JP2018076476A - 高温低熱収縮性ポリオレフィン多層微多孔膜及びその製造方法。 - Google Patents
高温低熱収縮性ポリオレフィン多層微多孔膜及びその製造方法。 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 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高温時の低収縮性に優れており、有用な透気度、耐圧縮性、機械的特性、及びかつ表面粗さを適度に有し電解液含浸性に優れる。、高生産性の高温において低熱収縮性のポリオレフィン多層微多孔膜とその製造方法を提供することである。【解決手段】 第1の層として第1の層の質量を基準として30質量%〜60質量%の4−メチル−1−ペンテンと炭素数2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂と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ミクロ構造である特殊ミクロ構造有するプロピレン系エラストマー樹脂1質量%〜4質量%とエチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体0.1質量%〜1.0質量%と超高分子量ポリエチレン15質量%〜55質量%とポリエチレン5質量%〜20質量%とポリプロピレン0質量%〜20質量%からなる第1の層と第1の層の組成と同じではない組成を有する第2の層を含むことを特徴とし、シャットダウン温度を有しながら195℃以上まで高温時に破膜しないノンメルトダウン特性を持ち、高温時に低収縮性であり、透気度、耐圧縮性、電解液含浸性、機械的特性等とのバランスに優れる多層微多孔膜及びその製造方法である。【選択図】なし
Description
本発明は、高温低熱収縮性ポリオレフィン多層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、透気度に優れた高温低熱収縮性ポリオレフィン多層微多孔膜と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、透気度に優れた高温低熱収縮性ポリオレフィン多層微多孔膜とその製造方法に関する。
ポリエチレンあるいはポリプロピレン等の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、各種フィルター、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−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、耐熱性、低収縮性、シャットダウン特性、ノンメルトダウン特性等の総合特性バランスが要求される。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たり、また電池誤用条件でリチウム金属のデンドライト(樹脂状物)が生成した場合、電池セパレータの突き刺し強度が低いと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型パソコン、携帯電話、一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(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。
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130℃―140℃で微多孔が熱で閉塞される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本質的に難しい。最近は、耐熱性を高めるためにポリエチレン微多孔膜とかポリプロピレン微多孔膜上に更にセラミックス粒子を含む耐熱性樹脂を塗布し乾燥して使用することがされている。しかしながら、塗布のための追加設備を必要とし、せっかく形成された気孔を塗布工程で閉鎖しやすく、リチウムイオン電導性に関係する透気度を良好に保持するように出来るだけ薄く塗る必要があるが、耐熱性上と相反することであり、製品コストがかさむ。
一方、ポリオレフィン微多孔膜とには、電解液による劣化がほとんどない利点を有している。耐熱性の向上にポリエステルのポリエチレンテレフタレート(PET)系あるいはポリブチレンテレフタレート(PBT)系のセパレータも提案されているが、電解液中および充放電中に副生成するフッ化水素(HF)によるポリマーの長期間使用時の劣化が懸念される。最近、セパレータの特性についてはリチウムイオン電導性の良否を簡便に、気孔率の測定結果と空気の透気度の試験結果により簡便に判断することもできる。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(サイクル寿命悪化)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。電解液含浸性もセパレータを改良する上で留意しなければならない。
一方、ポリオレフィン微多孔膜とには、電解液による劣化がほとんどない利点を有している。耐熱性の向上にポリエステルのポリエチレンテレフタレート(PET)系あるいはポリブチレンテレフタレート(PBT)系のセパレータも提案されているが、電解液中および充放電中に副生成するフッ化水素(HF)によるポリマーの長期間使用時の劣化が懸念される。最近、セパレータの特性についてはリチウムイオン電導性の良否を簡便に、気孔率の測定結果と空気の透気度の試験結果により簡便に判断することもできる。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(サイクル寿命悪化)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。電解液含浸性もセパレータを改良する上で留意しなければならない。
「リチウムイオン二次電池 第二版」、日刊工業新聞社1996年、p.107−p.120
「Lithium−Ion Batteries」、Springer、2008年、p.367−p.412
特許文献1−6のポリ(4−メチルペンテン−1)系重合体樹脂(TPX)を含む多層微多孔膜が提案されているが、いずれも球状又は回転楕円体状の微粒子となり有機耐熱フィラ−としてポリエチレンあるいはポリプロピレンに分散される。本発明は、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)系重合体樹脂(TPX)を超高分子量ポリエチレンとポリエチレン等とあるいは超高分子量ポリエチレンとポリエチレンとポリプロピレン等との組み合わせに改質剤としてお互いに相溶性のある特殊ミクロ構造を有する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であるプロピレン系エラストマー樹脂とエチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体とエチレンとを介在させることにより、強混練りによる均質溶融物を得て、ポリマーアロイとしてのフィブリル繊維を形成し微多孔膜とするものであり、従来技術とは異にする。非特許文献1と2には、単層のポリエチレン微多孔膜、単層のポリプロピレン微多孔膜、三層のポリエチレン/ポリプロピレン/ポリエチレンからなるポリオレフィン微多孔膜の特性が示されているが、いずれも175℃以上では、熱的に特性を保持できないことが示されている。近年、乾式で作られたポリプロピレン膜にアルミナ90%、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)10%のN−メチルピロリドン(NMP)を両面にそれぞれ2μm塗布したいわゆるセラミック塗布セパレータが提案されているが、180℃以上の熱暴露では収縮が大きくなる。
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、透過度に優れた低収縮性ポリオレフィン多層微多孔膜とその製造方法を提供することである。
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2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あるいはポリプロピレンの耐熱性の改良を試み、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である特殊ミクロ構造を有するプロピレン系エラストマー樹脂とエチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体を主要改質剤成分として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完全溶融物を得られるようになる。また、ポリプロピレンとエチレン、プロピレン共重合体及び/あるいはエチレンとのブロックポリマーを更に添加してもよい。高延伸性となり薄く製膜が可能となり、透気度を良好に維持できることを見出して190℃の循環型熱風乾燥機内での1時間暴露後でも高温低熱収縮性を示すポリオレフィン多層微多孔膜とその製造方法の本発明に到達した。
本発明の高温低熱収縮性を有するポリオレフィン多層微多孔膜は、190℃まで低熱収縮性を有するために更なるセラミックス粒子の耐熱性塗布が不要である。また、単層構造のポリオレフィン微多孔膜であり、電池組み立て工程でのセパレータとして屈曲性、可撓性が保持されているので作業性を損ねることがない。既存の湿式セパレータ製造設備あるいは乾式セパレータ製造設備を活用し、本発明の樹脂組成に変更し、押出機温度、膜延伸温度、熱固定等の加工条件を調整することにより容易に製造できる。
本発明の高温低熱収縮性ポリオレフィン多層微多孔膜は、第1の層として第1の層の質量を基準として30質量%〜60質量%の4−メチル−1−ペンテンと炭素数2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂と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ミクロ構造である特殊ミクロ構造有するプロピレン系エラストマー樹脂1質量%〜4質量%とエチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体0.1質量%〜1.0質量%と超高分子量ポリエチレン15質量%〜55質量%とポリエチレン5質量%〜20質量%とポリプロピレン0質量%〜20質量%からなる第1の層と第1の層の組成と同じではない組成を有する第2の層を含むことを特徴とする多層微多孔膜とその製造方法を確立した。
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)第1の層として第1の層の質量を基準として30質量%〜60質量%の4−メチル−1−ペンテンと炭素数2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂と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ミクロ構造である特殊ミクロ構造有するプロピレン系エラストマー樹脂1質量%〜4質量%とエチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体0.1質量%〜1.0質量%と超高分子量ポリエチレン15質量%〜55質量%とポリエチレン5質量%〜20質量%とポリプロピレン0質量%〜20質量%からなる第1の層となる組成物及び第1の層の組成と同じではない組成を有する第2の層となる組成物を押出機で溶融し、湿式の場合は、可塑剤を注入し、3層用Tダイより同時に押出すか、個別にT−ダイから押出す工程:乾式法の場合可塑剤の添加なく溶融混練りし、三層用Tダイより同時に押出すか、個別にT−ダイから押出す工程;
(工程2)工程1で作成した溶融混練物をロールで冷却・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湿式法の場合は、2軸方向(MD方向,TD方向)に同時2軸方向に延伸、またはMD方向、TD方向へ逐次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。乾式法の場合は、1軸方向に引き取り速度を上げて厚みを薄くし、40℃以上120℃の温度で冷延伸、120℃以上180℃の温度でフィルム状にした後に同時二軸延伸する工程;
(工程4)工程3で得られた薄膜から湿式の場合は、薄膜の可塑剤を溶剤で抽出除去並びに乾燥する工程;乾式の場合は、この工程はない。
(工程5)湿式の場合工程4で得られた単層微多孔膜、乾式の場合工程3で得られた単層微多孔膜を熱処理、熱固定する工程;
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)第1の層として第1の層の質量を基準として30質量%〜60質量%の4−メチル−1−ペンテンと炭素数2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂と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ミクロ構造である特殊ミクロ構造有するプロピレン系エラストマー樹脂1質量%〜4質量%とエチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体0.1質量%〜1.0質量%と超高分子量ポリエチレン15質量%〜55質量%とポリエチレン5質量%〜20質量%とポリプロピレン0質量%〜20質量%からなる第1の層となる組成物及び第1の層の組成と同じではない組成を有する第2の層となる組成物を押出機で溶融し、湿式の場合は、可塑剤を注入し、3層用Tダイより同時に押出すか、個別にT−ダイから押出す工程:乾式法の場合可塑剤の添加なく溶融混練りし、三層用Tダイより同時に押出すか、個別にT−ダイから押出す工程;
(工程2)工程1で作成した溶融混練物をロールで冷却・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湿式法の場合は、2軸方向(MD方向,TD方向)に同時2軸方向に延伸、またはMD方向、TD方向へ逐次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。乾式法の場合は、1軸方向に引き取り速度を上げて厚みを薄くし、40℃以上120℃の温度で冷延伸、120℃以上180℃の温度でフィルム状にした後に同時二軸延伸する工程;
(工程4)工程3で得られた薄膜から湿式の場合は、薄膜の可塑剤を溶剤で抽出除去並びに乾燥する工程;乾式の場合は、この工程はない。
(工程5)湿式の場合工程4で得られた単層微多孔膜、乾式の場合工程3で得られた単層微多孔膜を熱処理、熱固定する工程;
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ことができる。例えば孔形成剤として微粉珪酸等を添加することもできる。
