JP2008214425A - ポリオレフィン微多孔膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリオレフィン樹脂と微細粒子とを含有する三次元網目構造の多孔シートを、該ポリオレフィン樹脂の融点よりも高温で延伸するポリオレフィン微多孔膜の製造方法及びそれによって得られる微多孔膜。該多孔シートは、予め調製したシートから可塑剤を抽出することによって多孔化され、その後、該ポリオレフィン樹脂の融点よりも高温で延伸する。
【選択図】なし
Description
分離膜分野では、選択透過性の確保と初期透過量の維持は常々要求される課題である。そのため孔形状の最適化や、膜基材とろ過液との親和性制御が過去検討されているが、ろ過液、ろ過方法の多様化に伴い、膜基材には更なる改良が求められている。
近年では、省エネルギー化や省資源化の観点から、特にリチウムイオン二次電池(LIB)やリチウムイオンキャパシター(LIC)、電気二重層キャパシター(EDLC)などの蓄電デバイスの研究開発、及び、用途展開の検討が積極的に行われている。これら蓄電デバイスには、正負極間の接触を防ぎ、イオンを透過させる機能を有するセパレータと呼ばれる電解液を保持した多孔膜が正負極間に設けられている。蓄電デバイスの使用用途に応じ、各様な性能が要求されている。
特許文献1では、ポリオレフィン樹脂、無機粒子、可塑剤を溶融混練し、シート状に成形したものを高倍率に二軸延伸し、可塑剤を抽出する微多孔膜の製造方法が開示されている。本技術より開示されている微多孔膜は、高突刺強度と高温での耐短絡性を有し、電解液含浸性に優れることから蓄電池用セパレータとして適しているとしている。
特許文献2では、ポリオレフィン樹脂と無機粉体とで構成される多孔膜からなる非水電池用セパレータの製造方法が開示されている。本技術ではポリオレフィンの融点以上の温度下で延伸方向に5〜50%の緩和率にて熱処理することで低収縮を達成している。
特許文献4では、ポリエチレンの粉体焼結シートを融点以上の温度で溶融延伸を施す高温寸法安定性に優れた微多孔膜の製造方法が開示されている。
本発明は、高透過性を有する微多孔膜を提供できる方法であって、孔形状をフレキシブルに制御できる生産性の高い微多孔膜の製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は下記の通りである。
(1)ポリオレフィン樹脂と微細粒子を含有する三次元網目構造の多孔シートを該ポリオレフィン樹脂の融点よりも高温で延伸するポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(2)微細粒子が無機粒子前記ポリオレフィン樹脂の融点よりも高い融点を有する有機粒子、又は融点を有さず、前記ポリオレフィン樹脂よりも高いガラス転移点を有する有機粒子である上記(1)のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(3)微細粒子の一次粒径が1nm以上1μm未満である上記(1)または(2)のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(4)ポリオレフィン微多孔膜の突刺強度が3N/20μm以上である上記(1)〜(3)いずれかのポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(5)多孔シートの空孔率が25%以上である上記(1)〜(4)いずれかのポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(6)ポリオレフィン樹脂の融点より高温で延伸する前にポリオレフィン樹脂の融点以下の温度で少なくとも一回以上延伸する上記(1)〜(5)いずれかのポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(7)(a)ポリオレフィン樹脂、無機粒子及び可塑剤を溶融混練して溶融物を得る工程、
(b)該溶融物をシート状に成形し、シート状成形体を得る工程、(c)該シート状成形体をポリオレフィン樹脂の融点以下の温度で延伸して延伸シートを得る工程、(d)該延伸シートから可塑剤を抽出して多孔シートを得る工程、(e)該多孔シートをポリオレフィン樹脂の融点より高温で延伸する工程、を含むポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(8)ポリオレフィン微多孔膜が蓄電池セパレータ用である上記(1)〜(7)のいずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(9)上記(1)〜(7)いずれかの製造方法によって得られるポリオレフィン微多孔膜。
本発明の製造方法は、ポリオレフィン樹脂と微細粒子を含有する三次元網目構造の多孔シートを該ポリオレフィン樹脂の融点よりも高温で延伸することを特徴とする。
ポリオレフィン樹脂は、通常の押出、射出、インフレーション、及びブロー成形等に使用可能なポリオレフィン樹脂を包含し、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−ヘキセン、及び1−オクテン等のホモ重合体及び共重合体、多段重合体等を使用することができる。また、これらのホモ重合体及び共重合体、多段重合体の群から選んだポリオレフィンを単独、もしくは混合して使用することもできる。前記重合体の代表例としては、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、エチレンプロピレンラバー等が挙げられる。本発明の微多孔膜を電池セパレータとして使用する場合、低融点樹脂であり、かつ高強度の要求性能から、高密度ポリエチレンを主成分(例えば、ポリオレフィン樹脂100質量部中に10質量部以上)とする樹脂を使用することが好ましい。耐熱性の観点から、高密度ポリエチレンとポリプロピレンを混合して用いることがさらに好ましい。具体的にはポリオレフィン樹脂100質量部中にポリプロピレンを16質量部以上80質量部以下、より好ましくは20質量部以上60質量部以下の範囲で混合することが好ましい。ポリプロピレンが16質量部以上であると、耐熱性が飛躍的に向上する。80質量部以下であれば、高密度ポリエチレンと微細粒子を含有する組成物における延伸性は一層良好となり好ましい。
