JP2014156574A - Heat resistant modified polyolefin microporous film and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐熱性ポリオレフィン微多孔膜及びその製造方法に関する。
具体的には、リチウムイオン二次電池の安全性を高めるセパレータとして有用な高温時の低収縮性、機械的特性、透気度に優れたポリオレフィン微多孔膜と高生産性の製造方法に関する。The present invention relates to a heat-resistant polyolefin microporous membrane and a method for producing the same.
Specifically, the present invention relates to a polyolefin microporous membrane excellent in low shrinkage at high temperature, mechanical properties, and air permeability useful as a separator for enhancing the safety of a lithium ion secondary battery, and a production method with high productivity.
ポリオレフィン微多孔膜は、電池用セパレータ、電解コンデンサー用隔膜、各種フィルタ、透湿防水衣料、逆浸透濾過膜、限外濾過膜、精密濾過膜等の各種用途に用いられている。
ポリオレフィン微多孔膜を電池用セパレータ、特にリチウムイオン二次電池用セパレータとして用いる場合、その性能は電池特性、電池生産性及び電池安全性に深く関わっている。
そのため優れた透気度、機械的特性、耐熱低収縮性、シャットダウン特性、ノンメルトダウン特性等が要求される。例えば機械的強度が低いと、電池セパレータとして用いた場合に、電極の短絡により電池の電圧が低下してしまうことがある。また金属異物が電池内に混入していると電池セパレータの突き刺し強度が低い場合は電極の短絡を起して電池の異常発熱に至る。
リチウムイオン二次電池は近年、例えばノートブックパソコン、携帯電話、1体型カムコーダー等の携帯用電子機器の主電源として広範に普及している。これらの携帯用電子機器の更なる高性能化と長時間駆動の要求からリチウムイオン二次電池において、さらなる高エネルギー密度化・高容量化・高出力化のための技術開発が進められている。
一方、ハイブリッド車、電気自動車用の電源用では大型リチウムイオン二次電池の安全性の上からはセパレータの収縮更には溶融を起こして破膜による短絡を引き起こし、発煙・発火にいたることを避けなければならない。シャットダウン特性に加え、メルトダウンしない(耐ノンメルトダウン)特性の観点で十分な耐熱性を有することも要求されている。Polyolefin microporous membranes are used in various applications such as battery separators, electrolytic capacitor membranes, various filters, moisture permeable and waterproof clothing, reverse osmosis filtration membranes, ultrafiltration membranes, and microfiltration membranes.
When the polyolefin microporous membrane is used as a battery separator, particularly as a lithium ion secondary battery separator, the performance is deeply related to battery characteristics, battery productivity, and battery safety.
Therefore, excellent air permeability, mechanical properties, heat-resistant and low shrinkage properties, shutdown properties, non-meltdown properties, etc. are required. For example, when the mechanical strength is low, when used as a battery separator, the voltage of the battery may decrease due to a short circuit of the electrode. If metal foreign matter is mixed in the battery, if the puncture strength of the battery separator is low, the electrode is short-circuited, leading to abnormal heat generation of the battery.
In recent years, lithium ion secondary batteries have become widespread as main power sources for portable electronic devices such as notebook personal computers, mobile phones, and single-camcorders. Due to the demand for higher performance and longer driving time of these portable electronic devices, technological development for further increase in energy density, higher capacity, and higher output is being promoted in lithium ion secondary batteries.
On the other hand, in the power supply for hybrid vehicles and electric vehicles, from the viewpoint of safety of large lithium ion secondary batteries, it is necessary to avoid contraction and melting of the separator, causing a short circuit due to film breakage, resulting in smoke and ignition. I must. In addition to the shutdown characteristics, it is also required to have sufficient heat resistance from the viewpoint of not melting down (non-meltdown resistant) characteristics.
現状のリチウムイオン二次電池のセパレータにはポリエチレンを主体としたポリエチレン微多孔膜が用いられており、電池の安全性を確保するための機能としてシャットダウン特性は備わっているが、160℃以上までメルトダウンしないように工夫することは、ポリエチレンの融点から判断して難しい。一方、ポリオレフィン微多孔膜には、電解液による劣化がほとんどない利点もある。
最近、セパレータの特性についてはリチウムイオン透過性(試験では、空気の透気度で見ることもできる)。機械的強度だけでなく、サイクル特性等の電池寿命に関わる特性や、電解液注入性等の電池生産性に関わる特性も重視される。特にリチウムイオン二次電池の電極は、充放電に伴う膨張/収縮を繰り返す。そのためセパレータに対して、その厚さ方向に加わる力の負荷/解放が繰り返される。近年の電池の高容量化に伴う電極サイズや電極密度の増大等により、電池組み立て時にセパレータに対する圧迫がより強くなる傾向にある。このような状況において電池の特性を維持するには圧迫によるセパレータの透過性変化が小さいことが求められる。セパレータが圧縮されやすいと、電池の容量低下(サイクル特性悪化)を招く恐れが高い。また上記のような電池の高容量化に伴う電極サイズの増大等により、電池への電解液注入性が低下しており、電池生産性の低下を引き起こしている。電解液注入性の改善のためにセパレータを改良することも望まれている。The current lithium-ion secondary battery separator uses a polyethylene microporous membrane mainly composed of polyethylene, which has shutdown characteristics as a function to ensure the safety of the battery. It is difficult to devise not to go down, judging from the melting point of polyethylene. On the other hand, the polyolefin microporous membrane has an advantage that there is almost no deterioration due to the electrolytic solution.
Recently, the separator characteristics are lithium ion permeability (it can also be seen in the air permeability in the test). In addition to mechanical strength, characteristics related to battery life such as cycle characteristics and characteristics related to battery productivity such as electrolyte injection properties are also emphasized. In particular, the electrode of the lithium ion secondary battery repeats expansion / contraction associated with charge / discharge. Therefore, loading / releasing of the force applied to the separator in the thickness direction is repeated. Due to the increase in electrode size and electrode density accompanying the increase in capacity of batteries in recent years, the pressure on the separator tends to become stronger during battery assembly. In order to maintain the characteristics of the battery in such a situation, it is required that the change in permeability of the separator due to compression is small. If the separator is easily compressed, there is a high risk of battery capacity reduction (deterioration of cycle characteristics). Moreover, due to the increase in the electrode size accompanying the increase in capacity of the battery as described above, the electrolyte injection property to the battery is reduced, which causes a decrease in battery productivity. It is also desired to improve the separator in order to improve the electrolyte injection property.
特許文献1には、4−メチル−1−ペンテン重合体樹脂(TPX)単独を製膜用の溶剤を選択して液液相分離の方法で耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得ることを提案している。
特許文献2には、耐熱性樹脂を球状又は回転楕円体状の微粒子として溶融させずにポリエチレンに分散するのが好ましいとの耐熱性ポリオレフィン微多孔膜の提案がある。
特許文献3には、4−メチル−1−ペンテン重合体樹脂(TPX)単独を多孔化フィルムを製造する方法が提案されている。いずれも本発明の耐熱性微多孔膜を製造するための超高分子量ポリエチレンと高密度ポリエチレンとを含むポリエチレンとの組み合わせについては、言及も示唆もない。
Patent Document 1 proposes to obtain a heat-resistant polyolefin microporous membrane by a liquid-liquid phase separation method by selecting a solvent for film formation of 4-methyl-1-pentene polymer resin (TPX) alone. Yes.
Patent Document 2 proposes a heat-resistant polyolefin microporous membrane that preferably disperses heat-resistant resin in polyethylene without melting as spherical or spheroid fine particles.
Patent Document 3 proposes a method for producing a porous film of 4-methyl-1-pentene polymer resin (TPX) alone. Neither mention nor suggestion about the combination of the ultrahigh molecular weight polyethylene and the polyethylene containing the high-density polyethylene for producing the heat-resistant microporous membrane of the present invention.
生産性向上を図れて、かつリチウムイオン二次電池の安全性を高めうるセパレータとして有用な高温時の低収縮性、機械的特性、透過度に優れた耐熱性ポリオレフィン微多孔膜とその製造方法を提供することである。 A heat-resistant polyolefin microporous membrane excellent in low shrinkage, mechanical properties and permeability at high temperatures useful as a separator capable of improving productivity and enhancing the safety of lithium ion secondary batteries, and a method for producing the same Is to provide.
本発明者は、耐熱性のポリオレフィンとして4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂に着目してポリエチレン微多孔膜の耐熱性の改良を試みようとしたが、融点が大きく異なり、相溶性も良くない超高分子量ポリエチレンとポリエチレンと4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂との溶融混合物では、延伸性に乏しく薄く製膜できない。
ポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックコポリマーとプロピレンとα−オレフィンからなる共重合体のポリオレフィン系エラストマー樹脂として10nm〜50nmのナノオーダーレベルのらせん状の結晶部である「島」が互いに連結して網状の構造をとり非晶部全体を覆う「網」の特異的ミクロ構造を有するものとを介在させることにより、押出内で溶融混練し、均一な樹脂混合物の溶融物を得られ、高延伸性となり薄く製膜が可能となり、使用する可塑剤量を低減しながら、膜の延伸度を高めることが可能となり、樹脂量が増えても透気度を良好に維持できることを見出して本発明に到達した。
従来、ポリエチレン樹脂混合物と可塑剤との配合割合は、両者の合計を100重量部として、ポリエチレン樹脂混合物が10〜40質量部、可塑剤90〜60質量部であり、好ましい当該ポリエチレン樹脂混合物が30〜40質量部であった。ポリエチレン樹脂混合物の割合が46質量部を超えるとゲル状シート成形物の成形性が低下し、また気孔が小さく透過性に劣っていた。
すなわち、超高分子量ポリエチレン1−85質量%とポリエチレン10−60質量%、4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂5‐30重量%、ポリプロピレン0−30質量%、ポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマー0.5−12質量%、ポリオレフィン系エラストマー樹脂0.5−10質量%とからなるポリオレフィン混合物及び必要に応じて微粒子の無機フィラ−を加えて製膜用の可塑剤とを二軸押出機にて溶融混練し、ダイより押出し、冷却して得られたゲル状シート成形物を延伸した後に前記製膜用の可塑剤を溶媒により除去し、洗浄し、再び、所定の倍率で延伸し、熱処理することにより得られる耐熱性ポリオレフィン微多孔膜は、表面粗さが比較的大きいことから、耐圧縮性、電解液注入性、機械的特性、透気度及び高温時の低収縮性に優れている。ポリオレフィン樹脂混合物の割合が46質量部を超えてもゲル状シート成形物の成形性が低下することなく、また気孔も大きく保持できて優れた透過性を具現できることになり、当該ポリオレフィンあたりの時間当たりの生産性が向上し、また可塑剤のオイル状の設備内滴下汚染が防止できることを見出して本発明に到達した。The present inventor tried to improve the heat resistance of a polyethylene microporous membrane by paying attention to a copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and an α-olefin having 3 or more carbon atoms as a heat-resistant polyolefin. However, in a melt mixture of ultrahigh molecular weight polyethylene, polyethylene, polyethylene, 4-methyl-1-pentene, and α-olefin having 3 or more carbon atoms, which have greatly different melting points and poor compatibility, The film cannot be made thin and thin.
“Islands”, which are helical crystal parts of a nano-order level of 10 nm to 50 nm, are connected to each other as a polyolefin elastomer resin of a block copolymer of polypropylene and ethylene, propylene copolymer and a copolymer of propylene and α-olefin. Then, by interposing with a network having a specific microstructure of a “network” that covers the entire amorphous part and melts and kneads in the extrusion, a uniform resin mixture melt can be obtained. The present invention finds that stretchability and thin film formation are possible, the degree of stretch of the film can be increased while reducing the amount of plasticizer used, and that the air permeability can be maintained well even when the amount of resin increases. Reached.
Conventionally, the blending ratio of the polyethylene resin mixture and the plasticizer is 10 to 40 parts by weight of the polyethylene resin mixture and 90 to 60 parts by weight of the plasticizer, with the total of both being 100 parts by weight. It was -40 mass parts. When the proportion of the polyethylene resin mixture exceeded 46 parts by mass, the moldability of the gel-like sheet molding was lowered, and the pores were small and the permeability was poor.
That is, 1-85% by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene and 10-60% by weight of polyethylene, 5-30% by weight of copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and α-olefin having 3 or more carbon atoms, polypropylene 0- Polyolefin mixture comprising 30% by mass, block polymer of polypropylene and ethylene, propylene copolymer 0.5-12% by mass, polyolefin elastomer resin 0.5-10% by mass, and if necessary fine inorganic filler The film-forming plasticizer is melt-kneaded with a twin-screw extruder, extruded from a die, and the gel-like sheet molded product obtained by cooling is stretched. The heat-resistant polyolefin microporous membrane obtained by removing, washing, stretching again at a predetermined magnification, and heat treatment has a relatively large surface roughness. From compression resistance, electrolytic solution absorbability, has excellent mechanical properties, air permeability and low shrinkage at high temperatures. Even if the ratio of the polyolefin resin mixture exceeds 46 parts by mass, the moldability of the gel-like sheet molded product does not deteriorate, and the pores can be kept large and excellent permeability can be realized. The present invention has been found by improving the productivity of the plasticizer and preventing the oily contamination of the plasticizer in the equipment.
本発明の耐熱性ポリオレフィン微多孔膜は、融点の大きく異なる4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂と超高分子量ポリエチレンとポリエチレンとにポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックコポリマー及びプロピレンとα−オレフィンからなる共重合体のポリオレフィン系エラストマー樹脂として10nm〜50nmのナノオーダーレベルのらせん状の結晶部である「島」が互いに連結して網状の構造をとり非晶部全体を覆う「網」の特異的ミクロ構造を有するものを介在させて、融点が大きく異なり、相溶性が必ずしも良くない樹脂同志が二軸押出機内にて可塑剤を低減しても樹脂混合物を均一に溶融混練出来るようになり、ダイより押出し、冷却して得られたゲル状シート成形物を従来より縦方向、横方向とも高速でかつ高延伸度へ延伸でき、前記製膜用の可塑剤を除去することにより得られる。従来より押し出し機に供給する樹脂量比率を増加させることが可能となり、微多孔膜としてm2あたり、時間あたりの生産量が高めることが可能となる。また可塑剤の使用量が低減されるために、可塑剤除去のための洗浄工程のライン速度も上げることができる。こうして当該ポリオレフィン微多孔膜すなわちセパレータの時間当たりの生産性が向上し、また製造時に可塑剤の延伸時の膜からのオイル分離が見られなくなり。延伸ロールでのスリップがなくなり、油状オイルの膜からの分離もほとんどなくなり設備内滴下汚染を防止できる。
電池組み立て時に耐熱性ポリオレフィン微多孔膜が、加圧された場合の透気度変化及び膜厚変化が小さく、耐圧縮性、電解液注入性、機械的特性、透気度に優れており、特に長手方向(縦方向)(MD)及び横方向(TD)の両方向における高温時の低収縮性に優れている。
そのため本発明の耐熱性ポリオレフィン微多孔膜をリチウムイオン二次電池セパレータとして使用すると、電池の生産性が向上し、かつ優れたサイクル特性により電池が長寿命化する。均一溶融して得られた本発明の耐熱性ポリオレフィン微多孔膜は、製造コスト、製造設備の観点でも経済性で有利な単層膜でありながらシャットダウン温度を有し、かつ160℃以上、更には185℃以上まで破膜しないいわゆる耐メルトダウン(ノンメルトダウン)の特性を有している。The heat-resistant polyolefin microporous membrane of the present invention comprises a copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and α-olefin having 3 or more carbon atoms, ultrahigh molecular weight polyethylene and polyethylene, and polypropylene and ethylene. “Islands” which are helical crystal parts of a nano-order level of 10 nm to 50 nm are connected to each other as a polyolefin elastomer resin of a block copolymer with a propylene copolymer and a copolymer composed of propylene and α-olefin. Interspersed with a specific net structure of the “net” that covers the entire amorphous part, the melting points differ greatly, and the resins that are not necessarily compatible with each other reduce the plasticizer in the twin screw extruder. However, the resin mixture can be melted and kneaded uniformly, and it is extruded from a die and cooled to obtain a gel-like sheet. The product can be stretched at a higher speed in both the longitudinal direction and the transverse direction to a higher degree of stretching than in the past, and is obtained by removing the plasticizer for film formation. Conventionally, it is possible to increase the ratio of the amount of resin supplied to the extruder, and it is possible to increase the production amount per m2 per hour as a microporous membrane. In addition, since the amount of plasticizer used is reduced, the line speed of the cleaning process for removing the plasticizer can be increased. Thus, the productivity per hour of the polyolefin microporous membrane, that is, the separator is improved, and oil separation from the membrane during the stretching of the plasticizer is not observed during production. There is no slip on the drawing roll, and there is almost no separation of the oily oil from the membrane.
