KR102377260B1 - A separator and a method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 제1 폴리올레핀을 포함하는 매트릭스와 상기 매트릭스 중에 가교된 실란 변성 폴리올레핀을 포함하는 제1층; 및 제2 폴리올레핀을 포함하는 제2층;이 교대로 적층된 다층 구조를 포함하는, 분리막을 제공한다.An embodiment of the present invention includes a matrix including a first polyolefin and a first layer including a silane-modified polyolefin crosslinked in the matrix; and a second layer including a second polyolefin; it provides a separator including a multilayer structure in which the alternately stacked multilayer structure is used.

Description

분리막 및 그 제조방법{A SEPARATOR AND A METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Separator and its manufacturing method

본 발명은 분리막에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비수전해액 리튬이차전지용 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a separator, and more particularly, to a separator for a non-aqueous electrolyte lithium secondary battery and a method for manufacturing the same.

리튬이차전지는 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC 등 소형화, 경량화가 요구되는 각종 전기 제품들의 전원으로 널리 이용되고 있으며, 스마트 그리드, 전기 자동차용 중대형 배터리에 이르기까지 그 적용 분야가 확대됨에 따라, 용량이 크고, 수명이 길며, 안정성이 높은 리튬이차전지의 개발이 요구되고 있다.Lithium secondary batteries are widely used as a power source for various electrical products that require miniaturization and weight reduction, such as smartphones, laptops, and tablet PCs. The development of large, long-life, and high-stability lithium secondary batteries is required.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 양극과 음극을 분리시켜 내부 단락(Internal Short)을 방지하고 충방전 과정에서 리튬이온의 이동을 원활하게 하는 미세기공이 형성된 분리막(Separator), 그 중에서도 열유도상분리(Thermally Induced Phase Separation)에 의한 기공 형성에 유리하고, 경제적이며 분리막에 필요한 물성을 충족하기 용이한 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀을 사용한 미세다공성 분리막에 대한 연구개발이 활발하다.As a means for achieving the above object, a separator with micropores that separates the positive electrode and the negative electrode to prevent an internal short and facilitates the movement of lithium ions during charging and discharging, in particular, heat-induced phase separation (Thermally Induced Phase Separation) R&D on microporous membranes using polyolefins such as polyethylene, which is advantageous for pore formation, economical, and easy to meet the physical properties required for membranes, is active.

그러나, 용융점이 135℃ 정도로 낮은 폴리에틸렌을 사용한 분리막은 전지의 발열에 의해 용융점 이상의 고온에서 수축 변형이 일어날 수 있다. 이러한 변형에 의해 단락이 발생하면, 전지의 열폭주 현상을 일으켜 발화 등의 안전상 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 폴리올레핀 분리막 상에 내열성이 높은 무기필러를 코팅하거나, 상기 폴리올레핀 중에 블렌딩하여 내열성을 향상시키는 방법이 제시된 바 있다. 그러나, 상기 무기필러는 내부에 수분을 함유하여 진공건조가 필수적이므로 제조단가가 높고, 상기 수분이 충분히 제거되지 않으면 리튬이차전지의 발화를 촉진시켜 안전상의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 무기필러가 전지 내부에서 탈리되어 이물로 작용할 수 있다.However, a separator using polyethylene having a low melting point of about 135° C. may undergo shrinkage deformation at a high temperature higher than the melting point due to heat generation of the battery. When a short circuit occurs due to such deformation, a thermal runaway phenomenon of the battery may occur, resulting in safety problems such as ignition. In order to solve this problem, a method of improving heat resistance by coating an inorganic filler with high heat resistance on a polyolefin separator or blending in the polyolefin has been proposed. However, since the inorganic filler contains moisture inside and vacuum drying is essential, the manufacturing cost is high, and if the moisture is not sufficiently removed, ignition of the lithium secondary battery may be accelerated, which may cause safety problems. In addition, the inorganic filler may be detached from the inside of the battery and act as a foreign material.

내열성이 높은 수지를 폴리올레핀과 블렌딩하여 분리막을 제조하거나, 제조된 분리막 표면에 코팅한 종래기술이 존재하나, 이러한 분리막은 물리적 강도 및 내열성이 부족하거나, 공정이 복잡하고 제조단가가 높아 실질적인 상용화가 어려운 문제가 있다.There is a prior art in which a separator is manufactured by blending a resin with high heat resistance with polyolefin or coated on the surface of the prepared separator, but these separators lack physical strength and heat resistance, or have a complicated process and high manufacturing cost, which makes practical commercialization difficult. there is a problem.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 셧다운 특성, 멜트다운 특성, 물리적 강도 및 열수축률이 개선된 분리막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a separator having improved shutdown characteristics, meltdown characteristics, physical strength, and thermal shrinkage, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일 측면은 제1 폴리올레핀을 포함하는 매트릭스와 상기 매트릭스 중에 가교된 실란 변성 폴리올레핀을 포함하는 제1층; 및 제2 폴리올레핀을 포함하는 제2층;이 교대로 적층된 다층 구조를 포함하는, 분리막을 제공한다.One aspect of the present invention provides a first layer comprising a matrix including a first polyolefin and a silane-modified polyolefin crosslinked in the matrix; and a second layer including a second polyolefin; it provides a separator including a multilayer structure in which the alternately stacked multilayer structure is used.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 폴리올레핀은 각각 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 에틸렌에틸아크릴레이트 및 이들 중 2 이상의 조합 또는 공중합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the first and second polyolefins are each from the group consisting of high-density polyethylene, low-density polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate, ethylene ethyl acrylate, and combinations or copolymers of two or more thereof. It may be a selected one.

일 실시예에 있어서, 상기 매트릭스 중 상기 실란 변성 폴리올레핀의 함량은 5~70중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the silane-modified polyolefin in the matrix may be 5 to 70% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 실란 변성 폴리올레핀 중 폴리올레핀 및 실란 함량은 각각 100 : 1~10중량부일 수 있다.In one embodiment, the polyolefin and the silane content in the silane-modified polyolefin may be 100:1 to 10 parts by weight, respectively.

일 실시예에 있어서, 상기 실란은 알콕시기를 함유하는 비닐실란일 수 있다.In one embodiment, the silane may be a vinyl silane containing an alkoxy group.

일 실시예에 있어서, 상기 알콕시기를 함유하는 비닐실란은 트리메톡시비닐실란, 트리에톡시비닐실란, 트리아세톡시비닐실란 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the vinylsilane containing the alkoxy group may be one selected from the group consisting of trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, triacetoxyvinylsilane, and combinations of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 다층 구조가 3 내지 100개의 층을 포함할 수 있다.In one embodiment, the multi-layer structure may include 3 to 100 layers.

일 실시예에 있어서, 상기 분리막은 하기 (i) 내지 (viii)의 조건 중 하나 이상을 만족할 수 있다.In one embodiment, the separation membrane may satisfy one or more of the following conditions (i) to (viii).

(i) 두께 5~30㎛; (ii) 기공률 30~60%; (iii) 통기도 50~500sec/100ml; (iv) 인장파열강도 1,000~3,000kgf/cm2; (v) 105℃(1hr) 열수축률 5% 이하; (vi) 120℃(1hr) 열수축률 20% 이하; (vii) 셧다운온도 135~140℃; (viii) 멜트다운온도 170~200℃.(i) thickness of 5-30 μm; (ii) 30-60% porosity; (iii) air permeability 50~500sec/100ml; (iv) tensile rupture strength 1,000~3,000kgf/cm2; (v) 105° C. (1 hr) heat shrinkage of 5% or less; (vi) 120°C (1 hr) heat shrinkage of 20% or less; (vii) shutdown temperature 135~140℃; (viii) Meltdown temperature 170~200℃.

또한, 본 발명의 다른 일 측면은, (a) 제1 폴리올레핀, 실란 변성 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 제1 혼합물과 제2 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 제2 혼합물을 각각 압출기에 투입하고 다층 구조의 베이스 시트를 형성하는 단계; (b) 상기 베이스 시트를 가공하여 다공막을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 다공막에 포함된 실란 변성 폴리올레핀을 가교시키는 단계;를 포함하는, 분리막의 제조방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, (a) a first mixture including a first polyolefin, a silane-modified polyolefin, and a pore former and a second mixture including a second polyolefin and a pore former are respectively introduced into an extruder, forming a multi-layered base sheet; (b) manufacturing a porous membrane by processing the base sheet; and (c) crosslinking the silane-modified polyolefin included in the porous membrane;

일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계에서 1 이상의 압출기에서 상기 제1 및 제2 혼합물을 동시에 압출하거나, 상기 제1 및 제2 혼합물을 각각 압출한 후 합지시킬 수 있다.In one embodiment, the first and second mixtures may be simultaneously extruded in one or more extruders in step (a), or the first and second mixtures may be respectively extruded and then laminated.

일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 상기 베이스 시트를 연신하고 기공형성제를 추출하여 다공막을 제조할 수 있다.In one embodiment, the porous membrane may be manufactured by stretching the base sheet in step (b) and extracting a pore former.

일 실시예에 있어서, 상기 연신은 120~160℃에서 상기 베이스 시트를 세로방향(MD) 및 가로방향(TD) 중 적어도 한 방향으로 3~10배 연신할 수 있다.In an embodiment, the stretching may be performed by stretching the base sheet 3 to 10 times in at least one of a longitudinal direction (MD) and a transverse direction (TD) at 120 to 160°C.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 혼합물은 가교촉매를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the first mixture may further include a crosslinking catalyst.