ポリオレフィン樹脂には、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、着色顔料等の添加剤を混合して使用できる。
多孔シートにおける微細粒子の含有量は、ポリオレフィン樹脂と微細粒子の合計質量に対して20質量%以上80質量%以下であることが望ましい。より好ましくは20質量%以上60質量%以下であり、さらに好ましくは40質量%以上60質量%以下である。20質量%以上の場合は、溶融時の増粘効果が十分に大きく、ポリオレフィン樹脂の融点より高温で延伸しても、良好な透過性を有する微多孔膜が得られやすい。80質量%以下であれば、高延伸倍率が可能であり、孔形状をよりフレキシブルに制御できるので好ましい。
微細粒子は、一次粒子内部に内部表面積を実質的に有さない、すなわち、一次粒子自身に微細な細孔を実質的に有さないことが好ましい。このような微細粒子を用いると例えば非水電解液電池用セパレータとして用いた場合に容量低下等の性能劣化を起こし難い傾向がある。理由は定かではないが、一次粒子内部に微細な細孔を実質的に有していなければ、通常の乾燥工程において容易に吸着水等を除去できるために、水分混在による容量低下を引き起こし難いと推測される。
多孔シートの気孔率は25%以上90%以下が好ましく、30%以上70%以下がより好ましく、35%以上60%以下がさらに好ましい。25%以上であれば、延伸時にポリオレフィン樹脂との界面剥離が起こりにくく孔形状をよりフレキシブルに制御出来やすい。90%以下であれば延伸によりいたずらに気孔率が増加する懸念が少なく、得られた微多孔膜はより高強度となりやすいので好ましい。
(A)ポリオレフィン樹脂、微細粒子及び可塑剤を溶融混練する工程
(B)溶融物をシート状に成形する工程
(C)ポリオレフィン樹脂の融点以下で延伸する工程
(D)可塑剤を抽出する工程
(E)ポリオレフィン樹脂の融点より高温で延伸する工程
これら工程の順序、回数については特に制限はないが、好ましくは、(E)工程より前の工程で、(C)工程を施すことが好ましい。最も好ましい形態は、(A)→(B)→(C)→(D)→(E)の順で行う製造方法である。すなわち、
(a)ポリオレフィン樹脂、無機粒子及び可塑剤を溶融混練して溶融物を得る工程、
(b)該溶融物をシート状に成形し、シート状成形体を得る工程、
(c)該シート状成形体をポリオレフィン樹脂の融点以下の温度で延伸して延伸シートを得る工程、
(d)該延伸シートから可塑剤を抽出して多孔シートを得る工程、
(e)該多孔シートをポリオレフィン樹脂の融点より高温で延伸する工程
を含むポリオレフィン微多孔膜の製造方法が好ましい。本順序であれば、孔形状をフレキシブルに制御出来る上に、高透過性に加えて低収縮や高強度も兼ね備えた微多孔膜を得られるために好ましい。
ポリオレフィン樹脂と微細粒子と可塑剤の比率については、均一な溶融混練が可能な比率であり、シート状の微多孔膜前駆体を成形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、ポリオレフィン樹脂と微細粒子と可塑剤からなる組成物中に占める可塑剤の質量分率は、好ましくは30〜80質量%、更に好ましくは40〜70質量%である。可塑剤の質量分率が80質量%以下の場合、溶融成形時のメルトテンションが不足しにくく成形性が向上する傾向があるので好ましい。一方、質量分率が30質量%以上の場合は、延伸倍率の増大に伴い厚み方向に薄くなり、薄膜を得ることが容易となるので好ましい。また可塑化効果が十分なために結晶状の折り畳まれたラメラ晶を効率よく引き伸ばすことができ、高倍率の延伸ではポリオレフィン鎖の切断が起こらず均一かつ微細な孔構造となり強度も増加しやすい。
抽出溶剤は、ポリオレフィン樹脂かつ微細粒子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、沸点がポリオレフィン微多孔膜の融点より低いことが望ましい。このような抽出溶剤としては、 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、ハイドロフロロエーテルやハイドロフロロカーボン等の非塩素系ハロゲン化溶剤、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、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類が挙げられる。
本発明の利点を損なわない範囲で各延伸過程に引き続いて、または後に熱固定及び熱緩和等の熱処理工程を加えることは、微多孔膜の収縮をさらに抑制する効果があり好ましい。
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、及び電離性放射線等による架橋処理、熱可塑性樹脂や無機粒子等を片面もしくは両面に塗工する等が挙げられる。
次に、本発明の製造方法において製造される微多孔膜の好ましい形態について述べる。
