JP5807388B2 - 多孔性ポリプロピレンフィルム - Google Patents
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Description
条件(II):ポリプロピレン樹脂が成分1と成分2の少なくとも2種類のポリプロピレンからなり、成分1のメルトフローレート(MFR1)よりも成分2のメルトフローレート(MFR2)の方が小さい
条件(III):成分1のメルトフローレート(MFR1)が5g/10分以上である
条件(IV):成分2のメルトフローレート(MFR2)が4g/10分以下である
条件(V):MFR2/MFR1<0.25
条件(VI):分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))が6以上20以下である
条件(2):TmA、TmC>TmB
ここで、本発明において、2種類以上のポリプロピレン原料を使用して層を構成する場合、その層の融点は、各ポリプロピレン原料の融点と混合割合から下記式により加成則で求めた融点で代表されるものとする。本発明においては、上記加成則で求めた融点が各層において150℃以上であることが好ましい。より好ましくは153℃以上、さらに好ましくは156℃以上である。融点が150℃未満では、結晶性が低すぎてキャストフィルム中のβ晶形成が阻害され、透気性能が低下する場合がある。
ここで、x1〜xnは各成分の質量、Xはx1〜xnの合計質量、Tm1〜Tmnは各成分の融点を示す。
ポリプロピレン組成物または多孔性ポリプロピレンフィルム5mgを試料としてアルミニウム製のパンに採取し、示差走査熱量計(セイコー電子工業製RDC220)を用いて測定した。まず、窒素雰囲気下で室温から260℃まで10℃/分で昇温(ファーストラン)し、10分間保持した後、20℃まで10℃/分で冷却する。5分保持後、再度10℃/分で昇温(セカンドラン)した際に観測される融解ピークにについて、145〜157℃の温度領域にピークが存在する融解をβ晶の融解ピーク、158℃以上にピークが観察される融解をα晶の融解ピークとして、高温側の平坦部を基準に引いたベースラインとピークに囲まれる領域の面積から、それぞれの融解熱量を求め、α晶の融解熱量をΔHα、β晶の融解熱量をΔHβとしたとき、以下の式で計算される値をβ晶形成能とする。なお、融解熱量の校正はインジウムを用いて行った。
なお、ファーストランで観察される融解ピークから同様にβ晶の存在比率を算出することで、その試料の状態でのβ晶分率を算出することができる。
上記β晶形成能の測定方法と同様の方法で原料のポリプロピレン樹脂を測定し、セカンドランのピーク温度(α晶)を融点(Tm)とした。ただし、融点の測定においてはβ晶核剤を未添加のポリプロピレン原料を用いて測定した。
Waters社製150C/GPCを用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によって測定を行った。溶出温度を140℃とし、カラムは東ソー製 TSKgelGMH6−HT(3本)を使用し、分子量標準物質にはポリスチレン(東ソー社製、分子量500〜6,770,000)を用いた。得られたポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)から、これらの比(Mw/Mn)を分子量分布として求めた。測定サンプルは約5mgのポリプロピレン樹脂を5mlのo−ジクロロベンゼンに溶解し、約1mg/mlの濃度とした。得られたサンプル溶液の400μlをインジェクションした。溶出溶媒流量は1.0ml/分とし、屈折率検出器にて検出した。
ポリプロピレン樹脂のMFRは、JIS K 7210(1995)の条件M(230℃、2.16kg)に準拠して測定する。ポリエチレン樹脂は、JIS K 7210(1995)の条件D(190℃、2.16kg)に準拠して測定する。
多孔性ポリプロピレンフィルムを30mm×40mmの大きさに切取り試料とした。電子比重計(ミラージュ貿易(株)製SD−120L)を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて比重の測定を行った。測定を3回行い、平均値をそのフィルムの比重ρとした。
(6)冷キシレン可溶成分(CXS)
ポリプロピレン樹脂1gを200mlの沸騰キシレンに溶解したのち、50℃まで徐冷し、次いで氷水に浸し撹拌しながら20℃まで冷却し、20℃で3時間放置したのち、析出したポリマーを濾別した。濾液からキシレンを蒸発させ、60℃で減圧乾燥して20℃のキシレンに可溶なポリマーを回収・秤量し、全ポリマーに対する質量%を求めた。
