JP2012072380A - Porous polypropylene film and electricity storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔性ポリプロピレンフィルムに関する。さらに詳しくは、非水溶媒電池、またはキャパシタに用いられるセパレータに好適に使用できる、高安全、高出力である多孔性ポリプロピレンフィルムに関する。 The present invention relates to a porous polypropylene film. More particularly, the present invention relates to a highly safe and high-power porous polypropylene film that can be suitably used for a non-aqueous solvent battery or a separator used in a capacitor.
リチウム電池やリチウムイオン電池などの非水溶媒電池は、使用する電解液が有機溶媒であり、水系電池の水溶液溶媒と比較して電池の発熱に対して安全性に劣るという問題がある。そのため、従来、非水溶媒電池、中でもエネルギー密度の大きなリチウムイオン電池の安全性を改善するために、ポリエチレンを主とするオレフィン系材料の微孔性多孔膜を用いたセパレータが使用されてきた。ポリエチレンが主として使用されるのは、ポリエチレンが有機溶媒中で使用可能なことに加え、電池が短絡などによって異常発熱した場合に適切な温度(130℃前後)でポリエチレンが溶融し、多孔構造が閉塞すること(シャットダウン)により安全性の確保が可能となるからである。 A non-aqueous solvent battery such as a lithium battery or a lithium ion battery has a problem that the electrolytic solution used is an organic solvent and is inferior in safety against heat generation of the battery as compared with an aqueous solvent of an aqueous battery. Therefore, conventionally, in order to improve the safety of non-aqueous solvent batteries, particularly lithium ion batteries having a large energy density, a separator using a microporous porous film of an olefin-based material mainly composed of polyethylene has been used. Polyethylene is mainly used because polyethylene can be used in an organic solvent, and when the battery abnormally generates heat due to a short circuit, etc., the polyethylene melts at an appropriate temperature (around 130 ° C) and the porous structure is blocked. This is because safety can be ensured by doing (shutdown).
しかしながら、近年、ハイブリッド自動車(HEV)用電池、工具用電池等のような大型電池は、高出力化が進んでおり、130℃より高い温度に急激に上昇するため適切な温度(130℃前後)でシャットダウンする機能が必ずしも求められず、耐熱性が求められる。さらに、高温地域でHEV用電池として使用する場合、電池周辺温度が135℃まで上昇する場合があり、135℃という高温での熱収縮率が低く、寸法安定性が良好であることが重要となってきた。 However, in recent years, large batteries such as hybrid vehicle (HEV) batteries and tool batteries have been increased in output and rapidly rise to temperatures higher than 130 ° C. The function of shutting down is not always required, and heat resistance is required. Further, when used as a battery for HEV in a high temperature region, the battery ambient temperature may rise to 135 ° C., it is important that the thermal shrinkage rate at a high temperature of 135 ° C. is low and the dimensional stability is good. I came.
また、電池の高出力化、およびリチウムイオンキャパシタに用いるためには、イオン電導性を高めるために、セパレータ単体の平均孔径が大きいことが求められている。さらに、HEV用電池では、10年という長寿命と、さらに厳しい安全性を保障できることも重要となる。本発明のフィルムはセパレータとして、高安全、高出力であることから電気自動車用途や分散型電源用途といった大型リチウムイオン電池のセパレータに好適に使用できる。 Further, in order to increase the output of the battery and to use it for a lithium ion capacitor, it is required that the average pore diameter of the separator alone is large in order to improve the ionic conductivity. Further, it is important for HEV batteries to be able to guarantee a long life of 10 years and more stringent safety. Since the film of the present invention has high safety and high output as a separator, it can be suitably used as a separator for large-sized lithium ion batteries such as electric vehicles and distributed power supplies.
特許文献1では、超高分子量ポリオレフィンを含有し、かつ長さ方向と幅方向の弾性率の比を特定範囲に調整することで、熱寸法安定性に優れ、平均孔径の大きい微多孔膜の製造方法を開示している。しかしながら、135℃などの高温での収縮率が大きく、寸法安定性は十分であるとはいえない。さらに、当該方法では、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。 In Patent Document 1, production of a microporous membrane containing an ultrahigh molecular weight polyolefin and having excellent thermal dimensional stability and a large average pore diameter by adjusting the ratio of elastic modulus in the length direction and the width direction to a specific range. A method is disclosed. However, the shrinkage rate at a high temperature such as 135 ° C. is large, and it cannot be said that the dimensional stability is sufficient. Furthermore, in this method, since the solvent contained in the entire porous membrane is removed by washing with an organic solvent for washing, a large amount of organic solvent is required, which is not preferable from an environmental viewpoint.
特許文献2では、ポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂を積層することで、熱寸法安定性に優れる微多孔膜の製造方法を開示している。しかしながら、ポリエチレン樹脂をマトリックスとしているため、120℃を超えると、フィルム自体が融解し、孔が閉塞してしまうことから、使用できる用途が限定されるという問題がある。 Patent Document 2 discloses a method for producing a microporous film having excellent thermal dimensional stability by laminating a polyethylene resin and a polypropylene resin. However, since a polyethylene resin is used as a matrix, if the temperature exceeds 120 ° C., the film itself melts and the pores are blocked, so that there is a problem that usable applications are limited.
特許文献3では、熱寸法安定性に優れ、大型電池のような高出力用途に適しているポリプロピレン不織布をセパレータに用いる提案がされている。しかしながら、この場合には、繊維を構成材料とした不織布を基材としているために数μm程度の大きな平均孔径を有していることから、微短絡が起こりやすいことが示唆され、HEV用電池のような長寿命、またさらに厳しい安全性要求に対しては十分に補償できない。さらに、不織布を用いる限り膜厚が大きくなり体積増加は必至であり、電池の小型軽量化という時代の流れに逆行してしまう問題点もある。 In patent document 3, the proposal which uses the polypropylene nonwoven fabric excellent in a thermal dimensional stability and suitable for high output uses like a large sized battery for a separator is made. However, in this case, since the base material is a non-woven fabric composed of fibers, it has a large average pore diameter of about several μm, suggesting that a fine short circuit is likely to occur. Such long life and even more stringent safety requirements cannot be fully compensated. Furthermore, as long as the nonwoven fabric is used, the film thickness becomes large and the volume increase is inevitable, and there is also a problem that goes against the trend of the era of battery miniaturization and weight reduction.
特許文献4では、フィルム表面に粒子をコーティングすることで、熱寸法安定性に優れる微多孔膜の製造方法を開示している。しかしながら、フィルム表面に粒子をコーティングする方法では、フィルムを取り扱っている最中に、内部から粒子が脱落する場合や、セパレータとして使用中に粒子が電解液中で遊離して、電極上に移動してしまい、絶縁してしまう可能性があった。また、粒子自身のコストに加え、フィルム製造工程が複雑になり、コストアップするという問題がある。 Patent Document 4 discloses a method for producing a microporous membrane having excellent thermal dimensional stability by coating particles on the film surface. However, in the method of coating particles on the film surface, when particles are dropped from the inside during handling of the film, or particles are released in the electrolyte during use as a separator and move onto the electrode. And there was a possibility of insulation. In addition to the cost of the particles themselves, there is a problem that the film manufacturing process becomes complicated and the cost increases.
特許文献5では、横延伸温度や熱固定温度、リラックス率を特定範囲に調整することで、熱寸法安定性に優れ、高空孔率である微多孔膜の製造方法を開示している。しかしながら、135℃などの高温での収縮率が大きく、寸法安定性は十分であるとはいえない。 Patent Document 5 discloses a method for producing a microporous membrane having excellent thermal dimensional stability and high porosity by adjusting the transverse stretching temperature, heat setting temperature, and relaxation rate to specific ranges. However, the shrinkage rate at a high temperature such as 135 ° C. is large, and it cannot be said that the dimensional stability is sufficient.
特許文献6では、多孔性フィルムロールを高温のオーブン中で熱処理することで、熱寸法安定性に優れる微多孔膜の製造方法を開示している。しかしながら、135℃などの高温での収縮率が大きく、寸法安定性は十分であるとはいえない。 In patent document 6, the manufacturing method of the microporous film which is excellent in thermal dimensional stability is disclosed by heat-processing a porous film roll in high temperature oven. However, the shrinkage rate at a high temperature such as 135 ° C. is large, and it cannot be said that the dimensional stability is sufficient.
特許文献7では、フィルム状のセパレータとセラミックセパレータを組み合わせ、また、フィルム表面の平均粗さを所定の範囲に調整することで、耐熱性・サイクル特性に優れる微多孔膜の製造方法を開示している。しかしながら、この場合には、セラミック物質を含有することから重量が重くなり、電池の小型軽量化という時代の流れに逆行してしまう問題点もある。また、セラミック物質自身のコストに加え、フィルム製造工程が複雑になり、コストアップするという問題がある。 Patent Document 7 discloses a method for producing a microporous membrane having excellent heat resistance and cycle characteristics by combining a film-like separator and a ceramic separator, and adjusting the average roughness of the film surface to a predetermined range. Yes. However, in this case, since the ceramic material is contained, the weight is increased, and there is also a problem that goes against the trend of the era of battery miniaturization and weight reduction. In addition to the cost of the ceramic material itself, there is a problem that the film manufacturing process becomes complicated and the cost increases.
これまで述べたように、平均孔径を大きくすることやフィルムの表面粗さを所定の範囲にすることで、出力特性を高める手法は今まで知られていた。また、耐熱樹脂や無機粒子の含有・オフアニール等の手法により耐熱性を高める手法も知られていた。しかしながら、耐熱樹脂や無機粒子を実質的に含有せず、電池の小型軽量化・低コストの要求を満たし、かつ、出力特性・135℃での耐熱性を両立した微多孔ポリプロピレンフィルムといったものはこれまで存在しなかった。 As described so far, there has been known a method for increasing the output characteristics by increasing the average pore diameter or setting the surface roughness of the film within a predetermined range. In addition, a technique for improving heat resistance by a technique such as the inclusion of a heat-resistant resin or inorganic particles or off-annealing has been known. However, this is a microporous polypropylene film that is substantially free of heat-resistant resin and inorganic particles, meets the requirements for battery size reduction and weight reduction, and has both output characteristics and heat resistance at 135 ° C. Did not exist until.
本発明の課題は上記した問題を解決することにある。すなわち、本発明は、熱寸法安定性が良好でありながら、適切な孔径を有することから、セパレータとして用いた際に、高安全、高出力である多孔性ポリプロピレンフィルムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems. That is, the present invention has an object of providing a porous polypropylene film having high safety and high output when used as a separator because it has an appropriate pore size while having good thermal dimensional stability. .
上記した課題は、β晶形成能が40〜90%のポリプロピレン樹脂を用いてなる、フィルムの長手方向および幅方向のいずれか一方向における135℃、60分間の熱収縮率が0〜10%である多孔性ポリプロピレンフィルムによって達成することができる。 The above-mentioned problem is that the β-crystal-forming ability is 40 to 90% polypropylene resin, and the heat shrinkage rate at 135 ° C. for 60 minutes in any one of the longitudinal direction and the width direction of the film is 0 to 10%. This can be achieved with certain porous polypropylene films.
本発明は熱寸法安定性が良好でありながら、貫通孔が適切な孔径を有することから、セパレータとして用いた際に、高安全、高出力である多孔性ポリプロピレンフィルムとして提供することができる。また、本発明のフィルムをセパレータとして用いた蓄電デバイスは、ハイブリッドカーや電気自動車のバッテリーとして好適に用いることができるため、ガソリン等の使用を抑えることができ、ひいてはCO2の排出を抑制することが可能となる。 The present invention can provide a porous polypropylene film having high safety and high output when used as a separator because the through-hole has an appropriate hole diameter while having good thermal dimensional stability. In addition, since the electricity storage device using the film of the present invention as a separator can be suitably used as a battery for a hybrid car or an electric vehicle, the use of gasoline or the like can be suppressed, and thus the emission of CO 2 can be suppressed. Is possible.
