KR20120113647A - Porous separator and its preparing method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A porous separation membrane with same pore characteristics in both skin layers and a manufacturing method thereof are provided to enhance electrical performance and mechanical strength. CONSTITUTION: A porous separation membrane with same pore characteristics in both skin layers comprises the following steps: manufacturing a raw material resin mixture by mixing polyethylene resin having the average molecular weight of 500,000 or less, solid paraffin-based oil having the average molecular weight of 3000-5000, and liquid paraffin based oil having the average molecular weight of 900-1500; extruding and cooling the raw material resin compound; drawing the extruded raw material resin compound; and extracting the solid paraffin oil and liquid paraffin oil by depositing the raw material resin compound into an organic solvent.

Description

다공성 분리막 및 그 제조방법{Porous separator and its preparing method}Porous separator and its preparing method

본 발명은 다공성 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세히 설명하면 중량 평균분자량이 500,000 미만인 폴리에틸렌 수지로 이루어지고, 미세 기공이 다층 구조로 배향되어 있으며, 내부층(core layer)에는 양쪽 표면층(skin layer)에 비해 상대적으로 크기가 큰 기공들이 분포되어 있고, 양쪽 표면층이 동일한 기공특성을 갖고 있어서 기계적 강도가 높고, 동시에 전기적 성능이 우수한 다공성 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a porous membrane and a method for manufacturing the same, and more specifically, it is made of polyethylene resin having a weight average molecular weight of less than 500,000, micropores are oriented in a multilayer structure, and both surface layers (core layers) Compared to the skin layer, pores are relatively large in size, and both surface layers have the same pore characteristics, and thus the present invention relates to a porous membrane and a method of manufacturing the same having high mechanical strength and excellent electrical performance.

최근 스마트폰 등 휴대용 전자기기 관련 산업이 급속히 발전함에 따라 대표적인 2차 전지인 리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지의 수요가 크게 증가하고 있다. 특히 고유가 시대를 맞아 하이브리드 자동차나 플러그 인(plug-in) 자동차 등 전기 자동차가 실용화되면서 향후 리튬 2차 전지의 수요는 폭발적으로 증가할 것으로 예상된다. 이러한 산업적 수요에 따라 리튬 2차 전지의 경량화, 소형화 및 고용량화가 새로운 기술적 과제로 요구되고 있다.Recently, with the rapid development of portable electronic devices related industries such as smart phones, the demand for lithium ion batteries and lithium polymer batteries, which are representative secondary batteries, is greatly increased. In particular, with the high oil price era, electric vehicles such as hybrid cars and plug-in cars are becoming practical, and the demand for lithium secondary batteries is expected to explode in the future. In accordance with such industrial demand, weight reduction, miniaturization and high capacity of lithium secondary batteries are required as new technical challenges.

분리막(separator)은 2차 전지의 성능을 좌우하는 주요 구성요소로서, 양극과 음극 사이에 삽입되어 음극과 양극이 서로 접촉하는 단락 현상을 방지하는 기능을 한다. 또한 상기 분리막에는 무수히 많은 미세 기공(micro pores)이 형성되어 있어서, 상기 기공을 통해 이온물질이 양극과 음극 사이를 이동하면서 방전과 충전을 반복한다.The separator is a main component that determines the performance of the secondary battery, and is inserted between the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit phenomenon in which the negative electrode and the positive electrode contact each other. In addition, the separator has a myriad of micro pores (micro pores) are formed, the ion material is moved between the positive electrode and the negative electrode through the pore to repeat the discharge and charging.

이러한 분리막은 주로 화학적 안정성과 전기적 특성이 우수한 폴리 올레핀계 수지로 이루어지며, 이온물질의 통로 역할을 하는 상기 기공의 크기나 분포율 및 배향 구조에 따라서 분리막의 성능, 즉 기계적 강도 및 전기적 성능이 달라진다. 그래서 종래에도 분리막의 기공 구조에 대한 기술들이 다양하게 개발되어 있다.The separator mainly consists of a polyolefin resin having excellent chemical stability and electrical properties, and the performance of the separator, that is, mechanical strength and electrical performance, varies depending on the size, distribution ratio, and orientation structure of the pores serving as a passage for the ionic material. Therefore, various techniques have been developed for the pore structure of the separator.

예컨대, 국내 특허 제373204호(등록일자; 2003년02월10일)에는 양쪽 표면에는 활성층(Active layer)이 존재하고, 그 내부에는 지지층(support layer)이 존재하는 형태로 구성되어 있으며, 20,000 초/100cc 이하의 통기도를 갖는 고분자 전해질용 다성분계 복합 분리막이 소개되어 있다. For example, Korean Patent No. 373204 (registration date; February 10, 2003) has an active layer on both surfaces and a support layer inside thereof, and is composed of 20,000 seconds. A multicomponent composite membrane for polymer electrolytes having an air permeability of less than / 100 cc is introduced.

그리고 국내 특허 제577731호(등록일자 2006년 05월 01일)에는 폴리 올레핀계 수지를 주재료로 사용하되, 양쪽 표면에 일정 두께의 비결정층(amorphous Layer)을 형성시키고 그 내부에는 결정층(crystal Layer)을 형성하되, 상기 비결정층의 기공 크기는 1 이하이고, 내부 결정층의 기공 크기는 5 이하이며, 전체 기공율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 2차 전지용 미다공 분리막이 소개되어 있다. In Korea Patent No. 577371 (the date of registration, May 01, 2006), polyolefin resin is used as a main material, and an amorphous layer having a predetermined thickness is formed on both surfaces, and a crystal layer is formed inside. ), Wherein the pore size of the amorphous layer is 1 or less, the pore size of the internal crystal layer is 5 or less, and the total porosity is 50% or more.

또한 국내 특허 제776029호(등록일자 2007년 11월 06일)에는 음극측 표면에는 크기가 80nm~2 인 기공의 분포 비율이 90~97%, 크기가 80nm 미만인 기공의 분포 비율이 3~10% 이고, 양극측 표면에는 크기가 30nm~1 인 기공의 분포비율이 90~97%, 크기가 30nm 미만인 기공의 분포비율이 3~10% 인 것을 특징으로 2차 전지용 폴리 올레핀계 분리막이 소개되어 있다. In addition, Korean Patent No. 776029 (Registration date November 06, 2007) has a distribution ratio of 80 to 2% pores with a size of 80 nm to 2 and 3 to 10% of pores with a size of less than 80 nm on the cathode side surface. On the positive electrode side surface, a polyolefin separator for secondary batteries is introduced, wherein the distribution ratio of pores having a size of 30 nm to 1 is 90 to 97%, and the distribution ratio of pores having a size of less than 30 nm is 3 to 10%. .

그러나 상기와 같은 분리막은 그 제조과정에서 티-다이(T-die)를 통해 압출된 시트를 냉각하기 위하여 캐스팅 롤(casting roll)과 닙 롤(nip roll) 사이를 통과시키게 되는데, 이때 상기 캐스팅 롤과 닙 롤은 그 반경이 서로 다르기 때문에 상기 시트의 양쪽 표면에 각각 접촉하는 상기 두 롤의 냉각효과가 동일할 수 없다.However, such a separator is passed between a casting roll and a nip roll to cool the sheet extruded through a T-die during the manufacturing process, wherein the casting roll Since the and nip rolls have different radii, the cooling effect of the two rolls respectively contacting both surfaces of the sheet cannot be the same.

