JP3998860B2 - High molecular weight polyolefin microporous film and method for producing the same - Google Patents

High molecular weight polyolefin microporous film and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過材や非水系電池用セパレータ用途に適した高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法に関するものであり、より詳しくは、微多孔フィルムの空孔率を抑えて透気度を挙げ得る高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法に関しては、これまで例えば特公平6−2841号、特公平6−53826号、特公平7−17782号公報等により種々提案されている。
【0003】
これらの方法は、いずれも微多孔フィルムを得るために、高分子量ポリオレフィンにデカン、ドデカン、デカリン、パラフィンオイル、鉱油等の炭化水素系溶剤、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族アルコール等の脂肪酸炭化水素誘導体、パラフィン系ワックス或いはジオクチルフタレート、ジブチルセバケート等の低分子量化合物からなる可塑剤を添加してフィルムを成形した後、該低分子量化合物をフィルムから除去して微多孔化するものである。
【0004】
一方、特公平2−19141号及び特公平6−18915号公報に示されるような、低分子量化合物を添加しないで微多孔フィルムを製造する方法も提案されているが、これらの方法では微多孔化するためにフィルムを延伸することが必須とされている。また、いずれの方法も分子量が比較的低い(メルトフローレートで0.2ないし20g/10分)ポリエチレンに適用され、フィルムの引張強度は0.02GPa以下、若しくは高々0.03GPaにとゞまるものである。
【0005】
そこで、本出願人は、先に特願平9−205501号において、微多孔化されたフィルムからの除去が必要となる低分子量化合物をポリオレフィンに添加することなく高強度を有する微多孔フィルムを得るための方法について提案した。この方法は、可塑剤及び若しくは溶剤を実質的に含まない高分子量ポリオレフィンフィルムを熱処理し、必要に応じて熱処理と同時に或いは熱処理前後に延伸処理して多孔化するもので、熱処理は炭化水素系化合物等の第1の液体中でポリオレフィンの非晶性部分を選択的に溶融若しくは溶解して行われ、次いで熱処理されたフィルムを、第1の液体と相溶性があり、第1の液体より沸点が低くかつポリオレフィンとの親和性に劣る第2の液体中に浸漬して乾燥するようになっている。
【0006】
この方法によれば、ポリオレフィン中の可塑剤及び若しくは溶剤の低分子量化合物抽出工程を経ることなく高強度の微多孔フィルムを製造でき、加熱による微孔の閉塞性にも優れたフィルムが得られる。
【0007】
ところで、この方法で得られる微多孔フィルムは、濾過材や非水系電池用セパレータに適した空孔率、透気度の範囲の膜物性値を有しているが、一般に、これらの物性は空孔率が高くなれば、透気度もあがる傾向にあり、また一方、空孔率が高くなれば、フィルム強度は低下する。従って、これらの膜物性をどのようにバランスさせるかが製造方法において重要な点である。
【0008】
しかしながら微多孔フィルムは、原料フィルムの物性や微多孔化のための熱処理条件などの種々の要因により、フィルムの空孔率と透気度が変化し、必ずしも目標とする空孔率と透気度を有する微多孔フィルムを得ることは容易ではなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高分子量ポリオレフィンフィルムを液体中で熱処理して微多孔化する微多孔フィルムの製造方法であって、該微多孔フィルムの空孔率と透気度を微多孔化処理の後で調整できる高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法は、前記目的を達成するために提案されたものであって、極限粘度[η]4dl/g以上の高分子量ポリオレフィンフィルムの微多孔化のための熱処理を、処理温度において該ポリオレフィンの非晶性部分を選択的に溶融又は溶解させる第1の液体中で行い、ついで熱処理したフィルムを、第2の液体に浸漬したのち乾燥する高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法であって、乾燥した後に、該微多孔フィルムを圧縮することを特徴としている。
【0011】
本発明の製造方法では、前記処理前の高分子量ポリオレフィンフィルムが、可塑剤及び若しくは溶剤を実質的に含まない、極限粘度[η]4dl/g以上のポリオレフィン不透気性フィルムであることが好ましい。
【0012】
また、本発明の製造方法では、前記可処理前の高分子量ポリオレフィンフィルムが、結晶化度40%以上の面配向フィルムであることが好ましい。
【0013】
また、本発明の製造方法では、前記熱処理が、フィルムの拘束下に行われることが好ましい。
【0014】
本発明の製造方法の好ましい態様においては、前記第1の液体が、低級脂肪族アルコール、低級脂肪族ケトン、低級脂肪族エステル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素、窒素含有有機化合物、エーテル、グリコール、シリコンオイル、界面活性剤を含む水よりなる群から選ばれる少なくとも1種の液体であることが望ましい。
【0015】
また、本発明の製造方法の好ましい態様においては、前記第2の液体が、沸点120℃以下の液体であって、フッ素で置換されるか或いはフッ素及び塩素で置換された炭化水素化合物、または、フッ素で置換されるか或いはフッ素及び塩素で置換された炭化水素基を少なくとも1つ有するエーテル化合物であることが望ましい。
【0016】
また、本発明の製造方法の好ましい態様においては、前記微多孔フィルムの圧縮がロールプレスにより行われることが望ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法で用いられる高分子量ポリオレフィンフィルム、微多孔化方法(熱処理)、第1の液体、第2の液体、及び得られたフィルムの圧縮方法について以下に詳述する。
【0018】
〔高分子量ポリオレフィンフィルム〕
フィルムの成形原料の高分子量ポリオレフィンは、エチレン、プロピレン及び炭素数4ないし8のα−オレフィンを、例えばチーグラー系触媒を用いたスラリー重合により、単独若しくは二つ以上の組み合わせで重合して得られる。好ましい共重合体は、エチレンと、少量のプロピレン若しくは炭素数4ないし8のα−オレフィンのうちの単独ないし二つ以上との組み合わせによる共重合体である。ポリエチレン共重合体の場合、共単量体の量は5モル%以下が好ましい。これらの中で特に好ましいものは、エチレンの単独重合体である。
【0019】
高分子量ポリオレフィンの極限粘度[η]は、4dl/g以上が好ましく、さらに好ましくは4ないし25dl/gであり、特に高強度の微多孔フィルムを得る目的では、極限粘度[η]は5ないし20dl/gが好ましい。
【0020】
フィルムの成形は、従来から知られているインフレーションフィルム法、Tダイ法などによって行うことができるが、本発明に用いられる高分子量ポリオレフィンフィルムは面配向フィルムであることが好ましい。このうち、インフレーションフィルムの一般的な成形法については、詳しくは、「プラスチックの押出成形とその応用」〔澤田慶司著:誠文堂新光社発行(1966年)〕の第4編第2章に述べられたポリエチレンやポリプロピレンで行われるような方法が挙げられる。
【0021】
T−ダイフィルム成形法では、溶融延伸をした場合、成形されるフィルムは一軸配向であるため、成形後、フィルムを後処理で面配向させなければならないが、インフレーションフィルム成形法では、膨比を適当に選択することによって成形時にフィルムを面配向させることができるので好ましい。
【0022】
インフレーションフィルムを成形するための好ましい条件は、ドラフト比と膨比を大きく取ることである。ドラフト比とは、インフレーションフィルムダイのリップ出口でのフィルム樹脂の流出速度と冷却固化したチューブフィルムの引取り速度との比であり、また膨比とは、冷却固化したチューブフィルムの直径とインフレーションフィルムダイの平均直径との比である。通常の場合、ドラフト比は、2以上の範囲で適宜調整されるが、好ましい範囲は3以上であり、膨比は1.1ないし20倍の範囲で適宜調整される。
