JP3347835B2 - Method for producing microporous polyolefin membrane - Google Patents
Method for producing microporous polyolefin membraneInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ポリオレフィンからな
る微多孔膜を製造する方法に関し、特に適度な大きさの
孔径を有するポリオレフィン微多孔膜を効率的に製造す
る方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a microporous membrane made of polyolefin, and more particularly to a method for efficiently producing a microporous polyolefin membrane having an appropriate pore size.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】微多孔
膜は、電池用セパレーター、電解コンデンサー用隔膜、
各種フィルター、透湿防水衣料、逆浸透濾過膜、限外濾
過膜、精密濾過膜等の各種用途に用いられている。2. Description of the Related Art Microporous membranes include separators for batteries, diaphragms for electrolytic capacitors,
It is used for various applications such as various filters, moisture-permeable waterproof clothing, reverse osmosis filtration membranes, ultrafiltration membranes, and microfiltration membranes.
【0003】従来、ポリオレフィン微多孔膜の製造方法
としては、例えば異種ポリマー等の微粉体からなる孔形
成剤をポリオレフィンに混合してミクロ分散させた後、
孔形成剤を抽出する混合抽出法、ポリオレフィン相を溶
媒でミクロ相分離することにより多孔構造とする相分離
法、異種固体がミクロ分散しているポリオレフィン成形
体に延伸などの歪を与えることにより、異種固体間を界
面破壊して空孔を生じさせて多孔化する延伸法などが用
いられている。しかし、延伸による薄膜化及び高強度化
には限界があった。[0003] Conventionally, as a method for producing a microporous polyolefin membrane, for example, a pore-forming agent composed of fine powder of a different polymer or the like is mixed with polyolefin and micro-dispersed.
A mixed extraction method for extracting a pore-forming agent, a phase separation method of forming a porous structure by separating a polyolefin phase into a microphase with a solvent, and applying a strain such as stretching to a polyolefin molded body in which different solids are micro-dispersed, An elongation method or the like has been used in which a heterogeneous solid is broken down at the interface to generate pores and make the pores porous. However, there is a limit to thinning and high strength by stretching.
【0004】最近、高強度及び高弾性のフィルムに成形
し得る超高分子量ポリオレフィンが開発され、これによ
る高強度の微多孔膜の製造が種々提案された。例えば特
開昭58-5228 号は、超高分子量ポリオレフィンを不揮発
性溶媒に溶解し、この溶液から繊維またはフィルムなど
のゲルを成形し、この溶媒を含むゲルを揮発性溶剤で抽
出処理した後、加熱延伸する方法を開示している。しか
しながら、不揮発性溶媒で高度に膨潤した多孔性組織を
有するゲルは、2方向に延伸しようとしても、高配向の
延伸ができず、網状組織の拡大により破断し易く、得ら
れるフィルムは強度が小さく、また形成される孔の孔径
分布が大きくなるという欠点があった。一方不揮発性溶
媒を揮発性溶剤で抽出した後に乾燥したゲルは、網状組
織が収縮緻密化するが、揮発性溶剤の不均一な蒸発によ
りフィルム原反にそりが発生し易く、また収縮緻密化に
より、高倍率の延伸ができないという欠点があった。Recently, ultrahigh molecular weight polyolefins that can be formed into high-strength and high-elastic films have been developed, and various productions of high-strength microporous membranes have been proposed. For example, JP-A-58-5228 discloses that an ultrahigh molecular weight polyolefin is dissolved in a non-volatile solvent, a gel such as a fiber or a film is formed from the solution, and the gel containing the solvent is extracted with a volatile solvent. A method of heating and stretching is disclosed. However, a gel having a porous structure highly swollen with a non-volatile solvent cannot be stretched in a high orientation even if it is stretched in two directions, and is easily broken due to expansion of a network structure, and the obtained film has low strength. In addition, there is a disadvantage that the pore size distribution of the formed pores becomes large. On the other hand, the gel dried after extracting the non-volatile solvent with the volatile solvent, the network structure shrinks and densifies, but the non-uniform evaporation of the volatile solvent easily causes warpage in the film raw material, and the shrinkage and densification However, there is a drawback that stretching at a high magnification cannot be performed.
【0005】これに対し、重量平均分子量が7×105 以
上の超高分子量ポリオレフィンを溶媒中で加熱溶解した
溶液からゲル状シートを成形し、前記ゲル状シート中の
溶媒量を脱溶媒処理により調製し、次いで加熱延伸した
後、残留溶媒を除去することにより、超高分子量ポリオ
レフィン( ポリエチレン)の微多孔膜を製造する方法が
種々提案されている(特開昭60-242035 号、特開昭61-4
95132 号、特開昭61-195133 号、特開昭63-39602号、特
開昭63-273651 号)。On the other hand, a gel-like sheet is formed from a solution obtained by heating and dissolving an ultra-high-molecular-weight polyolefin having a weight-average molecular weight of 7 × 10 5 or more in a solvent, and the amount of the solvent in the gel-like sheet is reduced by desolvation treatment. Various methods have been proposed for producing a microporous membrane of ultra-high molecular weight polyolefin (polyethylene) by preparing, then heat-stretching, and removing the residual solvent (JP-A-60-242035, JP-A-60-242035). 61-4
95132, JP-A-61-195133, JP-A-63-39602, JP-A-63-273651).
【0006】しかしながら、上記方法においては、ポリ
オレフィンの溶液が高濃度になるほど溶液の調製に時間
がかかる、溶液の濃度の均一化が困難である、溶液が劣
化しやすい等の製造上の問題がある。However, in the above method, the higher the concentration of the polyolefin solution, the longer it takes to prepare the solution, the more difficult it is to make the solution concentration uniform, and the more the solution tends to deteriorate. .
