JP2021181524A - Method of producing microporous film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微多孔膜の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a microporous membrane.
微多孔膜は、様々な孔径や孔形状を有する膜であり、ろ過膜や透析膜のフィルター、電池用セパレータや電解コンデンサー用のセパレータ等の種々の分野に用いられる。これらの中でも、ポリオレフィンを樹脂材料とする微多孔膜は、耐薬品性、絶縁性、機械的強度等に優れ、シャットダウン特性を有するため、二次電池用セパレータとして広く用いられる。これらの用途において、低分子量化、変色、炭化物の発生等の製造工程中での樹脂の性状異常は、製品の品質に大きく影響を及ぼす。 The microporous membrane is a membrane having various pore diameters and pore shapes, and is used in various fields such as filters for filtration membranes and dialysis membranes, separators for batteries, and separators for electrolytic capacitors. Among these, microporous membranes made of polyolefin as a resin material are widely used as separators for secondary batteries because they are excellent in chemical resistance, insulating property, mechanical strength, etc., and have shutdown characteristics. In these applications, abnormalities in the properties of the resin during the manufacturing process, such as low molecular weight, discoloration, and generation of carbides, greatly affect the quality of the product.
ポリオレフィンは溶融混練によりフィルム成形が行われるが、溶融時に酸素が混入していた場合、加熱溶融時の熱や混練時のせん断発熱により樹脂は熱酸化劣化し、分子鎖切断による低分子量化や樹脂の変色、炭化物の生成による製品欠点の発生、製品の強度低下を引き起こすことが知られている。 Polyolefins are film-formed by melt-kneading, but if oxygen is mixed in during melting, the resin undergoes thermal oxidative deterioration due to heat during heating and melting and shear heat generation during kneading, resulting in lower molecular weight due to molecular chain breakage and resin. It is known to cause discoloration of the product, occurrence of product defects due to the formation of carbides, and decrease in the strength of the product.
樹脂の劣化防止策として、特許文献1記載のように押出機に窒素を流すこと、特許文献1および2記載のように酸化防止剤を添加する、また劣化温度以下での混練等の条件面を工夫することが挙げられるが、一般には特に簡便且つ良好な分散状態を保てる、酸化防止剤の添加が用いられることが多い。 As measures to prevent deterioration of the resin, conditions such as flowing nitrogen through the extruder as described in Patent Document 1, adding an antioxidant as described in Patent Documents 1 and 2, and kneading at a temperature below the deterioration temperature are set. Although some measures can be taken, in general, the addition of an antioxidant, which is particularly convenient and can maintain a good dispersion state, is often used.
しかし酸化防止剤は、添加量が適正より少ないと、樹脂劣化し強度低下や欠点発生に繋がる。また酸化防止剤が適正量より多いと、特許文献1記載のように製膜過程で酸化防止剤がブリードアウトするリスクがあり、工程の汚染や生産性、収率、品位の低下といった問題がある。よってポリオレフィン微多孔膜生産時において、酸化防止剤は適正量を添加する必要がある。 However, if the amount of the antioxidant added is less than the appropriate amount, the resin deteriorates, leading to a decrease in strength and the occurrence of defects. Further, if the amount of the antioxidant is larger than the appropriate amount, there is a risk that the antioxidant will bleed out in the film forming process as described in Patent Document 1, and there are problems such as contamination of the process and deterioration of productivity, yield and quality. .. Therefore, it is necessary to add an appropriate amount of the antioxidant during the production of the microporous polyolefin membrane.
特許文献1では、ポリオレフィン樹脂に対して0.05〜5質量%の酸化防止剤を添加することで、劣化がなく長期間運転できるポリオレフィン微多孔膜を提供できるとしている。また特許文献2では、フィルムサンプルを200℃の酸素雰囲気化で測定した酸化誘導時間が7分以上とすることで、酸化劣化を抑え、フィルムの機械的強度の経時的な低下を抑制することができる、としている。 Patent Document 1 states that by adding 0.05 to 5% by mass of an antioxidant to a polyolefin resin, it is possible to provide a microporous polyolefin membrane that can be operated for a long period of time without deterioration. Further, in Patent Document 2, by setting the oxidation induction time of the film sample in an oxygen atmosphere of 200 ° C. to 7 minutes or more, it is possible to suppress oxidative deterioration and suppress deterioration of the mechanical strength of the film over time. It is said that it can be done.
特許文献1では、適正な酸化防止剤量をポリオレフィン樹脂に対する質量比で規定している。しかし適正な酸化防止剤量は、樹脂の種類や分子量、組成、製造条件により変わりうるものであることから、特許文献1の条件での範囲規定は不十分だと言える。例えば、ポリオレフィン樹脂を用いた場合、分子量が高い樹脂ほど劣化による物性への影響が大きい。また、同じ原料を用いて混練した際、吐出量が大きいと樹脂がせん断されることで樹脂温度が高くなり、樹脂劣化が進行し易い。酸化防止剤量のみで適正量を規定すると、これらの影響が排除されてしまうことから、他パラメータを含めた規定が必要である。特許文献2では、適正な酸化防止量の規定方法として酸化誘導時間が採用されているが、この酸化誘導時間は最終製品であるフィルムの値を採用しており、製膜における中間生成物による工程汚染への影響は考慮されていない。 Patent Document 1 defines an appropriate amount of antioxidant as a mass ratio to a polyolefin resin. However, since the appropriate amount of the antioxidant can change depending on the type, molecular weight, composition, and manufacturing conditions of the resin, it can be said that the range is not sufficiently defined under the conditions of Patent Document 1. For example, when a polyolefin resin is used, the higher the molecular weight of the resin, the greater the influence on the physical properties due to deterioration. Further, when kneading using the same raw material, if the discharge amount is large, the resin is sheared and the resin temperature rises, so that the resin deterioration tends to proceed. If the appropriate amount is specified only by the amount of the antioxidant, these effects will be eliminated, so it is necessary to specify the amount including other parameters. In Patent Document 2, the oxidation induction time is adopted as a method for defining an appropriate antioxidant amount, but the oxidation induction time adopts the value of the film which is the final product, and is a process using an intermediate product in film formation. The impact on pollution is not taken into account.
以上を踏まえ、本発明は、微多孔膜の製造工程において各条件に合わせた酸化防止剤量調整により、微多孔膜の品位、生産性、収率を改善することを目的とする。 Based on the above, it is an object of the present invention to improve the quality, productivity, and yield of the microporous membrane by adjusting the amount of the antioxidant according to each condition in the process of manufacturing the microporous membrane.
そこで本発明者等は鋭意検討し、樹脂と可塑剤を混練して混練物を形成する工程において、二軸押出機出口で採取したポリオレフィン溶液の酸化誘導時間を測定し、酸化誘導時間と滞留時間の比を特定の範囲に調整することにより、樹脂の劣化を抑制しつつ最小限の酸化防止剤量で生産できる点において、従来の微多孔膜の製造方法よりも優れることを見出し本発明に到達した。 Therefore, the present inventors have diligently studied and measured the oxidation induction time of the polyolefin solution collected at the outlet of the twin-screw extruder in the step of kneading the resin and the plasticizer to form the kneaded product, and the oxidation induction time and the residence time. The present invention has been found to be superior to the conventional method for producing a microporous film in that it can be produced with a minimum amount of antioxidant while suppressing deterioration of the resin by adjusting the ratio of bottom.
上記課題を解決するために、本発明は、
(a)ポリオレフィン樹脂と可塑剤を押出機に供給し、溶融混練してポリオレフィン溶液を調製する工程
(b)ポリオレフィン溶液に溶存するガスを除去する工程
(c)ポリオレフィン溶液を押出機から吐出して口金を介してシート状に押出す工程
(d)押出したシート状ポリオレフィン溶液を冷却してゲルシートを形成する工程
(e)ゲルシートを延伸する工程
(f)延伸後のゲルシートから可塑剤を除去、乾燥して微多孔膜を形成する工程
を有する微多孔膜の製造方法において、
押出機にポリオレフィン樹脂と可塑剤を投入してから溶融混練後口金を介して押出されるまでの時間を滞留時間としたとき、滞留時間が10〜120分の範囲であって、吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度がポリオレフィン溶液の酸化開始温度よりも低温の場合にはポリオレフィン溶液の酸化誘導時間が滞留時間の20〜300%であり、吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度がポリオレフィン溶液の酸化開始温度よりも高温の場合にはポリオレフィン溶液の酸化誘導時間が滞留時間の50〜300%であることを特徴とする微多孔膜の製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention
(A) Step of supplying the polyolefin resin and the plasticizer to the extruder and melt-kneading to prepare the polyolefin solution (b) Step of removing the gas dissolved in the polyolefin solution (c) Discharging the polyolefin solution from the extruder Step of extruding into sheet shape through mouthpiece (d) Step of cooling extruded sheet-like polyolefin solution to form gel sheet (e) Step of stretching gel sheet (f) Removal of plasticizer from stretched gel sheet and drying In a method for producing a microporous film, which comprises a step of forming a microporous film.
When the residence time is the time from when the polyolefin resin and the plasticizer are put into the extruder to when it is extruded through the mouthpiece after melt-kneading, the residence time is in the range of 10 to 120 minutes, and the discharged polyolefin solution. When the resin temperature of the polyolefin solution is lower than the oxidation start temperature of the polyolefin solution, the oxidation induction time of the polyolefin solution is 20 to 300% of the residence time, and the resin temperature of the discharged polyolefin solution is higher than the oxidation start temperature of the polyolefin solution. Provided is a method for producing a microporous film, characterized in that the oxidation induction time of the polyolefin solution is 50 to 300% of the residence time at high temperatures.
