JPWO2007010878A1 - ポリオレフィン多層微多孔膜及び電池用セパレータ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のポリオレフィン多層微多孔膜(以下単に「多層微多孔膜」とよぶことがある)は少なくとも三層からなり、ポリエチレン系樹脂からなり、少なくとも両面の表層を形成する第一の多孔質層と、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレンを含み、両表層間に少なくとも一層介在する第二の多孔質層とを有する。
(1) ポリエチレン系樹脂
第一の多孔質層を形成するポリエチレン系樹脂は、超高分子量ポリエチレンとそれ以外のポリエチレンとからなる組成物(ポリエチレン組成物)が好ましい。超高分子量ポリエチレンは5×105以上の質量平均分子量(Mw)を有する。超高分子量ポリエチレンは、エチレンの単独重合体のみならず、他のα-オレフィンを少量含有するエチレン・α-オレフィン共重合体でもよい。エチレン以外のα-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン-1、ペンテン-1、ヘキセン-1、4-メチルペンテン-1、オクテン-1、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、及びスチレンが好ましい。超高分子量ポリエチレンのMwは1×106〜15×106が好ましく、1×106〜5×106がより好ましい。超高分子量ポリエチレンは単独物に限定されず、二種以上の超高分子量ポリエチレン同士の混合物であってもよい。混合物として、例えばMwの異なる二種以上の超高分子量ポリエチレン同士の混合物が挙げられる。
両表層を形成する第一の多孔質層の組成は、各層で同じであっても、異なっていてもよいが、同じであるのが好ましい。
第一の多孔質層は、両面の表層にあればよいが、必要に応じて三層以上にしてもよい。例えば両表層間に第二の多孔質層とともに、両表層と組成の異なる第一の多孔質層を設けてもよい。
ポリオレフィン多層微多孔膜の両表層を、以上のような第一の多孔質層により形成すると、低いSD温度及び高いSD速度を示すポリオレフィン多層微多孔膜が得られる。
(1) ポリオレフィン組成物
第二の多孔質層を形成するポリオレフィン組成物は、ポリエチレン系樹脂と、走査型示差熱量計により測定した融解熱が90 J/g以上のポリプロピレンとを必須成分とする。
第二の多孔質層のポリエチレン系樹脂は上記と同じでよい。ただし第二の多孔質層のポリエチレン系樹脂の組成は、第一の多孔質層のポリエチレン系樹脂の組成と同じであっても、異なっていてもよく、所望の物性に応じて適宜選択することができる。
ポリプロピレンはJIS K7122に基づき走査型示差熱量計(DSC)により測定した融解熱ΔHmが90 J/g以上である必要がある。融解熱測定時の昇温速度は3〜20℃/分とするのが好ましく、通常は10℃/分である。ポリプロピレンの融解熱ΔHmが90 J/g未満であると、多層微多孔膜のメルトダウン特性及び突刺強度が低い。さらにシート形成時にポリプロピレンの分散性が悪化することがあり、その場合第二の多孔質層表面の微視的な凹凸が大きくなるため、多層微多孔膜の厚さの変動が大きくなる。融解熱(ΔHm)は95 J/g以上であるのがより好ましい。
ポリオレフィン組成物は、必要に応じてポリプロピレン以外の耐熱性樹脂を含んでもよい。ポリプロピレン以外の耐熱性樹脂(以下特段の断りがない限り単に「耐熱性樹脂」とよぶ。)としては、融点が150℃以上の結晶性樹脂(部分的に結晶性である樹脂を含む)、及び/又はTgが150℃以上の非晶性樹脂が好ましい。ここでTgはJIS K7121により測定することができる(以下同じ)。
ポリプロピレンの含有量は、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレンの合計を100質量%として50質量%以下である。この含有量を50質量%超とすると、SD温度が高くなったり、SD速度が低下したり、成膜性が低下したりする。具体的には、SD温度が140℃を超えたり、多層微多孔膜をスリットした時にポリプロピレン脱落により発生する粉の量が増加したりする。ポリプロピレン脱落による粉発生量が多いと、多層微多孔膜製品にピンホールや黒点等の欠陥が生じる恐れがある。この含有量は3〜45質量%が好ましく、15〜45質量%がより好ましい。この含有量を3質量%未満とすると、メルトダウン特性が低下する。耐熱性樹脂の含有量は、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン及び耐熱性樹脂の合計を100質量%として、20質量%以下が好ましい。