溶融混練の方法は特に限定されないが、通常は強混練り型組み合わせスクリュの組み込まれた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+80℃〜+100℃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220〜300℃の範囲で設定するのが好ましく、240〜280℃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劣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
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30〜100の範囲が好ましく、40〜60の範囲がより好ましい。L/Dを30未満にすると、溶融混練が不十分となる。特に4−メチル−1−ペンテンと炭素数2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の完全溶融混練が困難となる。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滞留時間が増大し過ぎ熱劣化を招く。スクリュ−の形状は、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強練り型のスクリュー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高温収縮性の低下につながる。一方、Q/Nsを0.55kg/h/rpm超にすると、均一に混練されないこともある。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。単軸押出機のスクリュ−の長さ(L)と直径(D)の比(L/D)は25〜40の範囲にありこのましくは28から34の範囲である。スクリュ−の形状は、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強練り型のスクリューを選択するのが良い。スクリュ−回転数Nsの上限は特に制限されないが、サージング現象が発生しない回転数に直径(D)とスクリューの形状により設定する必要がある。
ゲル状シート成形物を形成する方法としては、湿式法の場合、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を二軸押出機から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行うのが好ましい。冷却は60℃以下まで行うのが好ましい。ゲル化温度以下ま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る傾向があり、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。乾式法の場合は、1軸方向に引き取り速度を上げて厚みを薄くし、40℃以上120℃の温度で冷延伸、120℃以上180℃の温度で熱延伸しフィルム状にした後に同時二軸延伸し、所望の膜厚までにする。
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、可塑剤の存在する湿式法の場合190〜250℃の温度に加熱する。乾式法の場合230から290℃の温度に加熱する。溶融物の押出し速度は0.2〜80m/分の範囲内であるのが好ましい。
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。延伸温度が平均融点温度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。
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、二軸延伸する。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する。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(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。
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、二軸延伸の縦方向及び横方向の各延伸速度をともに20倍/分以下する。縦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。
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。縦方向(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。延伸倍率が4倍以上であれば、十分な延伸配向が与えられるために微多孔膜の強度向上が可能であり、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倍以上となるのでより好ましい。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。
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0.1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。
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。
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、加熱処理(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あるいは加熱加圧プレス圧縮)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。
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、低熱収縮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。
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、高温低収縮・高強度の微多孔膜が得られるため好ましい。
本発明の好ましい実施態様による高温低熱収縮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、小型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7〜25μm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。電気自動車駆動電源の大型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20〜40μmが好ましい。
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、フィブリル繊維構造も発現されている結果、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。
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、各々優れた電池の生産性と電池サイクル特性を実現することができる。
本発明の高温低熱収縮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、電池の高生産性を維持することが可能となり、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高温低熱収縮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高温低熱収縮性を確保しながら195℃以上まで破膜しない。いわゆるノンメルトダウンの特性を有し、かつ他の耐熱性セパレータには見られないポリエチレン微多孔膜では電池安全性に貢献していたシャットダウン温度も保持している。またリチウムイオン二次電池に使用されているフッ素系電解質錯塩は、190℃付近で熱分解してリチウムイオン電導性が失われて電池として不活性になるので電池の暴走が抑制ないし防止できる。高温低熱収縮性の特性によりセパレータが正極と負極のエッジ部分の短絡を防止できるので、電池の安全性の観点からも優れる。
次に本発明の高温低熱収縮性ポリオレフィン微多孔膜とその製造方法に使用される材料について述べる。
[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可塑剤と共に混合していくことにより粘度平均分子量差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と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。本発明では、15−55質量%の範囲で使用できる。
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可塑剤と共に混合していくことにより粘度平均分子量差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と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。本発明では、15−55質量%の範囲で使用できる。
[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。これらの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。ポリエチレン混合比率が1質量%以上、20質量%以下で使用される。好ましくは5−20質量%の範囲である。
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。これらの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。ポリエチレン混合比率が1質量%以上、20質量%以下で使用される。好ましくは5−20質量%の範囲である。
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。
[3]4−メチル−1−ペンテン系共重合体樹脂
本発明で使用されるのはポリ(4−メチル−1−ペンテン)あるいはポリ(3−メチル−1−ペンテン)のホモポリマーでなく、4−メチル−1−ペンテン系共重合体である。例えば、4−メチル‐1−ペンテン、2−メチル−1−ペンテン、2−メチル−2−ペンテン、3−メチル‐1−ペンテン、3−メチル−2−ペンテンのいずれかあるいは、2種以上と炭素原子数2〜30から選ばれる1種以上のオレフィンとの共重合体としてチーグラ・ナッタ触媒、メタロセン系触媒等の周知の触媒を用いて製造することができる。好ましくは、4−メチル−1−ペンテンと1−デセンとの共重合体、4−メチル−1−ペンテンと1−ヘキサデセンと1−オクタデセ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4−メチル−1−ペンテン系共重合体樹脂との溶融時の混和容易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、ASTM D1238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2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂が30‐60質量%の範囲で使用される。30質量%未満では、190℃1時間の循環熱風乾燥機内での熱暴露試験において熱収縮率が10%以下、好ましくは5%以下のの所望の範囲の数値になりにくく好ましくない。60質量%を超えても更なる収縮性の向上が期待できず、コストが高くなり好ましくない。
本発明で使用されるのはポリ(4−メチル−1−ペンテン)あるいはポリ(3−メチル−1−ペンテン)のホモポリマーでなく、4−メチル−1−ペンテン系共重合体である。例えば、4−メチル‐1−ペンテン、2−メチル−1−ペンテン、2−メチル−2−ペンテン、3−メチル‐1−ペンテン、3−メチル−2−ペンテンのいずれかあるいは、2種以上と炭素原子数2〜30から選ばれる1種以上のオレフィンとの共重合体としてチーグラ・ナッタ触媒、メタロセン系触媒等の周知の触媒を用いて製造することができる。好ましくは、4−メチル−1−ペンテンと1−デセンとの共重合体、4−メチル−1−ペンテンと1−ヘキサデセンと1−オクタデセ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4−メチル−1−ペンテン系共重合体樹脂との溶融時の混和容易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、ASTM D1238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2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂が30‐60質量%の範囲で使用される。30質量%未満では、190℃1時間の循環熱風乾燥機内での熱暴露試験において熱収縮率が10%以下、好ましくは5%以下のの所望の範囲の数値になりにくく好ましくない。60質量%を超えても更なる収縮性の向上が期待できず、コストが高くなり好ましくない。
〔4〕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特殊なミクロ構造を有するプロピレン系エラストマー樹脂
本発明では、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、三井化学株式会社製の「ノティオSN0285」、タフマーPN3560(旧ノティオPN3560)、他の「タフマーPNシリーズ」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と他のポリエチレンブロックを構成成分として含むオレフィンブロック共重合体およびエチレンを構成成分として含むオレフィン共重合体と組み合わせて使用するのが、改質剤添加量を最小限にすることができて最適である。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特殊な構造をとるために耐熱性を上げても柔軟性は保持される。
本発明では、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、三井化学株式会社製の「ノティオSN0285」、タフマーPN3560(旧ノティオPN3560)、他の「タフマーPNシリーズ」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と他のポリエチレンブロックを構成成分として含むオレフィンブロック共重合体およびエチレンを構成成分として含むオレフィン共重合体と組み合わせて使用するのが、改質剤添加量を最小限にすることができて最適である。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特殊な構造をとるために耐熱性を上げても柔軟性は保持される。