上記課題を解決するために、本発明は、押出機出口より吐出されるポリオレフィン溶液の樹脂温度が150〜250℃の範囲であることを特徴とする微多孔膜の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a microporous membrane, wherein the resin temperature of the polyolefin solution discharged from the outlet of the extruder is in the range of 150 to 250 ° C.
上記課題を解決するために、本発明は、前記ポリオレフィン樹脂は重量平均分子量1×104以上8×106以下のポリエチレンであることを特徴とする微多孔膜の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention, the polyolefin resin to provide a method for manufacturing a microporous film, characterized in that the weight average molecular weight of 1 × 10 4 or more 8 × 10 6 or less polyethylene.
上記課題を解決するために、本発明は、前記ポリオレフィン樹脂は重量平均分子量1×106未満のポリオレフィン及び重量平均分子量1×106以上のポリオレフィンからなる組成物であり、組成物中における前記重量平均分子量1×106未満のポリオレフィンの含有量が50質量%〜99質量%であることを特徴とするポリオレフィン微多孔膜の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention, the polyolefin resin is a composition comprising a weight-average molecular weight 1 × 10 of less than 6 polyolefin and a weight average molecular weight 1 × 10 6 or more polyolefins, the weight in the composition to provide a method of manufacturing a polyolefin microporous membrane, wherein the amount of the polyolefin of average molecular weight of less than 1 × 10 6 is 50 wt% to 99 wt%.
本発明によれば、二次電池用セパレータとして好適な微多孔膜を、歩留まり、品質及び収率が改善された工程にて製造することができる。 According to the present invention, a microporous membrane suitable as a separator for a secondary battery can be produced in a process in which the yield, quality and yield are improved.
以下、本発明について好ましい実施形態に基づき説明する。なお、本明細書において、微多孔膜とは、膜内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体及び液体の少なくとも一方が通過可能となっている膜をいう。また、ポリオレフィン微多孔膜とは、ポリオレフィンを主成分として含む微多孔膜をいい、好ましくは、ポリオレフィンを微多孔膜全量に対して90質量%以上含む微多孔膜をいう。 Hereinafter, the present invention will be described based on a preferred embodiment. In the present specification, the microporous membrane has a large number of micropores inside the membrane and has a structure in which these micropores are connected, and gas and liquid are transferred from one surface to the other. A membrane that allows at least one to pass through. Further, the polyolefin microporous membrane means a microporous membrane containing polyolefin as a main component, and preferably refers to a microporous membrane containing 90% by mass or more of polyolefin with respect to the total amount of the microporous membrane.
本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法は、
(a)ポリオレフィン樹脂と可塑剤を押出機に供給し、溶融混練してポリオレフィン溶液を調製する工程
(b)ポリオレフィン溶液に溶存するガスを除去する工程
(c)ポリオレフィン溶液を押出機から吐出して口金を介してシート状に押出す工程
(d)押出したシート状ポリオレフィン溶液を冷却してゲルシートを形成する工程
(e)ゲルシートを延伸する工程
(f)延伸後のゲルシートから可塑剤を除去、乾燥して微多孔膜を形成する工程
を有し、
押出機に原料を投入し溶融混練後口金を介して押出されるまでの時間を滞留時間としたとき、ポリオレフィン溶液の滞留時間が10分以上120分以下の範囲であって、押出機出口より吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度がポリオレフィン溶液の酸化開始温度よりも低温の場合にはポリオレフィン溶液の酸化誘導時間が滞留時間の20%以上300%以下であり、吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度がポリオレフィン溶液の酸化開始温度よりも高温の場合にはポリオレフィン溶液の酸化誘導時間が滞留時間の60%以上300%以下を満たす。
The method for producing a microporous polyolefin membrane of the present invention is
(A) Step of supplying the polyolefin resin and the plasticizer to the extruder and melt-kneading to prepare the polyolefin solution (b) Step of removing the gas dissolved in the polyolefin solution (c) Discharging the polyolefin solution from the extruder Step of extruding into sheet shape through mouthpiece (d) Step of cooling extruded sheet-like polyolefin solution to form gel sheet (e) Step of stretching gel sheet (f) Removal of plasticizer from stretched gel sheet and drying Has a step of forming a microporous film.
When the residence time is the time from when the raw material is put into the extruder and extruded through the mouthpiece after melt-kneading, the residence time of the polyolefin solution is in the range of 10 minutes or more and 120 minutes or less, and is discharged from the extruder outlet. When the resin temperature of the obtained polyolefin solution is lower than the oxidation start temperature of the polyolefin solution, the oxidation induction time of the polyolefin solution is 20% or more and 300% or less of the residence time, and the resin temperature of the discharged polyolefin solution is that of the polyolefin solution. When the temperature is higher than the oxidation start temperature, the oxidation induction time of the polyolefin solution satisfies 60% or more and 300% or less of the residence time.
押出機出口より吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度がポリオレフィン溶液の酸化開始温度よりも低温の場合にはポリオレフィン溶液の酸化誘導時間が滞留時間の20%以上300%以下であり、吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度がポリオレフィン溶液の酸化開始温度よりも高温の場合にはポリオレフィン溶液の酸化誘導時間が滞留時間の50%以上300%以下となるよう調整することが重要である。ポリオレフィン溶液の酸化誘導時間を前記範囲にすることで良質なポリオレフィン微多孔膜を安定的に製造することができる。ポリオレフィン溶液の酸化誘導時間は例えば酸化防止剤の種類や量、酸化防止剤の組み合わせによって調整することができる。 When the resin temperature of the polyolefin solution discharged from the outlet of the extruder is lower than the oxidation start temperature of the polyolefin solution, the oxidation induction time of the polyolefin solution is 20% or more and 300% or less of the residence time, and the resin of the ejected polyolefin solution. When the temperature is higher than the oxidation start temperature of the polyolefin solution, it is important to adjust the oxidation induction time of the polyolefin solution to be 50% or more and 300% or less of the residence time. By setting the oxidation induction time of the polyolefin solution within the above range, a high-quality microporous polyolefin membrane can be stably produced. The oxidation induction time of the polyolefin solution can be adjusted, for example, by the type and amount of the antioxidant and the combination of the antioxidants.
ここで、酸化誘導時間について詳述する。酸化誘導時間は、プラスチック内で生じた過酸化物の生成速度と消滅速度の平衡が崩れて熱量が急激に増大する時間である。窒素雰囲気下で試料を加熱して一定温度まで昇温させた後、一定温度に維持する。次に、雰囲気を空気又は酸素に変更することで試料を酸化可能な状態とする。これにより、酸化防止剤の効果が無くなった状態にある試料の酸化反応が起こり、発熱ピークが観測される。雰囲気を空気又は酸素に変更した時から酸化反応が起き始めるまでの時間が酸化誘導時間となる。 Here, the oxidation induction time will be described in detail. The oxidation induction time is the time when the equilibrium between the generation rate and the extinction rate of the peroxide generated in the plastic is lost and the amount of heat rapidly increases. The sample is heated to a constant temperature in a nitrogen atmosphere and then maintained at a constant temperature. Next, the sample is made oxidizable by changing the atmosphere to air or oxygen. As a result, an oxidation reaction occurs in the sample in a state where the effect of the antioxidant is lost, and an exothermic peak is observed. The time from when the atmosphere is changed to air or oxygen until the oxidation reaction starts to occur is the oxidation induction time.
また酸化開始温度とは、酸化反応による発熱が開始する温度である。空気又は酸素雰囲気下にて、一定速度にて昇温させた際の熱量変化を測定し、樹脂の酸化により熱量が増加し始める温度が酸化開始温度となる。 The oxidation start temperature is a temperature at which heat generation due to the oxidation reaction starts. The change in calorific value when the temperature is raised at a constant rate under an air or oxygen atmosphere is measured, and the temperature at which the calorific value begins to increase due to the oxidation of the resin is the oxidation start temperature.
高分子は一般に、熱やせん断応力の作用を受けると、炭素−水素の結合から水素が引き抜かれラジカルが生成する。酸素共存下では、このラジカルが酸素と反応することでパーオキシラジカルを生成し、パーオキシラジカルは、炭素−水素の結合から水素を引き抜くことで、ハイドロパーオキサイドとラジカルを生成する。この反応が繰り返されることで高分子は低分子量化し、酸化劣化を引き起こす。 When a polymer is subjected to the action of heat or shear stress, hydrogen is generally extracted from a carbon-hydrogen bond to generate a radical. In the coexistence of oxygen, this radical reacts with oxygen to generate a peroxy radical, and the peroxy radical produces a hydroperoxide and a radical by extracting hydrogen from a carbon-hydrogen bond. By repeating this reaction, the polymer has a low molecular weight and causes oxidative deterioration.
ポリオレフィン微多孔膜の製造工程において、樹脂に酸化防止剤を添加すると、酸化防止剤がラジカルを捕捉しパーオキシラジカルの生成反応を停止させることで、樹脂の劣化を抑制することができる。しかし、溶融混練時に酸化防止剤が消費されているほど、酸化誘導時間が短くなし樹脂は劣化しやすい状態にある。一方で、樹脂中に酸化防止剤が多く残っていると、工程中に酸化防止剤がブリードアウトし工程を汚染することで、生産性が低下してしまうリスクがある。つまり、酸化誘導時間が滞留時間に近いほど劣化がなく、かつ以降の工程を汚さずに製膜できる。 When an antioxidant is added to a resin in the process of producing a microporous polyolefin membrane, the antioxidant captures radicals and stops the reaction of producing peroxy radicals, so that deterioration of the resin can be suppressed. However, the more the antioxidant is consumed during melt-kneading, the shorter the oxidation induction time is, and the more easily the resin is deteriorated. On the other hand, if a large amount of the antioxidant remains in the resin, there is a risk that the antioxidant bleeds out during the process and contaminates the process, resulting in a decrease in productivity. That is, the closer the oxidation induction time is to the residence time, the less the deterioration is, and the film can be formed without polluting the subsequent steps.