The heat-resistant polyolefin microporous membrane during battery assembly has small changes in air permeability and film thickness when pressurized, and is excellent in compression resistance, electrolyte injection properties, mechanical properties, and air permeability. It is excellent in low shrinkage at high temperatures in both the longitudinal direction (longitudinal direction) (MD) and the transverse direction (TD).
Therefore, when the heat-resistant polyolefin microporous membrane of the present invention is used as a lithium ion secondary battery separator, the productivity of the battery is improved, and the battery has a long life due to excellent cycle characteristics. The heat-resistant polyolefin microporous membrane of the present invention obtained by uniform melting has a shutdown temperature and is 160 ° C. or higher, even though it is an economically advantageous single-layer membrane from the viewpoint of production cost and production equipment. It has a so-called melt-down resistant (non-melt down) characteristic that does not break up to 185 ° C or higher.
次に本発明の耐熱性ポリオレフィン微多孔膜とその製造方法について説明する。 Next, the heat-resistant polyolefin microporous membrane of the present invention and the production method thereof will be described.
[1]超高分子量ポリエチレン
本発明のポリオレフィン微多孔膜を構成する超高分子量ポリエチレンは、極限粘度から求めた粘度平均分子量が50万から1000万の範囲にあり、超高分子量ポリエチレンを単独、ないし2種以上混合して使用される。エチレンの単独重合体のみならず、他のα−オレフィンを少量含有する共重合体も併用してもよい。エチレン以外の他のα−オレフィンとしてはプロピレン、ブテン−1、ヘキセン−1、ペンテン−1、4−メチルペンテン−1、オクテン等の炭素数3乃至30のα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。
従来は350万以上の超高分子量ポリエチレンは、押し出し混練りが難しいとされており使用される事例があまり見られなかったが、粘度平均分子量100万程度の超高分子量ポリエチレンに粘度平均分子量差100−250万以内にとどまるように超高分子量ポリエチレンを添加することで粘度平均分子量350万以上の超高分子量ポリエチレンを併用できる。
[2]ポリエチレン
粘度平均分子量が15万から50万未満、好ましくは20万〜40万の範囲にある高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE,L−LDPE)等である。ポリエチレンを単独、ないし2種以上混合して使用される。エチレンの単独重合体のみならず、他のα−オレフィンを少量含有する共重合体も併用してもよい。エチレン以外の他のα−オレフィンとしてはプロピレン、ブテン−1、ヘキセン−1、ペンテン−1、4−メチルペンテン−1、オクテン等の炭素数3乃至30のα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。
可塑剤と共に混合していくことにより市販の粘度平均分子量350万を超える640万以上1000万までの超高分子量ポリエチレンを使用することも可能にできる。更に粘度平均分子量700万から1000万までの超高分子量ポリエチレンでも、特に15μm以下の薄膜にしても引張強度、突き刺し強度を良好に保持できることを見出した。粘度平均分子量が50万未満である高密度ポリエチレン(HDPE)に加えて中密度ポリエチレン(MDPE)及び低密度ポリエチレン(LDPE、L−LDPE)を併用することができる。。
シャットダウン温度を顕著に示すようにするには、高密度ポリエチレン混合比率が10質量%以上、好ましくは20質量%以上である。[1] Ultra high molecular weight polyethylene The ultra high molecular weight polyethylene constituting the polyolefin microporous membrane of the present invention has a viscosity average molecular weight determined from the intrinsic viscosity in the range of 500,000 to 10 million, and the ultra high molecular weight polyethylene is used alone or Two or more types are used in combination. Not only an ethylene homopolymer, but also a copolymer containing a small amount of other α-olefin may be used in combination. Other α-olefins other than ethylene include copolymers with α-olefins having 3 to 30 carbon atoms such as propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, and octene. It is done.
Conventionally, ultra high molecular weight polyethylene of 3.5 million or more is considered to be difficult to extrude and knead, and there have been few examples of use. However, ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of about 1,000,000 has a viscosity average molecular weight difference of 100. -Ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 3.5 million or more can be used in combination by adding ultra high molecular weight polyethylene so that it remains within -2.5 million.
[2] High density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene (MDPE), low density polyethylene (LDPE, L-LDPE) having a polyethylene viscosity average molecular weight in the range of 150,000 to less than 500,000, preferably 200,000 to 400,000 Etc. Polyethylene is used alone or in combination of two or more. Not only an ethylene homopolymer, but also a copolymer containing a small amount of other α-olefin may be used in combination. Other α-olefins other than ethylene include copolymers with α-olefins having 3 to 30 carbon atoms such as propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, and octene. It is done.
By mixing with a plasticizer, it is possible to use a commercially available ultrahigh molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 3.5 million or more and exceeding 64,000,000 to 10,000,000. Furthermore, it has been found that even with ultrahigh molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 7 million to 10 million, even if it is a thin film of 15 μm or less, the tensile strength and the piercing strength can be maintained satisfactorily. In addition to high density polyethylene (HDPE) having a viscosity average molecular weight of less than 500,000, medium density polyethylene (MDPE) and low density polyethylene (LDPE, L-LDPE) can be used in combination. .
In order to show the shutdown temperature remarkably, the high-density polyethylene mixing ratio is 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more.
粘度平均分子量は、溶剤としてデカリンを使用し、測定温度135℃にて極限粘度[η]を測定し、下記の数式により粘度平均分子量(Mv)を算出する。For the viscosity average molecular weight, decalin is used as a solvent, the intrinsic viscosity [η] is measured at a measurement temperature of 135 ° C., and the viscosity average molecular weight (Mv) is calculated by the following formula.
[3]4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂
本発明で使用されるのはポリ(4−メチル−1−ペンテン)のホモポリマーでなくメチル4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂系重合体樹脂である。4−メチル‐1−ペンテンと少なくとも1種類のα−オレフィン、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1‐オクタデセン等の炭素数3乃至30のα−オレフィンとの共重合体である。本発明の超高分子量ポリエチレンとの溶融時の混和性から粉末が好ましく、また混和性と混合後の保持される耐熱性から好ましくは、4−メチル−1−ペンテンを80モル%以上含む4−メチル‐1−ペンテンを主体とした共重合体であり、4−メチル−1−ペンテンとα−オレフィンとの組成比は、DSC(示差走査型熱量計)試験に基づいて測定される融点(Tm)が、200〜250℃、好ましくは220〜240℃の範囲で調整される。
さらに、ASTMD1238に準じた荷重5kg、温度260℃の条件により測定されるメルトフローレート(MFR)は0.05〜250[g/10分]である。好ましくは1乃至100g/10分の範囲のものである。メルトフローレートが0.05g/10min未満のものは溶融粘度が高く成形性に劣り、メルトフローレートが250g/10minを超えるものは溶融粘度が低く成膜性に劣り、また機械的強度も低い。本発明では、4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂が5‐30質量%の範囲で使用される。5質量%未満では、ポリエチレン系微多孔膜からの耐熱性向上が乏しい。また30質量%を超えても更なる耐熱性向上が期待できず、コストが高くなり好ましくない。[3] Copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and α-olefin having 3 or more carbon atoms The present invention uses methyl 4 instead of poly (4-methyl-1-pentene) homopolymer. -Copolymer resin polymer resin of methyl-1-pentene and α-olefin having 3 or more carbon atoms. 4-methyl-1-pentene and at least one α-olefin such as propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1- It is a copolymer with an α-olefin having 3 to 30 carbon atoms such as octadecene. From the viewpoint of miscibility with the ultrahigh molecular weight polyethylene of the present invention, a powder is preferable, and from the viewpoint of miscibility and heat resistance retained after mixing, 4-methyl-1-pentene is preferably contained in an amount of 80 mol% or more. It is a copolymer mainly composed of methyl-1-pentene, and the composition ratio of 4-methyl-1-pentene and α-olefin is a melting point (Tm) measured based on a DSC (differential scanning calorimeter) test. ) Is adjusted in the range of 200 to 250 ° C, preferably 220 to 240 ° C.
Furthermore, the melt flow rate (MFR) measured under the conditions of a load of 5 kg and a temperature of 260 ° C. according to ASTM D1238 is 0.05 to 250 [g / 10 minutes]. It is preferably in the range of 1 to 100 g / 10 minutes. When the melt flow rate is less than 0.05 g / 10 min, the melt viscosity is high and the moldability is poor, and when the melt flow rate exceeds 250 g / 10 min, the melt viscosity is low and the film formability is poor, and the mechanical strength is also low. In the present invention, a copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and an α-olefin having 3 or more carbon atoms is used in the range of 5 to 30% by mass. If it is less than 5 mass%, the heat resistance improvement from a polyethylene microporous film is scarce. Moreover, even if it exceeds 30 mass%, the further heat-resistant improvement cannot be anticipated, cost becomes high and is unpreferable.
[4]ポリプロピレンとエチレン−プロピレン共重合体とのブロックポリマー
プロピレンとエチレンを原料とし、まずプロピレンを原料として、メタロセン触媒、チタン系触媒等を用いて、パイプ等のリアクター中に流しながら数秒〜数分間でポリプロピレン10−40モル%を合成し、続いて、エチレンとプロピレンの混合物90−60モル%を導入し同程度の時間で連続的にエチレンープロピレンコポリマーを合成する。この際、エチレンとプロピレンの比率を変えることもできるし、それぞれの重合時間を変化させることにより、ブロック鎖長を変化させる。また、この工程を繰り返し行うことあるいは繰り返す際の重合時間を変化させることで、マルチブロック体を含む材料や本ブロックコポリマーを任意のエチレン含有量にできる。当該ブロックコポリマーは、4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂とポリエチレンとに相溶性を持たせることができる。例えば、(株)プライムポリマー社製のプライムTPOとしてR110E,R110MP,T310E,M142E等が挙げられる。またサンアロマー(株)社製のプロピレンブロックポリマー、クオリア、日本ポリプロ(株)社製のポリプロピレンインパクトコポリマー、ニューコン、住友化学(株)社製のタフセレン、エクセレン等がある。
特に好ましいのは、触媒の活性点がエチレンとプロピレンの両方を重合できて、重合時間中、活性点が十分に安定であるリビング触媒によりできるポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマーである。本発明のポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマーは、0.5−12質量%の範囲で使用される。0.5質量%未満では、添加効果が、ほとんどなく、また12質量%を超えると、微多孔膜として過度の剛性低下を招き、好ましくない。
[5]ポリオレフィン系エラストマー樹脂
本発明で用いられるポリオレフィン系エラストマー樹脂としては、プロピレン由来の構成単位と炭素数2〜30のα−オレフィン(プロピレンを除く)由来の構成単位とからなる共重合体であり、プロピレン由来の構成単位を10モル%以上(ここでプロピレン由来の構成単位と炭素数2〜30のα−オレフィン由来の構成単位の合計を100モル%とする)含んでおり、共重合成分のα−オレフィンとしては、炭素数2〜30のα−オレフィン(プロピレンを除く)としては、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン等が挙げられる。[4] Block polymer of polypropylene and ethylene-propylene copolymer Using propylene and ethylene as raw materials, first using propylene as a raw material, using a metallocene catalyst, a titanium-based catalyst, etc., and flowing in a reactor such as a pipe for several seconds to several 10-40 mol% of polypropylene is synthesized in a minute, followed by 90-60 mol% of a mixture of ethylene and propylene and continuously synthesizing an ethylene-propylene copolymer in comparable time. At this time, the ratio of ethylene and propylene can be changed, and the block chain length is changed by changing the polymerization time. Further, by repeating this step or changing the polymerization time at the time of repeating, the material containing the multi-block body and the present block copolymer can have any ethylene content. The block copolymer can have compatibility with a copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and an α-olefin having 3 or more carbon atoms and polyethylene. For example, R110E, R110MP, T310E, M142E etc. are mentioned as Prime TPO by Prime Polymer Co., Ltd. Further, there are propylene block polymer, qualia manufactured by Sun Allomer Co., Ltd., polypropylene impact copolymer manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., Newcon, tufselen, exelen manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and the like.
Particularly preferred is a block polymer of polypropylene, ethylene, and a propylene copolymer, which is made of a living catalyst in which the active site of the catalyst can polymerize both ethylene and propylene, and the active site is sufficiently stable during the polymerization time. . The block polymer of the polypropylene of the present invention and ethylene / propylene copolymer is used in the range of 0.5-12% by mass. If it is less than 0.5% by mass, there is almost no effect of addition, and if it exceeds 12% by mass, an excessive decrease in rigidity is caused as a microporous film, which is not preferable.
[5] Polyolefin-based elastomer resin The polyolefin-based elastomer resin used in the present invention is a copolymer comprising a structural unit derived from propylene and a structural unit derived from an α-olefin having 2 to 30 carbon atoms (excluding propylene). Yes, containing 10 mol% or more of a propylene-derived structural unit (here, the total of the propylene-derived structural unit and the C2-C30 α-olefin-derived structural unit is 100 mol%), and a copolymer component As the α-olefin of 2 to 30 carbon atoms (excluding propylene), ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, Examples include 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, 1-eicocene and the like.
最も好ましいポリオレフィン系エラストマー樹脂としては、プロピレン由来の構成単位と炭素数2〜30のα−オレフィン(プロピレンを除く)由来の構成単位とからなり、10nm〜50nmのナノオーダーのらせん状の結晶部である「島」が互いに連結して網状の構造をとり非晶部全体を覆うミクロ構造を有するものである。例えば、三井化学(株)製の「ノティオSN0285」、「ノティオPN3560」、「ノティオPN2060」、「ノティオPN2070」)等がある。4−メチル−1−ペンテンとα−オレフィンとの共重合体樹脂に組み合わせて使用するのが最適である。また、通常結晶化度を高めて耐熱性を上げると柔軟性は下がるのが一般的であるが、当該プロピレン系エラストマー樹脂を混合した場合、結晶部の内部に非晶部をナノレベルで組み込み、それが周りを取り囲む非晶部と連結する構造をとるため耐熱性を上げても柔軟性は下がらない。 The most preferable polyolefin-based elastomer resin is composed of a propylene-derived structural unit and a structural unit derived from an α-olefin having 2 to 30 carbon atoms (excluding propylene), and has a nano-order helical crystal portion of 10 nm to 50 nm. Certain “islands” are connected to each other to form a network structure and have a microstructure that covers the entire amorphous part. For example, “Notio SN0285”, “Notio PN3560”, “Notio PN2060”, “Notio PN2070”, etc., manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) are available. It is optimal to use it in combination with a copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and α-olefin. In addition, the flexibility generally decreases when the crystallinity is increased to increase the heat resistance, but when the propylene-based elastomer resin is mixed, the amorphous part is incorporated at the nano level inside the crystal part, Even if the heat resistance is increased, the flexibility does not decrease because it is connected to the surrounding amorphous part.
本発明に使用されるポリオレフィン系エラストマー樹脂としてプロピレン由来の構成単位とエチレン由来の構成単位と炭素数4〜30のα−オレフィン由来の構成単位とからなるランダム共重合体があり、プロピレン由来の構成単位と炭素数2〜30のα−オレフィン(プロピレンを除く)由来の構成単位との合計を100モル%とした場合に、プロピレン由来の構成が15モル%以上である。
プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体(例示として三井化学(株)製の「タフマーXM−5070」)、ブテン−α−オレフィンランダム共重合体(例示として三井化学(株)製の「タフマーBL3450」、「タフマーBL3110」、「タフマーBL2481」、「タフマーBL4000」等があげられる。)、エチレン・α−オレフィンランダム共重合体も使用される。市販品として住友化学(株)製のタフセレンシリーズ(例示として「タフセレンH3522A」)、エクソンモービルケミカル社製のVISTAMAXXシリーズ、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製のVERSIFYシリーズがある。As the polyolefin-based elastomer resin used in the present invention, there is a random copolymer composed of a structural unit derived from propylene, a structural unit derived from ethylene, and a structural unit derived from an α-olefin having 4 to 30 carbon atoms. When the total of the unit and the structural unit derived from an α-olefin having 2 to 30 carbon atoms (excluding propylene) is 100 mol%, the configuration derived from propylene is 15 mol% or more.