【0007】したがって、本発明の目的は、適度な大き
さの孔径を有するポリオレフィン微多孔膜を効率的に製
造する方法、かかる方法により得られた微多孔膜を用い
た電池用セパレーター及びフィルターを提供することで
ある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a microporous polyolefin membrane having an appropriate pore size, and to use a microporous membrane obtained by such a method.
To provide a battery separator and a filter .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、超高分子量成分を含有するポリ
オレフィンを押出機中で溶融し、そこにこのポリオレフ
ィンの良溶媒を供給することによりポリオレフィンの溶
液を調製して、この溶液を押出機のダイよりシート状に
押し出した後、冷却してゲル状組成物を形成してこのゲ
ル状組成物を加熱延伸し、しかる後残存する溶媒を除去
すれば、適度な大きさの孔径を有するポリオレフィン微
多孔膜を製造することができ、またそのような方法によ
れば、ポリオレフィンの高濃度溶液の調製に要する時間
を従来よりも大幅に短縮することができること、また波
及的に経済性が向上することを見出し、本発明に想到し
た。As a result of intensive studies in view of the above-mentioned object, the present inventors have melted a polyolefin containing an ultrahigh molecular weight component in an extruder and supplied a good solvent for the polyolefin to the melt. A solution of the polyolefin is thereby prepared, and the solution is extruded into a sheet from a die of an extruder, and then cooled to form a gel-like composition, and the gel-like composition is heated and stretched. By removing the solvent, a microporous polyolefin membrane having a moderately large pore size can be produced, and according to such a method, the time required for preparing a high-concentration solution of the polyolefin is significantly longer than before. The present inventors have found that it can be shortened, and that the economical efficiency is improved in a ripple manner, and arrived at the present invention.
【0009】すなわち、本発明のポリオレフィン微多孔
膜の製造方法は、(a) 重量平均分子量7×105 以上の成
分を1重量%以上含有するポリオレフィンを押出機中で
溶融し、(b) 溶融状態の前記ポリオレフィン10〜80重量
%に対して、前記溶融状態で液状の溶媒(前記ポリオレ
フィンに対する良溶媒)90〜20重量%を前記押出機の途
中から供給して溶融混練し、(c) 得られた均一なポリオ
レフィン溶液をダイからシート状に押し出し、冷却して
ゲル状シートを形成し、(d) 前記ゲル状シートを加熱延
伸し、(e) しかる後残存する前記溶媒を除去することを
特徴とするポリオレフィン微多孔膜の製造方法。That is, the method for producing a microporous polyolefin membrane of the present invention comprises the steps of: (a) melting a polyolefin containing 1% by weight or more of a component having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more in an extruder; with respect to the polyolefin 10 to 80 wt% of the state, and melt-kneaded by supplying (good solvent for the polyolefin) 90 to 20 wt% liquid solvent the molten state from the middle of the extruder, (c) to give Uniform polio
Olefin solution extruded from a die into a sheet form, cooled to form a gel-like sheet, and heating and drawing (d) is the gel-like sheet, and removing the solvent thereafter remaining (e) the polyolefin A method for producing a microporous membrane.
【0010】本発明を以下詳細に説明する。〔1〕ポリオレフィン 本発明の方法において製造するポリオレフィン微多孔膜
は、重量平均分子量7×105 以上の成分を1重量%以上
含有するポリオレフィンからなる。The present invention will be described in detail below. [1] Polyolefin The microporous polyolefin membrane produced by the method of the present invention comprises a polyolefin containing 1% by weight or more of a component having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more.
【0011】ポリオレフィン中に重量平均分子量7×10
5 以上の成分が1重量%未満では、延伸性の向上に寄与
する超高分子量ポリオレフィンの分子鎖の絡み合いが不
十分となるので、強度を十分に向上させるのが困難とな
る。一方、超高分子量成分の含有率の上限は特に限定的
ではないが、90重量%を超えると目的とするポリオレフ
ィン溶液の高濃度化の達成及び延伸が困難となるため好
ましくない。なお、上記ポリオレフィンは重量平均分子
量1×103 以下の成分を実質的に含有しないのが好まし
い。The polyolefin has a weight average molecular weight of 7 × 10
If the content of 5 or more components is less than 1% by weight, the entanglement of the molecular chain of the ultra-high molecular weight polyolefin that contributes to the improvement of the stretchability becomes insufficient, so that it is difficult to sufficiently improve the strength. On the other hand, the upper limit of the content of the ultra-high molecular weight component is not particularly limited. The polyolefin preferably does not substantially contain a component having a weight average molecular weight of 1 × 10 3 or less.
【0012】また、上記ポリオレフィンの分子量分布
(重量平均分子量/数平均分子量)は5〜300 、特に5
〜50であるのが好ましい。分子量分布が300 を超える
と、延伸時に低分子量成分の破断が起こり膜全体の強度
が低下するため好ましくない。The molecular weight distribution (weight-average molecular weight / number-average molecular weight) of the polyolefin is 5 to 300, especially 5 to 300.
Preferably it is ~ 50. If the molecular weight distribution exceeds 300, low molecular weight components are broken during stretching, and the strength of the entire film is lowered, which is not preferable.
【0013】上記ポリオレフィンとしては、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
センなどを重合した結晶性の単独重合体、2段重合体、
又は共重合体及びこれらのブレンド物等が挙げられる。
これらのうちではポリプロピレン、ポリエチレン(特に
高密度ポリエチレン)及びこれらの組成物等が好まし
い。The polyolefin includes ethylene,
Propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, crystalline homopolymer obtained by polymerizing 1-hexene, etc., two-stage polymer,
Alternatively, a copolymer and a blend thereof may be used.
