JP2020164861A - Polyolefin microporous membrane, battery separator, secondary battery and method for producing polyolefin microporous membrane - Google Patents

Polyolefin microporous membrane, battery separator, secondary battery and method for producing polyolefin microporous membrane Download PDF

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豊田 直樹
Naoki Toyoda
直樹 豊田
寛子 田中
Hiroko Tanaka
寛子 田中
龍太 中嶋
Ryuta Nakajima
龍太 中嶋
聡士 藤原
Satoshi Fujiwara
聡士 藤原
石原 毅
Takeshi Ishihara
毅 石原
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Abstract

To provide a polyolefin microporous membrane having excellent output characteristics and strength than conventional one.SOLUTION: There is provided a polyolefin microporous membrane, in which the a puncture strength Y (N) in terms of a film thickness of 10 μm and a surface aperture ratio W (%) satisfy the relationship Y(N)≥-0.11×W(%)+6.2, the surface aperture ratio W is 5% or more and 45% or less and a pore ratio is 40% or more and less than 60%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、物質の分離、選択透過等に用いられる分離膜、及びアルカリ電池、リチウム二次電池、燃料電池、コンデンサー等電気化学反応装置の隔離材等として広く使用されているポリオレフィン微多孔膜に関する。特に本発明は、リチウムイオン電池用セパレータとして好適に使用されるポリオレフィン微多孔膜であり、従来のポリオレフィン微多孔膜に比べ優れた電池特性を発揮するとともに、高い安全性を有するセパレータとして用いられる。 The present invention relates to a separation membrane used for separating substances, selective permeation, etc., and a polyolefin microporous membrane widely used as a separating material for an electrochemical reaction device such as an alkaline battery, a lithium secondary battery, a fuel cell, and a capacitor. .. In particular, the present invention is a polyolefin microporous membrane preferably used as a separator for a lithium ion battery, which exhibits superior battery characteristics as compared with a conventional polyolefin microporous membrane, and is used as a separator having high safety.

ポリオレフィン微多孔膜は、フィルター、燃料電池用セパレータ、コンデンサー用セパレータ等として用いられている。特にノート型パーソナルコンピュータや携帯電話、デジタルカメラ等に広く使用さるリチウムイオン電池用のセパレータとして好適に使用されている。その理由としては、ポリオレフィン微多孔膜が優れた機械強度やシャットダウン特性、リチウムイオンの透過性能を有していることが挙げられる。 The microporous polyolefin membrane is used as a filter, a separator for a fuel cell, a separator for a capacitor, and the like. In particular, it is suitably used as a separator for lithium-ion batteries widely used in notebook personal computers, mobile phones, digital cameras, and the like. The reason for this is that the polyolefin microporous membrane has excellent mechanical strength, shutdown characteristics, and lithium ion permeation performance.

特に、近年リチウムイオン二次電池は車載用途で使用されるため、充電時間の短縮や加速性の向上が必要であり、電池の特性として急速充電(大電流充電)や消費電力増加(大電流放電)が求められる。それに伴いセパレータに対してはさらなる出力特性の改善が求められるようになってきている。 In particular, since lithium-ion secondary batteries have been used in vehicles in recent years, it is necessary to shorten the charging time and improve acceleration, and the characteristics of batteries include rapid charging (large current charging) and increased power consumption (large current discharge). ) Is required. Along with this, further improvements in output characteristics are required for separators.

また、自動車の航続距離増加に伴い電池の高容量化が進み、セパレータの薄膜化が一層求められている。しかし、セパレータを薄膜化すると強度が低下するため、電極や異物による短絡(耐異物性)や電池が衝撃を受けた際に破膜(耐衝撃性)が起こりやすく、電池の安全性が低下する。そのため、従来よりもさらなる高強度がセパレータに対して求められる。 Further, as the cruising range of automobiles increases, the capacity of batteries is increasing, and there is a demand for thinner separators. However, when the separator is made thinner, the strength decreases, so short circuits due to electrodes and foreign matter (foreign matter resistance) and film rupture (impact resistance) when the battery is impacted are likely to occur, and the safety of the battery is reduced. .. Therefore, higher strength than before is required for the separator.

出力特性を改善する手法として、特許文献1及び2では、ポリエチレン(PE)とポリプロピレン(PP)をブレンドし空孔率を増加させ孔数と孔径と曲路率を制御しイオン伝導性を改善している。 As a method for improving output characteristics, in Patent Documents 1 and 2, polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are blended to increase the pore ratio, control the number of pores, the pore diameter, and the curvature ratio, and improve ionic conductivity. ing.

出力特性を改善する手法として、特許文献3及び4には、微多孔膜のフィブリル径、孔径、表面開孔率を制御し、膜抵抗を低減することでイオン伝導性を改善する手法が記載されている。 As a method for improving the output characteristics, Patent Documents 3 and 4 describe a method for improving ionic conductivity by controlling the fibril diameter, pore diameter, and surface aperture ratio of the microporous membrane and reducing the membrane resistance. ing.

特許文献5では、表面と内部の孔構造を制御し、電解液含浸性向上させ出力特性の改善を行っている。 In Patent Document 5, the pore structure on the surface and the inside is controlled, the impregnation property of the electrolytic solution is improved, and the output characteristics are improved.

高強度化の手法として、延伸倍率を上げるまたは樹脂濃度を増加する、高分子量の原料を用いるといった手法が通常とられる。特許文献6には、耐破膜性を改善するために分子量28万のポリエチレンと分子量200万のポリエチレンをブレンドし、樹脂濃度32wt%の条件でMD方向に7.0倍、TD方向に6.4倍延伸し洗浄乾燥後に1.2倍(面積倍率54倍)に延伸する手法が記載されている。 As a method for increasing the strength, a method of increasing the draw ratio, increasing the resin concentration, or using a high molecular weight raw material is usually taken. In Patent Document 6, in order to improve film rupture resistance, polyethylene having a molecular weight of 280,000 and polyethylene having a molecular weight of 2 million are blended, and under the condition of a resin concentration of 32 wt%, 7.0 times in the MD direction and 6. in the TD direction. A method of stretching 4 times, washing and drying, and then stretching 1.2 times (area magnification 54 times) is described.

特許文献7、8には、ハイゼックスミリオン145Mを樹脂濃度18%の条件で6.4×6.0倍(面積倍率38.4倍)に延伸する手法が記載されている。比較的高い分子量のポリエチレンを38.4倍に延伸しているため空孔率30〜60%かつ突刺強度が6.0N/20μmであり、出力特性と安全性に優れた微多孔膜が得られている。 Patent Documents 7 and 8 describe a method of stretching Hi-Zex Million 145M to 6.4 × 6.0 times (area magnification 38.4 times) under the condition of a resin concentration of 18%. Since polyethylene having a relatively high molecular weight is stretched 38.4 times, a microporous film having a pore ratio of 30 to 60% and a puncture strength of 6.0 N / 20 μm can be obtained with excellent output characteristics and safety. ing.

日本国特開2017−140840号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-140840 日本国特開2003−231772号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-231772 日本国特開2011−192529号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-192529 日本国特開2003−86162号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-86162 日本国特開2012−48987号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-48987 日本国特開2006−124652号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-124652 日本国特開2018−147885号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-147858 日本国特開2018−147690号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-147690

しかしながら、特許文献1及び2に記載されているような従来の微多孔膜は、出力特性を改善するために空孔率を増加し、孔数及び貫通孔を増加している。その結果、良好な強度が得られていない。 However, in the conventional microporous membranes as described in Patent Documents 1 and 2, the porosity is increased, and the number of pores and the through holes are increased in order to improve the output characteristics. As a result, good strength is not obtained.

特許文献3及び4に記載の微多孔膜は、大孔径、高空孔率かつ比較的太いフィブリルを形成した微多孔膜となり良好な強度が得られていない。 The microporous membranes described in Patent Documents 3 and 4 are microporous membranes having a large pore diameter, a high porosity, and relatively thick fibrils, and good strength has not been obtained.

特許文献5では、表面と内部の孔構造が異なるためリチウムイオンの透過経路が不均一となりやすいと考えられる。そのため、従来の微多孔膜は車載用途等に求められる高い出力特性と強度の両立に対して不十分であった。 In Patent Document 5, it is considered that the permeation path of lithium ions tends to be non-uniform because the pore structures on the surface and the inside are different. Therefore, the conventional microporous membrane is insufficient to achieve both high output characteristics and strength required for in-vehicle applications.

特許文献6で得られる微多孔膜は5.5〜5.9N/20μmと比較的高い突刺強度を有し良好な耐破膜性が得られているが、空孔率が35〜40%と比較的低い値であり特許文献1及び2に示されるような高出力セパレータに近い空孔率は得られておらず、出力特性に改善の余地がある。 The microporous membrane obtained in Patent Document 6 has a relatively high puncture strength of 5.5 to 5.9 N / 20 μm and good film rupture resistance, but has a porosity of 35 to 40%. It is a relatively low value, and the porosity ratio close to that of the high output separator as shown in Patent Documents 1 and 2 has not been obtained, and there is room for improvement in the output characteristics.

特許文献7、8では、電池の高容量化に伴いセパレータの薄膜化が求められているため、薄膜化に伴う安全性向上に改善の余地がある。 In Patent Documents 7 and 8, since the separator is required to be thinned as the capacity of the battery is increased, there is room for improvement in safety improvement due to the thinning.

上記事情に鑑み、本発明は、従来よりも優れた出力特性と強度を有するポリオレフィン微多孔膜を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a polyolefin microporous membrane having better output characteristics and strength than before.

本発明者らは、前記問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明は、延伸工程における開孔性を向上することで孔が微細かつ均一になり、従来のポリオレフィン微多孔膜に比べ単位体積当たりの孔数を増加することによりイオンの透過経路が増加し出力特性が改善するとともに、樹脂層に均一に応力がかかりフィブリル化するため、強度と熱収縮率が改善され、従来技術では達成できなかった高い安全性と出力特性を実現できることを見出した。 As a result of diligent studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made the present invention fine and uniform pores by improving the pore-opening property in the drawing step, and the conventional polyolefin microporous film. By increasing the number of holes per unit volume, the ion permeation path is increased and the output characteristics are improved, and the resin layer is uniformly stressed to form fibrils, so that the strength and heat shrinkage are improved. We have found that it is possible to achieve high safety and output characteristics that could not be achieved by technology.

また、本発明者らは、前記問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明においては、延伸工程における開孔性を向上することで孔が微細かつ均一になり、従来のポリオレフィン微多孔膜に比べ単位面積当たりの表面孔数を増加することによりイオンの透過経路が増加し出力特性が改善するとともに、樹脂層に均一に応力がかかりフィブリル化するため、強度と熱収縮率が改善され、従来技術では達成できなかった高い安全性と出力特性を実現できることを見出した。 In addition, as a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors, in the present invention, improve the pore-opening property in the drawing step to make the pores fine and uniform, and the conventional polyolefin. By increasing the number of surface pores per unit area compared to the microporous membrane, the ion permeation path is increased and the output characteristics are improved, and the resin layer is uniformly stressed and fibrillated, resulting in increased strength and heat shrinkage. It has been improved and it has been found that high safety and output characteristics that could not be achieved by the conventional technology can be realized.

さらに、本発明者らは、前記問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明の第3実施形態においては、延伸工程における開孔性を向上することで孔が微細かつ均一になり、従来のポリオレフィン微多孔膜に比べ表面開口率を増加することによりイオンの透過経路が増加し出力特性が改善するとともに、樹脂層に均一に応力がかかり微細かつ均一なフィブリル構造を形成するため、強度と熱収縮率が改善され、従来技術では達成できなかった高い安全性と出力特性を実現できることを見出した。 Furthermore, as a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors, in the third embodiment of the present invention, improve the pore opening property in the drawing step to make the pores fine and uniform. Therefore, by increasing the surface aperture ratio as compared with the conventional polyolefin microporous film, the ion permeation path is increased and the output characteristics are improved, and the resin layer is uniformly stressed to form a fine and uniform fibril structure. It was found that the strength and heat shrinkage were improved, and high safety and output characteristics that could not be achieved by the conventional technology can be realized.

すなわち、本発明は以下の構成を採用する。
<1>膜厚10μm換算の突刺強度Y(N)と、表面開口率W(%)が下記式(1)の関係を満たし、かつMD方向の引張破断強度及びTD方向の引張破断強度がともに180MPa以上である、ポリオレフィン微多孔膜。
Y(N)≧−0.11×W(%)+6.2・・・式(1)
<2>前記表面開口率Wが5%以上45%以下である<1>記載のポリオレフィン微多孔膜。
<3>平均孔径が40nm未満である、<1>または<2>に記載のポリオレフィン微多孔膜。
<4>タフネスが35000(MPa×%)以上である、<1>〜<3>のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜。
<5>前記突刺強度Yが3.0N以上である、<1>〜<4>のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜。
<6>熱機械分析によって測定されたMD方向の120℃における熱収縮率が15%以下である、<1>〜<5>のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜。
<7>空孔率が40%以上60%未満である、<1>〜<6>のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜。

<8>微多孔膜であるポリオレフィンがポリエチレンである、<1>〜<7>のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜。
<9><1>〜<8>のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜を含む、電池用セパレータ。
<10><9>に記載の電池用セパレータを含む、二次電池。
<11><1>〜<8>のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法であって、
溶媒とポリオレフィン樹脂の合計を100質量%としたとき、重量平均分子量100万以上の超高分子量ポリエチレンの含有割合が5〜30質量%であり、かつ前記ポリオレフィン樹脂の含有割合が30質量%未満である溶液を調製する工程、
前記溶液をダイより押出し、冷却固化することにより未延伸のゲル状シートを形成する工程、
前記ゲル状シートを、前記ゲル状シートの結晶分散温度〜前記ゲル状シートの融点+10℃の温度で、面積倍率が40倍以上となるように延伸し、延伸フィルムを得る工程、
前記延伸フィルムから可塑剤を抽出して前記延伸フィルムを乾燥する工程、並びに
乾燥後の延伸フィルムの熱処理及び乾燥後の延伸フィルムの再延伸の少なくとも一方を行う工程を有する、
ポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
That is, the present invention adopts the following configuration.
<1> The piercing strength Y (N) converted to a film thickness of 10 μm and the surface aperture ratio W (%) satisfy the relationship of the following formula (1), and both the tensile breaking strength in the MD direction and the tensile breaking strength in the TD direction are both. A microporous polyolefin membrane of 180 MPa or more.
Y (N) ≧ −0.11 × W (%) +6.2 ... Equation (1)
<2> The polyolefin microporous film according to <1>, wherein the surface aperture ratio W is 5% or more and 45% or less.
<3> The polyolefin microporous membrane according to <1> or <2>, which has an average pore diameter of less than 40 nm.
<4> The polyolefin microporous membrane according to any one of <1> to <3>, which has a toughness of 35,000 (MPa ×%) or more.
<5> The microporous polyolefin membrane according to any one of <1> to <4>, wherein the piercing strength Y is 3.0 N or more.
<6> The polyolefin microporous membrane according to any one of <1> to <5>, wherein the heat shrinkage rate at 120 ° C. in the MD direction measured by thermomechanical analysis is 15% or less.
<7> The polyolefin microporous membrane according to any one of <1> to <6>, wherein the porosity is 40% or more and less than 60%.

<8> The polyolefin microporous film according to any one of <1> to <7>, wherein the polyolefin that is the microporous film is polyethylene.
<9> A battery separator comprising the polyolefin microporous membrane according to any one of <1> to <8>.
<10> A secondary battery including the battery separator according to <9>.
<11> The method for producing a microporous polyolefin membrane according to any one of <1> to <8>.
When the total of the solvent and the polyolefin resin is 100% by mass, the content ratio of the ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1 million or more is 5 to 30% by mass, and the content ratio of the polyolefin resin is less than 30% by mass. The process of preparing a solution,
A step of forming an unstretched gel-like sheet by extruding the solution from a die and cooling and solidifying the solution.
A step of stretching the gel-like sheet at a temperature from the crystal dispersion temperature of the gel-like sheet to the melting point of the gel-like sheet + 10 ° C. so that the area magnification is 40 times or more to obtain a stretched film.
It has a step of extracting a plasticizer from the stretched film and drying the stretched film, and a step of performing at least one of heat treatment of the stretched film after drying and re-stretching of the stretched film after drying.
A method for producing a microporous polyolefin membrane.