Propylene / α-olefin random copolymer (“Tuffmer XM-5070” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), butene-α-olefin random copolymer (“Tuffmer BL3450” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) , “Tuffmer BL3110”, “Tuffmer BL2481”, “Tuffmer BL4000”, etc.), and ethylene / α-olefin random copolymers are also used. Commercially available products include Tough Selenium Series (manufactured by “Tough Selenium H3522A”) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., VISAMAXX Series manufactured by ExxonMobil Chemical, and VERSIFY Series manufactured by The Dow Chemical Company.
また、完全非晶ポリプロピレン樹脂と結晶性ポリプロピレン樹脂の混合物からなるか、あるいは、上記のプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体をポリプロピレン等に対して3質量%以上30質量%以下混合したとき、プロピレン・エチレンランダムコポリマのように非晶部を海とし、結晶部を島とした海島状に樹脂が分散した構造でもよい。Moreover, when it consists of a mixture of a completely amorphous polypropylene resin and a crystalline polypropylene resin, or when the above propylene / α-olefin random copolymer is mixed in an amount of 3% by mass or more and 30% by mass or less with respect to polypropylene or the like, propylene A structure in which the resin is dispersed in a sea-island shape in which the amorphous part is the sea and the crystal part is the island, such as an ethylene random copolymer, may be used.
一方、本発明の超高分子量ポリエチレン並びに高密度ポリエチレン等のポリエチレンに相溶するエチレンとブテンとの共重合体の三井化学(株)製のタフマーシリーズ(例示として「タフマーDF810」、「タフマーDF710」、「タフマーDF610」、「タフマーDF605」)を混合することにより、4−メチル−1−ペンテンとα−オレフィンとの共重合体樹脂の分散性をより高めることができる。4−メチル−1−ペンテンとα−オレフィンとの共重合体樹脂との樹脂混合系において、樹脂溶融均一性が保持されて優れた耐久性、耐熱性、柔軟性を持つ耐熱性ポリオレフィン微多孔膜になると思われる。またこのことにより当該ポリオレフィン樹脂混合物は、T−ダイ出のメルトフラクチャーも全く発生することなく溶融特性の安定な均一な組成のシートを得ることができる。
本発明では、ポリオレフィン系エラストマー樹脂を0.5−10質量%の範囲で使用できる。0.5質量%未満では、添加効果が、ほとんどなく、また10質量%を超えるとは、微多孔膜として過度の剛性低下を招き、好ましくない。On the other hand, a copolymer of ethylene and butene compatible with polyethylene such as ultrahigh molecular weight polyethylene and high density polyethylene of the present invention is a Tuffmer series manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. (for example, “Tuffmer DF810”, “Tuffmer DF710”). ”,“ Tuffmer DF610 ”,“ Tuffmer DF605 ”), the dispersibility of the copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and α-olefin can be further increased. Heat resistant polyolefin microporous membrane having excellent durability, heat resistance and flexibility while maintaining resin melt uniformity in a resin mixed system of 4-methyl-1-pentene and α-olefin copolymer resin It seems to become. This also makes it possible for the polyolefin resin mixture to obtain a sheet having a uniform composition with stable melting characteristics without causing any melt fracture of T-die.
In the present invention, the polyolefin-based elastomer resin can be used in the range of 0.5 to 10% by mass. If it is less than 0.5% by mass, there is almost no effect of addition, and if it exceeds 10% by mass, it causes an excessive decrease in rigidity as a microporous membrane, which is not preferable.
[6]ポリプロピレン樹脂
本発明で使用されるポリプロピレンの分子量は特に限定されるものではないが、粘度平均分子量10万以上粘度平均分子量40万程度の高分子量ポリプロピレンを用いると耐熱破膜性に優れた微多孔膜を得ることができる。本発明におけるポリプロピレン樹脂としては、ホモポリプロピレン(プロピレン単独重合体)、またはプロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネンもしくは1−デセンなどαオレフィンとのランダム共重合体またはブロック共重合体などが挙げられる。これらは単独で用いても混合物として用いてもよい。この中でも、機械的強度の観点からホモポリプロピレンがより好ましい。また、ポリプロピレン樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常、JIS K7210に準拠して温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定してMFRは0.1〜15g/10分であることが好ましく、0.5〜10g/10分であることがより好ましい。MFRが0.1g/10分未満では、成形加工時の樹脂の溶融粘度が高く生産性が低下する。一方、15g/10分を超えると得られる微多孔膜の機械的強度が不足するなどの実用上の問題が生じやすい。ポリプロピレン樹脂は高温時の孔径維持、並びに熱破膜温度向上のために前記ポリエチレンの1質量%以上−30質量%を当該ポリプロピレンとエチレン−プロピレン共重合体とのブロックポリマーを介在させることにより置換することもできる。ポリプロピレン樹脂含量率が増えると耐熱性は向上するが、機械的強度が低下する傾向があり、特性バランス上20質量%以下とするのが好ましい。[6] Polypropylene resin The molecular weight of the polypropylene used in the present invention is not particularly limited. However, when a high molecular weight polypropylene having a viscosity average molecular weight of 100,000 or more and a viscosity average molecular weight of about 400,000 is used, the film has excellent heat-resistant film breaking property. A microporous membrane can be obtained. As the polypropylene resin in the present invention, homopolypropylene (propylene homopolymer), propylene and ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, etc. Examples thereof include random copolymers with α-olefins and block copolymers. These may be used alone or as a mixture. Among these, homopolypropylene is more preferable from the viewpoint of mechanical strength. In addition, the melt flow rate (MFR) of the polypropylene resin is not particularly limited. Usually, the MFR is 0.1 to 15 g as measured according to JIS K7210 at a temperature of 230 ° C. and a load of 2.16 kg. / 10 minutes is preferable, and 0.5 to 10 g / 10 minutes is more preferable. When the MFR is less than 0.1 g / 10 minutes, the melt viscosity of the resin during the molding process is high, and the productivity is lowered. On the other hand, when it exceeds 15 g / 10 min, practical problems such as insufficient mechanical strength of the obtained microporous membrane tend to occur. Polypropylene resin replaces 1% by mass to 30% by mass of the polyethylene by interposing a block polymer of the polypropylene and ethylene-propylene copolymer in order to maintain the pore size at high temperature and improve the thermal film breaking temperature. You can also When the polypropylene resin content increases, the heat resistance improves, but the mechanical strength tends to decrease, and it is preferably 20% by mass or less in view of the balance of properties.
[7]低分子量のポリエチレン系ワックス
本発明に使用出来る低分子量のポリエチレン系ワックスとしては、エチレンの単独重合体またはエチレンとα−オレフィンとの共重合体、またはそれらのブレンド物をいう。好ましくは、エチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・1−ブテンランダム共重合体、エチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した場合の分子量分布がきわめて狭く、ポリエチレン換算の分子量が20,000以上となる成分を出来るだけ少なくなるように、メタロセン触媒を用いて調製される。溶融温度は、85−110℃の範囲にあり、好ましくは89−102℃の融点を有するものである。溶融温度が89−102℃の範囲にある低分子量のエチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・1−ブテンランダム共重合体、エチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体から選ばれた1種以上のエチレン・α−オレフィンランダム共重合体を超高分子量ポリエチレン1−40質量%とポリエチレン10−60質量%、4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂5‐30質量%、ポリプロピレン0−30質量%、ポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマー0.1−10質量%、ポリオレフィン系エラストマー樹脂0.1−10質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物に対して0.1−5質量%添加するのが良い。
好ましくは0.1−2.5質量%である。
融点の大きく異なる4−メチル−1−ペンテンとα−オレフィンとの共重合体樹脂と超高分子量ポリエチレン粉末との二軸押出機への食い込みを良好にする目的とともに出来上がった耐熱性ポリオレフィン微多孔膜の温度に対する感応性が無添加の場合と比較して鋭敏にシャットダウン時、インピーダンスが上昇して185℃まで電池が温度上昇し電解液が熱分解するまで微多孔膜はメルトダウンすることなく保持できる。[7] Low molecular weight polyethylene wax The low molecular weight polyethylene wax that can be used in the present invention refers to a homopolymer of ethylene, a copolymer of ethylene and an α-olefin, or a blend thereof. Preferably, an ethylene / propylene random copolymer, an ethylene / 1-butene random copolymer, an ethylene / propylene / 1-butene copolymer, and the molecular weight distribution measured by gel permeation chromatography is extremely narrow, It is prepared using a metallocene catalyst so that the component having a molecular weight in terms of polyethylene of 20,000 or more is minimized. The melting temperature is in the range of 85-110 ° C, preferably having a melting point of 89-102 ° C. One or more kinds selected from a low molecular weight ethylene / propylene random copolymer, an ethylene / 1-butene random copolymer, an ethylene / propylene / 1-butene copolymer having a melting temperature in the range of 89 to 102 ° C. An ethylene / α-olefin random copolymer is a copolymer resin 5 of ultrahigh molecular weight polyethylene 1-40% by mass and polyethylene 10-60% by mass, 4-methyl-1-pentene and α-olefin having 3 or more carbon atoms. -30% by mass, polypropylene 0-30% by mass, block polymer 0.1-10% by mass of polypropylene and ethylene, propylene copolymer, polyolefin resin mixture consisting of 0.1-10% by mass of polyolefin elastomer resin On the other hand, it is preferable to add 0.1-5 mass%.
Preferably it is 0.1-2.5 mass%.
Heat-resistant polyolefin microporous membrane completed for the purpose of good biting into a twin-screw extruder of a copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and α-olefin having greatly different melting points and ultrahigh molecular weight polyethylene powder Compared with the case where the sensitivity to the temperature is not added, the microporous membrane can be maintained without being melted down until the impedance is increased and the temperature of the battery is increased to 185 ° C. and the electrolyte is thermally decomposed. .
例えば融点の異なるポリオレフィン樹脂をn(ここではnは3以上の整数を表す)種類以上使用する場合、高分子量ポリエチレンの融点T1℃と使用されるポリオレフィン樹脂の融点T2℃、T3℃・・・Tn℃からなる樹脂混合物の平均融点Tを下記の式のように定義する。For example, when n or more types of polyolefin resins having different melting points are used (here, n represents an integer of 3 or more), the melting point T 1 ° C. of the high molecular weight polyethylene and the melting point T 2 ° C. of the polyolefin resin used, T 3 ° C. .. The average melting point T of the resin mixture composed of Tn.degree. C. is defined as the following formula.
[8]無機フィラー
本発明に使用される無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウムのアスペクト比を有するナノサイズのベーマイト・アルミナ、シリカ(珪素酸化物)、ナトリウムアルミノシリケート、ナトリウムカルシウムアルミノシリケートチタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系、シリコンカーバイド、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス、ガラス繊維などが挙げられる。これらの1種を単独で、あるいは2種以上を併用することができる。
好ましいのは、電気化学的に安定な、シリカ、アルミナ、チタニウムであり、特にシリカ、アルミノシリケートが好ましい。
前記無機フィラー粉末粒子の平均粒径としては、好ましくは1nm以上、より好ましくは10nm以上であり、上限として好ましくは100nm以下である。
平均粒径を100nm以下とすることは、延伸等を施した場合でもポリオレフィン樹脂と無機フィラ‐間での剥離が生じにくい傾向となり、マクロボイドの発生を抑制する観点から好ましい。
一方、平均粒径を1nm以上とすることは、溶融時の無機フィラー粒子の分散性を確保する上で好ましい。
前記ポリオレフィン樹脂と無機フィラー粒子との総量中に占める無機フィラー粒子の割合が1質量%以上40質量%以下、押出機のバレル、スクリューの耐摩耗の観点から好ましくは1質量%以上20質量%以下である。無機フィラー粒子の熱重量分析による100℃までの重量減少率が5%以下のものであることが好ましい。無機フィラー粒子の添加により、微多孔膜の引張強度を高め、熱収縮率を低くすることができる。[8] Inorganic filler Examples of the inorganic filler used in the present invention include nano-sized boehmite / alumina having an aspect ratio of alumina and aluminum hydroxide, silica (silicon oxide), sodium aluminosilicate, and sodium calcium aluminosilicate. Oxides such as titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide, iron oxide, nitrides such as silicon carbide, silicon nitride, titanium nitride, boron nitride, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, titanic acid Potassium, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amicite, bentonite, asbestos, zeolite, calcium silicate, magnesium silicate, silica Examples include algae, ceramics such as silica sand, and glass fibers. One of these can be used alone, or two or more can be used in combination.
Preferred are electrochemically stable silica, alumina and titanium, and silica and aluminosilicate are particularly preferred.
The average particle size of the inorganic filler powder particles is preferably 1 nm or more, more preferably 10 nm or more, and the upper limit is preferably 100 nm or less.
When the average particle size is 100 nm or less, peeling between the polyolefin resin and the inorganic filler tends not to occur even when stretching or the like is performed, which is preferable from the viewpoint of suppressing the generation of macrovoids.
On the other hand, setting the average particle size to 1 nm or more is preferable for ensuring the dispersibility of the inorganic filler particles during melting.
The proportion of the inorganic filler particles in the total amount of the polyolefin resin and the inorganic filler particles is 1% by mass or more and 40% by mass or less, and preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less from the viewpoint of wear resistance of the barrel of the extruder and screw. It is. It is preferable that the weight loss rate up to 100 ° C. by thermogravimetric analysis of the inorganic filler particles is 5% or less. By adding inorganic filler particles, the tensile strength of the microporous membrane can be increased and the thermal shrinkage rate can be lowered.
[9]可塑剤
本発明の微多孔膜を製造する際に使用可能な可塑剤としては、液状可塑剤及び固体可塑剤のいずれも使用できる。液状可塑剤としてはノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、ウンデカン、ドデカン、流動パラフィン等の脂肪族又は環式の炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分が挙げられる。溶剤含有量が安定したゲル状成形物を得るためには、流動パラフィン、ミネラルオイルのような不揮発性の液体可塑剤を用いるのが好ましい。
液体可塑剤の粘度は25℃において30〜500cStの範囲内であるのが好ましく、50〜200cStの範囲内であるのがより好ましい。液体可塑剤の25℃における粘度が30cSt未満ではポリオレフィン混合物の溶融物のダイリップからの吐出が不均一であり、かつ混練が困難である。一方500cSt超では可塑剤の除去が困難である。[9] Plasticizer As the plasticizer that can be used when producing the microporous membrane of the present invention, either a liquid plasticizer or a solid plasticizer can be used. Examples of the liquid plasticizer include aliphatic or cyclic hydrocarbons such as nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, dodecane, and liquid paraffin, and mineral oil fractions having boiling points corresponding to these. In order to obtain a gel-like molded article having a stable solvent content, it is preferable to use a non-volatile liquid plasticizer such as liquid paraffin or mineral oil.
The viscosity of the liquid plasticizer is preferably in the range of 30 to 500 cSt at 25 ° C., and more preferably in the range of 50 to 200 cSt. When the viscosity of the liquid plasticizer at 25 ° C. is less than 30 cSt, the discharge of the melt of the polyolefin mixture from the die lip is non-uniform and kneading is difficult. On the other hand, if it exceeds 500 cSt, it is difficult to remove the plasticizer.