이처럼 종래 분리막은 제조과정에서 양쪽 표면층의 냉각속도에 미세한 차이가 발생하게 되고, 그로 인해서 양쪽 표면층의 기공특성, 즉 기공의 크기 및 분포를 제어하기가 용이하지 않은 문제점이 있다. 또한, 분리막의 기공율을 향상시키기 위하여 분자량이 낮은 원료수지를 사용하면, 이온 투과율이 상승하여 전기적 성능은 향상되지만 인장 강도 등 기계적 강도가 저하되는 문제점이 있다.
As such, the conventional separation membrane has a slight difference in the cooling rate of both surface layers in the manufacturing process, and thus there is a problem that it is not easy to control the pore characteristics, that is, the size and distribution of the pores of both surface layers. In addition, when using a raw material resin having a low molecular weight in order to improve the porosity of the separator, the ion permeability is increased to improve the electrical performance, but there is a problem that the mechanical strength such as tensile strength is lowered.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 우수한 전기적 성능과 우수한 기계적 강도를 동시에 실현할 수 있으며, 나아가 양쪽 표면층이 동일한 기공특성을 갖는 다공성 분리막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
The problem to be solved by the present invention is to provide an excellent electrical performance and excellent mechanical strength at the same time, and further to provide a porous separator and a method for manufacturing the same surface properties of both surface layers.

본 발명에 따른 다공성 분리막은, i) 중량 평균분자량이 500,000 미만인 폴리에틸렌 수지로 이루어지고, ii) 미세 기공들이 다층 구조로 배향되어 있으며, iii) 양쪽 표면층(skin layer)은 크기가 0.01nm~0.05인 기공의 분포율이 90~97%이고, 내부층(core layer)은 크기가 0.05~1인 기공의 분포율이 90~97%인 것을 특징으로 한다.The porous membrane according to the present invention comprises i) a polyethylene resin having a weight average molecular weight of less than 500,000, ii) micropores are oriented in a multilayer structure, and iii) both skin layers have a size of 0.01 nm to 0.05. The porosity distribution rate is 90-97%, and the inner layer (core layer) is characterized in that the distribution ratio of pores having a size of 0.05-1 is 90-97%.

본 발명에 따른 다공성 분리막의 제조방법은, A) 중량 평균분자량이 500,000 미만인 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여 중량 평균분자량이 3000~5000인 고상 파라핀계 오일 70~90 중량부와 중량 평균분자량이 900~1500인 액상 파라핀계 오일 70~90 중량부를 포함하는 원료수지 혼합물을 제조하는 공정과; B) 상기 원료수지 혼합물을 압출 및 냉각하는 공정과; C) 상기 B) 공정에서 압출된 원료수지 혼합물을 연신하는 공정과; D) 상기 C) 공정에서 연신된 원료수지 혼합물을 유기용매에 침적하여 상기 고상 파라핀계 오일과 액상 파라핀계 오일을 추출하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for producing a porous separator according to the present invention includes: A) 70 to 90 parts by weight of a solid paraffinic oil having a weight average molecular weight of 3000 to 5000 and a weight average molecular weight of 900 to 100 parts by weight of polyethylene resin having a weight average molecular weight of less than 500,000. Preparing a raw material mixture including 70 to 90 parts by weight of liquid paraffinic oil which is 1500; B) extruding and cooling the raw material mixture; C) stretching the raw resin mixture extruded in the step B); D) extracting the solid paraffinic oil and the liquid paraffinic oil by dipping the raw material resin mixture drawn in the step C) in an organic solvent.

또한, 본 발명에 따른 다공성 분리막의 제조방법은, a) 용융지수가 0.01~0.6g/10분이고 중량 평균분자량이 500,000 미만인 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여, 기공형성 첨가제로서 중량 평균분자량이 3000~5000인 고상(solid type) 파라핀계 오일 70~90중량부와, 중량 평균분자량이 900~1500인 액상(liquid type) 파라핀계 오일 70~90중량부, 그리고 산화방지제 6~10중량부를 포함하는 원료수지 혼합물을 제조하는 단계와; b) 상기 원료수지 혼합물을 압출용 스크류 내에 혼입하고 180~250의 온도로 용융하여 두께가 1000~6000인 겔상 시트를 압출하고, 상기 겔상 시트를 표면온도가 30~60로 조절되는 캐스팅 롤(casting roll)과 닙 롤(nip roll) 사이로 통과시키되, 상기 닙 롤은 중앙 부위의 직경(D1)이 양쪽 가장자리의 직경(D2)보다 작아서 그 표면에 축 방향으로 원호(圓弧) 형상의 역구배(逆勾配)가 형성된 것을 사용하여 상기 겔상 시트를 냉각 시키는 단계와; c) 냉각된 시트를 세로(Machine Direction) 방향에 이어 가로(Transeverse Direction) 방향으로 각각 약 5~15배씩 축차 연신하여 두께가 6~50인 연신 필름을 제조하는 단계와; d) 상기 연신 필름을 추출용매에 침적하여 상기 기공형성 첨가제를 제거하고, 110~150의 온도로 열 고정하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In addition, the method for producing a porous membrane according to the present invention includes a) a weight average molecular weight of 3000 to 5000 as a pore-forming additive with respect to 100 parts by weight of a polyethylene resin having a melt index of 0.01 to 0.6 g / 10 minutes and a weight average molecular weight of less than 500,000. Raw material resin containing 70 to 90 parts by weight of phosphorus solid type paraffinic oil, 70 to 90 parts by weight of liquid type paraffinic oil having a weight average molecular weight of 900 to 1500, and 6 to 10 parts by weight of antioxidant Preparing a mixture; b) mixing the raw material resin mixture into the screw for extrusion and melting at a temperature of 180 to 250 to extrude a gel sheet having a thickness of 1000 to 6000, and casting the gel sheet to a surface temperature of 30 to 60 pass between a roll and a nip roll, wherein the nip roll has an arc-shaped inverse gradient in the axial direction on its surface because the diameter D1 of the central portion is smaller than the diameter D2 of both edges. Iii) cooling said gelled sheet using what is formed; c) The cooled sheets are gradually drawn in the direction of the machine direction in the transverse direction, followed by the machine direction by about 5 to 15 times. Preparing a stretched film that is 6 to 50; d) immersing the stretched film in an extraction solvent to remove the pore-forming additive, and heat fixing at a temperature of 110 to 150; And a control unit.

본 발명에 따른 다공성 분리막은 종래의 분리막에 비해 동일한 조건에서 기계적 강도가 높고, 동시에 전기적 저항이 낮아 전기적 성능이 우수한 특성을 갖는다. 따라서, 리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지와 같은 2차 전지의 경량화, 소형화 및 고 용량화를 실현하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.The porous separator according to the present invention has a high mechanical strength under the same conditions as the conventional separator, and at the same time has low electrical resistance and has excellent electrical performance. Therefore, it is expected that the present invention can greatly contribute to realizing light weight, miniaturization and high capacity of secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium polymer batteries.

또한 고상 파라핀계 오일과 액상 파라핀계 오일을 함께 기공형성 첨가제로 사용함으로써 연신 배율을 크게 할 수 있으며, 그 결과 강도가 우수하면서도 박막화가 가능한 효과가 있다.
In addition, by using a solid paraffinic oil and a liquid paraffinic oil together as a pore-forming additive, it is possible to increase the draw ratio, and as a result, the strength is excellent and thinning is possible.