以下、本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法の各工程を順に説明する。
(a)ポリオレフィン樹脂と可塑剤を押出機に供給し、溶融混練してポリオレフィン溶液を調製する工程
本工程ではポリオレフィン樹脂を、押出機の原料投入部より押出機内に供給する。ポリオレフィン樹脂としては、安価で成形特性に優れるポリエチレン、ポリプロピレンの少なくとも一方を含有することが好ましい。例えば、ポリエチレンは、ポリオレフィン微多孔膜全量に対して、50質量%以上含むことができる。ポリエチレンとしては、特に限定されず、種々のポリエチレンを用いることができ、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、分岐状低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等が用いられる。なお、ポリエチレンは、エチレンの単独重合体であってもよく、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合体であってもよい。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、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。
Hereinafter, each step of the method for producing a microporous polyolefin membrane of the present invention will be described in order.
(A) Step of supplying the polyolefin resin and the plasticizer to the extruder and melt-kneading to prepare the polyolefin solution In this step, the polyolefin resin is supplied into the extruder from the raw material input section of the extruder. The polyolefin resin preferably contains at least one of polyethylene and polypropylene, which are inexpensive and have excellent molding characteristics. For example, polyethylene can be contained in an amount of 50% by mass or more based on the total amount of the microporous polyolefin membrane. The polyethylene is not particularly limited, and various types of polyethylene can be used. For example, high-density polyethylene, medium-density polyethylene, branched low-density polyethylene, linear low-density polyethylene and the like are used. The polyethylene may be a homopolymer of ethylene or a copolymer of ethylene and another α-olefin. Examples of the α-olefin include propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, octene, vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene and the like.
ポリオレフィン樹脂は、高密度ポリエチレン(HDPE)(密度:0.920g/m3以上0.970g/m3以下)を含有することできる。高密度ポリエチレンを含有すると、溶融押出特性に優れ、均一な延伸加工特性に優れる。原料として用いられる高密度ポリエチレンの重量平均分子量(Mw)は、例えば1×104以上1×106未満程度である。ここでMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算で測定される値である。 The polyolefin resin can contain high density polyethylene (HDPE) (density: 0.920 g / m 3 or more and 0.970 g / m 3 or less). When high-density polyethylene is contained, it is excellent in melt extrusion characteristics and uniform drawing processing characteristics. The weight average molecular weight of high-density polyethylene used as the raw material (Mw) of, for example, about less than 1 × 10 4 or more 1 × 10 6. Here, Mw is a value measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC).
高密度ポリエチレンの含有量は、例えば、ポリオレフィン樹脂全体100質量%に対して、50質量%以上が好ましい。高密度ポリエチレンの含有量は、その上限が、例えば100質量%以下が好ましく、他の成分を含む場合は、例えば90質量%以下がより好ましい。 The content of the high-density polyethylene is, for example, preferably 50% by mass or more with respect to 100% by mass of the entire polyolefin resin. The upper limit of the content of the high-density polyethylene is preferably, for example, 100% by mass or less, and more preferably 90% by mass or less when other components are contained.
また、ポリオレフィン樹脂は、超高分子量ポリエチレン(UHMwPE)を含むことができる。原料として用いられる超高分子量ポリエチレンは、重量平均分子量(Mw)が1×106以上(100万以上)であり、好ましくは1×106以上8×106以下である。超高分子量ポリエチレンのMwが前記範囲である場合、成形性が良好となる。超高分子量ポリエチレンは1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができ、例えばMwの異なる二種以上の超高分子量ポリエチレン同士を混合して用いてもよい。 Further, the polyolefin resin can contain ultra-high molecular weight polyethylene (UHMwPE). Ultra high molecular weight polyethylene used as a raw material has a weight average molecular weight (Mw) of 1 × 10 6 or more (over one million), preferably 1 × 10 6 or more 8 × 10 6 or less. When the Mw of the ultra-high molecular weight polyethylene is in the above range, the moldability is good. The ultra-high molecular weight polyethylene may be used alone or in combination of two or more, and for example, two or more types of ultra-high molecular weight polyethylene having different Mw may be mixed and used.
超高分子量ポリエチレンは、例えば、ポリオレフィン樹脂全体100質量%に対して、例えば0質量%を超えて70質量%以下含むことができ、好ましくは10質量%以上60質量%以下である。超高分子量ポリエチレンの含有量が10質量%以上60質量%以下である場合、得られるポリオレフィン微多孔膜のMwを後述する特定の範囲に容易に制御しやすく、かつ押出し混練性等の生産性に優れる傾向がある。また、超高分子量ポリエチレンを含有した場合、ポリオレフィン微多孔膜を薄膜化した際にも高い機械的強度を得ることができる。 The ultra-high molecular weight polyethylene can be contained, for example, in an amount of more than 0% by mass and 70% by mass or less, preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less, based on 100% by mass of the entire polyolefin resin. When the content of the ultra-high molecular weight polyethylene is 10% by mass or more and 60% by mass or less, the Mw of the obtained polyolefin microporous membrane can be easily controlled within a specific range described later, and the productivity such as extrusion kneading can be improved. Tends to be better. Further, when the ultra-high molecular weight polyethylene is contained, high mechanical strength can be obtained even when the microporous polyolefin membrane is thinned.
ポリオレフィン樹脂として、高密度ポリエチレン及び超高分子量ポリエチレンの両方を含む場合、高密度ポリエチレンに対する超高分子量ポリエチレンの比率は、フィルムの強度を高めるため、及びポリエチレン溶液を均一に分散させるために、好ましくは5〜60質量%、より好ましくは5〜50質量%、特に好ましくは10〜40質量%である。 When the polyolefin resin contains both high density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene, the ratio of the ultra high molecular weight polyethylene to the high density polyethylene is preferable in order to increase the strength of the film and to uniformly disperse the polyethylene solution. It is 5 to 60% by mass, more preferably 5 to 50% by mass, and particularly preferably 10 to 40% by mass.
ポリプロピレンとしては、例えば、プロピレンの単独重合体、プロピレンと他のα−オレフィン及び/又はジオレフィンとの共重合体(プロピレン共重合体)、或いはこれらの混合物のいずれでも良い。機械的強度及び貫通孔径の微小化等の観点から、プロピレンの単独重合体を用いることが好ましい。ポリプロピレンの含有量は、耐熱性向上の点から、ポリオレフィン樹脂全体100質量%に対し2.5質量%以上とすることが好ましい。また、ポリオレフィン樹脂全体100質量%に対し15質量%以下とすることが、シャットダウン温度が高くなることを抑える点から好ましい。 The polypropylene may be, for example, a homopolymer of propylene, a copolymer of propylene and another α-olefin and / or a diolefin (propylene copolymer), or a mixture thereof. From the viewpoint of mechanical strength and miniaturization of through-hole diameter, it is preferable to use a homopolymer of propylene. The content of polypropylene is preferably 2.5% by mass or more with respect to 100% by mass of the entire polyolefin resin from the viewpoint of improving heat resistance. Further, it is preferable that the content is 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the entire polyolefin resin from the viewpoint of suppressing an increase in the shutdown temperature.
また、ポリオレフィン樹脂は、必要に応じて、ポリエチレン及びポリプロピレン以外のポリオレフィン及びその他の樹脂成分を含むことができる。その他の樹脂成分としては、例えば、耐熱性樹脂等を用いることができる。また、ポリオレフィン微多孔膜は、本発明の効果を損なわない範囲において、熱安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、ブロッキング防止剤や充填剤、結晶造核剤、結晶化遅延剤等の各種添加剤を含有させてもよい。 Further, the polyolefin resin can contain polyolefins other than polyethylene and polypropylene and other resin components, if necessary. As the other resin component, for example, a heat-resistant resin or the like can be used. Further, the polyolefin microporous membrane is provided with various additions such as a heat stabilizer, an antistatic agent, an ultraviolet absorber, an antiblocking agent and a filler, a crystal nucleating agent, and a crystallization retarder, as long as the effects of the present invention are not impaired. The agent may be contained.
可塑剤としては、前記ポリオレフィン樹脂に対して良溶媒であれば制限されないが、例えばノナン、デカン、デカリン、p−キシレン、ウンデカン、ドデカン、流動パラフィン等の脂肪族又は環式の炭化水素、或いは沸点がこれらに対応する鉱油留分等を用いることができる。中でも、ポリオレフィンとの相溶性の点から、流動パラフィン、デカリン、p−キシレンが好ましい。 The plasticizer is not limited as long as it is a good solvent for the polyolefin resin, but is, for example, an aliphatic or cyclic hydrocarbon such as nonane, decane, decalin, p-xylene, undecane, dodecane, liquid paraffin, or a boiling point. However, mineral oil distillates and the like corresponding to these can be used. Of these, liquid paraffin, decalin, and p-xylene are preferable from the viewpoint of compatibility with polyolefin.
前述した可塑剤としては、25℃における粘度が0.03〜0.5Pa・s、特に0.05〜0.2Pa・sであるのが好ましい。25℃における粘度が0.03Pa・s未満では、不均一吐出を生じ、混練が困難であり、一方0.5Pa・sを超えると、後工程での脱可塑剤が容易でなくなる。 The plasticizer described above preferably has a viscosity at 25 ° C. of 0.03 to 0.5 Pa · s, particularly 0.05 to 0.2 Pa · s. If the viscosity at 25 ° C. is less than 0.03 Pa · s, non-uniform discharge occurs and kneading is difficult, while if it exceeds 0.5 Pa · s, the deplasticizer in the subsequent step becomes difficult.