本発明は、従来のポリオレフィン微多孔膜と比較して安全性、出力特性、強度に優れたポリオレフィン微多孔膜を提供することができる。 The present invention can provide a polyolefin microporous membrane having excellent safety, output characteristics, and strength as compared with a conventional polyolefin microporous membrane.

以下、本発明の実施形態について詳述するが、これらは望ましい実施態様の一例を示すものであり、本発明はこれらの内容に特定されるものではない。本発明のポリオレフィン微多孔膜(以下、単に「微多孔膜」と称することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but these show examples of desirable embodiments, and the present invention is not specified in these contents. The polyolefin microporous membrane of the present invention (hereinafter, may be simply referred to as "microporous membrane".

本発明のポリオレフィン微多孔膜は、膜厚10μm換算の突刺強度Y(N)と、表面開口率W(%)が下記式(1)の関係を満たし、前記表面開口率Wが5%以上45%以下ある。
Y(N)≧−0.11×W(%)+6.2・・・式(1)
In the polyolefin microporous film of the present invention, the puncture strength Y (N) converted to a film thickness of 10 μm and the surface aperture ratio W (%) satisfy the relationship of the following formula (1), and the surface aperture ratio W is 5% or more 45. % Or less.
Y (N) ≧ −0.11 × W (%) +6.2 ... Equation (1)

以下、本発明についてさらに詳述する。
[1]ポリオレフィン樹脂
本発明のポリオレフィン微多孔膜における樹脂等の原料は単一組成である必要はなく、主原料と副原料を組み合わせた組成物であってよい。
樹脂としてはポリオレフィン樹脂であることが好ましく、2種以上のポリオレフィン樹脂からなるポリオレフィン樹脂混合物(ポリオレフィン樹脂組成物)であってもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[1] Polyolefin Resin The raw material such as the resin in the microporous polyolefin membrane of the present invention does not have to have a single composition, and may be a composition in which a main raw material and an auxiliary raw material are combined.
The resin is preferably a polyolefin resin, and may be a polyolefin resin mixture (polyolefin resin composition) composed of two or more kinds of polyolefin resins.

ポリオレフィン微多孔膜の原料形態は、ポリオレフィン樹脂であることが好ましく、ポリオレフィン樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられ、単一組成であることがより好ましい。 The raw material form of the polyolefin microporous membrane is preferably a polyolefin resin, and examples of the polyolefin resin include polyethylene and polypropylene, and a single composition is more preferable.

ポリオレフィン樹脂はエチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン等の単独重合体が好ましく、エチレンの単独重合体(ポリエチレン)が特に好ましい。ポリエチレンはエチレンの単独重合体と他のα−オレフィンを含有する共重合体であってもよい。 The polyolefin resin is preferably a homopolymer such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene or 1-hexene, and a homopolymer of ethylene (polyethylene) is particularly preferable. Polyethylene may be a copolymer containing a homopolymer of ethylene and another α-olefin.

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、またはそれ以上の炭素数を有するアルケン、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、スチレン等が挙げられる。 Other α-olefins include propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, octene, or alkene having a carbon number of more than that, vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene, and the like. Can be mentioned.

ポリオレフィン樹脂混合物としては、たとえば重量平均分子量(Mw)が互いに異なる2種類以上の超高分子量ポリエチレンの混合物、高密度ポリエチレンの混合物、中密度ポリエチレンの混合物、又は低密度ポリエチレンの混合物を用いてもよいし、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレンからなる群から選ばれた2種以上ポリエチレンの混合物を用いてもよい。ポリオレフィン樹脂混合物としては、Mwが1×10以上の超高分子量ポリエチレンとMwが1×10以上9×10未満のポリエチレンからなる混合物であっても良い。 As the polyolefin resin mixture, for example, a mixture of two or more types of ultra-high molecular weight polyethylene having different weight average molecular weights (Mw), a mixture of high density polyethylene, a mixture of medium density polyethylene, or a mixture of low density polyethylene may be used. Alternatively, a mixture of two or more polyethylenes selected from the group consisting of ultra-high molecular weight polyethylene, high density polyethylene, medium density polyethylene and low density polyethylene may be used. As the polyolefin resin mixture, Mw may be a mixture of 1 × 10 6 or more ultra-high molecular weight polyethylene and Mw consists 1 × 10 5 or more 9 × 10 5 less than polyethylene.

用いられる超高分子量ポリエチレンの重量平均分子量は、1.0×10以上、1.0×10以下が好ましい。重量平均分子量は、より好ましくは1.1×10以上、さらに好ましくは1.2×10以上、特に好ましくは1.4×10以上、もっと好ましくは1.7×10以上、最も好ましくは2.0×10以上である。また、重量平均分子量は、より好ましくは8.0×10以下、更に好ましくは6.0×10以下、もっと好ましくは5.0×10以下、最も好ましくは4.0×10以下である。重量平均分子量が1.0×10以上であることで、非晶部領域の絡み合い密度が上昇し、開口の均一性が向上し良好な出力特性と強度が得られる。 The weight average molecular weight of the ultrahigh-molecular-weight polyethylene used, 1.0 × 10 6 or more, preferably 1.0 × 10 7 or less. The weight average molecular weight is more preferably 1.1 × 10 6 or more, more preferably 1.2 × 10 6 or more, particularly preferably 1.4 × 10 6 or more, more preferably 1.7 × 10 6 or more, most preferably 2.0 × 10 6 or more. The weight average molecular weight is more preferably 8.0 × 10 6 or less, more preferably 6.0 × 10 6 or less, more preferably 5.0 × 10 6 or less, and most preferably 4.0 × 10 6 or less Is. By weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more, entanglement density is increased in the amorphous region, good output characteristics and strength improved uniformity of openings is obtained.

超高分子量ポリエチレンの分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は機械的強度の観点から3.0〜100の範囲内であることが好ましい。分子量分布の下限はより好ましくは4.0以上、更に好ましくは5.0以上、もっと好ましくは6.0以上、最も好ましくは8.0以上である。また分子量分布の上限はより好ましくは80以下、さらに好ましくは50以下、もっと好ましくは20以下、最も好ましくは17以下である。 The molecular weight distribution (weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) of the ultra-high molecular weight polyethylene is preferably in the range of 3.0 to 100 from the viewpoint of mechanical strength. The lower limit of the molecular weight distribution is more preferably 4.0 or more, still more preferably 5.0 or more, more preferably 6.0 or more, and most preferably 8.0 or more. The upper limit of the molecular weight distribution is more preferably 80 or less, further preferably 50 or less, still more preferably 20 or less, and most preferably 17 or less.

超高分子量ポリエチレンは、上記ポリオレフィン樹脂混合物として用いられることもあるが、単独で用いた場合において分子量分布が3.0未満では加工性に劣り、また分子量分布が100を超えると低分子量成分の増加により加工時に欠点等を発生させやすくなる可能性が高い。 Ultra-high molecular weight polyethylene may be used as the above-mentioned polyolefin resin mixture, but when used alone, the workability is inferior when the molecular weight distribution is less than 3.0, and the low molecular weight component increases when the molecular weight distribution exceeds 100. Therefore, there is a high possibility that defects and the like are likely to occur during processing.

超高分子量ポリエチレン以外に、例えば1.0×10以上1.0×10未満、好ましくは2×10〜9.5×10の範囲といった、1.0×10未満の重量平均分子量を有するポリエチレンを副原料として用いてもよい。副原料を用いることで成形加工性が向上するとともに、ポリオレフィン樹脂と可塑剤との配合割合の選択が容易となり分子鎖の重なり密度の調整が可能となる。 Besides the ultra-high-molecular-weight polyethylene, for example, 1.0 × 10 5 or more 1.0 × 10 than 6, preferably such a range of 2 × 10 5 ~9.5 × 10 5 , the weight-average of less than 1.0 × 10 6 Polyethylene having a molecular weight may be used as an auxiliary material. By using the auxiliary raw material, the molding processability is improved, the mixing ratio of the polyolefin resin and the plasticizer can be easily selected, and the overlapping density of the molecular chains can be adjusted.

ポリオレフィン樹脂の最も好ましい形態としては、重量平均分子量(Mw)が1.0×10以上のポリオレフィン樹脂が好ましく、Mwが1.4×10以上のポリオレフィン樹脂がより好ましく、Mwが2.0×10以上のポリオレフィン樹脂が更に好ましい。ポリオレフィン樹脂のMwが1.0×10以上であると分子鎖の絡み合い数が増加し、延伸工程における応力伝搬が均一化し開口性が向上する。その結果、微細かつ均一に開孔しポリオレフィン微多孔膜の単位体積当たりの孔数、表面開口率及び単位面積当たりの表面孔数のうちの少なくとも一つが増加し、良好な出力特性が得られる。また、Mwが1.0×10以上のポリオレフィン樹脂を用いることでタイ分子数が増加し、フィブリルの強度が増加し、後述する単位体積あたりの孔数や表面孔数と強度のバランスを改善できる。Mwが1.0×10未満であると延伸工程において応力伝搬しにくく、開口性が低下する場合がある。 The most preferred form of the polyolefin resin has a weight average molecular weight (Mw) of preferably 1.0 × 10 6 or more polyolefin resins, Mw is more preferably 1.4 × 10 6 or more polyolefin resins, Mw of 2.0 × 10 6 or more polyolefin resins is more preferred. If the Mw of the polyolefin resin is 1.0 × 10 6 or more to increase the number of entanglement of molecular chains, openability and uniform stress propagation in the stretching step can be improved. As a result, the pores are finely and uniformly opened, and at least one of the number of pores per unit volume, the surface aperture ratio, and the number of surface pores per unit area of the polyolefin microporous membrane is increased, and good output characteristics are obtained. Further, Mw is increased tie molecule number by using 1.0 × 10 6 or more polyolefin resins, to increase the strength of the fibrils, improve the balance of the number of pores and a surface pore number and intensity per unit volume to be described later it can. Mw is hard to stress propagation in the stretching step is less than 1.0 × 10 6, there is a case where the opening is lowered.

ここで、ポリオレフィン樹脂の種類としては、密度が0.94g/cmを越えるような高密度ポリエチレン、密度が0.93〜0.94g/cmの範囲の中密度ポリエチレン、密度が0.93g/cmより低い低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等が挙げられるが、開孔の均一性と膜強度の観点からの重量平均分子量100万以上の超高分子量の高密度ポリエチレンを単独で使用することが好ましい。 Here, the type of polyolefin resin, high density polyethylene such as density exceeding 0.94 g / cm 3, density polyethylene in the range density of 0.93~0.94g / cm 3, density of 0.93g / lower cm 3 low-density polyethylene, include linear low density polyethylene, high density polyethylene having a weight-average molecular weight of 1,000,000 or more ultra-high molecular weight in terms of uniformity and film strength of the opening alone It is preferable to use it.

なお、後述する本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造工程において、成形加工性を向上させる目的で可塑剤を添加することが好ましい。 In the process for producing the microporous polyolefin membrane of the present invention, which will be described later, it is preferable to add a plasticizer for the purpose of improving molding processability.

ポリオレフィン樹脂と可塑剤との配合割合は成形加工性を損ねない範囲で適宜選択してよいが、ポリオレフィン樹脂と可塑剤との合計を100質量%として、ポリオレフィン樹脂の割合が10〜50質量%であることが好ましい。ポリオレフィン樹脂の割合が10質量%以上(可塑剤の割合が90質量%以下)では、シート状に成形する際に、口金の出口でスウエルやネックインを抑制でき、シートの成形性及び製膜性が向上する。一方、ポリオレフィン樹脂の割合が50質量%未満(可塑剤の割合が50質量%を超える)では製膜工程の圧力上昇を抑制でき良好な成形加工性が得られる。 The blending ratio of the polyolefin resin and the plasticizer may be appropriately selected as long as the molding processability is not impaired, but the total of the polyolefin resin and the plasticizer is 100% by mass, and the proportion of the polyolefin resin is 10 to 50% by mass. It is preferable to have. When the proportion of polyolefin resin is 10% by mass or more (the proportion of plasticizer is 90% by mass or less), swell and neck-in can be suppressed at the outlet of the base when molding into a sheet, and the formability and film forming property of the sheet can be suppressed. Is improved. On the other hand, when the proportion of the polyolefin resin is less than 50% by mass (the proportion of the plasticizer exceeds 50% by mass), the pressure increase in the film forming process can be suppressed and good molding processability can be obtained.

ポリオレフィン樹脂の割合は12質量%以上が好ましく、14質量%以上がより好ましく、16質量%以上が更に好ましく、20質量%以上がよりさらに好ましい。ポリオレフィン樹脂の割合が増加することで可塑剤存在下における分子鎖の重なり密度が増加し、延伸の均一性が向上する。その結果、微細かつ均一なフィブリル構造を形成しフィブリル本数増加に伴う高強度化と、開口の均一性向上に伴う孔数増加が可能となり、従来トレードオフの関係にあった安全性と出力特性の両立が可能となる。加えて、良好な成形加工性も得られる。また、ポリオレフィン樹脂の割合が増加することで、延伸倍率増加や洗浄乾燥工程における「孔のつぶれ」を抑制し、良好な空孔率が得られる。 The proportion of the polyolefin resin is preferably 12% by mass or more, more preferably 14% by mass or more, further preferably 16% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more. By increasing the proportion of the polyolefin resin, the overlapping density of the molecular chains in the presence of the plasticizer increases, and the uniformity of stretching is improved. As a result, a fine and uniform fibril structure is formed, and it is possible to increase the strength as the number of fibrils increases and increase the number of holes as the uniformity of the opening increases, and the safety and output characteristics, which have been in a trade-off relationship in the past, can be improved. Both are possible. In addition, good molding processability can be obtained. Further, by increasing the proportion of the polyolefin resin, an increase in the draw ratio and "crushing of pores" in the washing and drying step are suppressed, and a good porosity can be obtained.

用いる原料により粘度が異なるため、用いる原料により使用割合も異なるものの、Mwが100万以上のポリオレフィン樹脂を用いる場合、製膜工程の圧力や延伸応力の観点からポリオレフィン樹脂の割合は、ポリオレフィン樹脂と可塑剤との合計を100質量%として、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、25質量%以下がさらに好ましい。 Since the viscosity differs depending on the raw material used, the ratio used differs depending on the raw material used, but when a polyolefin resin with an Mw of 1 million or more is used, the ratio of the polyolefin resin is different from that of the polyolefin resin from the viewpoint of pressure and stretching stress in the film forming process. When the total with the agent is 100% by mass, 40% by mass or less is preferable, 30% by mass or less is more preferable, and 25% by mass or less is further preferable.

その他、本発明のポリオレフィン微多孔膜には、本発明の効果を損なわない範囲において、酸化防止剤、熱安定剤や帯電防止剤、紫外線吸収剤、さらにはブロッキング防止剤や充填材等の各種添加剤を含有させてもよい。特に、ポリオレフィン樹脂の熱履歴による酸化劣化を抑制する目的で、酸化防止剤を添加することが好ましい。 In addition, various additions of antioxidants, heat stabilizers, antistatic agents, ultraviolet absorbers, blocking inhibitors, fillers, etc. are added to the microporous polyolefin membrane of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. The agent may be contained. In particular, it is preferable to add an antioxidant for the purpose of suppressing oxidative deterioration due to the thermal history of the polyolefin resin.

酸化防止剤としては、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT:分子量220.4)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(例えば、BASF社製“Irganox”(登録商標)1330:分子量775.2)、テトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(例えば、BASF社製“Irganox”(登録商標)1010:分子量1177.7)等から選ばれる1種類以上を用いることが好ましい。 Examples of the antioxidant include 2,6-di-t-butyl-p-cresol (BHT: molecular weight 220.4), 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-tris). Di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene (eg, BASF "Irganox"® 1330: molecular weight 775.2), tetrakis [methylene-3 (3,5-di-t-butyl-4) -Hydroxyphenyl) propionate] It is preferable to use one or more selected from methane (for example, "Irganox" (registered trademark) 1010: molecular weight 1177.7 manufactured by BASF).