일 실시예에 있어서, 상기 가교촉매를 상기 기공형성제와 사전 혼합하여 상기 압출기의 사이드인젝터를 통해 투입할 수 있다.In one embodiment, the cross-linking catalyst may be pre-mixed with the pore-forming agent and introduced through a side injector of the extruder.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 혼합물 중 상기 가교촉매의 함량은 0.01~10중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the crosslinking catalyst in the first mixture may be 0.01 to 10% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 다공막을 80~130℃ 조건에서 30분~48시간 동안 가교시킬 수 있다.In one embodiment, in step (c), the porous film may be crosslinked at 80 to 130° C. for 30 minutes to 48 hours.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 다공막을 끓는점이 100℃ 이상인 용액이 담지된 가교조에 투입하고 연속적으로 통과시킬 수 있다.In one embodiment, in the step (c), the porous membrane may be introduced into a crosslinking tank in which a solution having a boiling point of 100° C. or higher is supported and continuously passed therethrough.

일 실시예에 있어서, 상기 용액은 물, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the solution may include one selected from the group consisting of water, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and a combination of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 용액은 가교촉매를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the solution may further include a crosslinking catalyst.

일 실시예에 있어서, 상기 용액 중 가교촉매의 함량은 0.1~1중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the crosslinking catalyst in the solution may be 0.1 to 1% by weight.

본 발명의 일 측면에 따르면, 셧다운 특성, 멜트다운 특성, 물리적 강도 및 열수축률이 개선된 분리막 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a separator having improved shutdown characteristics, meltdown characteristics, physical strength, and thermal shrinkage, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

이하에서는 실시예를 바탕으로, 이에 드러나지 않은 부분을 보충하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, based on the examples, the present invention will be described by supplementing the parts not revealed. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another member interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 수치적 값의 범위가 기재되었을 때, 이의 구체적인 범위가 달리 기술되지 않는 한 그 값은 유효 숫자에 대한 화학에서의 표준규칙에 따라 제공된 유효 숫자의 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 10은 5.0 내지 14.9의 범위를 포함하며, 숫자 10.0은 9.50 내지 10.49의 범위를 포함한다.When a range of numerical values is recited herein, the values have the precision of the significant figures provided in accordance with the standard rules in chemistry for significant figures, unless the specific range is otherwise stated. For example, 10 includes the range of 5.0 to 14.9 and the number 10.0 includes the range of 9.50 to 10.49.

분리막separator

본 발명의 일 측면에 따른 분리막은, 제1 폴리올레핀을 포함하는 매트릭스와 상기 매트릭스 중에 가교된 실란 변성 폴리올레핀을 포함하는 제1층; 및 제2 폴리올레핀을 포함하는 제2층;이 교대로 적층된 다층 구조를 포함할 수 있다.A separation membrane according to an aspect of the present invention includes a matrix including a first polyolefin and a first layer including a cross-linked silane-modified polyolefin in the matrix; and a second layer including a second polyolefin; it may include a multilayer structure in which these are alternately stacked.

상기 분리막에서 상기 실란 변성 폴리올레핀은 상기 매트릭스 중에서 가교되어 상기 매트릭스를 견고하게 지지, 고정시킴으로써 상기 분리막의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "매트릭스"는 2종 이상의 성분을 포함하는 분리막에서 연속상을 구성하는 성분을 의미한다. 즉, 상기 제1층에서 제1 폴리올레핀이 연속상으로 존재하며, 그 내부에서 가교된 실란 변성 폴리올레핀이 불연속상으로 존재할 수 있다.In the separator, the silane-modified polyolefin is crosslinked in the matrix to firmly support and fix the matrix, thereby improving the mechanical properties of the separator. As used herein, the term “matrix” refers to a component constituting a continuous phase in a separation membrane including two or more components. That is, in the first layer, the first polyolefin may exist as a continuous phase, and the silane-modified polyolefin crosslinked therein may exist as a discontinuous phase.

종래 폴리올레핀 및 실란계 화합물을 포함하는 분리막의 제조 공정에서, 기공형성제 추출 이전의 베이스 시트 상에 실란계 화합물을 도포 후 그라프트시키거나, 폴리올레핀 및 실란계 화합물을 선(先)혼합 후 그라프트 및 베이스 시트를 제조하여 가교된 분리막을 제조하는 방법이 시도되었으나, 이 경우 상용 분리막의 물성 수준은 만족하나, 상기 실란계 화합물이 폴리올레핀 이외에도 다른 조성물과 그라프트되고, 이러한 조성물을 매 공정마다 폐기하게 되어 제조 단가가 급격하게 상승하는 단점이 있다.In the conventional manufacturing process of a separation membrane containing polyolefin and silane compound, the silane compound is applied on the base sheet before extraction of the pore former and then grafted, or the polyolefin and the silane compound are premixed and then grafted And a method of preparing a cross-linked separator by preparing a base sheet was attempted, but in this case, the physical property level of a commercial separator is satisfied, but the silane-based compound is grafted with other compositions in addition to polyolefin, and this composition is discarded in every process This has the disadvantage of rapidly increasing the manufacturing cost.

상기 실란 변성 폴리올레핀의 가교는 압출, 연신, 추출 등을 포함하는 일련의 공정 이후에 이루어지므로, 기공형성제가 추출된 다공막 중 상기 실란 변성 폴리올레핀의 분포를 균일하게 조절하여 가교된 실란 변성 폴리올레핀이 상기 분리막 중에 균일하게 분포하도록 조절할 필요가 있다. 상기 실란 변성 폴리올레핀의 가교반응이 상기 분리막 중 일부 영역에 편중되어 일어나는 경우 필요한 수준의 기계적 물성을 구현할 수 없고, 특히, 상기 분리막의 영역에 따른 기계적 물성의 편차가 커져 제품의 신뢰성, 재현성이 현저히 저하될 수 있다.Since the crosslinking of the silane-modified polyolefin is performed after a series of processes including extrusion, stretching, extraction, etc., the cross-linked silane-modified polyolefin is obtained by uniformly controlling the distribution of the silane-modified polyolefin in the porous membrane from which the pore former is extracted. It is necessary to control so that it is uniformly distributed in the separation membrane. When the crosslinking reaction of the silane-modified polyolefin is biased in some areas of the separation membrane, the required level of mechanical properties cannot be realized. can be

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 매트릭스를 구성하는 상기 제1 폴리올레핀의 종류 및 함량을 조절함으로써, 상기 제1 폴리올레핀과 상기 실란 변성 폴리올레핀이 압출기 내에서 혼련되는 과정에서 상기 실란 변성 폴리올레핀을 상기 매트릭스 중에 균일하게 분산시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by controlling the type and content of the first polyolefin constituting the matrix, the first polyolefin and the silane-modified polyolefin are kneaded in the extruder, and the silane-modified polyolefin is mixed with the matrix. It can be uniformly dispersed in

상기 제1 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 호모 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 에틸렌에틸아크릴레이트 및 이들 중 2 이상의 조합 또는 공중합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 중량평균분자량(Mw)이 200,000~1,000,000이고 분자량분포(Mw/Mn)가 5~50인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 용융지수(190℃, 21.6kg)가 10~50g/10min인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 혼합물일 수 있다. 상기 제1 폴리올레핀이 상기 혼합물이면 상기 실란 변성 폴리올레핀의 분산성이 저하되어 발생하는 상분리 또는 층분리 현상을 방지할 수 있다.The first polyolefin may be one selected from the group consisting of high density polyethylene, low density polyethylene, homo polypropylene, ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate, ethylene ethyl acrylate, and combinations or copolymers of two or more thereof, preferably , High-density polyethylene (HDPE) with a weight average molecular weight (Mw) of 200,000 to 1,000,000 and molecular weight distribution (M w /M n ) of 5-50, and low-density polyethylene with a melt index (190℃, 21.6kg) of 10-50g/10min (LDPE). When the first polyolefin is the mixture, it is possible to prevent phase separation or layer separation caused by a decrease in dispersibility of the silane-modified polyolefin.

상기 매트릭스 중 상기 실란 변성 폴리올레핀의 함량은 5~70중량%, 바람직하게는, 20~50중량%일 수 있다. 상기 실란 변성 폴리올레핀의 함량이 5중량% 미만이면 실란 가교반응이 저해되어 필요한 수준의 열안정성을 구현할 수 없고, 70중량% 초과이면 상용 분리막에 필요한 물성의 구현이 어려울 수 있다.The content of the silane-modified polyolefin in the matrix may be 5 to 70% by weight, preferably, 20 to 50% by weight. If the content of the silane-modified polyolefin is less than 5% by weight, the silane crosslinking reaction is inhibited, so that the required level of thermal stability cannot be implemented.

상기 실란 변성 폴리올레핀은 중량평균분자량(Mw)이 100,000~500,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)가 3~10일 수 있다. 상기 실란 변성 폴리올레핀의 중량평균분자량 및 분자량분포가 상기 범위 미만이면 상기 제1 폴리올레핀과의 분산성이 저하되어 상분리 또는 층분리 현상이 발생할 수 있고, 상기 범위 초과이면 용융점도가 상승하여 용융혼련 시 불균일한 혼련을 야기할 수 있다.The silane-modified polyolefin may have a weight average molecular weight (M w ) of 100,000 to 500,000, and a molecular weight distribution (M w /M n ) of 3 to 10. If the weight average molecular weight and molecular weight distribution of the silane-modified polyolefin are less than the above ranges, the dispersibility with the first polyolefin may be lowered and phase separation or layer separation may occur. It may cause a mix-up.

상기 실란 변성 폴리올레핀은 폴리올레핀에 실란이 그라프트된 것일 수 있고, 상기 실란 변성 폴리올레핀 중 폴리올레핀 및 실란의 함량은 각각 100 : 1~10중량부일 수 있다. 상기 실란의 함량이 1 중량부 미만이면 실란 가교반응이 저해될 수 있고, 10 중량부 초과이면 분리막의 기계적 물성이 필요한 수준으로 수렴하므로 경제성, 생산성 측면에서 불리하다.The silane-modified polyolefin may be one in which silane is grafted onto polyolefin, and the content of polyolefin and silane in the silane-modified polyolefin may be 100:1 to 10 parts by weight, respectively. If the content of the silane is less than 1 part by weight, the silane crosslinking reaction may be inhibited, and if it exceeds 10 parts by weight, the mechanical properties of the separator converge to a required level, which is disadvantageous in terms of economic efficiency and productivity.

