WO2014034771A1 - 微多孔膜、その製造方法、電池用セパレータおよび非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物 - Google Patents

微多孔膜、その製造方法、電池用セパレータおよび非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物 Download PDF

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melting point
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豊 丸山
川村 聡
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Definitions

  • the present invention relates to a microporous membrane, in particular, a microporous membrane for a nonaqueous electrolyte secondary battery separator, a production method thereof, and a resin composition for a nonaqueous electrolyte secondary battery separator.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium-ion secondary batteries with high electromotive force and low self-discharge are attracting attention as power sources for driving these devices.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium-ion secondary batteries with high electromotive force and low self-discharge are attracting attention as power sources for driving these devices.
  • lithium-ion secondary batteries with high electromotive force and low self-discharge
  • a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent short-circuiting of both electrodes.
  • a separator a large number of micropores are formed in order to ensure ion permeability between the two electrodes. Or the like (hereinafter referred to as “microporous membrane”) is used.
  • This microporous membrane has not only excellent mechanical properties, but also has a “shutdown function” that blocks the current by blocking the pores of the microporous membrane when the battery temperature rises. A porous membrane is used.
  • the separator made of the above-mentioned polyolefin microporous membrane has a “meltdown” in which when the non-aqueous electrolyte secondary battery starts to run out of heat and continues to rise in temperature, it undergoes thermal contraction and breaks the film, causing both electrodes to short-circuit. There is a problem to cause.
  • the microporous membrane is required to have a shutdown function and “heat-shrinkage resistance” to prevent meltdown, but the shutdown function is based on the capping of pores due to melting of polyolefin, Shrinkage is contradictory in nature.
  • spherical fine particles having a diameter of 1 to 10 ⁇ m made of polybutylene terephthalate (PBT) having a high melting point are dispersed in a phase using polyolefin as a matrix.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • a microporous membrane has been proposed (see Patent Document 1). However, the microporous membrane has insufficient heat shrinkage resistance, and further improvement has been demanded.
  • the problem to be solved by the present invention is to use a polyolefin and a high melting point thermoplastic resin to produce a microporous membrane excellent in heat shrinkage resistance, particularly a microporous membrane for a non-aqueous electrolyte secondary battery separator and production thereof.
  • the object is to provide a method and a resin composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery separator.
  • a microporous film having a high melting point thermoplastic resin having a needle-like structure is excellent in heat shrinkage, and has completed the present invention. It was.
  • the present invention is a microporous film comprising a thermoplastic resin (a) having a melting point of 220 ° C. or higher and a polyolefin, wherein the thermoplastic resin (a) has a needle-like structure.
  • a thermoplastic resin (a) having a melting point of 220 ° C. or higher and a polyolefin, wherein the thermoplastic resin (a) has a needle-like structure.
  • the present invention also relates to a battery separator comprising the microporous membrane described above.
  • thermoplastic resin (a) having a melting point of 220 ° C. or higher and the polyolefin (b) are melt-kneaded at a temperature not lower than the melting point of the thermoplastic resin (a) to obtain a resin composition ( ⁇ ).
  • the step (2) of obtaining the melt-kneaded product ( ⁇ ), the melt-kneaded product ( ⁇ ) heated to a temperature of the melting point of the thermoplastic resin (a) + 10 ° C. or more is formed into a sheet, and heat having a needle-like structure
  • the present invention relates to a method for producing a microporous membrane comprising a step (3) of obtaining a sheet ( ⁇ ) containing a plastic resin (a) and a step (4) of making the obtained sheet ( ⁇ ) porous.
  • thermoplastic resin (a) having a melting point of 220 ° C. or higher and the polyolefin (b) are melted at a temperature of the melting point of the thermoplastic resin (a) + 10 ° C. or higher in an extruder having a die attached to the tip. After kneading, the strand is formed so that the die hole diameter / strand diameter is 1.1 or more, and then the strand is cut, and the resin composition ( ⁇ ′) containing the thermoplastic resin (a) having a needle-like structure is cut.
  • the resin composition ( ⁇ ′) and the pore-forming agent (d1) or ⁇ crystal nucleating agent (d2) obtained at a temperature not lower than the melting point of the polyolefin (b) and the thermoplasticity are obtained. Kneading at a temperature not higher than the melting point of the resin (a) to obtain a kneaded product ( ⁇ ′) (2 ′), a temperature not lower than the melting point of the polyolefin (b) and not higher than the melting point of the thermoplastic resin (a).
  • the melt-kneaded product ( ⁇ ′) heated to a temperature is made into a sheet A process comprising a step (3 ′) of obtaining a sheet ( ⁇ ) containing a thermoplastic resin (a) having a needle-like structure, and a step (4) of making the obtained sheet ( ⁇ ) porous.
  • the present invention relates to a method for producing a porous membrane.
  • thermoplastic resin (a) having a melting point of 220 ° C. or higher and the polyolefin (b) are melted at a temperature of the melting point of the thermoplastic resin (a) + 10 ° C. or higher in an extruder having a die attached to the tip.
  • thermoplastic resin (a) is 1 to 73% by mass and the polyolefin (b) is 99 to 27% by mass with respect to the total mass (a + b) of the thermoplastic resin (a) and the polyolefin (b).
  • the present invention relates to a resin composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery separator, wherein the thermoplastic resin (a) has a needle-like structure.
  • a microporous membrane excellent in heat shrinkage resistance particularly a microporous membrane for a nonaqueous electrolyte secondary battery separator, a method for producing the same, and a nonaqueous electrolyte A resin composition for a secondary battery separator can be provided.
  • FIG. 1 is a photomicrograph of the sheet specimen obtained in Example 4.
  • FIG. It has a structure in which needle-shaped polyphenylene sulfide resin is dispersed in a polyolefin matrix.
  • the white network structure is a polyolefin formed when the test piece is cut for SEM photography.
  • FIG. 2 is a photomicrograph of the sheet test piece obtained in Comparative Example 1. It has a structure in which a spherical polyphenylene sulfide resin is dispersed in a polyolefin matrix.
  • the white network structure is a polyolefin formed when the test piece is cut for SEM photography.
  • the microporous membrane of the present invention is a microporous membrane containing a thermoplastic resin having a melting point of 220 ° C. or higher and a polyolefin, and the thermoplastic resin has a needle-like structure.
  • thermoplastic resin having a melting point of 220 ° C. or higher
  • a thermoplastic resin such as a so-called general-purpose engineering plastic or super engineering plastic having a melting point of 220 ° C. or higher, preferably in the range of 220 to 390 ° C.
  • polyamide having an aliphatic skeleton such as polyamide 6 (6-nylon), polyamide 66 (6,6-nylon) or polyamide 12 (12-nylon), polyamide 6T (6T-nylon, polyamide)
  • Polyamide having an aromatic skeleton such as 9T (9T-nylon), such as polyamide having a melting point of 220 ° C.
  • Polyester resin having a melting point of 220 ° C. or higher, preferably 220 to 280 ° C., or polyphenylene having a melting point of 265 ° C. or higher, preferably 265 to 350 ° C., more preferably 280 to 300 ° C.
  • Polyarylene sulfide typified by sulfide, polyether ether ketone having a melting point in the range of 300 to 390 ° C., melting point having parahydroxybenzoic acid in the skeleton is 300 ° C.
  • thermoplastic resin having a melting point of 220 to 390 ° C., such as syndiotactic polystyrene having a melting point of 220 or more, preferably 220 to 280 ° C.
  • Polyarylene sulfides with excellent flame retardancy and dimensional stability are preferred That's right.
  • the molecular weight of the thermoplastic resin is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but from the point of being able to suppress gasification and bleeding out of the resin component during melt kneading,
  • the value converted to it is preferably in the range of 5 [Pa ⁇ s] or more, while the upper limit of the melt viscosity is not particularly problematic, but is in the range of 3000 [Pa ⁇ s] or less from the viewpoint of fluidity and moldability. And is most preferably in the range of 20 to 1000 [Pa ⁇ s].
  • melt viscosity is a load of 1.96 MPa, an orifice length and an orifice using a flow tester (high pressure flow tester “CFT-500D type” manufactured by Shimadzu Corporation) at a melting point of the thermoplastic resin plus 20 ° C. It shall refer to the melt viscosity after holding for 6 minutes using an orifice with a former / latter ratio of 10/1 to diameter.
  • the “melting point” refers to the melting peak temperature measured by differential scanning calorimetry (DSC) in accordance with the method of JIS 7121 (1999) 9.1 (1).
  • thermoplastic resin mentioned as a preferable thermoplastic resin will be described in more detail.
  • the polyarylene sulfide resin used in the present invention has a resin structure having a repeating unit of a structure in which an aromatic ring and a sulfur atom are bonded.
  • the polyarylene sulfide resin has the following formula (1)
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, an amino group, a phenyl group, a methoxy group, or an ethoxy group). It is a resin having a structural site as a repeating unit.
  • R 1 and R 2 in the formula are preferably hydrogen atoms from the viewpoint of the mechanical strength of the polyarylene sulfide resin.
  • a compound bonded at the para position represented by the following formula (2) is preferable.
  • the bond of the sulfur atom to the aromatic ring in the repeating unit is a structure bonded at the para position represented by the structural formula (2). In terms of surface.
  • polyarylene sulfide resin is not limited to the structural part represented by the formula (1), but the following structural formulas (3) to (6)
  • the structural site represented by the formula (1) may be included at 30 mol% or less of the total with the structural site represented by the formula (1).
  • the structural portion represented by the above formulas (3) to (6) is preferably 10 mol% or less from the viewpoint of heat resistance and mechanical strength of the polyarylene sulfide resin.
  • the bonding mode thereof may be either a random copolymer or a block copolymer. .
  • polyarylene sulfide resin has the following formula (7) in its molecular structure.
  • the polyarylene sulfide resin is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the melt viscosity (V6) measured at 300 ° C. is preferably in the range of 5 to 3,000 [Pa ⁇ s], Furthermore, the range of 20 to 1000 [Pa ⁇ s] is more preferable because the balance between fluidity and mechanical strength is good. Further, the non-Newtonian index of the polyarylene sulfide resin is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but is preferably in the range of 0.90 to 2.00.
  • the non-Newtonian index is preferably in the range of 0.90 to 1.20, more preferably in the range of 0.95 to 1.15, particularly 0. Particularly preferred is .95 to 1.10.
  • Such a polyarylene sulfide resin is excellent in mechanical properties, fluidity, and abrasion resistance.
