JPH1160792A - ポリエチレン樹脂製多孔性フィルム及びその製造方法 - Google Patents
ポリエチレン樹脂製多孔性フィルム及びその製造方法Info
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Abstract
度を保持しつつ、粗面化されたポリエチレン樹脂製多孔
性フィルムを提供する。 【解決手段】 粘度平均分子量30万以上300万未満
の高分子量ポリエチレン樹脂で構成される多孔性フィル
ムであって、厚さ5〜50μm、透気度10〜1000
秒/100cc、ピン刺強度200gf/25μm以
上、表面粗度が最大高さ(Rmax)値として3μm以上
の特性を有することを特徴とするポリエチレン樹脂製多
孔性フィルム及びその製造方法。
Description
ー、精密濾過膜などの分離膜、透気性ジャンバーなどの
衣料品、オムツ、生理用品などの衛生用品等として有用
な多孔性フィルムに関するものである。詳しくは、適度
な表面粗度を有する多孔性フィルムに関する。
は、各種用途に広く使用され、かかる多孔性フィルムの
製造方法についても種々の提案がなされている。例え
ば、電池用セパレーター(バッテリー・セパレーター)
として使用するための多孔性フィルムの製造方法として
は、ポリエチレンと可塑剤からなる樹脂組成物からフィ
ルムを溶融成形し、次いで、該フィルムに含まれる可塑
剤を有機溶媒で溶解除去する方法(特公昭60−231
30号公報)、ポリエチレンを有機溶媒に溶解させた液
からシートを成形し、該シート中の溶媒含有量を調整し
てから、延伸し、次いで、残留溶媒を除去する方法(特
公平5−54495号公報)、あるいは、ポリエチレ
ン、有機液体及び無機微粉体からなる樹脂組成物からフ
ィルムを成形し、該フィルムに含まれる有機液体と無機
微粉体を抽出除去する方法(特公昭60−23130号
公報)などが知られている。
の大きな用途として、非水電解液電池用セパレーターが
ある。そして、近年、該電池の高度化を目的として、多
孔性フィルムの表面をある程度粗面化させたいという要
望がある。多孔性フィルムの表面を粗面化することによ
り、該フィルムを非水電解液セパレータとして用いたと
きに、電解液の保液量が増大し、電池の高容量化に好適
であると共に、フィルムのすべり性が向上して電池の捲
回加工時のハンドリング性が好適となる。
IS−B−0601記載の方法により測定された多孔性
フィルム表面の最大高さ(Rmax)値があるが、従来か
らの電池セパレータ用多孔性フィルムの場合、Rmax値
が通常1〜2μm程度の範囲にある。また、表面に微細
粒子や短繊維を付着させる等の公知のフィルム粗面化技
術を多孔性フィルムに適用しようとすると、面強度、シ
ャットダウン特性等の、電池用セパレータとして必須の
物性要件が損なわれるという問題がある。
電池用セパレーターとしての必須の物性要件を損なうこ
となく、フィルム表面をある程度粗面化した、電池用セ
パレーターとして好適な多孔性フィルムの製造について
鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。
上300万未満の高分子量ポリエチレン樹脂で構成され
る多孔性フィルムであって、厚さ5〜50μm、透気度
10〜1000秒/100cc、ピン刺強度200gf
/25μm以上、表面粗度が最大高さ(Rmax)値とし
て3μm以上の特性を有することを特徴とするポリエチ
レン樹脂製多孔性フィルム及びその製造方法に関する。
る。本発明の多孔性フィルムを構成するポリエチレンと
しては、粘度平均分子量30万以上300万未満のポリ
エチレン樹脂が用いられる。分子量30万未満では十分
な強度を得ることが困難であり、また、分子量300万
以上ではフィルム成形加工性が低下する傾向があるので
好ましくない。なお、かかる粘度平均分子量はASTM
D4020に準拠して測定される。
エチレン樹脂は単一のものに限定されず、ブレンド後の
分子量が左記の範囲内であれば複数グレードのポリエチ