도 1은 본 발명에 따른 분리막의 단면 모습을 촬영한 주사전자현미경 사진,
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막의 양쪽 표면층(A,C) 및 내부층(B)의 표면 모습을 촬영한 주사전자현미경 사진,
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리막의 양쪽 표면층(A,C) 및 내부층(B) 표면 모습을 촬영한 주사전자현미경 사진이다.
도 4에서 겔상 시트를 냉각하는데 사용되는 닙 롤(nip roll)의 구조를 나타낸 도면이다.
1 is a scanning electron microscope photograph taken in a cross-sectional view of the separator according to the present invention,
2 is a scanning electron microscope photograph of the surface of both surface layers (A, C) and the inner layer (B) of the separator according to an embodiment of the present invention,
3 is a scanning electron microscope photograph of the surface of both surface layers (A, C) and the inner layer (B) of the separator according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing the structure of a nip roll (nip roll) used to cool the gel sheet.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명하는데 사용된 용어들은 본 발명의 목적을 위해 특별히 정의된 개념으로 사용될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, terms used to describe the present invention may be used as a concept specifically defined for the purpose of the present invention.

본 발명에 따른 다공성 분리막은 중량 평균분자량이 500,000 미만인 폴리에틸렌 수지로 이루어진다. 이때, 중량 평균분자량이 300,000 미만인 폴리에틸렌 수지를 사용하면, 분리막의 연신성은 향상되지만 기계적 강도가 약화되는 문제가 있고, 반대로 중량 평균분자량이 500,000 이상인 폴리에틸렌 수지를 사용하면, 분리막의 기계적 강도는 향상되나 연신성 및 혼련성이 떨어져서 생산성이 저하되고, 기공 크기를 제어하기가 용이하지 않은 문제가 있다.The porous separator according to the present invention consists of a polyethylene resin having a weight average molecular weight of less than 500,000. In this case, when the polyethylene resin having a weight average molecular weight of less than 300,000 is used, the stretchability of the separator is improved, but the mechanical strength is weakened. On the contrary, when the polyethylene resin having a weight average molecular weight of 500,000 or more is used, the mechanical strength of the separator is improved, but it is soft. There is a problem in that the productivity is lowered due to poor elongation and kneading, and it is not easy to control the pore size.

참고로 종래의 2차 전지용 분리막은 생산성과 기공 특성은 불량하지만 바람직한 기계적 강도를 유지하기 위하여 중량 평균분자량이 500,000 이상, 바람직하기로는 1,000,000 내지 15,000,000인 폴리 올레핀계 수지를 주로 사용하고 있다. For reference, conventional separators for secondary batteries are poor in productivity and pore characteristics, but in order to maintain desirable mechanical strength, a polyolefin resin having a weight average molecular weight of 500,000 or more, preferably 1,000,000 to 15,000,000 is mainly used.

또한, 본 발명의 분리막은 미세 기공이 다층 배향된 단면 구조를 갖는다. 첨부한 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막의 단면 모습을 20,000배 확대 촬영한 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope) 사진으로서, 미세한 섬유조직이 도 1의 가로 방향으로 나란히 배치되어 있고, 그 사이에 수많은 미세 기공들이 층층이 배향되어 있으며, 특히 분리막의 양쪽 표면층(도 1의 상단 및 하단 부위)에 배치된 기공에 비해 분리막의 내부층(도 1의 중간 부위)에 배치된 기공의 크기가 더 크다는 것을 육안으로 확인할 수 있다.In addition, the separator of the present invention has a cross-sectional structure in which micropores are oriented in multiple layers. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a 20,000-fold magnification of a cross-sectional view of a separator according to an embodiment of the present invention, in which fine fibers are arranged side by side in the horizontal direction of FIG. In the meantime, a number of fine pores are arranged in the layered layer, and in particular, the size of the pores disposed in the inner layer of the membrane (middle portion of FIG. 1) compared to the pores disposed on both surface layers of the membrane (the upper and lower portions of FIG. 1). It can be seen visually that is greater.

상기 분리막은 이처럼 다층 배향된 기공구조를 가짐으로 인해서 종래의 분리막에 비해 중량 평균 분자량이 훨씬 작은 폴리에틸렌 수지를 사용하면서도 오히려 우수한 기계적 강도를 유지할 수 있고, 통기성과 직접적인 관련이 있는 오픈 셀(open cell)의 비중이 높게 형성된다. 여기서 오픈 셀이라 함은 미세기공들이 분리막의 폭 방향으로 서로 연결된 것으로서, 이러한 오픈 셀들을 통해서 이온물질이 양극과 음극 사이를 보다 원활하게 이동한다.
Since the separator has a multi-layered pore structure, it is possible to maintain excellent mechanical strength while using polyethylene resin having a much lower weight average molecular weight than conventional separators, and to directly open air cells directly related to breathability. The specific gravity of is formed high. Here, the open cells are micropores connected to each other in the width direction of the separator, and the ionic material moves more smoothly between the anode and the cathode through these open cells.

한편 도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시예에 따라 제조된 분리막에 대하여 양쪽 표면층 및 내부층을 20,000배 확대 촬영한 SEM 사진이다. 좌측 사진 A는 각각 상기 분리막의 상면 모습을 촬영한 사진이고, 우측 사진 C는 각각 상기 분리막의 하면 모습을 촬영한 사진이며, 가운데 사진 B는 상기 분리막에서 표면층을 필링(peeling)하여 내부층의 모습을 촬영한 사진이다.2 and 3 are SEM images of 20,000 times magnification of both the surface layer and the inner layer of the separator prepared according to the embodiment of the present invention. The left photograph A is a photograph of the upper surface of the separator, and the right photograph C is a photograph of the lower surface of the separator, respectively, and the middle photograph B is a peeling of the surface layer from the separator to show the inner layer. The picture taken.

상기 도 2 및 도 3을 통해서 상기 분리막의 양쪽 표면층(사진 A 및 C)에는 크기가 작은 기공이 분포되어 있고, 분리막의 내부층(사진 B)에는 상대적으로 크기가 큰 기공이 분포되어 있다는 것을 확인할 수 있다. 동일한 방법으로, 본 발명의 분리막에 대하여 여러장의 SEM 사진을 촬영하고, 표면층과 내부층에 분포된 기공 크기를 실측하여 그 분포도를 산정한 결과, 양쪽 표면층에는 크기가 0.01nm~0.05인 기공의 분포율이 90~97%이고, 내부층에는 크기가 0.05~1인 기공의 분포율이 90~97%이며, 양쪽 표면층의 기공 크기와 분포가 서로 동일한 양상을 보이는 것으로 확인 되었다.2 and 3 confirm that the small pores are distributed in both surface layers (photographs A and C) of the separator, and the relatively large pores are distributed in the inner layer (photograph B) of the separator. Can be. In the same way, several SEM photographs were taken of the separation membrane of the present invention, the pore sizes distributed in the surface layer and the inner layer were measured, and the distribution thereof was calculated. As a result, the distribution ratio of pores having a size of 0.01 nm to 0.05 in both surface layers was obtained. 90-97% of the pore size was 0.05 ~ 1 in the inner layer, and the pore size and distribution of both surface layers were found to be the same.

또한, 상기 분리막의 내부층(사진 B)에는 마치 잎맥처럼 굵은 섬유다발들이 분포되어 있는 것을 볼 수 있는데, 이러한 섬유다발들로 인해서 내부층에 분포된 기공의 크기가 확대되고, 동시에 종래의 분리막에 비해 중량 평균 분자량이 훨씬 작은 폴리에틸렌 수지를 사용하면서도 오히려 우수한 기계적 강도를 유지할 수 있는 것으로 짐작된다.
In addition, it can be seen that thick fiber bundles are distributed in the inner layer of the separator (photograph B), as if leaf veins are distributed, and the size of pores distributed in the inner layer is enlarged due to these fiber bundles, and at the same time, It is estimated that a polyethylene resin having a much smaller weight average molecular weight can be used, while maintaining excellent mechanical strength.