  • SR shear rate (second ⁇ 1 )
  • SS shear stress (dyne / cm 2 )
  • K represents a constant. The closer the N value is to 1, the closer the PPS is to a linear structure, and the higher the N value is, the more branched the structure is.
  • the method for producing the polyarylene sulfide resin is not particularly limited.
  • the method 3) is versatile and preferable.
  • an alkali metal salt of carboxylic acid or sulfonic acid or an alkali hydroxide may be added to adjust the degree of polymerization.
  • a hydrous sulfiding agent is introduced into a mixture containing a heated organic polar solvent and a dihalogenoaromatic compound at a rate at which water can be removed from the reaction mixture, and the dihalogenoaromatic compound and A method for producing a PAS resin by reacting with a sulfidizing agent and controlling the amount of water in the reaction system in the range of 0.02 to 0.5 mol relative to 1 mol of the organic polar solvent No.
  • the thermoplastic resin has a needle-like structure and can impart more excellent heat shrinkage resistance to the microporous membrane, so that the aspect ratio is particularly in the range of 1.1 to 100.
  • the range is from 1.5 to 50, more preferably from 2 to 30.
  • the thermoplastic resin having a needle-like structure not only has excellent heat shrinkage resistance, but also has good dispersibility of the thermoplastic resin in the resin composition.
  • the length is preferably in the range of 10 to 5000 nm, more preferably in the range of 50 to 2000 nm, and even more preferably in the range of 80 to 500 nm.
  • thermoplastic resin in the present invention is based on the image analysis result of the scanning electron micrograph, actually, not only the needle-like structure but also the plate-like structure or the rod-like structure In the present invention, these are also included in the needle-like structure.
  • polyolefin used in the microporous membrane of the present invention is not limited in its type.
  • a homopolymer or copolymer obtained by polymerizing monomers such as ethylene, propylene, butene, methylpentene, hexene, and octene as raw materials For example, two or more different homopolymers, copolymers, or multistage polymers may be mixed and used.
  • the mass average molecular weight is preferably in the range of 5 ⁇ 10 5 or more and 15 ⁇ 10 6 or less.
  • polyethylene include ultra high molecular weight polyethylene, high density polyethylene, medium density polyethylene, and low density polyethylene. Of these, ultra high molecular weight polyethylene is preferred.
  • the mass average molecular weight of the ultra high molecular weight polyethylene is preferably 1 ⁇ 10 6 to 15 ⁇ 10 6 , and more preferably 1 ⁇ 10 6 to 5 ⁇ 10 6 . By making the mass average molecular weight 15 ⁇ 10 6 or less, melt extrusion can be facilitated.
  • the mass average molecular weight is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 ⁇ 10 4 to 4 ⁇ 10 6 .
  • a polyolefin particularly a polyethylene having a mass average molecular weight of 5 ⁇ 10 5 or more, as the ⁇ -olefin, propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4- Methyl pentene-1, octene, vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene and the like are preferable.
  • polyolefin (b) used in the present invention high-density polyethylene, ultrahigh molecular weight polyethylene, or polypropylene is preferable. Further, when the microporous film is produced using the pore-forming agent (d1), the density is high. Polyethylene is more preferable, and polypropylene is more preferable when the microporous membrane is produced using the ⁇ crystal nucleating agent (d2).
  • the composition ratio of the thermoplastic resin and the polyolefin is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the thermoplastic resin is based on the total mass of the thermoplastic resin and the polyolefin. Is in the range of 1 to 73% by mass, the polyolefin is preferably in the range of 99 to 27% by mass, the thermoplastic resin is in the range of 10 to 60% by mass, and the polyolefin is in the range of 90 to 40% by mass. A range is more preferable. Within this range, the dispersibility of the thermoplastic resin with respect to the polyolefin becomes good.
  • This invention can use a compatibilizer as needed, and can improve the compatibility of polyolefin and a thermoplastic resin by this, and is preferable.
  • a compatibilizing agent a thermoplastic elastomer having a functional group having reactivity with the end of the thermoplastic resin is preferable.
  • a thermoplastic elastomer having a glass transition point of ⁇ 40 ° C. or lower is preferable in view of heat resistance and easy mixing because it has rubber elasticity even at low temperatures. The lower the glass transition point, the better.
  • the glass transition point is preferably in the range of ⁇ 180 to ⁇ 40 ° C., particularly preferably in the range of ⁇ 150 to ⁇ 40 ° C.
  • thermoplastic elastomer used in the present invention include at least one selected from the group consisting of epoxy groups, amino groups, hydroxy groups, carboxyl groups, mercapto groups, isocyanate groups, vinyl groups, acid anhydride groups, and ester groups.
  • a thermoplastic elastomer having various functional groups is preferred, and among these, those having a functional group derived from a carboxylic acid derivative such as an epoxy group, an acid anhydride group, a carboxyl group, or an ester group are particularly preferred.
  • the thermoplastic elastomer having these functional groups can be suitably used, particularly when a polyarylene sulfide resin is used as the thermoplastic resin, since the affinity between the thermoplastic resin and the polyolefin becomes good.
  • the thermoplastic elastomer used in the present invention is obtained by copolymerizing one or more kinds of ⁇ -olefins and a vinyl polymerizable compound having the functional group.
  • ⁇ -olefins include ⁇ -olefins having 2 to 8 carbon atoms such as ethylene, propylene, and butene-1.
  • vinyl polymerizable compound having a functional group include ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid esters and alkyl esters thereof, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid.
  • a propylene copolymer or an ethylene-butene copolymer is preferred, and an ethylene-propylene copolymer or an ethylene-butene copolymer having a carboxyl group is more preferred.
  • These thermoplastic elastomers (c1) can be used alone or in combination of two or more.
  • the composition ratio of the thermoplastic resin, the polyolefin and the compatibilizing agent is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the thermoplastic resin and the polyolefin are compatibilized. It is preferable that the total mass of the thermoplastic resin and the polyolefin is in the range of 97 to 90% by mass and the compatibilizer is in the range of 3 to 10% by mass with respect to the total mass with the agent. For example, even when a high concentration (for example, 40 to 73% by mass) of a thermoplastic resin is contained in the polyolefin, it is preferable because the compatibility and dispersibility of the thermoplastic resin with respect to the polyolefin are improved.
  • thermoplastic resin polyolefin, and compatibilizer.
  • Additives can be appropriately blended.
  • an antioxidant is added in an amount of 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin. It is preferable to add in the range of parts.
  • the microporous membrane of the present invention is, for example, (Production Method 1)
  • Thermoplastic resin having a melting point of 220 ° C. or higher (hereinafter referred to as a thermoplastic resin (a) having a melting point of 220 ° C. or higher in Production Method 1 and Production Method 2) and polyolefin (hereinafter referred to as Polyolefin (in Production Method 1 and Production Method 2) b)) is melt kneaded at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin (a) in an extruder having a die attached to the tip, and a resin composition (hereinafter referred to as resin composition ( ⁇ ) in production method 1).
  • Step (1) to obtain the resin composition ( ⁇ ) and the pore-forming agent (d1) or ⁇ -crystal nucleating agent (d2) obtained at a temperature of the melting point of the thermoplastic resin (a) + 10 ° C. or higher.
  • thermoplastic resin (a) having a melting point of 220 ° C. or higher and polyolefin (b) at a temperature of melting point of thermoplastic resin (a) + 10 ° C. or higher in an extruder having a die attached to the tip.
  • the resin composition containing the thermoplastic resin (a) having a needle-like structure after cutting (hereinafter referred to as resin in production method 2) Step (1 ′) for obtaining a composition ( ⁇ ′)), and the resulting resin composition ( ⁇ ′) and the pore-forming agent (d1) or ⁇ -crystal nucleating agent (d2) of the polyolefin (b) Kneading at a temperature not lower than the melting point and not higher than the melting point of the thermoplastic resin (a) to obtain a kneaded product (hereinafter referred to as kneaded product ( ⁇ ′) in production method 2), the polyolefin ( b) a temperature equal to or higher than the melting point and the thermoplastic resin ( ) To obtain a sheet ( ⁇ ) containing the thermoplastic resin (a) having a needle-like structure by forming a kneaded product ( ⁇ ′
  • thermoplastic resin (a) having a melting point of 220 ° C. or higher and a polyolefin (b) are melt-kneaded at a temperature not lower than the melting point of the thermoplastic resin (a) to obtain a resin composition ( ⁇ ). Step (1) is included.
  • the thermoplastic resin (a) and the polyolefin (b) need to be uniformly dispersed with other blending components as necessary, so that the melting point of the thermoplastic resin + 10 ° C.
  • the apparatus used for melt-kneading is not particularly limited, but it is preferably performed in an extruder having a die attached to the tip.
  • the ratio (discharge amount / screw rotation number) between the discharge amount (kg / hr) of the blended component and the screw rotation speed (rpm) is 0.02 to 2.0 (kg / hr / rpm). It is carried out under conditions that are in the range, preferably in the range of 0.05 to 0.8 (kg / hr / rpm), more preferably in the range of 0.07 to 0.2 (kg / hr / rpm).
  • thermoplastic resin (a) is uniformly finely dispersed using the polyolefin (b) as a matrix
  • the film thickness in the sheeting process becomes uniform.
  • the resin composition ( ⁇ ) discharged from the die after melt kneading is a pellet, powder, plate, fiber, strand, film or sheet, pipe, Although it can be formed into a hollow shape, box shape, etc., it is in the form of pellets from the viewpoint of handleability such as storage and transportation, and from the point that it can be easily uniformly dispersed during kneading in step (2). Preferably there is.
  • the charging ratio of the thermoplastic resin (a) and the polyolefin (b) is the thermoplastic resin with respect to the total mass (a + b) of the thermoplastic resin (a) and the polyolefin (b).
  • (a) is in the range of 1 to 73% by mass
  • polyolefin (b) is in the range of 99 to 27% by mass
  • the thermoplastic resin (a) is in the range of 10 to 60% by mass.
  • the polyolefin (b) is in the range of 90 to 40% by mass. In the said range, since the dispersibility of the thermoplastic resin (a) with respect to polyolefin (b) becomes favorable, it is preferable.
  • thermoplastic resin (a) and the polyolefin (b) are further added with a compatibilizer (c) and melt kneaded, the thermoplastic resin (a) and the polyolefin (b)
  • the charging ratio with the compatibilizing agent (c) is such that the thermoplastic resin (a) and the polyolefin are the total mass (a + b + c) of the thermoplastic resin (a), the polyolefin (b) and the compatibilizing agent (c).
  • the total mass (a + b) of (b) is preferably in the range of 97 to 90% by mass, and the compatibilizer (c) is preferably in the range of 3 to 10% by mass.