高分子量ポリオレフィンのインフレーションフィルムは、例えば特公平6−55433号公報に詳述されている方法で製造することができる。
【0023】
本発明で用いるフィルムには可塑剤及び若しくは溶剤を実質的に含まないことが好ましい。実質的に含まないとは、原料ポリオレフィンに多量の可塑剤及び若しくは溶剤が添加されていないことを意味する。従って、耐熱安定剤、耐候安定剤、滑剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、顔料、染料等の通常ポリオレフィンに添加して使用される各種添加剤は、本発明の目的を損なわない範囲で配合されていても良いが、その上限は総量で好ましくは10重量%以下、更に好ましくは5重量%以下である。
【0024】
いずれのフィルム成形方法においても、得られる好適なフィルムとしては、極限粘度[η]で4ないし25dl/gのもので、結晶化度が好ましくは40%以上、さらに好ましくは50%以上であり、特にポリエチレンの場合、好ましくは60%以上、より好ましくは60〜70%であり、機械方向の引張強度で0.04GPa以上、機械方向に垂直な方向の引張強度で0.04GPa以上であり、温度40℃及び湿度90%の条件下で透湿係数が例えば0.45g・mm/m2・24hr 以下の不透気性フィルムである。不透気性フィルムとは、後述する透気性試験において、透気度が10000秒/100cc以上のフィルムである。得られるフィルムの厚さに特に制限はないが、後に続く処理工程での取扱いの都合で、好ましくは5ないし500μm、更に好ましくは5ないし100μmである。
【0025】
本発明の微多孔化処理に用いられるフィルムは、面配向していることが好ましい。本発明でいう面配向とは、結晶が二軸に配向していることを指す。フィルムが二軸に配向しているということは、フィルム面内でポリオレフィンの単位結晶のうち、分子鎖方向に対応するc軸以外のa軸及びb軸のいずれかが、主としてフィルム面に垂直に存在している状態で、かつその軸以外の例えばc軸がフィルム面内にほぼ無配向に分布している状態をいう。フィルム面に垂直に存在する軸は、ポリエチレンの場合、通常a軸であり、それ以外のポリオレフィンの場合、通常b軸である。
【0026】
この状態は、X線回折装置による観測で以下のようにして確認することができる。すなわち、フィルムのエンド(END)方向からフィルムを赤道方向に配置してX線を入射し、回折パターンを観察したときに、ポリエチレンの場合、配向係数fa(その他のポリオレフィンの場合ではfb)が少なくとも0.2以上であり、かつフィルムの機械軸方向を子午線方向になるように配置して、スルー(THROUGTH)方向からX線を入射し回折パターンを観察したときに、配向係数fcが−0.2以上0.2以下であるような状態である。
【0027】
配向係数fa、fb、fcの求め方及び計算方法は、「高分子のX線回折(上)」〔LEROY E.ALEXANDER著、桜田一郎監訳、化学同人〕の選択配向の節に記載されている通りである。
特にfcが0.2を上回る場合(c軸配向状態)やfaが0.2を下回るようなフィルムでは、結晶化度が前記条件を満たしている場合でも、熱処理で微多孔化することができない場合がある。
【0028】
〔熱処理〕
上述の高分子量ポリオレフィンフィルムを微多孔化するための熱処理は、処理温度において該ポリオレフィンの非晶性部分を選択的に溶融又は溶解させる第1の液体中で行う。この様な第1の液体は、高分子量ポリオレフィンに適度な親和性を有する。熱処理の条件は、雰囲気の状態によっても変わるが、例えばポリエチレンの場合、通常100℃ないし145℃の温度で10秒ないし10分間という条件で、処理後の結晶化度が処理前に比較して10ないし20%程度増大するような条件で行うことが好ましい。この時、フィルムは収縮を妨げるように、好ましくは少なくとも一方向で、より好ましくは二方向で、とくに直行する二方向で固定されることが好ましい。収縮が余儀なくされる場合の好ましい収縮の許容範囲は、長さ及び幅方向で10%以内である。
【0029】
〔第1の液体〕
高分子量ポリオレフィンと適度な親和性を持つ第1の液体とは、高分子量ポリオレフィンの処理前フィルムを、処理温度で第1の液体に浸漬したとき、フィルムの結晶部分には作用せずに主として非晶性部分に浸透し、非晶性部分を選択的に溶融もしくは溶解させ、冷却によりその一部を結晶化させることで全体として結晶化度を上げ得るものである。したがって著しく親和性が優れ、熱処理温度域でポリオレフィンの結晶を溶解する溶剤は排除される。
【0030】
なお、高分子量ポリオレフィンと親和性を持つとは、液体が高分子量ポリオレフィンフィルムに充分に馴染むことであり、表面張力が小さいと言い換えることができる。そしてその尺度としては接触角で100度以下、好ましくは90度以下、更に好ましくは80度以下の液体である(表面張力は市販の自動接触角計を用い、常法で測定できる)。
【0031】
また、高分子量ポリオレフィンの結晶を熱処理温度域で溶解しない液体とは、例えば溶液セルを装着した示差走査熱量計(DSC)により、液体の存在下で高分子ポリオレフィンの融点をセカンドランで観察した時に、高分子量ポリオレフィン単独の場合に比べて、その融点を20℃以上低下させない液体である。液体の高分子量ポリオレフィンに対する親和性は処理温度によっても変わるので、処理温度と液体の種類を選ぶことにより適度な親和性を得て、多孔化の効果を最大限まで上げることができる。
【0032】
上記の性質を有する第1の液体としては、エタノール、プロパノール、ブチルアルコール、アミルアルコール等のような低級脂肪族アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のような低級脂肪族ケトン;ギ酸エチル、酢酸ブチル等のような低級脂肪族エステル;四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、クロロベンゼン等のようなハロゲン化炭化水素;ヘプタン、シクロヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン、パラフィンオイル、溶融パラフィンワックス等のような炭化水素;ピリジン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等のような窒素含有有機化合物;メチルエーテル、エチルエーテル、ジオキサン、ブチルセロソロブ等のようなエーテル類;モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のようなグリコール類;シリコンオイル;界面活性剤を添加した温水、熱水などが好ましく挙げられる。
これらの液体は、2種又は2種以上の混合物として使用することもできる。
【0033】
この様な第1の液体の中では、炭化水素が好ましく、ヘプタン、シクロヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン、パラフィンオイルが特に好ましい。また上記第1の液体のうちでも、30℃における粘度が15cst 以下、好ましくは0.1〜10cst であると、より好ましい。
【0034】
熱処理温度は、ポリオレフィンの種類や液体の種類にもよるが、例えば前述したように、ポリエチレンの場合では、通常100℃ないし145℃、好ましくは115℃ないし140℃である。ポリエチレン以外のポリオレフィンの場合の処理温度は、通常50℃ないし150℃、好ましくは80℃ないし140℃である。一般的に処理時間は、処理前フィルムが処理温度に到達後、10秒ないし10分間、好ましくは30秒ないし5分間であり、処理温度が高くなれば、処理時間を短くすることができる。なお、必要以上の処理時間は微多孔フィルムの引張強度を低下させるおそれがあるので避けたほうが好ましい。
【0035】
〔液体置換と乾燥〕
第1の液体中で熱処理を行って微多孔化されたフィルムは第2の液体に浸漬されて液体置換されたあと乾燥される。
〔第2の液体〕