이하, 본 발명에 따른 다공성 분리막의 제조방법은 A) 중량 평균분자량이 500,000 미만인 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여 중량 평균분자량이 3000~5000인 고상 파라핀계 오일 70~90 중량부와 중량 평균분자량이 900~1500인 액상 파라핀계 오일 70~90 중량부를 포함하는 원료수지 혼합물을 제조하는 공정과; B) 상기 원료수지 혼합물을 용융 및 압출하는 공정과; C) 상기 B) 공정에서 압출된 원료수지 혼합물을 연신하는 공정과; D) 상기 C) 공정에서 연신된 원료수지 혼합물을 유기용매에 침적하여 상기 고상 파라핀계 오일과 액상 파라핀계 오일을 추출하는 공정을 포함하여 이루어진다.
Hereinafter, the method for producing a porous membrane according to the present invention A) 70 to 90 parts by weight of solid phase paraffinic oil having a weight average molecular weight of 3000 to 5000 and a weight average molecular weight of 900 to 100 parts by weight of polyethylene resin having a weight average molecular weight of less than 500,000 Preparing a raw resin mixture comprising 70 to 90 parts by weight of liquid paraffinic oil of 1,500; B) melting and extruding the raw resin mixture; C) stretching the raw resin mixture extruded in the step B); D) extracting the solid paraffinic oil and the liquid paraffinic oil by dipping the raw material resin mixture drawn in the step C) in an organic solvent.

A) A) 원료수지Raw material resin 혼합물의 혼합 공정 Mixing process of the mixture

먼저 용융지수가 0.01~0.6g/10분이고 중량 평균분자량이 500,000 미만인 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여, 기공형성 첨가제로서 중량 평균분자량이 3000~5000인 고상(solid type) 파라핀계 오일 70~90중량부와, 중량 평균분자량이 900~1500인 액상(liquid type) 파라핀계 오일 70~90중량부, 그리고 산화방지제 6~10중량부를 포함하는 원료수지 혼합물을 제조한다. First, 70 to 90 parts by weight of a solid type paraffinic oil having a weight average molecular weight of 3000 to 5000 as a pore forming additive with respect to 100 parts by weight of polyethylene resin having a melt index of 0.01 to 0.6 g / 10 minutes and a weight average molecular weight of less than 500,000. And, a raw resin mixture comprising 70 to 90 parts by weight of a liquid paraffinic oil having a weight average molecular weight of 900 to 1500, and 6 to 10 parts by weight of an antioxidant is prepared.

상기 원료수지 혼합물은 먼저 고상 파라핀계 오일을 가온하여 용해한 후에 여기에 액상 파라핀계 오일을 혼합하여 기공형성 첨가제를 제조한다. 이렇게 하면 상기 기공형성 첨가제는 겔 상태를 유지하게 되는데, 이러한 겔 상태의 기공형성 첨가제를 폴리에틸렌 수지 및 산화 방지제와 다시 혼합하는 것이 바람직하다.The raw material resin mixture is first dissolved by heating the solid paraffinic oil, and then mixed with the liquid paraffinic oil to prepare a pore-forming additive. In this way, the pore-forming additive maintains the gel state, and it is preferable to mix the gel-based pore-forming additive with the polyethylene resin and the antioxidant again.

이때, 용융지수가 0.01g/10분 미만인 폴리에틸렌 수지를 사용하면 흐름성이 낮아서 기공형성 첨가제와의 혼합이 잘 이루어지지 않고, 연신과정에서 두께가 균일한 시트를 얻기 어려운 문제가 있다. 또한, 용융지수가 0.6g/10분 이상인 폴리에틸렌 수지를 사용하면 흐름성이 너무 높아서 시트 압출단계에서 상기 수지가 흘러내릴 우려가 있고, 완성된 분리막의 기계적 강도가 낮아지는 문제가 있다.In this case, when the polyethylene resin having a melt index of less than 0.01 g / 10 minutes is low in flowability, it is difficult to mix with the pore-forming additive, and it is difficult to obtain a uniform sheet in the stretching process. In addition, when a polyethylene resin having a melt index of 0.6 g / 10 minutes or more is used, the flowability is too high, so that the resin may flow in the sheet extrusion step, and the mechanical strength of the finished separator is lowered.

그리고 상기 기공형성 첨가제에서 고상 파라핀계 오일과 액상 파라핀계 오일의 비율은 1 : 0.8 ~ 1.2, 바람직하기로는 1 : 1의 비율인 것이 좋다. 그리고 상기 고상 파라핀계 오일과 액상 파라핀계 오일의 사용량이 각각 70중량부 미만이면 분리막의 기공율이 낮아져서 2차 전지의 충전능력이 불량하게 될 우려가 있고, 반대로 90중량부 이상이면 시트 압출과정에서 상기 폴리에틸렌 수지와 기공형성 첨가제 사이에 상 분리가 발생하여 시트의 파단 현상이 발생할 수 있다.And the ratio of the solid paraffinic oil and the liquid paraffinic oil in the pore-forming additive is 1: 0.8 ~ 1.2, preferably 1: 1 ratio. If the amount of the solid paraffinic oil and the liquid paraffinic oil is less than 70 parts by weight, respectively, the porosity of the separator may be lowered, resulting in poor charging capacity of the secondary battery. Phase separation may occur between the polyethylene resin and the pore-forming additive to cause breakage of the sheet.

상기 파라핀계 오일로는 왁스를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use a wax as the paraffinic oil.

상기 산화 방지제로서는 통상적인 산화방지제를 사용할 수 있으나, 특히 인산염계의 첨가제, 예컨대 포스파이트 에스테르(phosphite ester)를 사용할 수 있다.Conventional antioxidants may be used as the antioxidant, but in particular, phosphate-based additives such as phosphite esters may be used.

본 발명에서는 상기 산화 방지제 이외에도 필요에 따라 자외선 흡수제, 안티 블록킹제, 안료, 염료, 무기 충진제 등의 각종 첨가제를 첨가할 수 있다.
In the present invention, in addition to the above antioxidants, various additives such as ultraviolet absorbers, anti blocking agents, pigments, dyes and inorganic fillers may be added as necessary.

B) B) 원료수지Raw material resin 혼합물의 압출 및 냉각 공정 Extrusion and cooling process of the mixture

다음으로 상기 원료수지 혼합물을 압출용 스크류 내에 혼입하고, 180~250의 온도로 용융하여 충분히 혼합한 다음, 상기 원료수지 혼합물을 티-다이(T-die)를 통해 압출하여 두께가 1000~6000인 겔상 시트를 제조한다. Next, the raw resin mixture is mixed into the extrusion screw, melted at a temperature of 180 to 250, and sufficiently mixed, and then the raw resin mixture is extruded through a T-die to have a thickness of 1000 to 6000. A gel sheet is produced.

