolymer mainly composed of ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, or a copolymer of 1-decene and another monomer such as vinyl acetate. It is done.
Among them, low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, polybutene, propylene ethylene block copolymer, propylene ethylene random copolymer Ethylene propylene rubber and the like are preferable.
前記熱可塑性樹脂のうち、ポリエチレン樹脂を用いることがさらに好ましい。すなわち、前記両外層の少なくとも片側の層がポリエチレン樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなることが好ましい。
ポリエチレン樹脂はポリエチレンホモポリマーまたはポリエチレンコポリマーのいずれであっても良いが、ポリエチレンホモポリマーであることが好ましい。前記ポリエチレンコポリマーとしてはα−オレフィンコモノマー含量が2モル%以下のポリエチレンコポリマーが好ましい。なお、前記α−オレフィンコモノマーの種類には特に制限はない。
Of the thermoplastic resins, it is more preferable to use a polyethylene resin. That is, it is preferable that at least one layer of the outer layers is made of a thermoplastic resin composition containing a polyethylene resin.
The polyethylene resin may be either a polyethylene homopolymer or a polyethylene copolymer, but is preferably a polyethylene homopolymer. The polyethylene copolymer is preferably a polyethylene copolymer having an α-olefin comonomer content of 2 mol% or less. The kind of the α-olefin comonomer is not particularly limited.
前記両側外層は、上述したポリエチレン樹脂を単独で用いることが好ましいが、一般的な熱可塑性樹脂をポリエチレン樹脂に混合しても良い。
ポリエチレンに混合できる熱可塑性樹脂として、具体的にはポリエチレン以外のポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、アセタール樹脂またはポリカーボネート等の熱可塑性樹脂が挙げられる。好ましくはポリプロピレン、ポリブテン、プロピレンエチレンブロック共重合体、プロピレンエチレンランダム共重合体等が挙げられる。ポリエチレンに混合できる熱可塑性樹脂は融点が140℃以上であることが好ましい。
このように、ポリエチレンに他の熱可塑性樹脂を混合する場合は、当該他の熱可塑性樹脂の配合量はポリエチレン100質量部に対して、1〜100質量部、好ましくは1〜50質量部、より好ましくは1〜25質量部、更に好ましくは1〜10質量部としている。
For the both outer layers, the above-described polyethylene resin is preferably used alone, but a general thermoplastic resin may be mixed with the polyethylene resin.
Specific examples of the thermoplastic resin that can be mixed with polyethylene include thermoplastic resins such as polyolefin resins other than polyethylene, fluorine resins, polystyrene, vinyl acetate resins, acrylic resins, polyamide resins, acetal resins, and polycarbonates. Preferably, polypropylene, polybutene, propylene ethylene block copolymer, propylene ethylene random copolymer and the like can be mentioned. The thermoplastic resin that can be mixed with polyethylene preferably has a melting point of 140 ° C. or higher.
Thus, when mixing other thermoplastic resin with polyethylene, the compounding quantity of the said other thermoplastic resin is 1-100 mass parts with respect to 100 mass parts of polyethylene, Preferably it is 1-50 mass parts, More Preferably it is 1-25 mass parts, More preferably, you may be 1-10 mass parts.
更にシャットダウン特性を付与したい場合、両側外層を構成する熱可塑性樹脂としては、低融点樹脂であり、かつ高強度の要求性能から、特に高密度ポリエチレンを主成分とする樹脂を使用することが特に好ましい。また超高分子量ポリエチレンを使用することも特に好ましい。 Further, when it is desired to provide shutdown characteristics, it is particularly preferable to use a resin mainly composed of high-density polyethylene because the thermoplastic resin constituting the outer layers on both sides is a low melting point resin and high strength required performance. . It is also particularly preferable to use ultra high molecular weight polyethylene.
本発明において両側外層を構成する熱可塑性樹脂は、その粘度平均分子量が5万以上1200万未満が好ましく、さらに好ましくは10万以上400万未満、最も好ましくは20万以上200万未満である。粘度平均分子量が5万より小さいと、溶融成形の際のメルトテンションが小さくなり成形性が低下しやすい上に、十分な絡み合いを付与し難く低強度となりやすい。粘度平均分子量が1200万を越えると、均一な溶融混練を得難い傾向があり、成形性、特に厚み安定性に劣る傾向がある。 In the present invention, the thermoplastic resin constituting the outer layers on both sides preferably has a viscosity average molecular weight of 50,000 or more and less than 12 million, more preferably 100,000 or more and less than 4 million, and most preferably 200,000 or more and less than 2 million. When the viscosity average molecular weight is less than 50,000, the melt tension at the time of melt molding becomes small and the moldability tends to be lowered, and it is difficult to impart sufficient entanglement and the strength tends to be low. When the viscosity average molecular weight exceeds 12 million, it tends to be difficult to obtain uniform melt-kneading and tends to be inferior in moldability, particularly thickness stability.
さらに、両側外層を構成するポリエチレン樹脂は、密度が0.92g/cm3以上であることが好ましい。密度を0.92g/cm3以上としているのは、層の厚さを5〜40μm程度の薄肉としても容易に裂けない所要の強度および剛性を付与するためである。ポリエチレンの密度はより好ましくは0.93g/cm3以上であり、上限は特に限定されないが0.97g/cm3程度のものが好適である。 Furthermore, it is preferable that the polyethylene resin constituting the outer layers on both sides has a density of 0.92 g / cm 3 or more. The reason why the density is 0.92 g / cm 3 or more is to provide required strength and rigidity that do not easily tear even when the layer thickness is about 5 to 40 μm. The density of polyethylene is more preferably 0.93 g / cm 3 or more, and the upper limit is not particularly limited, but a density of about 0.97 g / cm 3 is suitable.
なお、両側外層を構成する樹脂組成物には、本発明の利点を損なわない範囲で必要に応じて、フェノール系やリン系やイオウ系等の酸化防止剤、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛等の金属石鹸類、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、防曇剤、着色顔料等の公知の添加剤を混合して使用できる。
これら添加剤の配合量は、両側外層を構成する熱可塑性樹脂100質量部に対し1〜30質量部程度であることが好ましい。
It should be noted that the resin composition constituting the outer layers on both sides includes, as necessary, an antioxidant such as phenol, phosphorus or sulfur, or a metal such as calcium stearate or zinc stearate within a range not impairing the advantages of the present invention. Known additives such as soaps, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antistatic agents, antifogging agents, and coloring pigments can be mixed and used.
It is preferable that the compounding quantity of these additives is about 1-30 mass parts with respect to 100 mass parts of thermoplastic resins which comprise a both-sides outer layer.
前記両側外層および中間層を構成する熱可塑性樹脂組成物はフィラーを含有しても良いが、中間層にはフィラーを含めない方が単位面積あたりの質量が小さい多孔体を提供することができる。
フィラーを用いる場合は、無機フィラーおよび有機フィラーの何れのフィラーも使用でき、1種または2種以上を組み合わせて使用できる。
無機フィラーとしては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムなどの炭酸塩;硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩;塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどの塩化物;酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカなどの酸化物;タルク、クレー、マイカなどのケイ酸塩等が挙げられる。これらの中でも、炭酸カルシウムまたは硫酸バリウムが好ましい。
無機フィラーは樹脂中の分散性向上のため、表面処理剤で無機フィラーの表面を被覆して疎水化してもよい。この表面処理剤としては、例えばステアリン酸またはラウリル酸等の高級脂肪酸またはそれらの金属塩を挙げることができる。
The thermoplastic resin composition constituting the both outer layers and the intermediate layer may contain a filler, but a porous body having a smaller mass per unit area can be provided if the intermediate layer does not contain a filler.
When using a filler, any filler of an inorganic filler and an organic filler can be used, and it can be used 1 type or in combination of 2 or more types.
Examples of inorganic fillers include carbonates such as calcium carbonate, magnesium carbonate and barium carbonate; sulfates such as calcium sulfate, magnesium sulfate and barium sulfate; chlorides such as sodium chloride, calcium chloride and magnesium chloride; calcium oxide, magnesium oxide, Examples thereof include oxides such as zinc oxide, titanium oxide and silica; silicates such as talc, clay and mica. Among these, calcium carbonate or barium sulfate is preferable.
In order to improve the dispersibility in the resin, the inorganic filler may be hydrophobized by coating the surface of the inorganic filler with a surface treatment agent. Examples of the surface treatment agent include higher fatty acids such as stearic acid or lauric acid, or metal salts thereof.
有機フィラーとしては、延伸処理等の加熱を伴う処理の温度条件においてフィラーが溶融しないように、両側外層を構成する熱可塑性樹脂の融点よりも高い融点を有する樹脂粒子が好ましく、ゲル分が4〜10%程度の架橋した樹脂粒子がさらに好ましい。
該有機フィラーとしては、超高分子量ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、メラミン、ベンゾグアナミンなどの熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの中でも、特に架橋させたポリスチレンなどが好ましい。
As the organic filler, resin particles having a melting point higher than the melting point of the thermoplastic resin constituting the both-side outer layers are preferable so that the filler does not melt under the temperature condition of the treatment involving heating such as stretching treatment, and the gel content is 4 to 4 More preferably, about 10% crosslinked resin particles.
Examples of the organic filler include ultra high molecular weight polyethylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene, polyimide, polyetherimide. , Thermoplastic resins such as melamine and benzoguanamine, and thermosetting resins. Among these, cross-linked polystyrene and the like are particularly preferable.
前記フィラーの平均粒径としては0.01〜25μm程度、好ましくは0.05〜7μmであり、更に好ましくは0.1〜5μmである。平均粒径が0.01μm未満の場合には、フィラー同士の凝集により分散性が低下する。また、平均粒径が25μmを超えると、均一に混合しにくい。フィラーを使用する場合、必要に応じて可塑剤などの添加剤を加えても良い。 The average particle size of the filler is about 0.01 to 25 μm, preferably 0.05 to 7 μm, and more preferably 0.1 to 5 μm. When the average particle size is less than 0.01 μm, the dispersibility decreases due to the aggregation of fillers. Further, when the average particle diameter exceeds 25 μm, it is difficult to mix uniformly. When using a filler, you may add additives, such as a plasticizer, as needed.
本発明の積層工程において作製される積層体は、上述した中間層と当該中間層を挟んで両側の最外面に位置する2つの無孔の両側外層の少なくとも3層からなれば、特にその構造は限定されない。
例えば、中間層が組成の異なる複数層から構成されていてもよいし、両側外層の一方または両方が組成の異なる複数層から構成されていてもよい。また、中間層の間に両側外層と同じ組成を有する無孔層が挟まれている5層構造としていてもよい。
The laminated body produced in the laminating process of the present invention has at least three layers of the above-described intermediate layer and two non-porous outer layers located on the outermost surfaces on both sides with the intermediate layer interposed therebetween. It is not limited.