多孔性ポリプロピレンフィルムから100mm×100mmの大きさの正方形を切取り試料とした。JIS P 8117(1998)のB形ガーレー試験器を用いて、23℃、相対湿度65%にて、100mlの空気の透過時間の測定を行った。測定は試料を替えて3回行い、透過時間の平均値をそのフィルムの透気性とした。なお、フィルムに貫通孔が形成されていることは、この透気性の値が有限値であることをもって確認できる。
多孔性ポリプロピレンフィルムを長さ150mm×幅10mmの矩形に切り出しサンプルとした。なお、150mmの長さ方向をフィルムの長手方向および幅方向に合わせた。引張試験機(オリエンテック製テンシロンUCT−100)を用いて、初期チャック間距離50mmとし、引張速度を300mm/分としてフィルムの長手方向および幅方向に引張試験を行った。サンプルが破断した時にフィルムにかかっていた荷重を読み取り、試験前の試料の断面積(フィルム厚み×幅(10mm))で除した値を破断強度の指標とした。測定は各サンプル5回ずつ行い、その平均値で評価を行った。
万能試験機(島津製作所製オートグラフAG−IS)を用いて、針進入速度を0.1mm/分とし、それ以外はJIS Z 1707(1997)に準じて23℃で測定をおこなった。サンプルが破膜した時にフィルムにかかっていた荷重を読み取り、試験前の試料のフィルム厚みで除した値を突き刺し強度(N/mm)とした。測定は各サンプル5回ずつ行い、その平均値で評価を行った。
シャットダウン温度は、所定温度に加熱することによって、透気抵抗が5,000秒/100mlとなる温度を測定した。メルトダウン温度は、四方を枠貼りした多孔性フィルムを所定温度に加熱し、膜が溶けて破膜する温度を測定した。ΔTは以下の式により求めた。
(実施例1)
ポリプロピレン樹脂として、融点163℃、MFR=7.5g/10分の住友化学(株)製ホモポリプロピレンFLX80E4を85質量部、融点163℃、MFR=0.5g/10分の住友化学(株)製ホモポリプロピレンD101を15質量部がこの比率で混合されるように計量ホッパーから二軸押出機(L/D=60)に原料供給し、240℃で溶融混練を行い、ストランド状にダイから吐出して、25℃の水槽にて冷却固化し、チップ状にカットしてポリプロピレン原料(ポリプロピレン樹脂a)とした。ポリプロピレン樹脂aのMFRは5.0g/10分であった。
実施例1で使用した融点163℃、MFR=0.5g/10分の住友化学(株)製ホモポリプロピレンD101を15質量部の代わりに、融点147℃、MFR=0.7g/10分のサンアロマー製ポリプロピレンPB222Aを15質量部に変更する以外は実施例1と同様の方法でポリプロピレン原料(ポリプロピレン樹脂b)を得た。得られたポリプロピレン樹脂bのMFRは5.3g/10分であった。
実施例1で使用した融点163℃、MFR=7.5g/10分の住友化学(株)製ホモポリプロピレンFLX80E4、100質量部をポリプロピレン樹脂cとし、ポリプロピレン樹脂cを70質量部に、共重合PE樹脂としてエチレン−オクテン−1共重合体(ダウ・ケミカル製 Engage8411、メルトインデックス:18g/10分)を25質量部に加えて、さらに酸化防止剤であるチバ・スペシャリティ・ケミカルズ製IRGANOX1010、IRGAFOS168を各々3.0、2.0質量部がこの比率で混合されるように計量ホッパーから二軸押出機(L/D=60)に原料供給し、240℃で溶融混練を行い、ストランド状にダイから吐出して、25℃の水槽にて冷却固化し、チップ状にカットしてポリプロピレン組成物(お)を得た。
実施例1と同様の方法でポリプロピレン組成物(あ)およびポリプロピレン組成物(い)を得、ドライブレンドの割合を、ポリプロピレン組成物(あ)5質量部とポリプロピレン組成物(い)95質量部に変更して単軸の溶融押出機(L/D=45)に供給した以外は、実施例1と同様の方法で厚み25μmの多孔性ポリプロピレンフィルムを得た。
実施例1において、チップ原料に実施例3で使用したポリプロピレン組成物(お)10質量部とポリプロピレン組成物(か)90質量部をドライブレンドして用いた以外は、実施例1と同じ製膜条件で厚み25μmの多孔性ポリプロピレンフィルムを得た。
ポリプロピレン樹脂として、融点163℃、MFR=7.5g/10分の住友化学(株)製ホモポリプロピレンFLX80E4を90質量部、融点147℃、MFR=0.7g/10分のサンアロマー製ポリプロピレンPB222Aを10質量部がこの比率で混合されるように計量ホッパーから二軸押出機(L/D=60)に原料供給し、240℃で溶融混練を行い、ストランド状にダイから吐出して、25℃の水槽にて冷却固化し、チップ状にカットしてポリプロピレン原料(ポリプロピレン樹脂c)とした。ポリプロピレン樹脂cのMFRは5.9g/10分であった。