レンのブレンド物も用いることができる。また、本発明
で規定する物性を損なわない範囲においては、必要に応
じて、ポリエチレンワックス(分子量が通常1000〜
5000)、ポリブテン−1(分子量が通常400万以
下)、ポリプロピレン(分子量が通常400万以下)な
どをポリエチレンに対して通常50重量%以下の範囲で
添加してもよい。
は、上記ポリエチレン樹脂との相溶性が良く、しかも該
ポリエチレン樹脂の融点より低い融点及び該ポリエチレ
ン樹脂の溶融温度より高い沸点を有し、かつ、ポリエチ
レン樹脂不溶性の有機溶媒に可溶な物質が好適に用いら
れ、例えば、ステアリルアルコール、セリルアルコール
などの高級脂肪族アルコール、n−デカン、n−ドデカ
ンなどのn−アルカン類、パラフィンワックス、流動パ
ラフィン、灯油等が挙げられる。また、押出成形時の原
料ハンドリングの簡便性を考慮すると、可塑剤としては
常温固体のものが好適に用いられる。
原料成分の一つとして微粒子粗面化剤を用いることが望
ましい。この微粒子粗面化剤としては、ポリエチレン樹
脂及び可塑剤とともに押出成形してフィルム化できるも
のであれば特に制約されるものではないが、平均粒径が
通常1〜30μmの固形状微粒子が好適に用いられる。
微粒子の材質はそのフィルムの用途などに応じて適宜選
択されるが、例えば、本発明の多孔性フィルムを非水溶
媒電池用セパレータとして使用する場合は、非水溶媒電
解液に不溶な物質を選択するのが適当である。かかる微
粒子粗面化剤の例としては、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム等の無機フィラー、変性ポリスチレン微粒子、
変性アクリル酸樹脂粒子等の有機フィラーが挙げられ
る。
は、目的とするフィルムの多孔度によるが、ポリエチレ
ンが通常5〜60重量%、好ましくは10〜50重量%
で、可塑剤が通常95〜40重量%、好ましくは90〜
50重量%の範囲から選ばれる。また、、微粒子粗面化
剤の添加量は、最終的な多孔性フィルムの物性を損なわ
ない範囲で任意に設定すればよいが、押出機での成形性
を考慮すると、多孔性フィルムの通常1〜70重量%、
好ましくは5〜50重量%程度が適当である。
エチレン、可塑剤及び微粒子粗面化剤、更に必要に応じ
て前記ポリブテン−1等を含む原料組成物に対し、公知
の各種添加剤、例えば、酸化防止剤などを、0.01〜
5重量%程度の範囲で添加してもよい。以上のような原
料成分を用いてなる本発明の多孔性フィルムの好適な製
造方法としては、以下の3つの方法が挙げられる。
脂、可塑剤及び微粒子粗面化剤を含有する樹脂組成物を
フィルム状に溶融押出成形後、該フィルムに含まれる可
塑剤を除去する方法。 (第2の方法) (1)高分子量ポリエチレン樹脂及び可塑剤を含有する
樹脂組成物と、(2)高分子量ポリエチレン樹脂、可塑
剤及び微粒子粗面化剤を含有する樹脂組成物をフィルム
状に溶融押出成形時、あるいは溶融押出成形後に、積層
した後、該積層フィルムに含まれる可塑剤を除去する方
法。
樹脂組成物と、(2)高分子量ポリエチレン樹脂、可塑
剤及び微粒子粗面化剤を含有する樹脂組成物を、各々フ
ィルム状に溶融押出成形後に、各々のフィルムに含まれ
る可塑剤を除去した後、積層する方法。
料組成物を、公知の一軸又は二軸の押出機で均一に混練
して溶融押出成形する。押出機としては、押出量、押出
安定性、混練強度の点から二軸の押出機が好適に使用さ
れる。押出成形は、通常140〜240℃の温度で実施
され、Tダイ、インフレーション成形等の公知の方法
で、通常、10μm〜1mmの厚さの原反フィルムを成
形する。なお、この時のフィルム厚みは、後工程での厚
み変化および最終的に得ようとする厚みから勘案して、
任意に設定することができる。
多孔化する。可塑剤の除去方法としては、例えば、フィ
ルム中の可塑剤をイソプロパノール、エタノール、ヘキ
サンなどの有機溶媒で溶解し、溶媒置換により抽出除去
する、所謂、公知の有機溶媒法が挙げられる。また、必
要に応じ、可塑剤除去の前、あるいは除去後に、その機
械的強度向上のために一軸又は二軸延伸を行うことがで