이어 상기 겔상 시트를 표면온도가 30~60로 조절되는 캐스팅 롤(casting roll)과 닙 롤(nip roll) 사이로 통과시킨다. 이렇게 하면, 상기 캐스팅 롤 및 닙 홀과 직접 접촉되는 시트 표면층은 상대적으로 빨리 냉각되어 고체화 하고, 시트 내부층은 시트 표면층에 비해 느리게 냉각되어 고체화 한다. 이때, 상기 기공형성 첨가제도 폴리에틸렌 수지와 함께 고체화 되면서 빨리 냉각되는 표면층에서는 상대적으로 부피가 입자를 형성하고, 서서히 냉각되는 내부층에서는 상대적으로 부피가 작은 입자를 형성하게 된다. The gel sheet is then passed between a casting roll and a nip roll whose surface temperature is adjusted to 30 to 60. In this way, the sheet surface layer in direct contact with the casting roll and the nip hole cools and solidifies relatively quickly, and the sheet inner layer cools and solidifies slowly compared to the sheet surface layer. In this case, the pore-forming additive is also solidified with the polyethylene resin to form relatively bulky particles in the surface layer that is rapidly cooled, and form relatively small particles in the inner layer that is gradually cooled.

그런데, 상기 캐스팅 롤은 닙 롤에 비해 그 반경이 1.4 ~ 1.6배 가량 크다. 따라서 상기 캐스팅 롤과 닙 롤 사이로 겔상 시트를 통과시키면, 닙 롤은 캐스팅 롤에 비해 훨씬 빨리 회전하기 때문에 양쪽 롤의 시트 냉각 능력이 상이하고, 따라서 시트의 양쪽 표면층에 형성되는 기공구조가 서로 달라지는 문제점이 발생한다.However, the casting roll has a radius of 1.4 to 1.6 times larger than that of the nip roll. Therefore, when the gel sheet is passed between the casting roll and the nip roll, the nip roll rotates much faster than the casting roll, so the sheet cooling ability of both rolls is different, and thus the pore structures formed on both surface layers of the sheet are different from each other. This happens.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하기 위하여 상기 닙 롤의 표면에 축 방향으로 '역구배(逆勾配)'가 형성된 것을 사용한다. 본 발명에서 '역구배'라 함은 도 4와 같이 닙 롤의 중앙부위의 직경(D1)이 양쪽 가장자리의 직경(D2)보다 작고, 그래서 그 외곽선이 원호(圓弧) 형상으로 이루어진 것을 말한다. 이때, 상기 닙 롤은 축 방향으로 길이(L)가 800~1000mm이고, 상기 역구배를 형성하는 원호, 즉 축 방향으로 외접하는 원의 반지름(R)은 500,000~2,000,000mm인 것이 바람직하다. 참고로 도 4에서는 이해를 돕기 위해서 닙 롤의 길이(L)에 비해 원호의 반지름(R)를 상대적으로 작게 표시 하였으나, 실제로는 상기 반지름(R)이 훨씬 크다는 점을 이해해야 한다.
In the present invention, in order to solve such a problem, a 'reverse gradient' is formed on the surface of the nip roll in the axial direction. In the present invention, the "reverse gradient" refers to the diameter D1 of the center portion of the nip roll is smaller than the diameter D2 of both edges, as shown in Figure 4, so that the outline is formed in an arc shape. At this time, the nip roll has a length (L) of 800 ~ 1000mm in the axial direction, it is preferable that the radius (R) of the circular arc to form the reverse gradient, that is, the circle circumscribed in the axial direction is 500,000 ~ 2,000,000mm. For reference, in FIG. 4, the radius R of the arc is relatively small compared to the length L of the nip roll. However, it should be understood that the radius R is much larger.

이와 같이 상기 닙 롤의 표면에 역구배를 형성하면, 상기 닙 롤의 표면적이 그만큼 표면적이 넓어져서 비록 캐스팅 롤에 비해 회전 속도가 빠르더라도 캐스팅 롤과 동일한 냉각 능력을 갖게 된다. 상기 역구배를 형성하는 원호의 반지름(R)이 500,000mm 미만이면, 중앙부위 직경(D1)과 양쪽 가장자리 직경(D2)의 차이가 너무 커서 상기 시트의 중앙 부위와 양쪽 가장자리 사이의 두께 편차가 너무 커지는 문제가 있고, 2,000,000mm 이상이면 닙 롤의 냉각 효과가 부족한 문제가 있다. As such, when the inverse gradient is formed on the surface of the nip roll, the surface area of the nip roll is increased so that the cooling capacity is the same as that of the casting roll even though the rotational speed is faster than that of the casting roll. If the radius R of the arc forming the inverse gradient is less than 500,000 mm, the difference between the central diameter D1 and both edge diameters D2 is so large that the thickness deviation between the central portion and both edges of the sheet is too large. There exists a problem of becoming large, and when it is 2,000,000 mm or more, there exists a problem which the cooling effect of a nip roll runs short.

한편, 상기 캐스팅 롤과 닙 롤의 표면온도가 30 미만이면 상기 기공형성 첨가제가 급속히 냉각되면서 상기 롤 표면에 고착되어 겔상 시트의 표면에 요철을 발생하거나 두께가 균일한 시트를 얻을 수 없게 된다. 반대로 60 이상이면 상기 기공형성 첨가제가 고체화 되지 않아서 사이즈가 큰 기공을 형성하기 어려우며, 캐스팅 롤 표면에 액상 파라핀계 오일이 묻어서 시트와 롤 사이에 미끄럼 현상이 발생하고, 시트를 일정한 비율로 연신 시킬 수 없는 문제가 발생한다.
On the other hand, when the surface temperature of the casting roll and the nip roll is less than 30, the pore-forming additive is rapidly cooled and fixed to the surface of the roll to cause irregularities on the surface of the gel-like sheet or to obtain a sheet having a uniform thickness. On the contrary, when the pore-forming additive is not solidified, it is difficult to form pores having a large size, and liquid paraffinic oil is buried on the surface of the casting roll, and a sliding phenomenon occurs between the sheet and the roll, and the sheet can be stretched at a constant ratio. No problem occurs.

C) 시트 C) sheet 연신Stretch 공정 fair

다음은 냉각된 시트를 세로방향(machine direction)에 이어 가로방향(transeverse direction)으로 각각 약 5~15배씩 축차 연신하여 두께가 6~50인 필름을 제조한다. 즉, 세로방향으로 먼저 5~15배씩 연신하고, 이어서 가로 방향으로 다시 5~15배 연신한다. 이렇게 하면, 상기 닙 롤의 역 구배에 의하여 형성되었던 두께 편차가 해소되고 전체적으로 균일한 두께 분포를 가지면서 동시에 상기 표면층 및 내부층에 분포되어 있던 기공형성 첨가제들이 층층이 배열되는 다층 배향구조를 갖게 된다. Next, the cooled sheet is successively stretched by about 5 to 15 times in the machine direction and then in the transeverse direction to produce a film having a thickness of 6 to 50. In other words, the film is first stretched 5 to 15 times in the longitudinal direction, and then stretched 5 to 15 times in the horizontal direction. In this way, the thickness variation formed by the inverse gradient of the nip roll is eliminated, and the pore-forming additives distributed in the surface layer and the inner layer have a multi-layered alignment structure in which the layer layers are arranged at the same time.