ポリオレフィン樹脂と可塑剤との配合割合は、ポリオレフィン樹脂と可塑剤との合計を100質量%として、ポリオレフィン樹脂が10〜50質量%が好ましく、より好ましくは15〜40質量%である。ポリオレフィンが10質量%未満では(可塑剤が90質量%以上であると)、シート状に成形する際に、口金出口でスウェルやネックインが大きく、シートの成形が困難となる。一方、ポリオレフィン樹脂が50質量%を超えると(可塑剤が50質量%以下であると)、均一な溶液の調製が困難となる。 The blending ratio of the polyolefin resin and the plasticizer is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 15 to 40% by mass, with the total of the polyolefin resin and the plasticizer being 100% by mass. When the amount of polyolefin is less than 10% by mass (when the amount of plasticizer is 90% by mass or more), when forming into a sheet, swells and neck-ins are large at the outlet of the base, which makes it difficult to form the sheet. On the other hand, when the amount of the polyolefin resin exceeds 50% by mass (when the amount of the plasticizer is 50% by mass or less), it becomes difficult to prepare a uniform solution.
また、ポリオレフィン溶液には、前記のポリオレフィン樹脂及び可塑剤に加えて、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤の含有量としては、ポリオレフィン樹脂全体100質量%に対し0.05質量%以上5質量%未満とすることが好ましい。0.05質量%未満であると、混練のときにポリオレフィン溶液が劣化してしまうことがある。5質量%以上であると製膜工程中で酸化防止剤がブリードアウトし、工程を汚染するもしくは吸気配管を詰まらせる懸念がある。 Further, the polyolefin solution may contain an antioxidant in addition to the above-mentioned polyolefin resin and plasticizer. The content of the antioxidant is preferably 0.05% by mass or more and less than 5% by mass with respect to 100% by mass of the entire polyolefin resin. If it is less than 0.05% by mass, the polyolefin solution may deteriorate during kneading. If it is 5% by mass or more, the antioxidant may bleed out during the film forming process, which may contaminate the process or clog the intake pipe.
酸化防止剤としては、例えば、ジブチルヒドロキシトルエン、ペンタエリスチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのヒンダードフェノール系酸化防止剤は、1種を使用してもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the antioxidant include dibutylhydroxytoluene, pentaerythyl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], and octadecyl-3- (3,5-di-). Examples thereof include, but are not limited to, t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate. These hindered phenolic antioxidants may be used alone or in admixture of two or more.
また、ポリオレフィン溶液には、前記のポリオレフィン樹脂及び可塑剤に加えて、結晶造核剤を含有してもよい。結晶造核剤としては、特に限定されず、公知の化合物系、微粒子系結晶造核剤等が使用できる。核剤としては、核剤を予めポリオレフィン樹脂に混合、分散したマスターバッチであってもよい。核剤を含有する場合、超高分子量ポリエチレンを含有しなくても、高い機械的強度と低い応力拡散係数(K値)を得ることができる。 Further, the polyolefin solution may contain a crystal nucleating agent in addition to the above-mentioned polyolefin resin and plasticizer. The crystal nucleating agent is not particularly limited, and known compound-based or fine particle-based crystal nucleating agents can be used. The nucleating agent may be a masterbatch in which the nucleating agent is mixed and dispersed in a polyolefin resin in advance. When a nucleating agent is contained, high mechanical strength and a low stress intensity factor (K value) can be obtained without containing ultra-high molecular weight polyethylene.
なお、ポリオレフィン溶液は、結晶造核剤を含有しない場合、ポリオレフィン樹脂は、前記の超高分子量ポリエチレンと高密度ポリエチレンとを含有することが好ましい。また、ポリオレフィン微多孔膜は、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン及び結晶造核剤を含んでもよい。これらを含むことにより、突刺強度をより向上させることができる。 When the polyolefin solution does not contain a crystal nucleating agent, the polyolefin resin preferably contains the above-mentioned ultra-high molecular weight polyethylene and high-density polyethylene. Further, the polyolefin microporous membrane may contain high-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene and a crystal nucleating agent. By including these, the puncture strength can be further improved.
酸化防止剤はポリオレフィン樹脂を溶融させる前に添加することが好ましい。添加量は、ポリオレフィン樹脂全体100質量%に対し0.05%以上5質量%未満、とすることが好ましい。しかし、樹脂の劣化のし易さは混練温度や吐出量、滞留時間、滞留温度等の工程条件によって変化することから、適正な酸化防止剤量の決定には工程条件を反映させる必要がある。そこで本願では酸化誘導時間と滞留時間の比によって酸化防止剤の適正量を決定している。酸化防止剤の添加量が多いほど、劣化は進行しにくい為酸化誘導時間は長くなる。滞留温度が酸化開始温度よりも低い場合、酸化誘導時間が滞留時間に対して20%以上300%以下になるように酸化防止剤量を決定することが重要である。また滞留温度が酸化開始温度よりも高い場合、樹脂の劣化は著しく進行し易くなるが、この際の適正な酸化防止剤量は酸化誘導時間が滞留時間に対して50%以上300%以下に規定することで決定できる。上記の方法で適正な酸化防止剤量を決定することで、工程を汚染することなく溶融混練時にポリオレフィン溶液の劣化を抑制することができる。 It is preferable to add the antioxidant before melting the polyolefin resin. The amount added is preferably 0.05% or more and less than 5% by mass with respect to 100% by mass of the entire polyolefin resin. However, since the susceptibility of the resin to deterioration varies depending on the process conditions such as the kneading temperature, the discharge amount, the residence time, and the residence temperature, it is necessary to reflect the process conditions in determining the appropriate amount of the antioxidant. Therefore, in the present application, the appropriate amount of the antioxidant is determined by the ratio of the oxidation induction time and the residence time. The larger the amount of the antioxidant added, the longer the oxidation induction time becomes because the deterioration is less likely to proceed. When the residence temperature is lower than the oxidation start temperature, it is important to determine the amount of the antioxidant so that the oxidation induction time is 20% or more and 300% or less with respect to the residence time. Further, when the residence temperature is higher than the oxidation start temperature, the deterioration of the resin tends to progress remarkably, but the appropriate amount of the antioxidant at this time is specified as the oxidation induction time of 50% or more and 300% or less with respect to the residence time. It can be decided by doing. By determining an appropriate amount of the antioxidant by the above method, deterioration of the polyolefin solution during melt-kneading can be suppressed without contaminating the process.
押出機に供給されたポリオレフィン樹脂及び可塑剤が加熱される際、具体的な加熱温度は、使用するポリオレフィン樹脂の種類によって異なる。ポリエチレン組成物は、約130〜140℃の融点を有する。樹脂の加熱温度の下限はポリエチレン組成物の融点+10℃が好ましく、より好ましくは+20℃であり、加熱温度の上限はポリエチレン組成物の融点+120℃が好ましく、より好ましくは+100℃である。つまり、ポリエチレン組成物を用いる場合には、溶融混練時の押出機の設定温度は140〜250℃の範囲が好ましく、150〜230℃であることがより好ましい。同様にポリプロピレン溶液の場合は160〜250℃が好ましく、180〜200℃であることがより好ましい。 When the polyolefin resin and plasticizer supplied to the extruder are heated, the specific heating temperature depends on the type of polyolefin resin used. The polyethylene composition has a melting point of about 130-140 ° C. The lower limit of the heating temperature of the resin is preferably the melting point of the polyethylene composition of + 10 ° C., more preferably + 20 ° C., and the upper limit of the heating temperature is preferably the melting point of the polyethylene composition of + 120 ° C., more preferably + 100 ° C. That is, when the polyethylene composition is used, the set temperature of the extruder at the time of melt-kneading is preferably in the range of 140 to 250 ° C, more preferably 150 to 230 ° C. Similarly, in the case of a polypropylene solution, the temperature is preferably 160 to 250 ° C, more preferably 180 to 200 ° C.
また、スクリュー回転によるせん断発熱の影響で、二軸押出機出口にて採取する樹脂の温度は混練温度よりも高くなる。樹脂劣化を抑制し良好な分散状態を担保するため、ポリエチレン組成物の樹脂温度は150〜250℃が好ましく、160〜250℃であることがより好ましい。ポリプロピレン組成物の場合には、樹脂温度が170〜250℃が好ましく、190〜220℃であることがより好ましい。 Further, due to the influence of shear heat generation due to screw rotation, the temperature of the resin collected at the outlet of the twin-screw extruder becomes higher than the kneading temperature. The resin temperature of the polyethylene composition is preferably 150 to 250 ° C, more preferably 160 to 250 ° C, in order to suppress resin deterioration and ensure a good dispersed state. In the case of the polypropylene composition, the resin temperature is preferably 170 to 250 ° C, more preferably 190 to 220 ° C.
押出機出口より吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度は150〜250℃が好ましい。押出機出口より吐出したポリオレフィン溶液の酸化開始温度は180〜270℃が好ましい。特にポリエチレン組成物を用いたポリエチレン溶液の場合には、酸化開始温度は、分子量や酸化防止剤の添加量により異なるが、約200〜260℃が好ましい。 The resin temperature of the polyolefin solution discharged from the extruder outlet is preferably 150 to 250 ° C. The oxidation start temperature of the polyolefin solution discharged from the extruder outlet is preferably 180 to 270 ° C. In particular, in the case of a polyethylene solution using a polyethylene composition, the oxidation start temperature varies depending on the molecular weight and the amount of the antioxidant added, but is preferably about 200 to 260 ° C.