本発明では、当該海−島ミクロ構造を有するプロピレン系エラストマー樹脂を0.1−8質量%の範囲で使用できる。好ましくは1−4質量%の範囲である。0.1質量%未満では、添加効果が、ほとんどなく、また8質量%を超えるとは、微多孔膜として剛性低下を招き、好ましくない。
[5]ポリプロピレン
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含量比率が増えると耐熱性は若干向上するが、機械的強度が低下する傾向があり、ポリオレフィン微多孔膜特性バランス上20質量%以下とするのが好ましい。
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含量比率が増えると耐熱性は若干向上するが、機械的強度が低下する傾向があり、ポリオレフィン微多孔膜特性バランス上20質量%以下とするのが好ましい。
[6]ポリエチレンブロックを含むオレフィンブロック共重合体
本発明で使用されるポリエチレンブロックを構成成分として含むオレフィンブロック共重合体は、C−B−C型熱可塑性エラストマーの水素添加物としては、結晶性ポリエチレン−エチレン・ブテン−結晶性ポリエチレンのブロック共重合体(CEBC)や結晶性ポリエチレン−エチレン・プロピレン・アミレン−結晶性ポリエチレンのブロック共重合体(CEPC)等が挙げられる。より具体的には、CEBCのCブロックとしては1,2−ビニル構造が25重量%以下に制御されたポリブタジエンブロックであり、Bブロックとしては1,2−ビニル構造が25〜95重量%に制御されたポリブタジエンブロックが好ましく、CEPCのCブロックとしては1,2−ビニル構造が20重量%以下に制御されたポリブタジエンブロックであり、Bブロックとしては1,4−ビニル構造が40〜99重量%に制御されたポリイソプレンブロックである。具体的には、ブロック共重合体のブタジエン部分の二重結合を水素添加して飽和化したエラストマーである。例えば、JSR社製の商品名ダイナロン6100P:結晶性エチレンブロックと非晶性エチレン・ブテンブロックを有するブロック共重合体:(CEBC)、リニア型、重量平均分子量(Mw):290,000、MFR:0.6g/10分(JIS K7210、230℃、21.2N)、4.2g/10分(JIS K7210、230℃、98N)、密度:0.88(g/cm3)、ガラス転移温度:−55℃、JSR社製の商品名ダイナロン6201B:結晶性エチレンブロックと非晶性エチレン・ブテンブロックを有するブロック共重合体(CEBC)、スチレン含有量0重量%、クロス型、数平均分子量(Mn):280,000−180,000、重量平均分子量(Mw):340,000−230,000、水素添加率90%以上であり、MFR:0.5g/10分(JIS K7210 230℃、98N)、密度:0.88(単位g/cm3)ガラス転移温度:−50℃、JSR社製の商品名ダイナロン6200P:結晶性エチレンブロックと非晶性エチレン・ブテンブロックを有するブロック共重合体:(CEBC)、スチレン含有量0重量%、リニア型、MFR:2.5g/10分(JIS K7210、230℃、21.2N)、密度:0.88g/cm3、ガラス転移温度:−55℃がある。CEBCは、分子中にエチレンブロックとTPXとポリエチレンと相容しやすくする高ブテン含有率のエチレン・ブテンブロックからなることが好ましい。
本発明で使用されるポリエチレンブロックを構成成分として含むオレフィンブロック共重合体は、C−B−C型熱可塑性エラストマーの水素添加物としては、結晶性ポリエチレン−エチレン・ブテン−結晶性ポリエチレンのブロック共重合体(CEBC)や結晶性ポリエチレン−エチレン・プロピレン・アミレン−結晶性ポリエチレンのブロック共重合体(CEPC)等が挙げられる。より具体的には、CEBCのCブロックとしては1,2−ビニル構造が25重量%以下に制御されたポリブタジエンブロックであり、Bブロックとしては1,2−ビニル構造が25〜95重量%に制御されたポリブタジエンブロックが好ましく、CEPCのCブロックとしては1,2−ビニル構造が20重量%以下に制御されたポリブタジエンブロックであり、Bブロックとしては1,4−ビニル構造が40〜99重量%に制御されたポリイソプレンブロックである。具体的には、ブロック共重合体のブタジエン部分の二重結合を水素添加して飽和化したエラストマーである。例えば、JSR社製の商品名ダイナロン6100P:結晶性エチレンブロックと非晶性エチレン・ブテンブロックを有するブロック共重合体:(CEBC)、リニア型、重量平均分子量(Mw):290,000、MFR:0.6g/10分(JIS K7210、230℃、21.2N)、4.2g/10分(JIS K7210、230℃、98N)、密度:0.88(g/cm3)、ガラス転移温度:−55℃、JSR社製の商品名ダイナロン6201B:結晶性エチレンブロックと非晶性エチレン・ブテンブロックを有するブロック共重合体(CEBC)、スチレン含有量0重量%、クロス型、数平均分子量(Mn):280,000−180,000、重量平均分子量(Mw):340,000−230,000、水素添加率90%以上であり、MFR:0.5g/10分(JIS K7210 230℃、98N)、密度:0.88(単位g/cm3)ガラス転移温度:−50℃、JSR社製の商品名ダイナロン6200P:結晶性エチレンブロックと非晶性エチレン・ブテンブロックを有するブロック共重合体:(CEBC)、スチレン含有量0重量%、リニア型、MFR:2.5g/10分(JIS K7210、230℃、21.2N)、密度:0.88g/cm3、ガラス転移温度:−55℃がある。CEBCは、分子中にエチレンブロックとTPXとポリエチレンと相容しやすくする高ブテン含有率のエチレン・ブテンブロックからなることが好ましい。
[7]エチレンを構成成分として含むオレフィン共重合体
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使用することができる。
プロピレンとエチレンを原料とし、例えば、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、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ブロックを合成し、最後にエチレンを導入してもよい。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2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り、エチレン含有比率が高いものが好ましい。
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ポリマーを使用することができる。
プロピレンとエチレンを原料とし、例えば、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、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ブロックを合成し、最後にエチレンを導入してもよい。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2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り、エチレン含有比率が高いものが好ましい。
本発明で用いられるエチレンを構成成分として含むオレフィンランダム共重合体樹脂としては、エチレンと炭素数3以上のα−オレフィン由来の構成単位とからなる共重合体である。エチレン10モル%以上であり、炭素数3〜30のα−オレフィン由来の構成単位の合計を100モル%とする。共重合成分のα−オレフィンとしては、炭素数3〜30のα−オレフィンとしては、プロピレン、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。例えば、エチレンとブテンとの共重合体の三井化学製のタフマーシリーズ、エチレン・α−オレフィンランダム共重合体である住友化学(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。
本発明で用いられるエチレンを構成成分として含む共重合体として水添スチレン系熱可塑性エラストマーを使用してもよい。スチレンとブタジエン及び/あるいはイソプレンリビングアニオン重合で得られたスチレンブロックとポリブタジエンブロックあるいはイソプレンからなるブロック共重合体が水素添加されてブタジエンブロック部分がエチレン・ブテンランダム共重合体、イソプレン部分がエチレン・プロピレン・アミレンの構造となっている。旭化成株式会社のタフテック(SEBS)、SOE、クレートンジャパン株式会社のクレイトンGポリマー(SEBS)、日本合成ゴム株式会社のSBRの水添物(HSBR)、スチレン−イソプレン−スチレントリブロックの水添物(SEPS)としてクラレ株式会社とシェル化学も使用することができる。
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2以上の整数を表す)種類以上使用する場合、使用されるポリオレフィン樹脂の融点T1℃、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。
[8]無機フィラ−
本発明に使用される無機フィラ−としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム、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、シリコンカーバイト、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、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、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、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−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−粒子の分散性を確保する上で好ましい。
本発明に使用される無機フィラ−としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム、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、シリコンカーバイト、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、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、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、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−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−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−粒子との総量中に占める無機フィラ−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−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−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−粒子の添加により、微多孔膜の引張強度を高め、熱収縮率を一層低くすることができる。
[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、ミネラルオイル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。
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、ミネラルオイル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。
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99−75質量%とポリオキシアルキレンアルキルエーテル1−25質量%、好ましくは流動パラフィン99−80質量%とポリオキシアルキレンアルキルエーテル1−20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。
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10〜55質量部、当該可塑剤90〜45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30〜50質量部、当該可塑剤70〜50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55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。
[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。
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。
本発明の好ましい実施態様による高温において低熱収縮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35〜60%であり、好ましくは35〜50%である。気孔率が35%以上であれば十分な透気度を有し、50%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。
(3)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0.2〜3μm、更に好ましくは0.3〜1.5μmである。最大孔径が、0.1μm以上であればセパレータとして必要な透過性を有し、3μm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。当該低熱収縮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10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、電極の短絡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4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−タとして十分な強度を有する。