일반적으로 다공성 분리막 제조시에는 세로방향이나 가로방향 중 한쪽 방향으로만 연신하는 일축 연신을 실시하거나, 또는 양쪽 방향으로 동시에 연신하는 동시 이축 연신을 실시한다. 그런데 상기 일축 연신의 경우, 기계가 시트를 사출하는 방향 즉 세로방향으로만 연신해야 하기 때문에 생산성이 떨어진다. 또한 동시 이축 연신의 경우, 시트에 가해지는 연신력이 줄어들기 때문에 고속 또는 광폭 연신이 곤란한 문제가 있다.In general, when manufacturing a porous separator, uniaxial stretching is performed in one of the longitudinal and transverse directions, or simultaneous biaxial stretching is performed in both directions. However, in the case of the uniaxial stretching, the productivity is lowered because the machine must be stretched only in the direction in which the sheet is ejected, that is, in the longitudinal direction. In addition, in the case of simultaneous biaxial stretching, since the stretching force applied to the sheet is reduced, there is a problem that high speed or wide stretching is difficult.

그러나, 본 발명에서는 세로방향에 이어 가로방향으로 순차적으로 진행하는 축차 이축 연신을 실시하므로서, 생산성이 우수한 고배율 연신이 가능하고, 장차 분리막 내부의 미세 기공들이 다층 구조로 형성되며, 우수한 기계적 강도를 가지게 된다.
However, in the present invention, by performing the sequential biaxial stretching sequentially in the horizontal direction after the longitudinal direction, high magnification stretching with excellent productivity is possible, and in the future, fine pores inside the separator are formed in a multilayer structure, and have excellent mechanical strength. do.

D) 기공형성 첨가제 추출 공정D) Pore Forming Additive Extraction Process

마지막으로 연신된 상기 시트를 추출용매에 침적하여 기공형성 첨가제를 제거함으로써 미세기공을 형성하고, 열 고정 챔버에서 110~150로 열 고정하여 잔류 응력을 제거한다. 이때 사용할 수 있는 유기 용매로는 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 탄화 수소, 염화메틸렌, 사염화 탄소 등의 염소화 탄화수소, 불화 탄화수소, 디에틸 에테르, 디옥산 등의 에테류 등을 사용할 수 있다. Finally, the stretched sheet is immersed in the extraction solvent to remove the pore-forming additives to form micropores, and heat-fixed to 110 to 150 in the heat fixing chamber to remove residual stress. At this time, examples of the organic solvent that can be used include hydrocarbons such as pentane, hexane and heptane, chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride, fluorinated hydrocarbons, ethers such as diethyl ether and dioxane, and the like.

그리고, 상기 열고정 온도가 110 미만이면 분리막의 내열성이 저하되는 문제가 발생하며, 반대로 150 이상이면 분리막 파단 등의 문제가 발생할 수 있다. When the heat setting temperature is less than 110, a problem of deterioration in heat resistance of the separator may occur.

본 발명에 따른 다공성 분리막은 2차 전지용 분리막 이외에 리튬이온 커버시트 등과 같은 전자부품의 분리막으로도 넓게 활용될 수 있다.
The porous separator according to the present invention may be widely used as a separator of an electronic component such as a lithium ion cover sheet in addition to the separator for a secondary battery.

이하, 본 발명에 대한 실시예를 설명한다. 그러나, 이들 실시예에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, examples of the present invention will be described. However, the scope of the present invention is not limited by these examples.

중량 평균분자량이 3746인 고상 왁스 9.9kg과 중량 평균분자량이 1304인 액상 왁스 9.9kg을 혼합하여 기공형성 첨가제를 제조하고, 여기에 용융지수가 0.4~0.5g/10분이며 중량 평균분자량(MW)이 380,000인 폴리에틸렌 수지 12.3kg와, 산화 방지제로서 포스파이트 에스테르(phosphite ester) 1.0kg을 첨가하여 원료수지 혼합물을 제조하였다.A pore-forming additive was prepared by mixing 9.9 kg of solid wax with a weight average molecular weight of 3746 and 9.9 kg of liquid wax with a weight average molecular weight of 1304. A raw material resin mixture was prepared by adding 12.3 kg of this 380,000 polyethylene resin and 1.0 kg of phosphite ester as an antioxidant.

상기 원료수지 혼합물을 압출용 스크류(screw) 내에 투입하고, 200의 온도에서 스크류의 회전속도를 400rpm로 유지하면서 티 다이(T-die)를 통해 압출하여 두께가 1800 인 겔상 시트를 형성하였다.The raw resin mixture was introduced into an extrusion screw, and extruded through a T-die while maintaining the rotational speed of the screw at 400 rpm to form a gel sheet having a thickness of 1800.

상기 겔상 시트를 표면 온도가 각각 40를 유지되는 캐스팅 롤과 닙 롤 사이로 통과 시키면서 냉각하였다. 이때, 상기 캐스팅 롤과 닙 롤의 반경 비율이 1.5 : 1.0인 것을 사용하고, 상기 닙 롤은 길이가 900mm 이며, 축 방향으로 표면에 역구배를 형성하는 원호의 반지름(R)이 1,700,000mm인 것을 사용하였다.The gel sheet was cooled while passing between a casting roll and a nip roll where the surface temperature was maintained at 40 respectively. In this case, the casting roll and the nip roll using a ratio of 1.5: 1.0, the nip roll is 900mm in length, the radius (R) of the arc to form a reverse gradient on the surface in the axial direction is 1,700,000mm Used.

상기 시트를 랩 스트래칭 기기(lab stretching machine)에서 먼저 세로방향(machine direction)으로 10배 연신하고, 이어 가로방향(transeverse direction)으로 10배 축차 연신을 실시한 후, 연신된 시트를 염화 메틸렌 용액에 침적하여 상기 기공형성 첨가제를 용출, 제거하였다.The sheet is first stretched 10 times in the machine direction in a lab stretching machine, and then sequentially stretched 10 times in the transeverse direction, and then the stretched sheet is immersed in a methylene chloride solution. The pore-forming additive was eluted and removed.

마지막으로 연신된 상기 시트를 온도 130의 열 챔버 속에서 4분 동안 열 고정하여 두께가 10.1의 폴리에틸렌 분리막을 제조하였다.
Finally, the stretched sheet was heat-fixed for 4 minutes in a thermal chamber at a temperature of 130 to prepare a polyethylene separator having a thickness of 10.1.

상기 실시예 1에서 압출용 스크류의 회전속도를 376rpm으로 유지하여 겔상 시트의 두께를 2800 로 하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 두께가 16.2인 폴리에틸렌 분리막을 제조하였다.
Except for maintaining the rotational speed of the extrusion screw in 376rpm in Example 1 to the thickness of the gel sheet 2800 was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a polyethylene membrane having a thickness of 16.2.

상기 실시예 1에서 압출용 스크류의 회전속도를 360rpm으로 유지하여 겔상 시트의 두께를 3400 로 하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 두께가 19.9인 폴리에틸렌 분리막을 제조하였다.
The polyethylene separation membrane having a thickness of 19.9 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the gel sheet was 3400 by maintaining the rotational speed of the extrusion screw at 360 rpm.

[기공 특성 확인] [Checking Pore Characteristics]

상기 실시예 1에 따라 제조된 분리막의 단면 모습을 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope)으로 20,000배 확대 촬영하고, 그 사진을 도 1에 첨부하였다. 상기 도 1 을 통해 본 발명의 분리막은 미세기공이 다층 배향된 단면 구조를 갖는다는 사실을 확인할 수 있다.A cross-sectional view of the separator prepared according to Example 1 was magnified 20,000 times with a scanning electron microscope (SEM), and a photograph thereof was attached to FIG. 1. 1, it can be seen that the separator of the present invention has a cross-sectional structure in which micropores are oriented in a multilayer manner.