きる。延伸に際してはロール延伸機、テンター等の公知
の任意の延伸装置を用いることができる。一軸延伸に関
しては縦延伸、横延伸のいずれを選択することもでき
る。また、二軸延伸に関しては逐次二軸延伸、同時二軸
延伸のいずれも可能である。
化したフィルムに対し、熱寸法安定性を付与するため、
熱処理を行うことも可能である。熱処理は、加熱ロール
による接触加熱、オーブン中での空気中加熱、等、公知
の任意の方法で行うことができる。また、前述の延伸装
置を転用することも可能である。熱処理温度は、ポリエ
チレンの融点未満の任意の温度で行うことができるが、
好ましくは110℃以上ポリエチレンの融点未満、より
好ましくは110℃以上125℃以下とする。また、熱
処理に際しては、最終的な多孔性フィルムの物性を損な
わない範囲で、延伸処理を行っても構わない。延伸の方
法としては、前述の、縦方向、横方向の積極的な延伸は
もちろん、流れ方向、幅方向を拘束しフィルムの加熱収
縮を阻害することで延伸効果を付与する、いわゆる消極
的延伸も用いることができる。
も、第1の方法と同様に、押出成形、可塑剤の除去、更
に、必要に応じて延伸、熱処理の工程が実施されるが、
第2、第3の方法の場合は、微粒子粗面化剤を含む層
と、微粒子粗面化剤を含まない層を積層させる工程を含
む。積層においては、微粒子粗面化剤を含む層が少なく
とも一方の表面、好ましくは両方の表面となるように、
積層するのが適当である。積層にあたっては、押出成形
時の溶融樹脂状態での共押出法、あるいは、押出冷却後
に積層する方法、多孔化後に積層する方法のいずれも用
いることができる。
孔性フィルムは5〜50μm、好ましくは15〜35μ
mの厚みを有する。また、透気度はJIS P8117
に準拠して測定した値で10〜1000秒/100cc
程度である。例えば本多孔性フィルムを電池セパレータ
ーとして用いる場合、透気度の値が1000秒/100
ccを超えると抵抗が大きくなり、電池としての所望の
性能が得られない恐れがある。
林規格告示1019号に準じて測定(ピン径1mmφ,
先端部0.5R,ピン刺速度300mm/min)した
ピン刺し強度値で、200gf/25μm膜厚以上であ
る。以上の物性値は、例えば電池用セパレータ用の多孔
性フィルムとして好適な物性範囲にあるが、本発明の多
孔性フィルムは、これらを満たした上で、フィルム表面
の最大高さ(Rmax)の値が、3μm以上、好ましくは
5μm以上、より好ましくは7μm以上である。なお、
上限が特に制限はないが、通常20μm以下である。
ーとして用いる場合、幅方向の熱収縮率が低い方が一般
的に好ましいことが知られているが、本発明の多孔性フ
ィルムの幅方向熱収縮率は10%以下、好ましくは5%
以下であり、電池用セパレーターとして実用可能な熱収
縮率を示す。尚、熱収縮率の測定は、105℃に設定し
た熱風オーブン中に1時間放置後、冷却した多孔性フィ
ルムの寸法を測定し、加熱前後の寸法変化から算出す
る。
より具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り以下の実施例に限定をされるものではない。 実施例1 粘度平均分子量50万のポリエチレン樹脂8重量部、粘
度平均分子量100万のポリエチレン樹脂16重量部
(前記両者の混合組成物の粘度平均分子量はおよそ80
万となる)、パラフィンワックス(平均分子量389)
76重量部、および炭酸カルシウム粒子(平均粒径18
μm)20重量部の混合物を、40mmφ二軸押出機を
用い押出温度170℃、押出量10kg/hで押出し、
インフレーション法で原反フィルムを成形した。
い、40℃にて縦方向に2.5倍延伸後、テンタ延伸機
にて110℃の温度にて横方向に8倍延伸した。得られ
たフィルムを60℃のイソプロパノール中に浸漬して、
パラフィンワックスを抽出除去した。得られたフィルム
をロール延伸機を用い、115℃の温度で熱固定を行っ
た。熱固定に際しては、ロール速比を調整し、縦方向の
延伸倍率が1.2倍となるようにした。得られた25μ