以下に本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムについて説明する。ポリプロピレンとはプロピレンの付加重合によって得られる高分子化合物である。本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、ポリプロピレン樹脂を主成分としてなることが好ましい。ここで、ポリプロピレン樹脂を主成分とするとは、ポリプロピレン樹脂成分が全樹脂成分中に占める割合が好ましくは50質量%以上であることをいい、より好ましくは75質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。なお、本発明の目的を損なわない範囲であればプロピレンにプロピレン以外の単量体を共重合したランダム共重合体やブロック共重合体としてもよいし、ポリプロピレンに前記共重合体をブレンドしてもよい。このような共重合成分やブレンド物を構成する単量体としては、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、5−エチル−1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−ヘプテン、1−ノネン、ビニルシクロヘキセン、スチレン、アリルベンゼン、シクロペンテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、アクリル酸およびそれらの誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、積層フィルムにおいては、少なくとも1つの層の主成分がポリプロピレン樹脂であることが好ましく、積層フィルム全体として主成分がポリプロピレン樹脂であることが更に好ましい。 The porous polypropylene film of the present invention will be described below. Polypropylene is a polymer compound obtained by addition polymerization of propylene. The porous polypropylene film of the present invention is preferably composed mainly of a polypropylene resin. Here, having a polypropylene resin as a main component means that the proportion of the polypropylene resin component in the total resin component is preferably 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and still more preferably 95% by mass. That's it. In addition, as long as the object of the present invention is not impaired, a random copolymer or a block copolymer obtained by copolymerizing propylene with a monomer other than propylene may be used, or the copolymer may be blended with polypropylene. Good. Examples of the monomer constituting such a copolymer component or blend include, for example, ethylene, 1-butene, 1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 5-ethyl-1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-heptene, 1-nonene, vinylcyclohexene, styrene, allylbenzene, cyclopentene, norbornene, 5- Examples include, but are not limited to, methyl-2-norbornene, acrylic acid, and derivatives thereof. In the laminated film, the main component of at least one layer is preferably a polypropylene resin, and the main component of the laminated film as a whole is more preferably a polypropylene resin.
本発明で用いるポリプロピレン樹脂には、メルトフローレート(以下、MFRと表記する)が2〜30g/10分のアイソタクチックポリプロピレン樹脂を用いることが押出成形性及び孔の均一な形成の観点から好ましい。ここで、MFRとはJIS K 7210(1995)で規定されている樹脂の溶融粘度を示す指標であり、ポリオレフィン樹脂の特徴を示す物性値である。本発明においては230℃、2.16kgで測定した値を指す。 For the polypropylene resin used in the present invention, it is preferable to use an isotactic polypropylene resin having a melt flow rate (hereinafter referred to as MFR) of 2 to 30 g / 10 min from the viewpoint of extrusion moldability and uniform formation of pores. . Here, MFR is an index indicating the melt viscosity of a resin defined in JIS K 7210 (1995), and is a physical property value indicating the characteristics of a polyolefin resin. In the present invention, it refers to a value measured at 230 ° C. and 2.16 kg.
また、本発明においてはポリプロピレン樹脂のアイソタクチックインデックスは90〜99.9%の範囲であることが好ましい。アイソタクチックインデックスが90%未満の場合、樹脂の結晶性が低くなってしまい、製膜性が悪化したり、フィルムの強度が不十分となる場合がある。本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、フィルムの両表面を貫通し、透気性を有する貫通孔を複数有している。 In the present invention, the isotactic index of the polypropylene resin is preferably in the range of 90 to 99.9%. When the isotactic index is less than 90%, the crystallinity of the resin is lowered, and the film forming property may be deteriorated or the strength of the film may be insufficient. The porous polypropylene film of the present invention has a plurality of through holes that penetrate both surfaces of the film and have air permeability.
フィルム中に貫通孔を形成する方法としては、湿式法、乾式法どちらでも構わないが、工程を簡略化できることから乾式法が望ましい。 As a method for forming the through-hole in the film, either a wet method or a dry method may be used, but a dry method is desirable because the process can be simplified.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、フィルムの長手方向および幅方向のいずれか一方向における135℃、60分間の熱収縮率が0〜10%が好ましい。0〜8%であればより好ましく、0〜5%であればさらに好ましい。135℃、60分間の熱収縮率が長手方向および幅方向のいずれの方向についても10%を超えると、多孔性ポリプロピレンフィルムをリチウム電池用セパレータとして用いた場合に、電池の発熱によりセパレータが収縮し、その端部で短絡が発生する場合がある。 The porous polypropylene film of the present invention preferably has a heat shrinkage rate of 0 to 10% at 135 ° C. for 60 minutes in any one of the longitudinal direction and the width direction of the film. It is more preferably 0 to 8%, and further preferably 0 to 5%. When the thermal shrinkage rate at 135 ° C. for 60 minutes exceeds 10% in both the longitudinal direction and the width direction, when the porous polypropylene film is used as a lithium battery separator, the separator shrinks due to the heat generated by the battery. A short circuit may occur at the end.
また、本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、フィルムの長手方向および幅方向のいずれの方向についても135℃、60分間の熱収縮率が0〜10%が好ましい。0〜8%であればより好ましく、0〜5%であればさらに好ましい。巻回型電池用セパレータとして用いた場合、フィルム長手方向の熱収縮率が10%を超えても問題となりにくいが、ラミネート型電池用セパレータとして用いた場合には、長手方向及び幅方向のうち、どちらかの熱収縮率(135℃、60分間)が10%を超えると、電池の発熱によりセパレータが収縮し、その端部で短絡が発生する場合がある。 The porous polypropylene film of the present invention preferably has a thermal shrinkage of 0 to 10% at 135 ° C. for 60 minutes in both the longitudinal direction and the width direction of the film. It is more preferably 0 to 8%, and further preferably 0 to 5%. When used as a separator for a wound battery, even if the thermal contraction rate in the longitudinal direction of the film exceeds 10%, it is difficult to cause a problem, but when used as a separator for a laminated battery, among the longitudinal direction and the width direction, If either thermal shrinkage rate (135 ° C., 60 minutes) exceeds 10%, the separator may shrink due to the heat generated by the battery, and a short circuit may occur at the end.
135℃、60分間の熱収縮率を上記好ましい範囲に制御する方法としては、例えば、横延伸後に超低速延伸しながら高温で熱処理を行うことが挙げられる。この方法を用いると、熱による孔の収縮を抑えられるために、高透過性やフィルムの粗面化も併せて達成することができる。 As a method for controlling the heat shrinkage rate at 135 ° C. for 60 minutes within the above preferred range, for example, heat treatment is performed at a high temperature while stretching at a low speed after transverse stretching. When this method is used, since the shrinkage of the holes due to heat can be suppressed, high permeability and roughening of the film can also be achieved.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、貫通孔の平均孔径が80〜200nmであれば好ましく、80〜180nmであればより好ましく、100〜180nmであればさらに好ましい。平均孔径が80nm以上であると、イオンの透過性能に特に優れるため、電池の出力性の観点で好ましい。平均孔径が80nm未満であると、イオンの移動が阻害されるために電池の出力が低下する場合がある。また、平均孔径が200nmより大きくなると、充放電の繰り返しで発生したデンドライトや、電極作成時や電池組立工程で脱落した電極活物質がセパレータの孔を通って容易に貫通してしまい、内部短絡の原因となる場合がある。 The porous polypropylene film of the present invention preferably has an average pore diameter of 80 to 200 nm, more preferably 80 to 180 nm, and even more preferably 100 to 180 nm. When the average pore diameter is 80 nm or more, the ion permeability is particularly excellent, which is preferable from the viewpoint of battery output. If the average pore diameter is less than 80 nm, the output of the battery may be lowered because the movement of ions is inhibited. In addition, when the average pore diameter is larger than 200 nm, dendrites generated by repeated charging and discharging, and electrode active materials that have fallen off during the electrode preparation or battery assembly process easily penetrate through the holes of the separator, causing internal short circuit. It may be a cause.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、透気抵抗が10〜1,000秒/100mLであることが好ましい。より好ましくは50〜300秒/100mLであり、さらに好ましくは60〜250秒/100mL、さらに好ましくは、80〜200秒/100mLである。透気抵抗が10秒/100mL未満であると、耐デンドライト性の指標とされるフィルムの突刺強度が低くなりすぎてしまい、安全性に劣る場合がある。透気抵抗が1,000秒/100mLを超えると、特に高出力電池用のセパレータとして用いたとき出力特性が低下する場合がある。 The porous polypropylene film of the present invention preferably has an air permeability resistance of 10 to 1,000 seconds / 100 mL. More preferably, it is 50-300 seconds / 100 mL, More preferably, it is 60-250 seconds / 100 mL, More preferably, it is 80-200 seconds / 100 mL. If the air permeation resistance is less than 10 seconds / 100 mL, the puncture strength of the film, which is an index for dendrite resistance, becomes too low, which may be inferior in safety. When the air permeation resistance exceeds 1,000 seconds / 100 mL, the output characteristics may deteriorate particularly when used as a separator for a high-power battery.
透気抵抗を上記好ましい範囲に制御する方法としては、例えば、横延伸後に超低速延伸しながら高温で熱処理を行うことで、フィブリル間の空孔部分の開孔化が進行し、透気抵抗を制御することができる。 As a method of controlling the air permeability resistance to the above preferable range, for example, by performing heat treatment at a high temperature while performing ultra-low speed stretching after transverse stretching, pore formation between the fibrils progresses, and the air resistance is reduced. Can be controlled.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、135℃、60分間の熱処理後の透気抵抗が熱処理前の透気抵抗の2倍以下であることが好ましい。より好ましくは1.7倍以下、さらに好ましくは1.5倍以下である。2倍より大きくなると、電池またはキャパシタの組み立て前の乾燥工程において透気性が悪化し性能が悪化したり、高温環境下での使用時に出力特性が低下する場合がある。 In the porous polypropylene film of the present invention, the air resistance after heat treatment at 135 ° C. for 60 minutes is preferably not more than twice the air resistance before heat treatment. More preferably, it is 1.7 times or less, and further preferably 1.5 times or less. If it is more than twice, the air permeability may deteriorate in the drying step before assembling the battery or capacitor, resulting in poor performance, or the output characteristics may deteriorate when used in a high temperature environment.
熱処理後の透気抵抗増加率を上記好ましい範囲に制御する方法としては、例えば、横延伸後に超低速延伸しながら高温で熱処理を行うことが挙げられる。この方法を用いると、熱による孔の収縮を抑えられるために、高透過性やフィルムの粗面化も併せて達成することができる。 As a method for controlling the air resistance increase rate after the heat treatment within the above preferable range, for example, heat treatment is performed at a high temperature while performing ultra-low speed stretching after transverse stretching. When this method is used, since the shrinkage of the holes due to heat can be suppressed, high permeability and roughening of the film can also be achieved.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、少なくとも片方の表面の粗さの算術平均粗さRaが0.4〜3.0μmであることが好ましい。より好ましくは0.5〜1.5μmである。3.0μmより大きくなると、厚さ精度が必要な薄いセパレータとして使用する場合、平面性の低下が起こる場合がある。一方、0.4μm未満であると電池用セパレータ表面に電解質がたまる部分が減少することにより、電池の出力が低下する場合がある。 As for the porous polypropylene film of this invention, it is preferable that arithmetic mean roughness Ra of the roughness of the surface of at least one side is 0.4-3.0 micrometers. More preferably, it is 0.5-1.5 micrometers. When the thickness is larger than 3.0 μm, the flatness may be deteriorated when used as a thin separator that requires thickness accuracy. On the other hand, if the thickness is less than 0.4 μm, the portion where the electrolyte accumulates on the surface of the battery separator may decrease, and the output of the battery may decrease.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、少なくとも片方の表面の粗さの十点平均粗さRzが5.0〜10.0μmであることが好ましい。より好ましくは6.0〜8.0μmである。10.0μmより大きくなると、厚さ精度が必要な薄いセパレータとして使用する場合、平面性の低下が起こる場合がある。一方、5.0μm未満であると電池用セパレータ表面に電解質がたまる部分が減少することにより、電池の出力が低下する場合がある。 The porous polypropylene film of the present invention preferably has a ten-point average roughness Rz of at least one surface roughness of 5.0 to 10.0 μm. More preferably, it is 6.0-8.0 micrometers. When it is larger than 10.0 μm, when used as a thin separator that requires thickness accuracy, planarity may be deteriorated. On the other hand, when the thickness is less than 5.0 μm, the portion where the electrolyte accumulates on the surface of the battery separator may decrease, and the output of the battery may decrease.