상기 실란은 알콕시기를 함유하는 비닐실란일 수 있다. 예를 들어, 상기 알콕시기를 함유하는 비닐실란은 트리메톡시비닐실란, 트리에톡시비닐실란, 트리아세톡시비닐실란 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 트리메톡시비닐실란일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The silane may be a vinylsilane containing an alkoxy group. For example, the vinylsilane containing the alkoxy group may be one selected from the group consisting of trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, triacetoxyvinylsilane, and combinations of two or more thereof, preferably, It may be methoxyvinylsilane, but is not limited thereto.

상기 제2 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 에틸렌에틸아크릴레이트 및 이들 중 2 이상의 조합 또는 공중합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 중량평균분자량(Mw)이 100,000~500,000인 호모 폴리프로필렌일 수 있다. 상기 제2 폴리올레핀이 상기 호모 폴리프로필렌이면 상기 분리막의 열안정성이 더욱 향상될 수 있다.The second polyolefin may be one selected from the group consisting of high-density polyethylene, low-density polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate, ethylene ethyl acrylate, and combinations or copolymers of two or more thereof, preferably, It may be a homo polypropylene having a weight average molecular weight (Mw) of 100,000 to 500,000. When the second polyolefin is the homo polypropylene, the thermal stability of the separator may be further improved.

상기 다층 구조가 3 내지 100개의 층을 포함할 수 있고, 바람직하게는, 두 개의 상기 제1층 사이에 상기 제2층이 적층된 3층 구조일 수 있다. 상기 다층 구조는 무기필러를 적용하여 열안정성을 향상시키는 종래의 코팅 분리막과 달리, 소수성의 층을 적층시켜 수분 흡습이 없으므로 비수전해액 리튬이차전지에 보다 적합할 수 있다.The multi-layer structure may include 3 to 100 layers, and preferably, may be a three-layer structure in which the second layer is laminated between two first layers. The multi-layer structure may be more suitable for a non-aqueous electrolyte lithium secondary battery because there is no moisture absorption by laminating a hydrophobic layer, unlike a conventional coated separator that improves thermal stability by applying an inorganic filler.

상기 분리막은 하기 (i) 내지 (viii)의 조건 중 하나 이상을 만족할 수 있다.The separation membrane may satisfy one or more of the following conditions (i) to (viii).

(i) 두께 5~30㎛; (ii) 기공률 30~60%; (iii) 통기도 50~500sec/100ml; (iv) 인장파열강도 1,000~3,000kgf/cm2; (v) 105℃(1hr) 열수축률 5% 이하; (vi) 120℃(1hr) 열수축률 20% 이하; (vii) 셧다운온도 135~140℃; (viii) 멜트다운온도 170~200℃. 상기 분리막은 동일 두께의 단층 분리막 대비 통기도가 30~100sec/100ml 높을 수 있으나, 멜트다운온도가 20~50℃ 향상되어 열안정성이 현저히 향상될 수 있다.(i) thickness of 5-30 μm; (ii) 30-60% porosity; (iii) air permeability 50~500sec/100ml; (iv) tensile rupture strength 1,000~3,000kgf/cm2; (v) 105° C. (1 hr) heat shrinkage of 5% or less; (vi) 120°C (1 hr) heat shrinkage of 20% or less; (vii) shutdown temperature 135~140℃; (viii) Meltdown temperature 170~200℃. The separator may have a higher air permeability of 30 to 100 sec/100ml compared to a single-layer separator of the same thickness, but the meltdown temperature may be improved by 20 to 50° C., so that thermal stability may be remarkably improved.

분리막의 제조방법Separation Membrane Manufacturing Method

본 발명의 다른 일 측면인 분리막의 제조방법에 따르면, (a) 제1 폴리올레핀, 실란 변성 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 제1 혼합물과 제2 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 제2 혼합물을 각각 압출기에 투입하고 다층 구조를 형성하는 단계; (b) 상기 다층 구조를 가공하여 다공막을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 다공막에 포함된 실란 변성 폴리올레핀을 가교시키는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the method for manufacturing a separation membrane of the present invention, (a) a first mixture including a first polyolefin, a silane-modified polyolefin, and a pore-forming agent, and a second mixture including a second polyolefin and a pore-forming agent, respectively putting it into an extruder and forming a multi-layer structure; (b) manufacturing a porous membrane by processing the multilayer structure; and (c) crosslinking the silane-modified polyolefin included in the porous membrane.

상기 제1 및 제2 폴리올레핀의 작용효과, 함량 및 사용 가능한 종류 등에 대해서는 전술한 것과 동일하다. 바람직하게는, 상기 제1 혼합물은 중량평균분자량(Mw)이 200,000~1,000,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)가 5~50인 고밀도 폴리에틸렌 5~10중량%, 용융지수(190℃, 21.6kg)가 10~50g/10min인 저밀도 폴리에틸렌 1~10중량%, 실란 변성 폴리에틸렌 20~50중량% 및 기공형성제 40~70중량%를 포함할 수 있고, 상기 제2 혼합물은 중량평균분자량(Mw)이 100,000~500,000인 폴리프로필렌 30~50중량% 및 기공형성제 50~70중량%를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The functional effects, content and usable types of the first and second polyolefins are the same as described above. Preferably, the first mixture has a weight average molecular weight (M w ) of 200,000 to 1,000,000, and a molecular weight distribution (M w /M n ) of 5 to 10% by weight of high density polyethylene, a melt index (190 ℃, 21.6 kg) may include 1 to 10% by weight of low density polyethylene of 10 to 50g/10min, 20 to 50% by weight of silane-modified polyethylene, and 40 to 70% by weight of a pore former, and the second mixture has a weight average molecular weight ( M w ) may include 30-50 wt% of polypropylene of 100,000-500,000 and 50-70 wt% of a pore former, but is not limited thereto.

상기 (a) 단계 이전에 상기 실란 변성 폴리올레핀을 진공, 80~100℃ 조건에서 5~10시간 동안 건조시킨 후 사용할 수 있다. 상기 건조 과정을 통해 대기 중 수분에 의한 상기 실란 변성 폴리올레핀의 경화를 방지할 수 있다.Before step (a), the silane-modified polyolefin may be dried under vacuum and 80 to 100° C. for 5 to 10 hours before use. Through the drying process, it is possible to prevent curing of the silane-modified polyolefin by moisture in the air.

상기 기공형성제는 파라핀오일, 파라핀왁스, 광유, 고체파라핀, 대두유, 유채유, 팜유, 야자유, 디-2-에틸헥실프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 디이소데실프탈레이트, 비스(2-프로필헵틸)프탈레이트, 나프텐오일 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 40℃에서 동점도가 50~100cSt인 파라핀오일일 수 있고, 더 바람직하게는, 40℃에서 동점도가 65~75cSt인 파라핀오일일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The pore former is paraffin oil, paraffin wax, mineral oil, solid paraffin, soybean oil, rapeseed oil, palm oil, palm oil, di-2-ethylhexyl phthalate, dibutyl phthalate, diisononyl phthalate, diisodecyl phthalate, bis (2- It may be one selected from the group consisting of propylheptyl) phthalate, naphthenoyl, and combinations of two or more thereof, preferably paraffin oil having a kinematic viscosity of 50 to 100 cSt at 40° C., more preferably, at 40° C. It may be paraffin oil having a kinematic viscosity of 65 to 75 cSt, but is not limited thereto.

상기 (a) 단계에서 1 이상의 압출기에서 상기 제1 및 제2 혼합물을 동시에 공압출하거나, 상기 제1 및 제2 혼합물을 각각 압출한 후 합지시킬 수 있다. 상기 공압출(Co-extrustion)은 다층화 장치(Layer Multiplier)에 의해 연속식으로 상기 제1 및 제2 혼합물을 2 이상의 층으로 동시에 압출시켜 수행될 수 있고, 상기 합지(Lamination)는 상기 제1 및 제2 혼합물을 각각 압출시켜 시트 형태로 성형한 후, 열압착시켜 하나의 다층 구조로 합지시키는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 (a) 단계는 공압출로 두께 1,000~2,000㎛의 겔상 베이스 시트를 제조하는 것일 수 있다.In step (a), the first and second mixtures may be co-extruded simultaneously in one or more extruders, or the first and second mixtures may be respectively extruded and then laminated. The co-extrusion may be performed by simultaneously extruding the first and second mixtures into two or more layers in a continuous manner by a Layer Multiplier, and the lamination may include the first and second mixtures. Each of the second mixtures may be extruded and molded into a sheet, followed by thermocompression bonding to form a single multi-layer structure. Preferably, the step (a) may be to prepare a gel-like base sheet having a thickness of 1,000 ~ 2,000㎛ by co-extrusion.

상기 (b) 단계에서 상기 베이스 시트를 표면온도가 10~60℃인 하나 이상의 캐스팅 롤(Casting roll) 및 닙 롤(Nip roll) 사이로 통과시켜 냉각 결정화시킨 후, 120~160℃에서 상기 베이스 시트를 연신한 다음 추출조에서 상기 기공형성제를 추출할 수 있다. 상기 연신은 1축 연신 또는 2축 연신(축차 또는 동시) 등의 공지된 방법에 의해 이루어질 수 있다. 1축 연신의 경우 연신 배율은 가로방향(MD) 또는 세로방향(TD)으로 3~10배일 수 있다. 2축 연신의 경우 연신 배율은 가로방향(MD) 및 세로방향(TD)으로 각각 3~10배일 수 있고, 그에 따른 배율은 9~100배일 수 있다. 상기 추출은 25~40℃ 조건에서 1~20분간 수행될 수 있고, 상기 추출조는 펜탄, 헥산, 벤젠, 디클로로메탄, 사염화탄소, 메틸에틸케톤, 아세톤 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나, 바람직하게는, 디클로로메탄을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In step (b), the base sheet is cooled and crystallized by passing it between one or more casting rolls and nip rolls having a surface temperature of 10 to 60° C., and then the base sheet at 120 to 160° C. After stretching, the pore former may be extracted from the extraction tank. The stretching may be performed by a known method such as uniaxial stretching or biaxial stretching (sequential or simultaneous). In the case of uniaxial stretching, the stretching ratio may be 3 to 10 times in the transverse direction (MD) or longitudinal direction (TD). In the case of biaxial stretching, the stretching magnification may be 3 to 10 times in the transverse direction (MD) and the longitudinal direction (TD), respectively, and the resulting magnification may be 9 to 100 times. The extraction may be performed at 25-40 ° C. for 1 to 20 minutes, and the extraction tank is one selected from the group consisting of pentane, hexane, benzene, dichloromethane, carbon tetrachloride, methyl ethyl ketone, acetone, and a mixture of two or more thereof, Preferably, it may include, but is not limited to, dichloromethane.