  • thermoplastic resin (a) is contained in the polyolefin (b) at a high concentration (for example, 40 to 73% by mass), the thermoplastic resin (a) relative to the polyolefin (b) This is preferable because the compatibility and dispersibility of the resin are good.
  • a lubricant as other blending components, a lubricant, an antiblocking agent, an antistatic agent, an antioxidant, in addition to the above components (a) to (c), as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Known and commonly used additives such as light stabilizers and fillers can be appropriately blended.
  • an antioxidant is added in an amount of 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin (b). It is preferable to add in the range of parts.
  • Step (2) In the present invention, the obtained resin composition ( ⁇ ) and the pore-forming agent (d1) or ⁇ -crystal nucleating agent (d2) are melt-kneaded at a temperature of the melting point of the thermoplastic resin (a) + 10 ° C. or more, A step (2) of obtaining a melt-kneaded product ( ⁇ ).
  • Pore forming agent (d1) As the pore-forming agent (d1), a known and commonly used one can be used, but it is particularly limited as long as it dissolves in the solvent used in the step (4) for making the sheet ( ⁇ ) described later porous.
  • calcium carbonate fine particles are preferable, but inorganic fine particles such as magnesium sulfate fine particles, calcium oxide fine particles, calcium hydroxide fine particles, silica fine particles, and a solid or liquid solvent at room temperature may be used. it can.
  • Solvents that are liquid at room temperature include aliphatic or cyclic hydrocarbons such as nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, dodecane, liquid paraffin, and mineral oil fractions with boiling points corresponding to these, and dibutyl phthalate, dioctyl Examples of the phthalate are liquid phthalates at room temperature, and it is preferable to use a non-volatile liquid solvent such as liquid paraffin.
  • the solvent that is solid at room temperature is mixed with polyolefin in the heated melt-kneaded state, but may be a solid solvent at room temperature, and stearyl alcohol, seryl alcohol, paraffin wax, and the like can be used. If only a solid solvent is used, stretching unevenness or the like may occur, so it is preferable to use a liquid solvent in combination.
  • the charging ratio between the resin composition ( ⁇ ) and the hole forming agent (d1) is such that the resin composition ( ⁇ ) and the hole forming agent (d1) are used.
  • the resin composition ( ⁇ ) is preferably in the range of 30 to 80% by mass and the pore-forming agent (d1) is in the range of 70 to 20% by mass with respect to the total mass ( ⁇ + d1) of More preferably, the resin composition ( ⁇ ) is in the range of 50 to 70% by mass and the pore-forming agent (d1) is in the range of 50 to 30% by mass.
  • the hole forming agent (d1) may be added before the start of the melt kneading in step (2), or may be added from the middle of the extruder during the melt kneading. Is preferred.
  • an antioxidant is preferably added to prevent oxidation of the polyolefin.
  • ⁇ crystal nucleating agent examples include those shown below, but are not particularly limited as long as they increase the production / growth of ⁇ crystals of the polypropylene-based resin, and two or more types are also included. You may mix and use.
  • ⁇ crystal nucleating agent examples include amide compounds; tetraoxaspiro compounds; quinacridones; iron oxides having a nanoscale size; potassium 1,2-hydroxystearate, magnesium benzoate or magnesium succinate, magnesium phthalate, etc.
  • Alkali or alkaline earth metal salts of carboxylic acids represented by: aromatic sulfonic acid compounds represented by sodium benzenesulfonate or sodium naphthalenesulfonate; di- or triesters of dibasic or tribasic carboxylic acids; phthalocyanine blue Phthalocyanine pigments typified by, etc .; binary compounds composed of organic dibasic acids and Group IIA metal oxides, hydroxides or salts of periodic table; compositions composed of cyclic phosphorus compounds and magnesium compounds, etc.
  • Be mentionedCommercially available products of such ⁇ crystal nucleating agents include ⁇ crystal nucleating agent “NJESTER NU-100” manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.
  • polypropylene resins to which ⁇ crystal nucleating agents are added include polypropylene manufactured by Aristech Examples thereof include “Bepol® B-022SP”, polypropylene manufactured by Borealis “Beta ( ⁇ ) -PP®BE60-7032”, and polypropylene manufactured by Mayzo “BNX®BETAPP-LN”.
  • the charging ratio of the ⁇ crystal nucleating agent (d2) in the resin composition ( ⁇ ) is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • it is preferably in the range of 0.0001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin (b) in the resin composition ( ⁇ ). Further, the range of 0.001 to 5 parts by mass is more preferable, and the range of 0.01 to 1 part by mass is most preferable.
  • ⁇ crystals can be generated and grown, and sufficient ⁇ activity can be secured even when used as a separator, and the desired air permeation performance is obtained. If it is at most parts, bleeding of the ⁇ crystal nucleating agent can be suppressed, which is preferable.
  • polyolefin (e) in step (2), polyolefin (hereinafter referred to as polyolefin (e)) can be further blended and diluted with respect to the resin composition ( ⁇ ) obtained in step (1).
  • polyolefin (e) There is no limitation in the kind as polyolefin (e), The thing similar to the said polyolefin (b) can be used.
  • the charging ratio is determined between the thermoplastic resin (a), the polyolefin (b), and the polyolefin (e) contained in the resin composition ( ⁇ ).
  • the thermoplastic resin (a) is in the range of 1 to 73% by mass with respect to the total mass (a + b + e), and the total mass (b + e) of the polyolefin (b) and the polyolefin (e) is in the range of 99 to 27 parts by mass.
  • thermoplastic resin (a) is in the range of 5 to 60% by mass, and the total mass (b + e) is more preferably in the range of 95 to 40% by mass, and the thermoplastic resin (a) More preferably, the total mass (b + e) is in the range of 80 to 60 mass% with respect to 20 to 40 mass%.
  • a lubricant, an anti-blocking agent, an antistatic agent in addition to the components ( ⁇ ), (d1) or (d2), and (e), as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Known and commonly used additives such as antioxidants, light stabilizers, crystal nucleus materials, fillers and the like can be appropriately blended.
  • the melt kneading temperature is the melting point of the thermoplastic resin + 10 ° C. or more, more preferably the set temperature is in the range of melting point + 10 to melting point + 100 ° C., more preferably in the range of melting point + 20 to melting point + 50 ° C.
  • the method of melt kneading is not particularly limited, but it is preferably performed by uniformly kneading in an extruder, and since the subsequent step (3) can be continuously performed, More preferably, it is carried out in an extruder equipped with a sheet die such as a T die.
  • the ratio (discharge amount / screw rotation number) between the discharge amount (kg / hr) of the blended component and the screw rotation speed (rpm) is preferably 0.02 to 2.0 ( kg / hr / rpm), more preferably 0.05 to 0.8 (kg / hr / rpm), even more preferably 0.07 to 0.2 (kg / hr / rpm). Perform under conditions.
  • thermoplastic resin (a) when the thermoplastic resin (a) is added using the polyolefin (b) and the polyolefin (e) as a matrix, and the pore-forming agent (d1) or the ⁇ -crystal nucleating agent (d2) is further added, the pore-forming agent (d1 ) Or ⁇ -crystal nucleating agent (d2) can be uniformly dispersed in a sea-island structure, resulting in not only uniform film thickness in the sheeting process, but also uniform pore distribution and A microporous film having a fine pore diameter can be formed.
  • the melt-kneaded product ( ⁇ ) is shaped into pellets, powders, plates, fibers, strands, films or sheets, pipes, hollows, boxes, etc. It can be cooled and pelletized once, such as by molding, but from the viewpoint of productivity, it can be melted and kneaded using an extruder with a T die attached to the tip, directly or via another extruder It is preferable to continuously perform the following step (3).
  • the present invention includes a step (3) of obtaining a sheet ( ⁇ ) by forming a sheet of the melt-kneaded product ( ⁇ ) heated to the melting point of the thermoplastic resin (a) + 10 ° C. or more.
  • step (3) the melt-kneaded product ( ⁇ ) is once cooled and pelletized, and then extruded again from the die through an extruder, directly or through another extruder, and cast roll.
  • a roll such as a roll take-up machine so that the gap (lip width) / sheet thickness of the lip portion of the die is in the range of 1.1 to 40, and further in the range of 2 to 20. More preferred.
  • a sheet die having a rectangular base shape is preferably used, but a double cylindrical hollow die, an inflation die, or the like can also be used.
  • the gap (lip width) of the lip portion of the die is usually preferably 0.1 to 5 mm, and at the time of extrusion, this is more preferably the melting point of the thermoplastic resin (a) + 10 ° C. or more. Is heated to a temperature in the range of melting point +10 to melting point + 100 ° C., more preferably in the range of melting point +20 to 50 ° C. The extrusion rate of the heated solution is preferably in the range of 0.2 to 50 (m / min).
  • the sheet ( ⁇ ) is formed by cooling the melt-kneaded product ( ⁇ ) thus extruded from the die. Cooling is preferably performed at a rate of 50 ° C./min or more at least up to the gelation temperature or less. Moreover, it is preferable to cool to 25 degrees C or less.
  • the phase which consists of polyolefin gelatinizes
  • distributed to the polyolefin phase can be fixed.
  • the cooling rate is less than 50 ° C./min, the degree of crystallinity increases, and it tends to be difficult to obtain a sheet suitable for stretching.
  • the draft ratio ((rolling speed of the roll) / (flow rate of the resin flowing out from the die lip converted from the density)) is preferably 1 to 600 times, more preferably from the viewpoint of air permeability and moldability. 1 to 200 times, more preferably 1 to 100 times.
  • the hole forming agent (d1) when used, it is preferably cooled to 25 ° C. or lower.
  • the ⁇ crystal nucleating agent (d2) when used, the ⁇ crystal ratio of the polyolefin (b) is adjusted in the range of 20 to 100%, preferably in the range of 50 to 100%. It is preferable to cool to 90 to 140 ° C.
  • the ⁇ crystal ratio is determined by using a differential scanning calorimeter when the film-like material is heated from 25 ° C. to 240 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min.
  • the present invention includes a step (4) of making the sheet ( ⁇ ) obtained in the step (3) porous.
  • the porous step of the step (4) is roughly divided into a case where the pore forming agent (d1) is used and a case where the ⁇ crystal nucleating agent (d2) is used.
  • the case where the hole forming agent (d1) is used will be described.
  • a microporous membrane called so-called wet method is formed in which the microporous material is formed by eluting the pore-forming agent (d1) using an acidic aqueous solution.