微多孔膜における微細粒子の含有量は、ポリオレフィン樹脂と微細粒子の合計質量に対して、20質量%以上80質量%以下が望ましい。より好ましくは20質量%以上60質量%以下であり、さらに好ましくは40質量%以上60質量%以下である。20質量%以上の場合は、溶融時の増粘効果が十分に大きく、ポリオレフィン樹脂の融点より高温で延伸しても、良好な透過性を有する微多孔膜が得られやすい。80質量%以下であれば、高延伸倍率が可能であり、孔形状をよりフレキシブルに制御できるので好ましい。
気孔率は、好ましくは25%以上90%以下、より好ましくは40%以上80%以下、さらに好ましくは50%以上80%以下の範囲である。気孔率が25%以上では、透過性が低下しにくく、一方90%以下では電池セパレータとして使用した場合に自己放電の可能性が少なく信頼性があるので好ましい。
突刺し強度は3N/20μm以上好ましい。3N/20μm以上では、電池捲回時における脱落した活物質等による破膜を抑制出来る。また充放電に伴う電極の膨張収縮により短絡する懸念が少ない。上限は特に制限されないが、加熱時の配向緩和による幅収縮を低減できる点から、20N/20μm以下が好ましい。より好ましくは4N/20μm以上20N/20μm以下、より好ましくは5N/20μm以上10N/20μmである。
微多孔膜の孔径は目的に応じてフレキシブルに制御出来る。孔径の長径/短径比は、1.01以上100以下が好ましく、より好ましくは1.5以上50以下、さらに好ましくは2以上20以下である。1.01以上であれば、ろ過膜として使用した場合には透過性の目詰りによる透過性の低減が少なく、100以下であればフィブリルの耐久性に優れる。長径、および短径の方向は、MD方向、TD方向、および任意の方向を微多孔膜の使用目的に応じて選択出来る。
<微多孔膜の評価>
(1)粘度平均分子量
デカヒドロナフタリンへ試料の劣化防止のため2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを0.1w%の濃度となるように溶解させ、これ(以下DHNと略す)を試料溶媒として用いる。微多孔膜をDHNへ0.1w%の濃度となるように150℃で溶解させる。その溶液をろ過し、微細粒子を除去し試料溶液とする。もしくは、微細粒子は溶解するがポリオレフィン樹脂は溶解または反応しない溶液に微多孔膜を浸漬することで、微細粒子を先に抽出除去した微多孔膜を用いても良い。作成した試料溶液を10ml採取し、キャノンフェンスケ粘度計(SO100)により135℃での標線間通過秒数(t)を計測する。また、DHNを150℃に加熱した後、10ml採取し、同様の方法により粘度計の標線間を通過する秒数(tB)を計測する。得られた通過秒数t、tBを用いて次の換算式により極限粘度[η]を算出した。
[η]=((1.651t/tB−0.651)0.5−1)/0.0834
求められた[η]より、次式により粘度平均分子量(Mv)を算出した。
[η]=6.77×10−4Mv0.67
走査型電子顕微鏡(SEM)「型式S−4800、HITACHI社製」を用いて測定した。試料はオスミウム蒸着したものを用い、加速電圧1.0kVで観察した。
(3)膜厚
微小測厚器(東洋精機製 タイプKBM)を用いて室温23℃で測定した。
(4)気孔率
10cm×10cm角の試料を微多孔膜から切り取り、その体積(cm3)と質量(g)を求め、それらと膜密度(g/cm3)より、次式を用いて計算した。
体積(cm3)=10×10×膜厚(μm)/10000
気孔率(%)=(体積−質量/混合組成物の密度)/体積×100
なお、混合組成物の密度は、用いたポリオレフィン樹脂と微細粒子の各々の密度と混合比より計算で求められる値を用いた。
JIS P−8117準拠のガーレー式透気度計(東洋精機製)にて測定した。
(6)突刺強度
カトーテック製のハンディー圧縮試験器KES−G5(商標)を用いて、開口部の直径11.3mmの試料ホルダーで微多孔膜を固定した。次に固定された微多孔膜の中央部を、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/secで、25℃雰囲気下にて突刺試験を行うことにより、最大突刺荷重として生の突刺強度(N)を得た。これに20(μm)/膜厚(μm)を乗じることにより20μm膜厚換算突刺強度(N/20μm)を算出した。
(7)収縮率
MD120mm×TD120mm角の試料を微多孔膜から切り出し、TD100mm間隔で3箇所、油性ペンで印をつけた。A4サイズ、目付け64g/m2、紙厚0.092mmのコピー用紙(KOKUYO製)で微多孔膜を挟み、コピー用紙の側辺をホッチキスで綴じた。150℃下のオーブン中に水平に置き1時間放置した。その後、空冷し、印間のTD長さ(mm)を測定した。3箇所の平均値より収縮率を算出した。
収縮率(%)=(1−TD長さ(mm)/100)×100
微多孔膜の孔径は、走査型電子顕微鏡(SEM)「型式S−4800、HITACHI社製」を用いて測定した。試料はオスミウム蒸着したものを用い、加速電圧1.0kVで観察した。表面写真5cm×5cmあたりに10〜300個程度の孔が存在する倍率で観察、印刷し、その表面写真より存在する孔のMD径とTD径をカウントし、その平均値よりMD/TD孔径比を算出した。本実施例1では30000倍の倍率で観察し測定した。
(9)融点