Among these, polypropylene, polyethylene (particularly high-density polyethylene), and compositions thereof are preferred.
【0014】このポリオレフィンは、上記重量平均分子
量及び分子量分布を有していれば、リアクターブレンド
によるもの(多段重合ポリオレフィン)であっても、2
種以上のポリオレフィンによる組成物であっても、いず
れでもよい。If the polyolefin has the above-mentioned weight average molecular weight and molecular weight distribution, even if it is obtained by a reactor blend (a multi-stage polyolefin), it may have a molecular weight of 2 or less.
The composition may be any one or more of polyolefins.
【0015】リアクターブレンドの場合、例えば重量平
均分子量が7×105 以上の超高分子量成分を1重量%以
上含有し、かつ分子量分布(重量平均分子量/数平均分
子量)が10〜300 となるように、多段重合することによ
り製造することができる。多段重合法としては、二段重
合により、高分子量部分と低分子量部分とを製造する方
法を採用するのが好ましい。[0015] In the case of the reactor blend, for example, a weight flat
Manufacturing by multi-stage polymerization so as to contain 1% by weight or more of an ultra-high molecular weight component having an average molecular weight of 7 × 10 5 or more and a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) of 10 to 300. Can be. As the multistage polymerization method, it is preferable to adopt a method of producing a high molecular weight portion and a low molecular weight portion by two-stage polymerization.
【0016】また2種以上のポリオレフィンによる組成
物の場合、前記オレフィンの単独重合体又は共重合体で
重量平均分子量が7×105 以上の超高分子量ポリオレフ
ィンと、重量平均分子量が7×105 未満のポリオレフィ
ンとを、重量平均分子量/数平均分子量が上記範囲とな
るように、適量混合することによって得ることができ
る。In the case of a composition comprising two or more polyolefins, an ultrahigh molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more, which is a homopolymer or copolymer of the olefin, and a weight average molecular weight of 7 × 10 5 It can be obtained by mixing an appropriate amount of less than polyolefin such that the weight average molecular weight / number average molecular weight falls within the above range.
【0017】組成物の場合、ポリオレフィン組成物中の
超高分子量ポリオレフィンの含有量は、ポリオレフィン
組成物全体を100 重量%として、1重量%以上であるの
が好ましい。超高分子量ポリオレフィンの含有量が1重
量%未満では、延伸性の向上に寄与するところが不十分
である。一方、上限は特に限定的ではない。In the case of the composition, the content of the ultra-high molecular weight polyolefin in the polyolefin composition is preferably 1% by weight or more based on 100% by weight of the whole polyolefin composition. When the content of the ultrahigh molecular weight polyolefin is less than 1% by weight, the portion contributing to the improvement of stretchability is insufficient. On the other hand, the upper limit is not particularly limited.
【0018】また、ポリオレフィン組成物中の超高分子
量ポリオレフィン以外のポリオレフィン (重量平均分子
量が7×105 未満のポリオレフィン) の重量平均分子量
の下限としては、1×104 以上のものが好ましい。重量
平均分子量が1×104 未満のポリオレフィンを用いる
と、延伸時に破断が起こりやすく、目的の微多孔膜が得
られないので好ましくない。したがって重量平均分子量
が1×10 4 以上7×105未満のポリオレフィンを超高分
子量ポリオレフィンに配合するのが好ましい。The lower limit of the weight average molecular weight of the polyolefin (polyolefin having a weight average molecular weight of less than 7 × 10 5 ) other than the ultrahigh molecular weight polyolefin in the polyolefin composition is preferably 1 × 10 4 or more. It is not preferable to use a polyolefin having a weight average molecular weight of less than 1 × 10 4 , since breakage is likely to occur during stretching and a desired microporous film cannot be obtained. Therefore, it is preferable to blend a polyolefin having a weight average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 7 × 10 5 with the ultrahigh molecular weight polyolefin.
【0019】なお、上述したような超高分子量成分を含
有するポリオレフィンには、必要に応じて、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、アンチブロッキング剤、顔料、染
料、無機充填材などの各種添加剤を本発明の目的を損な
わない範囲で添加することができる。The polyolefin containing an ultrahigh molecular weight component as described above may contain various additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antiblocking agent, a pigment, a dye, and an inorganic filler, if necessary. It can be added within a range that does not impair the purpose of the present invention.
【0020】〔2〕製造方法 次に、上述したような超高分子量成分含有ポリオレフィ
ンを用いた本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法
について説明する。 [2] Production Method Next, a method of producing the microporous polyolefin membrane of the present invention using the above-described ultrahigh molecular weight component-containing polyolefin will be described.
【0021】まず、押出機に上述したポリオレフィンを
供給し、溶融する。溶融温度は、使用するポリオレフィ
ンの種類によって異なるが、ポリオレフィンの融点+30
〜100 ℃が好ましい。ここで融点とは、JIS K 7121に基
づいてDSC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は160 〜230 ℃、特に170
〜200 ℃であるのが好ましく、ポリプロピレンの場合は
190 〜270 ℃、特に190 〜250 ℃であるのが好ましい。First, the above-mentioned polyolefin is supplied to an extruder and melted. The melting temperature depends on the type of polyolefin used, but the melting point of polyolefin + 30
~ 100 ° C is preferred. Here, the melting point is based on JIS K 7121.
The value measured by DSC (hereinafter the same).
For example, in the case of polyethylene, 160-230 ° C., particularly 170 ° C.
~ 200 ° C, preferably in the case of polypropylene
It is preferably between 190 and 270 ° C, especially between 190 and 250 ° C.