For example, the intermediate layer may be composed of a plurality of layers having different compositions, and one or both of the outer side layers may be composed of a plurality of layers having different compositions. Further, a five-layer structure in which a nonporous layer having the same composition as the outer layers on both sides is sandwiched between intermediate layers may be adopted.
さらに、2つの両側外層のそれぞれの層の組成または構造は同一であってもよいし、異なっていても良い。例えば、2つの両側外層のそれぞれが異なる物質と接触する場合は、それぞれの特性に合わせた熱可塑性樹脂の選定が必要となる。例えば、一方の層が水と接触し他方の層が有機溶媒と接触する場合は、水と接触する外層を構成する熱可塑性樹脂を耐水性のあるポリスチレンとし、有機溶媒と接触する外層を構成する熱可塑性樹脂を耐有機溶媒性の高いポリプロピレンとすることができる。 Furthermore, the composition or structure of each of the two outer layers may be the same or different. For example, when each of the two outer layers is in contact with a different substance, it is necessary to select a thermoplastic resin that matches the respective characteristics. For example, when one layer is in contact with water and the other layer is in contact with an organic solvent, the thermoplastic resin constituting the outer layer in contact with water is water-resistant polystyrene, and the outer layer in contact with the organic solvent is formed. The thermoplastic resin can be polypropylene having high organic solvent resistance.
前記積層体に、全層の厚みtに対する両側外層の厚みの合計toの割合tr(=to/t)が0.05〜0.95、好ましくは0.10〜0.90、さらに好ましくは0.15〜0.80となるように調整している。
trが0.05より小さければ、両側外層の実質的な厚みが極端に薄くなってしまい、結果的に両側外層表面の多孔構造が極端に不均一になりやすい。また、両側外層の厚みが極端に薄いと蓋の役割を果たさない。すなわち、超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させ、次いで超臨界状態または亜臨界状態から逸脱させたときに、中間層の表面から気体が薄い両側外層を通り抜けて拡散・蒸発により放出されるため、中間層に発泡を生じない領域、いわゆるスキン層が生じるおそれがあるので好ましくない。
一方、trが0.95より大きければ、中間層が極端に薄くなってしまい、厚さ方向における連通性が悪くなるおそれがある。また、両側外層が微孔形成材として有機溶媒抽出可能な可塑剤を含む場合は、両側外層が極端に厚くなると両側外層に含まれる前記可塑剤を抽出するための有機溶媒の量が多くなるため環境に対する負担が増加する。
なお、本発明においていずれかの工程で延伸処理を行う場合には、全層の厚みtに対する両側外層の厚みの合計toの割合tr(=to/t)は延伸処理後における測定値から算出されるものである。
In the laminate, the ratio tr (= to / t) of the total thickness of the outer layers on both sides to the thickness t of all layers is 0.05 to 0.95, preferably 0.10 to 0.90, more preferably 0. It is adjusted to be 15 to 0.80.
If tr is smaller than 0.05, the substantial thickness of the outer layers on both sides becomes extremely thin, and as a result, the porous structure on the surface of the outer layers on both sides tends to become extremely uneven. Also, if the thickness of the outer layers on both sides is extremely thin, it does not serve as a lid. That is, when impregnated with a fluid in the supercritical state or subcritical state and then deviated from the supercritical state or subcritical state, gas is released from the surface of the intermediate layer by diffusion / evaporation through the thin outer layers on both sides. For this reason, there is a possibility that a region where foaming does not occur in the intermediate layer, that is, a so-called skin layer, is not preferable.
On the other hand, if tr is larger than 0.95, the intermediate layer becomes extremely thin, and the connectivity in the thickness direction may be deteriorated. In addition, when the outer layers on both sides include a plasticizer that can be extracted with an organic solvent as a micropore forming material, the amount of the organic solvent for extracting the plasticizer contained in the outer layers on both sides increases when the outer layers on both sides become extremely thick. The burden on the environment increases.
In the present invention, when the stretching treatment is performed in any step, the ratio tr (= to / t) of the total thickness of the outer layers on both sides to the thickness t of all layers is calculated from the measured value after the stretching treatment. Is.
前記両側外層と中間層の少なくとも3層からなる積層体の作製方法としては公知の技術を用いてよい。例えば以下の方法で作成することができる。
まず、各層を構成する成分をヘンシェルミキサー等の粉体混合機や、一軸あるいは二軸混練機もしくはニーダー等の混練機を用いて混合し、一旦造粒してもよい。
両側外層を構成する樹脂組成物または造粒物と、中間層を構成する樹脂組成物または造粒物とを用いて前記積層体を作製する。
積層体の作製方法としては、熱接着法、押出しラミネーション法、ドライラミネーション法、共押出法等が挙げられる。なかでも、Tダイ成形法またはインフレーション成形法による共押出法が特に好適に用いられる。これは、中間層および両側外層を別々に製膜してから熱ロールなどで融着させる方法は均一な接着強度で接着させにくく、皺などの欠陥も発生しやすいからである。特にフィルムなどの厚さが薄い場合はこの傾向が顕著であるため、通常は共押出法を用いる。
A known technique may be used as a method for producing a laminate composed of at least three layers of the outer side layers and the intermediate layer. For example, it can be created by the following method.
First, the components constituting each layer may be mixed and granulated once using a powder mixer such as a Henschel mixer or a kneader such as a uniaxial or biaxial kneader or a kneader.
The said laminated body is produced using the resin composition or granulated material which comprises a both-sides outer layer, and the resin composition or granulated material which comprises an intermediate | middle layer.
Examples of the method for producing the laminate include a thermal bonding method, an extrusion lamination method, a dry lamination method, and a coextrusion method. Among these, a co-extrusion method using a T-die molding method or an inflation molding method is particularly preferably used. This is because the method in which the intermediate layer and the outer layers on both sides are separately formed and then fused with a hot roll or the like is difficult to adhere with uniform adhesive strength, and defects such as wrinkles are likely to occur. In particular, when the thickness of a film or the like is thin, since this tendency is remarkable, a coextrusion method is usually used.
前記したように、積層体を作製した後、該積層体に超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させ、次いで該超臨界状態または亜臨界状態から解放させて、前記流体を気化させることにより、前記両側外層の最表面に無孔のスキン層を残存させて前記積層体に微小孔を形成している。
このように、本工程においては、中間層と共に前記両側外層にも超臨界状態または亜臨界状態で含浸させた流体が該状態から解放された時に微小孔が形成され、両側外層の最表面に無孔のスキン層が残存し、該スキン層が所謂蓋の役目を果たして過飽和状態を作り出すことができ、中間層の表面にスキン層を生じさせることなく中間層および両側外層に厚さ方向に連通性を有する微小孔を形成できる。
As described above, after the laminate is manufactured, the laminate is impregnated with a fluid in a supercritical state or a subcritical state, and then released from the supercritical state or the subcritical state to vaporize the fluid. The non-porous skin layer is left on the outermost surface of the outer layers on both sides to form micropores in the laminate.
Thus, in this step, micropores are formed when the fluid impregnated in the supercritical state or subcritical state is released from the intermediate layer together with the intermediate layer in the supercritical state or subcritical state. The skin layer of the pores remains, and the skin layer can act as a so-called lid, creating a supersaturated state, and communicating with the intermediate layer and both outer layers in the thickness direction without causing a skin layer on the surface of the intermediate layer The micropore which has can be formed.
前記亜臨界または超臨界流体として使用できる気体は、以下のものに限定されるものではないが、例えば二酸化炭素、窒素、亜酸化窒素、エチレン、エタン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロエタン、テトラフルオロメタン、トリフルオロメタン、1,1−ジフルオロエチレン、トリフルオロアミドオキシド、シス−ジフルオロジアジン、トランス−ジフルオロジアジン、塩化二フッ化窒素、3重水素化リン、四フッ化二窒素、オゾン、ホスフィン、ニトロシルフルオライド、三フッ化窒素、塩化重水素、塩化水素、キセノン、六フッ化硫黄、フルオロメタン、パーフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、テトラフルオロメタン、トリフルオロメタン、1,1−ジフルオロエテン、エチン、ジボラン、水、テトラフルオロヒドラジン、シラン、四フッ化ケイ素、四水素化ゲルマニウム、三フッ化ホウ素、フッ化カルボニル、クロロトリフルオロメタン、ブロモトリフルオロメタンおよびフッ化ビニル等が挙げられる。
なかでも好ましい気体としては、二酸化炭素、窒素、亜酸化窒素、エチレン、エタン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロエタン、テトラフルオロメタン、トリフルオロメタンおよび1,1−ジフルオロエチレンが挙げられる。このうち不活性ガスである二酸化炭素と窒素は非可燃性であり非毒性であり、かなりの安価であり、さらに、ほとんどのポリマーに対して非反応性であるという点で特に好ましい。
The gas that can be used as the subcritical or supercritical fluid is not limited to the following, but examples include carbon dioxide, nitrogen, nitrous oxide, ethylene, ethane, tetrafluoroethylene, perfluoroethane, and tetrafluoromethane. , Trifluoromethane, 1,1-difluoroethylene, trifluoroamide oxide, cis-difluorodiazine, trans-difluorodiazine, nitrogen difluoride, phosphorus deuteride, dinitrogen tetrafluoride, ozone, phosphine, Nitrosyl fluoride, nitrogen trifluoride, deuterium chloride, hydrogen chloride, xenon, sulfur hexafluoride, fluoromethane, perfluoroethane, tetrafluoroethane, pentafluoroethane, tetrafluoromethane, trifluoromethane, 1,1-difluoro Ethene, ethyne, diborane, water, te La fluoro hydrazine, silane, silicon tetrafluoride, four germanium hydride, boron trifluoride, carbonyl fluoride, chlorotrifluoromethane, bromotrifluoromethane and vinyl fluoride, and the like.
Among them, preferable gases include carbon dioxide, nitrogen, nitrous oxide, ethylene, ethane, tetrafluoroethylene, perfluoroethane, tetrafluoromethane, trifluoromethane, and 1,1-difluoroethylene. Of these, carbon dioxide and nitrogen, which are inert gases, are particularly preferred in that they are non-flammable and non-toxic, are fairly inexpensive, and are non-reactive with most polymers.