  • any of the methods (4a) to (4c) after the sheet ( ⁇ ) is heated, stretching is performed at a predetermined magnification by a usual tenter method, roll method, inflation method, rolling method, or a combination of these methods.
  • the stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching, but biaxial stretching is preferred.
  • biaxial stretching any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching or multistage stretching (combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used, but sequential biaxial stretching is particularly preferable.
  • the mechanical strength is improved by stretching.
  • the stretching ratio varies depending on the thickness of the sheet ( ⁇ ), but when uniaxial stretching is performed, it is preferably 2 times or more, more preferably 3 to 30 times. In biaxial stretching, it is preferably at least 2 times in any direction, preferably 4 times or more in terms of surface magnification, and more preferably 6 times or more in terms of surface magnification. By setting the surface magnification to 4 times or more, the puncture strength can be improved. On the other hand, when the surface magnification is more than 100 times, restrictions tend to occur in terms of stretching devices, stretching operations, and the like.
  • the stretching temperature is preferably the melting point + 10 ° C. or less, and more preferably within the range from the crystal dispersion temperature to less than the crystal melting point.
  • the stretching temperature exceeds the melting point + 10 ° C., the polyolefin is melted and the molecular chain cannot be oriented by stretching.
  • the stretching temperature is lower than the crystal dispersion temperature, the polyolefin is not sufficiently softened, the film is easily broken during stretching, and high-stretching cannot be performed.
  • primary stretching may be performed at a temperature lower than the crystal dispersion temperature.
  • the crystal dispersion temperature refers to a value obtained by temperature characteristic measurement of dynamic viscoelasticity based on ASTM D 4065.
  • the crystal dispersion temperature of polyethylene is generally 90 ° C.
  • the stretching temperature is preferably in the range from the crystal dispersion temperature of the polyethylene to the crystal melting point + 10 ° C. or less.
  • the stretching temperature is usually preferably 100 to 130 ° C, more preferably 110 to 120 ° C.
  • the film can be stretched by providing a temperature distribution in the film thickness direction, or can be subjected to sequential stretching or multi-stage stretching in which the film is first stretched at a relatively low temperature and then secondarily stretched at a higher temperature.
  • a temperature distribution in the film thickness direction and stretching By providing a temperature distribution in the film thickness direction and stretching, a microporous film generally excellent in mechanical strength can be obtained.
  • the method for example, the method disclosed in JP-A-7-188440 can be applied.
  • a solvent capable of dissolving the hole forming agent (d1) (hereinafter referred to as a removal solvent) is used.
  • a removal solvent a solvent capable of dissolving the hole forming agent (d1)
  • a porous film By removing the pore-forming agent (d1) uniformly finely dispersed using the removal solvent, a porous film can be obtained.
  • the removal solvent include, for example, acidic aqueous solutions such as hydrochloric acid, chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride, hydrocarbons such as pentane, hexane and heptane, fluorinated hydrocarbons such as ethane trifluoride, Examples include easily volatile solvents such as ethers such as diethyl ether and dioxane, and methyl ethyl ketone.
  • a solvent having a surface tension at 25 ° C. of 24 mN / m or less disclosed in JP-A No. 2002-256099 can be used.
  • the shrinkage and densification of the network structure caused by the surface tension of the gas-liquid interface generated inside the microporous layer during drying after removing the pore-forming agent (d1) is suppressed.
  • the porosity and permeability of the microporous membrane are further improved.
  • the removal method of the pore-forming agent (d1) is based on a method of immersing the stretched film or sheet ( ⁇ ) in a removal solvent, a method of showering the removal solvent on the stretched film or sheet ( ⁇ ), or a combination thereof. It can be performed by a method or the like.
  • the removal solvent is preferably used in an amount of 300 to 30000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sheet ( ⁇ ).
  • the removal treatment with the removal solvent is preferably performed until the remaining pore-forming agent is less than 1% by mass with respect to the amount added.
  • the step (4) is a so-called dry process in which a microporous material is formed by stretching a sheet containing a polyolefin having ⁇ crystals, particularly preferably a polypropylene resin.
  • This is a process for producing a microporous membrane called a method, and examples thereof include a process (4d) for stretching the sheet ( ⁇ ).
  • stretching is performed at a predetermined magnification by heating the sheet ( ⁇ ) and then using a normal tenter method, roll method, inflation method, rolling method, or a combination of these methods.
  • the stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching, but biaxial stretching is preferred.
  • biaxial stretching any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching or multistage stretching (combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used, but sequential biaxial stretching is particularly preferable.
  • the mechanical strength is improved by stretching.
  • the stretching ratio varies depending on the thickness of the sheet ( ⁇ ), but when uniaxial stretching is performed, it is preferably 2 times or more, more preferably 3 to 30 times. In biaxial stretching, it is preferably at least 2 times in any direction, preferably 4 times or more in terms of surface magnification, and more preferably 6 times or more in terms of surface magnification. By setting the surface magnification to 4 times or more, the puncture strength can be improved. On the other hand, when the surface magnification is more than 100 times, restrictions tend to occur in terms of stretching devices, stretching operations, and the like. In the case of using the ⁇ crystal nucleating agent (d2), the stretching step may be uniaxial stretching in the longitudinal direction or the transverse direction, or may be biaxial stretching.
  • simultaneous biaxial stretching may be sufficient and sequential biaxial stretching may be sufficient.
  • sequential biaxial stretching is more preferable because the stretching conditions can be selected in each stretching step and the porous structure can be easily controlled.
  • the stretching temperature in the longitudinal stretching is preferably about 0 to 130 ° C., More preferably, it is controlled in the range of 10 to 120 ° C., more preferably 20 to 110 ° C.
  • the longitudinal draw ratio is preferably 2 to 10 times, more preferably 3 to 8 times, still more preferably 4 to 7 times.
  • the stretching temperature in transverse stretching is generally 100 to 160 ° C., preferably 110 to 150 ° C., more preferably 120 to 140 ° C.
  • the preferred transverse draw ratio is 2 to 10 times, more preferably 3 to 8 times, and still more preferably 4 to 7 times.
  • the stretching speed in the stretching step is preferably 500 to 12000% / min, more preferably 1500 to 10000% / min, and further preferably 2500 to 8000% / min.
  • membrane obtained through process (4) can give well-known post-processing processes, such as a drying process, heat processing, a crosslinking process, or a hydrophilization process.
  • the drying treatment include a method of drying by a heat drying method or an air drying method.
  • the drying temperature is preferably a temperature not higher than the crystal dispersion temperature of polyolefin, and particularly preferably a temperature lower by 5 ° C. or more than the crystal dispersion temperature.
  • the content of the removal solvent remaining in the microporous membrane is preferably 5% by mass or less (the membrane mass after drying is 100% by mass), and 3% by mass or less. More preferred. If the drying solvent is insufficient and a large amount of the removal solvent remains in the film, it is not preferable because the porosity is lowered and permeability is deteriorated by a subsequent heat treatment.
  • a heat treatment as a post-treatment.
  • the crystal is stabilized by the heat treatment, and the lamellar layer is made uniform.
  • the heat treatment method any method of heat stretching treatment, heat setting treatment, or heat shrinkage treatment may be used, and these methods are appropriately selected according to the physical properties required for the microporous membrane. These heat treatments are preferably performed at a temperature not lower than the crystallization temperature of the polyolefin of the microporous membrane and not higher than the melting point, and more preferably performed at an intermediate temperature between the crystallization temperature and the melting point.
  • the heat stretching treatment is performed by a commonly used tenter method, roll method, or rolling method, and is preferably performed in a range of a stretching ratio of 1.01 to 2.0 times in at least one direction, preferably 1.01 to 1.5 times. It is more preferable to carry out within a range.
  • the heat setting treatment is performed by a tenter method, a roll method or a rolling method. Moreover, you may perform a heat shrink process by a tenter system, a roll system, or a rolling system, or may be performed using a belt conveyor or a floating.
  • the heat shrinkage treatment is preferably performed in a range of 50% or less in at least one direction, and more preferably performed in a range of 30% or less.
  • the heat stretching treatment is performed after the heat setting treatment, the permeability of the obtained microporous membrane is improved and the pore diameter is enlarged.
  • ionizing radiation ⁇ -rays, ⁇ -rays, ⁇ -rays, electron beams, etc. are used for the crosslinking treatment, and ionizing radiation is performed with an electron dose of 0.1 to 100 Mrad and an acceleration voltage of 100 to 300 kV. Can be crosslinked. Thereby, meltdown temperature can be improved.
  • hydrophilization treatment monomer grafting, surfactant treatment, corona discharge treatment, etc. can be performed to hydrophilize the microporous membrane.
  • the monomer grafting treatment is preferably performed after ionizing radiation.
  • any of a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant or an amphoteric surfactant can be used.
  • a nonionic surfactant it is preferable to use a nonionic surfactant.
  • the surfactant is made into an aqueous solution or a solution of a lower alcohol such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and dipped or hydrophilized by a method using a doctor blade. The microporous membrane that has been hydrophilized is then dried.
  • the method of performing heat treatment while preventing shrinkage include a method of performing heat treatment while stretching.
  • microporous membrane of the present invention can be subjected to known surface treatments such as a corona treatment machine, a plasma treatment machine, an ozone treatment machine, and a flame treatment machine.
  • thermoplastic resin (a) and the polyolefin (b) and, if necessary, other blending components so that the melting point of the thermoplastic resin +10 Melting and kneading is preferably performed at a temperature not lower than ° C., more preferably at a set temperature in the range of melting point +10 to melting point + 100 ° C., more preferably in the range of melting point +20 to melting point + 50 ° C.
  • the apparatus used for melt kneading is preferably performed in an extruder having a die attached to the tip.
  • the ratio (discharge amount / screw rotation number) between the discharge amount (kg / hr) of the blended component and the screw rotation speed (rpm) is preferably 0.02 to 2.0 (kg / hr / rpm), more preferably 0.05 to 0.8 (kg / hr / rpm), and even more preferably 0.07 to 0.2 (kg / hr / rpm). .
  • thermoplastic resin (a) is uniformly finely dispersed using the polyolefin (b) as a matrix
  • the film thickness in the sheeting process becomes uniform.
  • the die hole diameter / strand diameter is preferably 1.1 or more, more preferably 1.1 to 3, and further preferably 1.5 to 2.
  • the strands are cut by a known method to form pellets, powders, plates, fibers, strands, films or sheets, pipes, hollows, boxes, etc.
  • a resin composition ( ⁇ ′) containing the thermoplastic resin (a) having a needle-like structure can be obtained.