第1の液体と液体置換される第2の液体は、好ましくは第1の液体と相溶性があり、かつポリオレフィンとの親和性に劣る液体である。そして、本発明では、特に、フッ素で置換されるか或いはフッ素及び塩素で置換された炭化水素化合物、または、フッ素で置換されるか或いはフッ素及び塩素で置換された炭化水素基を少なくとも1つ有するエーテル化合物が好ましい。本発明においてフッ素で置換されるか或いはフッ素及び塩素で置換された炭化水素化合物としてはハイドロフロロカーボンが、フッ素で置換されるか或いはフッ素及び塩素で置換された炭化水素基を少なくとも1つ有するエーテル化合物としてはハイドロフロロエーテルがあげられる。これらはオゾン層を破壊することがない低毒性、難燃性の液体である。
本発明では、第2の液体の沸点は、第1の液体の沸点よりも低いことが好ましい。
【0036】
ハイドロフロロカーボンは、炭化水素の水素原子の一部がフッ素原子のみで置換され、塩素原子を含まないフッ素化炭化水素化合物で、沸点が120℃以下のものが好ましい。これらの具体例としては、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-デカフルオロペンタン(沸点55℃)、1,1,2,2,3,3,4,4-オクタフルオロブタン(沸点44℃)、1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン(沸点82℃)などが挙げられる。
【0037】
ハイドロフロロエーテルは、エーテル類の水素原子の一部がフッ素原子のみで置換され、塩素原子を含まないフッ素化エーテルで、沸点が120℃以下のものが好ましい。これらの具体例としては、1,2,2,2,-テトラフルオロエチル-ヘプタフルオロプロピルエーテル(沸点40℃)、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロ-2-ヘプタフルオロプロピロキシ-3-(1,2,2,2-テトラフルオロエトキシ)-プロパン(沸点104℃)、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロ-メチルエーテル(沸点60℃)、1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロ-エチルエーテル(沸点78℃)などが挙げられる。
【0038】
第2の液体中に浸漬される処理フィルムは、熱処理時と同じく浸漬中においても収縮を抑えるように、好ましくは少なくとも一方向で、最も好ましくは直行する二方向で固定される場合がある。収縮が余儀なくされる場合の好ましい収縮の許容範囲は、長さ及び幅方向で10%以内である。
【0039】
第2の液体中への浸漬は、第2の液体を加熱及び若しくは第2の液体に超音波振動を印加して行われることが好ましい。
第2の液体を加熱する場合の温度は、液体の種類によっても異なるが、好ましくは30℃以上、より好ましくは30℃ないし第2の液体の沸点、さらに好ましくは第2の液体の沸点である。30℃以上の第2の液体に浸漬することにより、短時間で効率よく第1の液体が第2の液体に置換する。そのため、第2の液体への浸漬時間が大幅に短縮され、特に連続生産においては液体槽内のフィルム走行長を大幅に短縮することができる。しかも、微多孔フィルムの良好な性質を損なうことが少ない。
なお、雰囲気圧は常圧でも加圧下でもよく、又減圧下でも可能であるが、通常は常圧で行われる。
【0040】
第2の液体に浸漬された微多孔化フィルムは乾燥される。乾燥された後、フィルムの皺の除去、空孔率やフィルム厚みの調整、フィルムの表面摩擦係数低減のためにヒートセットを行ってもよい。ヒートセットの条件は、気体(空気)雰囲気下で温度や処理時間などが適宜選ばれる。
【0041】
〔延伸〕
本発明において、高分子量ポリオレフィンフィルムの微多孔化のための熱処理を行う際に、引張強度の更に大きなフィルムを得るためや、フィルムの空孔率、孔径の調整のために熱処理と同時に延伸、或いは熱処理前後に延伸を行ってもよい。
【0042】
延伸は、熱処理前フィルムの融点以下で行われる。延伸温度の下限は高分子量ポリオレフィンの種類にもよるが、フィルムの融点−40℃前後である。高分子量ポリオレフィンがポリエチレンであれば、100℃ないし145℃である。延伸倍率は、一軸延伸の場合、150%以上、好ましくは150%ないし500%である。一軸延伸の場合には、一定幅一軸延伸が好ましい。二軸延伸の場合は、面倍率で150%以上、好ましくは150%ないし2500%である。
【0043】
延伸は、空気雰囲気下で行ってもよいし、また上述の熱処理の部分で述べたように、熱処理を行う第1の液体との接触下で行ってもよい。
延伸の方法は、横方向の幅の収縮(幅落ち)を最小限に抑えた一軸延伸、若しくはテンタークリップで横方向の収縮を妨げた一軸延伸や、通常の二軸延伸試験機で行われる全テンタークリップ方式による逐次若しくは同時二軸延伸、更には一段目を一対のロールで延伸し、次いでテンタークリップで横方向に延伸する連続逐次二軸延伸、又は連続テンタークリップ方式の連続同時二軸延伸が適用できる。
【0044】
〔圧縮〕
上記の操作で得られた高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムは、第1の液体および第2の液体による処理で比較的空孔率の高い膜物性を有している。従って透気度も高い値を持つが、膜強度を必要とする用途では、高い空孔率は強度を下げるので好ましくない。一方透気度は常に高いものが望まれている。そこで、透気度をあまり下げること無く、空孔率を下げるために、微多孔フィルムの圧縮を行う。
【0045】
圧縮は、単に平板プレスでもよいが、連続的に圧縮処理を行うためロールプレスで行うことが好ましい。圧縮圧は、所望空孔率が得られるように適宜定められるが、例えば微多孔フィルム厚さ10〜1000μmの場合、通常1〜200kg/cm2、好ましくは10〜150kg/cm2である。
【0046】
〔高分子量ポリオレフィン微多孔フィルム〕
本発明において、熱処理によって得られる高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムは、例えば葉脈状および/または網目状をしたフィブリルを主な構成要素としている。葉脈状および/または網目状をしたフィブリルとは、フィルムを構成するフィブリルが、太い幹の繊維とその外方に連なる細い繊維とを持ち、細い繊維が複雑な網状構造を形成している状態をいう。
【0047】
本発明で得られる微多孔フィルムは、このフィブリル同士の間に形成される空隙を、透気度をあまり落とさずに狭めることができるので、高い透気度を有するものであるにもかかわらず、強度、特に引張強度ならびに突刺強度に優れる。
そのほか以下のような濾過材や非水系電池用セパレータとして好適な膜物性を有している。
【0048】
空孔率は、処理前フィルムの熱処理及び必要に応じて延伸処理条件を選択するとともに、微多孔フィルムに圧縮処理を施すことにより、例えば25ないし60%或いはそれ以上の範囲で選択することができる。
透気度はガーレー値で1900秒/100cc以下、好ましくは1500秒/100cc以下とすることができる。
引張強度は、空孔率の値の選択にもよるが、フィルムの実際の断面積に基づいて計算して全方向にわたり例えば0.05GPa以上、好ましくは0.08GPa以上である。
平均細孔径は特に制限はないが、例えば0.01ないし1.0μmである。
【0049】
本発明における前記特性は、下記の方法によって測定することができる。
1.極限粘度
デカリン溶媒にて135℃で測定する値である。測定方法は、ASTM D4020に基づいて行った。
2.膜厚
東京精密株式会社製膜厚測定機ミニアックス(型式DH−150型)にて測定した。
【0050】
3.平均細孔径
湯浅アイオニクス社製水銀法ポロシメータ(型式オートスキャン33)で測定した細孔径の極大値を平均細孔径とした。
4.空孔率
試料フィルム重量を測定し、密度を0.95g/cm3 として緻密フィルムとしての厚みを計算で求め、上述の膜厚測定機による値との関係から下記式により求めた。
空孔率(容量%)=〔(To−Tw)/To 〕×100
ここで、To は膜厚測定機で求めた実際のフィルムの厚み、Tw は重量から計算で求めた空孔率0%のフィルム(緻密フィルム)としての厚みである。
【0051】
5.引張強度
オリエンテック社製引張試験機テンシロン(型式RTM100型)で室温(23℃)で行った。ASTM D882の方法A(試料幅15mm)に基づいて測定し、算出した。
6.透気度(ガーレー試験)
ASTM D727に準じ、フィルムを標準ガーレーデンソメーター(Gurley Densometer:東洋精機製作所製B型ガーレーデンソメーター)により測定した。