【0022】次に、この溶融状態のポリオレフィンに対
して、この溶融状態で液状の溶媒(ただし、上述したポ
リオレフィンに対する良溶媒)を押出機の途中から供給
する。上記溶媒としては、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
フィンなどの脂肪族または環式の炭化水素、あるいは沸
点がこれらに対応する鉱油留分などを用いることができ
る。。Next, a solvent liquid in the molten state (a good solvent for the above-mentioned polyolefin) is supplied to the polyolefin in the molten state from the middle of the extruder. As the solvent, for example, an aliphatic or cyclic hydrocarbon such as nonane, decane, decalin, p-xylene, undecane, dodecane, and liquid paraffin, or a mineral oil fraction having a boiling point corresponding to these can be used. .
【0023】上述したような溶媒としては、25℃におけ
る粘度が30〜500 Cst、特に50〜200 Cstであるの
が好ましい。25℃における粘度が30Cst未満では、不
均一吐出を生じ、混練が困難であり、一方500 Cstを
超えると、後工程での脱溶媒が容易でなくなる。The solvent as described above preferably has a viscosity at 25 ° C. of 30 to 500 Cst, particularly 50 to 200 Cst. If the viscosity at 25 ° C. is less than 30 Cst, uneven discharge occurs and kneading is difficult. On the other hand, if the viscosity exceeds 500 Cst, it becomes difficult to remove the solvent in a subsequent step.
【0024】ポリオレフィンと溶媒との配合割合は、ポ
リオレフィンと溶媒との合計を100重量%として、ポリ
オレフィンが10〜80重量%、好ましくは15〜70重量%で
あり、溶媒が90〜20重量%、好ましくは85〜30重量%で
ある。ポリオレフィンが10重量%未満では(溶媒が90重
量%を超えると)、シート状に成形する際に、ダイス出
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、ポリオレフィンが80重量%を超えると
(溶媒が20重量%未満では)、均一な溶液の調製が困難
となる。The mixing ratio of the polyolefin and the solvent is 10 to 80% by weight, preferably 15 to 70% by weight, with the total of the polyolefin and the solvent being 100% by weight, and the solvent is 90 to 20% by weight. Preferably it is 85 to 30% by weight. When the polyolefin content is less than 10% by weight (when the solvent content exceeds 90% by weight), when forming into a sheet, the swell and neck-in are large at the die outlet, making it difficult to form the sheet. On the other hand, if the polyolefin exceeds 80% by weight (the solvent is less than 20% by weight), it is difficult to prepare a uniform solution.
【0025】なお、上記溶媒は、途中にサイドフィダー
等を有する押出機を用いて、押出機の途中から溶融状態
のポリオレフィンに供給する必要がある。超高分子量ポ
リオレフィンを含むポリオレフィンと溶媒とを同時に供
給すると、粘度差が大き過ぎるために混合ができず、ポ
リオレフィンと押出機のスクリューとが共回りを起こし
溶液を調製できない。It is necessary to supply the solvent to the polyolefin in a molten state from the middle of the extruder using an extruder having a side feeder or the like in the middle. When a polyolefin containing an ultrahigh molecular weight polyolefin and a solvent are supplied at the same time, mixing is not possible because the viscosity difference is too large, and the polyolefin and the screw of the extruder co-rotate to prepare a solution.
【0026】このようにして溶融状態のポリオレフィン
に溶媒を添加し、押出機中で混練することにより、均一
な濃度のポリオレフィンの高濃度溶液を短時間で調製す
ることができる。By adding a solvent to the polyolefin in a molten state and kneading it in an extruder in this manner, a high-concentration polyolefin solution having a uniform concentration can be prepared in a short time.
【0027】次に、このようにして溶融混練したポリオ
レフィンの加熱溶液を直接に、あるいはさらに別の押出
機を介して、または一旦冷却してペレット化した後、再
度押出機を介して、ダイス等から押し出して成形する。
ダイスとしては、通常長方形の口金形状をしたシートダ
イスが用いられる。シートダイスを用いた場合のダイス
ギャップは通常0.1 〜5mmであり、押出し成形時には14
0 〜250 ℃に加熱される。この際押し出し速度は、通常
20〜30cm/分乃至5〜10m/分である。Next, the heated solution of the polyolefin thus melt-kneaded is directly or through another extruder, or once cooled and pelletized, and then again through an extruder, into a die or the like. And extruded.
As the die, a sheet die having a generally rectangular base shape is used. When a sheet die is used, the die gap is usually 0.1 to 5 mm.
Heated to 0-250 ° C. At this time, the extrusion speed is usually
20 to 30 cm / min to 5 to 10 m / min.
【0028】このようにしてダイス等から押し出された
溶液は、冷却することによりゲル状物に成形される。冷
却は少なくともゲル化温度以下まで行う。冷却方法とし
ては、冷風、冷却水、その他の冷却媒体に直接接触させ
る方法、冷媒で冷却したロールに接触させる方法等を用
いることができる。なお押し出された溶液は、冷却前あ
るいは冷却中に、1〜10好ましくは1〜5の引取比で引
き取っても良い。引取比が10以上になるとネックインが
大きくなり、また延伸時に破断を起こしやすくなり好ま
しくない。The solution thus extruded from the die or the like is formed into a gel by cooling. Cooling is performed at least to a gelling temperature or lower. As a cooling method, a method of directly contacting with cold air, cooling water, or another cooling medium, a method of contacting with a roll cooled by a refrigerant, or the like can be used. The extruded solution may be taken off at a take-up ratio of 1 to 10, preferably 1 to 5, before or during cooling. When the take-up ratio is 10 or more, neck-in becomes large, and breakage tends to occur during stretching, which is not preferable.