前記「超臨界状態」とは気体と液体が共存できる限界の温度(臨界温度)および圧力(臨界圧力)を超えた状態をいう。「亜臨界状態」とは、圧力または温度が臨界圧力または臨界温度の近傍にある状態を意味する。好ましくは、臨界温度をTc、臨界圧力をPcとすると、温度が0.5Tc以上または/および圧力が0.5Pc以上である状態(但し、温度がTc以上および圧力がPc以上の場合を除く。)である。特に圧力または温度のいずれか一方が臨界圧力または臨界温度を越えていることがより好ましい。 The “supercritical state” refers to a state where the temperature (critical temperature) and pressure (critical pressure) at which gas and liquid can coexist are exceeded. “Subcritical state” means a state where the pressure or temperature is in the vicinity of the critical pressure or temperature. Preferably, assuming that the critical temperature is Tc and the critical pressure is Pc, the temperature is 0.5 Tc or higher and / or the pressure is 0.5 Pc or higher (except when the temperature is Tc or higher and the pressure is Pc or higher. ). In particular, it is more preferable that either the pressure or the temperature exceeds the critical pressure or the critical temperature.
超臨界状態または亜臨界状態の流体は通常の気体や液体とは異なる性質を示す特殊な流体であり、非常に含浸性が高い。従って、前記第1工程で得られた積層体に超臨界状態または亜臨界状態の流体を接触させれば、前記積層体に前記流体が含浸される。
積層体に超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させる具体的な方法は公知の方法に従って良い。
例えば、積層体をオートクレーブ等の耐圧容器に入れ、上に例示したような流体にして積層体に含浸させる気体状または液体状の物質を封入する。ついで、耐圧容器内の温度または/および圧力を上げて超臨界状態または亜臨界状態をつくる。すなわち、耐圧容器内の温度を0.5Tc以上、好ましくは臨界温度以上に上げるか、または/および、耐圧容器内の圧力を0.5Pc以上、好ましくは臨界圧力以上に上げる。特に、耐圧容器内の温度を臨界温度以上に上げるとともに圧力を臨界圧力以上に上げることがより好ましい。
A fluid in a supercritical state or a subcritical state is a special fluid having properties different from those of ordinary gases and liquids, and has a very high impregnation property. Therefore, when the supercritical or subcritical fluid is brought into contact with the laminate obtained in the first step, the laminate is impregnated with the fluid.
A specific method for impregnating the laminate with a fluid in a supercritical state or a subcritical state may be a known method.
For example, the laminate is placed in a pressure-resistant container such as an autoclave, and a gaseous or liquid substance to be impregnated into the laminate is made into a fluid as exemplified above. Next, the temperature or / and pressure in the pressure vessel is increased to create a supercritical state or a subcritical state. That is, the temperature in the pressure vessel is raised to 0.5 Tc or higher, preferably higher than the critical temperature, or / and the pressure in the pressure vessel is raised to 0.5 Pc or higher, preferably higher than the critical pressure. In particular, it is more preferable to raise the temperature in the pressure vessel to a critical temperature or higher and raise the pressure to a critical pressure or higher.
具体的には、例えば二酸化炭素を使用した場合、二酸化炭素の臨界温度が304.3K、臨界圧力が7.38MPaであるから、温度は常温のまま圧力を7MPa以上とすることが好ましい。
窒素を使用した場合、窒素の臨界温度が126.2K、臨界圧力が3.40MPaであるから、温度は常温のまま圧力を3MPa以上とすることが好ましい。
亜酸化窒素を使用した場合、亜酸化窒素の臨界温度が309.6K、臨界圧力が7.24MPaであるから、温度は常温のまま圧力を7MPa以上とすることが好ましい。
エチレンを使用した場合、エチレンの臨界温度が282.4K、臨界圧力が5.04MPaであるから、温度を10℃以上とし、圧力を5MPa以上とすることが好ましい。
エタンを使用した場合、エタンの臨界温度が305.2K、臨界圧力が4.88MPaであるから、温度は常温のまま圧力を4.5MPa以上とすることが好ましい。
Specifically, for example, when carbon dioxide is used, the critical temperature of carbon dioxide is 304.3 K and the critical pressure is 7.38 MPa.
When nitrogen is used, the critical temperature of nitrogen is 126.2 K and the critical pressure is 3.40 MPa. Therefore, it is preferable that the pressure is 3 MPa or more while maintaining the temperature at room temperature.
When nitrous oxide is used, since the critical temperature of nitrous oxide is 309.6K and the critical pressure is 7.24 MPa, it is preferable that the pressure is 7 MPa or more while keeping the temperature at room temperature.
When ethylene is used, since the critical temperature of ethylene is 282.4 K and the critical pressure is 5.04 MPa, it is preferable that the temperature is 10 ° C. or higher and the pressure is 5 MPa or higher.
When ethane is used, since the critical temperature of ethane is 305.2K and the critical pressure is 4.88 MPa, it is preferable that the pressure is 4.5 MPa or more while maintaining the temperature at room temperature.
超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させる時間は、中間層を構成する樹脂の組成、目的とする透気度や空孔率などにより異なるので一概にはいえないが、1分以上であることが好ましい。1分未満であると前記流体を中間層に十分含浸させることができないからである。上限値は生産効率の観点から10時間以下、好ましくは5時間以下、より好ましくは2時間以下である。 The time for impregnating the fluid in the supercritical state or subcritical state varies depending on the composition of the resin constituting the intermediate layer, the target air permeability, porosity, etc. It is preferable. This is because when the time is less than 1 minute, the intermediate layer cannot be sufficiently impregnated with the fluid. The upper limit value is 10 hours or less, preferably 5 hours or less, more preferably 2 hours or less from the viewpoint of production efficiency.
ついで、超臨界状態または亜臨界状態から解放(逸脱)させて流体を気化させることにより、両側外層の最表面を除き微小孔を形成している。
このとき温度または圧力は急激に常温または常圧まで戻しても良いし、徐々に下げていっても良い。また、常温以下の温度または常圧以下の圧力にまで一端下げてから、常温または常圧まで戻しても良い。
Next, the micropores are formed except for the outermost surfaces of the outer layers on both sides by releasing (deviating) from the supercritical state or the subcritical state to vaporize the fluid.
At this time, the temperature or pressure may be rapidly returned to normal temperature or normal pressure, or may be gradually decreased. Alternatively, the temperature may be lowered to a temperature below normal temperature or a pressure below normal pressure and then returned to normal temperature or normal pressure.
前記工程の後、両側外層の最表面に残存する無孔のスキン層を多孔化するために、有機溶媒抽出可能な可塑剤等からなる微孔形成材を取り除いて、前記工程で形成した微小孔と連通させている。其の際、除去後の多孔体中の微孔形成材残存量は1質量%未満にすることが好ましい。 After the step, in order to make the non-porous skin layer remaining on the outermost surfaces of the outer layers on both sides, the micropore forming material made of an organic solvent extractable plasticizer is removed, and the micropores formed in the step Communicating with In that case, it is preferable that the residual amount of the micropore forming material in the porous body after removal is less than 1% by mass.
本工程において、微孔形成材を取り除く方法としては微孔形成材の種類に応じて公知の方法の中から適宜選択する。
微孔形成材が有機溶媒抽出可能な可塑剤である場合は、抽出溶媒に前記工程で得られた多孔体を浸漬し、その後充分に乾燥させることにより、可塑剤を多孔体から実質的に除去することができる。可塑剤を抽出する方法はバッチ式、連続式のいずれでもよい。多孔体の収縮を抑えるために、浸漬、乾燥の一連の工程中にその端部を拘束することが好ましい。
In this step, the method for removing the micropore forming material is appropriately selected from known methods according to the type of micropore forming material.
When the micropore forming material is an organic solvent extractable plasticizer, the plasticizer is substantially removed from the porous material by immersing the porous material obtained in the above step in the extraction solvent and then thoroughly drying it. can do. The method of extracting the plasticizer may be either a batch type or a continuous type. In order to suppress the shrinkage of the porous body, it is preferable to restrain the end portion during a series of steps of immersion and drying.
前記抽出溶媒としては、両側外層を構成する熱可塑性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂に対して貧溶媒であり、かつ可塑剤に対して良溶媒であり、沸点が両側外層を構成する熱可塑性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の融点より低いことが望ましい。両側外層を構成する熱可塑性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂である場合、抽出溶媒としては、例えば、n−ヘキサンやシクロヘキサン等の炭化水素類、塩化メチレンや1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、エタノールやイソプロパノール等のアルコール類、ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトンや2−ブタノン等のケトン類が挙げられる。 The extraction solvent is a poor solvent for the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition that constitutes the outer layers on both sides, and a good solvent for the plasticizer, and has a boiling point that constitutes the outer layers on both sides. It is desirable that the temperature be lower than the melting point of the thermoplastic resin contained in the resin composition. When the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition constituting the outer layers on both sides is a polyolefin resin, examples of the extraction solvent include hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane, methylene chloride and 1,1,1- Examples thereof include halogenated hydrocarbons such as trichloroethane, alcohols such as ethanol and isopropanol, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, and ketones such as acetone and 2-butanone.
前述の通り特開平5−25305号公報(特許文献1)に記載されているような可塑剤を抽出する工程を有する多孔体の製造方法は、大量の有機溶媒を使用するため環境的な側面から好ましくない。前記特許文献1で有機溶媒を大量に使用するのは、最も難しいとされる多孔体の中心部に存在する可塑剤の抽出を確実に成し遂げ、可塑剤残量を小さくする必要があるからである。
しかしながら、本発明の場合、中間層には可塑剤が含有されておらず、可塑剤が存在するのは表層の両側外層だけであって、抽出が困難である中心部に可塑剤が存在しないので、抽出の効率が良く、ひいては抽出溶媒の使用量も極端に少なく抑えられることから、前記特許文献1のように環境的な負荷が大幅に増大するようなことはない。
As described above, the method for producing a porous body having a step of extracting a plasticizer as described in JP-A-5-25305 (Patent Document 1) uses a large amount of an organic solvent from the environmental aspect. It is not preferable. The reason why a large amount of an organic solvent is used in
However, in the case of the present invention, the intermediate layer does not contain a plasticizer, and the plasticizer is present only in the outer layers on both sides of the surface layer, and there is no plasticizer in the center where extraction is difficult. Since the extraction efficiency is high and the amount of the extraction solvent used is extremely small, the environmental load is not significantly increased as in
本発明の多孔体の製造方法においては、両側外層から微孔形成材を除去する工程の前または後に延伸処理を行うことが好ましく、特に微孔形成材の除去前に積層体を延伸処理することが好ましい。延伸処理することにより前工程で形成された微小孔の連通性をより確実に確保することができる。 In the method for producing a porous body of the present invention, it is preferable to perform a stretching treatment before or after the step of removing the micropore forming material from the outer layers on both sides, and in particular, the laminate is stretched before removing the micropore forming material. Is preferred. By performing the stretching treatment, it is possible to more reliably ensure the connectivity of the micropores formed in the previous step.