7.融点
本発明にいうところの融点は、ASTM D3417により、示差走査型熱量計(DSC)により測定した値である。
【0052】
8.結晶化度
本発明における結晶化度は、示差走査熱量計(DSC)により、ASTM D3417に示された条件で融点を測定した際に、同時に測定される融解熱量を用い、理論結晶溶解熱量の値に対する割合として計算で求めた。
9.突刺強度
オリエンテック社製テンシロン引張試験機(型式:RTM100型)を用い、23℃にてクロスヘッドスピード120mm/minで測定した。突き刺し用針は、針先端が0.5mmRの直径1mmの針を用い、針がフィルムを突き破るときの力を突刺強度とした。突き刺すフィルムは15mmφの円形の固定枠で固定して行った。
【0053】
【実施例】
(実験例1)
図1に示すインフレーションフィルムの製造装置において、以下の仕様のものを用いてポリエチレン製インフレーションフィルムを製造した。
<装置の仕様>
押出機の第1スクリュー外径 50mmφ
第1スクリュー有効長さ 1100mm
第1スクリューフライトピッチ 30mm(一定)
第1スクリュー圧縮比 1.8
スクリューダイ有効長さ 1490mm(L/D=28)
ダイ出口アウターダイ内径 53mmφ
ダイ出口マンドレル外径 45mmφ
第2スクリュー外径 70mmφ
第2スクリュー有効長さ 238mm
第2スクリューフライトピッチ 25mm(一定)
第2スクリュー圧縮比 1.0
安定棒外径 39mmφ
安定棒長さ 600mm
気体流路内径 8mmφ
その他図示していない安定板、ピンチロール、製品巻取機を具備してなる。
【0054】
<インフレーションフィルムの製造>
ポリエチレン(極限粘度[η]:7.5dl/g、融点:136℃、嵩密度:0.45g/cm3 )の粉末樹脂を用い、押出機、図1に示すジョイント部(J)、ダイ基部(D1)及びダイ先端部(D2)の設定温度を各々200℃、180℃、160℃、160℃にし、第1スクリュー回転数を21rpm 、第2スクリュー回転数を4.5rpm に設定し、ピンチロールで7.7m/分の速度で引取りながら、第2スクリュー内部、マンドレル及び安定棒シャフトの内部に延在してなる8mmφの気体流路から圧搾空気を吹込んで、パリソンをアウターダイ内径53mmφの8.5倍に膨らませて、折り幅710mm、厚さ13.5μmからなる高分子量ポリエチレン製インフレーションフィルムを安定して製造した。
【0055】
<微多孔化(熱処理)>
得られたインフレーションフィルムを用いて、以下のようにして熱処理を行った。
図2に示した一対のステンレス製金枠33にインフレーションフィルム32を挟み、ネジ34で上下の金枠に固定することにより、フィルムの四方を固定した。この状態で、122℃に加熱した粘度(30℃)6cstのパラフィンオイルを満たした槽中に投入し、1分間熱処理を行った後、熱処理槽から取り出し、フィルムを金枠に固定したまま1,1,1,2,2,3,3,4,4-ノナフルオロブチル-エチルエーテル(C49OC25)を満たした70℃の槽中に投入し、30秒間浸漬した。これを取り出して室温で風乾し膜厚33μmの微多孔フィルムを得た。フィルムを金枠からはずし、30℃でプレス圧力50kg/cm2の条件でフィルム厚み26μmになるまで圧縮した。圧縮操作前後の微多孔フィルムの物性を表1に示した。
【0056】
(実験例2)
実験例1において微多孔フィルムのプレス圧力を100kg/cm2にし、圧縮後のフィルム厚みを21μmとした以外は、実験例1と同様に行った。圧縮操作前後の微多孔フィルムの物性を表1に示した。
【0057】
(実験例3)
実験例1で得られた圧縮処理前の微多孔フィルムを、ロール温度30℃、圧縮圧50kg/cm2にて、ロールを通して圧縮処理を行った。圧縮操作前後の微多孔フィルムの物性を表1に示した。
【0058】
(比較実験例)
実験例1で得られた圧縮処理前の微多孔フィルムを、圧縮処理の代わりに132℃の雰囲気下で90秒間ヒートセットした。このフィルムのヒートセット操作前後の物性を表1に各実験例の物性とともに示した。
【0059】
【表1】

Figure 0003998860
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、高分子量ポリオレフィンフィルムの微多孔化のための熱処理を、処理温度において該ポリオレフィンの非晶性部分を選択的に溶融又は溶解させる第1の液体中で行い、ついで熱処理したフィルムを、第2の液体に浸漬したのち乾燥する高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法において、得られる微多孔フィルムの空孔率と透気度を調整することができ、用途に応じた膜物性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において高分子量ポリオレフィンフィルムを製造するための成形装置の一例を示す正面断面図である。
【図2】本発明において、処理前フィルムを熱処理する際に該フィルムを固定するための金枠の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 押出機
2 溝付シリンダー
3 第1スクリュー
10 トーピド
11 圧力計
20 スクリューダイ
20A 第2スクリュー先端部
20B スクリューダイ中間部
20C スクリューダイ出口
21 第2スクリュー
22 アウターダイ
23 マンドレル
24 気体流路
25 エアリング
26 安定棒
27 防風筒
30 パリソン
31 インフレーションフィルム
32 ネジ
33 金枠[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a high-molecular-weight polyolefin microporous film suitable for filter media and non-aqueous battery separator applications. More specifically, the present invention can suppress the porosity of the microporous film and increase air permeability. The present invention relates to a method for producing a high molecular weight polyolefin microporous film.
[0002]
[Prior art]
Various methods for producing a high-molecular-weight polyolefin microporous film have been proposed so far, for example, in Japanese Patent Publication No. 6-2841, Japanese Patent Publication No. 6-53826, Japanese Patent Publication No. 7-177872, and the like.
[0003]
In order to obtain a microporous film, all of these methods include hydrocarbon solvents such as decane, dodecane, decalin, paraffin oil and mineral oil, fatty acid hydrocarbon derivatives such as fatty acid, fatty acid ester and aliphatic alcohol in order to obtain a microporous film. Then, a plasticizer made of a low molecular weight compound such as paraffin wax, dioctyl phthalate, dibutyl sebacate or the like is added to form a film, and then the low molecular weight compound is removed from the film to make it microporous.