【0029】次にこのゲル状組成物を延伸する。延伸
は、ゲル状組成物を加熱し、通常のテンター法、ロール
法、圧延法もしくはこれらの方法の組合せによって所定
の倍率で行う。2軸延伸が好ましく、縦横同時延伸また
は逐次延伸のいずれでもよいが、特に同時2軸延伸が好
ましい。Next, the gel composition is stretched. Stretching is performed at a predetermined magnification by heating the gel composition and subjecting it to a usual tenter method, roll method, rolling method or a combination of these methods. Biaxial stretching is preferred, and either vertical or horizontal simultaneous stretching or sequential stretching may be used, but simultaneous biaxial stretching is particularly preferred.
【0030】延伸温度は、ポリオレフィンの融点+10℃
以下、好ましくは結晶分散温度から融点未満の範囲であ
る。ここで結晶分散温度とは 、ASTM D 4065に基づいて溶
融粘弾性測定により求めた値をいう(以下、同じ)。例
えば、ポリエチレンの場合は90〜140 ℃で、より好まし
くは、100 〜130 ℃の範囲である。延伸温度が融点+10
℃を超える場合は、樹脂の溶融により延伸による効果的
な分子鎖の配向ができないため好ましくない。また、延
伸温度が結晶分散温度未満では、樹脂の軟化が不十分
で、延伸において破膜し易く、高倍率の延伸ができな
い。The stretching temperature is the melting point of polyolefin + 10 ° C.
Hereinafter, the range is preferably from the crystal dispersion temperature to less than the melting point. Here the crystal dispersion temperature and, based on A STM D 4065 soluble
It means the value obtained by the melt viscoelasticity measurement (hereinafter the same). For example, in the case of polyethylene, the temperature ranges from 90 to 140 ° C, more preferably from 100 to 130 ° C. Stretching temperature is melting point +10
If the temperature exceeds ℃, it is not preferable because effective orientation of molecular chains cannot be achieved by stretching due to melting of the resin. On the other hand, if the stretching temperature is lower than the crystal dispersion temperature, the resin is insufficiently softened, the film is easily broken in stretching, and high-magnification stretching cannot be performed.
【0031】また、延伸倍率は原反の厚さによって異な
るが、1軸方向で少なくとも2倍以上、好ましくは3〜
30倍、面倍率で10倍以上、好ましくは15〜400 倍であ
る。面倍率が10倍未満では延伸が不十分で空孔率が高
く、高弾性、高強度の微多孔膜が得られない。一方、面
倍率が400 倍を超えると、延伸装置、延伸操作などの点
で制約が生じる。Although the stretching ratio varies depending on the thickness of the raw material, it is at least twice or more, preferably from 3 to 1 in the uniaxial direction.
The magnification is 30 times and the area magnification is 10 times or more, preferably 15 to 400 times. If the area ratio is less than 10 times, stretching is insufficient and porosity is high, and a highly elastic and high-strength microporous film cannot be obtained. On the other hand, when the area magnification exceeds 400 times, restrictions are imposed on a stretching apparatus, a stretching operation, and the like.
【0032】得られた延伸形成物は、溶剤で洗浄し残留
する溶媒を除去する。洗浄溶剤としては、ペンタン、ヘ
キサン、ヘプタンなどの炭化水素、塩化メチレン、四塩
化炭素などの塩素化炭化水素、三フッ化エタンなどのフ
ッ化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサンなどのエ
ーテル類などの易揮発性のものを用いることができる。
これらの溶剤はポリオレフィンの溶解に用いた溶媒に応
じて適宜選択し、単独もしくは混合して用いる。洗浄方
法は、溶剤に浸漬し抽出する方法、溶剤をシャワーする
方法、またはこれらの組合せによる方法などにより行う
ことができる。The obtained stretched product is washed with a solvent to remove the remaining solvent. Examples of the cleaning solvent include hydrocarbons such as pentane, hexane, and heptane; chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride; fluorinated hydrocarbons such as ethane trifluoride; and ethers such as diethyl ether and dioxane. Volatile ones can be used.
These solvents are appropriately selected according to the solvent used for dissolving the polyolefin, and used alone or as a mixture. The washing method can be performed by a method of immersing in a solvent for extraction, a method of showering the solvent, a method of a combination thereof, or the like.
【0033】上述のような洗浄は、延伸成形物中の残留
溶媒が1重量%未満になるまで行う。その後洗浄溶剤を
乾燥するが、洗浄溶剤の乾燥方法は加熱乾燥、風乾など
の方法で行うことができる。乾燥した延伸成形物は、結
晶分散温度〜融点の温度範囲で熱固定することが望まし
い。The washing as described above is performed until the residual solvent in the stretch molded product is less than 1% by weight. Thereafter, the washing solvent is dried, and the washing solvent can be dried by a method such as heat drying or air drying. It is desirable that the dried stretch molded product is heat-set at a temperature in the range of the crystal dispersion temperature to the melting point.
【0034】以上のようにして製造したポリオレフィン
微多孔膜は、空孔率が35〜95%で、平均貫通孔径が0.00
1 〜0.5 μmで、かつ引張破断強度が500 g/cm2 以上で
ある。また本発明のポリオレフィン微多孔膜の厚さは、
用途に応じて適宜選択しうるが、一般に0.1 〜50μmで
あり、好ましくは2〜40μmにすることができる。The microporous polyolefin membrane produced as described above has a porosity of 35 to 95% and an average through-pore diameter of 0.00.
1 to 0.5 μm and a tensile strength at break of 500 g / cm 2 or more. The thickness of the polyolefin microporous membrane of the present invention,
Although it can be appropriately selected according to the application, it is generally 0.1 to 50 μm, preferably 2 to 40 μm.