前記延伸処理は、一軸延伸または二軸延伸どちらでも構わないが、好ましくはその等方性の点から二軸延伸の方が好ましい。二軸延伸は同時二軸延伸でも、縦方向(長手方向)に延伸してから横方向に延伸する逐次二軸延伸でもよい。延伸手法としては、ロール延伸機やテンター延伸機等の一般的な装置を用いる手法で構わない。延伸倍率としては、面積倍率で少なくとも2倍、好ましくは4倍以上、さらに好ましくは4〜16倍である。
延伸温度は特に限定されるものではないが、両側外層を構成する熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度、好ましくは融点より30℃以下で延伸することが好ましい。延伸温度が融点に近づきすぎると、両外層の部分で連通性の発現が困難となる。
The stretching treatment may be either uniaxial stretching or biaxial stretching, but biaxial stretching is preferred from the viewpoint of isotropic property. Biaxial stretching may be simultaneous biaxial stretching or sequential biaxial stretching in which the film is stretched in the longitudinal direction (longitudinal direction) and then in the transverse direction. As a stretching method, a method using a general apparatus such as a roll stretching machine or a tenter stretching machine may be used. As a draw ratio, it is at least 2 times by area magnification, Preferably it is 4 times or more, More preferably, it is 4-16 times.
The stretching temperature is not particularly limited, but stretching is preferably performed at a temperature lower than the melting point of the thermoplastic resin constituting the outer layers on both sides, preferably 30 ° C. or less from the melting point. If the stretching temperature is too close to the melting point, it will be difficult to develop communication between the two outer layers.
また、必要に応じて延伸後に融点近傍で熱固定を行ったり、弛緩を行ったりして、熱収縮や寸法安定性等の対策をとってもよい。
これらの処理は公知方法で行うことができる。例えば前記熱処理は、加熱ロールによる接触加熱、オーブン中での空気中加熱等、公知の任意の方法で行うことができる。また、前述の延伸装置を転用することも可能である。熱処理温度は、中間層および両側外層を構成する熱可塑性樹脂の融点未満の任意の温度で行うことができるが、好ましくは100℃以上で前記樹脂の融点未満、より好ましくは110℃以上130℃以下としている。
Further, if necessary, measures such as heat shrinkage and dimensional stability may be taken by performing heat fixation near the melting point or relaxation after stretching.
These treatments can be performed by known methods. For example, the heat treatment can be performed by any known method such as contact heating with a heating roll or heating in air in an oven. Moreover, it is also possible to divert the above-mentioned extending | stretching apparatus. The heat treatment temperature can be any temperature below the melting point of the thermoplastic resin constituting the intermediate layer and both outer layers, but is preferably 100 ° C. or higher and lower than the melting point of the resin, more preferably 110 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. It is said.
本発明の製造方法においては、本発明の利点を損なわない範囲で後処理を行っても良い。後処理としては、例えば界面活性剤等による親水化処理または電離性放射線等による架橋処理等が挙げられる。 In the production method of the present invention, post-treatment may be performed within a range that does not impair the advantages of the present invention. Examples of the post-treatment include a hydrophilic treatment with a surfactant or the like, or a cross-linking treatment with ionizing radiation.
第二の発明として、前記製造方法からなる積層体からなる多孔体を提供している。
本発明の多孔体の物性は、両外層および中間層を構成する樹脂の種類、微孔形成材の種類や量、亜臨界または超臨界流体を含浸する条件、延伸条件(延伸倍率、延伸温度等)等によって自由に調整することができる。
As a second invention, a porous body made of a laminate comprising the above production method is provided.
The physical properties of the porous body of the present invention include the type of resin constituting both the outer layer and the intermediate layer, the type and amount of the micropore forming material, conditions for impregnating the subcritical or supercritical fluid, stretching conditions (stretching ratio, stretching temperature, etc. ) Etc. can be adjusted freely.
本発明の多孔体は、連通性の指標である透気度を1〜10,000秒/100mlの範囲としていることが好ましい。
これは透気度が10,000秒/100mlより大きければ、測定上透気度の数値は出るものの、連通性のかなり乏しい構造であることを意味しているので、実質的には連通性がないことに等しいとしてもよい。透気度は1〜5,000秒/100mlであることが好ましく、より好ましくは50〜4,000秒/100mlであることがより好ましく、100〜2,000秒/100mlであることが特に好ましい。なお、透気度はJIS P 8117に準拠して測定している。
The porous body of the present invention preferably has an air permeability, which is an index of communication, in the range of 1 to 10,000 seconds / 100 ml.
This means that if the air permeability is greater than 10,000 seconds / 100 ml, the numerical value of the air permeability will be obtained in the measurement, but it means that the structure is quite poorly connected. It may be equal to nothing. The air permeability is preferably 1 to 5,000 seconds / 100 ml, more preferably 50 to 4,000 seconds / 100 ml, and particularly preferably 100 to 2,000 seconds / 100 ml. . The air permeability is measured in accordance with JIS P 8117.
本発明の多孔体において、空孔率も多孔構造を限定する為には重要なファクターである。空孔率の測定方法は後述するが、本発明の多孔体の空孔率は5〜80%の範囲とすることが好ましい。これは空孔率が5%未満であれば実質的に連通性を得ることは困難である。また、空孔率が80%よりも大きければ、強度的な点からハンドリングが難しくなってしまうので好ましくない。空孔率は20〜70%であることがより好ましく、特に40〜60%であることが好ましい。 In the porous body of the present invention, the porosity is also an important factor for limiting the porous structure. Although the measuring method of a porosity is mentioned later, it is preferable to make the porosity of the porous body of this invention into the range of 5 to 80%. If the porosity is less than 5%, it is difficult to substantially obtain communication. Moreover, if the porosity is higher than 80%, handling becomes difficult from the viewpoint of strength, which is not preferable. The porosity is more preferably 20 to 70%, and particularly preferably 40 to 60%.
前記透気度や空孔率は用途によって要求される範囲が異なるので、用途に合わせて透気度や空孔率を適宜調整している。
例えば、おむつや生理用品などの衛生用品に使用する場合、透気度は1〜2,000秒/100mlであることが好ましい。
また、電池用セパレーターとして用いる場合、透気度は1〜500秒/100mlであることが好ましい。
Since the range required for the air permeability and the porosity differs depending on the application, the air permeability and the porosity are appropriately adjusted according to the application.
For example, when used for sanitary products such as diapers and sanitary products, the air permeability is preferably 1 to 2,000 seconds / 100 ml.
When used as a battery separator, the air permeability is preferably 1 to 500 seconds / 100 ml.
透気度や空孔率は、例えば、中間層を構成する熱可塑性樹脂におけるソフトセグメントの含有量、超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させる時間、超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させる際の温度または圧力を調整することにより制御することができる。
中間層を構成する熱可塑性樹脂におけるソフトセグメントの含有量が多くなれば、超臨界状態または亜臨界状態の流体が含浸しやすくなるから、透過性や空孔率は大きくなる。また、超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させる時間を長くしたり、透過性や空孔率を大きくすることができる。
The air permeability and porosity are, for example, the content of the soft segment in the thermoplastic resin constituting the intermediate layer, the time for impregnating the fluid in the supercritical state or subcritical state, the fluid in the supercritical state or subcritical state. It can be controlled by adjusting the temperature or pressure at the time of impregnation.
If the content of the soft segment in the thermoplastic resin constituting the intermediate layer is increased, the fluid in the supercritical state or the subcritical state is easily impregnated, so that the permeability and the porosity are increased. Further, the time for impregnating the fluid in the supercritical state or the subcritical state can be lengthened, and the permeability and the porosity can be increased.
本発明の多孔体は、25μmあたりの厚みに換算したときの単位面積あたりの質量(秤量という)が10〜30g/m2であることが好ましく、10〜25g/m2であることがより好ましい。秤量を小さくすることにより、本発明の多孔体を搭載する装置の軽量化を図ることができる。前記一定範囲の秤量を示すためには、中間層および両側外層ともにフィラーを配合しないか、フィラーを配合する場合でも本発明の多孔体の全質量に対するフィラーの質量の割合、つまりフィラーの含有率を40質量%以下、より好ましくは30質量%以下に抑える。 The porous body of the present invention preferably has a mass per unit area (referred to as a weight) of 10 to 30 g / m 2 and more preferably 10 to 25 g / m 2 when converted to a thickness per 25 μm. . By reducing the weighing, it is possible to reduce the weight of the device on which the porous body of the present invention is mounted. In order to show a certain range of weighing, no filler is blended in the intermediate layer and both outer layers, or even when filler is blended, the ratio of the filler mass to the total mass of the porous body of the present invention, that is, the filler content It is suppressed to 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less.
本発明の多孔体において、中間層がポリプロピレン樹脂組成物から構成されていると、従来のポリエチレン樹脂のみからなる多孔性フィルムより高い耐熱性を発揮することができる。つまり、高温に曝されてもその形状が保持できる。
耐熱性の指標として 本発明の多孔体は、その熱収縮率が25%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることが特に好ましい。熱収縮率が25%よりも大きいと、本発明の多孔体を電池用セパレーターとして用いた場合、多孔体の端部にて正極と負極が接触し、短絡してしまうことが懸念される。
In the porous body of the present invention, when the intermediate layer is composed of a polypropylene resin composition, higher heat resistance can be exhibited than a conventional porous film made of only a polyethylene resin. That is, the shape can be maintained even when exposed to high temperatures.
As an index of heat resistance, the porous body of the present invention preferably has a thermal shrinkage of 25% or less, more preferably 15% or less, and particularly preferably 10% or less. When the thermal shrinkage rate is larger than 25%, when the porous body of the present invention is used as a battery separator, there is a concern that the positive electrode and the negative electrode come into contact with each other at the end of the porous body, causing a short circuit.
本発明の多孔体については、厚さまたは形状等は特に限定されない。例えば本発明の多孔体は、平均厚さが1μm以上250μm未満のフィルム状、厚さが250μm以上数mm未満のシート状、厚さが数mm以上の成形体のいずれであってもよく、用途に応じて適宜選択できる。
なかでも、本発明の多孔体はフィルム状を呈することが好ましい。即ち、多孔体の平均厚みは1〜250μmで、好ましくは10〜200μmであり、より好ましくは10〜150μmである。
なお、平均厚みは、1/1000mmのダイアルゲージにて面内を不特定に5箇所測定し、その平均を算出して得られる値である。
The thickness or shape of the porous body of the present invention is not particularly limited. For example, the porous body of the present invention may be any of a film shape having an average thickness of 1 μm or more and less than 250 μm, a sheet shape having a thickness of 250 μm or more and less than several mm, and a molded product having a thickness of several mm or more. It can be appropriately selected depending on the situation.