(5)引張強度は、幅10mmの短冊状試験片を用いてASTM D882により測定する。引張強度はMD方向及びTD方向のいずれにおいても10MPa以上であることが破膜しない上で好ましい。
(6)引張伸度は、幅10mの短冊状試験片を用いてASTM D882により測定する。引張伸度はMD方向及びTD方向のいずれにおいても5%以上であることが破膜の心配がなく好ましい。
(7)190℃の温度で循環熱風乾燥機内にて1時間暴露後の熱収縮率は、50mmx50mmに切り出した試料の両面を451gの210mmx297mm寸法の硝子板の間に挟んで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、熱収縮率は、最初の試料片の長さに対する暴露後の試料の長さとの差を最初の試料片の長さで割って百分率として求める。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10%以下であることが良い。好ましくは5%以下、更に好ましくは3%以下である。熱収縮率が10%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−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、機械的特性及び高温時における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、200nm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)製のインピーダンスアナライザ−、モデル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。ノンメルトダウン特性の評価は、190℃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195℃<と表示し、優れたノン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。
(12)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。当該セルにおいて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0.2C 4.2V CC/CV 8時間とし、放電条件は2.75VカットオフのCC放電とする。
このように、本発明の低熱収縮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。本発明の低熱収縮性ポリオレフィン微多孔膜の優れたノン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℃の範囲のいずれかの温度を有するポリエチレン系微多孔膜あるいはポリプロピレン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することもできる。電池組み立て時に前述のポリエチレン系微多孔膜あるいはポリプロピレン微多孔膜と重ねて併用することも可能である。
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。
第1層組成物Aとして粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン9.82質量%、粘度平均分子量が18.5万の中密度ポリエチレン9.21質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン13.58質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン5.52質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン10.31質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン4.79質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン3.68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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)20.26質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)20.26質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.03質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.18質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.18質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.18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−110M0.07質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.3質量部と3,9−ビス(2,6−ジ−タ−シャリ−ブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.03質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が171.6℃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35質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として65質量部 の流動パラフィン68cst(40℃)を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数370rpm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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程としての加熱・加圧熱ロールにて166℃保持の熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された低収縮性ポリオレフィン微多孔膜Aを得る。
第2層組成物Bとしてポリプロピレンを含まず、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン7.25質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン10.00質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン13.37質量%、粘度平均分子量が362万の超高分子量ポリエチレン22.99質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量2.67質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン2.67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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)25.73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(MFR260℃5kg荷重25g/10分)12.87質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]1.93質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.20質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.16質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.16質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物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−110M0.13質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロネート]メタン0.35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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.035質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が173.6℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。これを二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程として加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された低収縮性ポリオレフィン微多孔膜Bを得る。組成物Bの微多孔膜を両表面に組成物Aの微多孔膜を中間層として積層し、加熱ロールプレスにて125℃で熱圧着・熱固定を施した。その特性を表1に示す。ノン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、132℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上を示し、更に上昇を続けて195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
当該樹脂混合物35質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として65質量部 の流動パラフィン68cst(40℃)を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数370rpm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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程としての加熱・加圧熱ロールにて166℃保持の熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された低収縮性ポリオレフィン微多孔膜Aを得る。
第2層組成物Bとしてポリプロピレンを含まず、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン7.25質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン10.00質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン13.37質量%、粘度平均分子量が362万の超高分子量ポリエチレン22.99質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量2.67質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン2.67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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)25.73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(MFR260℃5kg荷重25g/10分)12.87質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]1.93質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.20質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.16質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.16質量%とからなるポリオレフィン樹脂混合物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−110M0.13質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロネート]メタン0.35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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.035質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が173.6℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。これを二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程として加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された低収縮性ポリオレフィン微多孔膜Bを得る。組成物Bの微多孔膜を両表面に組成物Aの微多孔膜を中間層として積層し、加熱ロールプレスにて125℃で熱圧着・熱固定を施した。その特性を表1に示す。