第二の多孔質層は通常一層でよいが、必要に応じて多層にしてもよい。例えば組成の異なる複数の第二の多孔質層を設けてもよい。
両表層間に、少なくとも一層の第二の多孔質層が介在すると、ポリオレフィン多層微多孔膜のメルトダウン特性が良好となる。
限定的ではないが、ポリオレフィン多層微多孔膜は、第一の多孔質層/第二の多孔質層/第一の多孔質層の三層構成が好ましい。第一の多孔質層と第二の多孔質層の割合は限定的ではないが、固形分質量比(第一の多孔質層/第二の多孔質層)が90/10〜10/90であるのが好ましく、80/20〜40/60であるのがより好ましい。
(A) 第一の製造方法
本発明のポリオレフィン多層微多孔膜を製造する第一の方法は、(1) 上記ポリエチレン系樹脂及び成膜用溶剤を溶融混練して第一の溶融混練物(第一のポリオレフィン溶液)を調製するとともに、上記ポリオレフィン組成物及び成膜用溶剤を溶融混練して第二の溶融混練物(第二のポリオレフィン溶液)を調製する工程、(2) 第一及び第二のポリオレフィン溶液を個別にダイより押し出し、得られた各押出し成形体を冷却してゲル状シートを形成する工程、(3) 各ゲル状シートを延伸する工程、(4) 成膜用溶剤除去工程、(5) 乾燥工程、及び(6) 得られた第一及び第二のポリオレフィン微多孔膜を接合する工程を有する。工程(6)の後に、必要に応じて(7) 多層微多孔膜を延伸する工程、(8) 熱処理工程、(9) 電離放射による架橋処理工程、(10) 親水化処理工程等を行ってもよい。
(a) 第一のポリオレフィン溶液の調製
ポリエチレン系樹脂に適当な成膜用溶剤を添加した後、溶融混練し、第一のポリオレフィン溶液を調製する。第一のポリオレフィン溶液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、無機充填材等の各種添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で添加することができる。例えば、孔形成剤として微粉珪酸を添加できる。
第二のポリオレフィン溶液は、ポリオレフィン組成物に上記成膜用溶剤を添加した後、溶融混練することにより調製する。第二のポリオレフィン溶液の調製方法は、ポリオレフィン組成物がポリエチレン系樹脂及びポリプロピレンからなる場合、溶融混練温度をポリプロピレンの融点〜融点+70℃とするのが好ましい点、ポリオレフィン組成物がポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン及び耐熱性樹脂からなる場合、溶融混練温度を耐熱性樹脂の種類に応じて結晶性耐熱性樹脂の融点又は非晶性耐熱性樹脂のTg以上とするのが好ましい点以外、第一のポリオレフィン溶液の調製方法と同じである。
溶融混練した第一及び第二のポリオレフィン溶液を、直接に又は別の押出機を介して、或い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から押し出す。通常長方形の口金を有するシート用ダイを用いるが、二重円筒状の中空状ダイ、インフレーションダイ等も用いることができる。シート用ダイの場合、ダイのギャップは通常0.1〜5mmであり、押し出し時には140〜250℃に加熱する。加熱溶液の押し出し速度は0.2〜15 m/分であるのが好ましい。
得られた第一及び第二のゲル状シートを少なくとも一軸方向に延伸する。各ゲル状シートは成膜用溶剤を含むので、均一に延伸できる。各ゲル状シートは、加熱後、テンター法、ロール法、インフレーション法、圧延法又はこれらの方法の組合せにより所定の倍率で延伸する。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよいが、二軸延伸が好ましい。二軸延伸の場合、同時二軸延伸、逐次延伸又は多段延伸(例えば同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ)のいずれでもよいが、特に同時二軸延伸が好ましい。