Especially, it is preferable that the porous body of this invention exhibits a film form. That is, the average thickness of the porous body is 1 to 250 μm, preferably 10 to 200 μm, and more preferably 10 to 150 μm.
Note that the average thickness is a value obtained by measuring five in-plane positions in an unspecified manner with a 1/1000 mm dial gauge and calculating the average.
前記特性を有する本発明の多孔体は、透気性が要求される種々の用途に応用することができる。電池用セパレーター;使い捨て紙オムツ、生理用品等の体液吸収用パットもしくはベッドシーツ等の衛生材料;手術衣もしくは温湿布用基材等の医療用材料;ジャンパー、スポーツウエアもしくは雨着等の衣料用材料;壁紙、屋根防水材、断熱材、吸音材等の建築用材料;乾燥剤;防湿剤;脱酸素剤;使い捨てカイロ;鮮度保持包装もしくは食品包装等の包装材料等の資材として極めて好適に使用できる。
なかでも、本発明の多孔体は各種電子機器等の電源として利用されるリチウムイオン二次電池等の非水電解液電池用セパレーターとして好適に用いられる。
The porous body of the present invention having the above characteristics can be applied to various uses that require air permeability. Battery separators; Sanitary materials such as disposable paper diapers and sanitary items such as pads or bed sheets for absorbing body fluids; Medical materials such as surgical clothing or base materials for warm compresses; Materials for clothing such as jumpers, sportswear or rainwear ; Building materials such as wallpaper, roof waterproofing material, heat insulating material, sound absorbing material; desiccant; moisture-proofing agent; oxygen scavenger; disposable body warmer; can be used very suitably as a material for packaging materials such as freshness preservation packaging or food packaging .
Especially, the porous body of this invention is used suitably as a separator for nonaqueous electrolyte batteries, such as a lithium ion secondary battery utilized as power supplies, such as various electronic devices.
本発明の多孔体の製造方法は、亜臨界または超臨界流体を利用する際の課題であった表面のスキン層をなくして厚さ方向の連通性を確保できる。特に亜臨界または超臨界流体として二酸化炭素や窒素などの無毒な不活性ガスを用いれば環境に対する負荷を軽減できる。
さらに、本発明の積層構造の多孔体の製造方法は、製造条件の幅が広く、工程管理が行いやすいという利点がある。
The method for producing a porous body of the present invention eliminates the skin layer on the surface, which has been a problem when using a subcritical or supercritical fluid, and can ensure connectivity in the thickness direction. In particular, if a non-toxic inert gas such as carbon dioxide or nitrogen is used as a subcritical or supercritical fluid, the burden on the environment can be reduced.
Furthermore, the method for producing a porous body having a laminated structure according to the present invention has an advantage that the production conditions are wide and process management is easy.
上記製造方法により得られる本発明の多孔体は全体に均等な連通孔を有し、かつ単位面積あたりの質量が小さいという特徴を有する。そのため、本発明の多孔体は特に電池用セパレーターとして好適に使用でき、その場合電池重量を大きく増加させることなく、電解液の保持が良好であり、安全性が高い非水電解質2次電池を提供することができる。 The porous body of the present invention obtained by the above production method is characterized by having uniform communication holes throughout and having a small mass per unit area. Therefore, the porous body of the present invention can be particularly suitably used as a battery separator, and in this case, a non-aqueous electrolyte secondary battery having good electrolyte retention and high safety without greatly increasing the battery weight is provided. can do.
以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、図1および図2は、それぞれ、後述する本発明の製造方法により製造された積層体からなるフィルム状の多孔体の第1および第2実施形態を示す。
第1および第2実施形態の多孔体は、積層枚数を相違させた多孔体1(1−1、1−2)からなるが、いずれも後述する同一の製造方法で製造している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
First, FIG. 1 and FIG. 2 show the first and second embodiments of a film-like porous body made of a laminate produced by the production method of the present invention described later, respectively.
Although the porous body of 1st and 2nd embodiment consists of the porous body 1 (1-1, 1-2) which made the number of lamination | stacking differ, all are manufactured with the same manufacturing method mentioned later.
図1に示す第1実施形態の多孔体1(1−1)は3層構造とし、中間層2と、その両側外面に位置する一対の両側外層3、4を厚さ方向に積層一体化している。中間層2と両側外層3、4にはそれぞれ微小孔2a、3a、4aが多数存在し、これら微小孔2a、3a、4aは厚さ方向に連通されている。両側外層3、4は同一の樹脂組成物からなり、中間層2は両側外層3、4とは異なる樹脂組成物からなる。なお、両側外層3、4の樹脂組成物は相違させてもよい。
The porous body 1 (1-1) according to the first embodiment shown in FIG. 1 has a three-layer structure, in which an
図2に示す第2実施形態の多孔体1(1−2)は4層構造とし、2層の中間層2(2A、2B)と、これら2層の中間層2の両側外面に両側外層3、4を備え、第1実施形態と同様に、これら各層に微小孔2a〜4aを有し、これらは厚さ方向に連通されている。
The porous body 1 (1-2) of the second embodiment shown in FIG. 2 has a four-layer structure, two intermediate layers 2 (2A, 2B), and both outer layers 3 on both outer surfaces of the two
前記第1および第2の実施形態の多孔体1は、いずれの態様においても、中間層2はフィラーを含まないハードセグメントとソフトセグメントを有する熱可塑性樹脂からなり、両側外層3、4はフィラーを含まず少なくとも熱可塑性樹脂と微孔形成剤とを含む熱可塑性樹脂からなる。そして、中間層2に存在する微小孔2aは超臨界または亜臨界流体の含浸によって形成され、両側外層3、4に存在する微小孔3a、4aは超臨界または亜臨界流体の含浸および微孔形成剤の抽出除去によって形成される。
In any aspect, the
以下に、3層構造の第1実施形態の多孔体1の製造方法について説明する。
なお、前記したように、第2実施形態の多孔体の製造方法は第1実施形態と同様な下記の工程からなる。
Below, the manufacturing method of the
As described above, the method for manufacturing the porous body according to the second embodiment includes the following steps similar to those in the first embodiment.
前記多孔体1の製造方法は、
ポリプロピレン樹脂組成物からなる中間層2と、中間層2の両側に少なくともポリエチレン樹脂と有機溶媒抽出可能な可塑剤を含む熱可塑性樹脂組成物からなる両側外層3,4を積層させた3層構造の積層体を作製する第1工程と、
得られた積層体に超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させた後に、該超臨界状態または亜臨界状態から解放して前記流体を気化させることにより前記両側外層3、4の最表面に無孔のスキン層3b、4bを残して、中間層2および両側外層3、4に微小孔を形成して多孔化する第2工程と、
第2工程で得られた積層体に対し延伸処理を行う第2’工程と
前記両側外層を構成する熱可塑性樹脂組成物から可塑剤を有機溶媒で抽出することにより前記両側外層3,4には前記スキン層3b、4bも含めて微小孔を形成し、この微小孔を前記第3工程で形成した微小孔と連通させる第3工程
からなる。
The manufacturing method of the
A three-layer structure in which an
The obtained laminate is impregnated with a fluid in a supercritical state or a subcritical state, and then released from the supercritical state or the subcritical state to vaporize the fluid, whereby the outermost surfaces of the both
In the second
中間層2を構成するポリプロピレン樹脂組成物としては、ポリプロピレンホモポリマーにエチレン−プロピレンゴムが配合されている樹脂組成物を用いている。
エチレン−プロピレンゴムの含有量は5〜95質量%であることが好ましく、15〜75質量%であることがより好ましく、30〜60質量%であることがさらに好ましい。
エチレン−プロピレンゴムとしては、ゴム全体に対するエチレン含有率が30〜55質量%であるエチレン−プロピレンゴムが特に好ましい。
エチレン−プロピレンゴムの含有量およびエチレン−プロピレンゴム中のエチレン含有率を調整することにより、中間層を構成するポリプロピレン樹脂組成物全体に対するエチレン含有率が5〜70質量%となることが好ましく、5〜50質量%となることがより好ましく、10〜30質量%となることが特に好ましい。
このように中間層2にポリプロピレン樹脂を用いることにより、従来のポリエチレン樹脂のみからなる多孔性フィルムより高い耐熱性を発揮することができるという利点がある。つまり、高温に曝されてもその形状が保持できる。
As the polypropylene resin composition constituting the
The ethylene-propylene rubber content is preferably 5 to 95% by mass, more preferably 15 to 75% by mass, and further preferably 30 to 60% by mass.
As the ethylene-propylene rubber, an ethylene-propylene rubber having an ethylene content of 30 to 55% by mass based on the whole rubber is particularly preferable.
By adjusting the ethylene-propylene rubber content and the ethylene content in the ethylene-propylene rubber, the ethylene content relative to the entire polypropylene resin composition constituting the intermediate layer is preferably 5 to 70% by mass. It is more preferably ˜50 mass%, and particularly preferably 10 to 30 mass%.
Thus, by using a polypropylene resin for the
前記両側外層3、4を構成するポリエチレン樹脂としては、密度が0.94g/cm3以上、好ましくは0.95〜0.97g/cm3の高密度ポリエチレン、またはASTM法による分子量が50〜600万である超高分子量ポリエチレンが好ましい。
前記ポリエチレン樹脂に配合されている有機溶媒抽出可能な可塑剤としては、流動パラフィンやパラフィンワックス等の炭化水素類を用いることが好ましく、パラフィンワックスを用いることがより好ましい。前記可塑剤の含有量は、前記両側外層3、4を構成する熱可塑性樹脂組成物100質量部に対して30〜90質量部であることが好ましく、40〜80質量部であることがより好ましい。
The polyethylene resin constituting the both
As an organic solvent extractable plasticizer blended in the polyethylene resin, hydrocarbons such as liquid paraffin and paraffin wax are preferably used, and paraffin wax is more preferably used. The content of the plasticizer is preferably 30 to 90 parts by mass, and more preferably 40 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin composition constituting the both
前記中間層2と、中間層2を挟むように配置する両側外層3、4の3層からなる積層体を作製する方法として、下記方法を用いている。
まず、両側外層3、4に関しては、熱可塑性樹脂および可塑剤をヘンシェルミキサー等の粉体混合機で混合し、一軸あるいは二軸混練機、ニーダー等で加熱混練し、ペレットを予め形成しておく。なお、可塑剤の分散状態を考えると、二軸混練機を使用することが更に好ましい。
前記ペレットの水分率は1000ppm以下、好ましくは700ppm以下に制御している。これは、ペレットの水分が1000ppmより大きいとゲル、ピンボールが極度に発生して好ましくないためである。
The following method is used as a method of producing a laminate composed of the
First, with respect to the
The moisture content of the pellets is controlled to 1000 ppm or less, preferably 700 ppm or less. This is because if the moisture content of the pellet is larger than 1000 ppm, gel and pinball are extremely generated, which is not preferable.