또한 상기 실시예 1 및 2에 따라 제조된 분리막의 상하 표면층 및 내부층의 모습을 SEM으로 20,000배 확대 촬영하고, 그 사진을 각각 도 2 및 도 3에 첨부하였다. 상기 도 2 및 도 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 분리막의 상하 표면층(사진 A 및 C)에는 비교적 크기가 작은 기공의 분포율이 높고, 내부층(사진 B)에는 상대적으로 크기가 큰 기공의 분포율이 높다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 내부층(사진 B)에는 종래의 분리막과 달리 마치 잎맥처럼 굵은 섬유 다발들이 나란히 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.
In addition, the upper and lower surface layers and the inner layer of the separator prepared according to Examples 1 and 2 were taken 20,000 times magnification by SEM, and the photographs were attached to FIGS. 2 and 3, respectively. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the upper and lower surface layers (photographs A and C) of the separator of the present invention have a high distribution of relatively small pores, and the inner layer (photograph B) of relatively large pores. It can be seen that the distribution ratio is high. In addition, unlike the conventional separation membrane in the inner layer (picture B), it can be seen that thick fiber bundles are formed side by side like a leaf vein.

[물성 시험][Physical Test]

상기 실시예 1, 2, 3에서 제조된 분리막과 비교예로서 종래 시판 중인 분리막[중국 금휘(金輝)사 제품]에 대하여 각각 전기적 성능과 기계적 물성을 각각 측정하고, 그 결과를 다음 표 1에 비교하였다.
The electrical performance and mechanical properties of the separators prepared in Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples commercially available (Gumhui, China) were respectively measured, and the results are compared to the following Table 1. It was.


시 험 항 목

Test Items
실 시 예Example 비교예Comparative example
1One 22 33 두께 (㎛)Thickness (㎛) 10.110.1 16.216.2 19.919.9 21.621.6 이온전도도(10-⁴S/㎝)Ion Conductivity (10-⁴S / cm) 8.98.9 8.38.3 7.37.3 6.86.8 통기도(sec/100ml)Breathability (sec / 100ml) 161.5161.5 229.8229.8 230.1230.1 415.6415.6 인장강도(kgf/㎠)Tensile strength (kgf / cm2) MDMD 19481948 21402140 21022102 977977 TDTD 23952395 15641564 14031403 926926 인장신율(%)Tensile Elongation (%) MDMD 8282 5151 6262 156.8156.8 돌자강도(Kgf)Stone breaking strength (Kgf) 529529 698.2698.2 697.5697.5 408.9408.9

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 분리막은 종래 시판 제품에 비해 이온 전도도가 훨씬 높은 수준을 보이고 있다. 참고로, 이온 전도도가 높음으로서 이차 전지의 충전 및 방전 효율과 사이클 증가에 기여하여 결국 2차 전지의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.As shown in Table 1, the separator prepared according to the embodiment of the present invention shows a much higher level of ion conductivity than conventional commercial products. For reference, the high ionic conductivity contributes to the increase of the charging and discharging efficiency and the cycle of the secondary battery, thereby improving the durability of the secondary battery.

또한 본 발명의 실시예에 따라 제조된 분리막은 시판 제품에 비해 상대적으로 두께가 얇고 통기도가 우수하면서도 기계적 물성, 즉 인장 강도 및 돌자강도(Puncture strength)가 모두 우수한 것으로 확인되었다.
In addition, the separator prepared according to the embodiment of the present invention was relatively thin compared to the commercially available products and excellent in breathability, it was confirmed that both mechanical properties, that is, excellent tensile strength and puncture strength (Puncture strength).

[시험방법][Test Methods]

상기 표 1의 시험항목에 대한 시험방법은 다음과 같다.The test method for the test item of Table 1 is as follows.

1) 이온 전도도(10-⁴S/㎝) : 동일한 면적의 Ni 금속 사이에 전해액을 함침시킨 분리막을 고정시키고 파우치로 밀봉한 후 임피던스 측정기를 이용하여 이온 전도도를 측정한다. 1) Ionic Conductivity (10-⁴S / cm): After fixing the separator impregnated with electrolyte between Ni metals of the same area and sealing it with a pouch, measure the ion conductivity using an impedance measuring instrument.

2) 통기도(sec/100ml) : Toyoseiki 통기도 측정기를 이용하여 크기가 30 X 30mm인 시료에 대하여 100ml의 공기가 통과 하는 시간을 측정한다.2) Breathability (sec / 100ml): Measure the time that 100ml of air passes through the sample of 30 X 30mm using Toyoseiki breathability meter.

3) 인장강도(kgf/㎠) : Instron 인장강도 시험기를 이용하여 크기가 20 X 200mm인 시료에 대해 종(MD) 및 횡(TD) 방향으로 파단이 일어날 때까지 가해진 힘을 측정한다.3) Tensile strength (kgf / ㎠): Measure the applied force until breaking occurs in the longitudinal (MD) and transverse (TD) directions for a sample of size 20 X 200mm using an Instron tensile strength tester.

4) 인장신율(%) : Instron 인장강도 시험기를 이용하여 크기가 20 X 200mm인 시료에 대하여 종(MD) 방향으로 파단이 일어날 때까지 가해진 늘어난 비율을 측정한다.4) Tensile Elongation (%): Using an Instron tensile strength tester, measure the increased rate applied until the fracture occurs in the longitudinal direction (MD) for a sample of 20 X 200mm in size.

5) 돌자강도(Kgf) : Katotech 돌자강도 측정기를 이용하여 크기가 100 X 50mm인 시료에 대해 스틱(Stick)으로 힘을 가하여 시료가 뚫리는 시점까지 가해지는 힘을 측정한다.5) Penetration Strength (Kgf): Using Katotech Penetration Strength Tester, measure the force applied until the sample is punctured by applying a force to the sample with a stick of 100 X 50mm in size.

Claims (8)