mの多孔性フィルムの物性を表−1に示す。
度平均分子量100万のポリエチレン樹脂16重量部
(前記両者の混合組成物の粘度平均分子量はおよそ80
万となる)、およびパラフィンワックス(平均分子量3
89)76重量部の混合物、並びに、粘度平均分子量5
0万のポリエチレン樹脂8重量部、粘度平均分子量10
0万のポリエチレン樹脂16重量部、パラフィンワック
ス76重量部、および炭酸カルシウム粒子(平均粒径8
μm)10重量部の混合物を、各々40mmφ二軸押出
機を用い押出温度170℃、押出量10kg/hで押出
し、インフレーション法で2種の原反フィルムを成形し
た。
機入口にて積層した後、40℃にて縦方向に2.5倍延
伸後、テンタ延伸機にて110℃の温度にて横方向に8
倍延伸した。この時、中心部に炭酸カルシウム粒子を含
まない層を配し、両外側に炭酸カルシウムを含む層を配
す2種3層構成とした。得られたフィルムを60℃のエ
タノール中に浸漬して、パラフィンワックスを抽出除去
した。
115℃の温度で熱固定を行った。熱固定に際しては、
ロール速比を調整し、縦方向の延伸倍率が1.2倍とな
るようにした。得られた25μmの多孔性フィルムの物
性を表−1に示す。
粘度平均分子量100万のポリエチレン樹脂6重量部
(前記両者の混合組成物の粘度平均分子量はおよそ60
万となる)、およびパラフィンワックス(平均分子量3
89)76重量部の混合物、並びに、粘度平均分子量5
0万のポリエチレン樹脂18重量部、粘度平均分子量1
00万のポリエチレン樹脂6重量部、パラフィンワック
ス76重量部、および炭酸カルシウム粒子(平均粒径1
8μm)10重量部の混合物を、各々40mmφ二軸押
出機にて混練し、共押出により押出温度170℃、押出
量10kg/hで押出し、Tダイ法で原反フィルムを成
形した。この時、中層が炭酸カルシウムを含まない層、
両外層が炭酸カルシウムを含む層の構成の、2種3層構
成とした。
い、40℃にて縦方向に2.5倍延伸後、テンタ延伸機
にて110℃の温度にて横方向に8倍延伸した。得られ
たフィルムを60℃のイソプロパノール中に浸漬して、
パラフィンワックスを抽出除去した。得られたフィルム
をロール延伸機を用い、115℃の温度で熱固定を行っ
た。熱固定に際しては、ロール速比を調整し、縦方向の
延伸倍率が1.2倍となるようにした。得られた25μ
mの多孔性フィルムの物性を表−1に示す。
粘度平均分子量100万のポリエチレン樹脂6重量部
(前記両者の混合組成物の粘度平均分子量はおよそ60
万となる)、およびパラフィンワックス(平均分子量3
89)76重量部の混合物、並びに、粘度平均分子量5
0万のポリエチレン樹脂18重量部、粘度平均分子量1
00万のポリエチレン樹脂6重量部、パラフィンワック
ス76重量部、および変性アクリル酸樹脂粒子(平均粒
径20μm)10重量部の混合物を、各々40mmφ二
軸押出機を用い押出温度170℃、押出量10kg/h
で押出し、Tダイ法で2種の原反フィルムを成形した。
延伸機を用い、110℃にて縦方向に3倍、横方向に8
倍延伸した。得られた2種のフィルムを60℃のエタノ
ール中に浸漬して、パラフィンワックスを抽出除去し
た。得られた2種のフィルムをロール延伸機入口で積層
し、115℃の温度で熱固定を行った。この時、中心部
に変性アクリル酸樹脂粒子を含まない層を配し、両外側
に変性アクリル酸樹脂を含む層を配す、2種3層構成と
した。熱固定に際しては、ロール速比を調整し、縦方向
の延伸倍率が1.2倍となるようにした。得られた25
μmの多孔性フィルムの物性を表−1に示す。
度平均分子量100万のポリエチレン16重量部(2つ
の混合組成物の粘度平均分子量はおよそ80万とな
る)、およびパラフィンワックス(平均分子量389)
76重量部の混合物を、40mmφ二軸押出機を用い押
出温度170℃、押出量10kg/hで押出し、インフ
レーション法で原反フィルムを成形した。
い、40℃にて縦方向に2.5倍延伸後、テンタ延伸機
にて110℃の温度にて横方向に6倍延伸した。得られ