ポリオレフィン溶液が混練される際、加熱している温度に加えて樹脂のせん断発熱が発生する。ポリオレフィンは酸化劣化しやすく、酸素含有雰囲気下では230℃以上で劣化することがある。ポリオレフィンにおいて、混練温度が劣化に大きく寄与しており、ポリオレフィン溶液の樹脂温度が230℃以上であれば酸化防止剤はすぐに消費され、樹脂劣化を引き起こす。樹脂は劣化し低分子量化すると、製品の外観不良を引き起こす恐れがある。また樹脂の劣化し易さは吐出量にも依存し、高吐出であるほどせん断がかかりやすく、樹脂温度が上昇することから劣化が進行し易い。 When the polyolefin solution is kneaded, shear heat generation of the resin is generated in addition to the heating temperature. Polyolefins are prone to oxidative deterioration and may deteriorate at 230 ° C. or higher in an oxygen-containing atmosphere. In polyolefins, the kneading temperature greatly contributes to deterioration, and if the resin temperature of the polyolefin solution is 230 ° C. or higher, the antioxidant is immediately consumed, causing resin deterioration. If the resin deteriorates and has a low molecular weight, it may cause a poor appearance of the product. Further, the susceptibility of the resin to deterioration depends on the discharge amount, and the higher the discharge rate, the easier it is for shearing to occur, and the higher the resin temperature, the easier the deterioration progresses.
(b)ポリオレフィン溶液に溶存するガスを除去する工程
ポリオレフィン樹脂と可塑剤の混練完了時、調製されたポリオレフィン溶液には押出機内のガスが溶存しており、溶液に加わる圧力および温度変化により気泡が発生することがある。本工程では、樹脂の性状異常や外観不良の元となる気泡を吸引し排気することが好ましい。このため、押出機内にて気泡が集まる押出機の最終段にベント孔を形成し、排気筒を介して真空ポンプで押出機内を排気する。混練物中に酸化防止剤が過度に含まれる場合、ブリードアウトした酸化防止剤がベント孔側に入り込んで徐々に配管内に詰まってしまうことがある。酸化防止剤が配管内部に詰まるとエア噛みが発生し、二軸押出機出口から吐出する際の劣化度合いが不安定になることで、ポリオレフィン溶液の状態が不安定化することが確認されている。
(B) Step of removing the gas dissolved in the polyolefin solution When the kneading of the polyolefin resin and the plasticizer is completed, the gas in the extruder is dissolved in the prepared polyolefin solution, and bubbles are generated due to the pressure and temperature change applied to the solution. May occur. In this step, it is preferable to suck and exhaust air bubbles that cause abnormal properties of the resin and poor appearance. Therefore, a vent hole is formed in the final stage of the extruder in which air bubbles collect in the extruder, and the inside of the extruder is exhausted by a vacuum pump via an exhaust stack. If the kneaded product contains an excessive amount of the antioxidant, the bleed-out antioxidant may enter the vent hole side and gradually clog the inside of the pipe. It has been confirmed that when the antioxidant is clogged inside the pipe, air biting occurs and the degree of deterioration when discharging from the outlet of the twin-screw extruder becomes unstable, which makes the state of the polyolefin solution unstable. ..
(c)ポリオレフィン溶液を押出機から吐出して口金を介してシート状に押出す工程
混合・混練された前記ポリオレフィン溶液を、押出機から口金を介して押出す。滞留温度が高い程、熱酸化劣化が起こりやすい。また、原料を押出機に投入してから口金に至るまでの時間を滞留時間という。配管内を流れるときには速度分布が生じ、溶液の滞留時間は押出機の壁面部では近似的に無限大となり、中央部で最も小さくなるが、本願で用いる滞留時間とは、押出機から口金までの総体積と吐出量との比(押出機から口金までの総容積(L)×溶液の密度(kg/L)/設定吐出量(kg/h))で算出される、平均の滞留時間である。滞留時間は10〜120分が好ましく、より好ましくは20〜100分である。滞留時間が短いとき、配管容積が一定であれば押出機から吐出量は多く、それに伴って回転数が大きくなることでせん断がかかり、樹脂の温度が高温になることで劣化が進行し易い。また押出機内部に留まる時間が短くなることで、混練不良が起こり易い。混練不良は、製膜後のフィルムに粒状欠点を発し、外観不良や局所的な延伸ムラ、フィルムの破断に繋がるおそれがあり、生産性低下の一因になっている。また反対に滞留時間が長い場合、高温下に晒される時間が長いことから劣化が進行しやすい。また劣化を懸念し、押出機の設定温度を下げることで混練温度を低下させたり、押出機のスクリュー回転数を下げたりすると、溶融不良や混練不良が起こる場合もある。このように、適正な混練条件の決定には複雑な要因が絡み合っており、滞留時間や滞留温度によって、劣化のしやすさや劣化抑制に必要な対応は異なる。この条件調整する上で、重要な評価項目となるのが酸化誘導時間である。
(C) Step of ejecting the polyolefin solution from the extruder and extruding it into a sheet through the mouthpiece The mixed / kneaded polyolefin solution is extruded from the extruder through the mouthpiece. The higher the residence temperature, the more likely it is that thermal oxidation deterioration will occur. In addition, the time from when the raw material is put into the extruder to when it reaches the mouthpiece is called the residence time. When flowing in the pipe, a velocity distribution occurs, and the residence time of the solution is approximately infinite on the wall surface of the extruder and is the smallest in the center, but the residence time used in this application is from the extruder to the base. It is the average residence time calculated by the ratio of the total volume to the discharge amount (total volume (L) from the extruder to the mouthpiece x solution density (kg / L) / set discharge amount (kg / h)). .. The residence time is preferably 10 to 120 minutes, more preferably 20 to 100 minutes. When the residence time is short, if the pipe volume is constant, the amount discharged from the extruder is large, and the rotation speed increases accordingly to cause shearing, and the temperature of the resin becomes high, so that deterioration tends to proceed. Further, since the time for staying inside the extruder is shortened, poor kneading is likely to occur. Poor kneading causes granular defects in the film after film formation, which may lead to poor appearance, local stretching unevenness, and breakage of the film, which contributes to a decrease in productivity. On the other hand, when the residence time is long, the deterioration is likely to proceed because the time of exposure to high temperature is long. In addition, if the kneading temperature is lowered by lowering the set temperature of the extruder or the screw rotation speed of the extruder is lowered due to concern about deterioration, melting failure or kneading failure may occur. In this way, complicated factors are intertwined in determining the appropriate kneading conditions, and the susceptibility to deterioration and the measures required to suppress deterioration differ depending on the residence time and the residence temperature. Oxidation induction time is an important evaluation item in adjusting this condition.
押出機出口より吐出した溶融混練したポリオレフィン溶液を測定サンプルとして取り出して、この測定サンプルについて後述の実施例に記載の測定方法で酸化誘導時間を測定し、所定の範囲に酸化誘導時間が収まるよう混練や滞留の条件を調整することで、酸化防止剤の析出や樹脂劣化のないフィルムを安定して供給することができる。 The melt-kneaded polyolefin solution discharged from the outlet of the extruder is taken out as a measurement sample, the oxidation induction time of this measurement sample is measured by the measurement method described in Examples described later, and the mixture is kneaded so that the oxidation induction time falls within a predetermined range. By adjusting the conditions of stagnation and retention, it is possible to stably supply a film without precipitation of antioxidants and deterioration of resin.
押出機出口より吐出した溶液は、配管を通して口金へ輸送される。このとき配管の温度は、低すぎると樹脂温度が低下することで流動性が低下し、高すぎると樹脂劣化に繋がることから、150〜300℃が好ましく、より好ましくは180〜250℃である。 The solution discharged from the extruder outlet is transported to the mouthpiece through a pipe. At this time, if the temperature of the pipe is too low, the resin temperature is lowered and the fluidity is lowered, and if it is too high, the resin is deteriorated. Therefore, the temperature is preferably 150 to 300 ° C, more preferably 180 to 250 ° C.
口金としては、長方形の形状をした口金を用いることが好ましい。この口金を用いた場合の口金ギャップは通常0.1〜5mmである。口金を介してシート状に押出す際、ポリオレフィン溶液は140〜250℃に加熱される。樹脂劣化により析出した低分子量成分や炭化物が口金に付着することで、口金に目ヤニや焦げ付きが発生し、製品欠点を引き起こすことがある。よって樹脂を成形する際には樹脂の劣化状態に注意を払う必要がある。 As the base, it is preferable to use a base having a rectangular shape. When this base is used, the base gap is usually 0.1 to 5 mm. When extruded into a sheet through the mouthpiece, the polyolefin solution is heated to 140-250 ° C. Adhesion of low molecular weight components and carbides precipitated due to resin deterioration to the mouthpiece may cause rheumatism or scorching on the mouthpiece, which may cause product defects. Therefore, when molding the resin, it is necessary to pay attention to the deterioration state of the resin.
(d)押出したシート状ポリオレフィン溶液を冷却してゲルシートを形成する工程
ゲルシートの形成方法として、例えば日本国特許第2132327号公報及び日本国特許第3347835号公報に開示の方法を利用することができる。冷却は少なくともゲル化温度までは50℃/分以上の速度で行うのが好ましい。冷却は25℃以下まで行うのが好ましい。冷却により、可塑剤によって分離されたポリオレフィンのミクロ相を固定化することができる。冷却速度が前記範囲内であると結晶化度が適度な範囲に保たれ、延伸に適したゲルシートとなる。冷却方法としては冷風、冷却水等の冷媒に接触させる方法、冷却ロールに接触させる方法等を用いることができるが、冷媒で冷却したロールに接触させて冷却させることが好ましい。
(D) Step of Cooling Extruded Sheet-shaped Polyolefin Solution to Form Gel Sheet As a method for forming a gel sheet, for example, the methods disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used. .. Cooling is preferably performed at a rate of 50 ° C./min or higher, at least up to the gelation temperature. Cooling is preferably performed to 25 ° C. or lower. By cooling, the microphase of the polyolefin separated by the plasticizer can be immobilized. When the cooling rate is within the above range, the crystallinity is maintained in an appropriate range, and the gel sheet is suitable for stretching. As a cooling method, a method of contacting with a refrigerant such as cold air or cooling water, a method of contacting with a cooling roll, or the like can be used, but it is preferable to contact with a roll cooled with the refrigerant for cooling.