[0004]
On the other hand, as shown in Japanese Patent Publication Nos. 2-19141 and 6-18915, methods for producing a microporous film without adding a low molecular weight compound have also been proposed. In order to do so, it is essential to stretch the film. Both methods are applied to polyethylene having a relatively low molecular weight (0.2 to 20 g / 10 min in melt flow rate), and the tensile strength of the film is 0.02 GPa or less, or 0.03 GPa at most. is there.
[0005]
Therefore, the present applicant previously obtained a microporous film having high strength in Japanese Patent Application No. 9-205501 without adding a low molecular weight compound that needs to be removed from the microporous film to the polyolefin. Proposed for the method. In this method, a high-molecular-weight polyolefin film substantially free of a plasticizer and / or a solvent is heat-treated, and if necessary, it is made porous by stretching treatment before or after the heat treatment. In the first liquid, the amorphous part of the polyolefin is selectively melted or dissolved, and then the heat-treated film is compatible with the first liquid and has a boiling point higher than that of the first liquid. It is soaked and dried in a second liquid that is low and inferior in affinity with polyolefin.
[0006]
According to this method, a high-strength microporous film can be produced without passing through a low molecular weight compound extraction step of a plasticizer and / or a solvent in polyolefin, and a film excellent in micropore blocking property by heating can be obtained.
[0007]
By the way, the microporous film obtained by this method has film property values in the range of porosity and air permeability suitable for filter media and non-aqueous battery separators, but these physical properties are generally empty. If the porosity increases, the air permeability tends to increase. On the other hand, if the porosity increases, the film strength decreases. Therefore, how to balance these film properties is an important point in the manufacturing method.
[0008]
However, the microporous film changes the porosity and air permeability of the film due to various factors such as the physical properties of the raw material film and the heat treatment conditions for microporosity, and the target porosity and air permeability are not necessarily the same. It was not easy to obtain a microporous film having
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a method for producing a microporous film in which a high molecular weight polyolefin film is heat-treated in a liquid to make it microporous, and the porosity and air permeability of the microporous film are adjusted after the microporous treatment. An object of the present invention is to provide a method for producing a high-molecular-weight polyolefin microporous film.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a high molecular weight polyolefin microporous film according to the present invention has been proposed in order to achieve the above-mentioned object, Intrinsic viscosity [η] of 4 dl / g or more The heat treatment for making the high molecular weight polyolefin film microporous is performed in the first liquid that selectively melts or dissolves the amorphous portion of the polyolefin at the treatment temperature, and then the heat treated film is converted into the second liquid. A method for producing a high-molecular-weight polyolefin microporous film that is dipped in and dried, and is characterized by compressing the microporous film after drying.
[0011]
In the production method of the present invention, it is preferable that the high-molecular-weight polyolefin film before the treatment is a polyolefin impermeable film having an intrinsic viscosity [η] of 4 dl / g or more that substantially does not contain a plasticizer and / or a solvent.
[0012]
Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is preferable that the high molecular weight polyolefin film before the said processable is a plane orientation film with a crystallinity degree of 40% or more.
[0013]
Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is preferable that the said heat processing is performed under restraint of a film.
[0014]
In a preferred embodiment of the production method of the present invention, the first liquid is a lower aliphatic alcohol, a lower aliphatic ketone, a lower aliphatic ester, a halogenated hydrocarbon, a hydrocarbon, a nitrogen-containing organic compound, ether, glycol, Desirably, the liquid is at least one liquid selected from the group consisting of silicone oil and water containing a surfactant.
[0015]
In a preferred embodiment of the production method of the present invention, the second liquid is a liquid having a boiling point of 120 ° C. or lower, and is substituted with fluorine, or a hydrocarbon compound substituted with fluorine and chlorine, or An ether compound having at least one hydrocarbon group substituted with fluorine or substituted with fluorine and chlorine is desirable.
[0016]
Moreover, in the preferable aspect of the manufacturing method of this invention, it is desirable that compression of the said microporous film is performed by a roll press.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The high molecular weight polyolefin film used in the method for producing a high molecular weight polyolefin microporous film of the present invention, the microporous method (heat treatment), the first liquid, the second liquid, and the compression method of the obtained film are described in detail below. Describe.
[0018]
[High molecular weight polyolefin film]
The high molecular weight polyolefin as a film forming raw material is obtained by polymerizing ethylene, propylene, and α-olefin having 4 to 8 carbon atoms, for example, by slurry polymerization using a Ziegler catalyst, alone or in combination of two or more. A preferred copolymer is a copolymer of ethylene and a single or a combination of two or more of a small amount of propylene or an α-olefin having 4 to 8 carbon atoms. In the case of a polyethylene copolymer, the amount of the comonomer is preferably 5 mol% or less. Of these, ethylene homopolymers are particularly preferred.
[0019]
The intrinsic viscosity [η] of the high molecular weight polyolefin is preferably 4 dl / g or more, more preferably 4 to 25 dl / g. For the purpose of obtaining a microporous film having a particularly high strength, the intrinsic viscosity [η] is 5 to 20 dl. / g is preferred.
[0020]
The film can be formed by a conventionally known inflation film method, T-die method or the like, but the high molecular weight polyolefin film used in the present invention is preferably a plane-oriented film. Of these, the general method for forming inflation films is described in detail in Chapter 4 of Chapter 4 of “Plastic Extrusion and Its Applications” (Keiji Sawada, published by Seibundo Shinkosha (1966)). Examples are those which are carried out with the polyethylenes and polypropylenes mentioned.
[0021]
In the T-die film molding method, when melt stretched, the film to be molded is uniaxially oriented. Therefore, after molding, the film must be surface-oriented by post-treatment. In the inflation film molding method, the expansion ratio is increased. By selecting appropriately, the film can be plane-oriented during molding, which is preferable.
[0022]
A preferable condition for forming the inflation film is to take a large draft ratio and expansion ratio. The draft ratio is the ratio of the flow rate of the film resin at the lip exit of the inflation film die to the take-up speed of the cooled and solidified tube film. The expansion ratio is the diameter of the cooled and solidified tube film and the inflation film. The ratio to the average diameter of the die. In the usual case, the draft ratio is appropriately adjusted in the range of 2 or more, but the preferable range is 3 or more, and the expansion ratio is appropriately adjusted in the range of 1.1 to 20 times.
A high-molecular-weight polyolefin inflation film can be produced, for example, by the method described in detail in JP-B-6-55433.
[0023]
The film used in the present invention preferably contains substantially no plasticizer and / or solvent. “Substantially free” means that a large amount of plasticizer and / or solvent is not added to the raw polyolefin. Accordingly, various additives usually added to polyolefins such as heat stabilizers, weathering stabilizers, lubricants, antiblocking agents, slip agents, pigments, dyes and the like are blended within a range that does not impair the purpose of the present invention. May be But The upper limit of the total amount is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less in terms of the total amount.
[0024]
In any film forming method, a suitable film to be obtained has an intrinsic viscosity [η] of 4 to 25 dl / g, and preferably has a crystallinity of 40% or more, more preferably 50% or more, Particularly in the case of polyethylene, it is preferably 60% or more, more preferably 60 to 70%, the tensile strength in the machine direction is 0.04 GPa or more, and the tensile strength in the direction perpendicular to the machine direction is 0.04 GPa or more. The moisture permeability coefficient is, for example, 0.45 g · mm / m at 40 ° C and 90% humidity. 2 ・ Impermeable film of 24hr or less. The air-impermeable film is a film having an air permeability of 10,000 seconds / 100 cc or more in an air permeability test described later. The thickness of the obtained film is not particularly limited, but is preferably 5 to 500 μm, more preferably 5 to 100 μm, for convenience in handling in subsequent processing steps.