酸化防止剤や熱安定剤の種類及び添加量を適宜選択することはポリオレフィン微多孔膜の特性の調整又は増強として重要である。 Appropriate selection of the type and amount of antioxidant and heat stabilizer added is important for adjusting or enhancing the characteristics of the polyolefin microporous membrane.

本発明のポリオレフィン微多孔膜の層構成は単層でも積層でもよく、物性バランスの観点から積層が好ましい。原料及び原料比率、原料組成は上述の範囲とすればよい。上記原料処方を積層し高出力特性層として用いる場合、高出力特性層がトータル膜厚中に50質量%以上含有していることが好ましい。 The layer structure of the microporous polyolefin membrane of the present invention may be a single layer or a laminated layer, and the laminated layer is preferable from the viewpoint of physical property balance. The raw material, the raw material ratio, and the raw material composition may be within the above ranges. When the above raw material formulations are laminated and used as a high output characteristic layer, it is preferable that the high output characteristic layer contains 50% by mass or more in the total film thickness.

[2]ポリオレフィン微多孔膜 [2] Polyolefin microporous membrane

本発明のポリオレフィン微多孔膜は、表面開口率をW(%)とし、膜厚10μm換算の突刺強度をY(N)とした際のWとYとが、下記式(1)の関係を満たし、表面開口率Wが5%以上45%以下であることを特徴とする。
Y(N)≧−0.11×W(%)+6.2・・・式(1)
In the polyolefin microporous film of the present invention, W and Y when the surface aperture ratio is W (%) and the puncture strength in terms of film thickness of 10 μm is Y (N) satisfy the relationship of the following formula (1). The surface aperture ratio W is 5% or more and 45% or less.
Y (N) ≧ −0.11 × W (%) +6.2 ... Equation (1)

微多孔膜をリチウムイオン二次電池のセパレータとして用いた場合、充放電過程においてセパレータである膜抵抗が高いとLiイオンの移動が制限され不均一反応が起こる。その結果、孔の目詰まりが起こり、出力特性が低下する。そのため、セパレータの膜抵抗を低下させるためには、セパレータ表面の開口率(表面開口率)を上げることが好ましい。 When a microporous membrane is used as a separator for a lithium ion secondary battery, if the membrane resistance of the separator is high during the charging / discharging process, the movement of Li + ions is restricted and a non-uniform reaction occurs. As a result, the holes are clogged and the output characteristics are deteriorated. Therefore, in order to reduce the film resistance of the separator, it is preferable to increase the aperture ratio (surface aperture ratio) of the separator surface.

本発明者らは、以下のようにして、上記式(1)の関係を導き出した。
まず、膜厚10μm換算の突刺強度(N)をy軸、表面開口率(%)をx軸とし、後述の実施例及び比較例についてプロットした。そして、出力特性と安全性が両立しているポリオレフィン微多孔膜のプロットと、そうでないポリオレフィン微多孔膜のプロットとでは、存在範囲が異なることを見出した。
The present inventors have derived the relationship of the above equation (1) as follows.
First, the puncture strength (N) in terms of film thickness of 10 μm was defined as the y-axis, and the surface aperture ratio (%) was defined as the x-axis, and the examples and comparative examples described later were plotted. Then, they found that the existence range is different between the plot of the polyolefin microporous membrane in which the output characteristics and the safety are compatible and the plot of the polyolefin microporous membrane in which the output characteristics and the safety are not compatible.

そして、当該存在範囲を分ける境界線は直線であることを見出し、当該直線を検討したところ、上記式(1)の関係が成立することが、重要であることを発見した。 Then, he found that the boundary line dividing the existence range was a straight line, and when he examined the straight line, he found that it was important that the relationship of the above equation (1) was established.

通常、単位体積当たりの表面開口率は空孔率と相関があり、従来技術では、樹脂濃度を低下させ空孔率を増加する方法などがとられている。しかし、空孔率の増加は単位体積当たりの樹脂量が低下につながるため強度が低下する。また、高強度化の手法として、樹脂濃度の増加や延伸倍率の増加、高分子量の原料を用いるといった手法が通常とられる。しかし樹脂濃度の増加は上述したように空孔率の低下につながり良好な孔数が得られない。また延伸倍率の増加は、フィルムが高度に配向した結果、製膜過程において破れが多発し生産性が低下するとともに、ボーイング等の影響により延伸の不均一性が起こり膜の均一性が損なわれるため、良好な開口性が得られず高い表面開口率が得られにくい。高分子量の原料を用いる手法は、一般に分子量の増加に伴い粘度が増加するため吐出安定性が得られにくい。そのため溶剤に溶解させ、樹脂濃度を低下し製膜する手法や分子量の低い原料と混合し製膜する手法がとられる。しかし、これらの手法は結晶構造の均一なゲルシートが得られにくく、不均一な状態での延伸となることが顕著になる。良好な開口性が得られず高い表面開口率が得られにくい。これに対し、本発明のポリオレフィン微多孔膜は、原料の分子量や樹脂濃度を上記範囲とし、分子鎖の絡み合い数を増加し、樹脂層に一様に応力を付加し延伸することで、延伸工程における応力伝搬が均一化し開口性が向上し均一かつ微細な孔構造が形成される。これにより、SEM観察により測定される開口率が増加するとともに、単位面積当たりのフィブリル本数が増加するため、良好なイオン透過性と強度の両立が可能となり、優れた電池の安全性と出力特性が得られることを見出した。 Usually, the surface aperture ratio per unit volume has a correlation with the pore ratio, and in the prior art, a method of lowering the resin concentration and increasing the pore ratio is adopted. However, an increase in the porosity rate leads to a decrease in the amount of resin per unit volume, so that the strength decreases. Further, as a method for increasing the strength, a method of increasing the resin concentration, increasing the draw ratio, or using a high molecular weight raw material is usually taken. However, as described above, an increase in the resin concentration leads to a decrease in the pore ratio, and a good number of pores cannot be obtained. In addition, the increase in the draw ratio is due to the fact that as a result of the film being highly oriented, tearing occurs frequently in the film forming process and productivity is reduced, and stretching non-uniformity occurs due to the influence of Boeing and the like, resulting in impaired film uniformity. It is difficult to obtain a high surface aperture ratio because good openness cannot be obtained. In the method using a high molecular weight raw material, it is difficult to obtain discharge stability because the viscosity generally increases as the molecular weight increases. Therefore, a method of dissolving the resin in a solvent to reduce the resin concentration to form a film or a method of mixing with a raw material having a low molecular weight to form a film is adopted. However, it is difficult to obtain a gel sheet having a uniform crystal structure by these methods, and it becomes remarkable that stretching is performed in a non-uniform state. Good openness cannot be obtained and it is difficult to obtain a high surface aperture ratio. On the other hand, in the polyolefin microporous membrane of the present invention, the molecular weight and resin concentration of the raw material are within the above ranges, the number of entangled molecular chains is increased, and stress is uniformly applied to the resin layer to stretch the resin layer, thereby performing a stretching step. The stress propagation in the above is uniform, the openness is improved, and a uniform and fine pore structure is formed. As a result, the aperture ratio measured by SEM observation increases and the number of fibrils per unit area increases, so that both good ion permeability and strength can be achieved, and excellent battery safety and output characteristics can be achieved. Found to be obtained.

微多孔膜の開口率Wは、後述する方法によりSEM(走査型電子顕微鏡)観察から測定されるが、当該表面開口率は5%以上が好ましく、8%以上がより好ましく、10%以上がさらに好ましく、12%以上がよりさらに好ましい。また、表面開口率が高過ぎるとデンドライトが生成しやすく安全性が低下するため、表面開口率は45%以下が好ましく、40%以下がより好ましく、38%以下がさらに好ましく、35%以下がよりさらに好ましい。 The aperture ratio W of the microporous membrane is measured from SEM (scanning electron microscope) observation by a method described later, and the surface aperture ratio is preferably 5% or more, more preferably 8% or more, and further 10% or more. Preferably, 12% or more is even more preferable. Further, if the surface aperture ratio is too high, dendrites are likely to be generated and the safety is lowered. Therefore, the surface aperture ratio is preferably 45% or less, more preferably 40% or less, further preferably 38% or less, and more preferably 35% or less. More preferred.

また、電池の出力特性を改善するためにはポリオレフィン微多孔膜の空孔率を増加する必要がある。しかし、空孔率を増加した場合、ポリオレフィン微多孔膜中の樹脂量が減少するため膜の強度が低下し電池の安全性が低下する。そのため、電池の出力特性と安全性はトレードオフの関係にあり、出力特性と安全性の両立に課題があった。 Further, in order to improve the output characteristics of the battery, it is necessary to increase the porosity of the polyolefin microporous film. However, when the porosity is increased, the amount of resin in the microporous polyolefin membrane is reduced, so that the strength of the membrane is lowered and the safety of the battery is lowered. Therefore, there is a trade-off relationship between the output characteristics of the battery and the safety, and there is a problem in achieving both the output characteristics and the safety.

空孔率を増加する手法としては、混練からシート化工程における可塑剤の割合を増加する手法、または、乾式再延伸工程における延伸倍率を増加する手法が挙げられる。可塑剤の割合を増加した場合(樹脂濃度が低下する)、シート中の可塑剤層が多くポリオレフィン樹脂層に延伸応力がかからず、開口の均一性が低下する。 Examples of the method for increasing the porosity include a method for increasing the proportion of the plasticizer in the kneading process and the sheeting process, and a method for increasing the stretching ratio in the dry re-stretching process. When the proportion of the plasticizer is increased (the resin concentration is lowered), the plasticizer layer in the sheet is large and the polyolefin resin layer is not subjected to stretching stress, and the uniformity of the opening is lowered.

また、上述したように、空孔率増加によって樹脂量が少なくなり、膜のコシが減少するため、延伸倍率増加や洗浄乾燥工程における「孔のつぶれ」が起こる。乾式再延伸工程における延伸倍率の増加が起こると、ポリオレフィン微多孔膜中にボイドができやすく膜の均一性が得られにくくなる。 Further, as described above, the amount of resin decreases due to the increase in the pore ratio, and the stiffness of the film decreases, so that the draw ratio increases and "crushing of pores" occurs in the washing and drying step. When the draw ratio increases in the dry re-stretching step, voids are likely to be formed in the polyolefin microporous film, and it becomes difficult to obtain the uniformity of the film.

Mwが100万以上のポリオレフィン樹脂を用いることで粘度が増加する。従来の処方は、Mwが100万以上のポリオレフィン樹脂を用いた場合は、粘度が高く樹脂を均一に混練することが困難なため、Mwが100万以上のポリオレフィン樹脂の割合が低く、低分子量のポリオレフィン樹脂を主体とすることが多かった。さらに均一な開口性に着目していないため、開口性が良くなく、出力特性と安全性の両立はできていなかった。本発明では、均一な開口性に着目し、Mwが100万以上のポリオレフィン樹脂を用いると比較的低い樹脂濃度においても良好な製膜性が得られ、良好な空孔率が得られることを見いだした。これは、Mwが100万以上のポリオレフィン樹脂は長い分子鎖を有するため絡み合い数が増加し、延伸工程において樹脂層に掛る応力が伝搬しやすく開口性が向上するためであり、従来のポリオレフィン微多孔膜に比べポリオレフィン微多孔膜中の孔数、表面の開口率、及び単位面積当たりの表面孔数のうちの少なくとも一つが増加し、イオンの透過経路が増加する。Mwが100万以上のポリオレフィン樹脂を用いることで粘度が増加するため比較的低い樹脂濃度においても良好な製膜性が得られ、良好な空孔率が得られる。また、Mwが100万以上のポリオレフィン樹脂は長い分子鎖を有するため絡み合い数が増加し、延伸工程において樹脂層に掛る応力が伝搬しやすく開孔性が向上する。そのため、従来のポリオレフィン微多孔膜に比べポリオレフィン微多孔膜中の単位体積当たりの孔数、表面の開口率、及び単位面積当たりの表面孔数のうちの少なくとも一つが増加し、イオンの透過経路が増加する。 The viscosity is increased by using a polyolefin resin having an Mw of 1 million or more. In the conventional formulation, when a polyolefin resin having a Mw of 1 million or more is used, the viscosity is high and it is difficult to uniformly knead the resin. Therefore, the proportion of the polyolefin resin having a Mw of 1 million or more is low and the molecular weight is low. In many cases, polyolefin resin was the main component. Furthermore, since we did not pay attention to uniform openness, the openness was not good, and both output characteristics and safety could not be achieved. In the present invention, focusing on uniform openness, it has been found that when a polyolefin resin having an Mw of 1 million or more is used, good film-forming property can be obtained even at a relatively low resin concentration, and a good porosity can be obtained. It was. This is because a polyolefin resin having an Mw of 1 million or more has a long molecular chain, so that the number of entanglements increases, stress applied to the resin layer is easily propagated in the drawing step, and the openness is improved, and the conventional polyolefin microporous At least one of the number of pores in the microporous polyolefin membrane, the aperture ratio of the surface, and the number of surface pores per unit area is increased as compared with the membrane, and the ion permeation path is increased. Since the viscosity is increased by using a polyolefin resin having an Mw of 1 million or more, good film-forming property can be obtained even at a relatively low resin concentration, and a good porosity can be obtained. Further, since the polyolefin resin having Mw of 1 million or more has a long molecular chain, the number of entanglements increases, the stress applied to the resin layer in the drawing step is easily propagated, and the pore opening property is improved. Therefore, at least one of the number of pores per unit volume, the aperture ratio of the surface, and the number of surface pores per unit area in the polyolefin microporous membrane is increased as compared with the conventional polyolefin microporous membrane, and the ion permeation path is increased. To increase.

さらに、分子鎖長の増加に伴いタイ分子数が増加するため、ポリオレフィン微多孔膜中の強度が増加することを見出し、これまでトレードオフの関係にあった出力特性と安全性の両立が可能であることを見出した。 Furthermore, we found that the strength in the polyolefin microporous membrane increases because the number of Thai molecules increases as the molecular chain length increases, and it is possible to achieve both output characteristics and safety, which have been in a trade-off relationship so far. I found that there is.

本発明のポリオレフィン微多孔膜の空孔率は、透過性能及び電解液含有量の観点から、好ましくは40%以上であり、より好ましくは41%以上であり、さらに好ましくは42%以上である。空孔率が40%以上であると透過性、強度及び電界液含有量のバランスが良くなり、電池反応の不均一性が解消される。その結果、デンドライトの発生が抑制され従来の電池性能を損ねることなく使用でき、二次電池用セパレータとして好適に用いることができる。 The porosity of the microporous polyolefin membrane of the present invention is preferably 40% or more, more preferably 41% or more, still more preferably 42% or more, from the viewpoint of permeation performance and electrolyte content. When the porosity is 40% or more, the balance between permeability, strength and electric field liquid content is improved, and the non-uniformity of the battery reaction is eliminated. As a result, the generation of dendrites is suppressed and the battery can be used without impairing the performance of the conventional battery, and can be suitably used as a separator for a secondary battery.

また、空孔率を増加することで良好な出力特性が得られるが、突刺強度が低下する。そのため空孔率は好ましくは60%未満であり、58%以下がより好ましく、55%以下がさらに好ましい。 Further, by increasing the pore ratio, good output characteristics can be obtained, but the puncture strength is lowered. Therefore, the porosity is preferably less than 60%, more preferably 58% or less, still more preferably 55% or less.

電極活物質等による破膜防止の観点から、膜厚を10μmに換算したポリオレフィン微多孔膜の突刺強度は、3.0N以上が好ましく、3.2N以上がより好ましく、3.5N以上が更に好ましく、3.8N以上がより更に好ましく、4.0N以上が最も好ましい。 From the viewpoint of preventing film rupture due to the electrode active material or the like, the puncture strength of the polyolefin microporous film in which the film thickness is converted to 10 μm is preferably 3.0 N or more, more preferably 3.2 N or more, still more preferably 3.5 N or more. 3.8N or more is even more preferable, and 4.0N or more is most preferable.