【0035】なお、得られたポリオレフィン微多孔膜
は、必要に応じてさらに、プラズマ照射、界面活性剤含
浸、表面グラフト等の親水化処理などの表面修飾を施す
ことができる。The obtained microporous polyolefin membrane may be further subjected to surface modification such as plasma irradiation, surfactant impregnation, surface grafting and other hydrophilic treatments, if necessary.
【0036】[0036]
【作用】本発明においては、超高分子量成分を含有する
ポリオレフィンを押出機中で溶融し、そこに溶媒を供給
することによりポリオレフィンの溶液を調製し、これを
ダイスよりシート状に押し出し冷却することによりゲル
状組成物を形成し、このゲル状組成物を加熱延伸し、し
かる後残存する溶媒を除去することによりポリオレフィ
ン微多孔膜を製造している。このような方法により、ポ
リオレフィン微多孔膜を従来よりも大幅に効率よく製造
することが可能である。In the present invention, a polyolefin solution containing an ultrahigh molecular weight component is melted in an extruder, and a solvent is supplied thereto to prepare a polyolefin solution, which is extruded from a die into a sheet and cooled. Thus, a gel composition is formed, and the gel composition is heated and stretched, and then the remaining solvent is removed to produce a microporous polyolefin membrane. By such a method, it is possible to produce a polyolefin microporous membrane much more efficiently than in the past.
【0037】このような効果が得られる理由について
は、必ずしも明らかではないが、超高分子量成分を含有
するポリオレフィン溶液は、その調製に時間がかかる、
溶液の濃度の均一化が困難である、溶液が劣化しやすい
等の問題があるが、押出機中で溶融した状態の超高分子
量成分を含有するポリオレフィンに、溶媒を供給し、さ
らに混練して溶液を調製することにより、短時間で高濃
度のポリエチレンの均一な溶液を調製することができる
ためであると考えられる。Although it is not always clear why such an effect is obtained, it takes time to prepare a polyolefin solution containing an ultrahigh molecular weight component.
There are problems such as difficulty in uniformizing the concentration of the solution and deterioration of the solution.However, a solvent is supplied to a polyolefin containing an ultrahigh molecular weight component in a molten state in an extruder, and a solvent is further kneaded. This is presumably because by preparing the solution, it is possible to prepare a uniform solution of high-concentration polyethylene in a short time.
【0038】[0038]
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。なお、実施例
における試験方法はつぎの通りである。 (1) 分子量及び分子量分布:ウォーターズ(株)製のGP
C 装置を用い、カラムに東ソー(株)製GMH-6 、溶媒に
O-ジクロルベンゼンを使用し、温度135 ℃、流量1.0 ml
/ 分にて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
(GPC)法により測定。 (2) フィルムの厚さ:断面を走査型電子顕微鏡により測
定した(単位はμm)。 (3) 平均孔径:窒素吸脱着方式の孔径測定機(日科機
(株)製)により測定した(単位はμm)。 (4) 引張破断強度:ASTM D882 に準拠して測定した(単
位はkg/cm2 )。 (5) 透気度:JIS P8117 に準拠して測定した (単位は秒
/100cc) 。Examples of the present invention will be described below. In addition, the test method in an Example is as follows. (1) Molecular weight and molecular weight distribution: GP manufactured by Waters Corporation
Using C apparatus, GMH-6 manufactured by Tosoh Corp.
Using O-dichlorobenzene, temperature 135 ° C, flow rate 1.0 ml
/ Min, measured by gel permeation chromatography (GPC). (2) Film thickness: The cross section was measured by a scanning electron microscope (unit: μm). (3) Average pore diameter: Measured by a nitrogen adsorption / desorption type pore diameter measuring instrument (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) (unit: μm). (4) Tensile breaking strength: Measured according to ASTM D882 (unit: kg / cm 2 ). (5) Air permeability: Measured according to JIS P8117 (unit: seconds
/ 100cc).
【0039】実施例1〜5 重量平均分子量(Mw)が2.5 ×106 の超高分子量ポリ
エチレン(UHMWPE) 17.6重量部と、重量平均分子量(M
w)3.3 ×105 のポリエチレン(PE)82.4重量部とを混合
したMw/Mn=14.2の原料樹脂(融点 135℃、結晶分
散温度90℃)と、酸化防止剤として2,6-ジ-t- ブチル-p
- クレゾール (BHT 、住友化学工業(株)製)0.125重量
部と、テトラキス〔メチレン-3-(3,5-ジ-t- ブチル-4-
ヒドロキシルフェニル)-プロピオネート〕メタン (イル
ガノックス1010、チバガイギー製)0.25 重量部とをドラ
イブレンドし、これを2軸押出機(58mmφ、L/D=4
2、強混練タイプ)に投入した。またこの2軸押出機の
サイドフィーダーから流動パラフィン(64Cst/40
℃)を樹脂成分の濃度が第1表に示す割合(樹脂成分+
流動パラフィン=100 重量%)となるように供給し、20
0 rpmで溶融混練して、押出機中にてポリエチレン溶
液を調製した。 Examples 1 to 5 17.6 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5 × 10 6 and a weight average molecular weight (Mw)
w) A raw material resin of Mw / Mn = 14.2 mixed with 82.4 parts by weight of 3.3 × 10 5 polyethylene (PE) (melting point: 135 ° C., crystallization
Dispersion temperature 90 ° C) and 2,6-di-t-butyl-p as antioxidant
-0.125 parts by weight of cresol (BHT, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-
(Hydroxylphenyl) -propionate] methane (Irganox 1010, Ciba-Geigy) 0.25 parts by weight and dry-blended with a twin screw extruder (58 mmφ, L / D = 4).
2, strong kneading type). In addition, liquid paraffin (64 Cst / 40) is supplied from the side feeder of this twin-screw extruder.
° C) is the ratio (resin component +
Liquid paraffin = 100% by weight).