Ra、及びRzを上記好ましい範囲に制御する方法としては、例えば、横延伸後に超低速延伸しながら高温で熱処理を行うことで、フィブリル間の空孔部分の開孔化が進行し、フィブリル部分と空孔部分の凹凸が大きくなる。超低速延伸熱処理工程における延伸速度の制御により、空孔部分の開孔化を制御することで、Ra、及びRzの値を制御できる。 As a method for controlling Ra and Rz within the above preferable range, for example, by performing heat treatment at a high temperature while performing ultra-low speed stretching after transverse stretching, pore formation between fibrils proceeds, and the fibril parts and The irregularities in the pores become large. The Ra and Rz values can be controlled by controlling the opening of the pores by controlling the drawing speed in the ultra-low-speed drawing heat treatment step.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、少なくとも片方の表面の粗さの山谷平均間隔Smが2〜20μmであることが好ましく、7〜18μmであればより好ましく、10〜15μmがさらに好ましい。この山谷平均間隔Smは、その表面の粗さの凹凸がどれだけの間隔で発生しているかの指標になると考えられる。Smが2μm未満であると、電池の出力特性が低下する場合がある。また、20μmより大きくなると、熱収縮率が高くなる場合がある。 In the porous polypropylene film of the present invention, the average interval Sm of the roughness of at least one surface is preferably 2 to 20 μm, more preferably 7 to 18 μm, and further preferably 10 to 15 μm. The peak-valley average interval Sm is considered to be an index of how many irregularities of the surface roughness are generated. When Sm is less than 2 μm, the output characteristics of the battery may be deteriorated. On the other hand, if it exceeds 20 μm, the thermal shrinkage rate may increase.
Smを上記好ましい範囲に制御する方法としては、例えば、横延伸後に超低速延伸しながら高温で熱処理を行うことで、フィブリル間の空孔部分の開孔化が進行し、フィブリル間距離を制御することができる。超低速延伸前の延伸条件や超低速延伸倍率の制御により、フィブリル間距離を制御することで、Smの値を制御できる。 As a method for controlling Sm to the above preferable range, for example, by performing heat treatment at a high temperature while performing ultra-low speed stretching after transverse stretching, pore formation between fibrils progresses, and the distance between fibrils is controlled. be able to. The value of Sm can be controlled by controlling the distance between fibrils by controlling the stretching conditions before ultra-low speed stretching and the ultra-low speed stretching ratio.
Ra、Rz、Smが同時に上記範囲に制御されていることが好ましい。これら3つの粗さのパラメータの1つ、または2つが上記好ましい範囲から外れると出力特性が低下する場合がある。 It is preferable that Ra, Rz, and Sm are simultaneously controlled within the above range. If one or two of these three roughness parameters are out of the preferred range, the output characteristics may deteriorate.
一般的に、二軸延伸フィルムの熱寸法安定性を高めるためには、延伸応力を緩和させるために、横延伸後に高温で熱固定を行う方法やリラックスを与える方法が用いられる。しかしながら、多孔性フィルムでは、熱固定やリラックスによって孔が収縮して平均孔径が小さくなり、透気性の悪化や表面粗度の低下を起こしたり、フィルムが溶融して孔が閉孔し、透気性の悪化や表面粗度の低下を起こし、セパレータに用いた時に出力特性が低下する場合があった。 In general, in order to increase the thermal dimensional stability of a biaxially stretched film, a method of heat fixing at a high temperature after transverse stretching or a method of giving relaxation is used in order to reduce stretching stress. However, in the porous film, the pores shrink due to heat fixation or relaxation and the average pore diameter becomes small, causing deterioration of air permeability and lowering the surface roughness, or the film melts and the pores are closed. In some cases, the output characteristics deteriorated when used in a separator.
フィルムの低熱収縮率と高透過性、フィルム表面の粗面化を両立し、セパレータに用いた時に出力特性と安全性を両立させる方法としては、延伸後の熱処理工程において、高温で長時間熱処理を行うことと、それに加えて、フィルム表面の孔が熱によって収縮せず、また、延伸応力が残留しないよう、非常に低い延伸速度でフィルム長手方向、幅方向の少なくともどちらか一方向に延伸することで制御可能である。具体的な方法は後述する。 As a method to achieve both low heat shrinkage and high permeability of the film and roughening of the film surface, and to achieve both output characteristics and safety when used in a separator, heat treatment at a high temperature for a long time in the heat treatment process after stretching. And in addition, the film surface pores are not shrunk by heat and stretched in at least one of the film longitudinal direction and width direction at a very low stretching speed so that no stretching stress remains. It can be controlled with. A specific method will be described later.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは空隙を効率よく形成する観点から、用いるポリプロピレン樹脂のβ晶形成能が40〜90%であることが好ましい。60〜85%であればより好ましく、65〜80%であればさらに好ましい。β晶形成能が40%未満ではフィルム製造時にβ晶量が少ないために、α晶への転移を利用してフィルム中に形成される空隙数が少なくなり、その結果透過性に劣るフィルムとなる場合がある。一方、β晶形成能が90%を超えるようにするのは、後述するβ晶核剤を多量に添加したり、使用するポリプロピレン樹脂の立体規則性を極めて高くしたりする必要があり、製膜安定性が悪化するなど工業的な実用価値が低い。 From the viewpoint of efficiently forming voids in the porous polypropylene film of the present invention, the polypropylene resin used preferably has a β-crystal forming ability of 40 to 90%. 60 to 85% is more preferable, and 65 to 80% is more preferable. If the β crystal forming ability is less than 40%, the amount of β crystal is small at the time of film production, so the number of voids formed in the film is reduced by utilizing the transition to α crystal, and as a result, the film has poor permeability. There is a case. On the other hand, in order to make the β crystal forming ability exceed 90%, it is necessary to add a large amount of a β crystal nucleating agent described later, or to make the stereoregularity of the polypropylene resin to be used extremely high. Industrial practical value is low, such as deterioration of stability.
β晶分率とは、ポリプロピレン樹脂中に形成されるβ晶の存在比率である。このβ晶分率は40%以上であることが好ましい。β晶分率40%以上を達成するために、ポリプロピレン樹脂に添加することでβ晶の形成を助ける働きを有する添加剤、一般にβ晶核剤と呼ばれているものを使用することが好ましい。 The β crystal fraction is an existing ratio of β crystals formed in the polypropylene resin. The β crystal fraction is preferably 40% or more. In order to achieve a β crystal fraction of 40% or more, it is preferable to use an additive having a function of assisting the formation of β crystals by adding to a polypropylene resin, generally called a β crystal nucleating agent.
β晶核剤としては、たとえば、安息香酸ナトリウム、1,2−ヒドロキシステアリン酸カルシウム、コハク酸マグネシウムなどのカルボン酸のアルカリあるいはアルカリ土類金属塩、N,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミドに代表されるアミド系化合物、3,9−ビス[4−(N−シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンなどのテトラオキサスピロ化合物、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウムなどの芳香族スルホン酸化合物、イミドカルボン酸誘導体、フタロシアンニン系顔料、キナクリドン系顔料を好ましく挙げることができる。これらの中でも下記化学式(1)、(2)で示される、N,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミドに代表されるアミド系化合物が特に好ましいβ晶核剤として挙げることができる。 Examples of the β crystal nucleating agent include alkali or alkaline earth metal salts of carboxylic acids such as sodium benzoate, calcium 1,2-hydroxystearate, magnesium succinate, and N, N′-dicyclohexyl-2,6-naphthalene. Amide compounds represented by carboxyamide, tetraoxaspiro compounds such as 3,9-bis [4- (N-cyclohexylcarbamoyl) phenyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane Preferred examples include aromatic sulfonic acid compounds such as sodium benzenesulfonate and sodium naphthalenesulfonate, imide carboxylic acid derivatives, phthalocyanine pigments, and quinacridone pigments. Among these, amide compounds represented by the following chemical formulas (1) and (2) represented by N, N′-dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxyamide can be mentioned as particularly preferable β crystal nucleating agents. .
R2−NHCO−R1−CONH−R3 (1)
ここで、式中のR1は、炭素数1〜24の飽和もしくは不飽和の脂肪族ジカルボン酸残基、炭素数4〜28の飽和もしくは不飽和の脂環族ジカルボン酸残基または炭素数6〜28の芳香族ジカルボン酸残基を表し、R2、R3は同一または異なる炭素数3〜18のシクロアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基またはこれらの誘導体である。
R 2 —NHCO—R 1 —CONH—R 3 (1)
Here, R 1 in the formula is a saturated or unsaturated aliphatic dicarboxylic acid residue having 1 to 24 carbon atoms, a saturated or unsaturated alicyclic dicarboxylic acid residue having 4 to 28 carbon atoms, or 6 carbon atoms. Represents an aromatic dicarboxylic acid residue having ˜28, and R 2 and R 3 are the same or different cycloalkyl groups having 3 to 18 carbon atoms, cycloalkenyl groups having 3 to 12 carbon atoms, or derivatives thereof.
R5−CONH−R4−NHCO−R6 (2)
ここで、式中のR4は、炭素数1〜24の飽和もしくは不飽和の脂肪族ジアミン残基、炭素数4〜28の飽和もしくは不飽和の脂環族ジアミン残基または炭素数6〜12の複素環式ジアミン残基または炭素数6〜28の芳香族ジアミン残基を表し、R5、R6は同一または異なる炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルケニル基またはこれらの誘導体である。
R 5 —CONH—R 4 —NHCO—R 6 (2)
Here, R 4 in the formula is a saturated or unsaturated aliphatic diamine residue having 1 to 24 carbon atoms, a saturated or unsaturated alicyclic diamine residue having 4 to 28 carbon atoms, or 6 to 12 carbon atoms. A heterocyclic diamine residue or an aromatic diamine residue having 6 to 28 carbon atoms, wherein R 5 and R 6 are the same or different cycloalkyl groups having 3 to 12 carbon atoms and cycloalkenyl groups having 3 to 12 carbon atoms. Or these derivatives.
かかる特に好ましいβ晶核剤もしくはβ晶核剤添加ポリプロピレンの具体例としては、新日本理化(株)製β晶核剤“エヌジェスター”(タイプ名:NU−100など)、などが挙げられる。 Specific examples of such particularly preferred β crystal nucleating agent or β crystal nucleating agent-added polypropylene include β crystal nucleating agent “NJESTER” (type name: NU-100, etc.) manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、二軸延伸を行って貫通孔を形成する場合、延伸時の空隙形成効率の向上や、孔径が拡大することによる透気性向上の観点から、以下に例示するポリエチレン系樹脂やエラストマーを含有することが好ましい。低密度ポリエチレン(LDPE)、(直鎖状)低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、エチレン・ブテンラバー(EBR)、エチレン・プロピレンラバー(EPR)、プロピレン・ブテンラバー(PBR)、エチレン酢酸ビニル(EVA)、エチレン・エタクリレート(EEA)、エチレン・メチルメタクリレート(EMMA)、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体(EPDM)、イソプレンゴム(IR)、スチレン・ブタジエンラバー(SBR)、水添スチレブタジエンラバー(H−SBR)、スチレン・ブチレン・スチレン共重合体(SBS)、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン共重合体(SEBS)等があげられる。中でもメタロセン触媒法によって得られたエチレン・α・−オレフィン共重合体は効果が高く、融点が60〜90℃の超低密度ポリエチレンが好ましく、更にオクテン−1を共重合したものは好ましく、たとえば、ダウ・ケミカル製“Engage(エンゲージ)(登録商標)”(タイプ名:8411、8452、8100など)を挙げることができる。
上記、ポリエチレン系樹脂やエラストマーの含有量としては、多孔性ポリプロピレンフィルム全体に対し10質量%以下とすることが好ましい。
When the porous polypropylene film of the present invention is biaxially stretched to form through-holes, the polyethylene exemplified below is from the viewpoint of improving void formation efficiency at the time of stretching and improving air permeability by increasing the pore diameter. It is preferable to contain a resin or an elastomer. Low density polyethylene (LDPE), (linear) low density polyethylene (LLDPE), very low density polyethylene (VLDPE), ethylene butene rubber (EBR), ethylene propylene rubber (EPR), propylene butene rubber (PBR), ethylene Vinyl acetate (EVA), ethylene ethacrylate (EEA), ethylene methyl methacrylate (EMMA), ethylene propylene diene copolymer (EPDM), isoprene rubber (IR), styrene butadiene rubber (SBR), hydrogenated styrene Examples thereof include butadiene rubber (H-SBR), styrene / butylene / styrene copolymer (SBS), and styrene / ethylene / butylene / styrene copolymer (SEBS). Among them, the ethylene / α / -olefin copolymer obtained by the metallocene catalyst method is highly effective, and an ultra-low density polyethylene having a melting point of 60 to 90 ° C. is preferable, and a copolymer obtained by copolymerizing octene-1 is preferable. “Engage (registered trademark)” (type names: 8411, 8452, 8100, etc.) manufactured by Dow Chemical can be used.