固体可塑剤は融点が80℃以下のものが好ましく、このような固体可塑剤としてパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックス類、セリルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール類、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシプロピレンステアリルエーテル、ポリオキシプロピルイソステアリルエーテル等のポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエステル等のポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオキシプロピレンステアリルエステル等のポリオキシプロピレンアルキルエステル類が挙げられる。液体溶剤と固体溶剤を適宜混合した上で使用してもよい。
特に、ポリオキシエチレンステリルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテルを流動パラフィンと混合することにより室温で混合物が固化するので有用である。流動パラフィン95−75質量%とポリオキシアルキレンアルキルエーテル5−25質量%、好ましくは流動パラフィン90−80質量%とポリオキシアルキレンアルキルエーテル10−20質量%の範囲で使用される。樹脂と可塑剤を両者の融点以上の温度において均一に溶融混練した後、当該混練物を任意の冷却速度にて当該混合樹脂の固化温度以下まで冷却したときに延伸可能な軟質のゲル状シート成形物を得ることが出来る。The solid plasticizer preferably has a melting point of 80 ° C. or lower. As such a solid plasticizer, waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax, higher alcohols such as seryl alcohol and stearyl alcohol, polyoxyethylene stearyl ether, poly Polyoxyethylene alkyl ethers such as oxyethylene isostearyl ether, polyoxypropylene stearyl ether, polyoxypropylene alkyl ether such as polyoxypropylisostearyl ether, polyoxyethylene alkyl esters such as polyoxyethylene stearyl ester, polyoxy And polyoxypropylene alkyl esters such as propylene stearyl ester. You may use it, mixing a liquid solvent and a solid solvent suitably.
In particular, it is useful because the mixture is solidified at room temperature by mixing polyoxyethylene alkyl ether such as polyoxyethylene steryl ether and polyoxyethylene isostearyl ether with liquid paraffin. It is used in the range of 95-75% by mass of liquid paraffin and 5-25% by mass of polyoxyalkylene alkyl ether, preferably 90-80% by mass of liquid paraffin and 10-20% by mass of polyoxyalkylene alkyl ether. Forming a soft gel-like sheet that can be stretched when the resin and plasticizer are uniformly melt-kneaded at a temperature equal to or higher than their melting points, and then the kneaded product is cooled to below the solidification temperature of the mixed resin at an arbitrary cooling rate. You can get things.
使用可能な可塑剤量は、相分離構造が樹脂と可塑剤の相溶性、および樹脂と可塑剤の合計重量に対する樹脂の重量比(ポリマー質量分率)によって変化させることができる。
例えば当該ポリオレフィン樹脂混合物と可塑剤との配合割合は、両者の合計を100質量部として、当該ポリオレフィン樹脂混合物が10〜54質量部、当該可塑剤90〜46質量部であり、好ましくは当該ポリオレフィン樹脂混合物が46〜52質量部である。ポリオレフィン樹脂混合物の割合が10質量部未満とすると、ポリオレフィン混合物溶融物を押し出す際にダイス出口でスウェルやネックインが大きくなり、ゲル状成形物の成形性及び自己支持性が低下する。一方ポリオレフィン混合物の割合が54質量部を超えるとゲル状シート成形物の成膜性が低下し、また気孔が小さく透気性に劣る。The amount of the plasticizer that can be used can be changed depending on the compatibility of the resin and the plasticizer in the phase separation structure and the weight ratio of the resin to the total weight of the resin and the plasticizer (polymer mass fraction).
For example, the blending ratio of the polyolefin resin mixture and the plasticizer is 10 to 54 parts by mass of the polyolefin resin mixture and 90 to 46 parts by mass of the plasticizer, preferably 100 parts by mass of both, preferably the polyolefin resin. The mixture is 46 to 52 parts by mass. When the ratio of the polyolefin resin mixture is less than 10 parts by mass, when extruding the polyolefin mixture melt, swell and neck-in are increased at the die outlet, and the moldability and self-supporting property of the gel-like molded product are lowered. On the other hand, when the proportion of the polyolefin mixture exceeds 54 parts by mass, the film formability of the gel-like sheet molding is lowered, and the pores are small and the gas permeability is poor.
本発明の耐熱性ポリオレフィン微多孔膜は、下記の工程を含む製造方法により好適に製造される。以下各工程を順次詳しく説明する。
(工程1)超高分子量ポリエチレン1−85質量%とポリエチレン10−60質量%、4−メチル−1−ペンテンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂5‐30質量%、ポリプロピレン0−30質量%、ポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマー0.5−12質量%、ポリオレフィン系エラストマー樹脂0.5−10質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物と酸化防止剤、必要に応じて無機フィラ−粉末を2軸押出機に供給し、可塑剤の加熱混合液を注入し、溶融混練りする工程;
(工程2)工程1で作成した溶融混練物をTダイから押出し、ロールで冷却・圧延しゲル状シート成形物に成形する工程;
(工程3)工程2で得られたゲル状シート成形物を2軸方向(MD方向,TD方向)に延伸しながら引き取り速度を上げて厚みを薄く調製する3次元の延伸を行う工程;
(工程4)工程3で得られた薄膜から可塑剤を溶剤で抽出除去、並びに乾燥する工程;
(工程5)工程4で得られた微多孔膜を必要に応じて熱処理、再延伸、熱固定する工程;The heat-resistant polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably produced by a production method including the following steps. Each process will be described in detail below.
(Step 1) 1-85% by mass of ultrahigh molecular weight polyethylene and 10-60% by mass of polyethylene, 5-30% by mass of copolymer resin of 4-methyl-1-pentene and α-olefin having 3 or more carbon atoms, polypropylene Polyolefin resin mixture and antioxidant comprising 0-30% by mass, block polymer 0.5-12% by mass of polypropylene and ethylene, propylene copolymer, and polyolefin elastomer resin 0.5-10% by mass In response, a process of supplying inorganic filler powder to a twin screw extruder, injecting a heated mixed solution of plasticizer, and melt-kneading;
(Step 2) A step of extruding the melt-kneaded material prepared in Step 1 from a T-die, cooling and rolling with a roll, and forming into a gel-like sheet molding;
(Step 3) A step of performing three-dimensional stretching in which the gel-like sheet molded product obtained in Step 2 is stretched in the biaxial direction (MD direction, TD direction) while increasing the take-up speed to prepare a thin thickness;
(Step 4) Step of extracting and removing the plasticizer from the thin film obtained in Step 3 with a solvent, and drying;
(Step 5) A step of heat-treating, re-stretching and heat-setting the microporous membrane obtained in Step 4 as necessary;
上記ポリオレフィン樹脂混合物の溶融混練物には必要に応じて、紫外線吸収剤、アンチブロッキング剤、核剤、顔料、染料、無機充填材等の各種添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で添加することができる。例えば孔形成剤として微粉珪酸を添加することもできる。 If necessary, various additives such as an ultraviolet absorber, an antiblocking agent, a nucleating agent, a pigment, a dye, and an inorganic filler are added to the melt-kneaded product of the polyolefin resin mixture as long as the effects of the present invention are not impaired. be able to. For example, finely divided silicic acid can be added as a pore forming agent.
溶融混練の方法は特に限定されないが、通常は二軸押出機中で均一に混練することにより行う。この方法は当該ポリオレフィン混合物の溶融物を調製するのに適する。溶融温度はポリオレフィン樹脂の平均融点+70℃〜+120℃の範囲内であるのが好ましい。
具体的に溶融温度は、押出温度ゾーンを200〜300℃の範囲で設定するのが好ましく、200〜260℃の範囲内であるのがより好ましい。可塑剤は混練開始前に添加しても、混練中に二軸押出機の途中から分割添加してもよい。
溶融混練にあたってはポリオレフィン樹脂混合物の酸化を防止するために酸化防止剤を添加するのが好ましい。Although the method of melt kneading is not particularly limited, it is usually carried out by uniformly kneading in a twin screw extruder. This method is suitable for preparing a melt of the polyolefin mixture. The melting temperature is preferably within the range of the average melting point of the polyolefin resin + 70 ° C. to + 120 ° C.
Specifically, the melting temperature is preferably set in the extrusion temperature zone in the range of 200 to 300 ° C, more preferably in the range of 200 to 260 ° C. The plasticizer may be added before the start of kneading or may be added in the middle of the twin screw extruder during kneading.
In melt kneading, it is preferable to add an antioxidant in order to prevent oxidation of the polyolefin resin mixture.
また二軸押出機のスクリュの長さ(L)と直径(D)の比(L/D)は45〜100の範囲が好ましく、50〜70の範囲がより好ましい。L/Dを45未満にすると、溶融混練が不十分となる。特に超高分子量ポリエチレンの完全溶融が困難となる。L/Dを100超にすると、ポリオレフィン混合物溶融物と可塑剤の押出機内の滞留時間が増大し過ぎ熱劣化を招く。スクリュの形状は特に制限されないが、樹脂融点の大きく異なる成分を溶融・混練りする観点でのスクリュを選択するのが良い。二軸押出機のシリンダ内径は26〜150mmであるのが好ましい。ポリオレフィン樹脂混合物を二軸押出機に入れる際、スクリュ回転数Ns(rpm)に対するポリオレフィン樹脂混合物と可塑剤との投入量Q(kg/h)の比Q/Nsを0.1〜0.55kg/h/rpmにするのが好ましい。Q/Nsを0.1kg/h/rpm未満にすると、ポリオレフィン樹脂樹脂が過度にせん断破壊されてしまい、強度やシャットダウン温度の低下につながる。一方Q/Nsを0.55kg/h/rpm超にすると、均一に混練できない。比Q/Nsは0.2〜0.5kg/h/rpmであるのがより好ましい。スクリュ回転数Nsは60rpm以上にするのが好ましい。スクリュ回転数Nsの上限は特に制限されないが、150−300rpmが好ましい範囲である。 Further, the ratio (L / D) of the screw length (L) to the diameter (D) of the twin screw extruder is preferably in the range of 45 to 100, more preferably in the range of 50 to 70. When L / D is less than 45, melt kneading becomes insufficient. In particular, it becomes difficult to completely melt ultrahigh molecular weight polyethylene. When L / D is more than 100, the residence time in the extruder of the polyolefin mixture melt and the plasticizer is excessively increased, leading to thermal deterioration. The shape of the screw is not particularly limited, but it is preferable to select a screw from the viewpoint of melting and kneading components having greatly different resin melting points. The cylinder inner diameter of the twin screw extruder is preferably 26 to 150 mm. When the polyolefin resin mixture is put into the twin screw extruder, the ratio Q / Ns of the input amount Q (kg / h) of the polyolefin resin mixture and the plasticizer to the screw rotation speed Ns (rpm) is 0.1 to 0.55 kg / h / rpm is preferred. When Q / Ns is less than 0.1 kg / h / rpm, the polyolefin resin resin is excessively sheared, leading to a decrease in strength and shutdown temperature. On the other hand, when Q / Ns exceeds 0.55 kg / h / rpm, uniform mixing cannot be achieved. The ratio Q / Ns is more preferably 0.2 to 0.5 kg / h / rpm. The screw rotation speed Ns is preferably 60 rpm or more. The upper limit of the screw rotation speed Ns is not particularly limited, but 150 to 300 rpm is a preferable range.
ゲル状シート成形物を形成する方法としては、二軸押出機で樹脂と可塑剤を溶融混練し、ポリオレフィン樹脂混合物の溶融物を二軸押出機から直接に又は別の押出機、ギアーポンプを介してTダイより押出し、冷却することにより得る。
冷却は少なくともゲル化温度以下までは50℃/分以上の速度で行うのが好ましい。冷却は40℃以下まで行うのが好ましい。ゲル化温度以下まで50℃/分以上の速度で冷却することによりポリオレフィン樹脂混合物相が可塑剤によりミクロ相分離された相分離構造を固定化することができる。一般に冷却速度が遅いと得られるゲル状成形物の高次構造が粗くなり、それを形成する擬似細胞単位も大きなものとなるが、冷却速度が速いと密な細胞単位となる。冷却速度が50℃/分未満では結晶化度が上昇し、延伸に適したゲル状成形物となりにくい。冷却方法としては冷風、冷却水、その他の冷却媒体に直接接触させる方法、冷媒で冷却したロールに接触させる方法等を用いることができる。他にバッチ式混練機で樹脂と可塑剤を溶融混練した後、圧縮成型機を用いてシート・フィルム状にし、冷却する方法が利用できる。As a method of forming a gel-like sheet molding, a resin and a plasticizer are melt-kneaded with a twin-screw extruder, and the melt of the polyolefin resin mixture is directly from the twin-screw extruder or via another extruder or gear pump. It is obtained by extruding from a T-die and cooling.
Cooling is preferably performed at a rate of 50 ° C./min or more at least up to the gelation temperature or less. Cooling is preferably performed to 40 ° C. or lower. By cooling at a rate of 50 ° C./min or higher to the gelling temperature or lower, the phase separation structure in which the polyolefin resin mixture phase is microphase-separated by the plasticizer can be fixed. In general, when the cooling rate is low, the higher order structure of the gel-like molded product becomes coarse, and the pseudo cell unit forming it becomes large, but when the cooling rate is high, it becomes a dense cell unit. When the cooling rate is less than 50 ° C./min, the degree of crystallinity increases, and it is difficult to obtain a gel-like product suitable for stretching. As a cooling method, a method of directly contacting cold air, cooling water, or other cooling medium, a method of contacting a roll cooled by a refrigerant, or the like can be used. In addition, after melt-kneading the resin and the plasticizer with a batch-type kneader, a method of cooling into a sheet / film using a compression molding machine can be used.
ダイリップとしては、通常は長方形の口金形状をしたシート用ダイリップを用いるが、二重円筒状の中空状ダイリップ、インフレーションダイリップ等も用いることができる。シート用ダイリップの場合、ダイリップのギャップは通常0.2〜8mmの範囲内であり、押出し時には190〜250℃の温度に加熱する。加熱溶液の押し出し速度は0.2〜50m/分の範囲内であるのが好ましい。 As the die lip, a sheet die lip having a rectangular base shape is usually used, but a double cylindrical hollow die lip, an inflation die lip, or the like can also be used. In the case of a sheet die lip, the die lip gap is usually in the range of 0.2 to 8 mm, and is heated to a temperature of 190 to 250 ° C. during extrusion. The extrusion rate of the heated solution is preferably in the range of 0.2 to 50 m / min.
延伸方法としては、フラット延伸、チューブラ延伸、ロール圧延などが利用可能である。
これらのうち、延伸均一性の観点からフラット延伸が好ましい。
延伸温度は、概ね120℃〜ポリオレフィン混合物平均融点の範囲内において選択することが好ましい。延伸温度を110℃未満とすると、過大な延伸応力による破膜を招き、また耐溶融収縮性が悪化する。延伸温度の上限は、微多孔膜を構成するポリオレフィン樹脂混合物の平均融点以下であるのが好ましい。当該樹脂混合物の平均融点温度以下であれば樹脂の融解による破膜を防ぐことが可能となる。
延伸温度が結晶融点を超えるとポリオレフィン樹脂混合物が溶融し、延伸による分子鎖の配向ができない。延伸温度は微多孔膜の熱収縮を低減させるために可能な限り高温にすることが望ましい。As the stretching method, flat stretching, tubular stretching, roll rolling and the like can be used.
Of these, flat stretching is preferred from the viewpoint of stretching uniformity.
The stretching temperature is preferably selected within the range of about 120 ° C. to the average melting point of the polyolefin mixture. When the stretching temperature is less than 110 ° C., film breakage due to excessive stretching stress is caused and the melt shrinkage resistance is deteriorated. The upper limit of the stretching temperature is preferably not more than the average melting point of the polyolefin resin mixture constituting the microporous membrane. If it is below the average melting point temperature of the resin mixture, it becomes possible to prevent film breakage due to melting of the resin.
When the stretching temperature exceeds the crystalline melting point, the polyolefin resin mixture melts and molecular chains cannot be oriented by stretching. The stretching temperature is desirably as high as possible in order to reduce the thermal shrinkage of the microporous membrane.
二軸延伸は、ゲル状シート成形物を加熱後、通常のテンター法、ロール法、インフレーション法、圧延法又はこれらの方法の組合せにより行う。同時二軸延伸、逐次延伸又は多段延伸(例えば同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ)のいずれでもよい。二軸延伸と可塑剤除去の順は任意に設定できるが、ゲル状シート成形物を二軸延伸した後可塑剤を除去するのが好ましい。但しこの順に限定する趣旨ではなく、例えばゲル状シート成形物から可塑剤を除去した後、二軸延伸したり、ゲル状シート成形物を二軸延伸した後可塑剤を除去しさらに二軸延伸したり、ゲル状シートを逐次二軸延伸する際の各一軸延伸の間に可塑剤を除去したりしてもよい。
可塑剤除去前の膜に少なくとも1回、少なくとも1方向に延伸し(可塑剤除去前延伸と称す)、更に可塑剤除去後の膜を少なくとも1回、少なくとも1方向に延伸する方法(可塑剤除去後延伸と称す)が実施可能である。少なくとも1回の延伸とは、一段延伸、多段延伸、多数回延伸を行うことを意味する。少なくとも1方向の延伸とは、縦方向1軸延伸、横方向2軸延伸、同時2軸延伸、逐次2軸延伸のことを意味する。Biaxial stretching is performed by heating a gel-like sheet molded article and then using a normal tenter method, roll method, inflation method, rolling method, or a combination of these methods. Any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching or multistage stretching (for example, a combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used. Although the order of biaxial stretching and plasticizer removal can be arbitrarily set, it is preferable to remove the plasticizer after biaxially stretching the gel-like sheet molding. However, it is not intended to limit in this order. For example, after removing the plasticizer from the gel-like sheet molding, it is biaxially stretched, or after biaxially stretching the gel-like sheet molding, the plasticizer is removed and further biaxially stretched. Alternatively, the plasticizer may be removed during each uniaxial stretching when the gel sheet is successively biaxially stretched.