前述のように調製した両側外層用のペレットと中間層用のポリプロピレン樹脂組成物とを共押出で3層状に積層したフィルムを押出成形する。より具体的には、多層成形用のインフレーションダイまたはTダイを用いて、150〜250℃、好ましくは190〜220℃の温度条件下で積層する。
こうして得られる積層体においては、全層の厚みtに対する両側外層の厚みの合計toの割合tr(=to/t)が0.4〜0.80、好ましくは0.5〜0.7となるように調整している。
A film in which the pellets for both outer layers prepared as described above and the polypropylene resin composition for the intermediate layer are co-extruded and laminated into three layers is extruded. More specifically, lamination is performed under a temperature condition of 150 to 250 ° C, preferably 190 to 220 ° C, using an inflation die or T die for multilayer molding.
In the laminated body thus obtained, the ratio tr (= to / t) of the total thickness of the outer layers on both sides to the thickness t of all layers is 0.4 to 0.80, preferably 0.5 to 0.7. It is adjusted so that.
前記第1工程で得られた積層体を耐圧容器に入れ、該耐圧容器に二酸化炭素ガスまたは窒素ガスを封入する。耐圧容器内の圧力を上げ、二酸化炭素ガスまたは窒素ガスを超臨界状態または亜臨界状態とする。
より具体的には、二酸化炭素を使用する場合は圧力を7Mpa以上、好ましくは15Mpa以上に上げている。窒素を使用する場合は圧力を3Mpa以上、好ましくは10Mpa以上に上げている。耐圧容器内の温度は常温でよいが、加熱することもできる。
The laminate obtained in the first step is placed in a pressure vessel, and carbon dioxide gas or nitrogen gas is sealed in the pressure vessel. The pressure in the pressure vessel is increased, and carbon dioxide gas or nitrogen gas is brought into a supercritical state or a subcritical state.
More specifically, when carbon dioxide is used, the pressure is increased to 7 Mpa or more, preferably 15 Mpa or more. When nitrogen is used, the pressure is increased to 3 Mpa or more, preferably 10 Mpa or more. The temperature in the pressure vessel may be room temperature, but can be heated.
耐圧容器内の圧力および温度を保つことにより、超臨界状態または亜臨界状態の二酸化炭素または窒素が積層体に含浸される。含浸時間は10分〜2時間、好ましくは30分〜1.5時間である。
その後、耐圧容器内の圧力または温度を常圧または常温に戻すことにより、含浸された二酸化炭素または窒素を気化させる。耐圧容器内の圧力または温度は漸減させてもよいし、一気に常圧または常温に戻してもよい。
By maintaining the pressure and temperature in the pressure vessel, carbon dioxide or nitrogen in a supercritical state or a subcritical state is impregnated into the laminate. The impregnation time is 10 minutes to 2 hours, preferably 30 minutes to 1.5 hours.
Thereafter, the impregnated carbon dioxide or nitrogen is vaporized by returning the pressure or temperature in the pressure vessel to normal pressure or normal temperature. The pressure or temperature in the pressure vessel may be gradually decreased, or may be returned to normal pressure or room temperature at once.
第2工程で得られた積層体を第2’工程で延伸処理する。この延伸処理工程は必須工程ではないが、延伸処理することにより亜臨界または超臨界流体により生じた微小孔を広げることができ、厚さ方向の連通性を確実なものとすることができる。
第2’工程の延伸方法は、縦方向(長手方向)に延伸してから横方向に延伸する逐次二軸延伸が好ましい。延伸倍率としては、面積倍率で4〜16倍、好ましくは4〜12倍とする。延伸温度は30〜80℃であることが好ましい。
The laminate obtained in the second step is stretched in the second ′ step. Although this stretching process is not an essential process, the stretching process can widen the micropores generated by the subcritical or supercritical fluid, and can ensure the communication in the thickness direction.
The stretching method in the 2 ′ step is preferably sequential biaxial stretching in which the film is stretched in the longitudinal direction (longitudinal direction) and then in the transverse direction. The draw ratio is 4 to 16 times, preferably 4 to 12 times in terms of area magnification. The stretching temperature is preferably 30 to 80 ° C.
さらに、第2’工程の後、必要に応じて得られた多孔体に対し熱寸法安定性を付与するため熱処理を行ってもよい。熱処理は、加熱ロールによる接触加熱、オーブン中での空気中加熱等、公知の任意の方法で行うことができる。熱処理温度は、中間層2および両側外層3、4を構成する熱可塑性樹脂の融点未満の任意の温度で行うことができるが、好ましくは100℃以上前記樹脂の融点未満、より好ましくは110℃以上130℃以下としている。
Further, after the second 'step, heat treatment may be performed on the porous body obtained as necessary to impart thermal dimensional stability. The heat treatment can be performed by any known method such as contact heating with a heating roll or heating in the air in an oven. The heat treatment temperature can be any temperature lower than the melting point of the thermoplastic resin constituting the
ついで、第3工程において前記両側外層を構成する熱可塑性樹脂組成物から可塑剤を有機溶媒で抽出する。より具体的には、抽出溶媒に第2’工程で得られた多孔体を浸漬し、その後充分に乾燥させることにより、可塑剤を多孔体から実質的に除去することができる。
抽出溶媒は可塑剤の種類に応じて適宜選択すればよい。可塑剤として流動パラフィンやパラフィンワックス等の炭化水素類を用いる場合は、抽出溶媒としてエタノールやイソプロパノール等のアルコール類を用いることが好ましい。
このように可塑剤を抽出することにより、前記スキン層3a、4aを含めて両側外層3,4の全体に微小孔が形成され、該微小孔が前記第2工程で形成した微小孔と連通され、厚さ方向に連通性を有する微小孔が多数存在する多孔体が得られる。
Next, in the third step, the plasticizer is extracted with an organic solvent from the thermoplastic resin composition constituting the both outer layers. More specifically, the plasticizer can be substantially removed from the porous body by immersing the porous body obtained in the second 'step in the extraction solvent and then sufficiently drying it.
What is necessary is just to select an extraction solvent suitably according to the kind of plasticizer. When using hydrocarbons such as liquid paraffin and paraffin wax as the plasticizer, it is preferable to use alcohols such as ethanol and isopropanol as the extraction solvent.
By extracting the plasticizer in this manner, micropores are formed in the entire
前記のように製造された多孔体1は、連通性の指標である透気度が100〜5,000秒/100mlとしており、好ましくは100〜2,000秒/100mlとしている。空孔率は30〜70%とし、好ましくは35〜60%としている。
前記多孔体1は、中間層2および両側外層3,4にはともにフィラーを含有しないことから、25μmあたりの厚みに換算したときの単位面積あたりの質量(秤量という)を10〜30g/m2、好ましくは10〜20g/m2、より好ましくは10〜15g/m2、として、多孔体1を軽量化している。
前記多孔体1はフィルム状を呈し、平均厚みを1〜250μm、好ましくは10〜200μm、より好ましくは10〜100μmとし、該多孔体の用途に応じて調製している。
The
Since the
The
前記した多孔体1は透気性が要求される種々の用途に用いることができるが、なかでも電池用セパレーターとして使用することが好ましい。
本発明の多孔体1を電池用セパレーターとして使用する場合は、透気度を50〜500秒/100mlとしている。これは、透気度を50秒/100ml未満にすると、電解液保持性が低下して二次電池の容量が低くなったり、サイクル性が低下したりするおそれがある。一方、透気度が500秒/100mlを超えると、イオン伝導性が低くなり十分な電池特性を得ることができないことによる。好ましくは100〜300秒/100mlである。
また、空孔率は30〜70%としている。これは、空孔率が30%未満ではイオン透過性が低く十分な電池性能を得ることが困難である一方、空孔率が70%を越えると電池の安全性の観点から好ましくないことによる。より好ましくは35〜65%である。
The
When the
Moreover, the porosity is set to 30 to 70%. This is because if the porosity is less than 30%, the ion permeability is low and it is difficult to obtain sufficient battery performance, whereas if the porosity exceeds 70%, it is not preferable from the viewpoint of battery safety. More preferably, it is 35 to 65%.
電池用セパレーターとしてはシャットダウン特性の必要性からポリエチレン樹脂を主成分とした多孔性フィルムが用いられるが、中間層にポリプロピレン樹脂組成物を用いることによりシャットダウン以降の寸法安定性を向上させ、電池として不安定な状態に陥りにくくすることができる。 As a battery separator, a porous film composed mainly of a polyethylene resin is used because of the necessity of shutdown characteristics. However, by using a polypropylene resin composition for the intermediate layer, the dimensional stability after shutdown is improved and the battery is not suitable. It can be made difficult to fall into a stable state.
次に、本発明の前記多孔体1を電池用セパレーター10として収容している非水電解液電池について、図3に参照して説明する。
正極板21、負極板22の両極をセパレーター10を介して互いに重なるようにして渦巻き状に捲回し、巻き止めテープで外側を止めて捲回体としている。この渦巻き状に巻回する際、セパレーター10は厚さが5〜40μmであることが好ましく、5〜30μmであることがより好ましい。厚みが5μm未満であるとセパレーターが破れやすくなり、40μmを越えると電池用セパレーターとして所定の電池缶に捲回して収納する際、電池面積が小さくなり、ひいては電池容量が小さくなるからである。
Next, a non-aqueous electrolyte battery containing the
Both electrodes of the
前記正極板21、セパレーター10および負極板22を一体的に巻き付けた捲回体を有底円筒状の電池ケース内に収容し、正極および負極のリード体24、25と溶接する。ついで、上記電解質を電池缶内に注入し、セパレーター10などに十分に電解質が浸透した後、電池缶の開口周縁にガスケット26を介して正極蓋27を封口し、予備充電、エージングを行い、筒型の非水電解液電池を作製している。
A wound body in which the
電解液としては、リチウム塩を電解液とし、これを有機溶媒に溶解した電解液が用いられる。有機溶媒としては特に限定されるものではないが、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート、プロピオン酸メチルもしくは酢酸ブチルなどのエステル類、アセトニトリル等のニトリル類、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシメタン、ジメトキシプロパン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランもしくは4−メチル−1,3−ジオキソランなどのエーテル類、またはスルホランなどが挙げられ、これらを単独でまたは二種類以上を混合して用いることができる。
なかでも、エチレンカーボネート1質量部に対してメチルエチルカーボネートを2質量部混合した溶媒中に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.4mol/Lの割合で溶解した電解質が好ましい。
As the electrolytic solution, an electrolytic solution in which a lithium salt is used as an electrolytic solution and is dissolved in an organic solvent is used. The organic solvent is not particularly limited. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, esters such as dimethyl carbonate, methyl propionate or butyl acetate, and nitriles such as acetonitrile. 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxymethane, dimethoxypropane, 1,3-dioxolane, ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran or 4-methyl-1,3-dioxolane, or sulfolane These may be used alone or in combination of two or more.