As content of the said polyethylene-type resin and an elastomer, it is preferable to set it as 10 mass% or less with respect to the whole porous polypropylene film.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、本発明の効果を損なわない範囲において、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤や無機あるいは有機粒子からなる滑剤、さらにはブロッキング防止剤や充填剤、非相溶性ポリマーなどの各種添加剤を含有させてもよい。特に、ポリプロピレン樹脂の熱履歴による酸化劣化を抑制する目的で、酸化防止剤を添加することが好ましいが、多孔性ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン組成物100質量部に対して酸化防止剤の含有量は2質量部以下とすることが好ましく、より好ましくは1質量部以下、更に好ましくは0.5質量部以下である。 The porous polypropylene film of the present invention has an antioxidant, a heat stabilizer, an antistatic agent, a lubricant composed of inorganic or organic particles, an anti-blocking agent, a filler, a non-phase as long as the effects of the present invention are not impaired. Various additives such as a soluble polymer may be contained. In particular, it is preferable to add an antioxidant for the purpose of suppressing the oxidative deterioration due to the thermal history of the polypropylene resin, but the content of the antioxidant is 100 parts by mass of the polypropylene composition constituting the porous polypropylene film. The amount is preferably 2 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less, and still more preferably 0.5 parts by mass or less.
本発明における多孔性ポリプロピレンフィルムの製造方法について、具体的に以下に説明する。 The method for producing a porous polypropylene film in the present invention will be specifically described below.
まず、基材フィルムを構成するポリプロピレン樹脂を押出機に供給して200〜320℃の温度で溶融させ、濾過フィルターを経た後、スリット状口金から押し出し、冷却用金属ドラムにキャストしてシート状に冷却固化させて未延伸シートとする。 First, the polypropylene resin constituting the base film is supplied to an extruder and melted at a temperature of 200 to 320 ° C., passed through a filtration filter, extruded from a slit-shaped base, cast into a cooling metal drum, and formed into a sheet. Cool and solidify to make an unstretched sheet.
ここで、未延伸シートに多量のβ晶を生成させるためには、溶融押出温度は低い方が好ましいが、200℃未満であると、口金から吐出された溶融ポリマー中に未溶融物が発生し、後の延伸工程で破れなどの工程不良を起こす原因となる場合がある。また、320℃を超えると、ポリプロピレンの熱分解が激しくなり、得られる多孔性ポリプロピレンフィルムのフィルム特性、例えば、ヤング率、破断強度などに劣る場合がある。 Here, in order to produce a large amount of β crystals in the unstretched sheet, the melt extrusion temperature is preferably low, but if it is less than 200 ° C., an unmelted material is generated in the molten polymer discharged from the die. , It may cause a process failure such as tearing in the subsequent stretching process. Moreover, when it exceeds 320 degreeC, the thermal decomposition of a polypropylene will become intense and it may be inferior to the film characteristics, for example, a Young's modulus, breaking strength, etc. of the porous polypropylene film obtained.
冷却用金属ドラムの温度は60〜130℃とし、多量かつ均一にβ晶を生成させて、延伸後に高透過性の多孔性ポリプロピレンフィルムとする。冷却用金属ドラムの温度が60℃未満であると、得られる未延伸シートのファーストランのβ晶分率が低下する場合があり、130℃を超えると、ドラム上でのシートの固化が不十分となり、冷却用金属ドラムからのシートの均一剥離が難しくなる場合がある。ここで、未延伸シート中のβ晶量は、未延伸シートをサンプルとし、示差走査熱量計を用いて得られるファーストランの熱量曲線から得られるβ晶分率に対応する。透過性の高い多孔性ポリプロピレンフィルムとする場合には、冷却用金属ドラム温度は、好ましくは100〜125℃である。 The temperature of the cooling metal drum is set to 60 to 130 ° C., and β crystals are produced in large quantities and uniformly to obtain a highly permeable porous polypropylene film after stretching. If the temperature of the metal drum for cooling is less than 60 ° C, the β crystal fraction of the first run of the obtained unstretched sheet may be reduced. If the temperature exceeds 130 ° C, the solidification of the sheet on the drum is insufficient. Thus, it may be difficult to uniformly separate the sheet from the cooling metal drum. Here, the amount of β crystals in the unstretched sheet corresponds to the β crystal fraction obtained from the first run caloric curve obtained by using the unstretched sheet as a sample and using a differential scanning calorimeter. In the case of a highly permeable porous polypropylene film, the cooling metal drum temperature is preferably 100 to 125 ° C.
未延伸シートが冷却用金属ドラムに接触する時間(以下、ドラムへの接触時間と称する)は、6〜60秒であることが好ましい。ここで、ドラムへの接触時間とは、上記キャスト工程において、溶融ポリマーがドラム上に最初に着地した時点を開始時間(=0秒)とし、未延伸シートがドラムから剥離した時点までに要する時間を意味する。なお、キャスト工程が複数個のドラムで構成されている場合は、未延伸シートがそれらドラムに接触した時間の総和が、冷却用金属ドラムへの接触時間となる。冷却用金属ドラムへの接触時間が上記範囲未満であると、温度にもよるが上記剥離時点において未延伸シートが粘着したり、未延伸シートに生成するβ晶が少ない(未延伸シートのβ晶分率が低い)ために、二軸延伸後のフィルムの空孔率が不十分なレベルまで低くなる場合がある。冷却用金属ドラムへの接触時間が上記範囲を超えると、冷却用金属ドラムの大きさにもよるが、必要以上に冷却用金属ドラムの周速が低く、生産性が著しく悪化する場合がある。通常、該接触時間10分以上は実質的に取れない場合がある。金属ドラムへの接触時間は、より好ましくは7〜45秒、さらに好ましくは8〜40秒である。 The time for the unstretched sheet to contact the cooling metal drum (hereinafter referred to as the contact time to the drum) is preferably 6 to 60 seconds. Here, the contact time with the drum is the time required until the unstretched sheet peels from the drum, with the start time (= 0 seconds) when the molten polymer first lands on the drum in the casting step. Means. In addition, when the casting process is composed of a plurality of drums, the total time when the unstretched sheet comes into contact with these drums is the contact time with the cooling metal drum. When the contact time with the cooling metal drum is less than the above range, although depending on the temperature, the unstretched sheet sticks at the time of peeling, or there are few β crystals generated in the unstretched sheet (β crystals of the unstretched sheet) Therefore, the porosity of the film after biaxial stretching may be lowered to an insufficient level. When the contact time with the cooling metal drum exceeds the above range, although depending on the size of the cooling metal drum, the peripheral speed of the cooling metal drum is unnecessarily low, and the productivity may be significantly deteriorated. Usually, the contact time of 10 minutes or more may not be substantially removed. The contact time with the metal drum is more preferably 7 to 45 seconds, and further preferably 8 to 40 seconds.
また、冷却用金属ドラムへの密着方法としては静電印加(ピンニング)法、水の表面張力を利用した密着方法、エアーナイフ法、プレスロール法、水中キャスト法などのうちいずれの手法を用いてもよいが、本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムを得る手法としては、厚み均一性が良好で、その吹き付けエアーの温度により冷却速度を制御可能であるエアーナイフ法、静電印加法を用いることが好ましい。ここで、エアーナイフ法では、エアーは非ドラム面(ドラムに接触しない方の面)から吹き付けられ、その温度は10〜200℃とすることが好ましく、表面の冷却速度を制御することにより、表面β晶量を制御し、ひいては表面開孔率を制御でき、すなわち得られる多孔性ポリプロピレンフィルムの透過性を制御することが可能となる。 In addition, as an adhesion method to the cooling metal drum, any one of an electrostatic application (pinning) method, an adhesion method using the surface tension of water, an air knife method, a press roll method, an underwater casting method, etc. is used. However, as a method for obtaining the porous polypropylene film of the present invention, it is preferable to use an air knife method or an electrostatic application method that has good thickness uniformity and the cooling rate can be controlled by the temperature of the blowing air. . Here, in the air knife method, air is blown from the non-drum surface (the surface that does not contact the drum), and the temperature is preferably 10 to 200 ° C., and the surface is controlled by controlling the cooling rate of the surface. It is possible to control the amount of β crystal and thus the surface porosity, that is, to control the permeability of the resulting porous polypropylene film.
また、多孔性ポリプロピレンフィルムの少なくとも片面に第2、第3の層を共押出積層した積層体とする場合には、上記したポリプロピレンの他に各々所望の樹脂を必要に応じて準備し、これらの樹脂を別々の押出機に供給して所望の温度で溶融させ、濾過フィルターを経た後、短管あるいは口金内で合流せしめ、目的とするそれぞれの積層厚みでスリット状口金から押し出し、冷却用金属ドラムにキャストしてシート状に冷却固化せしめ未積層延伸シートとすることができる。 In addition, in the case of forming a laminate in which the second and third layers are coextruded and laminated on at least one surface of the porous polypropylene film, each of the desired resins is prepared as necessary in addition to the above-described polypropylene. The resin is supplied to separate extruders, melted at a desired temperature, passed through a filtration filter, merged in a short tube or a die, extruded from a slit-like die at each desired laminated thickness, and a cooling metal drum It can be cast into a non-laminated stretched sheet by cooling and solidifying into a sheet.
次に得られた未延伸シートを二軸延伸してフィルム中に空孔(貫通孔)を形成する。二軸延伸の方法としては、フィルム長手方向に延伸後幅方向に延伸、あるいは幅方向に延伸後長手方向に延伸する逐次二軸延伸法、またはフィルムの長手方向と幅方向をほぼ同時に延伸していく同時二軸延伸法などを用いることができるが、高透気性フィルムを得やすいという点で逐次二軸延伸法を採用することが好ましく、特に長手方向に延伸後、幅方向に延伸することが好ましい。 Next, the obtained unstretched sheet is biaxially stretched to form pores (through holes) in the film. As a biaxial stretching method, the film is stretched in the longitudinal direction of the film and then stretched in the width direction, or the sequential biaxial stretching method of stretching in the longitudinal direction after stretching in the width direction, or the longitudinal direction and the width direction of the film are stretched almost simultaneously. The simultaneous biaxial stretching method can be used, but it is preferable to adopt the sequential biaxial stretching method in that it is easy to obtain a highly air-permeable film, and in particular, it is possible to stretch in the width direction after stretching in the longitudinal direction. preferable.
具体的な延伸条件としては、まず未延伸シートを長手方向に延伸可能な温度に制御する。温度制御の方法は、温度制御された回転ロールを用いる方法、熱風オーブンを使用する方法などを採用することができる。長手方向の延伸温度としてはフィルム特性とその均一性の観点から、110〜140℃、さらに好ましくは120〜135℃の温度を採用することが好ましい。延伸倍率は1.1〜8倍であることが好ましく、より好ましくは1.5〜6倍、更に好ましくは2〜5倍である。延伸倍率が1.1倍未満であると透気性が悪化する場合があり、また生産性が低下する場合がある。延伸倍率を高くするほど透気性が良化するが、8倍を超えて延伸すると、次の横延伸工程でフィルム破れが起きやすくなってしまう場合がある。 As specific stretching conditions, first, the unstretched sheet is controlled to a temperature at which it can be stretched in the longitudinal direction. As a temperature control method, a method using a temperature-controlled rotating roll, a method using a hot air oven, or the like can be adopted. As the stretching temperature in the longitudinal direction, it is preferable to employ a temperature of 110 to 140 ° C., more preferably 120 to 135 ° C., from the viewpoint of film characteristics and uniformity. The draw ratio is preferably 1.1 to 8 times, more preferably 1.5 to 6 times, and still more preferably 2 to 5 times. If the draw ratio is less than 1.1 times, the air permeability may deteriorate, and the productivity may decrease. As the draw ratio is increased, the air permeability is improved. However, if the draw ratio is more than 8 times, the film may be easily broken in the next transverse drawing step.