Stretching the film before removing the plasticizer at least once in at least one direction (referred to as stretching before removing the plasticizer), and further stretching the film after removing the plasticizer at least once in at least one direction (plasticizer removal) (Referred to as post-stretching). The stretching at least once means that one-stage stretching, multi-stage stretching, or multi-stage stretching is performed. The stretching in at least one direction means longitudinal uniaxial stretching, transverse biaxial stretching, simultaneous biaxial stretching, and sequential biaxial stretching.
ゲル状シート成形物を形成した後、二軸延伸する場合、長手方向(MD)及び横方向(TD)における延伸速度は、未延伸シートが延伸される領域において未延伸時の長手方向及び横方向の長さをそれぞれ1とし、1分間当りに伸ばされる長さの割合と定義すると、二軸延伸の長手方向及び横方向の各延伸速度をともに20倍/分以下する。長手方向又は横方向の延伸速度を20倍/分超とすると、耐溶融収縮性が悪化したりする。各方向の延伸速度を15倍/分以下とするのが好ましく、10倍/分以下とするのがより好ましい。 When biaxial stretching is performed after forming a gel-like sheet molded product, the stretching speed in the longitudinal direction (MD) and the transverse direction (TD) is the longitudinal direction and transverse direction when unstretched in the region where the unstretched sheet is stretched. When the length of each is defined as the ratio of the length stretched per minute, the respective stretching speeds in the longitudinal direction and the transverse direction of biaxial stretching are both 20 times / min or less. When the stretching speed in the longitudinal direction or the transverse direction is more than 20 times / minute, the melt shrinkage resistance is deteriorated. The stretching speed in each direction is preferably 15 times / minute or less, and more preferably 10 times / minute or less.
延伸倍率は、総面積倍率で50倍以下とする。総面積倍率とはにおける合計延伸倍率と、TDにおける合計延伸倍率との積である。延伸倍率を総面積倍率で50倍超とすると、耐溶融収縮性が悪化したりする。延伸倍率は総面積倍率で40倍以下とするのが好ましい。長手方向(MD)及び横方向(TD)における1軸方向の倍率で3〜20倍であることが好ましく、より好ましくは4〜15倍、さらに好ましくは6〜10倍である。延伸倍
あり、延伸倍率が20倍以下であれば、過剰な延伸による微多孔膜の構造破壊を防ぐことが可能である。各方向の延伸下限に特に制限はないが、生産性の観点から3倍以上であるのが好ましい。機械的強度向上の観点から、MD及びTDに3倍以上とすることにより総面積倍率で9倍以上とするのが好ましく、MD及びTDに4倍以上とすることにより総面積倍率で16倍以上とするのがより好ましい。MDにおける合計延伸倍率とTDにおける合計延伸倍率の比(MDにおける合計延伸倍率)/(TDにおける合計延伸倍率)は、特に制限されないが、同時二軸延伸、逐次延伸又は段延伸のいずれの場合でも、0.5〜2であるのが好ましく、0.7〜1.3であるのがより好ましく、1であるのが最も好ましい。各方向の延伸速度は20倍以下である限り、MDとTDで互いに異なってもよいが、同じであるのが好ましい。The stretch ratio is 50 times or less in terms of the total area ratio. The total area magnification is the product of the total draw ratio in TD and the total draw ratio in TD. If the draw ratio is more than 50 times in terms of total area, the melt shrinkage resistance may be deteriorated. The stretching ratio is preferably 40 times or less in terms of the total area ratio. The magnification in the uniaxial direction in the longitudinal direction (MD) and the transverse direction (TD) is preferably 3 to 20 times, more preferably 4 to 15 times, still more preferably 6 to 10 times. Stretch times
If the stretching ratio is 20 times or less, it is possible to prevent the microporous membrane from being broken due to excessive stretching. Although there is no restriction | limiting in particular in the extending | stretching minimum of each direction, It is preferable that it is 3 times or more from a viewpoint of productivity. From the viewpoint of improving mechanical strength, it is preferable that the total area magnification is 9 times or more by making it 3 times or more in MD and TD, and it is 16 times or more in total area magnification by making it 4 times or more in MD and TD. Is more preferable. The ratio of the total stretch ratio in MD and the total stretch ratio in TD (total stretch ratio in MD) / (total stretch ratio in TD) is not particularly limited, but in any case of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching or step stretching. 0.5 to 2 is preferable, 0.7 to 1.3 is more preferable, and 1 is most preferable. As long as the stretching speed in each direction is 20 times or less, MD and TD may be different from each other, but are preferably the same.
所望の物性に応じて、膜厚方向に温度分布を設けて延伸してもよい。膜厚方向に温度分布を設けて延伸することにより一般的に機械的強度に優れた微多孔膜が得られる。洗浄前の延伸ゲル状成形物の少なくとも一面に熱ロールを接触させる処理(熱ロール処理)を施してもよい。加熱ロールに、延伸ゲル状成形物を接触させる。加熱ロールと延伸ゲル状成形物との接触時間は0.5秒〜1分間で良い。ロール表面に加熱オイルを保持した状態で接触させてもよい。加熱ロールとしては、平滑ロール又は吸引機能を有してもよい凹凸ロールのいずれでもよい。 Depending on the desired physical properties, the film may be stretched by providing a temperature distribution in the film thickness direction. By providing a temperature distribution in the film thickness direction and stretching, a microporous film generally excellent in mechanical strength can be obtained. You may perform the process (hot roll process) which makes a hot roll contact at least one surface of the stretched gel-like molding before washing | cleaning. The stretched gel-like molded product is brought into contact with the heating roll. The contact time between the heating roll and the stretched gel-like molded product may be 0.5 seconds to 1 minute. You may make it contact in the state which hold | maintained heating oil on the roll surface. The heating roll may be either a smooth roll or an uneven roll that may have a suction function.
ポリオレフィン混合物樹脂相は成膜用可塑剤と相分離しているので、洗浄溶剤を用いて成膜用可塑剤を除去すると多孔質の膜が得られる。洗浄溶剤及びこれを用いた成膜用可塑剤の除去方法は公知の方法を利用することができる。 Since the polyolefin mixture resin phase is phase-separated from the plasticizer for film formation, a porous film can be obtained by removing the plasticizer for film formation using a cleaning solvent. As a method for removing the cleaning solvent and the plasticizer for film formation using the cleaning solvent, known methods can be used.
[10]溶剤
可塑剤を除くための溶剤は、使用する樹脂に対して貧溶媒であること、かつ可塑剤に対して良溶媒であること、さらには沸点が膜の融点よりも低いことが好ましい。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−トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、エタノールやイソプロパノール等のアルコール類、ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトンや2−ブタノン等のケトン類、C6F14,C7F16等の鎖状フルオロカーボン、C4F9OCH3、C4F9OC2H5等のハイドロフルオロエーテル、C4F9OCF3、C4F9OC2F5のパーフルオロエーテル等の使用が可能である。
可塑剤・溶剤の除去時に膜の収縮を防ぐために、膜を少なくとも1方向に拘束しながら、溶剤に浸漬し、可塑剤除去後に溶剤を膜の融点以下で加熱乾燥法、風乾法等により乾燥除去する方法が好適に利用可能である。[10] The solvent for removing the solvent plasticizer is preferably a poor solvent for the resin used, a good solvent for the plasticizer, and a boiling point lower than the melting point of the film. . For example, hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and 1,1-trichloroethane, alcohols such as ethanol and isopropanol, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, acetone and 2- Ketones such as butanone, chain fluorocarbons such as C 6 F 14 and C 7 F 16, hydrofluoroethers such as C 4 F 9 OCH 3 and C 4 F 9 OC 2 H 5 , C 4 F 9 OCF 3 and C 4 F 9 OC 2 F 5 perfluoroether or the like can be used.
In order to prevent shrinkage of the film during removal of the plasticizer / solvent, the film is immersed in a solvent while constraining the film in at least one direction, and after removal of the plasticizer, the solvent is dried and removed by a heat drying method, an air drying method or the like below the melting point of the film. This method can be suitably used.
延伸工程後または可塑剤除去後において少なくとも1回、熱処理(熱延伸処理及び/あるいは熱固定処理及び/あるいは熱収縮処理)を行うとよい。熱処理温度は、熱処理による強度変化、透気度変化等に考慮して行う。Heat treatment (heat drawing treatment and / or heat setting treatment and / or heat shrinking treatment) may be performed at least once after the drawing step or after removal of the plasticizer. The heat treatment temperature is determined in consideration of a change in strength, a change in air permeability and the like due to the heat treatment.
熱延伸処理工程において気孔率等の物性を調整するために、通常用いられるテンター方式、ロール方式又は圧延方式により行い、少なくとも一回、少なくとも一軸方向に、一方向における延伸倍率が1.01〜2.0倍の延伸倍率で行うのが好ましく、1.02〜1.5倍の延伸倍率で行うのがより好ましい。
また、熱固定処理は、テンター方式、ロール方式又は圧延方式により行い、耐熱性ポリオレフィン微多孔膜中のポリオレフィン樹脂の結晶化を安定させる。
熱収縮処理は、テンター方式、ロール方式若しくは圧延方式により行うか、又はベルトコンベア若しくはフローティングロールを用いて行ってもよい。熱収縮処理は、少なくとも一方向に50%以下の範囲で行うのが好ましく、30%以下、更に好ましくは20%以下の範囲で行う。In order to adjust the physical properties such as porosity in the hot stretching process, the tenter method, roll method or rolling method that is usually used is used, and the draw ratio in one direction is at least once and at least uniaxial direction is 1.01-2. It is preferable to carry out at a draw ratio of 0.0, more preferably at a draw ratio of 1.02 to 1.5.
The heat setting treatment is performed by a tenter method, a roll method, or a rolling method to stabilize the crystallization of the polyolefin resin in the heat-resistant polyolefin microporous film.
The heat shrinking treatment may be performed by a tenter method, a roll method or a rolling method, or may be performed using a belt conveyor or a floating roll. The heat shrink treatment is preferably performed in a range of 50% or less in at least one direction, 30% or less, and more preferably 20% or less.
上述の熱延伸処理、熱固定処理及び熱収縮処理を多数組み合せて行ってもよい。熱ロール処理は洗浄前の延伸ゲル状成形物の少なくとも一面に熱ロールを接触させる処理(熱ロール処理)を施してもよい。ポリオレフィン樹脂混合物の結晶温度+10℃以上〜ポリオレフィン樹脂混合物の平均融点未満に温調した加熱ロールに、延伸ゲル状成形物を接触させる。
加熱ロールと延伸ゲル状成形物との接触時間は0.5秒〜1分間が好ましい。ロール表面に加熱オイルを保持した状態で接触させてもよい。加熱ロールとしては、平滑ロール又は吸引機能を有してもよい凹凸ロールのいずれでもよい。
特に熱延伸処理後に熱収縮処理を行うと、低収縮率で高強度の微多孔膜が得られるため好ましいYou may perform combining the above-mentioned heat | fever extending process, heat setting process, and heat shrink process many. In the hot roll treatment, a treatment (hot roll treatment) in which a hot roll is brought into contact with at least one surface of the stretched gel-like molded product before washing may be performed. The stretched gel-like molded product is brought into contact with a heating roll whose temperature is adjusted to a crystal temperature of the polyolefin resin mixture + 10 ° C. or higher and lower than the average melting point of the polyolefin resin mixture.
The contact time between the heating roll and the stretched gel-like molded product is preferably 0.5 seconds to 1 minute. You may make it contact in the state which hold | maintained heating oil on the roll surface. The heating roll may be either a smooth roll or an uneven roll that may have a suction function.
In particular, it is preferable to perform a heat shrink treatment after the heat stretching treatment because a microporous film having a low shrinkage rate and a high strength can be obtained.
本発明の好ましい実施態様による耐熱性ポリオレフィン微多孔膜の膜厚は5〜100μmであり、好ましくは6〜40μm、より好ましくは10〜25μmである。膜厚は、5μm以上であれば微多孔膜として十分な強度を有し、100μm以下であれば十分な透過性を有し、高い電解液含浸性を有する膜となる。
なお微多孔膜の厚さは用途に応じて適宜選択できるが、例えばリチウムイオン二次電池用セパレータとして使用する場合は7〜24μmが好ましく、10−18μmがより好ましい。
膜厚、JIS規格K7130に準じて測定する。The film thickness of the heat-resistant polyolefin microporous membrane according to a preferred embodiment of the present invention is 5 to 100 μm, preferably 6 to 40 μm, more preferably 10 to 25 μm. If the film thickness is 5 μm or more, the film has sufficient strength as a microporous film, and if it is 100 μm or less, the film has sufficient permeability and has a high electrolyte solution impregnation property.
In addition, although the thickness of a microporous film can be suitably selected according to a use, when using as a separator for lithium ion secondary batteries, for example, 7-24 micrometers is preferable and 10-18 micrometers is more preferable.
The film thickness is measured according to JIS standard K7130.
微小孔構造領域と粗大孔構造領域の分布は特に制限されない。通常は、微多孔膜のMD方向及びTD方向のいずれの断面においても、微小孔構造領域及び粗大孔構造領域が不規則に入り組んでおり、個々の領域の大きさも不規則である。このような構造は、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)等により観察することができ、原子間力顕微鏡(AFM)により最大高低差として測定することができる。The distribution of the micropore structure region and the coarse pore structure region is not particularly limited. Usually, in any cross section in the MD direction and TD direction of the microporous film, the micropore structure region and the coarse pore structure region are irregularly arranged, and the sizes of the individual regions are also irregular. Such a structure can be observed, for example, with a transmission electron microscope (TEM) or the like, and can be measured as a maximum height difference with an atomic force microscope (AFM).
上記のような粗大孔構造による比較的大きな空間と比較的大きな表面粗さとを有するので、透気度及び電解液吸収性に優れており、しかも加圧された場合の透気度変化が小さい。そのためリチウムイオン二次電池用セパレータとして用いた場合に、各々優れた電池生産性と電池サイクル特性を実現することができる。Since it has a relatively large space and a relatively large surface roughness due to the coarse pore structure as described above, it has excellent air permeability and electrolyte absorption, and changes in air permeability when pressurized are small. Therefore, when used as a separator for a lithium ion secondary battery, excellent battery productivity and battery cycle characteristics can be realized.
本発明の好ましい実施態様による耐熱性ポリオレフィン微多孔膜は、次の物性を有する。
(1)透気度(ガーレー値)は20〜350秒/100mlである。透気度がこの範囲であると、微多孔膜を電池セパレータとして用いた場合に電池容量が大きく、電池のサイクル特性も良好である。透気度が20秒/100ml/20μm未満では電池内部の温度上昇時にシャットダウンが十分に行われない。透気度は、JIS P8117に準拠のガーレー式透気度計を使用して測定する。
(2)気孔率は35〜75%であり、好ましくは40〜55%である。気孔率が35%以上であれば十分な透気度を有し、60%以下であれば十分な機械的強度を有し、電池セパレータとして用いた場合電極が短絡する危険性が小さい。気孔率は重量法により測定する。試料を5.0cm角の正方形に切り出して体積(cm3)、重量(g)を測定する。
使用した樹脂密度(g/cm3)をASTM D1505に準拠して測定する。次式により計算して求める。The heat-resistant polyolefin microporous membrane according to a preferred embodiment of the present invention has the following physical properties.