島津製作所社製DSC60を使用し測定した。多孔シートを直径5mmの円形に打ち抜き、数枚重ね合わせて3mgとしたのを測定サンプルとして用いた。これを直径5mmのアルミ製オープンサンプルパンに敷き詰め、クランピングカバーを乗せサンプルシーラーでアルミパン内に固定した。窒素雰囲気下、昇温速度10℃/minで30℃から200℃までを測定し、融解吸熱曲線を得た。得られた融解吸熱曲線のピークトップ温度を融点(Tm[℃])とした。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレン「SH800」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を22.5質量部、Mv200万の超高分子量ポリエチレン「UH850」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を15質量部、一次粒径が15nmであるシリカ「DM10C」(商標、(株)トクヤマ製)を25質量部、可塑剤として流動パラフィン「スモイル P−350P」(商標、(株)松村石油研究所製)を37.5質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加したものをスーパーミキサーにて予備混合した。得られた混合物をフィーダーにより二軸同方向スクリュー式押出機フィード口へ供給した。また溶融混練し押し出される全混合物中に占める全流動パラフィン量が60質量部となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数180rpm、吐出量12kg/hで行った。続いて、溶融混練物をTダイを経て表面温度40℃に制御された冷却ロール間に押出し、厚み1480μmのシート状のポリオレフィン組成物を得た。次に連続して同時二軸テンターへ導き、縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸を行った。この時同時二軸テンターの設定温度は121℃とした。次に塩化メチレン槽に導き、十分に塩化メチレンに浸漬して流動パラフィンを抽出除去した。その後塩化メチレンの乾燥を行い、三次元網目構造の多孔シートを得た。得られた多孔シートの融点は137℃であった。さらに多孔シートを、出口倍率を1.2倍に設定した横テンターに導きTD方向に延伸し巻取りを行い微多孔膜を得た。このときTD延伸部の設定温度は145℃とした。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレン「SH800」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を17.5質量部、Mv200万の超高分子量ポリエチレン「UH850」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を12.5質量部、一次粒径が13nmであるアルミナ「AluC」(商標、Degussa製)を37質量部、可塑剤として流動パラフィン「スモイル P−350P」(商標、(株)松村石油研究所製)を33質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加したものをスーパーミキサーにて予備混合した以外は実施例1と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
実施例2のアルミナ「AluC」(商標、Degussa製)のかわりに、一次粒径が40nmであるチタニア「TTO−55(S)」(石原産業(株)製)を使用した以外は実施例2と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
多孔シートのTD延伸倍率を1.6倍に変更した以外は実施例1と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
実施例1の横テンターでのTD延伸のかわりに、ロール延伸機でのMD延伸を実施した。巻取速度/繰出速度比を2.0倍に設定し、ロール温度145℃でMD延伸をした以外は実施例1と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレン「SH800」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を22.5質量部、Mv200万の超高分子量ポリエチレン「UH850」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を15質量部、一次粒径が15nmであるシリカ「DM10C」(商標、(株)トクヤマ製)を25質量部、可塑剤として流動パラフィン「スモイル P−350P」(商標、(株)松村石油研究所製)を37.5質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加したものをスーパーミキサーにて予備混合した。得られた混合物をフィーダーにより二軸同方向スクリュー式押出機フィード口へ供給した。また溶融混練し押し出される全混合物中に占める全流動パラフィン量が60質量部となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数180rpm、吐出量12kg/hで行った。続いて、溶融混練物をTダイを経て表面温度40℃に制御された冷却ロール間に押出し、厚み2200μmのシート状のポリオレフィン組成物を得た。次に連続して同時二軸テンターへ導き、縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸を行った。この時同時二軸テンターの設定温度は124℃である。次に塩化メチレン槽に導き、十分に塩化メチレンに浸漬して流動パラフィンを抽出除去した。その後塩化メチレンの乾燥を行った。さらに出口倍率を0.96倍に設定した横テンターに導きTD方向に熱緩和し巻取りを行い、三次元網目構造の多孔シートを得た。