次に、一軸延伸ポリプロピレンフィルムをテンター式延伸機にフィルム端部を把持させて導入し、幅方向に延伸して二軸延伸フィルムを得る。延伸温度は130〜155℃が好ましく、高い透気性が得られることから145〜150℃がより好ましい。幅方向の延伸倍率は1.1〜10倍が好ましく、より好ましくは1.5〜6倍である。延伸倍率が1.1倍未満であると空孔率が低下して電池特性が悪化する場合があり、また生産性が低下する場合がある。また、延伸倍率を高くするほど透気性が良化するが、10倍を超えて延伸すると、フィルム破れが起きやすくなってしまう場合がある。なお、このときの横延伸速度としては500〜6,000%/分で行うことが好ましく、1,000〜5,000%/分であればより好ましい。延伸速度が2,000%/分以下と低速にすることが特に好ましい。 Next, the uniaxially stretched polypropylene film is introduced into a tenter stretcher while gripping the film end, and stretched in the width direction to obtain a biaxially stretched film. The stretching temperature is preferably 130 to 155 ° C, and more preferably 145 to 150 ° C because high air permeability is obtained. The draw ratio in the width direction is preferably 1.1 to 10 times, more preferably 1.5 to 6 times. If the draw ratio is less than 1.1 times, the porosity may be lowered and the battery characteristics may be deteriorated, and the productivity may be lowered. Further, the higher the draw ratio, the better the air permeability, but if the film is stretched more than 10 times, the film may be easily broken. The transverse stretching speed at this time is preferably 500 to 6,000% / min, more preferably 1,000 to 5,000% / min. It is particularly preferable that the stretching speed is as low as 2,000% / min or less.
続いて前述した様に、フィルムの低熱収縮率と低透気抵抗、フィルム表面の粗面化を両立させるために、以下に示す熱処理工程(長手方向及び/又は幅方向の超低速延伸工程)に導入する。 Subsequently, as described above, in order to achieve both low thermal shrinkage, low air permeability resistance, and roughening of the film surface, the following heat treatment process (longitudinal and / or widthwise ultra-low speed stretching process) is performed. Introduce.
熱処理工程としては、0.01〜5%/秒、さらに好ましくは0.1〜3%/秒の延伸速度範囲で、フィルム長手方向に超低速延伸しながら、10〜600秒間熱処理することが好ましい。なお、このときの延伸温度(熱処理温度)は、用いるポリプロピレン樹脂の融点をTmとした場合、Tm−5〜Tm+7℃の温度範囲であり、延伸倍率は1.1〜5倍であることが好ましい。 As the heat treatment step, it is preferable to heat-treat for 10 to 600 seconds while stretching at an ultra-low speed in the longitudinal direction of the film in a stretching speed range of 0.01 to 5% / second, more preferably 0.1 to 3% / second. . The stretching temperature (heat treatment temperature) at this time is in the temperature range of Tm-5 to Tm + 7 ° C. when the melting point of the polypropylene resin used is Tm, and the stretching ratio is preferably 1.1 to 5 times. .
上記の熱処理温度(延伸温度)がTm−5℃未満の場合、熱処理の効果が不十分であり、高温での長手方向の熱寸法安定性の向上が達成できない場合がある。また、Tm+7℃を超えると、多孔性ポリプロピレンフィルムが融解して、透気性が悪化してしまう恐れがある。 When said heat processing temperature (stretching temperature) is less than Tm-5 degreeC, the effect of heat processing is inadequate and the improvement of the thermal dimensional stability of the longitudinal direction at high temperature may not be achieved. Moreover, when it exceeds Tm + 7 degreeC, there exists a possibility that a porous polypropylene film may melt | dissolve and air permeability may deteriorate.
熱処理工程における延伸速度が0.01%/秒未満の場合、熱処理によって孔が収縮してしまうことから、透気性の悪化やフィルム表面粗さが低下してしまうことがある。また、熱処理工程における延伸速度が5%/秒を超えると、延伸応力の残留により、高温での長手方向の熱寸法安定性の向上が達成できない場合がある。 When the stretching rate in the heat treatment step is less than 0.01% / second, the pores shrink due to the heat treatment, and thus the air permeability may be deteriorated and the film surface roughness may be lowered. On the other hand, if the stretching speed in the heat treatment step exceeds 5% / second, there may be a case where improvement of the thermal dimensional stability in the longitudinal direction at a high temperature cannot be achieved due to residual stretching stress.
熱処理時間が10秒未満の場合、熱処理の効果が不十分であり、高温での長手方向の熱寸法安定性の向上が達成できない場合がある。また、熱処理時間が600秒を超えると、熱処理によって孔が収縮してしまうことがある。 When the heat treatment time is less than 10 seconds, the effect of the heat treatment is insufficient, and the improvement of the thermal dimensional stability in the longitudinal direction at high temperatures may not be achieved. If the heat treatment time exceeds 600 seconds, the heat treatment may cause the pores to shrink.
熱処理工程でのフィルム長手方向の延伸倍率が1.1倍未満であると、熱処理によって孔が収縮してしまうことから、透気性の悪化や、フィルム表面の粗さが低下する傾向がある。また、延伸倍率が5倍を超えると、延伸応力の残留により、高温での長手方向の熱寸法安定性の向上が達成できない場合がある。 If the draw ratio in the longitudinal direction of the film in the heat treatment step is less than 1.1 times, the pores shrink due to the heat treatment, so that the air permeability tends to deteriorate and the roughness of the film surface tends to decrease. On the other hand, when the draw ratio exceeds 5 times, there is a case where improvement of the thermal dimensional stability in the longitudinal direction at a high temperature cannot be achieved due to residual drawing stress.
幅方向についても上記の長手方向の超低速延伸の熱処理と同様に0.01〜5%/秒、さらに好ましくは0.1〜3%/秒の延伸速度範囲で、フィルム幅方向に超低速延伸しながら、10〜600秒間熱処理することが好ましい。なお、このときの延伸温度は、用いるポリプロピレン樹脂の融点をTmとした場合、Tm−5〜Tm+7℃の温度範囲であり、延伸倍率は1.1〜5倍であることが好ましい。 Also in the width direction, the film is stretched in the film width direction in the film width direction within the range of 0.01 to 5% / second, more preferably in the range of 0.1 to 3% / second in the same manner as the heat treatment for ultra-low speed stretching in the longitudinal direction. However, it is preferable to heat-treat for 10 to 600 seconds. In addition, the extending | stretching temperature at this time is a temperature range of Tm-5-Tm + 7 degreeC, when the melting point of the polypropylene resin to be used is set to Tm, and it is preferable that a draw ratio is 1.1-5 times.
熱処理温度がTm−5℃未満の場合、熱処理の効果が不十分であり、高温での幅方向の熱寸法安定性の向上が達成できない場合がある。また、Tm+7℃を超えると、多孔性ポリプロピレンフィルムが融解して透気性の悪化や、フィルム表面の粗さが低下する場合がある。 When the heat treatment temperature is lower than Tm−5 ° C., the effect of the heat treatment is insufficient, and the improvement of the thermal dimensional stability in the width direction at high temperatures may not be achieved. Moreover, when it exceeds Tm + 7 degreeC, a porous polypropylene film may melt | dissolve and air permeability worsens and the roughness of the film surface may fall.
熱処理工程における延伸速度が0.01%/秒未満の場合、熱処理によって孔が収縮してしまうことから、透気性の悪化や、フィルム表面の粗さが低下する場合がある。また、熱処理工程における延伸速度が5%/秒を超えると、延伸応力の残留により、高温での幅方向の熱寸法安定性の向上が達成できない場合がある。 When the stretching speed in the heat treatment step is less than 0.01% / second, the pores are shrunk by the heat treatment, so that the air permeability may be deteriorated or the film surface roughness may be lowered. On the other hand, if the stretching speed in the heat treatment step exceeds 5% / second, the improvement of the thermal dimensional stability in the width direction at high temperature may not be achieved due to residual stretching stress.
熱処理時間が10秒未満の場合、熱処理の効果が不十分であり、高温での幅方向の熱寸法安定性の向上が達成できない場合がある。また、熱処理時間が600秒を超えると、熱処理によって孔が収縮してしまうことがある。 When the heat treatment time is less than 10 seconds, the effect of the heat treatment is insufficient, and the improvement of the thermal dimensional stability in the width direction at high temperatures may not be achieved. If the heat treatment time exceeds 600 seconds, the heat treatment may cause the pores to shrink.
熱処理工程でのフィルム幅方向の延伸倍率が1.1倍未満であると、熱処理によって孔が収縮してしまうことから、透気性の悪化や、フィルム表面の粗さが低下する場合がある。また、延伸倍率が5倍を超えると、延伸応力の残留により、高温での幅方向の熱寸法安定性の向上が達成できない場合がある。 If the draw ratio in the film width direction in the heat treatment step is less than 1.1 times, the pores shrink due to the heat treatment, so that the air permeability may be deteriorated or the film surface roughness may be lowered. On the other hand, when the draw ratio exceeds 5 times, there may be a case where improvement of the thermal dimensional stability in the width direction at high temperature cannot be achieved due to residual drawing stress.
フィルムの長手方向、及び幅方向の熱寸法安定性を向上する方法としては、熱処理工程において、フィルム長手方向に超低速延伸後、幅方向に超低速延伸、あるいは幅方向に超低速延伸後、長手方向に超低速延伸する逐次二軸延伸法、またはフィルムの長手方向と幅方向をほぼ同時に超低速延伸していく同時二軸延伸法などを用いることができるが、同時二軸延伸法を採用することが好ましい。 As a method for improving the thermal dimensional stability in the longitudinal direction and the width direction of the film, in the heat treatment step, after the ultra-low speed stretching in the film longitudinal direction, the ultra-low speed stretching in the width direction, or the ultra-low speed stretching in the width direction, the longitudinal direction A sequential biaxial stretching method in which the film is stretched at a very low speed in the direction or a simultaneous biaxial stretching method in which the longitudinal direction and the width direction of the film are stretched at a very low speed almost simultaneously can be used. It is preferable.
本発明のポリプロピレン多孔性フィルムは、熱寸法安定性が良好でありながら、適切な表面粗さを有し、適切な孔径を有することから、セパレータとして用いた際に、高安全、高出力である蓄電デバイスを構成することが可能となる。また、蓄電デバイスの中でもリチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタ、電気二重相キャパシタ、電解コンデンサーに好ましく使用することができる。なお、セパレータ用途以外にも、包装用品、衛生用品、農業用品、建築用品、医療用品、分離膜、光拡散板、反射シートにも使用することができる。 Since the polypropylene porous film of the present invention has an appropriate surface roughness and an appropriate pore diameter while having good thermal dimensional stability, it has high safety and high output when used as a separator. An electricity storage device can be configured. Moreover, it can use preferably for a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, an electrical double phase capacitor, and an electrolytic capacitor among electrical storage devices. In addition to separator applications, it can also be used for packaging products, sanitary products, agricultural products, building products, medical products, separation membranes, light diffusion plates, and reflective sheets.
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。なお、特性は以下の方法により測定、評価を行った。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. The characteristics were measured and evaluated by the following methods.
(1)熱収縮率
フィルムを長手方向および幅方向に長さ150mm×幅10mmの矩形に切り出しサンプルとした。サンプルに100mmの間隔で標線を描き、サンプルの下端に3gの加重をかけ、135℃に加熱した熱風オーブン内に60分間設置し加熱処理を行った。熱処理後、放冷し、加重を外したあと、標線間距離を測定し、加熱前後の標線間距離の変化から熱収縮率を算出し、寸法安定性の指標とした。測定は各フィルムとも長手方向および幅方向に5サンプル実施して平均値で評価を行った。
(1) Thermal contraction rate The film was cut into a rectangle 150 mm long × 10 mm wide in the longitudinal direction and the width direction to obtain a sample. Marks were drawn on the sample at intervals of 100 mm, a weight of 3 g was applied to the lower end of the sample, and the sample was placed in a hot air oven heated to 135 ° C. for 60 minutes for heat treatment. After the heat treatment, it was allowed to cool, the weight was removed, the distance between the marked lines was measured, the thermal shrinkage was calculated from the change in the distance between the marked lines before and after heating, and used as an index of dimensional stability. For each film, five samples were carried out in the longitudinal direction and the width direction for each film, and the average value was evaluated.
(2)β晶分率、β晶形成能
樹脂またはフィルムを5mg採取し、試料としてアルミニウム製のパンに装填し、示差走査熱量計(DSC、セイコー電子工業(株)製RDC220)を用いて測定した。まず、窒素雰囲気下で室温から240℃まで10℃/分で昇温(ファーストラン)し、10分間保持した後、30℃まで10℃/分で冷却する。5分保持後、再度10℃/分で昇温(セカンドラン)した際に観察される融解ピークについて、145〜157℃の温度領域にピークが存在する融解をβ晶の融解ピーク、158℃以上にピークが観察される融解をα晶の融解ピークとして、DSC曲線の高温側平坦部を基準に引いたベースラインとピークに囲まれた領域の面積から、それぞれの融解熱量を求める。α晶の融解熱量をΔHα、β晶の融解熱量をΔHβとしたとき、以下の式で計算される値をβ晶形成能とした。なお、融解熱量の較正はインジウムを用いて行った。
(2) β crystal fraction, β crystal forming ability 5 mg of resin or film was sampled, loaded into an aluminum pan as a sample, and measured using a differential scanning calorimeter (DSC, RDC220 manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.). did. First, the temperature is raised from room temperature to 240 ° C. at 10 ° C./min (first run) in a nitrogen atmosphere, held for 10 minutes, and then cooled to 30 ° C. at 10 ° C./min. About the melting peak observed when the temperature is raised (second run) again at 10 ° C./min after holding for 5 minutes, the melting having a peak in the temperature range of 145 to 157 ° C. is the melting peak of β crystal, 158 ° C. or more The melting at which the peak is observed is defined as the melting peak of the α crystal, and the amount of heat of fusion is determined from the base line drawn on the high temperature side flat portion of the DSC curve and the area of the region surrounded by the peak. Assuming that the heat of fusion of the α crystal is ΔHα and the heat of fusion of the β crystal is ΔHβ, the value calculated by the following formula is the β crystal forming ability. In addition, calibration of the heat of fusion was performed using indium.