参考例5においてポリプロピレン樹脂cの代わりに、FLX80E4を95質量部、PB222Aを5質量部と変更したポリプロピレン樹脂dを使用し、それ以外は参考例5と同様の方法で多孔性ポリプロピレンフィルムを得た。
参考例6において、サンアロマー製ポリプロピレンPB222Aの代わりに、Basell製ポリプロピレンPF−814(融点160℃、MFR=3g/10分)を用い、それ以外は参考例6と同様の方法で多孔性ポリプロピレンフィルムを得た。
以下の条件でA/B/Aの積層製膜をおこなった。表層A層の原料として、実施例3で用いたポリプロピレン組成物(か)を用い、中間層B層の原料として、実施例2で用いたポリプロピレン組成物(う)10質量部とポリプロピレン組成物(え)90質量部をドライブレンドしてして単軸の溶融押出機(L/D=45)に供給し、それぞれ220℃で溶融押出を行い、25μmカットの焼結フィルターで異物を除去後、フィードブロックにて3層積層し(A/B/A積層)、Tダイから120℃に表面温度を制御したキャストドラムに吐出し、ドラムに15秒間接するようにキャストして未延伸シートを得た。ついで、125℃に加熱したセラミックロールを用いて予熱を行いフィルムの長手方向に5倍延伸を行った。次にテンター式延伸機に端部をクリップで把持させて導入し、150℃で6.5倍に、延伸速度1,800%/分で延伸した。そのまま、幅方向に10%のリラックスを掛けながら155℃で7秒間の熱処理を行い、厚み25μmの多孔性ポリプロピレンフィルムを得た。未延伸フィルムの積層厚み比は1:8:1であった。
実施例7の表層A層と中間層B層の原料を入れ替えて、未延伸フィルムの積層厚み比を1:4:1として、それ以外は実施例7と同様の条件で積層製膜をおこない、厚み25μmの多孔性ポリプロピレンフィルムを得た。得られたフィルムの平面性が実施例7に比べやや悪化した。
Claims (9)
- ポリプロピレン樹脂とβ晶核剤とを含むポリプロピレン組成物からなる層を少なくとも1層有する多孔性ポリプロピレンフィルムであって、ポリプロピレン樹脂が以下の条件(I)〜(VI)を満足する、多孔性ポリプロピレンフィルム。
条件(I):230℃、2.16kgで測定したメルトフローレート(MFR0)が2〜10g/10分である
条件(II):ポリプロピレン樹脂が成分1と成分2の少なくとも2種類のポリプロピレンからなり、成分1のメルトフローレート(MFR1)よりも成分2のメルトフローレート(MFR2)の方が小さい
条件(III):成分1のメルトフローレート(MFR1)が5g/10分以上である
条件(IV):成分2のメルトフローレート(MFR2)が4g/10分以下である
条件(V):MFR2/MFR1<0.25
条件(VI):分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))が6以上20以下である - ポリプロピレン樹脂が以下の条件(VII)を満足する請求項1に記載の多孔性ポリプロピレンフィルム。
条件(VII):冷キシレン可溶成分(CXS)が2%未満である - 請求項1に記載の成分1と成分2の融点(℃)をそれぞれ、Tm1、Tm2としたとき、以下の条件(VIII)を満足する、請求項1または2に記載の多孔性ポリプロピレンフィルム。
条件(VIII):Tm1−Tm2>2 - 成分2の分子量分布が、成分1の分子量分布より大きい、請求項1〜3のいずれかに記載の多孔性ポリプロピレンフィルム。
- 成分2の分子量分布が6以上である、請求項1〜4のいずれかに記載の多孔性ポリプロピレンフィルム。
- ポリプロピレン組成物がβ晶核剤を0.05〜0.5質量%含有している、請求項1〜5のいずれかに記載の多孔性ポリプロピレンフィルム。
- ポリプロピレン組成物のβ晶形成能が40〜90%である、請求項1〜6のいずれかに記載の多孔性ポリプロピレンフィルム。
- A層、B層およびC層の3層の積層構成を有する多孔性ポリプロピレンフィルムであって、A層およびC層が最外層を構成し、B層が両表層以外の中間層を構成し、B層を構成するポリプロピレン樹脂が請求項1〜7のいずれかに記載の多孔性ポリプロピレンフィルムからなり、A層、B層およびC層を構成するポリプロピレン樹脂のメルトフローレートをそれぞれMFRA、MFRB、MFRCとし、A層、B層およびC層を構成するポリプロピレン樹脂の融点をそれぞれTmA、TmB、TmCとしたとき、以下の条件(1)および条件(2)を満足する多孔性ポリプロピレンフィルム。
条件(1):MFRA、MFRC>MFRB
条件(2):TmA、TmC>TmB - 請求項1〜8のいずれかに記載の多孔性ポリプロピレンフィルムを蓄電デバイス用セパレータとして用いた蓄電デバイス。
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