液体溶剤の除去(洗浄)には洗浄溶媒を用いる。樹脂相(第一のゲル状シート中のポリエチレン系樹脂相、及び第二のゲル状シート中のポリオレフィン組成物相)は成膜用溶剤と相分離しているので、成膜用溶剤を除去すると多孔質の膜が得られる。液体溶剤の除去(洗浄)は公知の洗浄溶媒を用いて行うことができる。洗浄溶媒としては、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の飽和炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素等の塩素化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類、メチルエチルケトン等のケトン類、三フッ化エタン,C6F14,C7F16等の鎖状フルオロカーボン、C5H3F7等の環状ハイドロフルオロカーボン、C4F9OCH3,C4F9OC2H5等のハイドロフルオロエーテル、C4F9OCF3,C4F9OC2F5等のパーフルオロエーテル等の易揮発性溶媒が挙げられる。これらの洗浄溶媒は低い表面張力(例えば25℃で24 mN/m以下)を有する。低表面張力の洗浄溶媒を用いることにより、微多孔を形成する網状組織が洗浄後の乾燥時に気−液界面の表面張力により収縮するのが抑制され、もって高い空孔率及び透過性を有する微多孔膜が得られる。
延伸及び成膜用溶剤除去により得られた各ポリオレフィン微多孔膜を、加熱乾燥法、風乾法等により乾燥する。各ポリオレフィン微多孔膜のポリエチレン系樹脂がポリエチレン組成物である場合、乾燥温度は、ポリエチレン組成物の結晶分散温度以下であるのが好ましく、特に結晶分散温度より5℃以上低いのが好ましい。乾燥は、微多孔膜を100質量%(乾燥質量)として、残存洗浄溶媒が5質量%以下になるまで行うのが好ましく、3質量%以下になるまで行うのがより好ましい。乾燥が不十分であると、後の熱接合で微多孔膜の空孔率が低下し、透過性が悪化するので好ましくない。
乾燥後の第一及び第二のポリオレフィン微多孔膜を、少なくとも両表層が第一のポリオレフィン微多孔膜となり、両表層間に第二のポリオレフィン微多孔膜が少なくとも一層介在するように積層し、接合する。三層微多孔膜を製造する場合、乾燥後の第一のポリオレフィン微多孔膜を第二のポリオレフィン微多孔膜の両面に接合する。
接合により得られた多層微多孔膜を、少なくとも一軸方向に延伸するのが好ましい。多層微多孔膜の延伸は、多層微多孔膜を加熱しながら、上記と同様にロール法、テンター法等により行うことができる。多層微多孔膜の延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよい。二軸延伸の場合、同時二軸延伸又は逐次延伸のいずれでもよいが、同時二軸延伸が好ましい。
接合後又は延伸後の多層微多孔膜を熱処理するのが好ましい。熱処理によって結晶が安定化し、ラメラ層が均一化される。熱処理方法としては、熱固定処理及び/又は熱緩和処理を用いればよい。第一の多孔質層のポリエチレン系樹脂がポリエチレン組成物である場合、熱固定処理は、ポリエチレン組成物の融点+10℃以下、好ましくは結晶分散温度以上〜融点以下の温度範囲内で行う。熱固定処理は、テンター方式、ロール方式又は圧延方式により行う。
接合後又は延伸後の多層微多孔膜に対して、α線、β線、γ線、電子線等の電離放射線の照射により架橋処理を施してもよい。電子線の照射の場合、0.1〜100 Mradの電子線量が好ましく、100〜300 kVの加速電圧が好ましい。架橋処理によりポリエチレン多層微多孔膜のメルトダウン温度が上昇する。
接合後又は延伸後の多層微多孔膜に親水化処理を施してもよい。親水化処理は、モノマーグラフト、界面活性剤処理、コロナ放電等により行うことができる。モノマーグラフトは架橋処理後に行うのが好ましい。
第二の製造方法は、第一の製造方法に対して、延伸後の第一のゲル状シート及び/又は第二のゲル状シートを熱固定処理した後、成膜用溶剤を除去する点のみが異なり、その他の工程については同じである。
第三の製造方法は、第一の製造方法に対して、洗浄前の延伸した第一のゲル状シート及び/もしくは第二のゲル状シート、並びに/又は洗浄後の第一のポリオレフィン微多孔膜及び/もしくは第二のポリオレフィン微多孔膜を熱溶剤に接触させる点のみが異なり、その他の工程については同じである。従って、以下熱溶剤処理工程についてのみ説明する。