β晶形成能(%) = 〔 ΔHβ / ( ΔHα + ΔHβ )〕 × 100
なお、ファーストランで観察される融解ピークから同様にβ晶の存在比率を算出した値は、その試料の状態でのβ晶分率を示している。
β crystal forming ability (%) = [ΔHβ / (ΔHα + ΔHβ)] × 100
In addition, the value which computed the abundance ratio of (beta) crystal similarly from the melting peak observed by a first run has shown the (beta) crystal fraction in the state of the sample.
(3)透気抵抗
多孔性ポリプロピレンフィルムから100mm×100mmの大きさの正方形を切り取り試料とした。JIS P 8117(1998)のB形ガーレー試験器を用いて、23℃、相対湿度65%にて、100mLの空気の透過時間の測定を行った。
(3) Air permeability resistance A square having a size of 100 mm × 100 mm was cut out from a porous polypropylene film and used as a sample. Using a B-type Gurley tester of JIS P 8117 (1998), the permeation time of 100 mL of air was measured at 23 ° C. and a relative humidity of 65%.
(4)熱処理後の透気抵抗増加率
上記(3)の透気抵抗測定で用いた試料を135℃に加熱した熱風オーブン内に60分間静置し加熱処理を行った。熱処理後に放冷し、JIS P 8117(1998)のB形ガーレー試験器を用いて、23℃、相対湿度65%にて、100mLの空気の透過時間の測定を行い、加熱前後の透気抵抗の変化から、下式を用いて、熱処理後の透気抵抗増加率を算出した。測定個所については、(3)の透気抵抗測定の測定箇所近傍を測定個所とした。
(4) Permeability increase rate after heat treatment The sample used in the air resistance measurement of (3) above was left in a hot air oven heated to 135 ° C for 60 minutes for heat treatment. The sample was allowed to cool after heat treatment, and the permeation time of 100 mL of air was measured at 23 ° C. and 65% relative humidity using a JIS P 8117 (1998) B-shaped Gurley tester. From the change, the rate of increase in air resistance after heat treatment was calculated using the following formula. For the measurement location, the vicinity of the measurement location of the air resistance measurement of (3) was taken as the measurement location.
熱処理後の透気抵抗増加率=熱処理後の透気抵抗(秒/100mL)/熱処理前の透気抵抗(秒/100mL)
(5)貫通孔の平均孔径
POROUS MATERIALS,Inc.製自動細孔径分布測定器“PERM−POROMETER”を用いて測定した。なお、測定条件は以下の通りである。
Increase rate of air resistance after heat treatment = Air resistance after heat treatment (second / 100 mL) / Air resistance before heat treatment (second / 100 mL)
(5) Average hole diameter of through holes POROUS MATERIALS, Inc. This was measured using an automatic pore size distribution measuring device “PERM-POROMETER”. Measurement conditions are as follows.
試験液 :3M製“フロリナート”FC−40
試験温度 :25℃
試験ガス :空気
解析ソフト:Capwin
測定条件 :Capillary Flow Porometry−Wet up, Dry downのdefault条件による自動測定
なお、孔径(細孔直径)と試験圧力の間には以下の関係式が成立する。
Test solution: 3M “Fluorinert” FC-40
Test temperature: 25 ° C
Test gas: Air Analysis software: Capwin
Measurement conditions: Automatic measurement based on default conditions of Capillary Flow Porometry-Wet up, Dry down Note that the following relational expression is established between the pore diameter (pore diameter) and the test pressure.
d=Cγ/P×103
[ただし、d:細孔直径(nm)、C:定数、γ:フロリナートの表面張力(16mN/m)、P:圧力(Pa)である。]
ここでは、上記に基づき、装置付属のデータ解析ソフトを用いて、1/2半濡れ曲線から平均孔径を算出した。但し、測定時の圧力上限の問題により、測定限界を37nmとした。同じサンプルについて同様の測定を、場所を変えて5回行い、得られた平均孔径の平均値を当該サンプルにおける貫通孔の平均孔径とした。
d = Cγ / P × 10 3
[However, d: pore diameter (nm), C: constant, γ: surface tension of fluorinate (16 mN / m), P: pressure (Pa). ]
Here, based on the above, the average pore diameter was calculated from the 1/2 half-wetting curve using the data analysis software attached to the apparatus. However, the measurement limit was set to 37 nm due to the problem of the upper limit of pressure during measurement. The same measurement was performed for the same sample five times at different locations, and the average value of the average pore diameters obtained was taken as the average pore diameter of the through holes in the sample.
(6)山谷平均間隔Sm
JIS B0601−1994に準拠し測定する。まず、電池用セパレータを10mm幅×50mm長さで切り出す。切り出した電池用セパレータを、ガラス板(松浪硝子工業社製、マイクロスライドガラス S1225、76mm×26mm)に15mm以上離して平行に貼った両面テープ(日東電工社製 両面接着テープ No.501F、5mm幅×20m)に貼り付ける。
(6) Yamatani average interval Sm
Measured according to JIS B0601-1994. First, a battery separator is cut out by 10 mm width × 50 mm length. Double-sided tape (Nitto Denko's double-sided adhesive tape, No. 501F, 5 mm width) in which the cut-out battery separator was attached to a glass plate (Matsunami Glass Industry Co., Ltd., Micro Slide Glass S1225, 76 mm × 26 mm) at a distance of 15 mm or more in parallel. × 20m)
前記サンプルを、レーザー顕微鏡(キーエンス社製 VK−8510)、対物レンズ(ニコン社製 CF IC EPI Plan)を用いて、下記の順序で測定・解析を行った。 The sample was measured and analyzed in the following order using a laser microscope (VK-8510 manufactured by Keyence Corporation) and an objective lens (CF IC EPI Plan manufactured by Nikon Corporation).
(1) ステージを最下限まで下げ、10倍の対物レンズを用いて原点出しを行った。 (1) The stage was lowered to the lowest limit, and the origin was found using a 10x objective lens.
(2) RUN MODEを白黒超深度に、VIEW MODEをカラー生画に設定し、サンプルをステージ台に乗せた。 (2) Set RUN MODE to black and white ultra-deep, VIEW MODE to color raw image, and put the sample on the stage.
(3) 対物レンズを50倍に変更し、レーザーをONにして、フォーカシングハンドルを調整してピントを合わせた。 (3) The objective lens was changed to 50 times, the laser was turned on, and the focusing handle was adjusted to focus.
(4) 測定開始ボタンを押し、オートゲインを粗調整した。 (4) Press the measurement start button and coarsely adjust the auto gain.
(5) 光量が240〜250の範囲に入る様に、受光ゲインを調整した。 (5) The light reception gain was adjusted so that the amount of light was in the range of 240-250.
(6) ビーム減衰機を閉じ、光量が30〜40の範囲に入る様に、オフセットを調整した。 (6) The beam attenuator was closed and the offset was adjusted so that the amount of light was in the range of 30-40.
(7) ビーム減衰機を開け、再度、光量が240〜250の範囲に入る様に、受光ゲインを調整した。 (7) The beam attenuator was opened, and the light receiving gain was adjusted again so that the amount of light entered the range of 240-250.
(8) レンズ位置移動ボタンにより、ピントが合わなくなるまでレンズを上げ、測定レンジの上限を設定し、同様に、レンズを下げることで、測定レンジの下限を設定した。 (8) Using the lens position move button, the lens was raised until it was out of focus, and the upper limit of the measurement range was set. Similarly, the lower limit of the measurement range was set by lowering the lens.
(9) PITCHを0.1μmに設定し、測定・保存した。 (9) PITCH was set to 0.1 μm and measured and stored.
(10) 画像計測・解析ソフトVK−H1Wを立ち上げ、測定画像を読み込み、長手方向と幅方向の線粗さを測定した。なお、測定範囲は長手方向110μm、幅方向150μmであり、DCLは0に、BCLは255に設定し、スムージング、及び傾き補正は行わなかった。 (10) The image measurement / analysis software VK-H1W was started up, the measurement image was read, and the line roughness in the longitudinal and width directions was measured. The measurement range was 110 μm in the longitudinal direction and 150 μm in the width direction, DCL was set to 0, BCL was set to 255, and smoothing and inclination correction were not performed.
(11) 長手方向5箇所、幅方向5箇所の山谷平均間隔Smの平均値をSmとした。 (11) The average value of the peak-valley average intervals Sm at five places in the longitudinal direction and five places in the width direction was defined as Sm.
(7)算術平均粗さRa、十点平均粗さRz
JIS B0601−1994に準拠して測定した。まず、電池用セパレータを10mm幅×50mm長さで切り出す。切り出した電池用セパレータを、ガラス板(松浪硝子工業社製、マイクロスライドガラス S1225、76mm×26mm)に15mm以上離して平行に貼った両面テープ(日東電工社製 両面接着テープ No.501F、5mm幅×20m)に貼り付ける。
(7) Arithmetic average roughness Ra, Ten-point average roughness Rz
It measured based on JIS B0601-1994. First, a battery separator is cut out by 10 mm width × 50 mm length. Double-sided tape (Nitto Denko's double-sided adhesive tape, No. 501F, 5 mm width) in which the cut-out battery separator was attached to a glass plate (Matsunami Glass Industry Co., Ltd., Micro Slide Glass S1225, 76 mm × 26 mm) at a distance of 15 mm or more in parallel. × 20m)
前記サンプルを、レーザー顕微鏡(キーエンス社製 VK−8510)、対物レンズ(ニコン社製 CF IC EPI Plan)を用いて、下記の順序で測定・解析を行った。 The sample was measured and analyzed in the following order using a laser microscope (VK-8510 manufactured by Keyence Corporation) and an objective lens (CF IC EPI Plan manufactured by Nikon Corporation).
(1) ステージを最下限まで下げ、10倍の対物レンズを用いて原点出しを行った。 (1) The stage was lowered to the lowest limit, and the origin was found using a 10x objective lens.
(2) RUN MODEを白黒超深度に、VIEW MODEをカラー生画に設定し、サンプルをステージ台に乗せた。 (2) Set RUN MODE to black and white ultra-deep, VIEW MODE to color raw image, and put the sample on the stage.
(3) 対物レンズを50倍に変更し、レーザーをONにして、フォーカシングハンドルを調整してピントを合わせた。 (3) The objective lens was changed to 50 times, the laser was turned on, and the focusing handle was adjusted to focus.
(4) 測定開始ボタンを押し、オートゲインを粗調整した。 (4) Press the measurement start button and coarsely adjust the auto gain.
(5) 光量が240〜250の範囲に入る様に、受光ゲインを調整した。 (5) The light reception gain was adjusted so that the amount of light was in the range of 240-250.
(6) ビーム減衰機を閉じ、光量が30〜40の範囲に入る様に、オフセットを調整した。 (6) The beam attenuator was closed and the offset was adjusted so that the amount of light was in the range of 30-40.
(7) ビーム減衰機を開け、再度、光量が240〜250の範囲に入る様に、受光ゲインを調整した。 (7) The beam attenuator was opened, and the light receiving gain was adjusted again so that the amount of light entered the range of 240-250.
(8) レンズ位置移動ボタンにより、ピントが合わなくなるまでレンズを上げ、測定レンジの上限を設定し、同様に、レンズを下げることで、測定レンジの下限を設定した。 (8) Using the lens position move button, the lens was raised until it was out of focus, and the upper limit of the measurement range was set. Similarly, the lower limit of the measurement range was set by lowering the lens.
(9) PITCHを0.1μmに設定し、測定・保存した。 (9) PITCH was set to 0.1 μm and measured and stored.