  • the shape is preferably in the form of pellets from the viewpoint of handling properties such as storage and transportation, and also from the viewpoint that it can be easily and uniformly dispersed during the kneading in the step (2 ').
  • the die hole diameter refers to the diameter of the discharge nozzle of the die.
  • the charging ratio of the thermoplastic resin (a) to the polyolefin (b) is the thermoplasticity relative to the total mass (a + b) of the thermoplastic resin (a) and the polyolefin (b).
  • the resin (a) is preferably in the range of 1 to 73% by mass
  • the polyolefin (b) is preferably in the range of 99 to 27% by mass
  • the thermoplastic resin (a) is in the range of 10 to 60% by mass.
  • the polyolefin (b) is more preferably in the range of 90 to 40% by mass. In the said range, since the dispersibility of the thermoplastic resin (a) with respect to polyolefin (b) becomes favorable, it is preferable.
  • the charging ratio of the compatibilizer (c) is: With respect to the total mass (a + b + c) of the thermoplastic resin (a), polyolefin (b), and compatibilizer (c), the total mass (a + b) of the thermoplastic resin (a) and polyolefin (b) is 97 to The range is preferably 90% by mass, and the compatibilizer (c) is preferably in the range of 3 to 10% by mass.
  • thermoplastic resin (a) is contained in the polyolefin (b) at a high concentration (for example, 40 to 73% by mass), the thermoplastic resin (a) relative to the polyolefin (b) This is preferable because the compatibility and dispersibility of the resin are good.
  • a lubricant as other blending components, a lubricant, an antiblocking agent, an antistatic agent, an antioxidant other than the above components (a) to (c) as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • known and conventional additives such as light stabilizers and fillers can be appropriately blended.
  • an antioxidant is added in an amount of 0.01 to 5 to 100 parts by mass of the polyolefin (b) to prevent seizure of the polyolefin. It is preferable to add in the range of parts by mass.
  • the resin composition ( ⁇ ′) obtained in the step (1 ′) and the pore-forming agent (d1) or the ⁇ crystal nucleating agent (d2) are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin (b) and the heat.
  • the charging ratio between the resin composition ( ⁇ ′) and the hole forming agent (d1) is set so that the resin composition ( ⁇ ′) and the hole forming agent are formed.
  • the resin composition ( ⁇ ′) is in the range of 30 to 80% by mass and the pore-forming agent (d1) is in the range of 70 to 20% by mass with respect to the total mass ( ⁇ ′ + d1) with the agent (d1). More preferably, the resin composition ( ⁇ ′) is in the range of 50 to 70% by mass, and the pore-forming agent (d1) is more preferably in the range of 50 to 30% by mass.
  • the hole forming agent (d1) may be added before the start of kneading in the step (2 ′) or may be added from the middle of the extruder during the kneading, but it is added in advance before the kneading starts to form a solution. preferable. In kneading, it is preferable to add an antioxidant in order to prevent oxidation of the polyolefin.
  • Crystal nucleating agent (d2) As the ⁇ crystal nucleating agent used in the present invention, those similar to those used in the production method 1 can be used.
  • the charging ratio of the ⁇ crystal nucleating agent (d2) in the resin composition ( ⁇ ′) is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the range is 0.0001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin (b) in the resin composition ( ⁇ ′).
  • the range of 0.001 to 5 parts by mass is more preferable, and the range of 0.01 to 1 part by mass is most preferable.
  • ⁇ crystals can be generated and grown, and sufficient ⁇ activity can be secured even when used as a separator, and the desired air permeation performance is obtained. If it is at most parts, bleeding of the ⁇ crystal nucleating agent can be suppressed, which is preferable.
  • the polyolefin (e) in the step (2 ′), can be further blended and diluted with the resin composition ( ⁇ ′) obtained in the step (1 ′).
  • the charging ratio is determined based on the thermoplastic resin (a), the polyolefin (b) and the polyolefin (e) contained in the resin composition ( ⁇ ′).
  • the thermoplastic resin (a) is in the range of 1 to 73% by mass and the total mass (b + e) of the polyolefin (b) and the polyolefin (e) is 99 to 27 parts by mass with respect to the total mass (a + b + e) of
  • the thermoplastic resin (a) is preferably in the range of 5 to 60% by mass, the total mass (b + e) is more preferably in the range of 95 to 40% by mass, and the thermoplastic resin ( More preferably, the total mass (b + e) is in the range of 80 to 60 mass% with respect to a) of 20 to 40 mass%.
  • known and conventional additives such as a light stabilizer, a crystal nucleus material, and a filler can be appropriately blended.
  • the kneading temperature is not lower than the melting point of the polyolefin (b) and not higher than the melting point of the thermoplastic resin (a), and the molten polyolefin (b) and the thermoplastic resin having a needle-like structure (a)
  • the melting point of the polyolefin (b) plus 10 ° C. or more and the melting point of the thermoplastic resin (a) minus 10 ° C. or less are preferable.
  • the polyolefin (e) when blended, it may be higher than the melting point of the higher one of the polyolefin (b) and the polyolefin (e), but the higher of the polyolefin (b) and the polyolefin (e).
  • the melting point of the thermoplastic resin (a) is preferably within the range of the melting point plus 10 ° C. or more and the melting point minus 10 ° C. or less.
  • the kneading method is not particularly limited, but it is preferably performed by uniformly kneading in an extruder, and further, since the subsequent step (3) can be continuously performed, More preferably, it is carried out in an extruder equipped with a sheet die such as a T die.
  • the ratio (discharge amount / screw rotation number) of the discharge amount (kg / hr) of the blended component and the screw rotation speed (rpm) is preferably 0.02 to 2.0 ( kg / hr / rpm), more preferably 0.05 to 0.8 (kg / hr / rpm), even more preferably 0.07 to 0.2 (kg / hr / rpm). Perform under conditions.
  • thermoplastic resin (a) when the thermoplastic resin (a) is added using the polyolefin (b) and the polyolefin (e) as a matrix, and the pore-forming agent (d1) or the ⁇ -crystal nucleating agent (d2) is further added, the pore-forming agent (d1 ) Or ⁇ -crystal nucleating agent (d2) can be uniformly dispersed in a sea-island structure, resulting in not only uniform film thickness in the sheeting process, but also uniform pore distribution and A microporous film having a fine pore diameter can be formed.
  • the melt-kneaded product ( ⁇ ′) is in the form of pellets, powders, plates, fibers, strands, films or sheets, pipes, hollows, boxes, etc. It can be cooled into pellets once it has been molded into a shape, etc., but from the viewpoint of productivity, it can be melted and kneaded using an extruder with a T die attached to the tip, directly or by using another extruder. Therefore, it is preferable to continuously perform the subsequent step (3 ′).
  • the present invention provides a step (3 ′) of obtaining a sheet ( ⁇ ) containing a thermoplastic resin (a) having a needle-like structure by forming a sheet of the kneaded product ( ⁇ ′) heated to the melting point of the polyolefin (b) or higher.
  • melt-kneaded melt-kneaded product ( ⁇ ′) is once cooled and pelletized, it is extruded from the die again through an extruder or directly or through another extruder, cast roll or roll take-up machine, etc. Take over with the roll.
  • a sheet die having a rectangular base shape is preferably used, but a double cylindrical hollow die, an inflation die, or the like can also be used.
  • the die gap is preferably preferably 0.1 to 5 mm, and at the time of extrusion, this is a temperature not lower than the melting point of the polyolefin (b) and not higher than the melting point of the thermoplastic resin (a), more preferably.
  • the melting point of the polyolefin (b) is preferably within the range of the melting point plus 10 ° C. or more and the melting point minus 10 ° C. or less.
  • the polyolefin (e) is blended, it may be higher than the melting point of the higher one of the polyolefin (b) and the polyolefin (e), but the higher of the polyolefin (b) and the polyolefin (e).
  • the melting point of the thermoplastic resin (a) is preferably within the range of the melting point plus 10 ° C. or more and the melting point minus 10 ° C. or less. Specifically, it is preferable to heat in the range of 140 to 250 ° C.
  • the extrusion rate of the heated solution is preferably in the range of 0.2 to 15 (m / min).
  • the sheet ( ⁇ ) is formed by cooling the melt-kneaded product ( ⁇ ′) thus extruded from the die. Cooling is preferably performed at a rate of 50 ° C./min or more at least up to the gelation temperature or less. Moreover, it is preferable to cool to 25 degrees C or less.
  • the phase which consists of polyolefin gelatinizes
  • distributed to the polyolefin phase can be fixed.
  • the cooling rate is less than 50 ° C./min, the degree of crystallinity increases and it is difficult to obtain a sheet suitable for stretching.
  • the draft ratio ((roll take-up speed) / (flow rate of the resin flowing out from the die lip converted from the density)) is preferably 10 to 600 times, more preferably 20 from the viewpoint of air permeability and moldability. It is ⁇ 500 times, more preferably 30 to 400 times.
  • Step (4) and other processing steps thereafter can be performed in the same manner as in production method 1.
  • the microporous membrane of the present invention is obtained by melt-kneading the thermoplastic resin (a) and the polyolefin at a temperature higher by 10 ° C. or more than the melting point of the thermoplastic resin (a) in both of the above production methods 1 and 2.
  • the thermoplastic resin (a) can be formed into needles.
  • the microporous membrane of the present invention is characterized in that the thermoplastic resin (a) having a needle-like structure is uniformly dispersed in a polyolefin as a matrix, and further, the thermoplastic resin (a) having a matrix and a needle-like structure is further provided. It is preferable to form a morphology in which the interfaces of the microporous membranes are in close contact with each other because the thermal shrinkage of the microporous membrane can be suppressed and the thermal shrinkage can be further improved.
  • the microporous membrane according to a preferred embodiment of the present invention has the following physical properties.
  • the thickness of the microporous membrane obtained by the production method of the present invention is not particularly limited, and may be in the range of 5 to 200 ⁇ m required for its use, but generally 5 to 50 ⁇ m. More preferably, it is 8 to 40 ⁇ m, still more preferably 10 to 30 ⁇ m.
  • Gurley air permeability is in the range of 50 to 800 s / 100 ml.
  • the shutdown temperature is in the range of 130 to 150 ° C.
  • the heat shrinkage rate at 200 ° C. is 30% or less before heat setting and 25% or less after heat setting.
  • As the mechanical strength for example, the tensile strength is 20 MPa or more.
  • the film thickness unevenness of the sheet is small, and breakage during hot stretching can be prevented.