ノン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、132℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上を示し、更に上昇を続けて195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第一のポリオレフィン組成物Aとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)16.80質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン9.00質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン3.90質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン7.80質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン7.80質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン4.50質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン4.50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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)27.00質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)13.50質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.03質量%、タフマー[グレード名PN3560、旧ノティオPN3560]1.68質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.10質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.10質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.10質量%、無機フィラー粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]1.19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−110M0.14質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.3質量部と3,9−ビス(2,6−ジ−タ−シャリ−ブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.03質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が172.5℃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35質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として65質量部の流動パラフィン68cst(40℃)を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数370rpm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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程としての加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された低収縮性ポリオレフィン微多孔膜Aを得る。
第2層組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)15.09質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン16.17質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン7.00質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン7.01質量%、粘度平均分子量が362万の超高分子量ポリエチレン7.01質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量4.04質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン4.04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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)24.25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(MFR260℃5kg荷重25g/10分)10.78質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]1.75質量%、タフマー[グレード名PN3560、旧ノティオPN3560]1.51質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.09質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.09質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.090質量%、無機フィラ−粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]1.08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−110M0.14質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロネート]メタン0.35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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.035質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が171.3℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。これを二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程として加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された低収縮性ポリオレフィン微多孔膜Bを得る。組成物Bの微多孔膜を両表面に組成物Aの微多孔膜を中間層として積層し、加熱ロールプレスにより125℃で熱圧着・熱固定を施した。その特性を表1に示す。ノン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、131℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上を示し、更に上昇を続けて195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第2層組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)15.09質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン16.17質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン7.00質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン7.01質量%、粘度平均分子量が362万の超高分子量ポリエチレン7.01質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量4.04質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン4.04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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)24.25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(MFR260℃5kg荷重25g/10分)10.78質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]1.75質量%、タフマー[グレード名PN3560、旧ノティオPN3560]1.51質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.09質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.09質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.090質量%、無機フィラ−粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]1.08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−110M0.14質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロネート]メタン0.35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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.035質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が171.3℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。これを二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程として加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された低収縮性ポリオレフィン微多孔膜Bを得る。組成物Bの微多孔膜を両表面に組成物Aの微多孔膜を中間層として積層し、加熱ロールプレスにより125℃で熱圧着・熱固定を施した。その特性を表1に示す。ノン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、131℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上を示し、更に上昇を続けて195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第一の組成物Aとして粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン9.88質量%、粘度平均分子量が18.5万の中密度ポリエチレン4.64質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン13.65質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン5.57質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン10.39質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン4.82質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン3.71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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)22.26質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)22.26質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.23、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.19質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.19質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.19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−としてプライムポリマー(株)社製、R−110M0.07質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.35質量部と3,9−ビス(2,6−ジ−タ−シャリ−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−ホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.035質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が175.9℃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35質量部をサイド二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として65質量部の流動パラフィン68cst(40℃)を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数270rpm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。