たフィルムを60℃のイソプロパノール中に浸漬して、
パラフィンワックスを抽出除去した。得られたフィルム
をロール延伸機を用い、115℃の温度で熱固定を行っ
た。熱固定に際しては、ロール速比を調整し、縦方向の
延伸倍率が1.2倍となるようにした。得られた25μ
mの多孔性フィルムの物性を表−1に示す。
レーターとして適当な面強度、透気度を保持しつつ、粗
面化されたポリエチレン樹脂製多孔性フィルムを提供す
る。
Claims (12)
- 【請求項1】 粘度平均分子量30万以上300万未満
の高分子量ポリエチレン樹脂で構成される多孔性フィル
ムであって、厚さ5〜50μm、透気度10〜1000
秒/100cc、ピン刺強度200gf/25μm以
上、表面粗度が最大高さ(Rmax)値として3μm以上
の特性を有することを特徴とするポリエチレン樹脂製多
孔性フィルム。 - 【請求項2】 Rmax値が5μm以上であることを特徴
とする請求項1のポリエチレン樹脂製多孔性フィルム。 - 【請求項3】 Rmax値が7μm以上であることを特徴
とする請求項1又は2のポリエチレン樹脂製多孔性フィ
ルム。 - 【請求項4】 微粒子粗面化剤を1〜70重量%含有す
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかのポリエチ
レン樹脂製多孔性フィルム。 - 【請求項5】 微粒子粗面化剤が非水溶媒電池用電解液
に不溶な物質であることを特徴とする請求項4のポリエ
チレン樹脂製多孔性フィルム。 - 【請求項6】 微粒子粗面化剤が平均粒径1〜30μm
の微粒子であることを特徴とする請求項4又は5のポリ
エチレン樹脂製多孔性フィルム。 - 【請求項7】 微粒子粗面化剤が無機フィラーであるこ
とを特徴とする請求項4ないし6のいずれかのポリエチ
レン樹脂製多孔性フィルム。 - 【請求項8】 微粒子粗面化剤が炭酸カルシウムである
ことを特徴とする請求項4ないし7のいずれかのポリエ
チレン樹脂製多孔性フィルム。 - 【請求項9】 微粒子粗面化剤が有機フィラーであるこ
とを特徴とする請求項4ないし6のいずれかのポリエチ
レン樹脂製多孔性フィルム。 - 【請求項10】 粘度平均分子量30万以上の高分子量
ポリエチレン樹脂、可塑剤及び微粒子粗面化剤を含有す
る樹脂組成物をフィルム状に溶融押出成形後、該フィル
ムに含まれる可塑剤を除去することを特徴とする請求項
1〜9いずれかのポリエチレン樹脂製多孔性フィルムの
製造方法。 - 【請求項11】 (1)粘度平均分子量30万以上の高
分子量ポリエチレン樹脂及び可塑剤を含有する樹脂組成
物と、(2)粘度平均分子量30万以上の高分子量ポリ
エチレン樹脂、可塑剤及び微粒子粗面化剤を含有する樹
脂組成物を、フィルム状に溶融押出成形時、あるいは溶
融押出成形後に、積層した後、該積層フィルムに含まれ
る可塑剤を除去することを特徴とする請求項1〜9のい
ずれかのポリエチレン樹脂製多孔性フィルムの製造方
法。 - 【請求項12】 (1)粘度平均分子量30万以上の高
分子量ポリエチレン樹脂及び可塑剤を含有する樹脂組成
物と、(2)粘度平均分子量30万以上の高分子量ポリ
エチレン樹脂、可塑剤及び微粒子粗面化剤を含有する樹
脂組成物を、各々フィルム状に溶融押出成形後、各々の
フィルムに含まれる可塑剤を除去した後、積層すること
を特徴とする請求項1〜9いずれかに記載のポリエチレ
ン樹脂製多孔性フィルムの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP21741497A JP4049416B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | ポリエチレン樹脂製多孔性フィルム及びその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1160792A true JPH1160792A (ja) | 1999-03-05 |
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