  • the microporous membrane of the present invention has an excellent balance of compression resistance, heat resistance and permeability, it can be suitably used as a separator used in non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries. It can be more suitably used as a single-layer separator for a nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • a sheet was prepared with the composition excluding the pore-forming agent (d1), and the thermal shrinkage rate and mechanical strength were measured by the following methods.
  • the resin does not depend on factors depending on the type and amount of the pore-forming agent (d1) not included in the microporous membrane, and on structural factors such as the shape and density of the microporous material formed by the pore-forming agent.
  • the performance relating to the resin composition of the composition ( ⁇ ) itself was evaluated.
  • Examples 1 to 8 Comparative Examples 1 to 3
  • Polyphenylene sulfide resin, polyolefin resin-1 and thermoplastic elastomer shown in Tables 1 to 3 below were uniformly mixed with a tumbler to obtain a compounding material.
  • the blended material is put into a twin screw extruder with a vent (“TEX-30” manufactured by Nippon Steel Co., Ltd.) and melt kneaded (resin component discharge rate 20 kg / hr, screw rotation speed 350 rpm, resin component discharge rate) 0.057 (kg / hr / rpm) at a maximum torque of 60 (A), the set resin temperature is shown in Tables 1 to 3 “Step 1: Cylinder temperature”, and the die hole diameter is 3 mm.
  • a strand is prepared while cutting so that the die hole diameter (nozzle diameter) and the strand diameter (that is, the strand diameter) are the “die hole diameter / strand diameter” in Tables 1 to 3, and the resin composition pellets are cut and prepared.
  • the strand diameter is a value obtained by measuring the diameter of the pellet after cutting using a caliper.
  • melt kneaded material was prepared by referring to the following Tables 1 to 3 “Step 2: Cylinder temperature”.
  • T-die extrusion was performed to a film thickness of 0.1 mm, and with a cooling roll temperature-controlled at 80 ° C., the gap (lip width) of the lip portion of the T-die and the film thickness of the gel sheet were Table 1 to 3 were cooled while being drawn so as to satisfy “lip width / sheet thickness” to prepare gel-like sheets.
  • the thickness of the sheet or film was measured using a film thickness meter (a Digimatic indicator “ID-130M” manufactured by Mitutoyo Corporation).
  • the obtained gel-like sheet was cut out to 60 mm ⁇ 60 mm, set in a biaxial stretching test apparatus, heated from room temperature to 120 ° C., and then perpendicular to the flow direction (MD) and MD when formed into a sheet. Simultaneously biaxial stretching was performed so that the stretching ratio in the direction (TD) was 3 times to obtain a stretched sheet.
  • the obtained stretched sheet was heat-set at 125 ° C. for 10 minutes while being held by a tenter stretching machine to produce a sheet specimen having a thickness of 0.03 mm.
  • the sheet test piece was cut with a cryomicrotome in the flow direction (MD) and the vertical direction (TD) when the sheet was formed, and this cut section was scanned with a scanning electron microscope (SEM-EDS “JSM-” manufactured by JEOL Ltd.). 6360A "), arbitrary 10 points in the image were extracted, and the shape was observed.
  • SEM-EDS “JSM-” manufactured by JEOL Ltd. 6360A "
  • arbitrary 10 points in the image were extracted, and the shape was observed.
  • the longest part of the PPS resin particles was defined as the long side
  • the length in the direction perpendicular to the long side at a distance half the long side was defined as the short side
  • the number average of the long side / short side was calculated as the aspect ratio.
  • a microporous film was prepared by the following method, and the film thickness, air permeability, and shutdown temperature were measured by the following method.
  • Example 9 to 16 Comparative Examples 4 to 6
  • Polyphenylene sulfide resin, polyolefin resin-1 and thermoplastic elastomer shown in Tables 4 to 6 below were uniformly mixed with a tumbler to obtain a compounding material.
  • the blended material is put into a twin screw extruder with a vent (“TEX-30” manufactured by Nippon Steel Co., Ltd.) and melt kneaded (resin component discharge rate 20 kg / hr, screw rotation speed 350 rpm, resin component discharge rate) 0.057 (kg / hr / rpm) at a maximum torque of 60 (A), the set resin temperature is shown in Tables 4 to 6 “Step 1: Cylinder temperature”, and the die hole diameter is 3 mm. Strands were prepared while being pulled so as to have a diameter of 4 to 6 “die hole diameter / strand diameter” and cut to obtain pellets of the resin composition.
  • TEX-30 manufactured by Nippon Steel Co., Ltd.
  • pellets of the resin composition obtained in the above step, polyolefin resin-2 described in Tables 4 to 6, and pore forming agent (mixed in equal amounts of liquid paraffin and bis (2-ethylhexyl) phthalate)
  • resin component A melt kneaded material was prepared with a discharge amount of 0.075 (kg / hr / rpm), a maximum torque of 60 (A), and a set resin temperature of the following Tables 4 to 6 “Step 2: Cylinder temperature”.
  • T-die extrusion was performed to a film thickness of 0.1 mm, and cooling was performed while taking up the lip width / sheet thickness of Tables 4 to 6 with a cooling roll adjusted to 80 ° C. to form a gel. A sheet was produced.
  • the obtained gel-like sheet was cut out to 60 mm ⁇ 60 mm, set in a biaxial stretching test apparatus, heated from room temperature to 120 ° C., and then perpendicular to the flow direction (MD) and MD when formed into a sheet. Simultaneously biaxial stretching was performed so that the stretching ratio in the direction (TD) was 3 times to obtain a stretched sheet.
  • the obtained stretched sheet is fixed to a 20 cm ⁇ 20 cm aluminum frame, and then contains methylene chloride (surface tension 27.3 mN / m (25 ° C.), boiling point 40.0 ° C.) adjusted to 25 ° C.
  • Gurley air permeability The Gurley air permeability of the microporous film was measured according to JIS-P8117 “Paper and paperboard—Air permeability and air resistance test method (intermediate region) —Gurley method”. The results are shown in Tables 4-6.
  • the microporous membrane was exposed to a hot air dryer set to a predetermined temperature for 1 minute, and the temperature at which the Gurley air permeability was 10,000 s / 100 ml or more was defined as the shutdown temperature.
  • the results are shown in Tables 4-6.
  • thermoplastic elastomer made of ethylene / glycidyl methacrylate (88/12 mass%) copolymer
  • Compatibilizer (c2) Copolymer obtained by grafting polystyrene at a mass ratio of 7: 3 to “Modiper A4100” (ethylene / glycidyl methacrylate (85/15 mass%) copolymer manufactured by NOF Corporation)
  • PPS resin having a needle-like structure 1 ′ PPS resin having a spherical structure

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Abstract