第二の組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−10 0M、融点162℃)9.24質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン9.62質量%、粘度平均分子量が18.5万の中密度ポリエチレン1.54質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン4.00質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン4.00質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン4.00質量%、粘度平均分子量が570万の超高分子量ポリエチレン3.85質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン3.85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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)36.95質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)18.48質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製ののノティオ[グレード名SN0285]2.78質量%、タフマー[グレード名PN3560、旧ノティオPN3560]]0.92質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.05質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.05質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.05質量%、無機フィラ−粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]0.62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−としてプライムポリマ−(株)社製、R−110MP0.08部と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0.35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−ホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.035質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が185.3℃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33質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48)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ダーから可塑剤として67質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数300rpm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Bに第一の組成物Aのゲル状シート成形物を両面に張り合わせて同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程としての短冊状に切断した後に加熱・加圧加熱ロールプレスにて170℃保持の熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された高温低収縮性ポリオレフィン3層微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。ノン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、133℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上に更に上昇を続けた。195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第二の組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−10 0M、融点162℃)9.24質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン9.62質量%、粘度平均分子量が18.5万の中密度ポリエチレン1.54質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン4.00質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン4.00質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン4.00質量%、粘度平均分子量が570万の超高分子量ポリエチレン3.85質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン3.85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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)36.95質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)18.48質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレン系エラストマー樹脂として三井化学(株)社製ののノティオ[グレード名SN0285]2.78質量%、タフマー[グレード名PN3560、旧ノティオPN3560]]0.92質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.05質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.05質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.05質量%、無機フィラ−粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]0.62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−としてプライムポリマ−(株)社製、R−110MP0.08部と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0.35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−ホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.035質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が185.3℃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33質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48)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ダーから可塑剤として67質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数300rpm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Bに第一の組成物Aのゲル状シート成形物を両面に張り合わせて同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程としての短冊状に切断した後に加熱・加圧加熱ロールプレスにて170℃保持の熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された高温低収縮性ポリオレフィン3層微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。ノン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、133℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上に更に上昇を続けた。195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第一のポリオレフィン組成物Aとして粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン10.32質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン14.23、質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン14.75質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン18.68質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン2.46質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン2.46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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)19.66質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)14.75質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.24質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.15質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.15質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.15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−110M0.12質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.3質量部と3,9−ビス(2,6−ジ−タ−シャリ−ブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.03質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が174.5℃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35質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として65質量部の流動パラフィン68cst(40℃)を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数370rpm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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程としての加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理された低収縮性ポリオレフィン微多孔膜Aを得る。
第2層組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)9.85質量%、粘度平均分子量が18.5万の中密度ポリエチレン1.12質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン13.49質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン7.86質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン5.61質量%、粘度平均分子量が362万の超高分子量ポリエチレン7.88質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量4.49質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン4.49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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)26.95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(MFR260℃5kg荷重25g/10分)13.47質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.62質量%、タフマー[グレード名PN3560、旧ノティオPN3560]0.99質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.10質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.10質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.10質量%、無機フィラー粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]0.90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−110M0.10質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロネート]メタン0.5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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.05質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が175.4℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。これを二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)にて温度245℃及びスクリュ−回転数370rpmの条件でポリオレフィン溶融物を調製する。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115℃の温度で冷延伸、130℃の温度で熱延伸しフィルム化した後に同時二軸延伸し微多孔膜Bを得る。組成物Aの微多孔膜を両表面に組成物Bの微多孔膜を中間層として積層し、加熱ロールプレスにより125℃で熱圧着・熱固定を施した。その特性を表1に示す。