(10) 画像計測・解析ソフトVK−H1Wを立ち上げ、測定画像を読み込み、表面粗さを測定した。なお、測定範囲は長手方向110μm×幅方向150μmであり、DCLは0に、BCLは255に設定し、スムージング、及び傾き補正は行わなかった。 (10) Image measurement / analysis software VK-H1W was started up, a measurement image was read, and the surface roughness was measured. The measurement range was 110 μm in the longitudinal direction × 150 μm in the width direction, DCL was set to 0, BCL was set to 255, and smoothing and inclination correction were not performed.
(11) 測定画像内の5箇所の算術平均粗さRa、十点平均粗さRzの平均値をそれぞれ、Ra、Rzとした。 (11) The average values of the arithmetic average roughness Ra and the ten-point average roughness Rz at five locations in the measurement image were Ra and Rz, respectively.
(8)セパレータとしての評価
(8−1)電池の作製
正極は宝泉(株)製のリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)厚みが40μmの正極を使用し、一片47mmの正方形となるように打ち抜き、作製した。
(8) Evaluation as separator (8-1) Production of battery The positive electrode is a lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) thickness of 40 μm manufactured by Hosen Co., Ltd., and punched out into a square of 47 mm each. Made.
負極は、宝泉(株)製の厚みが50μmの黒鉛負極を使用し、一片50mmの正方形となるように打ち抜き、作製した。 The negative electrode was manufactured by using a graphite negative electrode having a thickness of 50 μm manufactured by Hosen Co., Ltd., and punching it into a square of 50 mm each.
電解質溶液には、有機溶媒としてエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比で30:70の割合にて混合したものを用い、これに支持塩としてLiPF6 1.0mol/Lを溶解させて使用した。 In the electrolyte solution, a mixture of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as an organic solvent at a volume ratio of 30:70 is used, and LiPF 6 1.0 mol / L is used as a supporting salt. Was dissolved and used.
正極電極と負極電極とを、正極、負極の活物質層どうしが互いに対向するように配置し、両者の間にセパレータを挟んでラミネートセルからなる電池セル内に設置した。ここでセパレータとしては各実施例・比較例のセパレータ用フィルムを使用し、その形状は正極電極、負極電極のいずれよりも面積が広くなるように、寸法の異なる二種類の長方形とした。各々のタブの先端が電池のラミネートセルの外部に引き出されるようにした。次いで電池のラミネートセル内に電解質溶液を充填した後、真空脱気してラミネートセルを密閉して、単層ラミネート型のリチウムイオン二次電池とした。寸法がフィルム長手方向に55mm、幅方向に52mmとするセパレータを用いた電池を電池A、フィルム幅方向に55mm、長手方向に52mmとするセパレータを用いた電池を電池Bとして各実施例・比較例につき各2個ずつ電池を作製し、以下に示す加熱試験、及び出力特性の評価に各1個ずつを供した。 The positive electrode and the negative electrode were arranged so that the active material layers of the positive electrode and the negative electrode face each other, and were placed in a battery cell made of a laminate cell with a separator interposed therebetween. Here, the separator film of each Example / Comparative Example was used as a separator, and the shape was made into two types of rectangles having different dimensions so that the area was wider than both the positive electrode and the negative electrode. The tip of each tab was pulled out of the battery laminate cell. Next, after filling the battery cell with the electrolyte solution, the laminate cell was sealed by vacuum degassing to obtain a single-layer laminate type lithium ion secondary battery. Each battery is a battery A using a separator whose dimensions are 55 mm in the film longitudinal direction and 52 mm in the width direction, and battery B is a battery using a separator whose dimensions are 55 mm in the film width direction and 52 mm in the longitudinal direction. Two batteries were prepared for each, and one battery was used for each of the heating test and output characteristic evaluation described below.
(8−2)加熱試験(電池表面温度)
作製した電池を25℃の雰囲気下、30mAで4.2Vまで3.5時間充電した後、130℃、1時間放置し、電池表面の温度及び状態を評価した。
(8-2) Heat test (battery surface temperature)
The fabricated battery was charged to 4.2 V at 30 mA in an atmosphere of 25 ° C. for 3.5 hours and then left at 130 ° C. for 1 hour to evaluate the temperature and state of the battery surface.
○:表面温度135℃以下。 ○: Surface temperature of 135 ° C. or lower.
△:表面温度135℃を超え、140℃未満
×:表面温度140℃以上、セルの損傷
(8−3)出力特性
作製した各二次電池について、25℃の雰囲気下、充電を30mAで4.2Vまで3.5時間、放電を30mAで2.7Vまでとする充放電操作を行い、放電容量を調べた。さらに、充電を30mAで4.2Vまで3.5時間、放電を300mAで2.7Vまでとする充放電操作を行い、放電容量を調べた。
(Triangle | delta): Surface temperature exceeding 135 degreeC and less than 140 degreeC X: Surface temperature 140 degreeC or more, cell damage (8-3) Output characteristics About each produced secondary battery, charge is 30 mA in 25 degreeC atmosphere. A charge / discharge operation was performed for 3.5 hours up to 2 V and discharge up to 2.7 V at 30 mA, and the discharge capacity was examined. Further, a charge / discharge operation was performed in which charging was performed at 30 mA up to 4.2 V for 3.5 hours, and discharging was performed at 300 mA up to 2.7 V, and the discharge capacity was examined.
[(300mAでの放電容量)/(30mAでの放電容量)]×100の計算式で得られる値を以下の基準で評価した。電池Aおよび電池Bのいずれかのうち、放電容量が低い方の値を評価した。 [(Discharge capacity at 300 mA) / (Discharge capacity at 30 mA)] × 100 The value obtained by the calculation formula was evaluated according to the following criteria. Of battery A and battery B, the value with the lower discharge capacity was evaluated.
☆:95%以上
◎:90%以上95%未満
○:85%以上90%未満
△:80%以上85%未満
×:80%未満
(実施例1)
多孔性ポリプロピレンフィルムの原料樹脂として、住友化学(株)製ホモポリプロピレンFLX80E4(MFR:7.5g/10分、融点:163℃)を95質量部、エチレン・α−オレフィン共重合体であるダウ・ケミカル社製 Engage8411(MFR:18g/10分)を5質量部に加えて、β晶核剤であるN,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド(新日本理化(株)製、Nu−100)を0.2質量部、さらに酸化防止剤であるチバ・スペシャリティ・ケミカルズ製IRGANOX1010、IRGAFOS168を各々0.15、0.1質量部の比率で混合されるように、計量ホッパーから二軸押出機に原料供給し、300℃で溶融混練を行い、ストランド状にダイから吐出して、25℃の水槽にて冷却固化し、チップ状にカットしてチップ原料とした。
☆: 95% or more ◎: 90% or more and less than 95% ○: 85% or more and less than 90% △: 80% or more and less than 85% ×: less than 80% (Example 1)
As raw material resin for porous polypropylene film, 95 parts by mass of homopolypropylene FLX80E4 (MFR: 7.5 g / 10 min, melting point: 163 ° C.) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., Dow Chemical 843 (MFR: 18 g / 10 min) added to 5 parts by mass, β crystal nucleating agent N, N′-dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxamide (manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., Nu-100) is further mixed from the weighing hopper so that 0.2 parts by weight of the antioxidant and IRGANOX 1010 and IRGAFOS 168 manufactured by Ciba Specialty Chemicals are mixed at a ratio of 0.15 and 0.1 parts by weight, respectively. The raw material is supplied to the shaft extruder, melt kneaded at 300 ° C, discharged from the die into strands, and a 25 ° C water tank Cooling and solidifying Te and was a chip raw material and cut into chips.
このチップを単軸押出機に供給して220℃で溶融押出を行い、30μmカットの焼結フィルターで異物を除去後、Tダイから120℃に表面温度を制御したキャストドラムに吐出し、ドラムに15秒間接するようにキャストして未延伸シートを得た。ついで、100℃に加熱したセラミックロールを用いて予熱を行い、フィルム長手方向に3倍延伸を行った。一旦冷却後、次にテンター式延伸機に端部をクリップで把持させて導入し、150℃で3倍に、延伸速度1,500%/分で、フィルム幅方向に延伸を行い、二軸延伸多孔性ポリプロピレンフィルムを得た。次に、作製した多孔性ポリプロピレンフィルムをフィルム長手方向及び、幅方向に200mm四方に切り出し、以下の熱処理工程を行った。ブルックナー社製KARO−IVフィルムストレッチャーにサンプルセットし、オーブン温度を165℃に設定して、フィルム長手方向及び、幅方向に1%/秒の延伸速度で1.67倍に超低速延伸しながら、67秒間熱処理を行い、フィルム長手方向及びフィルム幅方向の最終倍率が、それぞれ5倍の最終厚み19.8μmのフィルムを得た。 This chip is supplied to a single screw extruder and melt extruded at 220 ° C. After removing foreign matter with a 30 μm cut sintered filter, it is discharged from a T-die to a cast drum whose surface temperature is controlled at 120 ° C. An unstretched sheet was obtained by casting for 15 seconds. Next, preheating was performed using a ceramic roll heated to 100 ° C., and the film was stretched 3 times in the longitudinal direction of the film. Once cooled, the end is then held in a tenter-type stretching machine with a clip, and stretched in the width direction of the film at a stretch rate of 1,500% / min. A porous polypropylene film was obtained. Next, the produced porous polypropylene film was cut into a 200 mm square in the film longitudinal direction and the width direction, and the following heat treatment process was performed. Set the sample on a KARO-IV film stretcher manufactured by Bruckner, set the oven temperature to 165 ° C, and stretch the film in the longitudinal direction and the width direction at 1.67 times at a stretching rate of 1% / sec. The film was heat treated for 67 seconds to obtain a film having a final thickness of 19.8 μm in which the final magnification in the film longitudinal direction and the film width direction was 5 times, respectively.
得られたフィルムの135℃、60分間の熱収縮率、透気抵抗、135℃1時間熱処理後の透気抵抗増加率、平均孔径、山谷平均間隔Sm、算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、加熱試験、電池特性を測定し、結果を表1に示した。 135 ° C., heat shrinkage rate for 60 minutes, air permeability resistance, air resistance increase rate after heat treatment at 135 ° C. for 1 hour, average pore diameter, mean valley interval Sm, arithmetic average roughness Ra, ten-point average roughness The thickness Rz, heating test, and battery characteristics were measured, and the results are shown in Table 1.
(実施例2)
実施例1において、テンターでの幅方向延伸倍率を4倍として二軸延伸多孔性ポリプロピレンフィルムを得た後、熱処理工程を行った。まず、フィルム長手方向のみに1%/秒の延伸速度で1.42倍に達するまで、42秒間低速延伸熱処理を行い、続いてフィルム長手方向に1.67倍、幅方向に1.25倍にそれぞれ1%/秒の延伸速度で25秒間、低速延伸熱処理を行うことで、フィルム長手方向及び、幅方向の最終倍率が5倍のフィルムを得た以外は実施例1と同様の操作を行い、最終厚み19.6μmのフィルムを得て、各物性値を表1に示した。
(Example 2)
In Example 1, the biaxially stretched porous polypropylene film was obtained by setting the stretching ratio in the width direction with a tenter to 4 times, and then a heat treatment step was performed. First, a low-speed stretching heat treatment is performed for 42 seconds until reaching 1.42 times at a stretching speed of 1% / second only in the film longitudinal direction, followed by 1.67 times in the film longitudinal direction and 1.25 times in the width direction. The same operation as in Example 1 was performed except that a film having a final magnification of 5 times in the film longitudinal direction and the width direction was obtained by performing low-speed stretching heat treatment at a stretching rate of 1% / second for 25 seconds, A film having a final thickness of 19.6 μm was obtained, and each physical property value is shown in Table 1.
(実施例3)
実施例1の熱処理工程において、超低速延伸の速度をフィルム長手方向及び、幅方向に3%/秒とした以外は実施例1と同様の操作を行い、最終厚み20.2μmのフィルムを得て、各物性値を表1に示した。
(Example 3)
In the heat treatment step of Example 1, the same operation as in Example 1 was performed except that the ultra-low speed was 3% / second in the film longitudinal direction and the width direction to obtain a film having a final thickness of 20.2 μm. The physical property values are shown in Table 1.
(実施例4)
実施例1の熱処理工程において、熱処理時のオーブンの設定温度を169℃とした以外は実施例1と同様の操作を行い、最終厚み20.0μmのフィルムを得て、各物性値を表1に示した。
Example 4
In the heat treatment step of Example 1, the same operation as in Example 1 was performed except that the set temperature of the oven at the time of heat treatment was 169 ° C. to obtain a film having a final thickness of 20.0 μm. Indicated.
