JP5976305B2 - 積層多孔フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの少なくとも片面に、コーティングにより被覆層を積層してなる積層多孔フィルムの製造方法であって、該積層多孔フィルムを巻取る際に、被覆層の側の面をタッチロールに接するように巻き取ることを特徴とする積層多孔フィルムの製造方法、
(2)前記タッチロールに対するポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの抱き角が150度以下であることを特徴とする、(1)に記載の製造方法、
(3)前記タッチロールに対するポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの抱き角が120度以下であることを特徴とする、(1)に記載の製造方法、
(4)前記被覆層はフィラーと樹脂バインダを含むことを特徴とする、(1)〜(3)に記載の製造方法、
(5)(1)〜(4)のいずれか1に記載の製造方法により得られる積層多孔フィルム、
(6)(5)に記載の積層多孔フィルムを用いた非水電解液電池用セパレータ、及び
(7)(6)に記載の非水電解液電池用セパレータを用いた非水電解液電池、を提供するものである。
ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムで用いるポリオレフィン系樹脂として、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキサンなどを重合した単独重合体または共重合体が挙げられる。この中でも、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂が好ましい。
ポリプロピレン系樹脂としては、ホモプロピレン(プロピレン単独重合体)、またはプロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、1−へプテン、1−オクテン、1−ノネンもしくは1−デセンなどα−オレフィンとのランダム共重合体またはブロック共重合体などが挙げられる。この中でも、積層多孔フィルムの機械的強度、耐熱性などを維持する観点から、ホモポリプロピレンがより好適に使用される。
al(Macromolecules8,687,(1975))に準拠した。
例えば、ポリプロピレン系樹脂がホモポリプロピレンの場合は、主に145℃以上160℃未満の範囲で検出されるβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)と、主に160℃以上170℃以下に検出されるα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)から計算することができる。また、例えばエチレンが1〜4モル%共重合されているランダムポリプロピレンの場合は、主に120℃以上140℃未満の範囲で検出されるβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)と、主に140℃以上165℃以下の範囲に検出されるα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)から計算することができる。
本発明で用いる前記β晶核剤としては、以下に示すものが挙げられるが、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の生成・成長を増加させるものであれば特に限定される訳ではなく、また2種類以上を混合して用いても良い。
BE60−7032」、Mayzo社製ポリプロピレン「BNX BETAPP−LN」などが挙げられる。
ポリプロピレン系樹脂に、前述した成分のほか、本発明の効果を著しく阻害しない範囲内で、一般に樹脂組成物に配合される添加剤を適宜添加できる。前記添加剤としては、成形加工性、生産性および積層多孔フィルムの諸物性を改良・調整する目的で添加される、耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂やシリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、界面活性剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤または着色剤などの添加剤が挙げられる。
本実施形態では、前記ポリプロプレン系樹脂からなる多孔フィルムと積層する多孔フィルムとして、ポリエチレン系樹脂多孔フィルムが好適に用いられる。
ポリエチレン系樹脂に、多孔化を促進させる多孔化促進化合物Xを添加することが好ましい。前記多孔化促進化合物Xを添加することにより、より効率的に多孔構造を得ることができ、孔の形状や孔径を制御しやすくなる。
本発明において、ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムは、単層でも積層でも構わない.2層以上に積層させる場合には、ポリプロピレン系樹脂を含有する層とポリエチレン系樹脂を含有する層とを積層したものが好ましい。
次に、本発明のポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの製造方法について説明するが、本発明はかかる製造方法により製造される積層多孔フィルムのみに限定されるものではない。
延伸工程においては、縦方向又は横方向に一軸延伸してもよいし、二軸延伸であってもよい。また、二軸延伸を行う場合は同時二軸延伸であってもよいし、逐次二軸延伸であってもよい。本発明のポリオレフィン系樹脂多孔フィルムを作製する場合には、各延伸工程で延伸条件を選択でき、かつ多孔構造を制御し易い逐次二軸延伸がより好ましい。
本発明における表面処理とは、前記ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの表面の密着性を向上させることができる物理的及び/又は化学的な表面改質処理を意味する。その例としては、コロナ処理、プラズマ処理、大気圧下のプラズマ処理、フレームプラズマ処理(火炎処理)、UV処理などがあげられるが、これらに限定されない。本発明においては、ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムにおいて使用できる公知の条件・装置を用いて、表面処理を行なうことができる。
本発明においては、ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの少なくとも片面に、コーティングにより被覆層を積層して積層多孔フィルムを製造する。本発明の積層多孔フィルムの製造方法において、該積層多孔フィルムを巻取る際に、被覆層の側の面をタッチロールに接するように巻き取ることが好ましい。
本発明においては、被覆層として、種々の被覆層を使用することができるが、本発明では特に、フィラーと樹脂バインダを含む耐熱層であることが好ましい。耐熱層は、フィラーと樹脂バインダとを溶媒に溶解または分散させたフィラー含有樹脂溶液(分散液)を、ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの表面処理がされた面に塗布することによって、多孔フィルムの表面に形成することができる。以下に耐熱層を構成する成分とその製造方法を記載する。
本発明に用いることができるフィラーとして無機フィラー、有機フィラーなどがあるが特に制約されるものではない。