Among them, an electrolyte obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6) at a rate of 1.4 mol / L in a solvent obtained by mixing 2 parts by mass of methyl ethyl carbonate relative to
負極としてはアルカリ金属またはアルカリ金属を含む化合物をステンレス鋼製網などの集電材料と一体化させたものが用いられる。前記アルカリ金属としては、例えばリチウム、ナトリウムまたはカリウムなどが挙げられる。前記アルカリ金属を含む化合物としては、例えばアルカリ金属とアルミニウム、鉛、インジウム、カリウム、カドミウム、スズもしくはマグネシウムなどとの合金、さらにはアルカリ金属と炭素材料との化合物、低電位のアルカリ金属と金属酸化物もしくは硫化物との化合物などが挙げられる。
負極に炭素材料を用いる場合、炭素材料としてはリチウムイオンをドープ、脱ドープできるものであればよく、例えば黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭などを用いることができる。
As the negative electrode, an alkali metal or a compound containing an alkali metal integrated with a current collecting material such as a stainless steel net is used. Examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium. Examples of the compound containing an alkali metal include an alloy of an alkali metal and aluminum, lead, indium, potassium, cadmium, tin or magnesium, a compound of an alkali metal and a carbon material, a low potential alkali metal and a metal oxide, and the like. Or a compound with a sulfide or the like.
When a carbon material is used for the negative electrode, the carbon material may be any material that can be doped and dedoped with lithium ions, such as graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, a fired body of an organic polymer compound, Mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon and the like can be used.
本実施形態では、負極として、フッ化ビニリデンをN−メチルピロリドンに溶解させた溶液に平均粒径10μmの炭素材料を混合してスラリーとし、この負極合剤スラリーを70メッシュの網を通過させて大きな粒子を取り除いた後、厚さ18μmの帯状の銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布して乾燥させ、その後、ロールプレス機により圧縮成形した後、切断し、帯状の負極板としたものを用いている。 In this embodiment, as a negative electrode, a carbon material having an average particle size of 10 μm is mixed with a solution in which vinylidene fluoride is dissolved in N-methylpyrrolidone to form a slurry, and this negative electrode mixture slurry is passed through a 70-mesh net. After removing the large particles, uniformly apply to both sides of a negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 18 μm and dry, and then compression-molded with a roll press machine, cut, and strip-shaped negative electrode plate What is used.
正極としては、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、二酸化マンガン、五酸化バナジウムもしくはクロム酸化物などの金属酸化物、二硫化モリブデンなどの金属硫化物などが活物質として用いられ、これらの正極活物質に導電助剤やポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤などを適宜添加した合剤を、ステンレス鋼製網などの集電材料を芯材として成形体に仕上げたものが用いられる。 As the positive electrode, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, manganese dioxide, metal oxide such as vanadium pentoxide or chromium oxide, metal sulfide such as molybdenum disulfide, etc. are used as active materials. , These positive electrode active materials are combined with conductive additives and binders such as polytetrafluoroethylene as appropriate, and finished with a current collector material such as a stainless steel mesh as a core material. It is done.
本実施形態では、正極としては、下記のようにして作製される帯状の正極板を用いている。即ち、リチウムコバルト酸化物(LiCoO2)に導電助剤としてリン状黒鉛を質量比90:5で加えて混合し、この混合物と、ポリフッ化ビニリデンをN−メチルピロリドンに溶解させた溶液とを混合してスラリーにした。この正極合剤スラリーを70メッシュの網を通過させて大きな粒子を取り除いた後、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布して乾燥し、その後、ロールプレス機により圧縮成形した後、切断し、帯状の正極板としている。 In the present embodiment, a strip-like positive electrode plate produced as follows is used as the positive electrode. In other words, lithium graphite oxide (LiCoO 2 ) was added with phosphorous graphite as a conductive additive at a mass ratio of 90: 5 and mixed, and this mixture was mixed with a solution in which polyvinylidene fluoride was dissolved in N-methylpyrrolidone. To make a slurry. The positive electrode mixture slurry is passed through a 70 mesh net to remove large particles, and then uniformly applied to both sides of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried. After compression molding, it is cut into a strip-like positive electrode plate.
以下、本発明を多孔体の実施例を説明する。
(実施例1)
両側外層を構成する樹脂組成物の準備として、超高分子量ポリエチレン(三井化学(株)製「ハイゼックスミリオン240M」)25質量部とパラフィンワックス(日本精蝋(株)製「135」)75質量部を混合し、二軸押出機でペレット化した。次に、該熱可塑性樹脂組成物を両外層とし、中間層を構成する熱可塑性樹脂組成物としてポリプロピレンにエチレンプロピレンゴムを含有させた熱可塑性エラストマー(三菱化学(株)製「Zelas5053」)を使用し、層比が外層/中間層/外層=30/40/30となるように調整しながら、多層成型用のTダイを用いて200℃の温度下で成形し、2種3層の積層体を得た。
得られた積層体を圧力容器に仕込み、常温下で圧力容器内に不活性ガスである二酸化炭素を封入した。ついで圧力を15MPaまで上げて二酸化炭素を亜臨界状態または超臨界状態とし、この状態を1時間保持して積層体に亜臨界状態または超臨界状態の二酸化炭素を含浸させた。その後、圧力容器のバルブを全開放して容器内の圧力を解放した。
二酸化炭素を含浸させた積層体をストレッチャーにて延伸温度70℃で、縦方向(長手方向)に2倍、横方向に2.5倍の延伸倍率で逐次延伸を行い、その後123℃で熱固定を行った。
その後、80℃のイソプロピルアルコールを用いてパラフィンワックスを抽出し両側外層に微小孔を形成させ、膜厚方向に連通性をもつ実施例1の多孔体を得た。
Hereinafter, examples of the porous body of the present invention will be described.
Example 1
As a preparation of the resin composition constituting the outer layers on both sides, 25 parts by mass of ultra high molecular weight polyethylene (“Hi-Zex Million 240M” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and 75 parts by mass of paraffin wax (“135” manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.) Were mixed and pelletized with a twin screw extruder. Next, the thermoplastic resin composition is used as both outer layers, and a thermoplastic elastomer (“Zelas 5053” manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) containing polypropylene and ethylene propylene rubber is used as the thermoplastic resin composition constituting the intermediate layer. Then, while adjusting the layer ratio so that the outer layer / intermediate layer / outer layer = 30/40/30, it was molded at a temperature of 200 ° C. using a T-die for multilayer molding, and a two-layer / three-layer laminate Got.
The obtained laminate was charged into a pressure vessel, and carbon dioxide as an inert gas was sealed in the pressure vessel at room temperature. Next, the pressure was increased to 15 MPa to bring carbon dioxide into a subcritical state or supercritical state, and this state was maintained for 1 hour, and the laminate was impregnated with carbon dioxide in the subcritical state or supercritical state. Thereafter, the pressure vessel valve was fully opened to release the pressure in the vessel.
The laminate impregnated with carbon dioxide is stretched by a stretcher at a stretching temperature of 70 ° C. at a stretching ratio of 2 times in the longitudinal direction (longitudinal direction) and 2.5 times in the transverse direction, and then heated at 123 ° C. Fixing was performed.
Thereafter, paraffin wax was extracted using isopropyl alcohol at 80 ° C. to form micropores in both outer layers, and a porous body of Example 1 having connectivity in the film thickness direction was obtained.
(実施例2〜5)
使用する樹脂、層比、流体含浸条件、延伸条件を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして本発明の多孔体を得た。
(Examples 2 to 5)
A porous body of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin used, the layer ratio, the fluid impregnation conditions, and the stretching conditions were changed as shown in Table 1.
表中に記載した成分の詳細を下記に示す。
「240M」;超高分子量ポリエチレン(三井化学(株)製「ハイゼックスミリオン240M」、密度;0.95g/cm3)
「7000FP」;高密度ポリエチレン((株)プライムポリマー製「HI−ZEX7000FP」、密度;0.954g/cm3、メルトフローレート;0.04g/10分)
「135」;パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、密度;0.91g/cm3)
「150」;パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、密度;0.93g/cm3)
「ゼラス5053」;ポリプロピレンホモポリマーにエチレン−プロピレンゴムを含有されている重合型のポリプロピレン樹脂組成物(三菱化学(株)製「Zelas5053」、密度0.88g/cm3、メルトフローレート0.8g/10分)
「ゼラス7053」;ポリプロピレンホモポリマーにエチレン−プロピレンゴムを含有されている重合型のポリプロピレン樹脂組成物(三菱化学(株)製「Zelas7053」、密度0.88g/cm3、メルトフローレート0.8g/10分)
The detail of the component described in the table | surface is shown below.