突刺強度が3.0N以上であると、電池内の異物等による短絡を抑制し、良好な電池の安全性が得られる。安全性向上の観点からは突刺強度は高いほど好ましく、突刺強度を増加するために樹脂濃度の増加または延伸倍率の増加といった手法がとられる。 When the puncture strength is 3.0 N or more, a short circuit due to a foreign substance or the like in the battery is suppressed, and good battery safety can be obtained. From the viewpoint of improving safety, the higher the piercing strength is, the more preferable it is, and in order to increase the piercing strength, a method of increasing the resin concentration or increasing the draw ratio is taken.

しかし、樹脂濃度の増加は空孔率の低下を意味し、出力特性が低下する。また、延伸倍率の増加は膜厚方向にポリオレフィン微多孔膜が潰れるため「孔のつぶれ」や、ボイド(欠点)が形成されるため電池反応の均一性が低下し出力特性が悪化する。 However, an increase in the resin concentration means a decrease in the porosity, and the output characteristics decrease. Further, when the draw ratio is increased, the polyolefin microporous film is crushed in the film thickness direction, so that "pore crushing" and voids (defects) are formed, so that the uniformity of the battery reaction is lowered and the output characteristics are deteriorated.

突刺強度を上記範囲とするには、ポリオレフィン微多孔膜の原料組成を上述した範囲とし、また、ポリオレフィン微多孔膜製膜時の延伸条件を後述する範囲内とすることが好ましい。 In order to set the puncture strength in the above range, it is preferable that the raw material composition of the polyolefin microporous film is in the above range, and the stretching conditions at the time of forming the polyolefin microporous film are in the range described later.

膜厚を10μmと換算したときの突刺強度とは、膜厚T1(μm)のポリオレフィン微多孔膜において突刺強度がL1であったとき、式:L2=(L1×10)/T1によって算出される突刺強度L2のことを指す。なお、以下では、膜厚について特に記載がない限り、「突刺強度」という語句を「膜厚を10μmと換算したときの突刺強度」の意味で用いる。本発明のポリオレフィン微多孔膜を用いることにより、ピンホールや亀裂の発生を防止し、電池組み立て時の歩留まりを向上させる事が可能になる。 The puncture strength when the film thickness is converted to 10 μm is calculated by the formula: L2 = (L1 × 10) / T1 when the puncture strength is L1 in the polyolefin microporous film having a film thickness of T1 (μm). It refers to the piercing strength L2. In the following, unless otherwise specified, the term "piercing strength" is used to mean "piercing strength when the film thickness is converted to 10 μm". By using the microporous polyolefin membrane of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of pinholes and cracks and improve the yield at the time of battery assembly.

充放電過程において電池内部で電解液が電気化学的に分解し、有機物等の固体生成物やエチレン、水素といったガスが生成する。これらの生成物がポリオレフィン微多孔膜中の孔を閉塞するため電池特性が悪化する。また、イオンの透過経路に偏りが生じることで、分解反応が進行しやすくなるため、イオンの透過経路は多いほど好ましい。 In the charging / discharging process, the electrolytic solution is electrochemically decomposed inside the battery to generate solid products such as organic substances and gases such as ethylene and hydrogen. These products clog the pores in the microporous polyolefin membrane, degrading battery characteristics. Further, since the decomposition reaction is likely to proceed due to the bias of the ion permeation path, it is preferable that the number of ion permeation paths is large.

そのため、後述する実施例で求められる単位体積当たりの孔数孔数は40個/μm以上が好ましく、50個/μm以上がより好ましく、60個/μm以上がさらに好ましく、70個/μm以上がよりさらに好ましく、80個/μm以上がよりもっと好ましく、100個/μm以上が特に好ましく、120個/μm以上が最も好ましい。 Therefore, pore count number of holes per unit volume obtained in Examples described later is preferably 40 pieces / [mu] m 3 or more, more preferably 50 pieces / [mu] m 3 or more, more preferably 60 pieces / [mu] m 3 or more, 70 / μm 3 or more is more preferable, 80 pieces / μm 3 or more is more preferable, 100 pieces / μm 3 or more is particularly preferable, and 120 pieces / μm 3 or more is most preferable.

単位体積当たりの孔数や表面孔数は空孔率と相関があり、単位体積当たりの孔数や表面孔数の増加にともない強度が低下するが、本発明のポリオレフィン微多孔膜においては、例えばMwが1.0×10以上の大きな分子量のポリオレフィン樹脂を用いることで、分子鎖の絡み合い数が増加し、延伸工程における応力伝搬が均一化し開口性が向上しており、従来のポリオレフィン微多孔膜と同等の空孔率を維持したまま単位体積当たりの孔数や表面孔数が増加している。 The number of pores per unit volume and the number of surface pores correlate with the porosity, and the strength decreases as the number of pores per unit volume and the number of surface pores increase. However, in the polyolefin microporous membrane of the present invention, for example. Mw is by using a 1.0 × 10 6 or more of the polyolefin resin of a large molecular weight, increased number entanglement of molecular chains, has improved stress propagation is uniform openness in the stretching step, conventional polyolefin microporous The number of pores per unit volume and the number of surface pores are increasing while maintaining the same porosity as the film.

また、本発明のポリオレフィン微多孔膜は、大きな分子量のポリオレフィン樹脂を用いタイ分子数が増加することで、優れた突刺強度を有しており、従来トレードオフの関係にあった出力特性と安全性を両立している点で優れている。 Further, the polyolefin microporous membrane of the present invention has excellent piercing strength by using a polyolefin resin having a large molecular weight and increasing the number of tie molecules, and has output characteristics and safety that have been in a trade-off relationship in the past. It is excellent in that it is compatible with.

上述したように、突刺強度は電池の安全性の観点から高ければ高いほど好ましい。しかし、突刺強度は単位体積当たりの樹脂量に依存するため、突刺強度の増加は空孔率の低下につながる。そのため、突刺強度と出力特性はトレードオフの関係にある。上述の式(1)の関係が満たされることで、従来トレードオフの関係にあった安全性と出力特性を改善できる。 As described above, the higher the puncture strength is, the more preferable it is from the viewpoint of battery safety. However, since the piercing strength depends on the amount of resin per unit volume, an increase in piercing strength leads to a decrease in the porosity. Therefore, there is a trade-off between piercing strength and output characteristics. By satisfying the relationship of the above equation (1), it is possible to improve the safety and output characteristics, which have been in a trade-off relationship in the past.

本発明においては、ポリオレフィン微多孔膜の製膜する方向に平行な方向を製膜方向、長手方向あるいはMD方向と称し、ポリオレフィン微多孔膜面内で製膜方向に直交する方向を幅方向あるいはTD方向と称する。
電池ではMD方向にテンションがかかっているため、MD方向のTMA(熱機械分析)で求めた収縮率は低い方が好ましい。TMAで測定される120℃のMD方向の熱収縮率は、15%以下であることが好ましく、12%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましく、8%以下であることがもっと好ましい。
In the present invention, the direction parallel to the film-forming direction of the polyolefin microporous film is referred to as the film-forming direction, the longitudinal direction or the MD direction, and the direction orthogonal to the film-forming direction within the polyolefin microporous film surface is the width direction or TD. Called direction.
Since tension is applied to the battery in the MD direction, it is preferable that the shrinkage rate obtained by TMA (thermomechanical analysis) in the MD direction is low. The heat shrinkage rate in the MD direction at 120 ° C. measured by TMA is preferably 15% or less, more preferably 12% or less, further preferably 10% or less, and 8% or less. Is more preferable.

また、TMAで測定される120℃のTD方向の熱収縮率は、15%以下であることが好ましく、12%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましく、7%以下であることがもっと好ましい。 Further, the heat shrinkage rate in the TD direction at 120 ° C. measured by TMA is preferably 15% or less, more preferably 12% or less, further preferably 10% or less, and 7% or less. Is more preferable.

熱収縮率が上記範囲内であると、局所的に異常発熱した場合にも、内部短絡の拡大を防止して影響を最小限に抑えることができる。熱収縮率は開口率や単位体積当たりの孔数、表面孔数、突刺強度とトレードオフの関係にあるが、本発明のポリオレフィン微多孔膜は開口率や単位体積あたりの孔数、表面孔数、突刺強度を改善するための処方として、上述のとおり、分子鎖の絡み合いに着目し、延伸工程における応力伝搬を均一化することで達成しているため、ポリオレフィン樹脂に掛る応力が均等である。
そのため、ひずみが残りにくく、低い熱収縮率を達成し、優れた熱収縮率と強度バランスを有している。
When the heat shrinkage rate is within the above range, it is possible to prevent the expansion of the internal short circuit and minimize the influence even when abnormal heat is generated locally. The heat shrinkage has a trade-off relationship with the aperture ratio, the number of pores per unit volume, the number of surface pores, and the puncture strength. As described above, as a formulation for improving the puncture strength, the stress applied to the polyolefin resin is uniform because it is achieved by focusing on the entanglement of molecular chains and making the stress propagation in the drawing step uniform.
Therefore, strain does not easily remain, a low heat shrinkage rate is achieved, and an excellent heat shrinkage rate and strength balance are obtained.

MD方向及びTD方向の引張破断強度(以下、単に「MD強度」「TD強度」とも記す。)は、いずれも180MPa以上が好ましく、190MPa以上がより好ましく、200MPa以上がさらに好ましく、210MPa以上がよりさらに好ましく、250MPa以上がもっと好ましく、260MPa以上がもっとさらに好ましく、270MPa以上が最も好ましい。 The tensile breaking strength in the MD direction and the TD direction (hereinafter, also simply referred to as "MD strength" and "TD strength") is preferably 180 MPa or more, more preferably 190 MPa or more, further preferably 200 MPa or more, and more preferably 210 MPa or more. More preferably, 250 MPa or more is more preferable, 260 MPa or more is even more preferable, and 270 MPa or more is most preferable.

MD強度及びTD強度が180MPa未満であると、電池内の異物等による短絡が生じやすくなり、電池の安全性が低下する場合がある。 If the MD strength and the TD strength are less than 180 MPa, a short circuit due to a foreign substance or the like in the battery is likely to occur, and the safety of the battery may be lowered.

安全性向上の観点からは引張破断強度は高いほど好ましいが、空孔率や開口率、単位体積当たりの孔数、表面孔数と引張破断強度の向上はトレードオフとなる場合が多く、MD強度及びTD強度は、いずれも350MPa以下が好ましく、300MPa以下がより好ましい。MD強度及びTD強度を上記範囲とするには、ポリオレフィン微多孔膜の原料組成を上述した範囲とし、また、ポリオレフィン微多孔膜製膜時の延伸条件を後述する範囲内とすることが好ましい。 From the viewpoint of improving safety, the higher the tensile breaking strength is, the more preferable it is, but there are many trade-offs between improving the pore ratio, aperture ratio, number of holes per unit volume, surface pores and tensile breaking strength, and MD strength. The TD strength is preferably 350 MPa or less, more preferably 300 MPa or less. In order to set the MD strength and the TD strength in the above range, it is preferable that the raw material composition of the polyolefin microporous film is in the above range, and the stretching conditions at the time of forming the polyolefin microporous film are in the range described later.

引張破断強度及び引張破断伸度から求める耐衝撃性の尺度であるタフネスは、MD方向及びTD方向の引張破断強度及び引張破断伸度それぞれを用いて下記計算式より算出する。
タフネス(MPa×%)=MD引張破断強度×MD引張破断伸度+TD引張破断強度×TD引張破断伸度
Toughness, which is a measure of impact resistance obtained from tensile breaking strength and tensile breaking elongation, is calculated by the following formula using each of tensile breaking strength and tensile breaking elongation in the MD direction and the TD direction.
Toughness (MPa x%) = MD tensile breaking strength x MD tensile breaking elongation + TD tensile breaking strength x TD tensile breaking elongation

耐衝撃性の尺度であるタフネスは、耐衝撃性の観点から20000(MPa×%)以上が好ましく、より好ましくは25000(MPa×%)以上、更に好ましくは30000(MPa×%)以上、最も好ましくは35000(MPa×%)以上、特に好ましくは40000(MPa×%)以上である。他の物性、例えばイオン透過性が悪化することから、タフネスの上限は500000(MPa×%)以下が好ましく、より好ましくは400000(MPa×%)以下、更に好ましくは300000(MPa×%)以下、最も好ましくは200000(MPa×%)以下である。 The toughness, which is a measure of impact resistance, is preferably 20,000 (MPa ×%) or more, more preferably 25,000 (MPa ×%) or more, still more preferably 30,000 (MPa ×%) or more, most preferably from the viewpoint of impact resistance. Is 35,000 (MPa ×%) or more, particularly preferably 40,000 (MPa ×%) or more. The upper limit of toughness is preferably 500,000 (MPa ×%) or less, more preferably 400,000 (MPa ×%) or less, still more preferably 300,000 (MPa ×%) or less, because other physical properties, for example, ion permeability deteriorate. Most preferably, it is 200,000 (MPa ×%) or less.

ポロメータで測定される平均孔径はイオン透過性の観点から10nm以上が好ましい。平均孔径が10nm以上であると良好な開口率及び単位体積当たりの孔数や表面孔数が得られ、優れた電池特性が得られる。また、電池特性の観点から好ましい空孔率が決まっているため、イオンの透過経路を増加には微細かつ均一な孔が有効である。 The average pore size measured by the poromometer is preferably 10 nm or more from the viewpoint of ion permeability. When the average pore diameter is 10 nm or more, a good aperture ratio, the number of holes per unit volume and the number of surface holes can be obtained, and excellent battery characteristics can be obtained. Further, since the preferable pore ratio is determined from the viewpoint of battery characteristics, fine and uniform pores are effective for increasing the ion transmission path.

平均孔径が増加するとイオンの透過経路が低下するため、平均孔径は40nm未満が好ましく、35nm未満がより好ましく、30nm未満がさらに好ましく、28nm未満がよりさらに好ましく、25nm未満が最も好ましい。 As the average pore size increases, the ion permeation path decreases, so the average pore size is preferably less than 40 nm, more preferably less than 35 nm, even more preferably less than 30 nm, even more preferably less than 28 nm, and most preferably less than 25 nm.

実施例に記載の方法で撮影されるSEM画像から求められる表面孔径は突刺強度とイオン透過性の観点から20nm以上70nm以下が好ましく、より好ましくは20nm以上60nm以下、さらに好ましくは20nm以上50nm以下である。表面孔径が上記範囲内であると、単位体積当たりの孔数や表面孔数が上記範囲を取りやすく、良好な安全性と出力特性が得られる。 The surface pore size obtained from the SEM image taken by the method described in the examples is preferably 20 nm or more and 70 nm or less, more preferably 20 nm or more and 60 nm or less, and further preferably 20 nm or more and 50 nm or less from the viewpoint of puncture strength and ion permeability. is there. When the surface hole diameter is within the above range, the number of holes per unit volume and the number of surface holes can easily be within the above range, and good safety and output characteristics can be obtained.

本発明のポリオレフィン微多孔膜において、透気度はJIS P 8117(2009)に準拠して測定した値をいう。本明細書では膜厚について特に記載がない限り、「透気度」という語句を「膜厚を10μmとしたときの透気度」の意味で用いる。膜厚T1(μm)のポリオレフィン微多孔膜において測定した透気度がP1であったとき、式:P2=(P1×10)/T1によって算出される透気度P2を、膜厚を10μmとしたときの透気度とする。 In the polyolefin microporous membrane of the present invention, the air permeability refers to a value measured in accordance with JIS P 8117 (2009). Unless otherwise specified, the term "air permeability" is used in the present specification to mean "air permeability when the film thickness is 10 μm". When the air permeability measured in the polyolefin microporous membrane having a film thickness of T1 (μm) is P1, the air permeability P2 calculated by the formula: P2 = (P1 × 10) / T1 is set to 10 μm. Let it be the air permeability when it is done.