本発明に用いることができる樹脂バインダの例として、前記フィラー、前記ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムを良好に接着でき、電気化学的に安定で、かつ積層多孔フィルムを電池用セパレータとして使用する場合には、有機電解液に対して安定であれば特に制限はない。具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA、酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリル酸共重合体、フッ素樹脂[ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニリデン−トリクロロエチレンなど]、フッ素系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアクリル酸(PAA)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリビニルアルコール(PVA)、シアノエチルポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリN−ビニルアセトアミド、ポリエーテル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアラミド、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの有機バインダは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用しても構わない。これらの中でもポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸が好ましい。
本発明においては、前記フィラーと前記樹脂バインダとを溶媒に溶解または分散させたフィラー含有樹脂溶液(分散液)を、前記ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの表面処理がされた面に塗布することによって、多孔フィルムの表面に耐熱層を形成することができる。
本発明の製造方法により得られる積層多孔フィルムの膜厚は、前記のように、5〜100μmが好ましい。より好ましくは8〜50μm、更に好ましくは10〜30μmである。電池用セパレータとして使用する場合、5μm以上であれば、実質的に必要な電気絶縁性を得ることができ、例えば電極の突起部分に大きな力がかかった場合でも、電池用セパレータを突き破って短絡しにくく安全性に優れる。また、膜厚が100μm以下であれば、積層多孔フィルムの電気抵抗を小さくすることができるので、電池の性能を十分に確保することができる。
本発明の前記積層多孔フィルムを電池用セパレータとして収容している非水電解液電池について、図6を参照して説明する。
以下に実施例および比較例を示し、本発明の表面処理方法について更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
巻取時に積層多孔フィルムに入るシワの評価を以下の基準により行なった。
○:目視にて観察してシワ発生がほとんどない(実用範囲内)
△:目視にて観察して部分的にシワがある
×:目視にて観察して全面にシワがある
××:目視にて観察して全面に顕著なシワがある
(ポリオレフィン系樹脂多孔フィルム)
A層として、ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、密度:0.90g/cm3、MFR:3.0g/10分)と、β晶核剤として、3,9−ビス[4−(N−シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンを準備した。ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、β晶核剤を0.2質量部の割合で各原材料をブレンドし、東芝機械株式会社製の同方向二軸押出機(口径:40mmφ、L/D:32)に投入し、設定温度300℃で溶融混合後、水槽にてストランドを冷却固化し、ペレタイザーにてストランドをカットし、ポリプロピレン系樹脂組成物のペレットを作製した。ポリプロピレン系樹脂組成物のβ活性は80%であった。
HF560、密度:0.963g/cm3、MFR:7.0g/10分)100質量部に、グリセリンモノエステルを0.04質量部、及びマイクロクリスタリンワックス(日本精蝋社製、Hi−Mic1080)10質量部を加え、同型の同方向二軸押出機を用いて220℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物を得た。
アルミナ(住友化学社製、スミコランダムAA−03、平均粒径:0.3μm)39.2質量部、ポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA120、鹸化度:98.0〜99.0、平均重合度:2000)0.8質量部を60.0質量部の水に分散させた分散液を得た。
グラビア塗工方式を備えたテストコーター(ヒラノテクシード製)で上記ポリオレフィン系樹脂製多孔フィルムのコロナ処理面に上記分散液を塗工し、乾燥、巻取りをおこない積層多孔フィルムを得た。フィルム巻取部のフィルム搬送ラインとして、図2で示す搬送ラインを用いて、フィルムに全面塗工をした。
実施例1と同様にして、上記ポリオレフィン系樹脂製多孔フィルムのコロナ処理面に上記分散液を塗工し、乾燥、巻取りをおこない積層多孔フィルムを得た。フィルム巻取部のフィルム搬送ラインとして、図2で示す搬送ラインを用いて、フィルムに部分塗工(ストライプ塗工)をした。
実施例1と同様にして、上記ポリオレフィン系樹脂製多孔フィルムのコロナ処理面に上記分散液を塗工し、乾燥、巻取りをおこない積層多孔フィルムを得た。フィルム巻取部のフィルム搬送ラインとして、図4で示す搬送ラインを用いて、フィルムに全面塗工をした。
実施例1と同様にして、上記ポリオレフィン系樹脂製積層多孔フィルムのコロナ処理面に上記分散液を塗工し、乾燥、巻取りをおこない積層多孔フィルムを得た。フィルム巻取部のフィルム搬送ラインとして、図4で示す搬送ラインを用いて、フィルムに部分塗工(ストライプ塗工)をした。
Claims (3)
- ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの片面にのみ、コーティングにより被覆層を積層してなる積層多孔フィルムの製造方法であって、前記被覆層はフィラーと樹脂バインダを含み、該積層多孔フィルムを巻取る際に、被覆層の側の面がタッチロールに接し、被覆層を積層していない側の面が巻取りロール側となるように巻き取ることを特徴とする積層多孔フィルムの製造方法。
- 前記タッチロールに対するポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの抱き角が150度以下であることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
- 前記タッチロールに対するポリオレフィン系樹脂多孔フィルムの抱き角が120度以下であることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
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