상기 제1 혼합물은 가교촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 혼합물이 가교촉매를 더 포함하면, 상기 (c) 단계에서의 가교반응을 촉진시킬 수 있다. 이러한 가교촉매로는, 일반적으로, 주석, 아연, 철, 연, 코발트 등의 금속의 카르복실산염, 유기염기, 무기산 및 유기산이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 가교촉매는 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴디아세테이트, 초산 제1 주석, 카프릴산 제1 주석, 나프텐산 아연, 카프릴산 아연, 나프텐산 코발트, 에틸아민, 디부틸아민, 헥실아민, 피리딘, 황산, 염산 등의 무기산, 톨루엔 설폰산, 초산, 스테아린산, 말레산 등의 유기산 등일 수 있고, 바람직하게는, 디부틸틴디라우레이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first mixture may further include a crosslinking catalyst. When the first mixture further includes a crosslinking catalyst, the crosslinking reaction in step (c) may be accelerated. As the crosslinking catalyst, in general, carboxylate salts of metals such as tin, zinc, iron, lead, and cobalt, organic bases, inorganic acids, and organic acids can be used. For example, the crosslinking catalyst is dibutyltindilaurate, dibutyltindiacetate, stannous acetate, stannous caprylic acid, zinc naphthenate, zinc caprylate, cobalt naphthenate, ethylamine, dibutylamine , inorganic acids such as hexylamine, pyridine, sulfuric acid, hydrochloric acid, etc., organic acids such as toluene sulfonic acid, acetic acid, stearic acid, maleic acid, etc., preferably, dibutyltin dilaurate, but is not limited thereto.

상기 가교촉매는 종래 실란 변성 폴리올레핀의 제조 시 첨가하거나, 가교촉매의 용액 또는 분산액을 다공막에 도포하는 등의 방법으로 사용되었다. 다만, 이러한 종래의 방법으로는 상기 가교촉매를 상기 실란 변성 폴리올레핀과 함께 균일하게 분산시키기 어렵다. 전술한 것과 같이, 가교 전 상기 다공막에 포함된 상기 실란 변성 폴리올레핀이 균일하게 분산될 필요가 있고, 이 때, 상기 실란 변성 폴리올레핀의 가교반응에 관여하는 가교촉매 또한 균일하게 분산될 필요가 있다.The cross-linking catalyst was conventionally added during the production of silane-modified polyolefin, or a solution or dispersion of the cross-linking catalyst was applied to the porous membrane. However, in this conventional method, it is difficult to uniformly disperse the crosslinking catalyst together with the silane-modified polyolefin. As described above, the silane-modified polyolefin contained in the porous membrane needs to be uniformly dispersed before crosslinking, and in this case, the crosslinking catalyst involved in the crosslinking reaction of the silane-modified polyolefin needs to be uniformly dispersed as well.

이에 대해, 상기 가교촉매를 기공형성제와 사전 혼합하여 상기 압출기의 사이드인젝터를 통해 투입함으로써, 상기 가교촉매를 상기 실란 변성 폴리올레핀과 함께 균일하게 분산시켜 가교반응의 효율을 더 높일 수 있다.In contrast, by premixing the crosslinking catalyst with the pore former and injecting it through a side injector of the extruder, the crosslinking catalyst is uniformly dispersed together with the silane-modified polyolefin to further increase the efficiency of the crosslinking reaction.

상기 제1 혼합물 중 상기 가교촉매의 함량은 0.01~10중량%일 수 있다. 상기 가교촉매의 함량이 0.01중량% 미만이면 가교반응을 필요한 수준으로 촉진시킬 수 없고, 10중량% 초과이면 반응속도가 필요한 수준으로 수렴하므로 경제성, 생산성 측면에서 불리하다.The content of the crosslinking catalyst in the first mixture may be 0.01 to 10% by weight. If the content of the crosslinking catalyst is less than 0.01% by weight, the crosslinking reaction cannot be promoted to a required level, and if it exceeds 10% by weight, the reaction rate converges to the required level, which is disadvantageous in terms of economy and productivity.

상기 (c) 단계에서는, 상기 다공막에 포함된 실란 변성 폴리올레핀을 가교시킬 수 있다. 상기 가교는 80~130℃ 조건에서 30분~48시간 동안 수행될 수 있고, 예를 들어, 상기 다공막을 온도 및 습도가 일정 범위로 조절된 항온항습조에 위치시켜 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 (c) 단계는 상기 (a) 및 (b) 단계와 상호 불연속적이거나, 연속적이라 하더라도 온도를 일정 수준 이상으로 높이기 어려운 수분 환경에서 이루어지므로 가교반응에 과도한 시간이 수요될 수 있다. 이에 대해, 상기 (c) 단계에서, 상기 다공막을 90℃ 내외의 수조에 통과시키거나, 바람직하게는, 끓는점이 100℃ 이상, 바람직하게는, 120℃ 이상, 더 바람직하게는, 150℃ 이상인 용액이 담지된 가교조에 투입하고 연속적으로 통과시킴으로써, 가교반응에 소요되는 시간을 현저히 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.In step (c), the silane-modified polyolefin included in the porous membrane may be cross-linked. The crosslinking may be performed for 30 minutes to 48 hours at 80 to 130° C., for example, by placing the porous membrane in a thermo-hygrostat in which temperature and humidity are controlled within a certain range. At this time, since step (c) is discontinuous or continuous with steps (a) and (b), it is performed in a moisture environment in which it is difficult to raise the temperature above a certain level, so excessive time may be required for the crosslinking reaction. . On the other hand, in step (c), the porous membrane is passed through a water tank around 90 ° C., or preferably, a solution having a boiling point of 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher. By introducing into the supported crosslinking tank and continuously passing it through, the time required for the crosslinking reaction can be significantly shortened and productivity can be improved.

구체적으로, 상기 용액은 끓는점이 100℃ 초과이상인 성분을 포함하므로, 가교반응 시 온도 조건을 100℃ 이상, 바람직하게는, 120℃ 이상, 더 바람직하게는, 120~130℃으로 조성하여 가교반응을 촉진시킬 수 있다. 상기 성분으로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 사용할 수 있다. 이러한 성분은 흡습성이 있어 상기 성분 중에 포함된 수분으로 가교반응을 일으킬 수 있으나, 필요에 따라, 일정량의 물을 추가로 혼합하여 사용할 수도 있다.Specifically, since the solution contains a component having a boiling point of more than 100 ° C., the crosslinking reaction is carried out by composing the temperature condition at 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 120 to 130 ° C. during the cross-linking reaction. can promote As the component, one selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and combinations of two or more thereof may be used. These components are hygroscopic and may cause a crosslinking reaction with moisture contained in the components, but if necessary, a predetermined amount of water may be additionally mixed and used.

또한, 상기 용액은 가교촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 용액 중 가교촉매의 함량은 0.01~10중량%, 바람직하게는, 0.1~1중량%일 수 있다. 상기 가교촉매의 함량이 0.01중량% 미만이면 가교반응을 필요한 수준으로 촉진시킬 수 없고, 10중량% 초과이면 반응속도가 필요한 수준으로 수렴하므로 경제성, 생산성 측면에서 불리하다.In addition, the solution may further include a crosslinking catalyst. The content of the crosslinking catalyst in the solution may be 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight. If the content of the crosslinking catalyst is less than 0.01% by weight, the crosslinking reaction cannot be promoted to a required level, and if it exceeds 10% by weight, the reaction rate converges to the required level, which is disadvantageous in terms of economy and productivity.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실험 결과는 상기 실시예 중 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail. However, the following experimental results describe only representative experimental results among the above examples, and the scope and contents of the present invention may not be construed as being reduced or limited by the examples. Each effect of the various embodiments of the present invention not explicitly presented below will be specifically described in the corresponding section.

실란 변성 폴리에틸렌으로는 TSC 社의 SH-100X 및 MCPP 社의 XHE740N을 각각 또는 혼용하여 사용하였다.As silane-modified polyethylene, SH-100X of TSC and XHE740N of MCPP were used individually or in combination.

실시예 1Example 1

진공, 85℃의 조건에서 10시간 동안 건조시킨 실란 변성 폴리에틸렌 70중량부, 중량평균분자량(Mw)이 350,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)가 5이며 평균 입도가 100~200㎛의 파우더인 고밀도 폴리에틸렌(High density polyethylene, HDPE) 15중량부, 용융지수(Melt index, 190℃, 2.16kg)가 15g/10min인 저밀도 폴리에틸렌(Low density polyethylene, LDPE) 10중량부 및 산화방지제 1중량부를 2축 압출기 I(내경 58mm, L/D=40, Twin screw extruder)에 투입하였다. 상기 2축 압출기 I의 사이드 인젝터를 통해 비중(15/4℃)이 0.85이고, 동점도(40℃)가 70cSt인 파라핀오일 145중량부를 공급하고, 220℃, 스크류 회전속도 100rpm 조건으로 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.70 parts by weight of silane-modified polyethylene dried for 10 hours under vacuum and 85° C., the weight average molecular weight (M w ) is 350,000, the molecular weight distribution (M w /M n ) is 5, and the average particle size is 100 to 200 μm. 15 parts by weight of powder of high density polyethylene (HDPE), 10 parts by weight of low density polyethylene (LDPE) having a melt index (Melt index, 190℃, 2.16kg) of 15 g/10min, and 1 part by weight of antioxidant It was put into twin screw extruder I (inner diameter 58mm, L/D=40, twin screw extruder). 145 parts by weight of paraffin oil having a specific gravity (15/4 ℃) of 0.85 and a kinematic viscosity (40 ℃) of 70 cSt is supplied through the side injector of the twin-screw extruder I, and melt-kneaded at 220 ℃ and a screw rotation speed of 100 rpm. 1 A polyolefin mixture was prepared.