透気度(ガーレー値)は1000sec/100cm以下であることが好ましく、700sec/100cm以下であることがより好ましく、500sec/100cm以下であることが更に好ましく、350sec/100cm以下であることがもっと好ましい。透気度が1000sec/100cm以下であると良好なイオン透過性が得られ、電気抵抗を低下させることができる。 Preferably the air permeability (Gurley value) is of 1,000 sec / 100 cm 3 or less, more preferably 700sec / 100cm 3 or less, still more preferably 500 sec / 100 cm 3 or less, it is 350sec / 100cm 3 or less Is more preferable. When the air permeability is 1000 sec / 100 cm 3 or less, good ion permeability can be obtained and the electrical resistance can be reduced.

[3]ポリオレフィン微多孔膜の製造方法
次に、本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法を具体的に説明する。本発明の製造方法は、以下の(a)〜(e)の工程を有することが好ましい。
[3] Method for Producing Polyolefin Microporous Membrane Next, the method for producing the polyolefin microporous membrane of the present invention will be specifically described. The production method of the present invention preferably has the following steps (a) to (e).

(a)1種又は2種以上のポリオレフィン樹脂と、必要に応じて溶媒とを含むポリマー材料を溶融混練し、ポリオレフィン樹脂溶液を調製する工程
(b)溶解物を押出し、シート状に成型して冷却固化する工程
(c)得られたシートをロール方式またはテンター方式により延伸を行う工程
(d)その後、得られた延伸フィルムから可塑剤を抽出しフィルムを乾燥する工程
(e)熱処理/再延伸を行う工程
(A) Step of melt-kneading a polymer material containing one or more kinds of polyolefin resins and, if necessary, a solvent to prepare a polyolefin resin solution (b) Extruding the solution and molding it into a sheet. Step of cooling and solidifying (c) Step of stretching the obtained sheet by a roll method or a tenter method (d) Then, a step of extracting a plasticizer from the obtained stretched film and drying the film (e) Heat treatment / re-stretching Process to do

以下、各工程について説明する。
(a)ポリオレフィン樹脂溶液の調製工程
上記ポリマー材料を、可塑剤に加熱溶解させ、ポリオレフィン樹脂溶液を調製する。
可塑剤としては、ポリオレフィン樹脂を十分に溶解できる溶媒であれば特に限定されないが、比較的高倍率の延伸を可能とするために、溶媒は室温で液体であることが好ましい。
Hereinafter, each step will be described.
(A) Step of preparing a polyolefin resin solution The above polymer material is heated and dissolved in a plasticizer to prepare a polyolefin resin solution.
The plasticizer is not particularly limited as long as it is a solvent capable of sufficiently dissolving the polyolefin resin, but the solvent is preferably a liquid at room temperature in order to enable stretching at a relatively high magnification.

当該溶液における、重量平均分子量100万以上の超高分子量ポリエチレンの含有割合は、溶媒とポリオレフィン樹脂の合計を100質量%としたとき、5〜30質量%であり、9〜30質量%が好ましく、16〜30質量%がより好ましく、17〜30質量%がより好ましく、19〜30質量%が特に好ましい。また、当該溶液における、ポリオレフィン樹脂の含有割合は、溶媒とポリオレフィン樹脂の合計を100質量%としたとき、30質量%未満であり、10〜29質量%が好ましく、15〜29質量%がより好ましく、17〜29質量%がさらに好ましい。 The content ratio of the ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1 million or more in the solution is 5 to 30% by mass, preferably 9 to 30% by mass, when the total of the solvent and the polyolefin resin is 100% by mass. 16 to 30% by mass is more preferable, 17 to 30% by mass is more preferable, and 19 to 30% by mass is particularly preferable. The content ratio of the polyolefin resin in the solution is less than 30% by mass, preferably 10 to 29% by mass, more preferably 15 to 29% by mass, when the total of the solvent and the polyolefin resin is 100% by mass. , 17-29% by mass is more preferable.

溶媒としては、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、環式脂肪族又は芳香族の炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分、並びにジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の室温では液状のフタル酸エステルが挙げられる。 Solvents include aliphatic, cyclic aliphatic or aromatic hydrocarbons such as nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, dodecane, and liquid paraffin, mineral oil distillates having corresponding boiling points, and dibutylphthalate. Examples thereof include phthalates that are liquid at room temperature, such as dioctyl phthalates.

液体溶媒の含有量が安定なゲル状シートを得るために、流動パラフィンのような不揮発性の液体溶媒を用いるのが好ましい。 In order to obtain a gel-like sheet having a stable liquid solvent content, it is preferable to use a non-volatile liquid solvent such as liquid paraffin.

溶融混練状態では、ポリオレフィン樹脂と混和するが室温では固体の溶媒を液体溶媒に混合してもよい。このような固体溶媒として、ステアリルアルコール、セリルアルコール、パラフィンワックス等が挙げられる。ただし、固体溶媒のみを使用すると、延伸ムラ等が発生する恐れがある。 In the melt-kneaded state, it is miscible with the polyolefin resin, but at room temperature, a solid solvent may be mixed with the liquid solvent. Examples of such a solid solvent include stearyl alcohol, ceryl alcohol, paraffin wax and the like. However, if only a solid solvent is used, uneven stretching may occur.

液体溶媒の粘度は40℃において20〜200cStであることが好ましい。40℃における粘度を20cSt以上とすれば、ダイからポリオレフィン樹脂溶液を押し出したシートが不均一になりにくい。一方、40℃における粘度を200cSt以下とすれば液体溶媒の除去が容易である。なお、液体溶媒の粘度は、ウベローデ粘度計を用いて40℃で測定した粘度である。 The viscosity of the liquid solvent is preferably 20-200 cSt at 40 ° C. When the viscosity at 40 ° C. is 20 cSt or more, the sheet obtained by extruding the polyolefin resin solution from the die is unlikely to become non-uniform. On the other hand, if the viscosity at 40 ° C. is 200 cSt or less, the liquid solvent can be easily removed. The viscosity of the liquid solvent is the viscosity measured at 40 ° C. using an Ubbelohde viscometer.

(b)押出物の形成及びゲル状シートの形成
ポリオレフィン樹脂溶液の均一な溶融混練方法は、特に限定されないが、高濃度のポリオレフィン樹脂溶液を調製したい場合、当該溶液をダイより押出す(例えば、二軸押出機を用いる)方法が好ましい。必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で酸化防止剤等の各種添加材を添加してもよい。特にポリオレフィン樹脂の酸化を防止するために酸化防止剤を添加することが好ましい。
(B) Formation of Extruded Product and Formation of Gel-like Sheet The uniform melt-kneading method of the polyolefin resin solution is not particularly limited, but when a high-concentration polyolefin resin solution is desired to be prepared, the solution is extruded from a die (for example, The method (using a twin-screw extruder) is preferable. If necessary, various additives such as antioxidants may be added as long as the effects of the present invention are not impaired. In particular, it is preferable to add an antioxidant in order to prevent oxidation of the polyolefin resin.

押出機中では、ポリオレフィン樹脂が完全に溶融する温度で、ポリオレフィン樹脂溶液を均一に混合する。溶融混練温度は、使用するポリオレフィン樹脂によってことなるが、(ポリオレフィン樹脂の融点+10℃)〜(ポリオレフィン樹脂の融点+120℃)とするのが好ましい。さらに好ましくは(ポリオレフィン樹脂の融点+20℃)〜(ポリオレフィン樹脂の融点+100℃)である。 In the extruder, the polyolefin resin solution is uniformly mixed at a temperature at which the polyolefin resin is completely melted. The melt-kneading temperature varies depending on the polyolefin resin used, but is preferably (melting point of polyolefin resin + 10 ° C.) to (melting point of polyolefin resin + 120 ° C.). More preferably, it is (melting point of polyolefin resin + 20 ° C.) to (melting point of polyolefin resin + 100 ° C.).

ここで、融点とは、JIS K7121(1987)に基づき、DSC(Differential scanning calorimetry)により測定した値をいう(以下、同じ)。例えば、ポリエチレンの場合の溶融混練温度は140〜250℃の範囲が好ましく、さらに好ましくは160〜230℃、最も好ましくは170〜200℃である。具体的には、ポリエチレン組成物は約130〜140℃の融点を有するので、溶融混練温度は140〜250℃が好ましく、180〜230℃が最も好ましい。 Here, the melting point means a value measured by DSC (Differential scanning calorimetry) based on JIS K7121 (1987) (hereinafter, the same applies). For example, in the case of polyethylene, the melt-kneading temperature is preferably in the range of 140 to 250 ° C, more preferably 160 to 230 ° C, and most preferably 170 to 200 ° C. Specifically, since the polyethylene composition has a melting point of about 130 to 140 ° C., the melt-kneading temperature is preferably 140 to 250 ° C., most preferably 180 to 230 ° C.

ポリオレフィン樹脂の劣化を抑制する観点から溶融混練温度は低い方が好ましいが、溶融混練温度が上述の温度よりも低いとダイから押出された押出物に未溶融物が発生し、後の延伸工程で破膜等を引き起こす原因となる場合がある。また、溶融混練温度が上述の温度より高いと、ポリオレフィン樹脂の熱分解が激しくなり、得られるポリオレフィン微多孔膜の物性、例えば、強度や空孔率等が悪化する場合がある。また、分解物がチルロールや延伸工程上のロール等に析出し、シートに付着することで外観悪化につながる。そのため、溶融混練温度は上記範囲内で混練することが好ましい。 It is preferable that the melt-kneading temperature is low from the viewpoint of suppressing deterioration of the polyolefin resin, but if the melt-kneading temperature is lower than the above-mentioned temperature, unmelted matter is generated in the extruded product extruded from the die, and in the subsequent stretching step. It may cause film rupture. Further, when the melt-kneading temperature is higher than the above-mentioned temperature, the thermal decomposition of the polyolefin resin becomes intense, and the physical properties of the obtained polyolefin microporous film, for example, the strength and the porosity may deteriorate. Further, the decomposed product precipitates on a chill roll, a roll in the stretching process, or the like and adheres to the sheet, which leads to deterioration of the appearance. Therefore, it is preferable that the melt-kneading temperature is within the above range.

次に、得られた押出物を冷却することによりゲル状シートが得られ、冷却により、溶媒によって分離されたポリオレフィン樹脂のミクロ相を固定化することができる。冷却工程においてゲル状シートを10〜50℃まで冷却するのが好ましい。これは、最終冷却温度を結晶化終了温度以下とするのが好ましいためで、高次構造を細かくすることで、その後の延伸において均一延伸が行いやすくなる。そのため、冷却は少なくともゲル化温度以下までは30℃/分以上の速度で行うのが好ましい。 Next, a gel-like sheet is obtained by cooling the obtained extruded product, and the microphase of the polyolefin resin separated by the solvent can be immobilized by cooling. It is preferable to cool the gel sheet to 10 to 50 ° C. in the cooling step. This is because the final cooling temperature is preferably set to be equal to or lower than the crystallization end temperature, and by making the higher-order structure finer, uniform stretching can be easily performed in the subsequent stretching. Therefore, cooling is preferably performed at a rate of 30 ° C./min or higher at least up to the gelation temperature or lower.

一般に冷却速度が遅いと、比較的大きな結晶が形成されるため、ゲル状シートの高次構造が粗くなり、それを形成するゲル構造も大きなものとなる。対して冷却速度が速いと、比較的小さな結晶が形成されるため、ゲル状シートの高次構造が密となり、均一延伸に加え、フィルムの高タフネス化につながる。 Generally, when the cooling rate is slow, relatively large crystals are formed, so that the higher-order structure of the gel-like sheet becomes coarse, and the gel structure forming the gel structure also becomes large. On the other hand, when the cooling rate is high, relatively small crystals are formed, so that the higher-order structure of the gel-like sheet becomes dense, which leads to high toughness of the film in addition to uniform stretching.

冷却方法としては、冷風、冷却水、その他の冷却媒体に得られた押出物を直接接触させる方法、冷媒で冷却したロールに得られた押出物を接触させる方法、キャスティングドラム等を用いる方法等がある。 Examples of the cooling method include a method of directly contacting the extruded product with cold air, cooling water, and other cooling media, a method of contacting the extruded product with a roll cooled with a refrigerant, a method using a casting drum, and the like. is there.

これまでポリオレフィン微多孔膜が単層の場合を説明してきたが、本発明のポリオレフィン微多孔膜は、単層に限定されるものではなく、積層体にしてもよい。積層数は特に限定は無く、2層積層であっても3層以上の積層であってもよい。積層部分は、上述したようにポリオレフィン樹脂の他に、本発明の効果を損なわない程度にそれぞれ所望の樹脂を含んでもよい。 Although the case where the polyolefin microporous membrane is a single layer has been described so far, the polyolefin microporous membrane of the present invention is not limited to a single layer and may be a laminated body. The number of layers is not particularly limited, and may be two layers or three or more layers. As described above, the laminated portion may contain a desired resin in addition to the polyolefin resin to the extent that the effects of the present invention are not impaired.

ポリオレフィン微多孔膜を積層体とする方法としては、従来の方法を用いることができる。例えば、所望の樹脂を必要に応じて調製し、これらの樹脂を別々に押出機に供給して所望の温度で溶融させ、ポリマー管あるいはダイ内で合流させて、目的とするそれぞれの積層厚みでスリット状ダイから押出しを行う等して、積層体を形成する方法がある。 As a method of forming the polyolefin microporous film as a laminate, a conventional method can be used. For example, desired resins are prepared as needed, these resins are separately fed to an extruder to melt at the desired temperature and merge in a polymer tube or die to achieve the desired stacking thickness. There is a method of forming a laminated body by extruding from a slit-shaped die or the like.

(c)延伸工程
得られたゲル状(積層シートを含む。)シートを延伸し、延伸フィルムを得る。
用いられる延伸方法としては、ロール延伸機によるMD一軸延伸、テンターによるTD一軸延伸、ロール延伸機とテンター、或いはテンターとテンターとの組み合わせによる逐次二軸延伸、同時二軸テンターによる同時二軸延伸等が挙げられる。
(C) Stretching Step The obtained gel-like (including laminated sheet) sheet is stretched to obtain a stretched film.
As the stretching method used, MD uniaxial stretching by a roll stretching machine, TD uniaxial stretching by a tenter, sequential biaxial stretching by a roll stretching machine and a tenter, or a combination of a tenter and a tenter, simultaneous biaxial stretching by a simultaneous biaxial tenter, etc. Can be mentioned.

延伸倍率は、膜厚の均一性の観点より、ゲル状シートの厚さによって異なるが、いずれの方向でも7倍以上に延伸することが好ましい。 The draw ratio varies depending on the thickness of the gel-like sheet from the viewpoint of uniformity of film thickness, but it is preferable to stretch 7 times or more in any direction.

面積倍率は、40倍以上とし、好ましくは49倍以上、より好ましくは60倍以上、さらに好ましくは80倍以上、特に好ましくは100倍以上である。面積倍率が40倍未満では、延伸が不十分で膜の均一性が損なわれ易く、良好な単位体積当たりの孔数や表面孔数が得られない。面積倍率は150倍以下が好ましい。面積倍率が大きくなるとポリオレフィン微多孔膜の製造中に破れが多発しやすくなり、生産性が低下する。 The area magnification is 40 times or more, preferably 49 times or more, more preferably 60 times or more, still more preferably 80 times or more, and particularly preferably 100 times or more. If the area magnification is less than 40 times, the stretching is insufficient and the uniformity of the film is likely to be impaired, and a good number of holes per unit volume and a good number of surface holes cannot be obtained. The area magnification is preferably 150 times or less. When the area magnification is large, tearing is likely to occur frequently during the production of the polyolefin microporous film, and the productivity is lowered.