“240M”; ultra high molecular weight polyethylene (“Hi-Zex Million 240M” manufactured by Mitsui Chemicals, density: 0.95 g / cm 3 )
“7000FP”; high density polyethylene (“HI-ZEX7000FP” manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., density: 0.954 g / cm 3 , melt flow rate: 0.04 g / 10 min)
“135”: Paraffin wax (Nippon Seiwa Co., Ltd., density: 0.91 g / cm 3 )
“150”: Paraffin wax (Nippon Seiwa Co., Ltd., density: 0.93 g / cm 3 )
“Zelas 5053”; a polymerization type polypropylene resin composition containing ethylene-propylene rubber in a polypropylene homopolymer (“Zelas 5053” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, density 0.88 g / cm 3 , melt flow rate 0.8 g / 10 minutes)
"Zelas 7053": a polymerization type polypropylene resin composition containing ethylene-propylene rubber in a polypropylene homopolymer ("Zelas 7053" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), density 0.88 g / cm 3 , melt flow rate 0.8 g / 10 minutes)
(比較例1)
比較例1は前記特許文献1の特開平5−25305号公報の実施例1に記載の方法で多孔膜を作製した。
即ち、重量平均分子量が2.0×106の超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)20質量%と、重量平均分子量が3.9×105の高密度ポリエチレン(HDPE)66.7質量%と、メルトインデックス(190℃、2.16kg荷重)2.0g/10分の低密度ポリエチレン(LDPE)13.3質量%とを混合した原料樹脂15質量部と、流動パラフィン(64cst/40℃)85質量部とを混合し、ポリエチレン組成物の溶液を調製した。 次に、このポリエチレン組成物の溶液100質量部に、2,5−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(「BHT」、住友化学工業(株)製)0.125質量部と、テトラキス〔メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシルフェニル)−プロピオネート〕メタン(「イルガノックス1010」、チバガイギー製)0.25質量部とを酸化防止剤として加えた。この混合液を撹拌機付のオートクレーブに充填し、200℃で90分間撹拌して均一な溶液を得た。 この溶液を直径45mmの押出機により、Tダイから押出し、冷却ロールで引取りながらゲル状シートを成形した。
得られたシートを二軸延伸機にセットして、温度115℃、延伸速度0.5m/分で5
×5倍に同時二軸延伸を行った。得られた延伸膜を塩化メチレンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽出除去した後、100℃で30秒熱セットすることによってポリエチレン微多孔膜を得た。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a porous film was prepared by the method described in Example 1 of JP-A-5-25305 of
That is, 20% by mass of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) having a weight average molecular weight of 2.0 × 10 6 , 66.7% by mass of high density polyethylene (HDPE) having a weight average molecular weight of 3.9 × 10 5 , 15 parts by mass of a raw material resin mixed with 13.3% by mass of low density polyethylene (LDPE) 2.0 g / 10 min of an index (190 ° C., 2.16 kg load) and 85 parts by mass of liquid paraffin (64 cst / 40 ° C.) Were mixed to prepare a polyethylene composition solution. Next, 100 parts by mass of this polyethylene composition solution was added 0.125 parts by mass of 2,5-di-t-butyl-p-cresol (“BHT”, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and tetrakis [methylene -3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxylphenyl) -propionate] methane ("Irganox 1010", Ciba Geigy) 0.25 part by mass was added as an antioxidant. This mixed solution was filled in an autoclave equipped with a stirrer and stirred at 200 ° C. for 90 minutes to obtain a uniform solution. This solution was extruded from a T die by an extruder having a diameter of 45 mm, and a gel-like sheet was formed while being taken up by a cooling roll.
The obtained sheet was set in a biaxial stretching machine and the temperature was 115 ° C. and the stretching speed was 5 m / min.
Simultaneous biaxial stretching was performed 5 times. The obtained stretched membrane was washed with methylene chloride to extract and remove the remaining liquid paraffin, and then heat-set at 100 ° C. for 30 seconds to obtain a polyethylene microporous membrane.
(比較例2)
比較例2は前記特許文献3の特開2004−95550号公報の実施例1に記載の方法で多孔性フィルムを作製した。
高密度ポリエチレン(株式会社プライムポリマー製「HI−ZEX7000FP」、密度;0.956g/cm3、メルトフローレート;0.04g/10分)100質量部、軟質ポリプロピレン(出光石油化学社製「PER R110E」)15.6質量部、硬化ひまし油(豊国製油株式会社製「HY−CASTOR OIL」、分子量938)9.4質量部、硫酸バリウム(堺化学社製「B−55」)187.5質量部をブレンドしてコンパウンドを行った。次に、得られたコンパウンドを用いて温度210℃でインフレーション成形を行い、原反シートを得た。
次に得られた原反シートを70℃でシートの長手方向(MD)に1.23倍、次いでll5℃で横方向(TD)に2.86倍の逐次延伸を行い、多孔性フィルムを得た。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a porous film was prepared by the method described in Example 1 of JP-A-2004-95550 of Patent Document 3.
High density polyethylene (“HI-ZEX7000FP” manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., density: 0.956 g / cm 3 , melt flow rate: 0.04 g / 10 min) 100 parts by mass, soft polypropylene (“PER R110E manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) 15.6 parts by mass, hardened castor oil (“HY-CASTOR OIL” manufactured by Toyokuni Seiyaku Co., Ltd., molecular weight 938) 9.4 parts by mass, barium sulfate (“B-55” manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.) 187.5 parts by mass Were blended and compounded. Next, inflation molding was performed at a temperature of 210 ° C. using the obtained compound to obtain a raw sheet.
Next, the obtained raw fabric sheet was sequentially stretched at 70 ° C. in the longitudinal direction (MD) of the sheet at 1.23 times, and then at 11.5 ° C. in the transverse direction (TD) at 2.86 times to obtain a porous film. It was.
実施例1〜5および比較例1,2で得られた多孔体について下記物性を測定した。
(測定1;厚み)
1/1000mmのダイアルゲージにて、面内を不特定に5箇所測定しその平均を厚みとした。
(測定2;透気度(ガーレ値))
JIS P 8117に準拠して透気度(秒/100ml)を測定した。
(測定3;空孔率)
空孔率は多孔体中の空間部分の割合を示す数値である。空孔率の算出方法は、多孔体の実質量W1を測定し、樹脂組成物の密度と厚みから空孔率0%の場合の質量W0を計算し、多孔体の実質量との差から下記式に基づき空孔率を算出する。
空孔率Pv(%)={(W0−W1)/W0}×100
(測定4;坪量)
坪量は単位面積あたりの質量を表す数値である。その測定方法は、多孔体を10cm角に切り出し、その質量を測定する。厚みによる依存性が大きいので、今回は25μmあたりの厚みに換算し、この操作を3回繰り返し、その平均を坪量とした。
The following physical properties of the porous bodies obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were measured.
(
With a 1/1000 mm dial gauge, five in-plane measurements were made unspecified, and the average was taken as the thickness.
(Measurement 2: Air permeability (Gurley value))
The air permeability (second / 100 ml) was measured according to JIS P 8117.
(Measurement 3: Porosity)
The porosity is a numerical value indicating the proportion of the space portion in the porous body. The porosity is calculated by measuring the substantial amount W1 of the porous body, calculating the mass W0 when the porosity is 0% from the density and thickness of the resin composition, and calculating the following from the difference from the substantial amount of the porous body: The porosity is calculated based on the formula.
Porosity Pv (%) = {(W0−W1) / W0} × 100
(
The basis weight is a numerical value representing the mass per unit area. The measuring method cuts a porous body into 10 cm square, and measures the mass. Since the dependence on the thickness is large, this time was converted to a thickness per 25 μm, this operation was repeated three times, and the average was defined as the basis weight.
上記測定の結果を下記表に示す。
実施例1〜5から、亜臨界または超臨界流体を用いて、比較例1に代表される従来の多孔質フィルムと遜色のない物性を有する多孔体を製造できる。
さらに、比較例1に記載の発明においては多孔性フィルム全体に含まれる可塑剤を除去するために塩化メチレン等の有機溶媒を大量に必要とするが、本発明の製造方法においては両側外層に含まれる可塑剤を除去するためだけに有機溶媒を使用することから、有機溶媒の使用量は格段に少なくてよく、比較例1に記載の発明のように環境に対して大きな負荷をかけなくて済む。
比較例2の多孔性フィルムでは全層に充填剤が存在しているため坪量が33g/m2と重たくなってしまうが、実施例1〜5の多孔性フィルムでは坪量が11〜15g/m2と小さく、軽量化が可能であることがわかった。
From Examples 1 to 5, using a subcritical or supercritical fluid, a porous body having physical properties comparable to those of the conventional porous film represented by Comparative Example 1 can be produced.
Furthermore, in the invention described in Comparative Example 1, a large amount of an organic solvent such as methylene chloride is required to remove the plasticizer contained in the entire porous film. However, in the production method of the present invention, it is contained in both outer layers. Since the organic solvent is used only for removing the plasticizer to be used, the amount of the organic solvent used may be remarkably small, and it is not necessary to place a heavy load on the environment as in the invention described in Comparative Example 1. .
In the porous film of Comparative Example 2, since the filler is present in all layers, the basis weight becomes as heavy as 33 g / m 2. However, in the porous films of Examples 1 to 5, the basis weight is 11 to 15 g / m 2. It was as small as m 2 and it was found that weight saving was possible.
本発明の多孔体は、電池用セパレーターの他、おむつ等の衛生用品、包装材料、農業・畜産用品、建築用品、医療用品、分離膜、光拡散板、反射シート等として好適に利用できる。 The porous body of the present invention can be suitably used as a sanitary article such as a diaper, a packaging material, an agricultural / livestock article, a building article, a medical article, a separation membrane, a light diffusing plate, a reflecting sheet, etc., in addition to a battery separator.
1 多孔体
2 中間層
3、4 両側外層
2a、3a、4a 微小孔
10 セパレーター
20 非水電解質電池
21 正極板
22 負極板
DESCRIPTION OF
Claims (10)
ハードセグメントとソフトセグメントを有する熱可塑性樹脂組成物からなる中間層を少なくとも1層含み、中間層の両側に少なくとも熱可塑性樹脂と微孔形成材とを含む熱可塑性樹脂組成物からなる両側外層を積層させた少なくとも3層構造の積層体を作製する工程と、
得られた積層体に超臨界状態または亜臨界状態の流体を含浸させた後に、該超臨界状態または亜臨界状態から解放して前記流体を気化させて、前記両側外層の最表面に無孔のスキン層を残存させて前記積層体に微小孔を形成する工程と、
前記微小孔を形成した後に、前記両側外層を構成する熱可塑性樹脂組成物から少なくとも微孔形成材を取り除くことにより前記スキン層に微小孔を形成して前記工程で形成した微小孔と連通させる第3工程を、
を備えることを特徴とする多孔体の製造方法。 A method for producing a porous body having a large number of micropores having connectivity in the thickness direction,
At least one intermediate layer composed of a hard segment and a thermoplastic resin composition having a soft segment is included, and both outer layers composed of a thermoplastic resin composition including at least a thermoplastic resin and a micropore forming material are laminated on both sides of the intermediate layer. Producing a laminated body having at least a three-layer structure,
The obtained laminate is impregnated with a fluid in a supercritical state or a subcritical state, and then released from the supercritical state or the subcritical state to vaporize the fluid. Leaving the skin layer to form micropores in the laminate;
After forming the micropores, the micropores are formed in the skin layer by removing at least the micropore forming material from the thermoplastic resin composition constituting the both-side outer layer, and communicated with the micropores formed in the step. 3 steps
A method for producing a porous body, comprising:
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