중량평균분자량(Mw)이 250,000, 용융지수가 2인 호모폴리프로필렌 100중량부 및 산화방지제 1중량부를 헨셀 믹서로 균일하게 혼합하여 2축 압출기 II(내경 58mm, L/D=40, Twin Screw Extruder)에 투입하였다. 상기 2축 압출기 II의 사이드 인젝터를 통해 비중(15/4℃)이 0.85이고, 동점도(40℃)가 70cSt인 파라핀오일 150중량부를 공급하고, 220℃, 스크류 회전속도 100rpm 조건으로 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.100 parts by weight of homopolypropylene having a weight average molecular weight (M w ) of 250,000 and a melt index of 2 and 1 part by weight of an antioxidant were uniformly mixed with a Henschel mixer in a twin screw extruder II (inner diameter 58mm, L/D=40, twin screw into the extruder). 150 parts by weight of paraffin oil having a specific gravity (15/4°C) of 0.85 and a kinematic viscosity (40°C) of 70cSt is supplied through the side injector of the twin screw extruder II, and melt-kneaded at 220°C and a screw rotation speed of 100rpm. 2 A polyolefin mixture was prepared.

상기 제1 및 제2 폴리올레핀 혼합물을 멀티블럭(다층화 장치)를 통해 제1 폴리올레핀층/제2 폴리올레핀층/제1 폴리올레핀층의 구조로 적층한 후, 티 다이(T-Die)를 통해 토출속도 10kg/hr의 조건으로 토출시키고, 온도가 40℃인 캐스팅 롤(Casting roll)을 통과시켜 두께가 1,500㎛인 다층 베이스 시트를 제조하였다.After laminating the first and second polyolefin mixtures in a structure of a first polyolefin layer/second polyolefin layer/first polyolefin layer through a multi-block (multilayering device), a discharge rate of 10 kg through a T-die Discharged under the condition of /hr, and passed through a casting roll having a temperature of 40° C. to prepare a multilayer base sheet having a thickness of 1,500 μm.

상기 다층 베이스 시트를 140℃인 롤 연신기에서 세로방향(MD) 7배 연신하고, 145℃인 텐터 연신기에서 가로방향(TD)으로 7배 연신하여 연신 필름을 제조하였다. 상기 연신 필름을 25℃인 디클로로메탄 침출조에 함침하여 1분간 파라핀오일을 추출, 제거하였다. 파라핀오일이 제거된 필름을 35℃의 조건에서 건조하였다. 이후, 상기 필름을 온도가 85℃인 물을 포함하는 가교조에 함침시켜 3시간 동안 가교시킨 후 세척하여 제2 폴리올레핀층을 중심으로 양 면에 제1 폴리올레핀층이 적층된 다층 분리막을 제조하였다.A stretched film was prepared by stretching the multilayer base sheet 7 times in the longitudinal direction (MD) in a roll stretching machine at 140°C, and stretching 7 times in the transverse direction (TD) in a tenter stretching machine at 145°C. The stretched film was impregnated in a dichloromethane leaching tank at 25° C. to extract and remove paraffin oil for 1 minute. The film from which the paraffin oil was removed was dried at 35°C. Thereafter, the film was impregnated in a crosslinking bath containing water having a temperature of 85° C., crosslinked for 3 hours, and washed to prepare a multilayer separator in which the first polyolefin layer was laminated on both sides with the second polyolefin layer as the center.

실시예 2Example 2

진공, 85℃의 조건에서 10시간 동안 건조시킨 실란 변성 폴리에틸렌 70중량부, 중량평균분자량(Mw)이 350,000이고, 분자량분포(Mw/Mn)가 5이며 평균 입도가 100~200㎛의 파우더인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 15중량부, 용융지수(190℃, 2.16kg)가 15g/10min인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 10중량부, 비중(15/4℃)이 0.85이고, 동점도(40℃)가 70cSt인 파라핀오일 145중량부, 산화방지제 1중량부 및 디부틸틴디라우레이트 5중량부를 헨셀 믹서로 균일하게 혼합하여 2축 압출기 I(내경 58mm, L/D=40, Twin screw extruder)에 투입하고, 220℃, 스크류 회전속도 100rpm 조건으로 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.70 parts by weight of silane-modified polyethylene dried for 10 hours under vacuum and 85° C., the weight average molecular weight (M w ) is 350,000, the molecular weight distribution (M w /M n ) is 5, and the average particle size is 100 to 200 μm. 15 parts by weight of high-density polyethylene (HDPE) as powder, 10 parts by weight of low-density polyethylene (LDPE) having a melt index (190℃, 2.16kg) of 15g/10min, specific gravity (15/4℃) of 0.85, and kinematic viscosity (40℃) 145 parts by weight of paraffin oil of 70 cSt, 1 part by weight of antioxidant, and 5 parts by weight of dibutyltin dilaurate were uniformly mixed with a Henschel mixer and put into twin screw extruder I (inner diameter 58mm, L/D=40, twin screw extruder) and melt-kneading under the conditions of 220° C. and 100 rpm screw rotation speed to prepare a first polyolefin mixture.

중량평균분자량(Mw)이 250,000, 용융지수가 2인 호모폴리프로필렌 100중량부, 비중(15/4℃)이 0.85이고, 동점도(40℃)가 70cSt인 파라핀오일 150중량부 및 산화방지제 1중량부를 헨셀 믹서로 균일하게 혼합하여 2축 압출기 II(내경 58mm, L/D=40, Twin Screw Extruder)에 투입하고, 220℃, 스크류 회전속도 100rpm 조건으로 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.150 parts by weight of paraffin oil having a weight average molecular weight (M w ) of 250,000, a melt index of 2, 100 parts by weight of a homopolypropylene, a specific gravity (15/4°C) of 0.85, and a kinematic viscosity (40°C) of 70 cSt, and antioxidant 1 The weight part was uniformly mixed with a Henschel mixer, put into twin screw extruder II (inner diameter 58 mm, L/D = 40, twin screw extruder), and melt-kneaded at 220 ° C. and screw rotation speed of 100 rpm to prepare a second polyolefin mixture. .

상기 제1 및 제2 폴리올레핀 혼합물을 멀티블럭(다층화 장치)를 통해 제1 폴리올레핀층/제2 폴리올레핀층/제1 폴리올레핀층의 구조로 적층한 후, 티 다이를 통해 토출속도 10kg/hr의 조건으로 토출시키고, 온도가 40℃인 캐스팅 롤을 통과시켜 두께가 1,500㎛인 다층 베이스 시트를 제조하였다.The first and second polyolefin mixtures were laminated in a structure of a first polyolefin layer/second polyolefin layer/first polyolefin layer through a multi-block (multilayering device), and then through a T-die at a discharge rate of 10 kg/hr. It was discharged and passed through a casting roll having a temperature of 40° C. to prepare a multilayer base sheet having a thickness of 1,500 μm.

상기 다층 베이스 시트를 140℃인 롤 연신기에서 세로방향(MD) 7배 연신하고, 145℃인 텐터 연신기에서 가로방향(TD)으로 7배 연신하여 연신 필름을 제조하였다. 상기 연신 필름을 25℃인 디클로로메탄 침출조에 함침하여 1분간 파라핀오일을 추출, 제거하였다. 파라핀오일이 제거된 필름을 35℃의 조건에서 건조하였다. 이후, 상기 필름을 온도가 85℃인 물을 포함하는 가교조에 함침시켜 3시간 동안 가교시킨 후 세척하여 제2 폴리올레핀층을 중심으로 양 면에 제1 폴리올레핀층이 적층된 다층 분리막을 제조하였다.A stretched film was prepared by stretching the multilayer base sheet 7 times in the longitudinal direction (MD) in a roll stretching machine at 140°C, and stretching 7 times in the transverse direction (TD) in a tenter stretching machine at 145°C. The stretched film was impregnated in a dichloromethane leaching tank at 25° C. to extract and remove paraffin oil for 1 minute. The film from which the paraffin oil was removed was dried at 35°C. Thereafter, the film was impregnated in a crosslinking bath containing water having a temperature of 85° C., crosslinked for 3 hours, and washed to prepare a multilayer separator in which the first polyolefin layer was laminated on both sides with the second polyolefin layer as the center.

실시예 3Example 3

중량평균분자량(Mw)이 350,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 5인 고밀도 폴리에틸렌을 중량평균분자량(Mw)이 750,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 4인 고밀도 폴리에틸렌으로 대체한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 분리막을 제조하였다.High-density polyethylene having a weight average molecular weight (M w ) of 350,000 and molecular weight distribution (M w /M n ) of 5 is converted to high-density polyethylene having a weight average molecular weight (M w ) of 750,000 and molecular weight distribution (M w /M n ) of 4. A multilayer separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that it was replaced.

실시예 4Example 4

중량평균분자량(Mw)이 350,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 5인 고밀도 폴리에틸렌을 중량평균분자량(Mw)이 750,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 4인 고밀도 폴리에틸렌으로 대체한 것을 제외하면 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 다층 분리막을 제조하였다.High-density polyethylene having a weight average molecular weight (M w ) of 350,000 and molecular weight distribution (M w /M n ) of 5 is converted to high-density polyethylene having a weight average molecular weight (M w ) of 750,000 and molecular weight distribution (M w /M n ) of 4. A multilayer separator was prepared in the same manner as in Example 2, except that it was replaced.