[0025]
The film used for the microporous treatment of the present invention is preferably plane-oriented. In the present invention, the term “plane orientation” means that the crystal is biaxially oriented. The fact that the film is biaxially oriented means that any one of the a-axis and b-axis other than the c-axis corresponding to the molecular chain direction is mainly perpendicular to the film plane among the unit crystals of polyolefin within the film plane. A state in which the film exists and the c-axis other than the axis, for example, is distributed almost non-oriented in the film plane. In the case of polyethylene, the axis perpendicular to the film surface is usually the a axis, and in the case of other polyolefins, the axis is usually the b axis.
[0026]
This state can be confirmed as follows by observation with an X-ray diffractometer. That is, when the film is arranged in the equator direction from the end (END) direction of the film and X-rays are incident and the diffraction pattern is observed, in the case of polyethylene, the orientation coefficient fa (fb in the case of other polyolefins) is at least When the film has a mechanical axis direction of 0.2 or more and the meridian direction, the X-ray is incident from the THROUGTH direction and the diffraction pattern is observed, the orientation coefficient fc is −0. It is in a state where it is 2 or more and 0.2 or less.
[0027]
The method for obtaining the orientation coefficients fa, fb, and fc and the calculation method thereof are described in “X-ray diffraction of polymer (top)” [LEROY E., et al. As described in the section on preferred orientations by ALEXANDER, translated by Ichiro Sakurada, Chemical Doujin.
In particular, when fc is more than 0.2 (c-axis orientation state) or when fa is less than 0.2, even if the crystallinity satisfies the above conditions, the film cannot be microporous. There is a case.
[0028]
〔Heat treatment〕
The heat treatment for microporousizing the high molecular weight polyolefin film is performed in a first liquid that selectively melts or dissolves the amorphous portion of the polyolefin at the treatment temperature. Such a first liquid has a moderate affinity for the high molecular weight polyolefin. The conditions of the heat treatment vary depending on the atmospheric conditions. For example, in the case of polyethylene, the crystallinity after treatment is usually 10 ° C. to 10 ° C. at a temperature of 100 ° C. to 145 ° C. for 10 seconds to 10 minutes. It is preferable to carry out under conditions that increase by about 20%. At this time, the film is preferably fixed in at least one direction, more preferably in two directions, and particularly in two orthogonal directions so as to prevent shrinkage. The preferred shrinkage tolerance when shrinkage is forced is within 10% in the length and width directions.
[0029]
[First liquid]
The first liquid having a moderate affinity with the high molecular weight polyolefin means that when the high molecular weight polyolefin pretreatment film is immersed in the first liquid at the processing temperature, it does not act on the crystal portion of the film and is mainly non-conductive. By penetrating the crystalline part, selectively melting or dissolving the amorphous part, and crystallizing a part thereof by cooling, the crystallinity as a whole can be increased. Accordingly, the affinity is remarkably excellent, and the solvent that dissolves the polyolefin crystal in the heat treatment temperature range is excluded.
[0030]
In addition, having affinity with high molecular weight polyolefin means that a liquid fully adapts to a high molecular weight polyolefin film, and it can be paraphrased that surface tension is small. The scale is a liquid having a contact angle of 100 degrees or less, preferably 90 degrees or less, and more preferably 80 degrees or less (the surface tension can be measured by a conventional method using a commercially available automatic contact angle meter).
[0031]
The liquid that does not dissolve the high molecular weight polyolefin crystals in the heat treatment temperature range is, for example, when the melting point of the high molecular polyolefin is observed with a second run in the presence of the liquid by a differential scanning calorimeter (DSC) equipped with a solution cell. Compared to the case of high molecular weight polyolefin alone, it is a liquid that does not lower its melting point by 20 ° C. or more. Since the affinity of the liquid with respect to the high-molecular-weight polyolefin also varies depending on the treatment temperature, an appropriate affinity can be obtained by selecting the treatment temperature and the type of the liquid, and the effect of porosity can be maximized.
[0032]
Examples of the first liquid having the above properties include lower aliphatic alcohols such as ethanol, propanol, butyl alcohol, and amyl alcohol; lower aliphatic ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone; ethyl formate and butyl acetate. Lower aliphatic esters such as carbon tetrachloride, halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene, perchloroethylene, chlorobenzene, etc .; carbonization such as heptane, cyclohexane, octane, decane, dodecane, paraffin oil, molten paraffin wax, etc. Hydrogen; Nitrogen-containing organic compounds such as pyridine, formamide, dimethylformamide, etc .; Ethers such as methyl ether, ethyl ether, dioxane, butyl cellosolve, etc .; monoethylene glycol, diethylene glycol , Glycols such as triethylene glycol; silicone oil; hot water containing a surfactant, such as hot water is preferred.
These liquids can also be used as a mixture of two or more.
[0033]
Among such first liquids, hydrocarbons are preferable, and heptane, cyclohexane, octane, decane, dodecane, and paraffin oil are particularly preferable. Among the first liquids, the viscosity at 30 ° C. is 15 cst or less, preferably 0.1 to 10 cst.
[0034]
Although the heat treatment temperature depends on the type of polyolefin and the type of liquid, for example, as described above, in the case of polyethylene, it is usually 100 ° C. to 145 ° C., preferably 115 ° C. to 140 ° C. In the case of polyolefins other than polyethylene, the treatment temperature is usually 50 ° C. to 150 ° C., preferably 80 ° C. to 140 ° C. In general, the processing time is 10 seconds to 10 minutes, preferably 30 seconds to 5 minutes after the pre-processing film reaches the processing temperature. If the processing temperature is increased, the processing time can be shortened. In addition, it is preferable to avoid the processing time more than necessary because it may reduce the tensile strength of the microporous film.
[0035]
[Liquid replacement and drying]
The film that has been microporous by heat treatment in the first liquid is dipped in the second liquid to be liquid-substituted, and then dried.
[Second liquid]
The second liquid that is liquid-replaced with the first liquid is preferably a liquid that is compatible with the first liquid and inferior in affinity with the polyolefin. In the present invention, in particular, at least one hydrocarbon compound substituted with fluorine or substituted with fluorine and chlorine, or a hydrocarbon group substituted with fluorine or substituted with fluorine and chlorine is contained. Ether compounds are preferred. In the present invention, the hydrocarbon compound substituted with fluorine or substituted with fluorine and chlorine is an ether compound in which the hydrofluorocarbon has at least one hydrocarbon group substituted with fluorine or substituted with fluorine and chlorine. Examples thereof include hydrofluoroether. These are low toxicity, flame retardant liquids that do not destroy the ozone layer.
In the present invention, the boiling point of the second liquid is preferably lower than the boiling point of the first liquid.
[0036]
Hydrofluorocarbons are preferably fluorinated hydrocarbon compounds in which some of the hydrogen atoms of the hydrocarbon are substituted with only fluorine atoms and do not contain chlorine atoms, and have a boiling point of 120 ° C. or lower. Specific examples thereof include 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-decafluoropentane (boiling point 55 ° C.), 1,1,2,2,3,3,4, Examples include 4-octafluorobutane (boiling point 44 ° C.) and 1,1,2,2,3,3,4-heptafluorocyclopentane (boiling point 82 ° C.).