 融点が220℃以上の熱可塑性樹脂とポリオレフィンと含む微多孔膜であって、前記熱可塑性樹脂(a)が針状構造を有する微多孔膜およびその製造方法を提供する。当該微多孔膜はポリオレフィンおよび針状構造を有する高融点の熱可塑性樹脂を用いるため、優れた耐熱収縮性を有する。このため、優れたシャットダウン機能および耐熱収縮性を備えた非水電解質二次電池用セパレータ、特に非水電解質二次電池用単層セパレータを提供できる。

Description

微多孔膜、その製造方法、電池用セパレータおよび非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物
 本発明は、微多孔膜、特に非水電解質二次電池セパレータ用の微多孔膜およびそれらの製造方法ならびに非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物に関する。
 電子機器のコードレス化、ポータブル化に伴い、これらの駆動用電源として高起電力で、自己放電の少ないリチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が注目を集めている。近年、特に、高エネルギー密度化が進んだことに伴い、従来の電子機器用途だけでなく自動車用途への採用も急速に増えるに至り、さらなる安全性確保が求められている。
 非水電解質二次電池は、正極負極の間に、両極の短絡防止のためセパレータが介在せしめられるが、かかるセパレータとしては両極間のイオンの透過性を確保するために、多数の微細孔が形成された膜等(以下「微多孔膜」という)が使用される。この微多孔膜には、優れた機械的特性だけでなく、電池温度が上昇した際に微多孔膜の孔が閉塞して電流を遮断する「シャットダウン機能」を有するという観点から、現状ではポリオレフィン微多孔膜が用いられている。しかし、上記ポリオレフィン微多孔膜からなるセパレータは、非水電解質二次電池が熱暴走を始めて昇温し続けると、熱収縮を起こして破膜し、両極が短絡(ショート)する「メルトダウン」を引き起こす問題がある。
 このため、該微多孔膜には、シャットダウン機能と、メルトダウンを防ぐための「耐熱収縮性」とが求められるが、シャットダウン機能はポリオレフィンの溶融による孔の閉塞をその作動原理としているため、耐熱収縮性とは性質が相反する。
 そこで、耐熱収縮性を向上させ、かつシャットダウン機能も両立させるために、ポリオレフィンをマトリックスとする相中に、高融点のポリブチレンテレフタレート(PBT)からなる1~10μmの径を有する球状微粒子を分散させた微多孔膜が提案されている(特許文献1参照)。しかし、該微多孔膜は、耐熱収縮性が充分でなく、さらなる改良が求められていた。
特開2004-149637号公報
 そこで本発明が解決しようとする課題は、ポリオレフィンおよび高融点の熱可塑性樹脂を用いて、耐熱収縮性に優れた微多孔膜、特に非水電解質二次電池セパレータ用の微多孔膜およびそれらの製造方法ならびに非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物を提供することにある。
 本発明者らは上記課題を解決する為、鋭意努力した結果、針状構造を有する高融点の熱可塑性樹脂を有する微多孔膜が耐熱収縮性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィンと含む微多孔膜であって、前記熱可塑性樹脂(a)が針状構造を有することを特徴とする微多孔膜に関する。
 また本発明は、前記記載の微多孔膜からなる電池用セパレータに関する。
 また本発明は、融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、前記熱可塑性樹脂(a)の融点以上の温度で溶融混練して、樹脂組成物(α)を得る工程(1)、得られた樹脂組成物(α)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とを、前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練して、溶融混練物(β)を得る工程(2)、前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度に加熱した溶融混練物(β)をシート化して、針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含むシート(γ)を得る工程(3)、得られたシート(γ)を多孔質化する工程(4)、を有することを特徴とする微多孔膜の製造方法に関する。
 また本発明は、融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、先端にダイを取り付けた押出機内で前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練した後、ダイ穴径/ストランド径が1.1以上となるよう引き取りながらストランドを形成した後、切断して、針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含む樹脂組成物(α’)を得る工程(1’)、得られた樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とを、前記ポリオレフィン(b)の融点以上の温度且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度で混練して、混練物(β’)を得る工程(2’)、前記ポリオレフィン(b)の融点以上の温度且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度に加熱した溶融混練物(β’)をシート化して針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含むシート(γ)を得る工程(3’)、得られたシート(γ)を多孔質化する工程(4)、を有することを特徴とする微多孔膜の製造方法に関する。
 また本発明は、融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、先端にダイを取り付けた押出機内で前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練した後、ダイ穴径/ストランド径が1.1以上となるよう引き取りながらストランドを形成した後、切断して得られる非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物(α’)であって、熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)との合計質量(a+b)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)が1~73質量%、かつポリオレフィン(b)が99~27質量%の範囲であり、さらに前記熱可塑性樹脂(a)が針状構造を有することを特徴とする非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物に関する。
 本発明によれば、ポリオレフィンおよび高融点の熱可塑性樹脂を用いて、耐熱収縮性に優れた微多孔膜、特に非水電解質二次電池セパレータ用の微多孔膜およびそれらの製造方法ならびに非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物を提供することができる。
図1は、実施例4で得られたシート試験片の顕微鏡写真である。ポリオレフィンのマトリックス中に針状構造のポリフェニレンスルフィド樹脂が分散した構造を有している。なお、白色の網目構造は、試験片をSEM写真撮影用に切断した際に形成されたポリオレフィンである。 図2は、比較例1で得られたシート試験片の顕微鏡写真である。ポリオレフィンのマトリックス中に球状構造のポリフェニレンスルフィド樹脂が分散した構造を有している。なお、白色の網目構造は、試験片をSEM写真撮影用に切断した際に形成されたポリオレフィンである。
 本発明の微多孔膜は、融点が220℃以上の熱可塑性樹脂とポリオレフィンと含む微多孔膜であって、前記熱可塑性樹脂が針状構造を有する。
・融点が220℃以上の熱可塑性樹脂
 本発明に用いる熱可塑性樹脂としては、融点が220℃以上、好ましくは220~390℃の範囲の、いわゆる汎用エンジニアリングプラスチックないしスーパーエンジニアリングプラスチックなどの熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的にはポリアミド6(6-ナイロン)、ポリアミド66(6,6-ナイロン)またはポリアミド12(12-ナイロン)などの脂肪族骨格を有するポリアミドや、ポリアミド6T(6T-ナイロン、ポリアミド9T(9T-ナイロン)などの芳香族骨格を有するポリアミドなど融点が220℃以上、好ましくは220~310℃の範囲であるポリアミドや、ポリブチレンテレフタレート、ポリイソブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートまたはポリシクロヘキセンテレフタレートなどの融点が220℃以上、好ましくは220~280℃の範囲であるポリエステル樹脂や、融点が265℃以上、好ましくは265~350℃の範囲、さらに好ましくは280~300℃の範囲であるポリフェニレンスルフィドに代表されるポリアリーレンスルフィドや、融点が300~390℃の範囲であるポリエーテルエーテルケトンや、パラヒドロキシ安息香酸を骨格中に有する融点が300℃以上、好ましくは300℃~熱分解温度(380℃)未満である液晶ポリマーや、融点が220以上、好ましくは220~280℃の範囲であるシンジオタクチックポリスチレン等の融点が220~390℃の範囲の熱可塑性樹脂が挙げられ、このうち、優れた難燃性や寸法安定性を有するポリアリーレンスルフィドが好ましい。
 本発明において該熱可塑性樹脂の分子量は、本発明の効果を損ねない限り特に限定されないが、溶融混練時に、該樹脂成分のガス化やブリードアウトを抑えることができる点から、該樹脂の溶融粘度に換算した値として、5〔Pa・s〕以上の範囲であることが好ましく、一方、溶融粘度の上限は特に問題ないものの、流動性、成形性の観点から3000〔Pa・s〕以下の範囲であることが好ましく、さらに20~1000〔Pa・s〕の範囲であることが最も好ましい。なお、「溶融粘度」は、該熱可塑性樹脂の融点プラス20℃において、フローテスター(島津製作所製高化式フローテスター「CFT-500D型」)を用いて、荷重1.96MPa、オリフィス長とオリフィス径との、前者/後者の比が10/1であるオリフィスを使用して6分間保持後の溶融粘度を指すものとする。また、「融点」は、JIS 7121(1999年) 9.1(1)の方法に準拠し、示差走査熱量測定(DSC)により測定した融解ピーク温度を指すものとする。
 ここで、好ましい熱可塑性樹脂として挙げたポリアリーレンスルフィド樹脂についてさらに詳述する。
 本発明に使用するポリアリーレンスルフィド樹脂は、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位とする樹脂構造を有するものであり、具体的には、下記式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

(式中、R及びRは、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数1~4のアルキル基、ニトロ基、アミノ基、フェニル基、メトキシ基、エトキシ基を表す。)で表される構造部位を繰り返し単位とする樹脂である。
 ここで、前記式(1)で表される構造部位は、特に該式中のR及びRは、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂の機械的強度の点から水素原子であることが好ましく、その場合、下記式(2)で表されるパラ位で結合するものが好ましいものとして挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 これらの中でも、特に繰り返し単位中の芳香族環に対する硫黄原子の結合は前記構造式(2)で表されるパラ位で結合した構造であることが前記ポリアリーレンスルフィド樹脂の耐熱性や結晶性の面で好ましい。
 また、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂は、前記式(1)で表される構造部位のみならず、下記の構造式(3)~(6)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
で表される構造部位を、前記式(1)で表される構造部位との合計の30モル%以下で含んでいてもよい。特に本発明では上記式(3)~(6)で表される構造部位は10モル%以下であることが、ポリアリーレンスルフィド樹脂の耐熱性、機械的強度の点から好ましい。前記ポリアリーレンスルフィド樹脂中に、上記式(3)~(6)で表される構造部位を含む場合、それらの結合様式としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体の何れであってもよい。
 また、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂は、その分子構造中に、下記式(7)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
で表される3官能性の構造部位、或いは、ナフチルスルフィド結合などを有していてもよいが、他の構造部位との合計モル数に対して、3モル%以下が好ましく、特に1モル%以下であることが好ましい。
 また、ポリアリーレンスルフィド樹脂は、本発明の効果を損ねない限り特に限定されないが、300℃で測定した溶融粘度(V6)が5~3,000〔Pa・s〕の範囲であることが好ましく、さらに流動性および機械的強度のバランスが良好となることから20~1000〔Pa・s〕の範囲がより好ましい。また、ポリアリーレンスルフィド樹脂の非ニュートン指数は、本発明の効果を損ねない限り特に限定されないが、0.90~2.00の範囲であることが好ましい。リニア型ポリアリーレンスルフィド樹脂を用いる場合には、非ニュートン指数が0.90~1.20の範囲であることが好ましく、さらに0.95~1.15の範囲であることがより好ましく、特に0.95~1.10であることが特に好ましい。このようなポリアリーレンスルフィド樹脂は機械的物性、流動性、耐磨耗性に優れる。ただし、非ニュートン指数(N値)は、キャピログラフを用いて300℃、オリフィス長(L)とオリフィス径(D)の比、L/D=40の条件下で、剪断速度及び剪断応力を測定し、下記式を用いて算出した値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
[ただし、SRは剪断速度(秒-1)、SSは剪断応力(ダイン/cm)、そしてKは定数を示す。]N値は1に近いほどPPSは線状に近い構造であり、N値が高いほど分岐が進んだ構造であることを示す。
 ポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法としては、特に限定されないが、例えば1)ジハロゲノ芳香族化合物と、更に必要ならばその他の共重合成分とを、硫黄と炭酸ソーダの存在下で重合させる方法、2)p-クロルチオフェノールと、更に必要ならばその他の共重合成分とを自己縮合させる方法、3)有機極性溶媒中で、スルフィド化剤とジハロゲノ芳香族化合物と、更に必要ならばその他の共重合成分とを反応させる方法、4)ジヨード芳香族化合物と単体硫黄と必要に応じて重合禁止剤とを、重合触媒の存在下で溶融重合する方法等が挙げられる。これらの方法のなかでも、3)の方法が汎用的であり好ましい。反応の際に、重合度を調節するためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金属塩を添加したり、水酸化アルカリを添加しても良い。上記3)方法のなかでも、加熱した有機極性溶媒とジハロゲノ芳香族化合物を含む混合物に含水スルフィド化剤を水が反応混合物から除去され得る速度で導入し、有機極性溶媒中でジハロゲノ芳香族化合物とスルフィド化剤とを反応させること、及び反応系内の水分量を該有機極性溶媒1モルに対して0.02~0.5モルの範囲にコントロールすることによりPAS樹脂を製造する方法(特開平07-228699号公報参照。)や、固形のアルカリ金属硫化物及び非プロトン性極性有機溶媒の存在下でポリハロ芳香族化合物、アルカリ金属水硫化物及び有機酸アルカリ金属塩を、硫黄源1モルに対して0.01~0.9モルの有機酸アルカリ金属塩および反応系内の水分量を非プロトン性極性有機溶媒1モルに対して0.02モルの範囲にコントロールしながら反応させる方法(WO2010/058713号パンフレット参照。)で得られるものが特に好ましい。