第四の製造方法は、第一の製造方法に対して、第一及び第二のポリオレフィン溶液をダイより同時に押し出し、層状の押し出し成形体を形成し、これを冷却してゲル状多層シートを形成し、得られたゲル状多層シートを延伸し、成膜用溶剤を除去し、得られた多層微多孔膜を乾燥する点のみが異なり、その他の工程については同じである。延伸方法、成膜用溶剤除去方法及び乾燥方法は上記と同じでよい。従って、ゲル状多層シートの形成工程についてのみ説明する。
第五の製造方法は、第四の製造方法に対して、延伸後のゲル状多層シートを熱固定処理した後、成膜用溶剤を除去する点のみが異なり、その他の工程については同じである。
第六の製造方法は、第四の製造方法に対して、洗浄前の延伸したゲル状多層シート、及び/又は洗浄後の多層微多孔膜を熱溶剤に接触させる点のみが異なり、その他の工程については同じである。熱溶剤処理方法は第三の製造方法と同じでよい。
上記方法により得られたポリオレフィン多層微多孔膜は以下の物性を有する。
透気度が20〜400秒/100 cm3であると、多層微多孔膜を電池用セパレータとして用いたとき、電池の容量が大きくなり、電池のサイクル特性も良好となる。透気度が20秒/100 cm3未満では電池内部の温度上昇時にシャットダウンが十分に行われない。
空孔率が25%未満では、多層微多孔膜は良好な透気度を有さない。一方80%を超えると、多層微多孔膜を電池用セパレータとして用いたとき、強度が不十分となり、電極が短絡する危険が大きくなる。
突刺強度が3,000 mN/20μm未満では、多層微多孔膜を電池用セパレータとして電池に組み込んだ場合に、電極の短絡が発生する恐れがある。突刺強度は3,500 mN/20μm以上であるのが好ましい。
引張破断強度が長手方向(MD)及び横手方向(TD)ともに100,000 kPa以上であると、破膜の心配がない。
引張破断伸度が長手方向(MD)及び横手方向(TD)ともに100%以上であると、破膜の心配がない。
105℃に8時間暴露した後の熱収縮率が長手方向(MD)及び横手方向(TD)ともに10%を超えると、多層微多孔膜を電池用セパレータとして用いた場合、電池の発熱によりセパレータが収縮し、その端部で短絡が発生する可能性が高くなる。熱収縮率はMD方向及びTD方向ともに8%以下であるのが好ましい。
シャットダウン温度が140℃を超えると、多層微多孔膜をリチウム電池用セパレータとして用いた場合、過熱時の遮断応答性が低下する。
第一の多孔質層と第二の多孔質層のSD温度の差が10℃超であると、多層微多孔膜をリチウム電池用セパレータとして用いた場合に、過熱時の遮断応答性が低下する。この差は7℃以内が好ましい。
SD速度(135℃)が10秒を超えると、多層微多孔膜をリチウム電池用セパレータとして用いた場合に、過熱時の遮断応答性が低下する。SD速度は7秒以下が好ましい。
メルトダウン温度は好ましくは170℃以上である。
スリット時の粉発生量が20 g/500 m超だと、多層微多孔膜製品にピンホールや黒点等の欠陥が生じる恐れがある。
上記ポリオレフィン多層微多孔膜からなる電池用セパレータは、電池の種類に応じて適宜選択しうるが、3〜200μmの膜厚を有するのが好ましく、5〜50μmの膜厚を有するのがより好ましく、10〜35μmの膜厚を有するのが特に好ましい。
本発明のポリオレフィン多層微多孔膜は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−亜鉛電池、銀−亜鉛電池、リチウム二次電池、リチウムポリマー二次電池等の二次電池のセパレータとして好ましく用いることができるが、特にリチウム二次電池のセパレータとして用いるのが好ましい。以下リチウム二次電池を例にとって説明する。
(1) 第一のポリオレフィン微多孔膜の作製
質量平均分子量(Mw)が2.0×106の超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)20質量%、及びMwが3.5×105の高密度ポリエチレン(HDPE)80質量%からなるポリエチレン組成物100質量部に、酸化防止剤としてテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]メタン0.2質量部をドライブレンドし、混合物を調製した。ただし、UHMWPE及びHDPEからなるポリエチレン(PE)組成物について測定した融点は135℃であり、結晶分散温度は100℃であった。