(1) Air permeability (Gurley value) is 20 to 350 seconds / 100 ml. When the air permeability is within this range, the battery capacity is large when the microporous membrane is used as a battery separator, and the cycle characteristics of the battery are also good. When the air permeability is less than 20 seconds / 100 ml / 20 μm, shutdown is not sufficiently performed when the temperature inside the battery rises. The air permeability is measured using a Gurley type air permeability meter according to JIS P8117.
(2) The porosity is 35 to 75%, preferably 40 to 55%. If the porosity is 35% or more, it has sufficient air permeability, and if it is 60% or less, it has sufficient mechanical strength. When used as a battery separator, the risk of short-circuiting the electrodes is small. The porosity is measured by a gravimetric method. A sample is cut into a square of 5.0 cm square, and the volume (cm 3) and weight (g) are measured.
The resin density (g / cm3) used is measured according to ASTM D1505. Calculate by the following formula.
本発明の微多孔膜の最大孔径は、好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.3〜3μm、さらに好ましくは0.3〜1.5μmである。最大孔径が、0.1μ以上であればセパレータとして必要な透過性を有し、5μm以下であれば電極脱離成分による短絡を防ぐことが可能である。当該耐熱性ポリオレフィン微多孔膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察する。任意に孔を20点選び、これら孔の孔径を求め平均することで孔径を算出する。
(4)突刺し強度は、針先端の曲率半径0.5mm、突き刺し速度2mm/secで突刺し試験を行い、最大突刺荷重gから突刺し強度をNで表示する。
2N以上であることが望ましい。突刺し強度が2N未満では、微多孔膜を電池用セパレータとして電池に組み込んだ場合に、電極の短路が発生する恐れがある。突刺強度は3N以上、さらに好ましくは5以上である。電極からの脱離成分によるショートが発生せず、セパレータとして十分な強度を有する。
(5)引張破断強度は、幅10mmの短冊状試験片を用いてASTM D882により測定する。
引張破断強度はMD方向及びTD方向のいずれにおいても40MPa以上であることが破膜しない上で好ましい。
(6)引張破断伸度は、幅10mmの短冊状試験片を用いてASTM D882により測定する。引張破断伸度はMD方向及びTD方向のいずれにおいても20%以上であることが破膜の心配がなく好ましい。
(7)130℃の温度で1時間暴露後の熱収縮率は、50mmx50mmに切り出した試料にMD方向及びTD方向を印する。130℃に保持した熱風乾燥機内の微粉珪藻土上に1時間入れる。1時間目に、室温に冷却して縦方向、横方向の寸法変化を測定し、最初の試料片距離に対する百分率で表す熱収縮率を求める。なお、縦(MD)方向とは、微多孔膜の製造時における押出方向とし、横(TD)方向とは、微多孔膜の製造時における押出方向に直交する方向とする。熱収縮率はMD方向及びTD方向ともに30%以下であることが良い。好ましくは20%、更に好ましくはMD方向及びTD方向ともに15%以下である。
熱収縮率は、当該微多孔膜を130℃で1時間暴露したときのMD方向及びTD方向の収縮率をそれぞれ3回ずつ測定し、平均値を算出することにより求める。
熱収縮率が30%を超えると、当該微多孔膜をリチウムイオン二次電池用セパレータとして用いた場合、異常発熱時にセパレータ端部が収縮し、電極の短絡が発生する可能性が高くなる。
(8)高平滑面を有する一対のステンレス板の間に膜を挟み、これをプレス機により、2.2MPa(22kgf/cm2)の圧力下、90℃で5分間加熱圧縮した後の膜厚変化率は、圧縮前の膜厚を100%として20%以下であることが望ましい。膜厚変化率が20%以下であると、当該微多孔膜をリチウムイオン二次電池セパレータとして用いた場合に、電池容量が大きく、電池のサイクル特性も良好である。膜厚は接触厚さ計(株式会社ミツトヨ製)により測定する。上記条件で加熱圧縮した後の到達透気度(ガーレー値)は600秒/100ml/20μm以下である。到達透気度が500秒/100ml/20μm以下であると、加圧された場合でも透気度変化及び膜厚変化が小さく、リチウムイオン二次電池セパレータとして用いた場合に、電池容量が大きく、透過性、機械的特性及び耐熱収縮性にも優れている。
(9)表面粗さは原子間力顕微鏡(AFM)により測定する。最大高低差で好ましい範囲は、250nm以上600nmである。更に好ましくは300nmから600nmの範囲である。250nm未満では、電解液の濡れも悪くなり、セパレータ巻き取りロールからのセパレータ離脱しにくくなる。600nmを超えるとセパレータの機械的強度が低下して好ましくない。電池用セパレータとして用いた場合の電解液との接触面積が大きく、電解液注入性に優れている。
(10)耐メルトダウン特性の評価は、東陽テクニカ(株)製の小型加熱炉MT−Z300のサンプルホルダーに30mmφの寸法に切り出したセパレータ試料に電解液(1M LiBF4/ポリプロピレンカーボネート(PC):ガンマーブチロラクトン(γ−BL)(1/1容積比))を含浸させて封入する。6mmφの電極で挟み、5℃/分昇温速度で加熱する。東陽テクニカ(株)製インピーダンスアナライザー6430Bにてサンプルの温度とインピーダンス値を測定する。インピーダンス値は交流法にて振幅10mV、周波数1kHzの交流を10mAの範囲内で印加し、温度に対しインピーダンス値をプロットし、インピーダンス値が上昇していく過程で1000ohm以上になる温度をシャットダウン温度とする。更に電池容器を5℃/分昇温速度で加熱を続けて、電池容器の温度とインピーダンス値を測定し、インピーダンス値が再度300ohm未満なる時の温度をメルトダウン温度とする。
耐メルトダウン特性の評価は、185℃に到達しても、1分後でも破膜せず高インピーダンス値を保持している時を185℃<と表示し、優れた耐メルトダウン特性を有することを意味する。
(11)電池評価は、当該耐熱性ポリオレフィン微多孔膜からなるセパレータは、これを用いる電池の種類に特に制限はないが、特にリチウムイオン二次電池用途に好適である。
本発明の微多孔膜からなるセパレータを用いたリチウムイオン二次電池には、公知の電極及び電解液を使用すればよい。また本発明の微多孔膜からなるセパレータを使用するリチウムイオン二次電池の構造も公知のものでよい。
例えば、正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2;10ミクロン)粉末92重量部とアセチレンブラック(電気化学工業社製)粉末2重量部、微粉黒鉛(日本黒鉛社製)2重量部、ポリフッ化ビニリデン(クレハ化学工業株式会社製)の乾燥重量が4質量部となるように6質量%のポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン溶液を用い、正極剤ペーストを作製する。得られたペーストを厚さ15μmのアルミ箔上へ塗工し、乾燥後プレスして正極を作製する。
負極活物質の黒鉛化カーボン(日立化成製)粉末97とCMC(カルボキシメチルセルロース)(第一工業製薬社製)1部とカルボキシ変性ブタジエン系ラテックス(日本ゼオン社製)の固形分2部とからなる水溶液を用い、負極剤ペーストを作製する。得られたペーストを厚さ12μmの銅箔上へ塗工し、乾燥後プレスして負極を作製する。
上記正極を20mm×50mmのサイズに切り出しタブを付けた。また上記負極は22mm×52mmのサイズに切り出しタブを付けた。セパレータは26mm×56mmのサイズに切り出した。これら正極/セパレータ/負極と接合し、電解液を注入してアルミラミネートフィルム内に封入することでアルミラミネート外装セルを作製した。ここで電解液には1MでLiPF6をエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート(3/7重量比)に溶解したものを用いる。
該セルにおいて0.2Cと2Cにおける放電電気量を測定し、(2Cにおける放電電気量)/(0.2Cにおける放電電気量)×100を電池性能とした。95%以上を良好な電池性能とする。ここで、充電条件は0.2C4.2V CC/CV8時間とし、放電条件は2.75VカットオフのCC放電とする。The maximum pore size of the microporous membrane of the present invention is preferably 0.1 to 5 μm, more preferably 0.3 to 3 μm, and still more preferably 0.3 to 1.5 μm. If the maximum pore diameter is 0.1 μm or more, the required permeability as a separator is obtained, and if it is 5 μm or less, it is possible to prevent a short circuit due to an electrode desorption component. The surface of the heat-resistant polyolefin microporous film is observed with a scanning electron microscope (SEM). Arbitrarily 20 holes are selected, and the diameters of these holes are calculated and averaged.
(4) As for the piercing strength, a piercing test is performed with a radius of curvature of the needle tip of 0.5 mm and a piercing speed of 2 mm / sec, and the piercing strength is indicated by N from the maximum piercing load g.
It is desirable that it is 2N or more. If the piercing strength is less than 2N, there is a possibility that a short circuit of the electrode may occur when the microporous membrane is incorporated in a battery as a battery separator. The puncture strength is 3N or more, more preferably 5 or more. A short circuit due to a desorbed component from the electrode does not occur, and the separator has sufficient strength.
(5) The tensile strength at break is measured by ASTM D882 using a strip-shaped test piece having a width of 10 mm.
The tensile breaking strength is preferably 40 MPa or more in both the MD direction and the TD direction in order not to break the film.
(6) The tensile breaking elongation is measured by ASTM D882 using a strip-shaped test piece having a width of 10 mm. The tensile elongation at break is preferably 20% or more in both the MD direction and the TD direction because there is no fear of film breakage.
(7) The thermal shrinkage after exposure for 1 hour at a temperature of 130 ° C. marks the MD direction and the TD direction on a sample cut into 50 mm × 50 mm. Place on fine diatomaceous earth in a hot air dryer maintained at 130 ° C. for 1 hour. At the first hour, the sample is cooled to room temperature and the dimensional changes in the vertical and horizontal directions are measured, and the thermal shrinkage expressed as a percentage of the initial sample piece distance is determined. The longitudinal (MD) direction is the extrusion direction during the production of the microporous membrane, and the transverse (TD) direction is the direction orthogonal to the extrusion direction during the production of the microporous membrane. The thermal shrinkage rate is preferably 30% or less in both the MD direction and the TD direction. It is preferably 20%, more preferably 15% or less in both the MD direction and the TD direction.
The thermal shrinkage rate is obtained by measuring the shrinkage rate in the MD direction and the TD direction three times each when the microporous membrane is exposed at 130 ° C. for 1 hour, and calculating an average value.
When the heat shrinkage rate exceeds 30%, when the microporous membrane is used as a separator for a lithium ion secondary battery, the end of the separator shrinks during abnormal heat generation, and there is a high possibility that an electrode short circuit occurs.
(8) Film thickness change rate after a film is sandwiched between a pair of stainless steel plates having a high smooth surface and heated and compressed at 90 ° C. for 5 minutes under a pressure of 2.2 MPa (22 kgf / cm 2 ) using a press machine. Is preferably 20% or less, assuming that the film thickness before compression is 100%. When the film thickness change rate is 20% or less, when the microporous membrane is used as a lithium ion secondary battery separator, the battery capacity is large and the cycle characteristics of the battery are also good. The film thickness is measured with a contact thickness meter (manufactured by Mitutoyo Corporation). The ultimate air permeability (Gurley value) after heat compression under the above conditions is 600 seconds / 100 ml / 20 μm or less. When the ultimate air permeability is 500 seconds / 100 ml / 20 μm or less, the air permeability change and the film thickness change are small even when pressurized, and the battery capacity is large when used as a lithium ion secondary battery separator, Excellent permeability, mechanical properties and heat shrinkage.
(9) The surface roughness is measured with an atomic force microscope (AFM). A preferable range of the maximum height difference is 250 nm or more and 600 nm. More preferably, it is the range of 300 nm to 600 nm. When the thickness is less than 250 nm, the wetness of the electrolytic solution is also deteriorated, and the separator is hardly detached from the separator winding roll. If it exceeds 600 nm, the mechanical strength of the separator is lowered, which is not preferable. When used as a battery separator, the contact area with the electrolyte is large, and the electrolyte injection property is excellent.
(10) Evaluation of the meltdown resistance is performed by using a separator sample cut to a size of 30 mmφ in a sample holder of a small heating furnace MT-Z300 manufactured by Toyo Technica Co., Ltd., with an electrolytic solution (1M LiBF 4 / polypropylene carbonate (PC): Gamma-butyrolactone (γ-BL) (1/1 volume ratio)) is impregnated and sealed. It is sandwiched between 6 mmφ electrodes and heated at a rate of 5 ° C./min. The temperature and impedance value of the sample are measured with an impedance analyzer 6430B manufactured by Toyo Technica. For the impedance value, an alternating current method with an amplitude of 10 mV and a frequency of 1 kHz is applied within a range of 10 mA, the impedance value is plotted against the temperature, and the temperature that becomes 1000 ohms or higher in the process of increasing the impedance value is the shutdown temperature. To do. Further, the battery container is continuously heated at a temperature rising rate of 5 ° C./minute, the temperature of the battery container and the impedance value are measured, and the temperature when the impedance value becomes less than 300 ohms again is defined as the meltdown temperature.
The evaluation of the meltdown resistance indicates that when it reaches 185 ° C, it does not break even after 1 minute and maintains a high impedance value as 185 ° C <and has excellent meltdown resistance Means.
(11) In battery evaluation, the separator made of the heat-resistant polyolefin microporous membrane is not particularly limited in the type of battery using the separator, but is particularly suitable for lithium ion secondary battery applications.
For the lithium ion secondary battery using the separator made of the microporous membrane of the present invention, a known electrode and electrolyte may be used. The structure of the lithium ion secondary battery using the separator made of the microporous membrane of the present invention may also be a known one.
For example, as a positive electrode active material, 92 parts by weight of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ; 10 micron) powder, 2 parts by weight of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo), 2 parts by weight of fine graphite (manufactured by Nippon Graphite), polyvinylidene fluoride A positive electrode agent paste is prepared using 6% by mass of an N-methylpyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride so that the dry weight of Kureha Chemical Industry Co., Ltd. is 4 parts by mass. The obtained paste is applied onto an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried and pressed to produce a positive electrode.
It consists of a graphitized carbon (manufactured by Hitachi Chemical) powder 97 as a negative electrode active material, 1 part of CMC (carboxymethylcellulose) (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and 2 parts of a solid content of a carboxy-modified butadiene latex (manufactured by Nippon Zeon). A negative electrode paste is prepared using an aqueous solution. The obtained paste is applied onto a copper foil having a thickness of 12 μm, dried and pressed to produce a negative electrode.
The positive electrode was cut into a size of 20 mm × 50 mm and attached with a tab. The negative electrode was cut into a size of 22 mm × 52 mm and attached with a tab. The separator was cut into a size of 26 mm × 56 mm. These positive electrode / separator / negative electrode were joined, an electrolytic solution was injected, and sealed in an aluminum laminate film to produce an aluminum laminate exterior cell. Here, a 1M solution of LiPF 6 dissolved in ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate (3/7 weight ratio) is used as the electrolytic solution.
The amount of electricity discharged at 0.2C and 2C in the cell was measured, and the amount of electricity discharged at 2C / (amount of electricity discharged at 0.2C) × 100 was defined as the battery performance. 95% or more is regarded as good battery performance. Here, the charging condition is 0.2C4.2V CC / CV8 hours, and the discharging condition is CC discharge with 2.75V cutoff.
このように、本発明の耐熱性ポリオレフィン微多孔膜は、電池用セパレータ、コンデンサー用セパレータ、フィルター等として好適に使用できる。特にリチウムイオン二次電池用セパレータとして最適である。本発明の耐熱性ポリオレフィン微多孔膜の優れた耐メルトダウン特性を生かしてシャットダウン温度が125−142℃の範囲の中のいずれかの温度を有するポリエチレン系微多孔膜との貼り合せを施し、電池用多層セパレータとして使用したり、電池組み立て時に前述のポリエチレン系微多孔膜と併用することも可能である。Thus, the heat-resistant polyolefin microporous membrane of the present invention can be suitably used as a battery separator, a capacitor separator, a filter, and the like. In particular, it is optimal as a separator for lithium ion secondary batteries. The battery is bonded to a polyethylene microporous membrane having a shutdown temperature in the range of 125 to 142 ° C. by taking advantage of the excellent meltdown resistance of the heat resistant polyolefin microporous membrane of the present invention. It can be used as a multilayer separator for a battery, or can be used in combination with the above-mentioned polyethylene microporous membrane at the time of battery assembly.