(実施例5)
実施例1において、テンターでの長手方向延伸倍率を5倍として二軸延伸多孔性ポリプロピレンフィルムを得た後、熱処理工程を行った。フィルム幅方向のみに1%/秒の延伸速度で1.67倍に達するまで、67秒間低速延伸熱処理を行うことで、フィルム長手方向及び、幅方向の最終倍率が5倍のフィルムを得た以外は実施例1と同様の操作を行い、最終厚み20.4μmのフィルムを得て、各物性値を表1に示した。
(Example 5)
In Example 1, after the biaxially stretched porous polypropylene film was obtained by setting the longitudinal stretch ratio in the tenter to 5 times, a heat treatment step was performed. Except for obtaining a film with a final magnification of 5 times in the film longitudinal direction and width direction by performing a low-speed stretching heat treatment for 67 seconds until reaching 1.67 times at a stretching rate of 1% / second only in the film width direction. The same operation as in Example 1 was performed to obtain a film having a final thickness of 20.4 μm.
(比較例1)
多孔性ポリプロピレンフィルムの原料樹脂として、住友化学(株)製ホモポリプロピレンFLX80E4を95質量部、エチレン・α−オレフィン共重合体であるダウ・ケミカル製 Engage8411(MFR:18g/10分)を5質量部に加えて、β晶核剤であるN,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド(新日本理化(株)製、Nu−100)を0.2質量部、さらに酸化防止剤であるチバ・スペシャリティ・ケミカルズ製IRGANOX1010、IRGAFOS168を各々0.15、0.1質量部の比率で混合されるように、計量ホッパーから二軸押出機に原料供給し、300℃で溶融混練を行い、ストランド状にダイから吐出して、25℃の水槽にて冷却固化し、チップ状にカットしてチップ原料とした。
(Comparative Example 1)
As raw material resin for porous polypropylene film, 95 parts by mass of homopolypropylene FLX80E4 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. and 5 parts by mass of Engage 8411 (MFR: 18 g / 10 min) manufactured by Dow Chemical which is an ethylene / α-olefin copolymer are used. In addition to 0.2 parts by mass of N, N′-dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxyamide (Shin Nippon Rika Co., Ltd., Nu-100), which is a β crystal nucleating agent, with an antioxidant A raw material is supplied from a measuring hopper to a twin screw extruder so that IRGANOX1010 and IRGAFOS168 manufactured by Ciba Specialty Chemicals are mixed at a ratio of 0.15 and 0.1 parts by mass, respectively, and melt kneaded at 300 ° C., It is discharged from the die in the form of a strand, cooled and solidified in a 25 ° C. water bath, cut into a chip shape, and a chip raw material It was.
このチップを単軸押出機に供給して220℃で溶融押出を行い、30μmカットの焼結フィルターで異物を除去後、Tダイから120℃に表面温度を制御したキャストドラムに吐出し、ドラムに15秒間接するようにキャストして未延伸シートを得た。ついで、100℃に加熱したセラミックロールを用いて予熱を行い、フィルム長手方向に5倍延伸を行った。一旦冷却後、次にテンター式延伸機に端部をクリップで把持させて導入し、150℃で5倍に、延伸速度1,500%/分で延伸を行い、そのまま、幅方向に5%のリラックスを掛けながら155℃で7秒間の熱処理を行い、幅1m、最終厚み19.9μmの二軸延伸多孔性ポリプロピレンフィルムを得て、各物性値を表1に示した。 This chip is supplied to a single screw extruder and melt extruded at 220 ° C. After removing foreign matter with a 30 μm cut sintered filter, it is discharged from a T-die to a cast drum whose surface temperature is controlled at 120 ° C. An unstretched sheet was obtained by casting for 15 seconds. Next, preheating was performed using a ceramic roll heated to 100 ° C., and the film was stretched 5 times in the longitudinal direction of the film. Once cooled, the end is then held in a tenter-type stretching machine with a clip, and stretched at 150 ° C. five times at a stretching speed of 1,500% / min. A heat treatment was performed for 7 seconds at 155 ° C. while relaxing to obtain a biaxially stretched porous polypropylene film having a width of 1 m and a final thickness of 19.9 μm. The physical property values are shown in Table 1.
(比較例2)
実施例1の熱処理工程において、超低速延伸の速度をフィルム長手方向及び、幅方向に10%/秒とした以外は実施例1と同様の操作を行い、最終厚み19.7μmのフィルムを得て、各物性値を表1に示した。
(Comparative Example 2)
In the heat treatment step of Example 1, the same operation as in Example 1 was performed except that the ultra-low speed stretching rate was 10% / second in the film longitudinal direction and the width direction to obtain a film having a final thickness of 19.7 μm. The physical property values are shown in Table 1.
(比較例3)
ポリプロピレン樹脂として、住友化学(株)製ホモポリプロピレン WF836DG3(MFR:7g/10分、アイソタクチックインデックス:97%)を94質量部、Basell社製高溶融張力ホモポリプロピレン Pro−fax PF814(MFR:2.5g/10分、アイソタクチックインデックス:97%)を1質量部、エチレン・α−オレフィン共重合体である、ダウ・ケミカル社製 Engage8411(メルトインデックス:18g/10分)を5質量部混合したところに、β晶核剤であるN,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド(新日本理化(株)製Nu−100)を0.2質量部加えて2軸押出機に供給し、220℃で溶融混練を行い、ストランド状に押出して、25℃の水槽にて冷却固化し、チップ状にカットしてポリオレフィン樹脂原料を得た。
(Comparative Example 3)
As a polypropylene resin, 94 parts by mass of homopolypropylene WF836DG3 (MFR: 7 g / 10 min, isotactic index: 97%) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., high melt tension homopolypropylene Pro-fax PF814 (MFR: 2) manufactured by Basell .5 g / 10 min, isotactic index: 97%) 1 part by mass, ethylene / α-olefin copolymer Engage 8411 (melt index: 18 g / 10 min) made by Dow Chemical Co. Then, 0.2 parts by mass of N, N′-dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxamide (Nu-100 manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.), which is a β crystal nucleating agent, was added to the twin screw extruder. Supplied, melt-kneaded at 220 ° C, extruded into a strand, cooled and solidified in a 25 ° C water bath. To obtain a polyolefin resin material and cut into chips.
このポリオレフィン樹脂を単軸押出機に供給して220℃にて溶融押出を行い、焼結フィルターにて異物を除去後、Tダイから120℃に表面温度を制御したキャストドラム上に吐出し、ドラムに15秒間接するようにキャストして、未延伸シートを得た。ついで、95℃に加熱したロールを用いて未延伸シートを加熱し、長手方向に5倍延伸を行った。一旦冷却後、ステンター式横延伸機にて145℃で幅方向に延伸速度1,500%/分で5倍延伸を行い、そのまま155℃で5秒間熱固定を行い、ついで140℃、リラックス率10%で5秒間弛緩処理を行い、最終厚み21.2μmの多孔性ポリプロピレンフィルムを得て、各物性値を表1に示した。 This polyolefin resin is supplied to a single screw extruder, melt extruded at 220 ° C., foreign matter is removed by a sintered filter, and then discharged from a T-die onto a cast drum whose surface temperature is controlled at 120 ° C. To give an unstretched sheet. Next, the unstretched sheet was heated using a roll heated to 95 ° C., and stretched 5 times in the longitudinal direction. Once cooled, the film is stretched 5 times in the width direction at 145 ° C. at a stretching speed of 1,500% / min with a stenter-type transverse stretching machine, heat-fixed at 155 ° C. for 5 seconds, and then 140 ° C. with a relaxation rate of 10 % For 5 seconds to obtain a porous polypropylene film having a final thickness of 21.2 μm. The physical properties are shown in Table 1.
(比較例4)
多孔性ポリプロピレンフィルムの原料樹脂として、住友化学(株)製ホモポリプロピレンFSX80E4を94質量部、高溶融張力ポリプロピレン樹脂であるBasell製ポリプロピレンPF−814を1質量部、エチレン−オクテン−1共重合体であるダウ・ケミカル製 Engage8411(MFR:18g/10分)を5質量部に加えて、β晶核剤であるN,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボキシアミド(新日本理化(株)製、Nu−100)を0.2質量部、さらに酸化防止剤であるチバ・スペシャリティ・ケミカルズ製IRGANOX1010、IRGAFOS168を各々0.15、0.1質量部の比率で混合されるように、計量ホッパーから二軸押出機に原料供給し、300℃で溶融混練を行い、ストランド状にダイから吐出して、25℃の水槽にて冷却固化し、チップ状にカットしてチップ原料とした。
(Comparative Example 4)
As raw material resin for porous polypropylene film, 94 parts by mass of homopolypropylene FSX80E4 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., 1 part by mass of Basel polypropylene PF-814 which is a high melt tension polypropylene resin, and ethylene-octene-1 copolymer N Dow Chemical Engage 8411 (MFR: 18 g / 10 min) is added to 5 parts by mass, and N, N′-dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxyamide (Shin Nihon Rika Co., Ltd.) is a β crystal nucleating agent. , Nu-100), 0.2 parts by weight, and an antioxidant, Ciba Specialty Chemicals IRGANOX 1010 and IRGAFOS 168 are mixed at a ratio of 0.15 and 0.1 parts by weight, respectively. The raw material is fed to the twin screw extruder and melt kneaded at 300 ° C. It was discharged from a die in a mold, cooled and solidified in a 25 ° C. water bath, cut into a chip, and used as a chip raw material.
このチップを単軸押出機に供給して220℃で溶融押出を行い、30μmカットの焼結フィルターで異物を除去後、Tダイから120℃に表面温度を制御したキャストドラムに吐出し、ドラムに15秒間接するようにキャストして未延伸シートを得た。ついで、100℃に加熱したセラミックロールを用いて予熱を行い、フィルムの長手方向に5倍延伸を行った。一旦冷却後、次にテンター式延伸機に端部をクリップで把持させて導入し、150℃で5倍に、延伸速度1,500%/分で延伸した。そのまま、幅方向に5%のリラックスを掛けながら155℃で7秒間の熱処理を行い、最終厚み20.4μmの多孔性ポリプロピレンフィルムを得た。作製した多孔性ポリプロピレンフィルムを幅700mmにスリットし、巻取張力30N/mで内径152.4mm、外径172.4mmのプラスチックコアに500m巻き取りフィルムロールを得た。ついで、該フィルムロールをコアの両端を保持したまま温度80℃、湿度10%RH雰囲気下のオーブンに投入し、50時間熱処理し、得られた多孔性フィルムの各物性値を表1に示した。 This chip is supplied to a single screw extruder and melt extruded at 220 ° C. After removing foreign matter with a 30 μm cut sintered filter, it is discharged from a T-die to a cast drum whose surface temperature is controlled at 120 ° C. An unstretched sheet was obtained by casting for 15 seconds. Next, preheating was performed using a ceramic roll heated to 100 ° C., and the film was stretched 5 times in the longitudinal direction of the film. After cooling, the end portion was introduced into a tenter-type stretching machine by holding it with a clip, and stretched at 150 ° C. five times at a stretching rate of 1,500% / min. As it was, heat treatment was carried out at 155 ° C. for 7 seconds while relaxing 5% in the width direction to obtain a porous polypropylene film having a final thickness of 20.4 μm. The produced porous polypropylene film was slit to a width of 700 mm, and a 500 m winding film roll was obtained on a plastic core having a winding tension of 30 N / m and an inner diameter of 152.4 mm and an outer diameter of 172.4 mm. Next, the film roll was put in an oven at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 10% RH while holding both ends of the core, and heat-treated for 50 hours. The physical properties of the obtained porous film are shown in Table 1. .
表1から、出力特性に関しては、平均孔径、透気抵抗、表面粗さの各パラメータが全て請求項記載の範囲に入る時に極めて良い出力特性を示す。そして、Ra、Rz、Smの3つのパラメータの1つ、または2つが好ましい範囲から外れると、出力特性が低下することが分かる。 As shown in Table 1, regarding the output characteristics, the average pore diameter, air permeability resistance, and surface roughness parameters all show extremely good output characteristics when they fall within the scope of the claims. Then, it can be seen that when one or two of the three parameters Ra, Rz, and Sm are out of the preferred range, the output characteristics are degraded.
本発明の多孔性ポリプロピレンフィルムは、熱寸法安定性に優れ、電池特性が良好な多孔性フィルムとして提供することができる。 The porous polypropylene film of the present invention can be provided as a porous film having excellent thermal dimensional stability and good battery characteristics.
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