실시예 5Example 5

상기 가교조에 담지된 물이 디부틸틴디라우레이트 1중량%를 포함하는 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 분리막을 제조하였다.A multilayer separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that the water supported in the crosslinking tank contained 1% by weight of dibutyltin dilaurate.

실시예 6Example 6

연신된 필름을 디부틸틴디라우레이트 1중량%를 포함하는 프로필렌글리콜이 120℃로 가열된 가교조에 투입, 연속식으로 3시간 동안 통과시켜 가교시킨 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 분리막을 제조하였다.Multilayer separator in the same manner as in Example 1, except that the stretched film was crosslinked by introducing propylene glycol containing 1% by weight of dibutyltin dilaurate into a crosslinking tank heated to 120° C. and passing it continuously for 3 hours. was prepared.

실시예 7Example 7

연신된 필름을 프로필렌글리콜 및 디부틸틴디라우레이트가 각각 99 : 1의 중량비로 혼합된 용액이 120℃로 가열된 가교조에 투입, 연속식으로 3시간 동안 통과시켜 가교시킨 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 분리막을 제조하였다.Example 1 above, except that the stretched film was crosslinked by introducing a solution in which propylene glycol and dibutyltin dilaurate were mixed in a weight ratio of 99:1, respectively, into a crosslinking tank heated to 120° C., and passing it continuously for 3 hours. A multi-layer separator was prepared in the same manner as described above.

실시예 8Example 8

연신된 필름을 에틸렌글리콜이 120℃로 가열된 가교조에 투입, 연속식으로 3시간 동안 통과시켜 가교시킨 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 분리막을 제조하였다.A multilayer separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that the stretched film was put into a crosslinking tank in which ethylene glycol was heated to 120° C. and passed continuously for 3 hours for crosslinking.

실시예 9Example 9

연신된 필름을 에틸렌글리콜 및 디부틸틴디라우레이트가 각각 99 : 1의 중량비로 혼합된 용액이 120℃로 가열된 가교조에 투입, 연속식으로 3시간 동안 통과시켜 가교시킨 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 분리막을 제조하였다.Example 1 above, except that the stretched film was crosslinked by introducing a solution in which ethylene glycol and dibutyltin dilaurate were mixed in a weight ratio of 99:1, respectively, into a crosslinking tank heated to 120° C., and passing it continuously for 3 hours. A multi-layer separator was prepared in the same manner as described above.

비교예 1Comparative Example 1

중량평균분자량(Mw)이 2,000,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 8인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 2중량부, 중량평균분자량(Mw)이 350,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 9인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 98중량부 및 산화방지제 1중량부를 헨셀 믹서로 균일하게 혼합하여 2축 압출기 I(내경 58mm, L/D=40, Twin screw extruder)에 투입하였다. 상기 2축 압출기의 사이드 이인젝터로 동점도(40℃)가 50cSt인 파라핀오일 150중량부를 투입한 후, 210℃, 스크류 회전속도 200rpm 조건으로 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.2 parts by weight of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) having a weight average molecular weight (M w ) of 2,000,000, molecular weight distribution (M w /M n ) of 8, weight average molecular weight (M w ) of 350,000, molecular weight distribution (M w /M n ) ) of 9, 98 parts by weight of high-density polyethylene (HDPE) and 1 part by weight of an antioxidant were uniformly mixed with a Henschel mixer and put into twin screw extruder I (inner diameter 58mm, L/D=40, twin screw extruder). 150 parts by weight of paraffin oil having a kinematic viscosity (40° C.) of 50 cSt was added to the side injector of the twin-screw extruder, and then melt-kneaded at 210° C. and a screw rotation speed of 200 rpm to prepare a first polyolefin mixture.

중량평균분자량(Mw)이 2,000,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 8인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 9.9중량부 및 산화방지제 0.1중량부를 헨셀 믹서로 균일하게 혼합하여 2축 압출기 I(내경 58mm, L/D=40, Twin screw extruder)에 투입하였다. 상기 2축 압출기의 사이드 이인젝터로 동점도(40℃)가 50cSt인 파라핀오일 190중량부를 투입한 후, 210℃, 스크류 회전속도 200rpm 조건으로 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.9.9 parts by weight of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) having a weight average molecular weight (M w ) of 2,000,000 and a molecular weight distribution (M w /M n ) of 8 and 0.1 parts by weight of an antioxidant are uniformly mixed with a Henschel mixer, and the twin screw extruder I (inner diameter 58mm, L/D=40, twin screw extruder). 190 parts by weight of paraffin oil having a kinematic viscosity (40° C.) of 50 cSt was added to the side injector of the twin-screw extruder, and then melt-kneaded at 210° C. and a screw rotation speed of 200 rpm to prepare a second polyolefin mixture.

상기 제1 및 제2 폴리올레핀 혼합물을 멀티블럭(다층화 장치)를 통해 제1 폴리올레핀층/제2 폴리올레핀층/제1 폴리올레핀층의 구조로 적층시키고, 토출속도 10kg/hr의 조건으로 티 다이를 통해 토출시킨 후 온도가 0℃인 캐스팅 롤을 통과시켜 다층 베이스 시트를 제조하였다.The first and second polyolefin mixtures are laminated in a structure of a first polyolefin layer/second polyolefin layer/first polyolefin layer through a multi-block (multilayering device), and discharged through a T-die at a discharge rate of 10 kg/hr. After making it, a multilayer base sheet was prepared by passing through a casting roll having a temperature of 0°C.

상기 다층 베이스 시트를 117℃인 텐터 연신기에서 세로방향(MD) 5배, 가로방향(TD)으로 5배 연신하여 연신 필름을 제조하였다. 상기 연신 필름을 25℃인 디클로로메탄 침출조에 함침하여 3분간 파라핀오일을 추출, 제거하였다. 파라핀오일이 제거된 필름을 25℃의 조건에서 건조한 후, 127℃에서 가로방향(TD)으로 1.4배 연신시킨 후 10분간 열고정시켜 다층 분리막을 제조하였다.A stretched film was prepared by stretching the multilayer base sheet 5 times in the longitudinal direction (MD) and 5 times in the transverse direction (TD) in a tenter stretching machine at 117°C. The stretched film was impregnated in a dichloromethane leaching tank at 25° C. to extract and remove paraffin oil for 3 minutes. The film from which the paraffin oil was removed was dried at 25° C., stretched 1.4 times in the transverse direction (TD) at 127° C., and heat-set for 10 minutes to prepare a multilayer separator.

비교예 2Comparative Example 2

중량평균분자량(Mw)이 2,000,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 8인 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene, UHMWPE) 2중량부, 중량평균분자량(Mw)이 350,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 9인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 98중량부 및 산화방지제 1중량부를 헨셀 믹서로 균일하게 혼합하여 2축 압출기 I(내경 58mm, L/D=40, Twin screw extruder)에 투입하였다. 상기 2축 압출기의 사이드 이인젝터로 동점도(40℃)가 50cSt인 파라핀오일 150중량부를 투입한 후, 210℃, 스크류 회전속도 200rpm 조건으로 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.2 parts by weight of Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) having a weight average molecular weight (M w ) of 2,000,000 and a molecular weight distribution (M w /M n ) of 8, a weight average molecular weight (M w ) of 350,000, molecular weight distribution (M w /M n ) 98 parts by weight of high-density polyethylene (HDPE) of 9 and 1 part by weight of antioxidant were uniformly mixed with a Henschel mixer, was put in. 150 parts by weight of paraffin oil having a kinematic viscosity (40° C.) of 50 cSt was added to the side injector of the twin screw extruder, and then melt-kneaded at 210° C. and a screw rotation speed of 200 rpm to prepare a first polyolefin mixture.

중량평균분자량(Mw)이 250,000, 용융지수가 2인 호모폴리프로필렌 100중량부 및 산화방지제 1중량부를 헨셀 믹서로 균일하게 혼합하여 2축 압출기 I(내경 58mm, L/D=40, Twin screw extruder)에 투입하였다. 상기 2축 압출기의 사이드 이인젝터로 동점도(40℃)가 70cSt인 파라핀오일 150중량부를 투입한 후, 220℃, 스크류 회전속도 100rpm 조건으로 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.100 parts by weight of homopolypropylene having a weight average molecular weight (M w ) of 250,000, a melt index of 2, and 1 part by weight of an antioxidant were uniformly mixed with a Henschel mixer in a twin-screw extruder I (inner diameter 58mm, L/D=40, twin screw into the extruder). After adding 150 parts by weight of paraffin oil having a kinematic viscosity (40° C.) of 70 cSt to the side ejector of the twin-screw extruder, melt-kneading was performed at 220° C. and a screw rotation speed of 100 rpm to prepare a second polyolefin mixture.

상기 제1 및 제2 폴리올레핀 혼합물을 멀티블럭(다층화 장치)를 통해 제1 폴리올레핀층/제2 폴리올레핀층/제1 폴리올레핀층의 구조로 적층시키고, 토출속도 10kg/hr의 조건으로 티 다이를 통해 토출시킨 후 온도가 0℃인 캐스팅 롤을 통과시켜 다층 베이스 시트를 제조하였다.The first and second polyolefin mixtures are laminated in a structure of a first polyolefin layer/second polyolefin layer/first polyolefin layer through a multi-block (multilayering device), and discharged through a T-die at a discharge rate of 10 kg/hr. After making it, a multilayer base sheet was prepared by passing through a casting roll having a temperature of 0°C.