[0037]
The hydrofluoroether is preferably a fluorinated ether in which part of the hydrogen atoms of the ether is substituted with only a fluorine atom and does not contain a chlorine atom, and has a boiling point of 120 ° C. or less. Specific examples thereof include 1,2,2,2, -tetrafluoroethyl-heptafluoropropyl ether (boiling point 40 ° C.), 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-2-heptafluoropropylene. Roxy-3- (1,2,2,2-tetrafluoroethoxy) -propane (boiling point 104 ° C), 1,1,1,2,2,3,3,4,4-nonafluoro-methyl ether (boiling point 60 ° C), 1,1,1,2,2,3,3,4,4-nonafluoro-ethyl ether (boiling point 78 ° C).
[0038]
The treated film immersed in the second liquid may be fixed in at least one direction, most preferably in two orthogonal directions, so as to suppress shrinkage during immersion as in the case of heat treatment. The preferred shrinkage tolerance when shrinkage is forced is within 10% in the length and width directions.
[0039]
It is preferable that the immersion in the second liquid is performed by heating the second liquid and / or applying ultrasonic vibration to the second liquid.
The temperature when heating the second liquid varies depending on the type of liquid, but is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. to the boiling point of the second liquid, and even more preferably the boiling point of the second liquid. . By immersing in the second liquid at 30 ° C. or higher, the first liquid is efficiently replaced with the second liquid in a short time. Therefore, the immersion time in the second liquid is greatly shortened, and the film running length in the liquid tank can be greatly shortened particularly in continuous production. In addition, the good properties of the microporous film are rarely impaired.
The atmospheric pressure may be normal pressure or increased pressure, and may be reduced pressure, but is usually performed at normal pressure.
[0040]
The microporous film immersed in the second liquid is dried. After drying, heat setting may be performed to remove film wrinkles, adjust porosity and film thickness, and reduce the surface friction coefficient of the film. As conditions for heat setting, temperature, processing time, and the like are appropriately selected in a gas (air) atmosphere.
[0041]
[Stretching]
In the present invention, when performing heat treatment for making the high molecular weight polyolefin film microporous, to obtain a film having a higher tensile strength, to adjust the porosity and pore diameter of the film, Stretching may be performed before and after heat treatment.
[0042]
Stretching is performed below the melting point of the film before heat treatment. Although the minimum of extending | stretching temperature is based also on the kind of high molecular weight polyolefin, it is about melting | fusing point-40 degreeC of a film. If the high molecular weight polyolefin is polyethylene, the temperature is 100 ° C to 145 ° C. In the case of uniaxial stretching, the draw ratio is 150% or more, preferably 150% to 500%. In the case of uniaxial stretching, constant width uniaxial stretching is preferred. In the case of biaxial stretching, the surface magnification is 150% or more, preferably 150% to 2500%.
[0043]
The stretching may be performed in an air atmosphere, or may be performed in contact with the first liquid to be heat-treated as described in the heat treatment section above.
The stretching method is uniaxial stretching that minimizes lateral width shrinkage (width drop), uniaxial stretching that prevents transverse shrinkage with a tenter clip, or all that is performed with a normal biaxial stretching tester. Sequential or simultaneous biaxial stretching by the tenter clip method, and further, continuous sequential biaxial stretching by stretching the first stage with a pair of rolls and then stretching in the transverse direction by a tenter clip, or continuous simultaneous biaxial stretching by the continuous tenter clip method. Applicable.
[0044]
〔compression〕
The high-molecular-weight polyolefin microporous film obtained by the above operation has film properties having a relatively high porosity by treatment with the first liquid and the second liquid. Therefore, although the air permeability has a high value, in applications that require film strength, a high porosity is not preferable because the strength is lowered. On the other hand, it is desired that the air permeability is always high. Therefore, the microporous film is compressed in order to reduce the porosity without reducing the air permeability so much.
[0045]
The compression may be simply a flat plate press, but is preferably performed by a roll press in order to perform a continuous compression process. The compression pressure is appropriately determined so as to obtain a desired porosity. For example, when the microporous film thickness is 10 to 1000 μm, it is usually 1 to 200 kg / cm. 2 , Preferably 10 to 150 kg / cm 2 It is.
[0046]
[High molecular weight polyolefin microporous film]
In the present invention, the high-molecular-weight polyolefin microporous film obtained by heat treatment contains, for example, veins and / or mesh-like fibrils as main constituent elements. A vein and / or mesh-like fibril is a state in which a fibril constituting a film has a thick trunk fiber and a thin fiber connected to the outside, and the thin fiber forms a complex network structure. Say.
[0047]
Since the microporous film obtained in the present invention can narrow the gap formed between the fibrils without significantly reducing the air permeability, it has a high air permeability, Excellent strength, especially tensile strength and puncture strength.
In addition, it has film properties suitable as a filter medium and a nonaqueous battery separator as described below.
[0048]
The porosity can be selected in the range of, for example, 25 to 60% or more by selecting the heat treatment of the pre-treatment film and, if necessary, the stretching treatment conditions and compressing the microporous film. .
The air permeability can be 1900 seconds / 100 cc or less, preferably 1500 seconds / 100 cc or less in terms of Gurley value.
The tensile strength is calculated on the basis of the actual cross-sectional area of the film and is, for example, 0.05 GPa or more, preferably 0.08 GPa or more in all directions, although it depends on the selection of the porosity value.
The average pore diameter is not particularly limited but is, for example, 0.01 to 1.0 μm.
[0049]
The said characteristic in this invention can be measured with the following method.
1. Intrinsic viscosity
It is a value measured at 135 ° C. with a decalin solvent. The measurement method was performed based on ASTM D4020.
2.Film thickness
It was measured with a film thickness measuring machine miniax (model DH-150 type) manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
[0050]
3.Average pore diameter
The maximum pore diameter measured with a mercury porosimeter manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd. (model autoscan 33) was taken as the average pore diameter.
4. Porosity
The sample film weight is measured and the density is 0.95 g / cm Three The thickness as a dense film was obtained by calculation, and was obtained by the following formula from the relationship with the value obtained by the film thickness measuring instrument.
Porosity (volume%) = [(To−Tw) / To] × 100
Here, To is the actual thickness of the film obtained with a film thickness measuring instrument, and Tw is the thickness of the film (dense film) having a porosity of 0% obtained by calculation from the weight.
[0051]
5.Tensile strength
This was carried out at room temperature (23 ° C.) with a tensile tester Tensilon (model RTM100) manufactured by Orientec. Measured and calculated based on ASTM D882 Method A (sample width 15 mm).
6. Air permeability (Gurley test)
The film was measured with a standard Gurley densometer (Gurley Densometer: B-type Gurley Densometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho) according to ASTM D727.
7.Melting point
The melting point in the present invention is a value measured by a differential scanning calorimeter (DSC) according to ASTM D3417.
[0052]
8. Crystallinity
The degree of crystallinity in the present invention is expressed as a ratio to the value of the theoretical crystal melting calorific value using the melting calorific value measured simultaneously when the melting point is measured by a differential scanning calorimeter (DSC) under the conditions shown in ASTM D3417. Obtained by calculation.
9. Puncture strength
Using a Tensilon tensile tester (Model: RTM100 type) manufactured by Orientec Co., Ltd., the measurement was performed at 23 ° C. and a crosshead speed of 120 mm / min. As the piercing needle, a needle having a needle tip of 0.5 mmR and a diameter of 1 mm was used, and the force when the needle pierces the film was defined as the piercing strength. The piercing film was fixed with a 15 mmφ circular fixed frame.
[0053]
【Example】
(Experimental example 1)
In the inflation film production apparatus shown in FIG. 1, a polyethylene inflation film was produced using the following specification.