延伸工程における延伸均一性向上の観点から延伸倍率と原料構成の好ましい形態はMwが100万以上の原料を8×8倍以上に湿式で延伸することであり、より好ましくは10×10倍以上に湿式で延伸することである。さらに好ましい形態はMwが200万以上の原料を8×8倍以上に湿式で延伸することであり、最も好ましくは10×10倍以上に湿式で延伸することである。上記条件とすることで、従来の低分子量のポリオレフィン樹脂を高倍率延伸した場合とは異なり、分子鎖同士の絡み合いが強い状態で、分子鎖の長いMw100万以上のポリオレフィン樹脂を、高倍率にまで延伸するため、均一に延伸応力が伝搬した緻密な構造を有するポリオレフィン微多孔膜を得ることができる。その結果、高い安全性と優れた出力特性を両立させることで可能となる。 From the viewpoint of improving the stretching uniformity in the stretching step, a preferable form of the stretching ratio and the raw material composition is to wet-stretch a raw material having an Mw of 1 million or more to 8 × 8 times or more, more preferably 10 × 10 times or more. It is to stretch in a wet manner. A more preferable form is to wet-stretch a raw material having an Mw of 2 million or more by 8 × 8 times or more, and most preferably to stretch it by wet-water at 10 × 10 times or more. By satisfying the above conditions, unlike the case where a conventional low molecular weight polyolefin resin is stretched at a high magnification, a polyolefin resin having a long molecular chain of Mw 1 million or more can be produced at a high magnification in a state where the molecular chains are strongly entangled with each other. Since it is stretched, it is possible to obtain a polyolefin microporous film having a dense structure in which stretching stress is uniformly propagated. As a result, it is possible to achieve both high safety and excellent output characteristics.

延伸温度は、(ゲル状シートの結晶分散温度Tcd)〜(ゲル状シートの融点+10℃)とし、(ゲル状シートの結晶分散温度Tcd)〜(ゲル状シートの融点+5℃)の範囲にするのが好ましい。具体的には、ポリエチレン組成物の場合は約90〜110℃の結晶分散温度を有するので、延伸温度は好ましくは90〜130℃であり、より好ましくは90〜120℃である。
結晶分散温度TcdはASTM D 4065(2012)に従って測定した動的粘弾性の温度特性から求める。
The stretching temperature is in the range of (crystal dispersion temperature Tcd of the gel sheet) to (melting point of the gel sheet + 10 ° C.) and (crystal dispersion temperature Tcd of the gel sheet) to (melting point of the gel sheet + 5 ° C.). Is preferable. Specifically, since the polyethylene composition has a crystal dispersion temperature of about 90 to 110 ° C., the stretching temperature is preferably 90 to 130 ° C., more preferably 90 to 120 ° C.
The crystal dispersion temperature Tcd is obtained from the temperature characteristics of dynamic viscoelasticity measured according to ASTM D 4065 (2012).

延伸温度が90℃未満であると低温延伸のため開孔が不十分となり膜厚の均一性が得られにくく、空孔率も低くなる。延伸温度が130℃より高いと、シートの融解が起こり、孔の閉塞が起こりやすくなる。 If the stretching temperature is less than 90 ° C., the pores are insufficiently opened due to the low temperature stretching, it is difficult to obtain the uniformity of the film thickness, and the pore ratio is also low. If the stretching temperature is higher than 130 ° C., the sheet melts and the pores are likely to be closed.

以上のような延伸によりゲル状シートに形成された高次構造に開裂が起こり、結晶相が微細化し、多数のフィブリルが形成される。フィブリルは三次元的に不規則に連結した網目構造を形成する。延伸により機械的強度が向上するとともに、細孔形成されるため本発明のポリオレフィン微多孔膜が電池用セパレータに好適となる。 Due to the above stretching, the higher-order structure formed on the gel-like sheet is cleaved, the crystal phase becomes finer, and a large number of fibrils are formed. Fibrils form a three-dimensionally irregularly connected network structure. Since the mechanical strength is improved by stretching and pores are formed, the polyolefin microporous membrane of the present invention is suitable for a battery separator.

また、可塑剤を除去する前に延伸することにより、ポリオレフィン樹脂が十分に可塑化し軟化した状態となるために、高次構造の開裂がスムーズになり、結晶相の微細化を均一に行うことができる。また、可塑剤を除去する前に延伸することにより、開裂が容易になるために、延伸時のひずみが残りにくく、可塑剤を除去した後に延伸する場合に比べて熱収縮率を低くすることができる。 Further, by stretching before removing the plasticizer, the polyolefin resin is sufficiently plasticized and softened, so that the higher-order structure can be cleaved smoothly and the crystal phase can be uniformly refined. it can. Further, by stretching before removing the plasticizer, cleavage is facilitated, so that strain during stretching is less likely to remain, and the heat shrinkage rate can be lowered as compared with the case of stretching after removing the plasticizer. it can.

(d)可塑剤抽出(洗浄)・乾燥工程
次に、延伸フィルム中に残留する可塑剤(溶媒)を、洗浄溶媒を用いて除去する。ポリオレフィン樹脂相と溶媒相とは分離しているので、可塑剤(溶媒)の除去によりポリオレフィン微多孔膜が得られる。
(D) Plasticizer Extraction (Washing) / Drying Step Next, the plasticizer (solvent) remaining in the stretched film is removed using a washing solvent. Since the polyolefin resin phase and the solvent phase are separated, a polyolefin microporous film can be obtained by removing the plasticizer (solvent).

洗浄溶媒としては、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の飽和炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素等の塩素化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類、メチルエチルケトン等のケトン類、三フッ化エタン等の鎖状フルオロカーボン等が挙げられる。 Examples of the cleaning solvent include saturated hydrocarbons such as pentane, hexane and heptane, chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride, ethers such as diethyl ether and dioxane, ketones such as methyl ethyl ketone, and ethane trifluoride. Chain fluorocarbon and the like can be mentioned.

これらの洗浄溶媒は低い表面張力(例えば、25℃で24mN/m以下)を有する。低い表面張力の洗浄溶媒を用いることにより、微多孔を形成する網状構造が洗浄後の乾燥時に気−液界面の表面張力により収縮が抑制され、空孔率及び透過性に優れたポリオレフィン微多孔膜が得られる。これらの洗浄溶媒は可塑剤に応じて適宜選択し、単独でまたは混合して用いる。 These cleaning solvents have low surface tension (eg, 24 mN / m or less at 25 ° C.). By using a cleaning solvent with a low surface tension, the network structure that forms microporous is suppressed from shrinking due to the surface tension of the gas-liquid interface during drying after cleaning, and a polyolefin microporous membrane with excellent porosity and permeability. Is obtained. These cleaning solvents are appropriately selected depending on the plasticizer and used alone or in combination.

洗浄方法は、延伸フィルムを洗浄溶媒に浸漬し抽出する方法、延伸フィルムに洗浄溶媒をシャワーする方法、またはこれらの組み合わせによる方法等が挙げられる。洗浄溶媒の使用量は洗浄方法により異なるが、一般に延伸フィルム100質量部に対して300質量部以上であるのが好ましい。 Examples of the cleaning method include a method of immersing the stretched film in a cleaning solvent for extraction, a method of showering the stretching film with the cleaning solvent, a method using a combination thereof, and the like. The amount of the cleaning solvent used varies depending on the cleaning method, but is generally preferably 300 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the stretched film.

洗浄温度は15〜30℃でよく、必要に応じて80℃以下に加熱する。この時、洗浄溶媒の洗浄効果を高める観点、得られるポリオレフィン微多孔膜の物性(例えば、TD方向及び/又はMD方向の物性)が不均一にならないようにする観点、ポリオレフィン微多孔膜の機械的物性及び電気的物性を向上させる観点から、延伸フィルムが洗浄溶媒に浸漬している時間は長ければ長いほど良い。 The washing temperature may be 15 to 30 ° C., and if necessary, heat to 80 ° C. or lower. At this time, from the viewpoint of enhancing the cleaning effect of the cleaning solvent, from the viewpoint of preventing the physical properties of the obtained polyolefin microporous film (for example, the physical properties in the TD direction and / or the MD direction) from becoming non-uniform, the mechanical property of the polyolefin microporous film From the viewpoint of improving physical properties and electrical properties, the longer the stretched film is immersed in the washing solvent, the better.

上述のような洗浄は、洗浄後の延伸フィルム、すなわちポリオレフィン微多孔膜中の残留溶媒が1質量%未満になるまで行うのが好ましい。 The above-mentioned washing is preferably carried out until the residual solvent in the stretched film after washing, that is, the microporous polyolefin film is less than 1% by mass.

その後、乾燥工程で延伸フィルム中の溶媒を乾燥させ除去する。乾燥方法としては、特に限定は無く、金属加熱ロールを用いる方法や熱風を用いる方法等を選択することができる。乾燥温度は40〜100℃であることが好ましく、40〜80℃がより好ましい。乾燥が不十分であると、後の熱処理でポリオレフィン微多孔膜の空孔率が低下し、透過性が悪化する。 Then, in the drying step, the solvent in the stretched film is dried and removed. The drying method is not particularly limited, and a method using a metal heating roll, a method using hot air, or the like can be selected. The drying temperature is preferably 40 to 100 ° C, more preferably 40 to 80 ° C. If the drying is insufficient, the porosity of the polyolefin microporous membrane will decrease in the subsequent heat treatment, and the permeability will deteriorate.

(e)熱処理/再延伸工程
乾燥した延伸フィルムに対して、熱処理及び再延伸(少なくとも一軸方向に延伸)の少なくとも一方を行う。
(E) Heat treatment / re-stretching step At least one of heat treatment and re-stretching (stretching in at least one axial direction) is performed on the dried stretched film.

熱処理は、例えば、ロールによるMD方向の熱処理、テンターによるTD方向の熱処理、ロールとテンター、或いはテンターとテンターとの組み合わせ等を用いて行うことができる。
熱処理の温度は、120〜140℃が好ましく、125〜135℃がより好ましい。
The heat treatment can be performed using, for example, a heat treatment in the MD direction using a roll, a heat treatment in the TD direction using a tenter, a roll and a tenter, or a combination of a tenter and a tenter.
The temperature of the heat treatment is preferably 120 to 140 ° C, more preferably 125 to 135 ° C.

再延伸は、延伸フィルムを加熱しながら上述の延伸と同様にテンター法等により行うことができる。再延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよい。多段延伸の場合は、同時二軸または逐次延伸を組み合わせることにより行う。 The re-stretching can be performed by the tenter method or the like in the same manner as the above-mentioned stretching while heating the stretched film. The re-stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching. In the case of multi-stage stretching, simultaneous biaxial or sequential stretching is performed in combination.

再延伸の温度は、延伸フィルムの融点以下にすることが好ましく、(延伸フィルムのTcd−20℃)〜延伸フィルムの融点の範囲内にするのがより好ましい。具体的には、ポリエチレン組成物の場合、再延伸の温度は、70〜135℃が好ましく、110〜132℃がより好ましい。再延伸の温度は、最も好ましくは、120〜130℃である。 The re-stretching temperature is preferably equal to or lower than the melting point of the stretched film, and more preferably within the range of (Tcd-20 ° C. of the stretched film) to the melting point of the stretched film. Specifically, in the case of the polyethylene composition, the re-stretching temperature is preferably 70 to 135 ° C., more preferably 110 to 132 ° C. The re-stretching temperature is most preferably 120-130 ° C.

再延伸の倍率は、一軸延伸の場合、1.01〜2.0倍が好ましく、特にTD方向の倍率は1.1〜1.6倍が好ましく、1.2〜1.4倍がより好ましい。二軸延伸を行う場合、MD方向及びTD方向にそれぞれ1.01〜2.0倍延伸するのが好ましい。なお、再延伸の倍率は、MD方向とTD方向で異なってもよい。上述の範囲内で再延伸することで、空孔率及び透過性が上昇すると共に、ポリオレフィン微多孔膜の未開口部が減少し単位体積当たりの孔数や表面孔数が増加する。 In the case of uniaxial stretching, the re-stretching ratio is preferably 1.01 to 2.0 times, particularly preferably 1.1 to 1.6 times, and more preferably 1.2 to 1.4 times in the TD direction. .. When biaxial stretching is performed, it is preferable to stretch 1.01 to 2.0 times in the MD direction and the TD direction, respectively. The re-stretching magnification may be different in the MD direction and the TD direction. By re-stretching within the above range, the porosity and permeability are increased, the number of unopened portions of the polyolefin microporous film is reduced, and the number of pores per unit volume and the number of surface pores are increased.

熱収縮率及びしわやたるみの観点より、再延伸最大倍率からの緩和率は20%以下が好ましく、10%以下であることがより好ましく、5%以下が更に好ましい。当該緩和率が20%以下であると、均一なフィブリル構造が得られる。 From the viewpoint of heat shrinkage and wrinkles and sagging, the relaxation rate from the maximum re-stretching ratio is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, still more preferably 5% or less. When the relaxation rate is 20% or less, a uniform fibril structure can be obtained.

(f)その他の工程
さらに、その他用途に応じて、ポリオレフィン微多孔膜に親水化処理を施すこともできる。親水化処理は、モノマーグラフト、界面活性剤処理、コロナ放電等により行うことができる。モノマーグラフトは架橋処理後に行うのが好ましい。
(F) Other Steps Further, depending on other uses, the polyolefin microporous membrane can be hydrophilized. The hydrophilization treatment can be performed by a monomer graft, a surfactant treatment, a corona discharge, or the like. The monomer graft is preferably carried out after the cross-linking treatment.

ポリオレフィン微多孔膜に対して、α線、β線、γ線、電子線等の電離放射線の照射により架橋処理を施すのが好ましい。電子線の照射の場合、0.1〜100Mradの電子線量が好ましく、100〜300kVの加速電圧が好ましい。架橋処理によりポリオレフィン微多孔膜のメルトダウン温度が上昇する。 It is preferable that the microporous polyolefin membrane is crosslinked by irradiation with ionizing radiation such as α-ray, β-ray, γ-ray, and electron beam. In the case of electron beam irradiation, an electron dose of 0.1 to 100 Mrad is preferable, and an accelerating voltage of 100 to 300 kV is preferable. The cross-linking treatment raises the meltdown temperature of the microporous polyolefin membrane.

界面活性剤処理の場合、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤又は両イオン系界面活性剤のいずれも使用できるが、ノニオン系界面活性剤が好ましい。界面活性剤を水又はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールに溶解してなる溶液中にポリオレフィン微多孔膜を浸漬するか、ポリオレフィン微多孔膜にドクターブレード法により溶液を塗布する。 In the case of surfactant treatment, any of nonionic surfactant, cationic surfactant, anionic surfactant or amphoteric surfactant can be used, but nonionic surfactant is preferable. The polyolefin microporous membrane is immersed in water or a solution prepared by dissolving a surfactant in a lower alcohol such as methanol, ethanol, or isopropyl alcohol, or the solution is applied to the polyolefin microporous membrane by the doctor blade method.

本発明の多孔性ポリエチレンフィルムは、電池用セパレータとして用いた場合のメルトダウン特性や耐熱性を向上する目的で、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂多孔質体やポリイミド、ポリフェニレンスルフィド等の多孔質体等の表面コーティングやセラミック等の無機コーティング等を行ってもよい。 The porous polyethylene film of the present invention is a fluororesin porous body such as polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene, or polyimide or polyphenylene for the purpose of improving meltdown characteristics and heat resistance when used as a battery separator. Surface coating such as a porous body such as sulfide or inorganic coating such as ceramic may be applied.

以上のようにして得られたポリオレフィン微多孔膜は、フィルター、燃料電池用セパレータ、コンデンサー用セパレータ等様々な用途で用いることができるが、特に電池用セパレータとして用いたとき安全性及び出力特性に優れる。よって、当該セパレータは、電気自動車等の高エネルギー密度化、高容量化、及び高出力化を必要とする二次電池用の電池用セパレータとして好ましく用いることができる。 The polyolefin microporous membrane obtained as described above can be used for various purposes such as a filter, a separator for a fuel cell, and a separator for a capacitor, and is particularly excellent in safety and output characteristics when used as a separator for a battery. .. Therefore, the separator can be preferably used as a battery separator for a secondary battery that requires high energy density, high capacity, and high output for electric vehicles and the like.

本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明の実施態様は、これらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例で用いた評価方法、分析方法は、以下のとおりである。
The present invention will be described in more detail by way of examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples.
The evaluation method and analysis method used in the examples are as follows.