상기 다층 베이스 시트를 117℃인 텐터 연신기에서 세로방향(MD) 5배, 가로방향(TD)으로 5배 연신하여 연신 필름을 제조하였다. 상기 연신 필름을 25℃인 디클로로메탄 침출조에 함침하여 3분간 파라핀오일을 추출, 제거하였다. 파라핀오일이 제거된 필름을 25℃의 조건에서 건조한 후, 127℃에서 가로방향(TD)으로 1.4배 연신시킨 후 10분간 열고정시켜 다층 분리막을 제조하였다.A stretched film was prepared by stretching the multilayer base sheet 5 times in the longitudinal direction (MD) and 5 times in the transverse direction (TD) in a tenter stretching machine at 117°C. The stretched film was impregnated in a dichloromethane leaching tank at 25° C. to extract and remove paraffin oil for 3 minutes. The film from which the paraffin oil was removed was dried at 25° C., stretched 1.4 times in the transverse direction (TD) at 127° C., and heat-set for 10 minutes to prepare a multilayer separator.

비교예 3Comparative Example 3

진공, 85℃의 조건에서 10시간 동안 건조시킨 실란 변성 폴리에틸렌 70중량부, 중량평균분자량(Mw)이 350,000, 분자량분포(Mw/Mn)가 5인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 15중량부, 용융지수가 15인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 10중량부, 비중(15/4℃)이 0.85이고, 동점도(40℃)가 70cSt인 파라핀오일 145중량부, 산화방지제 1중량부를 헨셀 믹서로 균일하게 혼합하여 2축 압출기 I(내경 58mm, L/D=40, Twin screw extruder)에 투입하고, 220℃, 스크류 회전속도 100rpm 조건으로 용융 혼련하여 폴리올레핀 혼합물을 제조하였다.70 parts by weight of silane-modified polyethylene dried for 10 hours under vacuum and 85° C., weight average molecular weight (M w ) of 350,000, molecular weight distribution (M w /M n ) of 5 parts by weight of high-density polyethylene (HDPE) 15 parts by weight, 10 parts by weight of low-density polyethylene (LDPE) having a melt index of 15, 145 parts by weight of paraffin oil having a specific gravity (15/4℃) of 0.85 and a kinematic viscosity (40℃) of 70cSt, and 1 part by weight of an antioxidant are uniformly mixed with a Henschel mixer Thus, it was put into twin screw extruder I (inner diameter 58mm, L/D=40, twin screw extruder), and melt-kneaded at 220° C. and screw rotation speed of 100 rpm to prepare a polyolefin mixture.

상기 폴리올레핀 혼합물을 토출속도 10kg/hr의 조건에서 티 다이를 통해 토출시킨 후 온도가 40℃인 캐스팅 롤을 통과시켜 두께가 500㎛인 베이스 시트를 제조하였다.The polyolefin mixture was discharged through a T-die at a discharge rate of 10 kg/hr, and then passed through a casting roll having a temperature of 40° C. to prepare a base sheet having a thickness of 500 μm.

상기 베이스 시트를 140℃인 롤 연신기에서 세로방향(MD) 7배 연신하고, 145℃인 텐터 연신기에서 가로방향(TD)으로 7배 연신하여 연신 필름을 제조하였다. 상기 연신 필름을 25℃인 디클로로메탄 침출조에 함침하여 1분간 파라핀오일을 추출, 제거하였다. 파라핀오일이 제거된 필름을 35℃의 조건에서 건조하였다. 이후, 상기 필름을 온도가 85℃이고 디부틸틴디라우레이트 1중량%를 포함하는 가교조에 함침시켜 3시간 동안 가교시킨 후 세척하여 분리막을 제조하였다.A stretched film was prepared by stretching the base sheet 7 times in the longitudinal direction (MD) in a roll stretching machine at 140°C, and stretching 7 times in the transverse direction (TD) in a tenter stretching machine at 145°C. The stretched film was impregnated in a dichloromethane leaching tank at 25° C. to extract and remove paraffin oil for 1 minute. The film from which the paraffin oil was removed was dried at 35°C. Thereafter, the film was immersed in a crosslinking bath having a temperature of 85° C. and containing 1% by weight of dibutyltindilaurate, crosslinked for 3 hours, and washed to prepare a separation membrane.

실험예 1Experimental Example 1

본 발명에서 측정한 물성 각각에 대한 시험방법은 하기와 같다. 온도에 대한 별도의 언급이 없는 경우, 상온(25℃)에서 측정하였다.The test method for each of the physical properties measured in the present invention is as follows. Unless otherwise stated, measurements were made at room temperature (25° C.).

-두께(㎛): 미세 두께 측정기를 이용하여 분리막 시편의 두께를 측정하였다.-Thickness (㎛): The thickness of the separator specimen was measured using a micro-thickness meter.

-기공률(%): ASTM F316-03에 의거하여, PMI 社의 Capillary Porometer를 사용하여 반경이 25mm인 분리막 시편의 기공률을 측정하였다.- Porosity (%): Based on ASTM F316-03, the porosity of a separator having a radius of 25 mm was measured using a capillary porometer manufactured by PMI.

-통기도(Gurley, sec/100ml): 아사히 세이코 社의 걸리 측정기(Densometer) EGO2-5 모델을 이용하여 측정압력0.025MPa에서 100ml의 공기가 직경29.8mm인 분리막 시편을 통과하는 시간을 측정하였다.-Permeability (Gurley, sec/100ml): Using the Densometer EGO2-5 model of Asahi Seiko Co., Ltd., the time taken for 100ml of air to pass through the membrane specimen having a diameter of 29.8mm at a measurement pressure of 0.025MPa was measured.

-인장파열강도(kgf/cm2): 인장강도 측정기를 이용하여 크기가 20×200mm인 분리막 시편에 응력을 가하여 시편의 파단이 발생할 때까지 가해진 응력을 측정하였다.-Tensile rupture strength (kgf/cm 2 ): Using a tensile strength measuring instrument, stress was applied to a 20 × 200 mm separator specimen, and the applied stress was measured until the specimen fractured.

-열수축률(%): 105℃또는 120℃의 오븐에서 1시간 동안 크기가 200×200mm인 분리막 시편을 A4 종이 사이에 넣어 방치한 후, 상온 냉각시켜 시편의 가로 및 세로방향의 수축된 길이를 측정하고 하기 계산식을 사용하여 열수축률을 계산하였다.-Heat shrinkage rate (%): After placing a 200 × 200 mm separator sample in an oven at 105 ° C or 120 ° C for 1 hour, put it between A4 papers, and then cool it to room temperature to measure the shrinkage length of the specimen in the horizontal and vertical directions. was measured and heat shrinkage was calculated using the following formula.

Figure 112020116584685-pat00001
Figure 112020116584685-pat00001

(상기 계산식에서, l 1 은 수축 전 시편의 가로 또는 세로방향 길이이고, l 2는 수축 후 시편의 가로 또는 세로방향 길이이다.)(In the above formula, l 1 is the transverse or longitudinal length of the specimen before contraction, and l 2 is the transverse or longitudinal length of the specimen after contraction.)

-셧다운온도(℃): 열기계분석기(Thermomechanical analysis, TMA)를 이용하여 분리막 시편에 0.01N의 힘을 가한 후 5℃/분의 속도로 승온시켜 상기 시편의 변형 정도를 측정하였다. 상기 시편이 용융되기 시작하는 온도를 셧다운온도로 하였다.-Shutdown temperature (°C): Using a thermomechanical analysis (TMA), a force of 0.01 N was applied to the separator specimen, and then the temperature was increased at a rate of 5° C./min to measure the degree of deformation of the specimen. The temperature at which the specimen starts to melt was set as the shutdown temperature.

-멜트다운온도(℃): 열기계분석기(Thermomechanical analysis, TMA)를 이용하여 분리막 시편에 0.01N의 힘을 가한 후 5℃/분의 속도로 승온시켜 상기 시편의 변형 정도를 측정하였다. 상기 시편이 파단되는 온도를 멜트다운온도로 하였다.- Meltdown temperature (℃): Using a thermomechanical analysis (TMA), a force of 0.01N was applied to the separator specimen, and then the temperature was raised at a rate of 5°C/min to measure the degree of deformation of the specimen. The temperature at which the specimen was fractured was taken as the meltdown temperature.

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 분리막의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the separation membranes prepared according to Examples and Comparative Examples were measured, and the results are shown in Table 1 below.

Figure 112020116584685-pat00002
Figure 112020116584685-pat00002

상기 표 1을 참고하면, 실란 변성 폴리에틸렌을 포함하는 실시예 1 내지 9의 분리막이 비교예 1 내지 3의 분리막에 비해 기계적 물성이 우수함을 확인할 수 있다. 특히, 105℃ 및 120℃에서의 열수축률, 셧다운온도, 멜트다운온도 등 열특성이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the separators of Examples 1 to 9 including the silane-modified polyethylene have superior mechanical properties compared to the separators of Comparative Examples 1 to 3. In particular, it can be seen that thermal properties such as thermal contraction rate, shutdown temperature, and meltdown temperature at 105°C and 120°C are significantly improved.

구체적으로, 실시예 1과 비교예 1 및 2의 다층 분리막은 세 층의 폴리올레핀 다공층을 포함하나, 실란 변성 폴리올레핀을 포함하는 실시예 1의 분리막은 높은 기공률을 가지면서도 비교예 1 및 2와 동등한 수준의 기계적 강도를 구현함과 동시에 고온(120℃) 열수축률이 현저히 감소되었음을 확인할 수 있다. 이는 고온의 가교조에서 실란 가교반응이 진행되었기 때문으로 판단된다.Specifically, the multilayer separator of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 includes three polyolefin porous layers, but the separator of Example 1 including silane-modified polyolefin has a high porosity and is equivalent to Comparative Examples 1 and 2 It can be seen that the high-temperature (120°C) thermal contraction rate was significantly reduced while realizing a level of mechanical strength. This is considered to be because the silane crosslinking reaction proceeded in the high temperature crosslinking tank.