i) 중량 평균분자량이 500,000미만인 폴리에틸렌 수지로 이루어지고, ii) 미세 기공들이 다층 구조로 배향되어 있으며, iii) 양쪽 표면층(skin layer)에는 크기가 0.01nm~0.05인 기공의 분포율이 90~97%이고, 내부층(core layer)에는 크기가 0.05~1인 기공의 분포율이 90~97%인 것을 특징으로 하는 다공성 분리막.
i) Polyethylene resin having a weight average molecular weight of less than 500,000, ii) Fine pores are oriented in a multilayer structure, and iii) The distribution ratio of pores having a size of 0.01 nm to 0.05 in both skin layers is 90-97%. The inner layer (core layer) is a porous separator, characterized in that the distribution ratio of the pores having a size of 0.05 ~ 1 is 90 ~ 97%.
제1항에 있어서, 상기 표면층(skin layer)은 양쪽 표면층이 서로 동일한 기공특성을 갖는 것을 특징으로 다공성 분리막.
The porous membrane of claim 1, wherein each of the surface layers has the same porosity.
A) 중량 평균분자량이 500,000미만인 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여 중량 평균분자량이 3000~5000인 고상 파라핀계 오일 70~90 중량부와 중량 평균분자량이 900~1500인 액상 파라핀계 오일 70~90 중량부를 포함하는 원료수지 혼합물을 제조하는 공정과;
B) 상기 원료수지 혼합물을 압출 및 냉각하는 공정과;
C) 상기 B) 공정에서 압출된 원료수지 혼합물을 연신하는 공정과;
D) 상기 C) 공정에서 연신된 원료수지 혼합물을 유기용매에 침적하여 상기 고상 파라핀계 오일과 액상 파라핀계 오일을 추출하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.
A) 70 to 90 parts by weight of solid paraffinic oil having a weight average molecular weight of 3000 to 5000 and 70 to 90 parts by weight of liquid paraffinic oil having a weight average molecular weight of 900 to 1500 with respect to 100 parts by weight of polyethylene resin having a weight average molecular weight of less than 500,000. Preparing a raw resin mixture comprising;
B) extruding and cooling the raw material mixture;
C) stretching the raw resin mixture extruded in the step B);
And d) extracting the solid paraffinic oil and the liquid paraffinic oil by immersing the raw resin mixture stretched in the step C) in an organic solvent.
a) 용융지수가 0.01~0.6g/10분이고 중량 평균분자량이 500,000 미만인 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대하여, 기공형성 첨가제로서 중량 평균분자량이 3000~5000인 고상(solid type) 파라핀계 오일 70~90 중량부와, 중량 평균분자량이 900~1500인 액상(liquid type) 파라핀계 오일 70~90 중량부, 그리고 산화방지제 6~10 중량부를 포함하는 원료수지 혼합물을 제조하는 단계와;
b) 상기 원료수지 혼합물을 압출용 스크류 내에 혼입하고 180~250의 온도로 용융하여 두께가 1000~6000인 겔상 시트를 압출하고, 상기 겔상 시트를 표면온도가 30~60로 조절되는 캐스팅 롤(casting roll)과 닙 롤(nip roll) 사이로 통과시키되, 상기 닙 롤은 중앙 부위의 직경(D1)이 양쪽 가장자리의 직경(D2)보다 작아서 그 표면에 축 방향으로 원호(圓弧) 형상의 역구배(逆勾配)가 형성된 것을 사용하여 상기 겔상 시트를 냉각 시키는 단계와 ;
c) 냉각된 시트를 세로방향(machine direction)에 이어 가로(transeverse direction) 방향으로 각각 약 5~15배씩 축차 연신하여 두께가 6~50의 연신 필름을 제조하는 단계와;
d) 상기 연신 필름을 추출용매에 침적하여 상기 기공형성 첨가제를 제거한 후, 110~150의 온도로 열 고정하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.
a) 70 to 90 weight of solid type paraffinic oil having a weight average molecular weight of 3000 to 5000 as pore-forming additive with respect to 100 parts by weight of polyethylene resin having a melt index of 0.01 to 0.6 g / 10 min and a weight average molecular weight of less than 500,000. Preparing a raw resin mixture comprising 70 to 90 parts by weight of a liquid paraffinic oil having a weight average molecular weight of 900 to 1500, and 6 to 10 parts by weight of an antioxidant;
b) mixing the raw material resin mixture into the screw for extrusion and melting at a temperature of 180 to 250 to extrude a gel sheet having a thickness of 1000 to 6000, and casting the gel sheet to a surface temperature of 30 to 60 pass between a roll and a nip roll, wherein the nip roll has an arc-shaped inverse gradient in the axial direction on its surface because the diameter D1 of the central portion is smaller than the diameter D2 of both edges. Iii) cooling the gel sheet using the one formed;
c) successively stretching the cooled sheet about 5 to 15 times in the machine direction and then in the transeverse direction to produce a stretched film having a thickness of 6 to 50;
d) depositing the stretched film in an extraction solvent to remove the pore-forming additive, and then thermally fixing the film to a temperature of 110 to 150; Method for producing a porous membrane, characterized in that comprises a.
제4항에 있어서, 상기 고상(solid type) 파라핀계 오일과 액상(liquid type) 파라핀계 오일의 사용량은 1 : 0.8 ~ 1.2인 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.
The method of claim 4, wherein the amount of the solid type paraffinic oil and the liquid type paraffinic oil is 1: 0.8 to 1.2.
제4항에 있어서, 상기 닙 롤(nip roll)은 축 방향으로 길이(L)가 800~1000mm이고, 그 표면에 역구배를 형성하는 원호의 반지름(R)이 500,000~2,000,000mm인 것을 사용함을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.
The method of claim 4, wherein the nip roll (nip roll) has a length (L) of 800 ~ 1000mm in the axial direction, the radius (R) of the arc to form a reverse gradient on the surface is used 500,000 ~ 2,000,000mm Method for producing a porous membrane characterized in that.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원료수지 혼합물은 먼저 상기 고상(solid type) 파라핀계 오일과 액상(liquid type) 파라핀계 오일을 혼합한 상태에서 상기 폴리에틸렌 수지 및 산화방지제와 혼합하는 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.
According to any one of claims 3 to 6, wherein the raw material mixture is first mixed with the polyethylene resin and antioxidant in the state of mixing the solid (para type) oil and liquid (para-type) paraffin-based oil Method for producing a porous membrane, characterized in that mixing.
a) 중량 평균분자량이 3746인 고상 왁스 80~82중량부와 중량 평균분자량이 1304인 액상 왁스 80~82중량부를 혼합하여 기공형성 첨가제를 제조하고, 상기 기공형성 첨가제를 용융지수가 0.4~0.5g/10분이고 중량 평균분자량(MW)이 380,000인 폴리에틸렌 수지 100중량부와, 산화 방지제인 포스파이트 에스테르(phosphite ester) 8~9중량부와 혼합하여 원료수지 혼합물을 제조하는 단계와;
b) 상기 원료수지 혼합물을 압출용 스크류 내에 혼입하고, 200의 온도로 용융, 압출하여 두께가 1100~2200인 겔상 시트를 제조하고, 상기 겔상 시트를 표면온도가 40로 조절되는 캐스팅 롤(casting roll)과 닙 롤(nip roll) 사이로 통과시키되, 상기 닙 롤은 길이(L)가 900mm이고, 그 표면에 축 방향으로 외접하는 원호의 반지름(R)이 1,700,000mm인 역구배(逆勾配)가 형성된 것을 사용하여 상기 겔상 시트를 냉각 시키는 단계와 ;
c) 냉각된 시트를 세로방향(machine direction)으로 10배 연신에 이어, 가로방향(transeverse direction) 으로 10배 연신하는 축차 연신을 실시하여 두께가 10~20인 연신 필름을 제조하는 단계와;
d) 상기 연신 필름을 염화 메틸렌 용액에 침적하여 상기 기공형성 첨가제를 제거하고, 130의 온도로 4분 동안 열 고정하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.
a) a pore-forming additive is prepared by mixing 80-82 parts by weight of a solid wax having a weight average molecular weight of 3746 and 80-82 parts by weight of a liquid wax having a weight-average molecular weight of 1304, and the melt index is 0.4-0.5 g. Preparing a raw material mixture by mixing 100 parts by weight of polyethylene resin having a weight average molecular weight (MW) of 38 minutes per 10 minutes and 8 to 9 parts by weight of a phosphite ester which is an antioxidant;
b) mixing the raw material resin mixture into a screw for extrusion, melting and extruding at a temperature of 200 to produce a gel sheet having a thickness of 1100 to 2200, and casting the gel sheet to a surface temperature of 40 ) And a nip roll, wherein the nip roll has a length (L) of 900 mm, and a reverse gradient (R) having a radius (R) of circumferentially circumferential arc (R) of 1,700,000 mm is formed on the surface thereof. Cooling the gel sheet using the same;
c) producing a stretched film having a thickness of 10 to 20 by stretching the cooled sheet 10 times in the machine direction and then successively stretching the film 10 times in the transeverse direction;
d) immersing the stretched film in methylene chloride solution to remove the pore-forming additive and heat fix for 4 minutes at a temperature of 130; Method for producing a porous membrane, characterized in that comprises a.
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