(1)重量平均分子量(Mw)
超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン重量平均分子量は以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により求めた。
・測定装置:WATERS CORPORATION製GPC−150C
・カラム:昭和電工株式会社製SHODEX UT806M
・カラム温度:135℃
・溶媒(移動相):O−ジクロルベンゼン
・溶媒流速:1.0mL/分
・試料濃度:0.1wt%(溶解条件:135℃/1H)
・インジェクション量:500μL
・検出器:WATERS CORPORATION製ディファレンシャルリフラクトメーター(RI検出器)
・検量線:単分散ポリスチレン標準試料を用いて得られた検量線から、所定の換算定数を用いて作成した。
(1) Weight average molecular weight (Mw)
The weight average molecular weight of ultra-high molecular weight polyethylene and high-density polyethylene was determined by the gel permeation chromatography (GPC) method under the following conditions.
-Measuring device: GPC-150C manufactured by WATERS CORPORATION
-Column: SHODEX UT806M manufactured by Showa Denko KK
・ Column temperature: 135 ℃
-Solvent (mobile phase): O-dichlorobenzene-Solvent flow rate: 1.0 mL / min-Sample concentration: 0.1 wt% (dissolution condition: 135 ° C / 1H)
-Injection amount: 500 μL
-Detector: WATERS CORPORATION differential refractometer (RI detector)
-Calibration curve: Prepared from a calibration curve obtained using a monodisperse polystyrene standard sample using a predetermined conversion constant.

(2)膜厚
ポリオレフィン微多孔膜の95mm×95mmの範囲内における任意の無作為に抽出した箇所で5点の膜厚を接触厚み計(株式会社ミツトヨ製ライトマチック)により測定し、5点の膜厚の平均値を求めた。
(2) Film thickness Five points of film thickness were measured with a contact thickness meter (Mitutoyo Co., Ltd. Lightmatic) at arbitrary randomly selected points within the range of 95 mm × 95 mm of the polyolefin microporous film, and five points were measured. The average value of the film thickness was calculated.

(3)透気度(sec/100cm
膜厚T1のポリオレフィン微多孔膜に対して透気度計(旭精工株式会社製、EGO−1T)で気体を100cm透過させるために必要な時間である透気度P1を測定し、式:P2=(P1×10)/T1により、膜厚を10μmとしたときの透気度P2を算出した。
なお、上記気体は空気を用いた。
(3) Air permeability (sec / 100 cm 3 )
The air permeability P1 is measured with an air permeability meter (EGO-1T, manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd.) for 100 cm 3 of gas through a polyolefin microporous membrane with a film thickness of T1, and the formula: By P2 = (P1 × 10) / T1, the air permeability P2 when the film thickness was 10 μm was calculated.
Air was used as the gas.

(4)空孔率
5cm角の試料をポリオレフィン微多孔膜から切り取り、その体積(cm)と質量(g)を求め、それらとポリマー密度(g/cm)より、次式を用いて計算した。以上の測定を同じポリオレフィン微多孔膜中の異なる任意の無作為に抽出した箇所で3点行い、3点の空孔率の平均値を求めた。
空孔率=[(体積−質量/ポリマー密度)/体積]×100
(4) A sample having a porosity of 5 cm square is cut out from a microporous polyolefin membrane, the volume (cm 3 ) and mass (g) of the sample are obtained, and the volume (cm 3 ) and mass (g) are calculated from them and the polymer density (g / cm 3 ) using the following equation. did. The above measurement was performed at 3 points at different random sampling points in the same polyolefin microporous membrane, and the average value of the porosity at the 3 points was obtained.
Pore ratio = [(volume-mass / polymer density) / volume] x 100

(5)膜厚10μm換算突刺強度
MARUBISHI社製の突刺計を用い、先端が球面(曲率半径R:0.5mm)の直径1mmの針で、膜厚T1(μm)、ポリオレフィン微多孔膜を2mm/秒の速度で突刺したときの最大荷重を測定し、突刺強度とした。
(5) Puncture strength in terms of film thickness of 10 μm Using a piercing meter manufactured by MARUBISHI, a needle with a spherical tip (radius of curvature R: 0.5 mm) and a diameter of 1 mm has a film thickness of T1 (μm) and a polyolefin microporous film of 2 mm. The maximum load when piercing at a speed of / sec was measured and used as the piercing strength.

最大荷重の測定値L1(N)を、式:L2=L1/T1×10により、膜厚を10μmとしたときの最大荷重L2に換算し、膜厚10μm換算突刺強度とした。以上の測定を同じポリオレフィン微多孔膜中の異なる任意の無作為に抽出した箇所で3点行い、3点の突刺強度及び膜厚10μm換算突刺強度の平均値を求めた。 The measured value L1 (N) of the maximum load was converted into the maximum load L2 when the film thickness was 10 μm by the formula: L2 = L1 / T1 × 10, and the puncture strength was converted into the film thickness 10 μm. The above measurement was performed at 3 points at different random sampling points in the same polyolefin microporous membrane, and the average value of the puncture strength at 3 points and the puncture strength converted to a film thickness of 10 μm was obtained.

(6)引張破断強度(MPa)、引張破断伸度(%)
幅10mmの短冊状試験片をポリオレフィン微多孔膜の幅方向の中心部分より3点取り、各々についてASTM D882(2012)により測定した測定結果の平均値を算出することによりMD方向及びTD方向それぞれの引張破断強度及び引張破断伸度を求めた。
(6) Tensile breaking strength (MPa), tensile breaking elongation (%)
Tensile test pieces with a width of 10 mm were scored from the central portion of the polyolefin microporous film in the width direction, and the average value of the measurement results measured by ASTM D882 (2012) was calculated for each of them to pull the tensile strength in the MD direction and the TD direction. The breaking strength and tensile elongation at breaking were determined.

(7)タフネス(MPa×%)
(6)より求めた引張破断強度及び引張破断伸度を用いて下式に従い、タフネスを求めた。
タフネス(MPa×%)=MD引張破断強度×MD引張破断伸度+TD引張破断強度×TD引張破断伸度
(7) Toughness (MPa x%)
The toughness was determined according to the following formula using the tensile breaking strength and tensile breaking elongation obtained from (6).
Toughness (MPa x%) = MD tensile breaking strength x MD tensile breaking elongation + TD tensile breaking strength x TD tensile breaking elongation

(8)TMAでの120℃における熱収縮率(%)
熱機械的分析装置(セイコー電子工業株式会社製、TMA/SS6600)を用い、長さ10mm(MD方向)、幅3mm(TD方向)の試験片を、一定の荷重(2gf)でMD方向に引っ張りながら、5℃/minの速度で室温から昇温して、120℃におけるサンプル長を測定し、その収縮率をTMAでの120℃におけるMD収縮率とした。また、長さ10mm(TD方向)、幅3mm(MD方向)の試験片を、一定の荷重(2gf)でTD方向に引っ張りながら、同様に収縮率を測定し、TMAでの120℃におけるTD収縮率とした。
(8) Heat shrinkage rate (%) at 120 ° C. in TMA
Using a thermomechanical analyzer (TMA / SS6600, manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.), a test piece with a length of 10 mm (MD direction) and a width of 3 mm (TD direction) is pulled in the MD direction with a constant load (2 gf). However, the temperature was raised from room temperature at a rate of 5 ° C./min, the sample length at 120 ° C. was measured, and the shrinkage rate was taken as the MD shrinkage rate at 120 ° C. in TMA. Further, while pulling a test piece having a length of 10 mm (TD direction) and a width of 3 mm (MD direction) in the TD direction with a constant load (2 gf), the shrinkage rate is measured in the same manner, and the TD shrinkage at 120 ° C. in TMA. It was a rate.

(9)最大孔径(BP径)及び平均孔径
パームポロメータ(PMI社製、CFP−1500A)を用いて、Dry−up、Wet−upの順で、最大孔径及び平均孔径を測定した。Wet−up測定は表面張力が15.6dynes/cmのPMI社製Galwick(商品名)を用いた。Galwickで十分に浸したポリオレフィン微多孔膜に圧力をかけ、空気が貫通し始める圧力から換算される孔径を最大孔径とした。
(9) Maximum hole diameter (BP diameter) and average hole diameter Using a palm porometer (manufactured by PMI, CFP-1500A), the maximum hole diameter and average hole diameter were measured in the order of Dry-up and Wet-up. For Wet-up measurement, Galwick (trade name) manufactured by PMI Co., Ltd. having a surface tension of 15.6 dynes / cm was used. Pressure was applied to the polyolefin microporous membrane sufficiently immersed in Galwick, and the pore diameter converted from the pressure at which air began to penetrate was defined as the maximum pore diameter.

Dry−up測定で圧力、流量曲線の1/2の傾きを示す曲線と、Wet−up測定の曲線が交わる点の圧力から平均孔径を換算した。圧力と平均孔径の換算は下記の数式を用いた。 The average pore diameter was converted from the pressure at the intersection of the pressure and the half slope of the flow rate curve in the Dry-up measurement and the pressure at the intersection of the Wet-up measurement curve. The following formula was used to convert the pressure and the average pore size.

d=C・γ/P
(上記式中、「d(μm)」はポリオレフィン微多孔膜の平均孔径、「γ(mN/m)」は液体の表面張力、「P(Pa)」は圧力、「C」は定数とした。)
d = C · γ / P
(In the above formula, "d (μm)" is the average pore size of the polyolefin microporous membrane, "γ (mN / m)" is the surface tension of the liquid, "P (Pa)" is the pressure, and "C" is a constant. .)

(10)表面開口率、表面孔数、表面孔径の算出
蒸着したポリオレフィン微多孔膜を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて加速電圧2kVで観察した。撮影したSEM画像を二値化処理することで空孔を抽出し、単位面積当たりの表面孔数、表面開口率及び表面孔径を算出した。
(10) Calculation of Surface Aperture Ratio, Number of Surface Pore, and Surface Pore Diameter The vapor-deposited polyolefin microporous film was observed with a scanning electron microscope (SEM) at an accelerating voltage of 2 kV. Pore was extracted by binarizing the captured SEM image, and the number of surface holes, the surface aperture ratio and the surface hole diameter per unit area were calculated.

二値化処理は加速電圧2kV、倍率10000倍、11.7μm×9.4μm(1280画素×1024画素)、8bit(256階調)グレースケールの画像を用いて実施した。画像処理方法としては、上記SEM画像に対して、3画素×3画素平均にてノイズ除去を行った後に、21画素×21画素平均した画像から−30階調をしきい値として動的二値化処理をすることで、暗部を抽出し、二値化処理を行った。 The binarization process was carried out using an accelerating voltage of 2 kV, a magnification of 10000 times, an image of 11.7 μm × 9.4 μm (1280 pixels × 1024 pixels), and an 8-bit (256 gradations) gray scale image. As an image processing method, after removing noise from the above SEM image by averaging 3 pixels x 3 pixels, a dynamic binary value is set to -30 gradations from the image averaged by 21 pixels x 21 pixels. By performing the conversion process, the dark part was extracted and the binarization process was performed.

元のSEM画像全体のうちの全暗部が占める面積の割合を表面開口率(SEM)(%)とした。また、抽出された独立した暗部より1μmあたりに存在する表面孔数を算出して、表面孔数(SEM)(個/μm)とした。 The ratio of the area occupied by the total dark part in the entire original SEM image was defined as the surface aperture ratio (SEM) (%). In addition, the number of surface holes existing per 1 μm 2 was calculated from the extracted independent dark areas and used as the number of surface holes (SEM) (pieces / μm 2 ).

さらに、独立した孔の各面積から、下式に基づき、平均を算出して表面孔径(SEM)(nm)とした。
表面孔径(SEM)=(孔の全面積/表面孔数/3.14)0.5×2
Further, from each area of the independent pores, the average was calculated based on the following formula to obtain the surface pore diameter (SEM) (nm).
Surface hole diameter (SEM) = (total area of holes / number of surface holes / 3.14) 0.5 x 2

また、式(1)の右辺である「−0.11×表面開口率W(%)+6.2」の値を求めた。 Further, the value of "-0.11 x surface aperture ratio W (%) +6.2" on the right side of the equation (1) was obtained.

(11)単位体積あたりの孔数
単位体積当たりの孔数X(個/μm)は、下記式(1a)で算出することができる。
孔数X(個/μm)=4×(ε/100)/(π×d×τ/L)・・・式(1a)
[ε:空孔率(%)、d:平均孔径(μm)、τ:式(1b)で算出した曲路率、L:膜厚(μm)]
(11) Number of holes per unit volume The number of holes X (pieces / μm 3 ) per unit volume can be calculated by the following formula (1a).
Number of holes X (pieces / μm 3 ) = 4 × (ε/100) / (π × d 2 × τ a / L) ・ ・ ・ Equation (1a)
[Ε: Pore ratio (%), d: Average pore diameter (μm), τ a : Curvature ratio calculated by equation (1b), L: Film thickness (μm)]

曲路率τ={d×(ε/100)×v/(3L×P×Rgas)}0.5・・・式(1b)
[d:平均孔径(μm)、ε:空孔率(%)、v:空気の分子速度(=500m/sec)、L:膜厚(μm)、P:標準圧力(=101325Pa)、Rgas:式(1c)で算出した気体透過定数(m/(m・sec・Pa)]
gas=0.0001/{透気度(sec/100cm)×(6.424×10−4)×(0.01276×P)}・・・式(1c)
[Ps:標準圧力(=101325Pa)]
Curve rate τ a = {d × (ε/100) × v / (3L × P s × R gas )} 0.5 ... Equation (1b)
[D: average pore size (μm), ε: pore ratio (%), v: molecular velocity of air (= 500 m / sec), L: film thickness (μm), P s : standard pressure (= 101325 Pa), R gas : Gas permeation constant calculated by equation (1c) (m 3 / (m 2 · sec · Pa)]
R gas = 0.0001 / {Air permeability (sec / 100 cm 3 ) x (6.424 x 10 -4 ) x (0.01276 x P s )} ... Equation (1c)
[Ps: Standard pressure (= 101325Pa)]

(12)耐異物性評価
引張試験機(AUTOGRAPH)《SHIMAZU製AGS−X》、1.5Vキャパシタ及びデータロガーを用いて、負極/ポリオレフィン微多孔膜/500μm径のクロム球/アルミ箔の順にセットした簡易電池に0.3mm/minの条件でプレスし電池がショートするまでの変移量を測定した。高い変移量でもショートしないサンプルほど耐異物性が良好であり、変移量と耐異物性の関係は下記5段階で評価した。
(12) Foreign matter resistance evaluation Using a tensile tester (AUTOGRAPH) << AGS-X manufactured by SHIMAZU >>, a 1.5V capacitor and a data logger, set in the order of negative electrode / polyolefin microporous film / 500 μm diameter chrome ball / aluminum foil. The simple battery was pressed under the condition of 0.3 mm / min, and the amount of transition until the battery was short-circuited was measured. The sample that did not short-circuit even with a high transfer amount had better foreign matter resistance, and the relationship between the transfer amount and the foreign matter resistance was evaluated on the following five stages.

A:変移量(mm)/セパレータ厚み(μm)が0.030以上であった。
B:変移量(mm)/セパレータ厚み(μm)が0.025以上0.030未満であった。
C:変移量(mm)/セパレータ厚み(μm)が0.020以上0.025未満であった。
D:変移量(mm)/セパレータ厚み(μm)が0.015以上0.020未満であった。
E:変移量(mm)/セパレータ厚み(μm)が0.015未満であった。
A: The amount of transfer (mm) / separator thickness (μm) was 0.030 or more.
B: The amount of transfer (mm) / separator thickness (μm) was 0.025 or more and less than 0.030.
C: The transfer amount (mm) / separator thickness (μm) was 0.020 or more and less than 0.025.
D: The amount of transfer (mm) / separator thickness (μm) was 0.015 or more and less than 0.020.
E: The amount of transfer (mm) / separator thickness (μm) was less than 0.015.

(13)17Cにおける容量維持率測定
ポリオレフィン微多孔膜のレート特性を評価するために、正極、負極、セパレータ及び電解質からなる非水電解液二次電池にポリオレフィン微多孔膜をセパレータとして組み込んで、充放電試験を行った。
(13) Measurement of Capacity Retention Rate at 17C In order to evaluate the rate characteristics of the polyolefin microporous membrane, the polyolefin microporous membrane is incorporated into a non-aqueous electrolyte secondary battery composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte as a separator and charged. A discharge test was performed.