The mixture was melt-kneaded at 0 rpm to prepare a polyethylene solution in an extruder.
【0040】続いて、この押出機の先端に設置されたT
ダイから190 ℃で押し出し、冷却ロールで引取りながら
ゲル状シートを成形した。続いてこのゲル状シートを、
第1表に示す条件で延伸製膜した。得られた延伸膜を塩
化メチレンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽出除
去した後、乾燥してポリエチレン微多孔膜を得た。Subsequently, the T set at the tip of the extruder
The sheet was extruded from the die at 190 ° C. and taken up by a cooling roll to form a gel-like sheet. Next, this gel-like sheet is
Stretch film formation was performed under the conditions shown in Table 1. The obtained stretched membrane was washed with methylene chloride to extract and remove the remaining liquid paraffin, and then dried to obtain a polyethylene microporous membrane.
【0041】このポリエチレン微多孔膜の組成及び製造
条件を第1表に示す。またこのポリエチレン微多孔膜の
膜厚、引張破断強度、平均孔径、及び透気度の測定を行
った。結果を第1表にあわせて示す。Table 1 shows the composition and production conditions of the microporous polyethylene membrane. The thickness, tensile strength at break, average pore size, and air permeability of the microporous polyethylene film were measured. The results are shown in Table 1.
【0042】比較例1 実施例1において、樹脂成分(超高分子量ポリエチレン
+ポリエチレン)の濃度が85重量%となるように流動パ
ラフィンを添加した以外は同様にしてポリエチレン微多
孔膜を製造したところ、押出機中でポリオレフィンの均
一な溶液とするのが困難であり、シートの成形ができな
かった。 Comparative Example 1 A microporous polyethylene membrane was produced in the same manner as in Example 1 except that liquid paraffin was added so that the concentration of the resin component (ultra high molecular weight polyethylene + polyethylene) became 85% by weight. It was difficult to make a uniform solution of the polyolefin in the extruder, and the sheet could not be formed.
【0043】比較例2 実施例1において、樹脂成分(超高分子量ポリエチレン
+ポリエチレン)の濃度が5重量%となるように流動パ
ラフィンを添加した以外は同様にしてポリエチレン微多
孔膜を製造したところ、押出機での吐出が不均一である
とともにダイス出口で、スウェルが大きくシートの成形
ができなかった。 Comparative Example 2 A microporous polyethylene membrane was produced in the same manner as in Example 1 except that liquid paraffin was added so that the concentration of the resin component (ultrahigh molecular weight polyethylene + polyethylene) was 5% by weight. The discharge in the extruder was not uniform, and the swell was large at the die exit, so that the sheet could not be formed.
【0044】比較例3 重量平均分子量(Mw)が2.5 ×106 の超高分子量ポリ
エチレン(UHMWPE) 17.6重量部と、重量平均分子量(M
w)3.3 ×105 のポリエチレン(PE)82.4重量部とを混合
したMw/Mn=14.2の原料樹脂(融点 135℃、結晶分
散温度90℃)と、酸化防止剤として2,6-ジ-t- ブチル-p
- クレゾール (BHT 、住友化学工業(株)製)0.125重量
部と、テトラキス〔メチレン-3-(3,5-ジ-t- ブチル-4-
ヒドロキシルフェニル)-プロピオネート〕メタン (イル
ガノックス1010、チバガイギー製)0.25 重量部とに、流
動パラフィン(64Cst/40℃)を樹脂成分の濃度が15
重量%(樹脂成分+流動パラフィン=100 重量%)とな
るように配合してベッセル型の溶解槽に投入し、高攪拌
条件下で100 ℃から10℃/Hrで180 ℃まで昇温しなが
ら均一なポリエチレン溶液の調製を試みたところ、10
時間を要した。 Comparative Example 3 17.6 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 2.5 × 10 6 and a weight average molecular weight (Mw)
w) A raw material resin of Mw / Mn = 14.2 mixed with 82.4 parts by weight of 3.3 × 10 5 polyethylene (PE) (melting point: 135 ° C., crystallization
Dispersion temperature 90 ° C) and 2,6-di-t-butyl-p as antioxidant
-0.125 parts by weight of cresol (BHT, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-
(Hydroxylphenyl) -propionate] methane (Irganox 1010, Ciba-Geigy) 0.25 parts by weight and liquid paraffin (64 Cst / 40 ° C.) at a resin component concentration of 15
% By weight (resin component + liquid paraffin = 100% by weight), put it into a vessel-type dissolution tank, and uniformly increase the temperature from 100 ° C to 180 ° C at 10 ° C / Hr under high stirring conditions. Attempt to prepare a suitable polyethylene solution,
It took time.
【0045】続いて、この溶液を押出機に供給し、押出
機の先端に設置されたTダイから190 ℃で押し出し、冷
却ロールで引取りながらゲル状シートを成形した。続い
てこのゲル状シートを、温度115 ℃、延伸速度3.5 m/
分で5×5倍に同時二軸延伸を行った。得られた延伸膜
を塩化メチレンで洗浄して残留する流動パラフィンを抽
出除去した後、乾燥して厚さ約25μmのポリエチレン微
多孔膜を得た。Subsequently, this solution was supplied to an extruder, extruded at 190 ° C. from a T-die provided at the tip of the extruder, and formed into a gel-like sheet while being taken up by a cooling roll. Subsequently, the gel-like sheet was subjected to a temperature of 115 ° C. and a stretching speed of 3.5 m /
Simultaneous biaxial stretching was performed 5 × 5 times per minute. The obtained stretched membrane was washed with methylene chloride to extract and remove the remaining liquid paraffin, and then dried to obtain a microporous polyethylene membrane having a thickness of about 25 μm.