ノン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、133℃付近で急激なインピーダンス値の上昇し1000オーム以上を示し、195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第2層組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)9.85質量%、粘度平均分子量が18.5万の中密度ポリエチレン1.12質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン13.49質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン7.86質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン5.61質量%、粘度平均分子量が362万の超高分子量ポリエチレン7.88質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量4.49質量%、粘度平均分子量が658万の超高分子量ポリエチレン4.49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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)26.95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(MFR260℃5kg荷重25g/10分)13.47質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.62質量%、タフマー[グレード名PN3560、旧ノティオPN3560]0.99質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.10質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.10質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.10質量%、無機フィラー粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]0.90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−110M0.10質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロネート]メタン0.5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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.05質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が175.4℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。これを二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)にて温度245℃及びスクリュ−回転数370rpmの条件でポリオレフィン溶融物を調製する。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115℃の温度で冷延伸、130℃の温度で熱延伸しフィルム化した後に同時二軸延伸し微多孔膜Bを得る。組成物Aの微多孔膜を両表面に組成物Bの微多孔膜を中間層として積層し、加熱ロールプレスにより125℃で熱圧着・熱固定を施した。その特性を表1に示す。ノン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、133℃付近で急激なインピーダンス値の上昇し1000オーム以上を示し、195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第一の組成物Aとして粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン7.52質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン10.38質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン13.88質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン20.83質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン2.78質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン2.78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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)19.44質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)19.44質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.53質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.14質量%、 ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P] 0.14質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6201B]0.14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−110M0.14質量部と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0.50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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.05質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が179.7℃のポリオレフィン樹脂混合物を調製した。これを二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)にて温度270℃及びスクリュ−回転数300rpmの条件でポリオレフィン溶融物を調製する。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120℃の温度で冷延伸、130℃の温度で熱延伸しフィルム化した後に同時二軸延伸し微多孔膜Aを得る。第二の組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)12.90質量%、、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン13.82質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン5.99質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン5.99質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン5.99質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン3.46質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン3.46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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)21.89質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)21.89質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.19質量%、タフマー[グレード名PN3560、旧ノティオPN3560]1.29質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.07質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.07質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.07質量%、無機フィラー粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]0.92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−110M0.10質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.5質量部と3,9−ビス(2,6−ジ−タ−シャリ−ブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.05質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が174.4℃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35質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として65質量部の流動パラフィン68cst(40℃)を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数370rpm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、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。第一の組成Aの微多孔膜Aを中間層に第二の組成のBを両表面層になるように重ねて、170℃の温度で加熱ロールプレスする。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す。更に熱処理工程としての加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理される。その特性を表1に示す。ノン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、133℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上でも上昇を続けた。195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第一のポリオレフィン組成物Aとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)6.39質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン14.38質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン13.81質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン8.02質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン10.65質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン2.83質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン2.83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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)28.76質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)9.59質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.31質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.14質量%、ダイナロンCEBC[グレ−ド名ダイナロン6201B]0.14質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.14質量%、無機フィラー粒子として非晶質のアルミノケイ酸塩の球状粒子、水澤化学工業(株)社製の[グレード名JC−10]0.85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−110M0.19質量部と酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−タ−シャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.35質量部と3,9−ビス(2,6−ジ−タ−シャリ−ブチル−4−メチルフェノキシ)−2,4,8,10−テトラオキサ−3,9−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.035質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が172.7℃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35質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として65質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数270rpm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3層用Tダイから両表層となるように押し出し、冷却ロールで引き取りながら、3層ゲル状シート成形物を形成する。