幅38mm×長さ33mm×厚さ20μmのアルミニウム箔上に目付け9.5mg/cmにてNMC532(リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(Li1.05Ni0.50Mn0.29Co0.21))を積層したカソード、及び、幅40mm×長さ35mm×厚さ10μmの銅箔上に密度1.45g/cmの天然黒鉛を単位面積質量5.5mg/cmで積層したアノードを用いた。正極及び負極は120℃の真空オーブンで乾燥して使用した。 NMC532 (Lithium Nickel Manganese Cobalt Composite Oxide (Li 1.05 Ni 0.50 Mn 0.29 Co 0.21) at 9.5 mg / cm 2 on an aluminum foil with a width of 38 mm, a length of 33 mm and a thickness of 20 μm. O 2 )) is laminated on a cathode, and natural graphite with a density of 1.45 g / cm 3 is laminated on a copper foil having a width of 40 mm, a length of 35 mm, and a thickness of 10 μm at a unit area mass of 5.5 mg / cm 2. Was used. The positive electrode and the negative electrode were dried and used in a vacuum oven at 120 ° C.

セパレータは、長さ50mm、幅50mmのポリオレフィン微多孔膜を室温の真空オーブンで乾燥して使用した。電解液はエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートの混合物(30/35/35、体積比)中に、ビニレンカーボネート(VC)及びLiPFを溶解させ、VC濃度:0.5質量%、LiPF濃度:1mol/Lの溶液を調製した。 As the separator, a microporous polyolefin membrane having a length of 50 mm and a width of 50 mm was dried in a vacuum oven at room temperature and used. The electrolytic solution is a mixture of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate (30/35/35, volume ratio) in which vinylene carbonate (VC) and LiPF 6 are dissolved, and the VC concentration is 0.5% by mass, LiPF 6. A solution of concentration: 1 mol / L was prepared.

正極、セパレータ及び負極を積み重ね、得られた積層体をラミネートパウチ内に配置し、ラミネートパウチ内に電解液を注液し、当該ラミネートパウチを真空シールすることにより、非水電解液二次電池を作製した。 A non-aqueous electrolyte secondary battery is formed by stacking a positive electrode, a separator, and a negative electrode, arranging the obtained laminate in a laminate pouch, injecting an electrolytic solution into the laminate pouch, and vacuum-sealing the laminate pouch. Made.

作製した非水電解液二次電池を初回充電として、温度35℃、0.1Cにて10〜15%充電し、35℃にて1晩(12時間以上)放置し、ガス抜きを実施した。次に、温度35℃、電圧範囲:2.75〜4.2V、充電電流値0.1CのCC−CV充電(終止電流条件0.02C)、放電電流値0.1CのCC放電を実施した。次に、温度35℃、電圧範囲:2.75〜4.2V、充電電流値0.2CのCC−CV充電(終止電流条件0.05C)、放電電流値0.2CのCC放電を3サイクル行った時点を非水電解液二次電池の初期とした。 The prepared non-aqueous electrolyte secondary battery was charged for 10 to 15% at a temperature of 35 ° C. and 0.1 C for the first time, and left at 35 ° C. overnight (12 hours or more) for degassing. Next, CC-CV charging with a temperature of 35 ° C., a voltage range of 2.75 to 4.2 V, a charging current value of 0.1 C (termination current condition 0.02 C), and CC discharge with a discharge current value of 0.1 C were carried out. .. Next, 3 cycles of CC-CV charging (termination current condition 0.05C) with temperature 35 ° C., voltage range: 2.75 to 4.2V, charging current value 0.2C, and CC discharge with discharge current value 0.2C. The time point at which this was performed was defined as the initial stage of the non-aqueous electrolyte secondary battery.

次に、温度35℃、電圧範囲:2.75〜4.2V、充電電流値0.2CのCC−CV充電(終止電流条件0.05C)、放電電流値0.2CのCC放電をして、その時の放電容量を0.2C容量とした。次に、温度35℃、電圧範囲:2.75〜4.2V、充電電流値0.5CでCC−CV充電(終止電流条件0.05C)した後に、35℃で非水電解液二次電池の17C(306mA、24.48mA/cm)におけるレート試験を行った。この結果より、0.2C容量に対する17C容量の割合{(17C容量/0.2C容量)×100}(%)を容量維持率(%)とした。 Next, CC-CV charging with a temperature of 35 ° C., a voltage range of 2.75 to 4.2 V, a charging current value of 0.2 C (termination current condition of 0.05 C), and CC discharge with a discharge current value of 0.2 C are performed. The discharge capacity at that time was set to 0.2 C capacity. Next, after CC-CV charging (termination current condition 0.05C) at a temperature of 35 ° C., a voltage range: 2.75 to 4.2V, and a charging current value of 0.5C, a non-aqueous electrolyte secondary battery at 35 ° C. A rate test was performed at 17C (306mA, 24.48mA / cm 2 ). From this result, the ratio of 17C capacity to 0.2C capacity {(17C capacity / 0.2C capacity) × 100} (%) was defined as the capacity retention rate (%).

[実施例1]
原料としてMwが20×10の超高分子量ポリエチレンを用いた。超高分子量ポリエチレン10質量部に流動パラフィン90質量部を加え、さらに超高分子量ポリエチレンの質量を基準として0.5質量部の2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールと0.7質量部のテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタンを酸化防止剤として加えて混合し、ポリエチレン樹脂溶液を調製した。
[Example 1]
Mw as the starting material was used an ultra-high molecular weight polyethylene of 20 × 10 5. 90 parts by mass of liquid paraffin is added to 10 parts by mass of ultra-high molecular weight polyethylene, and 0.5 parts by mass of 2,6-di-t-butyl-p-cresol and 0.7 mass by mass based on the mass of ultra-high molecular weight polyethylene. Part of tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] methane was added as an antioxidant and mixed to prepare a polyethylene resin solution.

得られたポリエチレン樹脂溶液を二軸押出機に投入し180℃で混練し、Tダイに供給し、押出物を15℃に制御された冷却ロールで冷却してゲル状シートを形成した。 The obtained polyethylene resin solution was put into a twin-screw extruder, kneaded at 180 ° C., supplied to a T-die, and the extruded product was cooled with a cooling roll controlled at 15 ° C. to form a gel-like sheet.

得られたゲル状シートを、テンター延伸機により115℃で長手方向及び幅方向ともに8倍に同時二軸延伸し、そのままテンター延伸機内でシート幅を固定し、115℃の温度で10秒間保持した。 The obtained gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched 8 times in both the longitudinal direction and the width direction at 115 ° C. by a tenter stretching machine, the sheet width was fixed as it was in the tenter stretching machine, and the sheet was held at a temperature of 115 ° C. for 10 seconds. ..

次いで延伸したゲル状シートを洗浄槽で塩化メチレン浴中に浸漬し、流動パラフィン除去後乾燥を行い、ポリオレフィン微多孔膜を得た。最後にテンター延伸機のオーブンとして長手方向に区切られた複数のゾーンからなるオーブンを使用し、延伸は行わず120℃の温度で10分間、熱固定を実施した。 Next, the stretched gel-like sheet was immersed in a methylene chloride bath in a washing tank, and after removing liquid paraffin, it was dried to obtain a polyolefin microporous membrane. Finally, an oven composed of a plurality of zones divided in the longitudinal direction was used as the oven of the tenter stretching machine, and heat fixing was carried out at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes without stretching.

ポリオレフィン微多孔膜の原料処方及び製膜条件を表1、ポリオレフィン微多孔膜の評価結果を表3に記載する。 Table 1 shows the raw material formulation and film forming conditions of the polyolefin microporous film, and Table 3 shows the evaluation results of the polyolefin microporous film.

[実施例2〜11、比較例1〜11]
原料処方及び製膜条件を表1、表2のとおりに変更した以外は実施例1と同様にして、ポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[Examples 2 to 11 and Comparative Examples 1 to 11]
A polyolefin microporous film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the raw material formulation and the film forming conditions were changed as shown in Tables 1 and 2.

なお、表1〜2中、「UHPE」は超高分子量ポリエチレンを意味し、「HDPE」は高密度ポリエチレンを意味する。
得られたポリオレフィン微多孔膜の評価結果は表3、表4に記載のとおりである。
In Tables 1 and 2, "UHPE" means ultra-high molecular weight polyethylene, and "HDPE" means high-density polyethylene.
The evaluation results of the obtained polyolefin microporous membrane are as shown in Tables 3 and 4.

Figure 2020164861
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比較例1〜6、10、11と比較例7〜8を比較した結果、原料の分子量を上げ、樹脂濃度を低下させることにより、高分子量化による高強度化、低樹脂濃度化による表面孔数の増加の傾向が見られるものの、透気度が悪化し、出力特性が悪い。また強度も十分には改善できていなかった。また比較例7、8と比較例9を比較した結果、延伸倍率を上げることで、強度と透気度のバランスは改善するものの、耐異物性と出力特性の両立の改善は不十分であった。
さらに出力特性を改善する方法として、表面孔数を増やすため、超高分子量ポリエチレンの含有比率を調整し、超高分子量ポリエチレン単独にしても、表面孔数は増加するものの著しい効果は見られず、出力特性と強度の両立はできなかった(比較例5、10)。
実施例1−6は分子量200万のUHPEを用い高倍率に延伸した結果、延伸の均一性が改善され高い孔数と強度バランスを達成し、良好な出力特性と耐異物性が得られている。また、実施例2、4、5は実施例1に比べ高延伸倍率または、樹脂濃度が増加を増加した結果、さらなる高強度化を達成し、優れた安全性が得られている。実施例7−8は分子量100万のUHPEを比較的高い樹脂濃度(17%)で10×10倍に高倍率に延伸にした結果、実施例4や比較例5、6に比べ高い孔数と強度バランスを有しており、優れた電池特性と安全性が得られている。この表面孔数と強度のバランスは、従来処方では得ることのできなかった領域であり、その結果、耐異物性も出力特性も良好であった。さらには、通常、高強度化とはトレードオフの関係にある熱収縮率やタフネス、透気度も悪化しておらず、従来処方では得ることができなかった物性バランスを有するポリオレフィン微多孔膜を得た。
As a result of comparing Comparative Examples 1 to 6, 10 and 11 with Comparative Examples 7 to 8, the molecular weight of the raw material was increased and the resin concentration was decreased to increase the strength by increasing the molecular weight and the number of surface pores by decreasing the resin concentration. Although there is a tendency for the number of plastics to increase, the air permeability deteriorates and the output characteristics are poor. Moreover, the strength was not sufficiently improved. Further, as a result of comparing Comparative Examples 7 and 8 and Comparative Example 9, although the balance between strength and air permeability was improved by increasing the draw ratio, the improvement in both foreign matter resistance and output characteristics was insufficient. ..
As a method for further improving the output characteristics, even if the content ratio of the ultra-high molecular weight polyethylene is adjusted in order to increase the number of surface pores and the ultra-high molecular weight polyethylene is used alone, the number of surface pores is increased, but no significant effect is observed. Both output characteristics and strength could not be achieved (Comparative Examples 5 and 10).
In Example 1-6, as a result of stretching at a high magnification using UHPE having a molecular weight of 2 million, the uniformity of stretching was improved, a high number of pores and a high strength balance were achieved, and good output characteristics and foreign matter resistance were obtained. .. Further, in Examples 2, 4 and 5, as a result of increasing the high draw ratio or the increase in the resin concentration as compared with Example 1, further high strength is achieved and excellent safety is obtained. In Examples 7-8, UHPE having a molecular weight of 1 million was stretched at a relatively high resin concentration (17%) at a high magnification of 10 × 10 times, resulting in a higher number of holes than in Examples 4 and Comparative Examples 5 and 6. It has a strength balance and has excellent battery characteristics and safety. This balance between the number of surface holes and the strength is a region that could not be obtained by the conventional formulation, and as a result, the foreign matter resistance and the output characteristics were good. Furthermore, a polyolefin microporous membrane that has a physical property balance that could not be obtained by conventional formulations, which usually does not deteriorate in heat shrinkage, toughness, and air permeability, which are trade-offs with high strength, is obtained. Obtained.

Claims (11)

膜厚10μm換算の突刺強度Y(N)と、表面開口率W(%)が下記式(1)の関係を満たし、かつMD方向の引張破断強度及びTD方向の引張破断強度がともに180MPa以上であるポリオレフィン微多孔膜。
Y(N)≧−0.11×W(%)+6.2・・・式(1)
The piercing strength Y (N) converted to a film thickness of 10 μm and the surface aperture ratio W (%) satisfy the relationship of the following formula (1), and both the tensile breaking strength in the MD direction and the tensile breaking strength in the TD direction are 180 MPa or more. A polyolefin microporous membrane.
Y (N) ≧ −0.11 × W (%) +6.2 ... Equation (1)
前記表面開口率Wが5%以上45%以下である請求項1記載のポリオレフィン微多孔膜。 The microporous polyolefin membrane according to claim 1, wherein the surface aperture ratio W is 5% or more and 45% or less. 平均孔径が40nm未満である、請求項1または2に記載のポリオレフィン微多孔膜。 The polyolefin microporous membrane according to claim 1 or 2, wherein the average pore size is less than 40 nm. タフネスが35000(MPa×%)以上である、請求項1〜3のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜。 The polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein the toughness is 35,000 (MPa ×%) or more. 前記突刺強度Yが3.0N以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリオレフィン微多孔膜。 The polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the piercing strength Y is 3.0 N or more. 熱機械分析によって測定されたMD方向の120℃における熱収縮率が15%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリオレフィン微多孔膜。 The microporous polyolefin membrane according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat shrinkage rate at 120 ° C. in the MD direction measured by thermomechanical analysis is 15% or less. 空孔率が40%以上60%未満である、請求項1〜6のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜。 The polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 6, wherein the porosity is 40% or more and less than 60%. 微多孔膜であるポリオレフィンがポリエチレンである、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリオレフィン微多孔膜。 The polyolefin microporous film according to any one of claims 1 to 7, wherein the polyolefin that is the microporous film is polyethylene. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリオレフィン微多孔膜を含む、電池用セパレータ。 A battery separator comprising the polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 8. 請求項9に記載の電池用セパレータを含む、二次電池。 A secondary battery comprising the battery separator according to claim 9. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法であって、
溶媒とポリオレフィン樹脂の合計を100質量%としたとき、重量平均分子量100万以上の超高分子量ポリエチレンの含有割合が5〜30質量%であり、かつ前記ポリオレフィン樹脂の含有割合が30質量%未満である溶液を調製する工程、
前記溶液をダイより押出し、冷却固化することにより未延伸のゲル状シートを形成する工程、
前記ゲル状シートを、前記ゲル状シートの結晶分散温度〜前記ゲル状シートの融点+10℃の温度で、面積倍率が40倍以上となるように延伸し、延伸フィルムを得る工程、
前記延伸フィルムから可塑剤を抽出して前記延伸フィルムを乾燥する工程、並びに
乾燥後の延伸フィルムの熱処理及び乾燥後の延伸フィルムの再延伸の少なくとも一方を行う工程を有する、
ポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
The method for producing a microporous polyolefin membrane according to any one of claims 1 to 7.
When the total of the solvent and the polyolefin resin is 100% by mass, the content ratio of the ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1 million or more is 5 to 30% by mass, and the content ratio of the polyolefin resin is less than 30% by mass. The process of preparing a solution,
A step of forming an unstretched gel-like sheet by extruding the solution from a die and cooling and solidifying the solution.
A step of stretching the gel-like sheet at a temperature from the crystal dispersion temperature of the gel-like sheet to the melting point of the gel-like sheet + 10 ° C. so that the area magnification is 40 times or more to obtain a stretched film.
It has a step of extracting a plasticizer from the stretched film and drying the stretched film, and a step of performing at least one of heat treatment of the stretched film after drying and re-stretching of the stretched film after drying.
A method for producing a microporous polyolefin membrane.
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