シート成形の際には、冷却により可塑剤がブリードアウトする現象が見られる。酸化防止剤の添加量が過剰であると、可塑剤のブリードアウト時に可塑剤だけでなく酸化防止剤も冷却ロール上に析出する。この析出物が工程を汚染し、製品欠点の原因の一つとなる。 During sheet molding, a phenomenon is observed in which the plasticizer bleeds out due to cooling. If the amount of the antioxidant added is excessive, not only the plasticizer but also the antioxidant is deposited on the cooling roll when the plasticizer is bleeding out. This precipitate contaminates the process and is one of the causes of product defects.
(e)ゲルシートを延伸する工程
ゲルシートの延伸は、湿式延伸ともいう。湿式延伸は、少なくとも一軸方向に行う。ゲルシートは成膜用溶剤を含むので、均一に延伸できる。ゲルシートは、加熱後、テンター法、ロール法、インフレーション法、又はこれらの組合せにより所定の倍率で延伸するのが好ましい。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよいが、二軸延伸が好ましい。二軸延伸の場合、同時二軸延伸、逐次延伸及び多段延伸(例えば同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ)のいずれでもよい。
(E) Step of stretching the gel sheet Stretching of the gel sheet is also referred to as wet stretching. Wet stretching is performed in at least one axial direction. Since the gel sheet contains a film-forming solvent, it can be uniformly stretched. After heating, the gel sheet is preferably stretched at a predetermined magnification by a tenter method, a roll method, an inflation method, or a combination thereof. The stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching, but biaxial stretching is preferable. In the case of biaxial stretching, any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching and multi-stage stretching (for example, a combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used.
湿式延伸における、最終的な面積延伸倍率は、例えば、一軸延伸の場合、3倍以上が好ましく、4倍以上30倍以下がより好ましい。また、二軸延伸の場合、9倍以上が好ましく、16倍以上がより好ましく、25倍以上がさらに好ましい。湿式延伸における最終的な面積延伸倍率の上限は100倍以下が好ましく、64倍以下がより好ましい。また、湿式延伸における最終的な延伸倍率はMD方向(機械方向)及びTD方向(幅方向)のいずれでも3倍以上が好ましく、MD方向とTD方向とで互いに同じでも異なってもよい。延伸倍率を5倍以上とすると、突刺強度の向上が期待できる。なお、本ステップにおける延伸倍率とは、本ステップ直前のゲルシートを基準として、次ステップに供される直前のゲルシートの延伸倍率のことをいう。また、TD方向は、微多孔膜を平面でみたときにMD方向に直交(交差)する方向である。 In the case of uniaxial stretching, for example, the final area stretching ratio in the wet stretching is preferably 3 times or more, more preferably 4 times or more and 30 times or less. Further, in the case of biaxial stretching, 9 times or more is preferable, 16 times or more is more preferable, and 25 times or more is further preferable. The upper limit of the final area stretching ratio in wet stretching is preferably 100 times or less, more preferably 64 times or less. Further, the final draw ratio in the wet stretching is preferably 3 times or more in both the MD direction (mechanical direction) and the TD direction (width direction), and may be the same or different in the MD direction and the TD direction. When the draw ratio is 5 times or more, improvement in puncture strength can be expected. The stretching ratio in this step refers to the stretching ratio of the gel sheet immediately before being subjected to the next step with reference to the gel sheet immediately before this step. Further, the TD direction is a direction orthogonal to (intersects) the MD direction when the microporous membrane is viewed in a plane.
延伸温度は、ポリオレフィン樹脂の結晶分散温度(Tcd)〜(Tcd)+30℃の範囲内にすることが好ましく、結晶分散温度(Tcd)+5℃〜結晶分散温度(Tcd)+28℃の範囲内にすることがより好ましく、(Tcd)+10℃〜(Tcd)+26℃の範囲内にすることが特に好ましい。延伸温度が前記範囲内であるとポリオレフィン樹脂延伸による破膜が抑制され、高倍率の延伸ができる。ここで結晶分散温度(Tcd)とは、ASTM D4065に基づいて動的粘弾性の温度特性測定により求められる値をいう。前記の超高分子量ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレン及びポリエチレン組成物は、約90〜100℃の結晶分散温度を有する。従って、ポチエチレンを原料として用いた場合の延伸温度は、例えば90℃以上130℃以下とすることができる。 The stretching temperature is preferably in the range of the crystal dispersion temperature (Tcd) to (Tcd) + 30 ° C. of the polyolefin resin, and is in the range of the crystal dispersion temperature (Tcd) + 5 ° C. to the crystal dispersion temperature (Tcd) + 28 ° C. It is more preferable, and it is particularly preferable that the temperature is in the range of (Tcd) + 10 ° C. to (Tcd) + 26 ° C. When the stretching temperature is within the above range, the film rupture due to the stretching of the polyolefin resin is suppressed, and high-magnification stretching is possible. Here, the crystal dispersion temperature (Tcd) means a value obtained by measuring the temperature characteristics of dynamic viscoelasticity based on ASTM D4065. Polyethylene and polyethylene compositions other than the above-mentioned ultra-high molecular weight polyethylene and ultra-high molecular weight polyethylene have a crystal dispersion temperature of about 90 to 100 ° C. Therefore, the stretching temperature when potiethylene is used as a raw material can be, for example, 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower.
以上のような延伸により、シート内部ではポリエチレンラメラ間に開裂が起こり、ポリエチレン相が微細化し、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。シートは延伸すると、機械的強度が向上する一方で細孔が拡大する。しかし適正な条件で延伸を行うと、細孔径を制御しながら、薄膜でも高い空孔率を有する事が可能となる。 Due to the above stretching, cleavage occurs between the polyethylene lamellas inside the sheet, the polyethylene phase becomes finer, and a large number of fibrils are formed. Fibrils form a three-dimensionally irregularly connected network structure. When the sheet is stretched, the mechanical strength is improved while the pores are expanded. However, if stretching is performed under appropriate conditions, it is possible to have a high porosity even with a thin film while controlling the pore diameter.
(f)延伸後のゲルシートから可塑剤を除去、乾燥して微多孔膜を形成する工程
可塑剤の除去は、洗浄溶媒を用いた洗浄により行う。ポリオレフィン相は可塑剤相と相分離しているため、可塑剤を除去すると微細な三次元網目構造を形成するフィブリルからなり、三次元的に不規則に連通する孔(空隙)を有する多孔質の膜が得られる。洗浄溶媒及びこれを用いた可塑剤の除去方法は公知であるので説明を省略する。
(F) Step of removing the plasticizer from the stretched gel sheet and drying it to form a microporous film The plasticizer is removed by washing with a washing solvent. Since the polyolefin phase is phase-separated from the plasticizer phase, it is composed of fibrils that form a fine three-dimensional network structure when the plasticizer is removed, and is porous with pores (voids) that communicate irregularly in three dimensions. A membrane is obtained. Since the cleaning solvent and the method for removing the plasticizer using the cleaning solvent are known, the description thereof will be omitted.
微多孔膜は、加熱乾燥法又は風乾法により乾燥する。乾燥温度はポリオレフィン樹脂の結晶分散温度(Tcd)以下であるのが好ましく、特に(Tcd)より5℃以上低いのが好ましい。乾燥は、微多孔膜フィルムを100質量%(乾燥質量)として、残存洗浄溶媒が5質量%以下になるまで行うのが好ましく、3質量%以下になるまで行うのがより好ましい。残存洗浄溶媒が前記範囲内であると、後段の微多孔膜フィルムの延伸工程及び熱処理工程を行ったときにポリオレフィン微多孔膜の空孔率が維持され、透過性の悪化が抑制される。 The microporous membrane is dried by a heat drying method or an air drying method. The drying temperature is preferably not less than the crystal dispersion temperature (Tcd) of the polyolefin resin, and particularly preferably 5 ° C. or more lower than (Tcd). The drying is preferably carried out with the microporous membrane film as 100% by mass (dry mass) until the residual cleaning solvent is 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less. When the residual cleaning solvent is within the above range, the porosity of the polyolefin microporous film is maintained when the subsequent microporous film film stretching step and heat treatment step are performed, and the deterioration of permeability is suppressed.
乾燥後のフィルムの延伸は、乾式延伸ともいう。乾燥後の微多孔膜フィルムを、少なくとも一軸方向に乾式延伸する。微多孔膜フィルムの乾式延伸は、加熱しながら前記と同様にテンター法等により行うことができる。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよい。二軸延伸の場合、同時二軸延伸及び逐次延伸のいずれでもよいが、逐次延伸が好ましい。逐次延伸の場合、MD方向に延伸した後、連続して、TD方向に延伸することが好ましい。
(g)その他
乾燥後のフィルム又は乾式延伸後のポリオレフィン微多孔膜は、熱処理が行われてもよい。熱処理によって結晶が安定化し、ラメラが均一化される。熱処理方法としては、熱固定処理及び熱緩和処理の少なくとも一方を用いることができる。熱固定処理とは、膜のTD方向の寸法が変わらないように膜のTD方向両端部を保持しながら加熱する熱処理である。熱固定処理は、テンター方式又はロール方式により行うのが好ましい。熱緩和処理とは、膜を加熱中にMD方向やTD方向に熱収縮させる熱処理である。例えば、熱緩和処理方法としては特開2002−256099号公報に開示の方法があげられる。熱処理温度はポリオレフィン樹脂の(Tcd)〜(Tm:融点)の範囲内が好ましい。
Stretching of the film after drying is also referred to as dry stretching. The dried microporous membrane film is dry-stretched at least in the uniaxial direction. The dry stretching of the microporous film can be carried out by the tenter method or the like in the same manner as described above while heating. The stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching. In the case of biaxial stretching, either simultaneous biaxial stretching or sequential stretching may be used, but sequential stretching is preferred. In the case of sequential stretching, it is preferable to stretch in the MD direction and then continuously in the TD direction.