このときTD緩和部の設定温度は150℃とした。得られた多孔シートの融解吸熱曲線は2つのピークトップを示した。融解吸熱量が大きい方のピークトップより求めた融点は130℃であった。次に多孔シートをロール延伸機を用いてMD延伸し、微多孔膜を得た。このとき、巻取速度/繰出速度比は2.5倍に設定し、ロール温度は145℃とした。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレン「SH800」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を17.5質量部、Mv200万の超高分子量ポリエチレン「UH850」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を12.5質量部、一次粒径が13nmであるアルミナ「AluC」(商標、Degussa製)を37質量部、可塑剤として流動パラフィン「スモイル P−350P」(商標、(株)松村石油研究所製)を33質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加したものをスーパーミキサーにて予備混合した以外は実施例6と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレン「SH800」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を18質量部、Mv200万の超高分子量ポリエチレン「UH850」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を12質量部、Mv40万のホモポリプロピレン「H−100M」(プライムポリマー製)を7.5質量部、一次粒径が15nmであるシリカ「DM10C」(商標、(株)トクヤマ製)を25質量部、可塑剤として流動パラフィン「スモイル P−350P」(商標、(株)松村石油研究所製)を37.5質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1.0質量部添加したものをスーパーミキサーにて予備混合した。得られた混合物をフィーダーにより二軸同方向スクリュー式押出機フィード口へ供給した。また溶融混練し押し出される全混合物中に占める全流動パラフィン量が60質量部となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数180rpm、吐出量12kg/hで行った。続いて、溶融混練物をTダイを経て表面温度40℃に制御された冷却ロール間に押出し、厚み1480μmのシート状のポリオレフィン組成物を得た。次に連続して同時二軸テンターへ導き、縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸を行った。この時同時二軸テンターの設定温度は121℃とした。次に塩化メチレン槽に導き、十分に塩化メチレンに浸漬して流動パラフィンを抽出除去した。その後塩化メチレンの乾燥を行い、三次元網目構造の多孔シートを得た。得られた多孔シートの融解吸熱曲線は2つのピークトップを示した(137℃、163℃)。融解吸熱量が最も大きいピークより求めた融点は137℃であった。次に多孔シートをロール延伸機を用いてMD延伸し、微多孔膜を得た。このとき、巻取速度/繰出速度比は1.5倍に設定し、ロール温度は145℃とした。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレン「SH800」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を14.4質量部、Mv200万の超高分子量ポリエチレン「UH850」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を9.6質量部、Mv40万のホモポリプロピレン「H−100M」(プライムポリマー社製)を6質量部、一次粒径が13nmであるアルミナ「AluC」(商標、Degussa製)を37質量部、可塑剤として流動パラフィン「スモイル P−350P」(商標、(株)松村石油研究所製)を33質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加したものをスーパーミキサーにて予備混合した以外は実施例8と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表1に示す。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレン「SH800」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を22.5質量部、Mv200万の超高分子量ポリエチレン「UH850」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を15質量部、一次粒径が15nmであるシリカ「DM10C」(商標、(株)トクヤマ製)を25質量部、可塑剤として流動パラフィン「スモイル P−350P」(商標、(株)松村石油研究所製)を37.5質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加したものをスーパーミキサーにて予備混合した。得られた混合物をフィーダーにより二軸同方向スクリュー式押出機フィード口へ供給した。また溶融混練し押し出される全混合物中に占める全流動パラフィン量が60質量部となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数180rpm、吐出量12kg/hで行った。続いて、溶融混練物をTダイを経て表面温度40℃に制御された冷却ロール間に押出し、厚み1480μmのシート状のポリオレフィン組成物を得た。次に連続して同時二軸テンターへ導き、縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸を行った。この時同時二軸テンターの設定温度は121℃とした。次に塩化メチレン槽に導き、十分に塩化メチレンに浸漬して流動パラフィンを抽出除去した。その後塩化メチレンの乾燥を行い、微多孔膜を得た。得られた試料の融点は137℃であった。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表2に示す。