<Device specifications>
Extruder first screw outer diameter 50mmφ
First screw effective length 1100mm
1st screw flight pitch 30mm (constant)
First screw compression ratio 1.8
Screw die effective length 1490mm (L / D = 28)
Die outlet outer die inner diameter 53mmφ
Die exit mandrel outer diameter 45mmφ
Second screw outer diameter 70mmφ
Second screw effective length 238mm
2nd screw flight pitch 25mm (constant)
Second screw compression ratio 1.0
Stabilizer outer diameter 39mmφ
Stabilizer bar length 600mm
Gas channel inner diameter 8mmφ
In addition, a stabilizer, a pinch roll, and a product winder (not shown) are provided.
[0054]
<Manufacture of inflation film>
Polyethylene (Intrinsic viscosity [η]: 7.5 dl / g, Melting point: 136 ° C., Bulk density: 0.45 g / cm Three ), The set temperatures of the extruder, the joint part (J), the die base part (D1) and the die tip part (D2) shown in FIG. 1 are 200 ° C., 180 ° C., 160 ° C. and 160 ° C., respectively. The first screw rotation speed was set to 21 rpm and the second screw rotation speed was set to 4.5 rpm. While taking up with a pinch roll at a speed of 7.7 m / min, it was extended into the second screw, the mandrel and the stabilizer rod shaft. Compressed air is blown from the existing 8mmφ gas flow path, and the parison is inflated 8.5 times the inner die inner diameter of 53mmφ to stabilize a high molecular weight polyethylene inflation film with a folding width of 710mm and a thickness of 13.5μm. And manufactured.
[0055]
<Microporous (heat treatment)>
Using the obtained inflation film, heat treatment was performed as follows.
The four sides of the film were fixed by sandwiching the inflation film 32 between the pair of stainless steel metal frames 33 shown in FIG. In this state, it was put into a bath filled with 6 cst of paraffin oil having a viscosity (30 ° C.) heated to 122 ° C., heat-treated for 1 minute, taken out from the heat-treatment bath, and the film was fixed to a metal frame. 1,1,2,2,3,3,4,4-nonafluorobutyl-ethyl ether (C Four F 9 OC 2 H Five ) Was filled in a bath at 70 ° C. and immersed for 30 seconds. This was taken out and air-dried at room temperature to obtain a microporous film having a film thickness of 33 μm. Remove the film from the metal frame and press at 50 ° C / cm at 30 ° C. 2 The film was compressed to a film thickness of 26 μm under the above conditions. The physical properties of the microporous film before and after the compression operation are shown in Table 1.
[0056]
(Experimental example 2)
In Experimental Example 1, the press pressure of the microporous film was 100 kg / cm. 2 In the same manner as in Experimental Example 1, except that the film thickness after compression was 21 μm. The physical properties of the microporous film before and after the compression operation are shown in Table 1.
[0057]
(Experimental example 3)
The microporous film before compression treatment obtained in Experimental Example 1 was subjected to a roll temperature of 30 ° C. and a compression pressure of 50 kg / cm. 2 Then, the compression treatment was performed through a roll. The physical properties of the microporous film before and after the compression operation are shown in Table 1.
[0058]
(Comparative experiment example)
The microporous film before compression treatment obtained in Experimental Example 1 was heat set for 90 seconds in an atmosphere at 132 ° C. instead of the compression treatment. The physical properties of this film before and after the heat setting operation are shown in Table 1 together with the physical properties of each experimental example.
[0059]
[Table 1]
Figure 0003998860
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, the heat treatment for making the high molecular weight polyolefin film microporous is performed in the first liquid that selectively melts or dissolves the amorphous portion of the polyolefin at the treatment temperature, and then the heat treated film. In the method for producing a high-molecular-weight polyolefin microporous film that is immersed in the second liquid and then dried, the porosity and air permeability of the resulting microporous film can be adjusted, and the film physical properties according to the application can be adjusted. Obtainable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing an example of a molding apparatus for producing a high molecular weight polyolefin film in the present invention.
FIG. 2 is a view showing an example of a metal frame for fixing the film before heat treatment in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Extruder
2 Cylinder with groove
3 First screw
10 Torpido
11 Pressure gauge
20 Screw die
20A Second screw tip
20B Screw die middle part
20C Screw die outlet
21 Second screw
22 Outer die
23 Mandrel
24 Gas flow path
25 Air ring
26 Stabilizer
27 Windshield
30 Parison
31 Inflation film
32 screws
33 gold frame

Claims (6)

極限粘度[η]4dl/g以上の高分子量ポリオレフィンフィルムの微多孔化のための熱処理を、処理温度において該ポリオレフィンの非晶性部分を選択的に溶融又は溶解させる第1の液体中で行い、ついで熱処理したフィルムを、第2の液体に浸漬したのち乾燥する高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法であって、乾燥した後に、該微多孔フィルムを圧縮することを特徴とする高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法。  A heat treatment for microporosity of a high molecular weight polyolefin film having an intrinsic viscosity [η] of 4 dl / g or more is performed in a first liquid that selectively melts or dissolves the amorphous part of the polyolefin at the treatment temperature, A method for producing a high-molecular-weight polyolefin microporous film, wherein the heat-treated film is immersed in a second liquid and then dried, wherein the microporous film is compressed after drying. A method for producing a film. 前記処理前の高分子量ポリオレフィンフィルムが、結晶化度40%以上の面配向フィルムである請求項1に記載の高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法。The method for producing a high molecular weight polyolefin microporous film according to claim 1, wherein the high molecular weight polyolefin film before the treatment is a plane oriented film having a crystallinity of 40% or more. 前記熱処理が、フィルムの拘束下に行われる請求項1または2に記載の高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法。The method for producing a high-molecular-weight polyolefin microporous film according to claim 1 or 2 , wherein the heat treatment is performed under film restraint. 前記第1の液体が、低級脂肪族アルコール、低級脂肪族ケトン、低級脂肪族エステル、ハロゲン化炭化水素、炭化水素、窒素含有有機化合物、エーテル、グリコール、シリコンオイル、界面活性剤を含む水よりなる群から選ばれる少なくとも1種の液体である請求項1に記載の高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法。  The first liquid is composed of water containing a lower aliphatic alcohol, a lower aliphatic ketone, a lower aliphatic ester, a halogenated hydrocarbon, a hydrocarbon, a nitrogen-containing organic compound, ether, glycol, silicone oil, and a surfactant. The method for producing a high-molecular-weight polyolefin microporous film according to claim 1, which is at least one liquid selected from the group. 前記第2の液体が、沸点 120℃以下の、フッ素置換またはフッ素及び塩素置換された炭化水素化合物、または、フッ素置換またはフッ素及び塩素置換された炭化水素基を少なくとも1つ有するエーテル化合物である請求項1またはに記載の高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法。The second liquid is a fluorine-substituted or fluorine- and chlorine-substituted hydrocarbon compound having a boiling point of 120 ° C or lower, or an ether compound having at least one fluorine-substituted or fluorine- and chlorine-substituted hydrocarbon group. Item 5. The method for producing a high molecular weight polyolefin microporous film according to Item 1 or 4 . 前記微多孔フィルムの圧縮がロールプレスにより行われることを特徴とする請求項1に記載の高分子量ポリオレフィン微多孔フィルムの製造方法。  The method for producing a high molecular weight polyolefin microporous film according to claim 1, wherein the microporous film is compressed by a roll press.
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