(G) Others The dried film or the polyolefin microporous film after dry stretching may be heat-treated. The heat treatment stabilizes the crystals and makes the lamella uniform. As the heat treatment method, at least one of a heat fixing treatment and a heat relaxation treatment can be used. The heat fixing process is a heat treatment in which the film is heated while holding both ends in the TD direction so that the dimensions of the film in the TD direction do not change. The heat fixing treatment is preferably performed by a tenter method or a roll method. The heat relaxation treatment is a heat treatment in which the film is heat-shrinked in the MD direction or the TD direction during heating. For example, as a heat relaxation treatment method, the method disclosed in JP-A-2002-256099 can be mentioned. The heat treatment temperature is preferably in the range of (Tcd) to (Tm: melting point) of the polyolefin resin.
また、熱処理後のポリオレフィン微多孔膜に対して、さらに、架橋処理及び親水化処理を行うこともできる。例えば、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することに、架橋処理を行う。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。架橋処理により微多孔膜のメルトダウン温度が上昇する。また、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。 Further, the microporous polyolefin membrane after the heat treatment can be further subjected to a crosslinking treatment and a hydrophilization treatment. For example, the microporous membrane is subjected to a cross-linking treatment by irradiating it with ionizing radiation such as α-rays, β-rays, γ-rays, and electron beams. In the case of electron beam irradiation, an electron dose of 0.1 to 100 Mrad is preferable, and an acceleration voltage of 100 to 300 kV is preferable. The cross-linking treatment raises the meltdown temperature of the microporous membrane. Further, the hydrophilization treatment can be performed by a monomer graft, a surfactant treatment, a corona discharge or the like. The monomer graft is preferably performed after the cross-linking treatment.
以上説明した本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法により得られたポリオレフィン微多孔膜は、細孔径が制御され、微多孔膜として性能の良い空孔率を有することから、二次電池のセパレータとして好適である。 The polyolefin microporous membrane obtained by the method for producing a polyolefin microporous membrane of the present invention described above has a controlled pore diameter and has a good porosity as a microporous membrane, and thus can be used as a separator for a secondary battery. Suitable.
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
[実施例1]
表1に示す組成及び条件にて、ポリエチレン樹脂と可塑剤である流動パラフィン、酸化防止剤を加え、二軸混練機を用いて180℃にて溶融混練することで、ポリエチレン溶液を調製した。次いで、二軸押出機からポリマー配管を経由しT形状の口金に供給し、押出した。ここで、二軸押出機出口から押し出されたポリエチレン溶液の樹脂温度は200℃、酸化誘導時間が7分、酸化開始温度が225℃であった。また、二軸押出機出口から口金までの樹脂の通過時間を滞留時間とし、実施例1では26分とした。その後、押出成形体を、冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲルシートを形成した。このゲルシートを、テンター延伸機により115℃でMD方向及びTD方向ともに5倍で同時二軸延伸(湿式延伸)した。延伸ゲルシートを20cm×20cmのアルミニウム枠板に固定し、25℃に温調した塩化メチレン浴中に浸漬し、100rpmで3分間揺動しながら流動パラフィンを除去し、室温で風乾し、乾燥膜を得た。乾燥膜を、バッチ式延伸機を用いて、126℃でMD方向に5倍、TD方向に5倍乾式延伸した。次に、この膜をテンター法により、126℃で8%収縮させながら熱緩和処理を行った。得られたポリオレフィン微多孔質膜の評価結果を表1に併せて記載した。なお、表1中、UHMwPEは、Mwが2.0×106の超高分子量ポリエチレンを示し、HDPEは、Mwが6.0×105、密度0.95g/m3の高密度ポリエチレンを示す。溶液中の樹脂濃度(wt%)とは、ポリオレフィン樹脂と可塑剤の合計に対するポリオレフィン樹脂の含有量を示す。酸化防止剤量(wt%)とは、ポリオレフィン樹脂に対する酸化防止剤の含有量を示す。
[実施例2]
表1に示すように、酸化防止剤量を1.0質量%に、滞留時間を117分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[実施例3]
表1に示すように、酸化防止剤量を1.0質量%に、滞留時間を18分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[実施例4]
表1に示すように、酸化防止剤量を1.0質量%、混練温度を200℃、滞留時間を58分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[実施例5]
表1に示すように、酸化防止剤量を1.0質量%、混練温度を200℃、滞留時間を23分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[実施例6]
表1に示すように、酸化防止剤量を1.0質量%、混練温度を200℃、滞留時間を92分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[比較例1]
表1に示すように、滞留時間を80分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[比較例2]
表1に示すように、酸化防止剤量を5.0質量%に、滞留時間を50分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[比較例3]
表1に示すように、酸化防止剤量を1.0質量%に、滞留時間を11分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[比較例4]
表1に示すように、酸化防止剤量を4.0質量%、滞留時間を43分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
[比較例5]
表1に示すように、酸化防止剤量を1.0質量%、混練温度を200℃、滞留時間を88分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
A polyethylene solution was prepared by adding a polyethylene resin, liquid paraffin as a plasticizer, and an antioxidant under the composition and conditions shown in Table 1 and melt-kneading at 180 ° C. using a twin-screw kneader. Then, it was supplied from a twin-screw extruder to a T-shaped base via a polymer pipe and extruded. Here, the resin temperature of the polyethylene solution extruded from the outlet of the twin-screw extruder was 200 ° C., the oxidation induction time was 7 minutes, and the oxidation start temperature was 225 ° C. Further, the passage time of the resin from the outlet of the twin-screw extruder to the mouthpiece was defined as the residence time, which was 26 minutes in Example 1. Then, the extruded body was cooled while being taken up by a cooling roll to form a gel sheet. This gel sheet was simultaneously biaxially stretched (wet stretched) at 115 ° C. in both the MD direction and the TD direction by a tenter stretching machine at a magnification of 5 times. The stretched gel sheet was fixed to a 20 cm × 20 cm aluminum frame plate, immersed in a methylene chloride bath heated to 25 ° C., shaken at 100 rpm for 3 minutes to remove liquid paraffin, air-dried at room temperature, and a dry film was formed. Obtained. The dry film was dry-stretched 5 times in the MD direction and 5 times in the TD direction at 126 ° C. using a batch type stretching machine. Next, this film was heat-relaxed by the tenter method while shrinking at 126 ° C. by 8%. The evaluation results of the obtained polyolefin microporous membrane are also shown in Table 1. In Table 1, UHMwPE is, Mw represents an ultra high molecular weight polyethylene of 2.0 × 10 6, HDPE is, Mw is 6.0 × 10 5, shows a high density polyethylene having a density of 0.95 g / m 3 .. The resin concentration (wt%) in the solution indicates the content of the polyolefin resin with respect to the total of the polyolefin resin and the plasticizer. The amount of the antioxidant (wt%) indicates the content of the antioxidant in the polyolefin resin.
[Example 2]
As shown in Table 1, a polyolefin microporous film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 1.0% by mass and the residence time was changed to 117 minutes.
[Example 3]
As shown in Table 1, a microporous polyolefin membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 1.0% by mass and the residence time was changed to 18 minutes.
[Example 4]
As shown in Table 1, a microporous polyolefin membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 1.0% by mass, the kneading temperature was changed to 200 ° C., and the residence time was changed to 58 minutes.
[Example 5]
As shown in Table 1, a microporous polyolefin membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was 1.0% by mass, the kneading temperature was 200 ° C., and the residence time was changed to 23 minutes.
[Example 6]
As shown in Table 1, a microporous polyolefin membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 1.0% by mass, the kneading temperature was changed to 200 ° C., and the residence time was changed to 92 minutes.
[Comparative Example 1]
As shown in Table 1, a polyolefin microporous film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the residence time was changed to 80 minutes.
[Comparative Example 2]
As shown in Table 1, a microporous polyolefin membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 5.0% by mass and the residence time was changed to 50 minutes.
[Comparative Example 3]
As shown in Table 1, a microporous polyolefin membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 1.0% by mass and the residence time was changed to 11 minutes.
[Comparative Example 4]
As shown in Table 1, a microporous polyolefin membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 4.0% by mass and the residence time was changed to 43 minutes.
[Comparative Example 5]
As shown in Table 1, a microporous polyolefin membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 1.0% by mass, the kneading temperature was changed to 200 ° C., and the residence time was changed to 88 minutes.
[比較例6]
表1に示すように、酸化防止剤量を1.0質量%、混練温度を200℃、滞留時間を11分に変更したこと以外は実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作製した。
評価方法は以下の通りである。
[Comparative Example 6]
As shown in Table 1, a polyolefin microporous film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the antioxidant was changed to 1.0% by mass, the kneading temperature was changed to 200 ° C., and the residence time was changed to 11 minutes.
The evaluation method is as follows.
[樹脂温度]
接触式温度計を用いて、二軸押出機の出口から吐出するポリオレフィン溶液の中心部の温度を測定し、樹脂温度とした。
[Resin temperature]
Using a contact thermometer, the temperature at the center of the polyolefin solution discharged from the outlet of the twin-screw extruder was measured and used as the resin temperature.