・測定装置:Waters Corporation製GPC-150C
・カラム:昭和電工株式会社製Shodex UT806M
・カラム温度:135℃
・溶媒(移動相):o-ジクロルベンゼン
・溶媒流速:1.0 ml/分
・試料濃度:0.1 wt%(溶解条件:135℃/1h)
・インジェクション量:500μl
・検出器:Waters Corporation製ディファレンシャルリフラクトメーター(RI検出器)
・検量線:単分散ポリスチレン標準試料を用いて得られた検量線から、所定の換算定数を用いて作成した。
UHMWPE15質量%、HDPE65質量%、及びMwが5.3×105で、融解熱が96 J/gのプロピレン単独重合体(PP)20質量%からなるポリオレフィン組成物100質量部に、上記酸化防止剤0.2質量部をドライブレンドし、混合物を調製した。ただし、UHMWPE及びHDPEからなるポリエチレン(PE)組成物について測定した融点は135℃であり、結晶分散温度は100℃であった。PPのMwは、上記と同様にしてGPC法により求めた。
得られた第二のポリオレフィン微多孔膜の両面に、2枚の第一のポリオレフィン微多孔膜を積層し、110℃の温度に加熱した一対のロール間に通すことにより接合した(圧力0.5 MPa)。得られた多層微多孔膜を、多段加熱ロールにより110℃の温度でMD方向に1.6倍となるように延伸し、テンター延伸機により110℃の温度でTD方向に1.6倍となるように延伸した。次いでテンターに固定し、125℃の温度で10分間熱緩和処理して厚さ24.9μmのポリオレフィン三層微多孔膜を作製した。
UHMWPE30質量%及びHDPE70質量%からなるポリエチレン組成物(融点135℃、結晶分散温度100℃)を用いて第一のポリオレフィン微多孔膜を作製した以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン三層微多孔膜を作製した。
UHMWPE5質量%、HDPE55質量%及びPP40質量%からなるポリオレフィン組成物(UHMWPE及びHDPEからなるPE組成物の融点135℃、同結晶分散温度100℃)を用いて、濃度が30質量%の第二のポリオレフィン溶液を調製し、得られた第二のポリオレフィン溶液を用いて第二のポリオレフィン微多孔膜を作製した以外実施例2と同様にして、ポリオレフィン三層微多孔膜を作製した。
同時二軸延伸した第一及び第二のゲル状シートを、123℃の温度で10分間熱固定処理した後、洗浄した以外実施例2と同様にして、ポリオレフィン三層微多孔膜を作製した。
実施例1と同様にして第一及び第二のポリオレフィン溶液を個別の二軸押出機中で調製し、これらを各二軸押出機から三層用Tダイに供給し、第一のPO溶液/第二のPO溶液/第一のPO溶液の順で積層した成形体となるように押し出した。押し出した成形体を、0℃に温調した冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状三層シートを形成した。テンター延伸機を用いて、115℃で長手方向(MD)及び横手方向(TD)ともに5倍となるようにゲル状三層シートを同時二軸延伸した。得られた延伸ゲル状三層シートを上記と同様にして洗浄し、風乾した後、テンターに固定し、125℃で10分間熱緩和処理を行い、ポリオレフィン三層微多孔膜(厚さ:24.8μm)を作製した。
(1) ポリオレフィン微多孔膜Aの作製
濃度を30質量%とした以外実施例1と同様にして、PO組成物(PO組成物A:UHMWPE15質量%、HDPE65質量%及びPP20質量%)を含む第二のポリオレフィン溶液を調製した。得られた第二のポリオレフィン溶液から実施例1と同様にして表層用のポリオレフィン微多孔膜Aを作製した。
濃度を25質量%とした以外実施例1と同様にして、PE組成物(PO組成物B:UHMWPE20質量%及びHDPE80質量%)を含む第一のポリオレフィン溶液を調製した。得られた第一のポリオレフィン溶液から実施例1と同様にして内層用のポリオレフィン微多孔膜Bを作製した。
得られた内層用ポリオレフィン微多孔膜Bの両面に、2枚の表層用ポリオレフィン微多孔膜Aを積層した以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン三層微多孔膜を作製した。