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン13.1質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が310万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン3.3質量%、粘度平均分子量が570万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン38.0質量%、粘度平均分子量が18.5万の中密度ポリエチレン3.3質量%、融点ピーク232℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重 9g/10分)17.5質量%とエチレン、ポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマーとしてプライムポリマー(株)社製R−110M0.7質量%、T−310E2.0質量%とポリオレフィン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製のノティオ[グレード名SN0285]2.5質量%、低分子量エチレン・ブテン共重合物として三井化学(株)社製のエクセレックス[グレード名48070B]0.1質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物100.0質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.25質量部とを、ドライブレンドし、計算による平均融点が149℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。当該樹脂混合物48質量部を二輪押出機(シリンダ径:128mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから52質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]99質量%とポリオキシエチレンステアリルエーテル(HLB2)0.7質量%、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル(HLB2)0.3質量%からなる可塑剤を加熱しながら供給し、温度220−200℃及びスクリュー回転数92rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得られるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で120℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、130℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し5000オーム以上を示し、185℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性は、比較例1を1とすると1.35であった。13.1% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1.15 million, 6.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 2 million, and 6.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 3.1 million 3.3% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 39.95 million, 6.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 5.7 million, and 38.0% of high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 334,000. 4-methyl-1-pentene-1-decene-1 copolymer (MFR 260 ° C., 5 kg load, 9 g) having a mass%, a viscosity-average molecular weight of 185,000, a medium density polyethylene of 3.3% by mass, and a melting point peak of 232 ° C. / 10 min) Prime Polymer Co., Ltd. as a block polymer of 17.5% by mass and ethylene, polypropylene and ethylene, propylene copolymer R-110M 0.7% by mass, T-310E 2.0% by mass and polyolefin elastomer resin Notio [grade name SN0285] 2.5% by mass, low molecular weight ethylene / butene copolymer manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. As an antioxidant, tetrakis [methylene-3- (3,5-) is used as an antioxidant with respect to 100.0 parts by mass of a polyolefin resin mixture consisting of 0.1% by mass of EXELEX [grade name 48070B] manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. Ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] 2.5 parts by mass of methane and 3,9-bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenoxy) -2,4,8,10-tetraoxa-3 , 9-Diphosphapi [5,5] undecanlonylhydroxyphenyl) -propionate] methane 0.25 A Department, were dry blended, the average melting point by calculation to prepare a polyolefin resin mixture 149 ° C.. 48 parts by mass of the resin mixture was put into a two-wheel extruder (cylinder diameter: 128 mm, screw length (L) to diameter (D) ratio L / D: 52.5, using a strong kneading type screw). From the side feeder of the shaft extruder, 52 parts by mass of liquid paraffin [68 cst (40 ° C.)] 99% by mass, polyoxyethylene stearyl ether (HLB2) 0.7% by mass, polyoxyethylene isostearyl ether (HLB2) 0.3 A plasticizer consisting of mass% is supplied while heating, and a polyolefin / plasticizer mixed melt is prepared under the conditions of a temperature of 220 to 200 ° C. and a screw rotation speed of 92 rpm. This is extruded from a T-die through a gear pump installed at the tip of a twin-screw extruder, and is taken out with a cooling roll to form a gel-like sheet molding. Biaxial stretching is performed on the resulting gel-like sheet molding using a tenter stretching machine. Next, it is passed through a continuous plasticizer extraction device using methylene chloride as a solvent, and further subjected to heat-shrinking treatment while being held at 120 ° C.-60 ° C. for 30 seconds in a heated second tenter as a heat stretching treatment step. A heat-resistant polyolefin microporous membrane is obtained. The characteristics are shown in Table 1.
As a result of the evaluation test of the meltdown resistance, the shutdown temperature showed a sudden increase in impedance value at around 130 ° C., showed 5000 ohms or more, and maintained a high impedance value until it exceeded 185 ° C.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min was 1.35 when Comparative Example 1 was 1.
粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン13.1質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン9.8質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が553万の超高分子量ポリエチレン9.8質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン3.3質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン38.0質量%、融点ピーク232℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重 9g/10分)15.0質量%とポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマーとしてプライムポリマー(株)社製R−110M0.6質量%、T−310E1.7質量%とポリオレフィン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製のノティオ[グレード名PN3560]2.1質量%、低分子量エチレン・ブテン共重合物として三井化学(株)社製のエクセレックス[グレード名48070B]0.1質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物100.0質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.25質量部とを、ドライブレンドし、計算による平均融点が149℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。当該樹脂混合物48質量部を二軸押出機(シリンダ径:69mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから52質量部の流動パラフィン[68cst(10℃)]99質量%とポリオキシエチレンステアリルエーテル〈HLB2)0.7 質量%、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル(HLB2)0.3質量%からなる可塑剤を加熱しながら供給し、温度225−200℃及びスクリュ回転数92rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得られるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で115℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。
その特性を表1に示す。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、130℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し5000オーム以上を示し、185℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性は、比較例1を1とすると1.35であった。13.1% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1.15 million, 9.8% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 2 million, and 6.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 39.50 million 9.8% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 5,350,000, 3.3% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 6,580,000, and 38.0% high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 334,000. 4-methyl-1-pentene-1-decene-1 copolymer (MFR 260 ° C. 5 kg load 9 g / 10 min) 15.0% by mass, polypropylene, ethylene, propylene copolymer having a melting point peak 232 ° C. As a block polymer, Prime Polymer Co., Ltd. R-110M 0.6 mass%, T-310E1.7 mass% and polyolefin Noteo [grade name PN3560] 2.1 mass% manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as an elastomer resin, Excellex [grade name 48070B] 0.1 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as a low molecular weight ethylene butene copolymer 2.5 parts by mass of tetrakis [methylene-3- (3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] methane as an antioxidant with respect to 100.0 parts by mass of a polyolefin resin mixture comprising: 3,9-bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenoxy) -2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphapi [5,5] undecanlonylhydroxyphenyl) -propionate] methane 0.25 parts by mass of dry blended polyolefin having a calculated average melting point of 149 ° C The resin mixture was prepared. 48 parts by mass of the resin mixture was put into a twin screw extruder (cylinder diameter: 69 mm, screw length (L) to diameter (D) ratio L / D: 52.5, using a strong kneading type screw). From the side feeder of the twin screw extruder, 52 parts by mass of liquid paraffin [68 cst (10 ° C.)] 99% by mass, polyoxyethylene stearyl ether <HLB2) 0.7% by mass, polyoxyethylene isostearyl ether (HLB2) 0. A plasticizer comprising 3% by mass is supplied while being heated, and a polyolefin / plasticizer mixed melt is prepared under the conditions of a temperature of 225 to 200 ° C. and a screw rotation speed of 92 rpm. This is extruded from a T-die through a gear pump installed at the tip of a twin-screw extruder, and is taken out with a cooling roll to form a gel-like sheet molding. Biaxial stretching is performed on the resulting gel-like sheet molding using a tenter stretching machine. Next, it is passed through a continuous plasticizer extraction device using methylene chloride as a solvent, and further subjected to heat-shrinking treatment while being held at 115 ° C.-60 ° C. for 30 seconds in a heated second tenter as a heat stretching treatment step. A heat-resistant polyolefin microporous membrane is obtained.
The characteristics are shown in Table 1.
As a result of the evaluation test of the meltdown resistance, the shutdown temperature showed a sudden increase in impedance value at around 130 ° C., showed 5000 ohms or more, and maintained a high impedance value until it exceeded 185 ° C.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min was 1.35 when Comparative Example 1 was 1.
粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン19.5質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン19.5質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン5.0質量%、粘度平均分子量が570万の超高分子量ポリエチレン3.0質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン35.8質量%、融点ピーク232℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重9g/10分)15.8重量%とポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマーとしてプライムポリマー(株)社製R−110M0.8質量%、T−310E2.4質量%ポリオレフィン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製のノティオ[グレード名SN0285]2.3質量%、タフマー[グレード名DF810]0.3質量%、低分子量エチレン・ブテン共重合物として三井化学(株)社製のエクセレックス[グレード名48070B]0.1質量%、無機フィラーとして水澤化学(株)製のナトリウムカルシュウムアルミノシリケート[グレード名シルトンJC−30]10.0質量%とからなるポリオレフィン樹脂と無機フィラ−との混合物100.0質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.0質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.20質量部とを、ドライブレンドする。
当該樹脂混合物46質量部を二軸押出機(シリンダ径:128mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから54質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]97質量%とポリオキシエチレンステアリルエーテル(HLB2)2.1質量%、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル(HLB2)0.9質量%からなる可塑剤を加熱しながら供給し、温度235−210℃及びスクリュ回転数95rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得られるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で120℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。
その特性を表1に示す。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、130℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し5000オーム以上を示し、185℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性は、比較例1を1とすると1.30であった。19.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1.15 million, 19.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1.15 million, and 5.0% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 2 million 4-methyl-1-pentene having a viscosity average molecular weight of 5.7 million and an ultrahigh molecular weight polyethylene of 3.0 mass%, a viscosity average molecular weight of 35.8 mass% of high density polyethylene and a melting point peak of 232 ° C. R-110M0.8 manufactured by Prime Polymer Co., Ltd. as a block polymer of 15.8% by weight of 1-decene-1 copolymer (MFR 260 ° C., 5 kg load, 9 g / 10 min), polypropylene, ethylene, and propylene copolymer Mass%, T-310E 2.4 mass% polyolefin elastomer resin notio [grade] manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. SN0285] 2.3% by mass, Toughmer [grade name DF810] 0.3% by mass, Excelex [grade name 48070B] manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as a low molecular weight ethylene / butene copolymer, 0.1% by mass, Antioxidant with respect to 100.0 parts by mass of a mixture of polyolefin resin and inorganic filler consisting of 10.0% by mass of sodium calcium aluminosilicate [grade name Shilton JC-30] manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd. as an inorganic filler As tetrakis [methylene-3- (3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] methane 2.0 parts by mass and 3,9-bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenoxy) -2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphapi [5,5] undecanlonyl Hydroxyphenyl) -propionate] 0.20 part by weight of methane is dry blended.
46 parts by mass of the resin mixture was put into a twin-screw extruder (cylinder diameter: 128 mm, screw length (L) to diameter (D) ratio L / D: 52.5, using a strong kneading type screw). From the side feeder of the twin screw extruder, 54 parts by mass of liquid paraffin [68 cst (40 ° C.)] 97% by mass, polyoxyethylene stearyl ether (HLB2) 2.1% by mass, polyoxyethylene isostearyl ether (HLB2) 0. A plasticizer consisting of 9% by mass is supplied while heating, and a polyolefin / plasticizer mixed melt is prepared under the conditions of a temperature of 235 to 210 ° C. and a screw rotation speed of 95 rpm. This is extruded from a T-die through a gear pump installed at the tip of a twin-screw extruder, and is taken out with a cooling roll to form a gel-like sheet molding. Biaxial stretching is performed on the resulting gel-like sheet molding using a tenter stretching machine. Next, it is passed through a continuous plasticizer extraction device using methylene chloride as a solvent, and further subjected to heat-shrinking treatment while being held at 120 ° C.-60 ° C. for 30 seconds in a heated second tenter as a heat stretching treatment step. A heat-resistant polyolefin microporous membrane is obtained.
The characteristics are shown in Table 1.
As a result of the evaluation test of the meltdown resistance, the shutdown temperature showed a sudden increase in impedance value at around 130 ° C., showed 5000 ohms or more, and maintained a high impedance value until it exceeded 185 ° C.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min was 1.30, where Comparative Example 1 was 1.
粘度平均分子量が24.5万のポリプロピレンホモポリマー12.4質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン3.3質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン3.3質量%、粘度平均分子量が570万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン3.3質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン28.7質量%、融点ピーク232℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重 9g/10分)10.0質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−ヘキサデセン−1−オクタデセン共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重 25g/10分)2.5質量%とポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマーとしてプライムポリマー(株)社製R−110M1.55質量%、T−310E4.65質量%とポリオレフィン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製のノティオ[グレード名PN3560]3.6質量%、タフマー[グレード名DF810]0.3質量%、低分子量エチレン・ブテン共重合物として三井化学(株)社製のエクセレックス[グレード名48070B]0.3質量%、無機フィラーとして水澤化学(株)製のナトリウムカルシュウムアルミノシリケート[グレード名シルトンJC−30]10.0質量%とからなるポリオレフィン樹脂と無機フイラ−との混合物100.0質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.25質量部を、ドライブレンドし、計算による平均融点が151℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製する。当該樹脂混合物50質量部を二軸押出機(シリンダ径:128mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから50質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]90質量%とポリオキシエチレンステアリルエーテル(HLB2)7質量%、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル(HLB2)3質量%からなる可塑剤を加熱しながら供給し、温度220−190℃及びスクリュ回転数98rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得られるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で120℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。
その特性を表1に示す。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、130℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し5000オーム以上を示し、185℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性は、比較例1を1とすると1.30であった。12.4 mass% of polypropylene homopolymer having a viscosity average molecular weight of 245,000, 3.3 mass% of ultrahigh molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 2 million, and 3.3 mass% of ultrahigh molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 39,500,000. %, Ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 5.7 million, 6.5% by mass, ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 6.58 million, 3.3% by mass, and high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 334,000. 4-methyl-1-pentene-1-decene-1 copolymer (MFR 260 ° C., 5 kg load, 9 g / 10 min) having 7% by mass and melting point peak of 232 ° C. and 4 having a melting point peak of 228 ° C. 4 -2.5% by mass of poly-1-methyl-1-pentene-1-hexadecene-1-octadecene copolymer (MFR 260 ° C., 5 kg load, 25 g / 10 min) As block polymer of pyrene, ethylene and propylene copolymer, Prime Polymer Co., Ltd. R-110M 1.55% by mass, T-310E 4.65% by mass and polyolefin-based elastomer resin Notio manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. [Grade name PN3560] 3.6% by mass, Tuffmer [Grade name DF810] 0.3% by mass, Excelex manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as a low molecular weight ethylene / butene copolymer [Grade name 48070B] 0.3 100.0 parts by mass of a mixture of polyolefin resin and inorganic filler consisting of 10.0% by mass of sodium calcium aluminosilicate [grade name Shilton JC-30] manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd. Tetrakis [methylene-3- (3,5-ditter as an antioxidant Tert-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] 2.5 parts by mass of methane and 3,9-bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenoxy) -2,4,8,10-tetraoxa-3,9 -Diphosphapi [5,5] undecanlonylhydroxyphenyl) -propionate] 0.25 parts by weight of methane is dry blended to prepare a polyolefin resin mixture having a calculated average melting point of 151 ° C. 50 parts by mass of the resin mixture was put into a twin screw extruder (cylinder diameter: 128 mm, screw length (L) to diameter (D) ratio L / D: 52.5, using a strong kneading type screw). From 50 parts by mass of liquid paraffin [68 cst (40 ° C.)] 90% by mass, 7% by mass of polyoxyethylene stearyl ether (HLB2), 3% by mass of polyoxyethylene isostearyl ether (HLB2) from the side feeder of the twin screw extruder The resulting plasticizer is supplied while heating, and a polyolefin / plasticizer mixed melt is prepared under the conditions of a temperature of 220 to 190 ° C. and a screw rotation speed of 98 rpm. This is extruded from a T-die through a gear pump installed at the tip of a twin-screw extruder, and is taken out with a cooling roll to form a gel-like sheet molding. Biaxial stretching is performed on the resulting gel-like sheet molding using a tenter stretching machine. Next, it is passed through a continuous plasticizer extraction device using methylene chloride as a solvent, and further subjected to heat-shrinking treatment while being held at 120 ° C.-60 ° C. for 30 seconds in a heated second tenter as a heat stretching treatment step. A heat-resistant polyolefin microporous membrane is obtained.
The characteristics are shown in Table 1.
As a result of the evaluation test of the meltdown resistance, the shutdown temperature showed a sudden increase in impedance value at around 130 ° C., showed 5000 ohms or more, and maintained a high impedance value until it exceeded 185 ° C.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min was 1.30, where Comparative Example 1 was 1.
粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン12.9質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン9.7質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が553万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン3.2質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン33.6質量%、融点ピーク232℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重 9g/10分)21.3質量%とポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマーとしてプライムポリマー(株)社製R−110M0.8質量%、T−310E2.4質量%とポリオレフィン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製のノティオ[グレード名SN0285]3.0質量%、低分子量エチレン・ブテン共重合物として三井化学(株)社製のエクセレックス[グレード名48070B]0.1質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物100.0質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.25質量部とを、ドライブレンドし、計算による平均融点が155℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。当該樹脂混合物48質量部を二軸押出機(シリンダ径:128mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから52質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]99.0質量%とポリオキシエチレンステアリルエーテル(HLB2)1.0質量%からなる可塑剤を加熱しながら供給し、温度230−200℃及びスクリュ回転数92rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得られるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で125℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、130℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し5000オーム以上を示し、185℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性は、比較例1を1とすると1.30であった。12.9% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1.15 million, 9.7% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 2 million, and 6.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 39.50 million 6.5 mass% of ultrahigh molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 5,350,000, 3.2 mass% of ultrahigh molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 6,580,000, and high density polyethylene 33.6 having a viscosity average molecular weight of 334,000. 4-methyl-1-pentene-1-decene-1 copolymer (MFR 260 ° C., 5 kg load 9 g / 10 min) 21.3% by mass, polypropylene, ethylene, propylene copolymer having mass%, melting point peak 232 ° C. As a block polymer, Prime Polymer Co., Ltd. R-110M 0.8 mass%, T-310E 2.4 mass% and polyolefin 3.0% by mass of Notio [grade name SN0285] manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as an elastomer resin, Excellex [grade name 48070B] 0.1 manufactured by Mitsui Chemicals, Ltd. as a low molecular weight ethylene / butene copolymer 2.5 parts by mass of tetrakis [methylene-3- (3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] methane as an antioxidant with respect to 100.0 parts by mass of a polyolefin resin mixture comprising: 3,9-bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenoxy) -2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphapi [5,5] undecanlonylhydroxyphenyl) -propionate] methane 0.25 parts by mass of dry blended polyolefin having a calculated average melting point of 155 ° C The resin mixture was prepared. 48 parts by mass of the resin mixture was put into a twin screw extruder (cylinder diameter: 128 mm, screw length (L) to diameter (D) ratio L / D: 52.5, using a strong kneading type screw). A plasticizer consisting of 52 parts by mass of liquid paraffin [68 cst (40 ° C.)] 99.0% by mass and polyoxyethylene stearyl ether (HLB2) 1.0% by mass is supplied from the side feeder of the twin screw extruder while heating. A polyolefin / plasticizer mixed melt is prepared under the conditions of a temperature of 230 to 200 ° C. and a screw rotation speed of 92 rpm. This is extruded from a T-die through a gear pump installed at the tip of a twin-screw extruder, and is taken out with a cooling roll to form a gel-like sheet molding. Biaxial stretching is performed on the resulting gel-like sheet molding using a tenter stretching machine. Next, it is passed through a continuous plasticizer extraction device using methylene chloride as a solvent, and further subjected to heat-shrinkage treatment while being held at 125 ° C.-60 ° C. for 30 seconds in a heated second tenter as a heat stretching treatment step. A heat-resistant polyolefin microporous membrane is obtained. The characteristics are shown in Table 1.
As a result of the evaluation test of the meltdown resistance, the shutdown temperature showed a sudden increase in impedance value at around 130 ° C., showed 5000 ohms or more, and maintained a high impedance value until it exceeded 185 ° C.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min was 1.30, where Comparative Example 1 was 1.
粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン23.0質量%、粘度平均分子量が310万の超高分子量ポリエチレン14.0質量%、粘度平均分子量が570万の超高分子量ポリエチレン15.3質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン40.8質量%、融点ピーク223℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−ヘキサデセン−1−オクタデセン共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重 21g/10分)5.1質量%とポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体とのブロックポリマーとしてプライムポリマー(株)社製R−110M0.2質量%、T−310E2.4質量%とポリオレフィン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製のノティオ[グレード名PN3560]1.3質量%、低分子量エチレン・ブテン共重合物として三井化学(株)社製のエクセレックス[グレード名48070B]0.1質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物100.0質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.25質量部とを、ドライブレンドし、計算による平均融点が138℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製する。当該樹脂混合物48重量部を二軸押出機(シリンダ径:128mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから52重量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]93質量%とポリオキシエチレンステアリルエーテル(HLB2)7質量%からなる可塑剤を加熱しながら供給し、220−200℃及び160rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得らるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で110℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。
その特性を表1に示す。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、130℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し5000オーム以上を示し、165℃を超えたところでインピーダンス値が低下した。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性は、比較例1を1とすると1.38であった。
比較例2のポリエチレン微多孔膜よりは、耐メルトダウン温度が約15℃上がることが確認され、生産性は38%向上している。23.0% by weight of ultra high molecular weight polyethylene with a viscosity average molecular weight of 1.15 million, 14.0% by weight of ultra high molecular weight polyethylene with a viscosity average molecular weight of 3.1 million, 15.3% by weight of ultra high molecular weight polyethylene with a viscosity average molecular weight of 5.7 million 4-methyl-1-pentene-1-hexadecene-1-octadecene copolymer (MFR 260 ° C., 5 kg load, 21 g, 40.8% by mass of high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 334,000 and a melting point peak of 223 ° C. / 10 min) Prime polymer Co., Ltd. R-110M 0.2 mass%, T-310E 2.4 mass% and polyolefin elastomer resin as block polymer of 5.1 mass% polypropylene and ethylene, propylene copolymer Notio [grade name PN3560] manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. 1.3% by mass, low molecular weight Tetrakis [methylene-3] as an antioxidant with respect to 100.0 parts by mass of a polyolefin resin mixture comprising 0.1% by mass of Exelex [grade name 48070B] manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as a ethylene / butene copolymer. -(3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] methane 2.5 parts by weight and 3,9-bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenoxy) -2,4,8 , 10-tetraoxa-3,9-diphosphapi [5,5] undecanlonylhydroxyphenyl) -propionate] 0.25 part by weight of methane, to prepare a polyolefin resin mixture having a calculated average melting point of 138 ° C. To do. 48 parts by weight of the resin mixture was charged into a twin screw extruder (cylinder diameter: 128 mm, screw length (L) to diameter (D) ratio L / D: 52.5, using a strong kneading type screw). A plasticizer consisting of 52 parts by weight of liquid paraffin [68 cst (40 ° C.)] 93% by mass and polyoxyethylene stearyl ether (HLB2) 7% by mass is supplied from the side feeder of the twin screw extruder while heating, 220-200 A polyolefin / plasticizer mixed melt is prepared at a temperature of 160 ° C. and 160 rpm. This is extruded from a T-die through a gear pump installed at the tip of a twin-screw extruder, and is taken out with a cooling roll to form a gel-like sheet molding. The resulting gel-like sheet molding is biaxially stretched using a tenter stretching machine. Next, it is passed through a continuous plasticizer extraction device using methylene chloride as a solvent, and further subjected to heat-shrinking treatment while being held at 110 ° C.-60 ° C. for 30 seconds in a heated second tenter as a heat drawing treatment step. A heat-resistant polyolefin microporous membrane is obtained.
The characteristics are shown in Table 1.
As a result of the evaluation test of the meltdown resistance, the shutdown temperature showed an abrupt increase in impedance value at around 130 ° C., showed 5000 ohms or more, and the impedance value decreased at a temperature exceeding 165 ° C.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min was 1.38 when Comparative Example 1 was 1.
Compared to the polyethylene microporous membrane of Comparative Example 2, it was confirmed that the meltdown temperature was increased by about 15 ° C., and the productivity was improved by 38%.
粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン13.1質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン9.2質量%、粘度平均分子量が310万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン3.3質量%、粘度平均分子量が570万の超高分子量ポリエチレン6.5質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン38.0質量%、粘度平均分子量が18.5万の中密度ポリエチレン3.3質量%、融点ピーク232℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重 9g/10分)17.5質量%とポリオレフィン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製のノティオ[グレード名SN0285]2.5質量%、低分子量エチレン・ブテン共重合物として三井化学(株)社製のエクセレックス[グレード名48070B]0.1質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物100.0質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)・プロピオネート]メタン0.25質量部とを、ドライブレンドし、計算による平均融点が149.5℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。当該樹脂混合物37質量部を二軸押出機(シリンダ径:128mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから63質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]99質量%とポリオキシエチレンステアリルエーテル(HLB2)0.7 質量%、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル(HLB2)0.3質量%からなる可塑剤を加熱しながら供給し、温度220−200℃及びスクリュ回転数92rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得られるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。
次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で120℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、130℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し5000オーム以上を示し、185℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性を1とする。これを本発明の微多孔膜生産性の基準として比較する。13.1% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1.15 million, 9.2% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 2 million, and 6.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 3.1 million 3.3% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 39.95 million, 6.5% by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 5.7 million, and 38.0% of high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 334,000. 4-methyl-1-pentene-1-decene-1 copolymer (MFR 260 ° C., 5 kg load, 9 g) having a mass%, a viscosity-average molecular weight of 185,000, a medium density polyethylene of 3.3% by mass, and a melting point peak of 232 ° C. / 10 minutes) 17.5 mass% and Notio [grade name SN0285] 2.5 mass by Mitsui Chemicals, Inc. as polyolefin elastomer resin , Tetrakis as an antioxidant with respect to 100.0 parts by mass of a polyolefin resin mixture composed of 0.1% by mass of EXELEX [grade name 48070B] manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as a low molecular weight ethylene / butene copolymer. Methylene-3- (3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] 2.5 parts by mass of methane and 3,9-bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenoxy) -2, 4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphapi [5,5] undecanlonylhydroxyphenyl) propionate] 0.25 part by weight of methane, and a calculated average melting point of 149.5 ° C. A polyolefin resin mixture was prepared. 37 parts by mass of the resin mixture was charged into a twin-screw extruder (cylinder diameter: 128 mm, screw length (L) to diameter (D) ratio L / D: 52.5, using a strong kneading type screw). From a side feeder of a twin screw extruder, 63 parts by mass of liquid paraffin [68 cst (40 ° C.)] 99% by mass, polyoxyethylene stearyl ether (HLB2) 0.7% by mass, polyoxyethylene isostearyl ether (HLB2) 0. A plasticizer comprising 3% by mass is supplied while being heated, and a polyolefin / plasticizer mixed melt is prepared under the conditions of a temperature of 220 to 200 ° C. and a screw rotation speed of 92 rpm. This is extruded from a T-die through a gear pump installed at the tip of a twin-screw extruder, and is taken out with a cooling roll to form a gel-like sheet molding. Biaxial stretching is performed on the resulting gel-like sheet molding using a tenter stretching machine.
Next, it is passed through a continuous plasticizer extraction device using methylene chloride as a solvent, and further subjected to heat-shrinking treatment while being held at 120 ° C.-60 ° C. for 30 seconds in a heated second tenter as a heat stretching treatment step. A heat-resistant polyolefin microporous membrane is obtained. The characteristics are shown in Table 1.
As a result of the evaluation test of the meltdown resistance, the shutdown temperature showed a sudden increase in impedance value at around 130 ° C., showed 5000 ohms or more, and maintained a high impedance value until it exceeded 185 ° C.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min is set to 1. This is compared as a standard for the productivity of the microporous membrane of the present invention.
粘度平均分子量が49万の高密度ポリエチレン100質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.25質量部とを、ドライブレンドし、融点が135℃のポリエチレン樹脂混合物を調製した。当該樹脂混合物40質量部を二軸押出機(シリンダ径:128mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから60質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]を可塑剤として加熱しながら供給し、温度205−190℃及びスクリュ回転数92rpmの条件でポリエチレン樹脂・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得られるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で110℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性は、比較例1を1とすると1.0であった。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、138℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示したが、150℃付近でインピーダンス値の急激な低下が起こり、測定不能になった。耐メルトダウン温度は、150℃であった。Tetrakis [methylene-3- (3,5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] methane 2.5 parts by mass as an antioxidant with respect to 100 parts by mass of high-density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 490,000 3,9-bis (2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenoxy) -2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphapi [5,5] undecanlonylhydroxyphenyl) -propionate] methane 0.25 part by mass was dry blended to prepare a polyethylene resin mixture having a melting point of 135 ° C. 40 parts by mass of the resin mixture is put into a twin screw extruder (cylinder diameter: 128 mm, screw length (L) to diameter (D) ratio L / D: 52.5, using a strong kneading type screw). 60 parts by mass of liquid paraffin [68 cst (40 ° C.)] is supplied as a plasticizer while heating from the side feeder of the twin screw extruder, and mixed with polyethylene resin and plasticizer under the conditions of temperature 205-190 ° C. and screw rotation speed 92 rpm. Prepare the melt. This is extruded from a T-die through a gear pump installed at the tip of a twin-screw extruder, and is taken out with a cooling roll to form a gel-like sheet molding. Biaxial stretching is performed on the resulting gel-like sheet molding using a tenter stretching machine. Next, it is passed through a continuous plasticizer extraction device using methylene chloride as a solvent, and further subjected to heat-shrinking treatment while being held at 110 ° C.-60 ° C. for 30 seconds in a heated second tenter as a heat drawing treatment step. A heat-resistant polyolefin microporous membrane is obtained. The characteristics are shown in Table 1.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min was 1.0 when Comparative Example 1 was 1.
As a result of the evaluation test of the melt-down resistance, the shutdown temperature showed a sudden increase in impedance value around 138 ° C., but the impedance value suddenly dropped around 150 ° C., making measurement impossible. The melt-down temperature was 150 ° C.
粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン13.1質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン9.8質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン8.8質量%、粘度平均分子量が553万の超高分子量ポリエチレン9.8質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン3.3質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン38.0質量%、融点ピーク232℃を持つ4−メチル−1−ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR 260℃ 5kg荷重 9g/10分)15.0質量%とポリオレフィン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製のノティオ[グレード名PN3560]2.1質量%、低分子量エチレン・ブテン共重合物として三井化学(株)社製のエクセレックス[グレード名48070B]0.1質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物100.0質量部に対して酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン2.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファピ[5,5]ウンデカンロニルヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.25質量部を、ドライブレンドし、計算による平均融点が149℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。当該樹脂混合物40質量部を二軸押出機(シリンダ径:128mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:52.5、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、この二軸押出機のサイドフィーダーから60質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]99質量%とポリオキシエチレンステアリルエーテル(HLB2)0.7質量%、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル(HLB2)0.3質量%からなる可塑剤を加熱しながら供給し、温度235−210℃及びスクリュ回転数92rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。これを二軸押出機の先端に設置されたギアーポンプを介してTダイから押し出し、冷却ロールで引き取りながら、ゲル状シート成形物を形成する。得られるゲル状シート成形物に対して、テンター延伸機を用いて、二軸延伸を施す。次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出装置を通し、更に熱延伸処理工程としての加熱第二テンター内で120℃−60℃で30秒間保持しながら熱収縮処理を施して熱固定処理された耐熱性ポリオレフィン微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。
耐メルトダウン特性の評価試験結果、シャットダウン温度は、130℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し5000オーム以上を示し、185℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
この耐熱性ポリオレフィン微多孔膜m2/分当たりの生産性は、比較例1を1とすると0.8であった。
As a result of the evaluation test of the meltdown resistance, the shutdown temperature showed a sudden increase in impedance value at around 130 ° C., showed 5000 ohms or more, and maintained a high impedance value until it exceeded 185 ° C.
The productivity per heat-resistant polyolefin microporous membrane m2 / min was 0.8 when Comparative Example 1 was 1.
本発明によれば高エネルギー密度化・高出力化・大型化した高性能なリチウムイオン二次電池に望まれる安全性の高い耐メルトダウン特性と他の良好なセパレータ特性を兼ね備え、セパレータとして取り扱いやすく、優れたリチウムイオン二次電池用セパレータとなる高生産性の耐熱性ポリオレフィン微多孔膜とその製造方法の提供が可能となる。According to the present invention, the high-performance lithium-ion secondary battery with high energy density, high output, and large size has high safety meltdown resistance and other good separator characteristics, and is easy to handle as a separator. Therefore, it is possible to provide a highly productive heat-resistant polyolefin microporous membrane that is an excellent separator for a lithium ion secondary battery and a method for producing the same.
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