第二のポリオレフィン組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)5.65質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン12.72質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン12.11質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン7.03質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン9.34質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン2.48質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン2.48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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)33.64質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)11.21質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.24質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.13質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.13質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6201B]0.13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−110M0.13質量部と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0.50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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.05質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が179.2℃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33質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として67質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数270rpm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3層用Tダイから中央層になるように押し出し、冷却ロールで引き取りながら、3層ゲル状シート成形物を形成する。得られる3層ゲル状シート成形物に対して、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程として熱ロールプレスにて気孔率調整と熱収縮処理を施す。熱固定処理された高温低収縮性ポリオレフィン3層微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。ノン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、134℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上からさらに上昇し、195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第二のポリオレフィン組成物Bとしてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、株式会社プライムポリマーH−100M、融点162℃)5.65質量%、粘度平均分子量が33.4万の高密度ポリエチレン12.72質量%、粘度平均分子量が115万の超高分子量ポリエチレン12.11質量%、粘度平均分子量が200万の超高分子量ポリエチレン7.03質量%、粘度平均分子量が395万の超高分子量ポリエチレン9.34質量%、粘度平均分子量が581万の超高分子量ポリエチレン2.48質量%、粘度平均分子量が631万の超高分子量ポリエチレン2.48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(MFR260℃5kg荷重9g/10分)33.64質量%と融点ピーク228℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重25g/10分)11.21質量%、特殊ミクロ構造を有するプロピレ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]2.24質量%、エチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体としてJSR製のダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6200P]0.13質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6100P]0.13質量%、ダイナロンCEBC[グレード名ダイナロン6201B]0.13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−110M0.13質量部と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0.50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−ジホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.05質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が179.2℃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33質量部を二軸押出機(シリンダ径:52mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、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可塑剤として67質量部の流動パラフィン[68cst(40℃)]を加熱しながら供給し、温度245℃及びスクリュ−回転数270rpm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3層用Tダイから中央層になるように押し出し、冷却ロールで引き取りながら、3層ゲル状シート成形物を形成する。得られる3層ゲル状シート成形物に対して、同時二軸延伸機にてMD、TD方向に延伸を施す。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す。更に熱処理工程として熱ロールプレスにて気孔率調整と熱収縮処理を施す。熱固定処理された高温低収縮性ポリオレフィン3層微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。ノン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、134℃付近で急激なインピーダンス値の上昇を示し1000オーム以上からさらに上昇し、195℃を超えるまで高インピーダンス値を保持していた。
第一のポリオレフィン混合物としてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、融点163.8℃)4質量%、高分子量高密度ポリエチレン(56万のMw、融点134.0℃)74質量%、超高分子量ポリエチレン(190万のMw。融点136.0℃)18質量%、融点ピーク224℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重21g/10分)4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0.50質量部と3,9−ビス(2,6−ジ−タ−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−ホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.05質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が139.0℃のポリオレフィン樹脂混合物を調整した。当該樹脂混合物25質量部を二軸押出機(シリンダ−径:58mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、流動パラフィン[68cst(40℃)]を75質量部を加熱しながら供給し、温度220℃及びスクリュ−回転数200rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。第二のポリオレフィン混合物としてポリプロピレン(ポリプロピレンホモポリマー、融点163.8℃)25質量%、高分子量高密度ポリエチレン(56万のMw、融点134.0℃)20質量%、超高分子量ポリエチレン(190万のMw。融点136.0℃)30質量%、融点ピーク224℃を持つ4−メチル−1‐ペンテン−1−デセン−1共重合体(MFR260℃5kg荷重21g/10分)25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0.50質量部と3,9−ビス(2,6−ジ−タ−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−ホスファスピロ[5,5]ウンデカン0.05質量部をドライブレンドし、計算による樹脂平均融点が163.9℃のポリオレフィン樹脂混合物を調整した。当該樹脂混合物27.5質量部を二軸押出機(シリンダ−径:58mm、スクリュの長さ(L)と直径(D)の比L/D:48、強混練タイプスクリュ使用)に投入し、流動パラフィン[68cst(40℃)]72.5質量部を加熱しながら供給し、温度220℃及びスクリュ−回転数200rpmの条件でポリオレフィン・可塑剤混合溶融物を調製する。
第一及び第二のポリオレフィン混合物を、それぞれの二軸押出機から三層押出Tダイに供給し,そこから押し出して、層厚さ比32.5/35/32.5の第一の混合物/第二の混合物/第一の混合物の層状押出品を形成する。これを、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、同時二軸延伸機にてMD及びTDの両方に同時二軸延伸する。 次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出を実施する。更に熱処理工程としての加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理されたポリオレフィン三層微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。
第一及び第二のポリオレフィン混合物を、それぞれの二軸押出機から三層押出Tダイに供給し,そこから押し出して、層厚さ比32.5/35/32.5の第一の混合物/第二の混合物/第一の混合物の層状押出品を形成する。これを、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、同時二軸延伸機にてMD及びTDの両方に同時二軸延伸する。 次いで塩化メチレンを溶剤とする連続式可塑剤抽出を実施する。更に熱処理工程としての加熱・加圧熱ロールにて熱収縮処理・気孔率調整を施して熱固定処理されたポリオレフィン三層微多孔膜を得る。その特性を表1に示す。
韓国市場から入手した微多孔膜のセラミック塗布品のノンメルトダウン特性の評価試験結果を表1に示す。
実施例1から実施例6は、塗装なしで195℃1時間の熱風暴露で良好な低熱収縮性を示す。
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シャットダウン特性とノンメルトダウン特性とを持ち合わせた高温暴露時に高温低収縮性を有し、他の良好なセパレータ特性も兼ね備えており、セパレータとして可撓性に富み、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しての特性を有する多層の高温低熱収縮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。
Claims (7)
- 4−メチル−1−ペンテンと炭素数2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂と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ミクロ構造である特殊ミクロ構造有するプロピレン系エラストマー樹脂とエチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体を含むポリオレフィンからなる多層微多孔膜。
- 第1の層として第1の層の質量を基準として30質量%〜60質量%の4−メチル−1−ペンテンと炭素数2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂と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ミクロ構造である特殊ミクロ構造有するプロピレン系エラストマー樹脂1質量%〜4質量%とエチレン−エチレン・ブテン−エチレンブロック共重合体0.1質量%〜1.0質量%と超高分子量ポリエチレン15質量%〜55質量%とポリエチレン5質量%〜20質量%とポリプロピレン0質量%〜20質量%からなる第1の層と第1の層の組成と同じではない組成を有する第2の層を含むことを特徴とする請求項1に記載の多層微多孔膜。
- 第1層の混合物及び/または第2層の混合物を混練り・押出・成膜時に可塑剤を使用し、成膜後可塑剤を除去する工程があることを特徴とする請求項1〜2に記載のポリオレフィン多層微多孔膜の湿式法の製造方法。
- 第1層の混合物及び/または第2層の混合物を混練り・押出・成膜時に可塑剤を使用しないことを特徴とする請求項1〜2に記載のポリオレフィン多層微多孔膜の乾式法の製造方法。
- 4−メチル−1−ペンテンと炭素数2以上のα−オレフィンとの共重合体樹脂が、4−メチル−1−ペンテンを80モル%以上含む4−メチル−1−ペンテンと炭素数3乃至30のα―オレフィンとの共重合体であり、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、220〜240℃の範囲にあることを特徴とする請求項1〜4に記載のポリオレフィン多層微多孔膜。
- 前記ポリオレフィン樹脂と無機フィラ−粒子との総量中に占める無機フィラ−粒子の割合が1質量%以上30質量%以下であり、無機粒子が熱重量分析による100℃までの重量減少率が5%以下、平均粒径が1nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリオレフィン多層微多孔膜。
- 請求項1〜6に記載のポリオレフィン多層微多孔膜であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016230644A JP2018076476A (ja) | 2016-11-10 | 2016-11-10 | 高温低熱収縮性ポリオレフィン多層微多孔膜及びその製造方法。 |
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