(1) ポリオレフィン微多孔膜Aの作製
UHMWPE8質量%、HDPE32質量%及びPP60質量%からなるポリオレフィン組成物(UHMWPE及びHDPEからなるPE組成物の融点135℃、同結晶分散温度100℃)Aを用いた以外実施例1と同様にして、濃度が30質量%のポリオレフィン溶液を調製した。得られたポリオレフィン溶液を用いて実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜Aを作製した。
濃度を25質量%とした以外実施例1と同様にして、PE組成物(PO組成物B:UHMWPE20質量%及びHDPE80質量%)を含む第一のポリオレフィン溶液を調製した。得られた第一のポリオレフィン溶液から実施例1と同様にして内層用のポリオレフィン微多孔膜Bを作製した。
得られた内層用ポリオレフィン微多孔膜Bの両面に、2枚の表層用ポリオレフィン微多孔膜Aを積層した以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン三層微多孔膜を作製した。
比較例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜A及びBを作製した。得られたポリオレフィン微多孔膜A及びBを1枚ずつ接合した以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン二層微多孔膜を作製した。
(1) ポリオレフィン微多孔膜Aの作製
実施例1と同様にして、PE組成物(PO組成物A:UHMWPE20質量%及びHDPE80質量%)を含む第一のポリオレフィン溶液を調製した。得られた第一のポリオレフィン溶液から、実施例1と同様にして表層用のポリオレフィン微多孔膜Aを作製した。
UHMWPE8質量%、HDPE32質量%及びPP60質量%からなるポリオレフィン組成物(UHMWPE及びHDPEからなるPE組成物の融点135℃、同結晶分散温度100℃)Bを用いた以外実施例1と同様にして濃度が25質量%のポリオレフィン溶液を調製した。得られたポリオレフィン溶液を用いて実施例1と同様にして内層用のポリオレフィン微多孔膜Bを作製した。
得られた内層用ポリオレフィン微多孔膜Bの両面に、2枚の表層用ポリオレフィン微多孔膜Aを積層した以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン三層微多孔膜を作製した。
(1) ポリオレフィン微多孔膜Aの作製
UHMWPE10質量%、HDPE40質量%及びPP50質量%からなるポリオレフィン組成物(UHMWPE及びHDPEからなるPE組成物の融点135℃、同結晶分散温度100℃)Aを用いた以外実施例1と同様にして、濃度が30質量%のポリオレフィン溶液を調製した。得られたポリオレフィン溶液を用い、ゲル状シートに対する延伸倍率を1.6倍×1.0倍(MD×TD)とした以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン微多孔膜Aを作製した。
PPのみを用いた以外実施例1と同様にして、濃度が25質量%のポリオレフィン溶液を調製した。得られたポリオレフィン溶液を用い、ゲル状シートに対する延伸倍率を1.6倍×1.0倍(MD×TD)とした以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン微多孔膜Bを作製した。
得られたポリオレフィン微多孔膜A及びBを1枚ずつ接合した以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン二層微多孔膜を作製した。
(1) ポリオレフィン微多孔膜Aの作製
実施例1と同様にして、PE組成物(PO組成物A:UHMWPE20質量%及びHDPE80質量%)を含む第一のポリオレフィン溶液を調製した。得られた第一のポリオレフィン溶液から、実施例1と同様にして表層用のポリオレフィン微多孔膜Aを作製した。
UHMWPE15質量%、HDPE65質量%、及びMwが4.9×105で、融解熱が70 J/gのPP20質量%からなるポリオレフィン組成物(UHMWPE及びHDPEからなるPE組成物の融点135℃、同結晶分散温度100℃)Bを用いた以外実施例1と同様にして、濃度が25質量%のポリオレフィン溶液を調製した。得られたポリオレフィン溶液を用いて実施例1と同様にして内層用のポリオレフィン微多孔膜Bを作製した。