추가적으로, 별도의 가교촉매 없이 고온의 가교조에서 실란을 가교시키는 실시예 1의 분리막에 비해, 실란 변성 폴리올레핀의 혼련 중 가교촉매를 분산시킨 실시예 2 또는 가교촉매를 포함하는 가교조에서 실란을 가교시킨 실시예 3 내지 8의 기계적 강도 및 열안정성이 보다 더 우수하다. 이는 단순히 고온의 가교조에 함침시키는 것만으로는 3시간이라는 비교적 짧은 시간 내에 실란 가교반응이 충분히 진행되지 않았으나, 가교촉매의 존재 하에서 가교반응의 전화율이 향상되었음을 의미한다.Additionally, as compared to the separation membrane of Example 1 in which silane is cross-linked in a high-temperature cross-linking tank without a separate cross-linking catalyst, Example 2 in which a cross-linking catalyst is dispersed during kneading of silane-modified polyolefin or silane is cross-linked in a cross-linking tank containing a cross-linking catalyst The mechanical strength and thermal stability of Examples 3 to 8 are more excellent. This means that the silane crosslinking reaction did not proceed sufficiently within a relatively short time of 3 hours simply by immersion in a high-temperature crosslinking bath, but the conversion rate of the crosslinking reaction was improved in the presence of a crosslinking catalyst.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (19)

제1 폴리올레핀을 포함하는 연속상 매트릭스와 상기 매트릭스 중에 가교되어 상기 매트릭스를 지지하는 불연속상 실란 변성 폴리올레핀을 포함하는 제1층; 및
제2 폴리올레핀을 포함하는 제2층;이 교대로 적층된 다층 구조를 포함하고,
상기 매트릭스 중 상기 실란 변성 폴리올레핀의 함량은 5~70중량%이고,
상기 제1 폴리올레핀은 중량평균분자량(Mw)이 200,000~1,000,000인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 용융지수(190℃, 21.6kg)가 10~50g/10min인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 혼합물인, 분리막.
a first layer comprising a continuous phase matrix including a first polyolefin and a discontinuous phase silane-modified polyolefin crosslinked in the matrix to support the matrix; and
A second layer comprising a second polyolefin; It includes a multilayer structure in which the alternately stacked,
The content of the silane-modified polyolefin in the matrix is 5 to 70% by weight,
The first polyolefin is a mixture of high-density polyethylene (HDPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 200,000 to 1,000,000 and low-density polyethylene (LDPE) having a melt index (190° C., 21.6 kg) of 10 to 50 g/10 min, the separator.
제1항에 있어서,
상기 제2 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 에틸렌에틸아크릴레이트 및 이들 중 2 이상의 조합 또는 공중합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 분리막.
According to claim 1,
The second polyolefin is one selected from the group consisting of high-density polyethylene, low-density polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate, ethylene ethyl acrylate, and combinations or copolymers of two or more thereof.
제1항에 있어서,
상기 실란 변성 폴리올레핀 중 폴리올레핀 및 실란 함량은 각각 100 : 1~10중량부인, 분리막.
According to claim 1,
The polyolefin and the silane content in the silane-modified polyolefin are each 100: 1 to 10 parts by weight, the separation membrane.
제1항에 있어서,
상기 실란은 알콕시기를 함유하는 비닐실란인, 분리막.
According to claim 1,
The silane is a vinyl silane containing an alkoxy group, the separation membrane.
제4항에 있어서,
상기 알콕시기를 함유하는 비닐실란은 트리메톡시비닐실란, 트리에톡시비닐실란, 트리아세톡시비닐실란 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 분리막.
5. The method of claim 4,
The alkoxy group-containing vinylsilane is one selected from the group consisting of trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, triacetoxyvinylsilane, and a combination of two or more thereof.
제1항에 있어서,
상기 다층 구조가 3 내지 100개의 층을 포함하는, 분리막.
According to claim 1,
Separation membrane, wherein the multi-layer structure comprises 3 to 100 layers.
제1항에 있어서,
상기 분리막은 하기 (i) 내지 (viii)의 조건 중 하나 이상을 만족하는, 분리막:
(i) 두께 5~30㎛;
(ii) 기공률 30~60%;
(iii) 통기도 50~500sec/100ml;
(iv) 인장파열강도 1,000~3,000kgf/cm2;
(v) 105℃(1hr) 열수축률 5% 이하;
(vi) 120℃(1hr) 열수축률 20% 이하;
(vii) 셧다운온도 135~140℃;
(viii) 멜트다운온도 170~200℃.
The method of claim 1,
Wherein the separation membrane satisfies one or more of the following conditions (i) to (viii), a separation membrane:
(i) thickness of 5-30 μm;
(ii) 30-60% porosity;
(iii) air permeability 50~500sec/100ml;
(iv) Tensile rupture strength 1,000~3,000kgf/cm 2 ;
(v) 105° C. (1 hr) heat shrinkage of 5% or less;
(vi) 120°C (1 hr) heat shrinkage of 20% or less;
(vii) shutdown temperature 135~140℃;
(viii) Meltdown temperature 170~200℃.
(a) 제1 폴리올레핀, 실란 변성 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 제1 혼합물과 제2 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 제2 혼합물을 각각 압출기에 투입하고 다층 구조의 베이스 시트를 형성하는 단계;
(b) 상기 베이스 시트를 가공하여 다공막을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 다공막에 포함된 실란 변성 폴리올레핀을 가교시켜 상기 제1 및 제2 혼합물로부터 각각 형성된 제1 및 제2층을 포함하는 다층 분리막을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 혼합물은 상기 실란 변성 폴리올레핀 20~50중량%를 포함하고,
상기 제1 폴리올레핀은 중량평균분자량(Mw)이 200,000~1,000,000인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 용융지수(190℃, 21.6kg)가 10~50g/10min인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 혼합물이고,
상기 제1층 중 상기 제1 폴리올레핀 및 가교된 상기 실란 변성 폴리올레핀은 각각 연속상 및 불연속상을 구성하고,
상기 실란 변성 폴리올레핀은 상기 제1 폴리올레핀 중에서 가교되어 상기 제1 폴리올레핀을 지지하는, 분리막의 제조방법.
(a) adding a first mixture including a first polyolefin, a silane-modified polyolefin, and a pore former and a second mixture including a second polyolefin and a pore former into an extruder, respectively, to form a multi-layered base sheet;
(b) manufacturing a porous membrane by processing the base sheet; and
(c) crosslinking the silane-modified polyolefin included in the porous membrane to prepare a multilayer separator including first and second layers respectively formed from the first and second mixture;
The first mixture comprises 20 to 50% by weight of the silane-modified polyolefin,
The first polyolefin is a mixture of high-density polyethylene (HDPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 200,000 to 1,000,000 and low-density polyethylene (LDPE) having a melt index (190°C, 21.6 kg) of 10-50 g/10min,
In the first layer, the first polyolefin and the crosslinked silane-modified polyolefin constitute a continuous phase and a discontinuous phase, respectively,
The silane-modified polyolefin is crosslinked in the first polyolefin to support the first polyolefin.
제8항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 1 이상의 압출기에서 상기 제1 및 제2 혼합물을 동시에 압출하거나, 상기 제1 및 제2 혼합물을 각각 압출한 후 합지시키는, 분리막의 제조방법.
9. The method of claim 8,
In step (a), the first and second mixtures are simultaneously extruded in one or more extruders, or the first and second mixtures are respectively extruded and then laminated.
제8항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 상기 다층 구조를 연신하고 기공형성제를 추출하여 다공막을 제조하는, 분리막의 제조방법.
9. The method of claim 8,
In step (b), the multilayer structure is stretched and a pore former is extracted to prepare a porous membrane, a method of manufacturing a separation membrane.
제10항에 있어서,
상기 연신은 120~160℃에서 상기 다층 구조를 세로방향(MD) 및 가로방향(TD) 중 적어도 한 방향으로 3~10배 연신하는, 분리막의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The stretching is a method of manufacturing a separator, wherein the multilayer structure is stretched 3 to 10 times in at least one of a longitudinal direction (MD) and a transverse direction (TD) at 120 to 160 °C.
제8항에 있어서,
상기 제1 혼합물은 가교촉매를 더 포함하는, 분리막의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The first mixture further comprises a cross-linking catalyst, a method for producing a separation membrane.
제12항에 있어서,
상기 가교촉매를 상기 기공형성제와 사전 혼합하여 상기 압출기의 사이드인젝터를 통해 투입하는, 분리막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
A method for producing a separation membrane, wherein the crosslinking catalyst is pre-mixed with the pore former and injected through a side injector of the extruder.
제12항에 있어서,
상기 제1 혼합물 중 상기 가교촉매의 함량은 0.01~10중량%인, 분리막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The content of the crosslinking catalyst in the first mixture is 0.01 to 10% by weight, a method of manufacturing a separation membrane.
제8항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 다공막을 80~130℃ 조건에서 30분~48시간 동안 가교시키는, 분리막의 제조방법.
9. The method of claim 8,
In step (c), the porous membrane is cross-linked at 80-130° C. for 30 minutes to 48 hours, a method for producing a separation membrane.
제8항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 다공막을 끓는점이 100℃ 이상인 용액이 담지된 가교조에 투입하고 연속적으로 통과시키는, 분리막의 제조방법.
9. The method of claim 8,
A method for producing a separation membrane, in which the porous membrane in step (c) is introduced into a crosslinking tank in which a solution having a boiling point of 100° C. or higher is supported and continuously passed therethrough.
제16항에 있어서,
상기 용액은 물, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는, 분리막의 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the solution comprises one selected from the group consisting of water, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and a combination of two or more thereof, a method of manufacturing a separation membrane.
제16항에 있어서,
상기 용액은 가교촉매를 더 포함하는, 분리막의 제조방법.
17. The method of claim 16,
The solution further comprises a crosslinking catalyst, the method of manufacturing a separation membrane.
제18항에 있어서,
상기 용액 중 가교촉매의 함량은 0.1~1중량%인, 분리막의 제조방법.
19. The method of claim 18,
The content of the crosslinking catalyst in the solution is 0.1 to 1% by weight, a method of manufacturing a separation membrane.
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