比較例1で得られた微多孔膜を出口倍率を1.6倍に設定した横テンターに導きTD方向に延伸した後、巻取り、微多孔膜を得た。TD延伸部の設定温度は130℃とした。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表2に示す。
比較例1で得られた微多孔膜をロール延伸機でMD延伸した。このとき、巻取速度/繰出速度比は2.0倍に設定し、ロール温度は120℃とした。製膜条件および微多孔膜の特性を表2に示す。
比較例1で得られた微多孔膜を、出口倍率を0.92倍に設定した横テンターに導きTD方向に熱緩和を行い、微多孔膜を得た。TD緩和部の設定温度は150℃とした。製膜条件および微多孔膜の特性を表2に示す。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレン「SH800」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を60質量部、Mv200万の超高分子量ポリエチレン「UH850」(商標、旭化成ケミカルズ(株)製)を40質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加し、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドし、ポリマー等混合物を得た。得られた混合物をフィーダーにより二軸同方向スクリュー式押出機フィード口へ供給した。また溶融混練し、押し出される全混合物中に占める全流動パラフィン量が65質量部となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数180rpm、吐出量12kg/hで行った。続いて、溶融混練物をTダイを経て表面温度40℃に制御された冷却ロール間に押出し、厚み1480μmのシート状のポリオレフィン組成物を得た。次に連続して同時二軸テンターへ導き、縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸を行った。この時同時二軸テンターの設定温度は123℃である。次に塩化メチレン槽に導き、十分に塩化メチレンに浸漬して流動パラフィンを抽出除去した。その後塩化メチレンの乾燥を行い、三次元網目構造の多孔シートを得た。得られた多孔シートの融点は137℃であった。さらに得られた多孔シートを、出口倍率を1.2倍に設定した横テンターに導きTD方向に延伸し巻取りを行い、微多孔膜を得た。このときTD延伸部の設定温度は145℃とした。製膜条件および得られた微多孔膜の特性を表2に示す。
Claims (9)
- ポリオレフィン樹脂と微細粒子を含有する三次元網目構造の多孔シートを該ポリオレフィン樹脂の融点よりも高温で延伸するポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- 微細粒子が無機粒子前記ポリオレフィン樹脂の融点よりも高い融点を有する有機粒子、又は融点を有さず、前記ポリオレフィン樹脂よりも高いガラス転移点を有する有機粒子である請求項1に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- 微細粒子の一次粒径が、1nm以上1μm未満である請求項1または2に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- ポリオレフィン微多孔膜の突刺強度が3N/20μm以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- 多孔シートの空孔率が25%以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- ポリオレフィン樹脂の融点より高温で延伸する前にポリオレフィン樹脂の融点以下の温度で少なくとも一回以上延伸する請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- (a)ポリオレフィン樹脂、無機粒子及び可塑剤を溶融混練して溶融物を得る工程、
(b)該溶融物をシート状に成形し、シート状成形体を得る工程、
(c)該シート状成形体をポリオレフィン樹脂の融点以下の温度で延伸して延伸シートを得る工程、
(d)該延伸シートから可塑剤を抽出して多孔シートを得る工程、
(e)該多孔シートをポリオレフィン樹脂の融点より高温で延伸する工程、
を含むポリオレフィン微多孔膜の製造方法。 - ポリオレフィン微多孔膜が蓄電池セパレータ用である請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法によって得られるポリオレフィン微多孔膜。
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