得られた内層用ポリオレフィン微多孔膜Bの両面に、2枚の表層用ポリオレフィン微多孔膜Aを積層した以外実施例1と同様にして、ポリオレフィン三層微多孔膜を作製した。
多層微多孔膜の任意の長手方向位置において、横手方向(TD)に30 cmの長さにわたって5mm間隔で接触厚み計により膜厚を測定し、膜厚の測定値を平均した。
膜厚T1の多層微多孔膜に対してJIS P8117に準拠して測定した透気度P1を、式:P2=(P1×20)/T1により、膜厚を20μmとしたときの透気度P2に換算した。
質量法により測定した。
先端が球面(曲率半径R:0.5 mm)の直径1mmの針で、膜厚T1の多層微多孔膜を2mm/秒の速度で突刺したときの最大荷重を測定した。最大荷重の測定値L1を、式:L2=(L1×20)/T1により、膜厚を20μmとしたときの最大荷重L2に換算し、突刺強度とした。
幅10 mmの短冊状試験片を用いてASTM D882により測定した。
多層微多孔膜を105℃に8時間暴露したときの長手方向(MD)及び横手方向(TD)の収縮率をそれぞれ3回ずつ測定し、平均値を算出することにより求めた。
熱/応力/歪測定装置(セイコー電子工業株式会社製、TMA/SS6000)を用い、10 mm(TD)×3mm(MD)の試験片を、荷重2gで試験片の長手方向に引っ張りながら、5℃/minの速度で室温から昇温し、融点付近で観測された変局点の温度。
135℃に温調したプレート上に、多層微多孔膜が面接触するように固定し、接触時間を種々変えて熱処理した複数のサンプルの透気度を測定した。得られたデータから、透気度が100,000秒/100 cm3(膜厚20μm換算)以上になるのに要した時間(秒)を求め、それをSD速度とした。
上記熱/応力/歪測定装置を用い、10 mm(TD)×3mm(MD)の試験片を、荷重2gで試験片の長手方向に引っ張りながら、5℃/minの速度で室温から昇温し、溶融により破膜した温度を測定した。
多層微多孔膜(長さ500 m)を巻いたリールをスリット機にセットし、これを50 m/minの速度で巻き戻しながら走行方向に半分に裁断し、得られた各スリットシート(長さ500 m)を、固定バーに摺接させた後、リールに巻き取った。固定バーに付着した粉を回収し、その質量を測定した。
(2) (I)は第一のポリオレフィン溶液を表し、(II)は第二のポリオレフィン溶液を表す。
(3) 固形分の質量比を表す。
(4) MDは長手方向を表し、TDは横手方向を表す。
(5) (I)は第一のポリオレフィン微多孔膜を表し、(II)は第二のポリオレフィン微多孔膜を表す。
(6) 各膜の質量比を表す。
(2) MDは長手方向を表し、TDは横手方向を表す。
(3) Aはポリオレフィン微多孔膜Aを表し、Bはポリオレフィン微多孔膜Bを表す。
(4) 各膜の質量比を表す。
Claims (2)
- 少なくとも三層からなるポリオレフィン多層微多孔膜であって、ポリエチレン系樹脂からなり、少なくとも両面の表層を形成する第一の多孔質層と、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレンを含み、両表層間に少なくとも一層介在する第二の多孔質層とを有し、走査型示差熱量計により測定した前記ポリプロピレンの融解熱(ΔHm)が90 J/g以上であり、前記ポリプロピレンの含有量が、第二の多孔質層中のポリエチレン系樹脂及びポリプロピレンの合計を100質量%として50質量%以下であることを特徴とするポリオレフィン多層微多孔膜。
- ポリエチレン系樹脂からなり、少なくとも両面の表層を形成する第一の多孔質層と、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレンを含み、両表層間に少なくとも一層介在する第二の多孔質層とを有し、走査型示差熱量計により測定した前記ポリプロピレンの融解熱(ΔHm)が90 J/g以上であり、前記ポリプロピレンの含有量が、第二の多孔質層中のポリエチレン系樹脂及びポリプロピレンの合計を100質量%として50質量%以下であり、少なくとも三層からなるポリオレフィン多層微多孔膜からなることを特徴とする電池用セパレータ。
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