【0046】このポリエチレン微多孔膜の組成及び製造
条件を第1表に示す。またこのポリエチレン微多孔膜の
膜厚、引張破断強度、平均孔径、及び透気度の測定を行
った。結果を第1表にあわせて示す。Table 1 shows the composition and production conditions of the microporous polyethylene membrane. The thickness, tensile strength at break, average pore size, and air permeability of the microporous polyethylene film were measured. The results are shown in Table 1.
【0047】比較例4 比較例3において樹脂成分の濃度を30重量%(樹脂成分
+流動パラフィン=100 重量%)となるようしてベッセ
ル型の溶解槽に投入し、高攪拌条件下で100 ℃から10℃
/Hrで180 ℃まで昇温しながらポリエチレン溶液の調
製を試みたところ、10時間を要した。しかしながら、
上記溶液においてはポリエチレンの濃度が高すぎるた
め、溶液の粘度が高すぎて、しかも均一なポリエチレン
濃度の溶液とすることができなかった。 Comparative Example 4 In Comparative Example 3, the solution was charged into a vessel-type dissolution tank such that the concentration of the resin component was 30% by weight (resin component + liquid paraffin = 100% by weight), and 100 ° C. under high stirring conditions. To 10 ° C
When an attempt was made to prepare a polyethylene solution while raising the temperature to 180 ° C./Hr, it took 10 hours. However,
In the above solution, since the concentration of polyethylene was too high, the viscosity of the solution was too high, and a solution having a uniform polyethylene concentration could not be obtained.
【0048】 [0048]
【0049】 [0049]
【0050】第1表から明らかなように、実施例1乃至
5の方法によるポリエチレン微多孔膜は、微多孔を有
し、強度及び透気度が良好であった。なお、比較例3の
方法によっても、本発明の方法と同様の微多孔膜を得る
ことができるが、この方法では均一なポリエチレン溶液
を調製するのに10時間と長時間を要するものであっ
た。As is apparent from Table 1, the microporous polyethylene membranes obtained by the methods of Examples 1 to 5 had microporosity and had good strength and air permeability. Although the same microporous membrane as that of the method of the present invention can be obtained by the method of Comparative Example 3, it takes as long as 10 hours to prepare a uniform polyethylene solution in this method. .
【0051】[0051]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
超高分子量成分を含有するポリオレフィンを押出機中で
溶融し、そこに溶媒を供給することによりポリオレフィ
ンの溶液を調製し、この溶液をダイスよりシート状に押
し出し冷却することによりゲル状組成物を形成し、この
ゲル状組成物を加熱延伸し、しかる後残存するパラフィ
ンオイルを除去することによりポリオレフィン微多孔膜
を製造しているので、ポリオレフィン微多孔膜を効率よ
く製造することが可能である。As described in detail above, according to the present invention,
A polyolefin solution containing an ultrahigh molecular weight component is melted in an extruder, a solvent is supplied to the solution to prepare a polyolefin solution, and this solution is extruded into a sheet from a die and cooled to form a gel composition. Then, since the gel composition is heated and stretched, and then the remaining paraffin oil is removed to produce the microporous polyolefin membrane, it is possible to efficiently produce the microporous polyolefin membrane.
【0052】このような本発明の方法によるポリオレフ
ィン微多孔膜は、リチウム電池などの電池用セパレータ
ー、電解コンデンサー用隔膜、超精密濾過膜、限外濾過
膜、各種フィルター、透湿防水衣料用多孔質膜等の各種
用途に好適である。The microporous polyolefin membrane according to the method of the present invention can be used as a separator for a battery such as a lithium battery, a diaphragm for an electrolytic capacitor, an ultrafine filtration membrane, an ultrafiltration membrane, various filters, a porous material for a moisture-permeable waterproof clothing. Suitable for various applications such as membranes.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−163938(JP,A) 特開 平4−261441(JP,A) 特開 平5−94812(JP,A) 特開 平5−156058(JP,A) 特開 平5−25305(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 9/00,9/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-163938 (JP, A) JP-A-4-261441 (JP, A) JP-A-5-94812 (JP, A) JP-A-5-94812 156058 (JP, A) JP-A-5-25305 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C08J 9/00, 9/26
Claims (3)
を1重量%以上含有するポリオレフィンを押出機中で溶
融し、 (b) 溶融状態の前記ポリオレフィン10〜80重量%に対し
て、前記溶融状態で液状の溶媒(前記ポリオレフィンに
対する良溶媒)90〜20重量%を前記押出機の途中から供
給して溶融混練し、 (c) 得られた均一なポリオレフィン溶液をダイからシー
ト状に押し出し、冷却してゲル状シートを形成し、 (d) 前記ゲル状シートを加熱延伸し、 (e) しかる後残存する前記溶媒を除去することを特徴と
するポリオレフィン微多孔膜の製造方法。1. A (a) melting a weight average molecular weight 7 × 10 5 or more polyolefins containing 1 wt% or more of the components in an extruder, to the polyolefin 10 to 80 wt% of (b) a molten state , said (good solvent for the polyolefin) 90 to 20 wt% liquid solvent in the molten state is supplied from the middle of the extruder were melt-kneaded, (c) homogeneous polyolefin solution obtained into sheet form from the die A method for producing a microporous polyolefin membrane, comprising: extruding and cooling to form a gel-like sheet ; (d) heating and stretching the gel-like sheet ; and (e) removing the solvent remaining thereafter.
オレフィン微多孔膜を用いた電池用セパレーター。2. A battery separator using a polyolefin microporous membrane produced by the method according to claim 1.
オレフィン微多孔膜を用いたフィルター。3. A filter using the microporous polyolefin membrane produced by the method according to claim 1.
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