[酸化開始温度]
二軸混練機の出口より取り出したポリオレフィン溶液10mgをアルミニウムパンに入れ、TG/DTA6200(セイコーインスツルメンツ株式会社製)を用いて、200ml/minの流速で酸素含有ガスを流しながら、10℃/minで20℃から400℃に昇温し、熱量が増加し始める温度を酸化開始温度とした。
[Oxidation start temperature]
10 mg of the polyolefin solution taken out from the outlet of the twin-screw kneader is placed in an aluminum pan, and an oxygen-containing gas is flowed at a flow rate of 200 ml / min using TG / DTA6200 (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.) at 10 ° C./min. The temperature at which the temperature was raised from 20 ° C. to 400 ° C. and the amount of heat began to increase was defined as the oxidation start temperature.
[酸化誘導時間]
二軸混練機の出口より取り出したポリオレフィン溶液10mgをアルミニウムパンに入れ、TG/DTA6200(セイコーインスツルメンツ株式会社製)を用いて、200ml/minの流速で窒素ガスを流しながら、20℃/minで30℃から200℃に昇温した。ついで、200℃を保持したまま50ml/minの流速で15分間窒素ガスを流し温度を安定させた後、窒素ガスを酸素含有ガスに切り替えて50ml/minで流し、流入ガスを酸素含有ガスに切り替えてから熱量が増加し始める時間を酸化誘導時間とした。
[Oxidation induction time]
10 mg of the polyolefin solution taken out from the outlet of the twin-screw kneader is placed in an aluminum pan, and nitrogen gas is flowed at a flow rate of 200 ml / min using TG / DTA6200 (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.) at 20 ° C./min for 30. The temperature was raised from ° C to 200 ° C. Then, after stabilizing the temperature by flowing nitrogen gas at a flow rate of 50 ml / min for 15 minutes while maintaining 200 ° C., the nitrogen gas was switched to oxygen-containing gas and flowed at 50 ml / min, and the inflow gas was switched to oxygen-containing gas. The time at which the amount of heat began to increase was defined as the oxidation induction time.
[樹脂の劣化]
二軸混練機の出口より取り出したポリオレフィン溶液中のポリオレフィン樹脂の劣化度合いは、メルトインデックス(MI)を指標に評価した。メルトインデックスは二軸混練機の出口より取り出したポリオレフィン溶液についてメルトインデクサーF−F01/F−W01(東洋精機製作所製)を用いて、JIS K 7210−1(2014)のA法に準じて、試験温度及び荷重をそれぞれ190℃、2.16kgf(21.18N)とし、メルトインデックスを測定して求めた(単位:g/10min)。MIの値が、酸化防止剤が適正量添加された実施例1を基準としたときの実施例1のMI値との比が1.0未満の場合を優(◎)、1.0以上1.3未満の場合を良(○)、1.3以上2.5未満の場合を可(△)、2.5以上の場合を不可(×)とした。
[Deterioration of resin]
The degree of deterioration of the polyolefin resin in the polyolefin solution taken out from the outlet of the twin-screw kneader was evaluated using the melt index (MI) as an index. For the melt index, use the melt indexer F-F01 / F-W01 (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho) for the polyolefin solution taken out from the outlet of the twin-screw kneader, according to the method A of JIS K 7210-1 (2014). The test temperature and load were set to 190 ° C. and 2.16 kgf (21.18 N), respectively, and the melt index was measured and determined (unit: g / 10 min). When the ratio of the MI value to the MI value of Example 1 when the ratio of the MI value to the MI value of Example 1 when an appropriate amount of the antioxidant is added is less than 1.0 is excellent (⊚), 1.0 or more and 1 If it is less than 3.3, it is good (◯), if it is 1.3 or more and less than 2.5, it is acceptable (Δ), and if it is 2.5 or more, it is not (×).
[工程の汚染]
混練物に酸化防止剤を過度に含む場合、酸化防止剤がキャストロール上に析出し製品欠点の原因になったり、吸気配管に詰まりを引き起こし工程が不安定化したりする。そこでベント孔内部への詰まりを観察し、酸化防止剤が吸気配管に析出する日数が年平均で30日未満である場合を不可(×)、30日以上55日未満の場合を可(△)、55日以上80日未満の場合を良(〇)、80日以上経ってもベント孔が詰まらない場合を優(◎)とした。
[Process pollution]
If the kneaded product contains an excessive amount of the antioxidant, the antioxidant may precipitate on the cast roll and cause product defects, or the intake pipe may be clogged and the process may become unstable. Therefore, by observing the clogging inside the vent hole, it is not possible if the number of days that the antioxidant is deposited on the intake pipe is less than 30 days on average per year (×), and if it is 30 days or more and less than 55 days (△). , The case of 55 days or more and less than 80 days was evaluated as good (〇), and the case of not clogging the vent hole even after 80 days or more was evaluated as excellent (⊚).
[フィルム外観]
微多孔膜を95mm×95mmに切り出し、照明付き拡大鏡ルーペ(PEAK社製、ILLUMINATING LUPE)の上に皺なく広げ、透過光で微多孔膜を観察した。長径0.3cm以上の透明な斑点を数え、斑点の数が3個以内のものを優(◎)、3個を超え5以内のものを良(○)、5個を超え10個以内のものを可(△)、10個を超えたものを不可(×)と評価した。
[Film appearance]
The microporous film was cut out to a size of 95 mm × 95 mm, spread on an illuminated magnifying glass loupe (ILLUMINATING LUPE manufactured by PEAK) without wrinkles, and the microporous film was observed with transmitted light. Count transparent spots with a major axis of 0.3 cm or more, and those with 3 or less spots are excellent (◎), those with more than 3 and 5 or less are good (○), those with more than 5 and 10 or less. Was evaluated as acceptable (Δ), and those exceeding 10 were evaluated as unacceptable (×).
(評価)
実施例1〜6の製造方法は、酸化誘導時間が所定の範囲を満たしているため、ポリオレフィン溶液の樹脂劣化耐性、工程適正および製品の品質が向上していることが示された。以上から、本実施形態の製造方法は、製造工程における歩留まり、品質及び収率が向上しており、ポリオレフィン微多孔膜の生産性が向上することが明らかである。
(evaluation)
It was shown that the production methods of Examples 1 to 6 improved the resin deterioration resistance of the polyolefin solution, the process suitability, and the quality of the product because the oxidation induction time satisfied the predetermined range. From the above, it is clear that the production method of the present embodiment improves the yield, quality and yield in the production process, and improves the productivity of the polyolefin microporous film.
本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法は、製造工程における歩留まり、品質及び収率が向上しており、得られたポリオレフィン微多孔膜の表面の外観が良好であり、二次電池用セパレータに好適に用いることができる。
The method for producing a microporous polyolefin membrane of the present invention has improved yield, quality and yield in the manufacturing process, and the surface appearance of the obtained microporous polyolefin membrane is good, and is suitable for a separator for a secondary battery. Can be used for.
Claims (4)
(b)ポリオレフィン溶液に溶存するガスを除去する工程
(c)ポリオレフィン溶液を押出機から吐出して口金を介してシート状に押出す工程
(d)押出したシート状ポリオレフィン溶液を冷却してゲルシートを形成する工程
(e)ゲルシートを延伸する工程
(f)延伸後のゲルシートから可塑剤を除去、乾燥して微多孔膜を形成する工程
を有する微多孔膜の製造方法において、
押出機にポリオレフィン樹脂と可塑剤を投入してから溶融混練後口金を介して押出されるまでの時間を滞留時間としたとき、ポリオレフィン溶液の滞留時間が10分以上120分以下であり、押出機出口より吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度がポリオレフィン溶液の酸化開始温度よりも低温の場合にはポリオレフィン溶液の酸化誘導時間が滞留時間の20%以上300%以下であり、吐出したポリオレフィン溶液の樹脂温度がポリオレフィン溶液の酸化開始温度よりも高温の場合にはポリオレフィン溶液の酸化誘導時間が滞留時間の60%以上300%以下であることを特徴とする微多孔膜の製造方法。 (A) Step of supplying the polyolefin resin and the plasticizer to the extruder and melt-kneading to prepare the polyolefin solution (b) Step of removing the gas dissolved in the polyolefin solution (c) Discharging the polyolefin solution from the extruder Step of extruding into sheet shape through mouthpiece (d) Step of cooling extruded sheet-like polyolefin solution to form gel sheet (e) Step of stretching gel sheet (f) Removal of plasticizer from stretched gel sheet and drying In a method for producing a microporous film, which comprises a step of forming a microporous film.
When the residence time is the time from when the polyolefin resin and the plasticizer are put into the extruder to when it is extruded through the mouthpiece after melt-kneading, the residence time of the polyolefin solution is 10 minutes or more and 120 minutes or less, and the extruder When the resin temperature of the polyolefin solution discharged from the outlet is lower than the oxidation start temperature of the polyolefin solution, the oxidation induction time of the polyolefin solution is 20% or more and 300% or less of the residence time, and the resin temperature of the discharged polyolefin solution is A method for producing a microporous film, characterized in that the oxidation induction time of the polyolefin solution is 60% or more and 300% or less of the residence time when the temperature is higher than the oxidation start temperature of the polyolefin solution.
The polyolefin resin is a composition comprising a weight-average molecular weight 1 × 10 of less than 6 polyolefin and a weight average molecular weight 1 × 10 6 or more polyolefins, the content of the weight average molecular weight 1 × 10 under 6 polyolefin in the composition The method for producing a microporous polyolefin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount is 50% by mass to 99% by mass.
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