 本発明の微多孔膜において、前記熱可塑性樹脂は針状構造を有し、微多孔膜に対してより優れた耐熱収縮性を付与可能であることから特にアスペクト比が1.1~100の範囲であることが好ましく、1.5~50の範囲であることがより好ましく、さらに2~30の範囲のものであるものが特に好ましい。さらに、針状構造を有する熱可塑性樹脂は、耐熱収縮性が優れるだけでなく、樹脂組成物中の当該熱可塑性樹脂の分散性も良好となるため、長辺および短辺のうち、短辺の長さが10~5000nmの範囲であることが好ましく、50~2000nmの範囲であることがより好ましく、さらに80~500nmの範囲であることが特に好ましい。
 なお、本発明において熱可塑性樹脂の構造は、走査型電子顕微鏡写真の画像解析結果をもとにしていることから、実際には、針状構造だけでなく、板状構造や棒状構造のものも含まれており、本発明においてはこれらも針状構造に含まれるものとする。
・ポリオレフィン
 本発明の微多孔膜に用いるポリオレフィンとしてはその種類に限定はなく、例えばエチレン、プロピレン、ブテン、メチルペンテン、ヘキセン、オクテン等のモノマーを原料として重合して得られるホモ重合体、共重合体または多段重合体等が挙げられ、また、2種以上の異なるホモ重合体、共重合体または多段重合体を混合して用いることもできる。
 例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレンを用いる場合、その質量平均分子量は5×10 以上、15×10以下の範囲であるのが好ましい。ポリエチレンの種類としては、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレンが挙げられる。中でも超高分子量ポリエチレンが好ましい。超高分子量ポリエチレンの質量平均分子量は1×10 ~15×10 であるのが好ましく、1×10 ~5×10であるのがより好ましい。質量平均分子量を15×10以下にすることにより、溶融押出を容易にすることができる。また、質量平均分子量が5×10 以上のポリエチレンに、質量平均分子量1×10 以上 ~5×10 未満のポリエチレン、質量平均分子量1×10 ~4×10 のポリプロピレン、質量平均分子量1×10 ~4×10 のポリブテン-1、質量平均分子量1×10 以上 ~1×10未満のポリエチレンワックス、及び質量平均分子量1×10 ~4×10 のエチレン・α-オレフィン共重合体からなる群から選ばれた少なくとも一種を混合することも好ましい。
 ポリオレフィンとしてポリプロピレンを用いる場合、その質量平均分子量に特に制限はないが、1×10 ~4×10 の範囲であるものが好ましい。
 ポリオレフィン、特に質量平均分子量が5×10 以上のポリエチレンと伴にエチレン・α-オレフィン共重合体を用いる場合、α-オレフィンとしてはプロピレン、ブテン-1、ヘキセン-1、ペンテン-1、4-メチルペンテン-1、オクテン、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、スチレン等が好適である。
 これらのうち本発明に用いるポリオレフィン(b)としては、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、またはポリプロピレンが好ましく、さらに孔形成剤(d1)を用いて微多孔質膜を製造する場合には高密度ポリエチレンが、またβ晶核剤(d2)を用いて微多孔質膜を製造する場合にはポリプロピレンがより好ましい。
 本発明の微多孔膜において、前記熱可塑性樹脂とポリオレフィンとの組成比率は、本発明の効果を損ねない限り特に限定されないが、前記熱可塑性樹脂とポリオレフィンとの合計質量に対し、前記熱可塑性樹脂が1~73質量%の範囲で、かつポリオレフィンが99~27質量%の範囲であることが好ましく、さらに前記熱可塑性樹脂が10~60質量%の範囲で、かつポリオレフィンが90~40質量%の範囲であることがより好ましい。当該範囲で、ポリオレフィンに対する熱可塑性樹脂の分散性が良好なものとなる。
・相溶化剤
 本発明は、必要に応じて相溶化剤を使用することができ、これによりポリオレフィンと熱可塑性樹脂の相溶性を向上させることができ好ましい。相溶化剤としては前記熱可塑性樹脂の末端と反応性を有する官能基を有する熱可塑性エラストマーが好ましい。さらに、融点が300℃以下であり、室温でゴム弾性を有する熱可塑性エラストマーがより好ましい。中でも、耐熱性、混合の容易さの点で、ガラス転移点が-40℃以下の熱可塑性エラストマーが低温でもゴム弾性を有するため好ましい。前記ガラス転移点は、低いほど好ましい傾向にあるものの、通常、-180~-40℃の範囲のものが好ましく、-150~-40℃の範囲のものが特に好ましい。
 本発明に用いる前記熱可塑性エラストマーの具体例としては、エポキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、イソシアネート基、ビニル基、酸無水物基及びエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する熱可塑性エラストマーであることが好ましく、これらの中でもエポキシ基あるいは酸無水物基、カルボキシル基、エステル基等のカルボン酸誘導体に起因する官能基を有するものが特に好ましい。これらの官能基を有する熱可塑性エラストマーは、特に熱可塑性樹脂としてポリアリーレンスルフィド樹脂を用いた場合、該熱可塑性樹脂とポリオレフィン双方との親和性が良好となるため好適に使用できる。
 本発明に用いる前記熱可塑性エラストマーは、1種または複数種類のα-オレフィン類と前記官能基を有するビニル重合性化合物とを共重合させて得られる。前記α-オレフィン類としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン-1等の炭素原子数2~8のα-オレフィン類などが挙げられる。前記官能基を有するビニル重合性化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等のα,β-不飽和カルボン酸類及びそのアルキルエステル類、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、その他の炭素原子数4~10の不飽和ジカルボン酸類とそのモノ及びジエステル類、その酸無水物等のα、β-不飽和ジカルボン酸及びその誘導体、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 これらの中でも、その分子内にエポキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、イソシアネート基、ビニル基、酸無水基及びエステル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するエチレン-プロピレン共重合体あるいはエチレン-ブテン共重合体が好ましく、カルボキシル基を有するエチレン-プロピレン共重合体あるいはエチレン-ブテン共重合体がさらに好ましい。これらの熱可塑性エラストマー(c1)は、単独で用いることも2種以上併用することもできる。
 本発明において、相溶化剤の使用する場合、前記熱可塑性樹脂とポリレフィンと相溶化剤との組成比率は、本発明の効果を損ねない限り特に限定されないが、前記熱可塑性樹脂とポリレフィンと相溶化剤との合計質量に対し、前記熱可塑性樹脂とポリレフィンの合計質量が97~90質量%の範囲であり、かつ相溶化剤が3~10質量%の範囲であることが好ましく、当該範囲であれば、ポリオレフィン中に熱可塑性樹脂を高濃度(例えば40~73質量%)で含有させた場合であっても、ポリオレフィンに対する熱可塑性樹脂の相溶性、分散性が良好なものとなるため好ましい。
 また、本発明の効果を損なわない範囲で、前記熱可塑性樹脂とポリレフィンと相溶化剤の他に滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、光安定剤、充填剤等の公知慣用の添加剤を適宜配合することもできる。特に、本発明の微多孔膜はその製造工程において、熱可塑性樹脂の融点以上で溶融混練することから、ポリオレフィンの焼き付きを防ぐために酸化防止剤をポリオレフィン100質量部に対して0.01~5質量部の範囲で添加することが好ましい。
 本発明の微多孔膜は、例えば、
(製法1)融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(以下、製法1および製法2において 融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a) と記す)とポリオレフィン(以下、製法1および製法2において ポリオレフィン(b) と記す)とを、先端にダイを取り付けた押出機内で前記熱可塑性樹脂(a)の融点以上の温度で溶融混練して、樹脂組成物(以下、製法1において 樹脂組成物(α) 記す)を得る工程(1)、得られた樹脂組成物(α)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とを前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練して、溶融混練物(β)を得る工程(2)、前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度の溶融混練物(β)をシート化して、針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含むシート(γ)を得る工程(3)、得られたシート(γ)を多孔質化する工程(4)、を有する微多孔膜の製造方法によって、または、
(製法2)融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、先端にダイを取り付けた押出機内で前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練した後、ダイ穴径/ストランド径が1.1以上となるよう引き取りながらストランドを形成した後、切断し針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含む樹脂組成物(以下、製法2において 樹脂組成物(α’) と記す)を得る工程(1’)、得られた樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とを前記ポリオレフィン(b)の融点以上の温度且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度で混練して、混練物(以下、製法2において 混練物(β’) と記す)を得る工程(2’)、前記ポリオレフィン(b)の融点以上の温度且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度の混練物(β’)をシート化して針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含むシート(γ)を得る工程(3’)、得られたシート(γ)を多孔質化する工程(4)、を有する微多孔膜の製造方法によって得られる。
(製法1)
工程(1)
 本発明は、融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、前記熱可塑性樹脂(a)の融点以上の温度で溶融混練して、樹脂組成物(α)を得る工程(1)、を有する。
 工程(1)は、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、更に必要に応じてその他の配合成分とを、均一に分散させる必要があるため、前記熱可塑性樹脂の融点+10℃以上で、より好ましくは設定温度を融点+10℃~融点+100℃の範囲、さらに好ましくは融点+20~融点+50℃の範囲の温度条件下で溶融混練することが好ましい。
 工程(1)において、溶融混練に用いる装置は特に限定されないが、先端にダイを取り付けた押出機内で行うことが好ましい。該溶融混練は、前記配合成分の吐出量(kg/hr)とスクリュー回転数(rpm)との比率(吐出量/スクリュー回転数)が0.02~2.0(kg/hr/rpm)の範囲、好ましくは0.05~0.8(kg/hr/rpm)の範囲、さらに好ましくは0.07~0.2(kg/hr/rpm)の範囲となる条件下に行う。これにより、ポリオレフィン(b)をマトリックスとして前記熱可塑性樹脂(a)を均一に微分散させた海島構造のモルフォロジーを形成させることができ、その結果、シート化工程における膜厚が均一となる。
 工程(1)において、溶融混練後、ダイから吐出させた樹脂組成物(α)は、公知の方法でペレット状、粉末状、板状、繊維状、ストランド状、フィルム又はシート状、パイプ状、中空状、箱状等の形状に成形することができるが、貯蔵や運搬等の取り扱い性の点から、また、工程(2)における混練時に容易に均一分散可能である点からも、ペレット状であることが好ましい。
 工程(1)において、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)との仕込比率は、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)との合計質量(a+b)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)が1~73質量%の範囲であり、かつポリオレフィン(b)が99~27質量%の範囲であることが好ましく、さらに前記熱可塑性樹脂(a)が10~60質量%の範囲であり、かつポリオレフィン(b)が90~40質量%の範囲であることがより好ましい。当該範囲で、ポリオレフィン(b)に対する熱可塑性樹脂(a)の分散性が良好なものとなるため好ましい。
 また、工程(1)において、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)に、さらに相溶化剤(c)を加えて溶融混練する場合、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)と相溶化剤(c)との仕込比率は、前記熱可塑性樹脂(a)とポリレフィン(b)と相溶化剤(c)との合計質量(a+b+c)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)とポリレフィン(b)の合計質量(a+b)が97~90質量%の範囲、かつ相溶化剤(c)が3~10質量%の範囲であることが好ましい。当該範囲であれば、ポリオレフィン(b)中に熱可塑性樹脂(a)を高濃度(例えば40~73質量%)で含有させた場合であっても、ポリオレフィン(b)に対する熱可塑性樹脂(a)の相溶性、分散性が良好なものとなるため好ましい。
 なお、工程(1)において、その他の配合成分として、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分(a)~(c)の他に滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、光安定剤、充填剤等の公知慣用の添加剤を適宜配合することもできる。特に、工程(1)では、熱可塑性樹脂(a)の融点以上で溶融混練することから、ポリオレフィンの焼き付きを防ぐために酸化防止剤をポリオレフィン(b)100質量部に対して0.01~5質量部の範囲で添加することが好ましい。
工程(2)
 本発明は、得られた樹脂組成物(α)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とを前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練して、溶融混練物(β)を得る工程(2)、を有する。
・孔形成剤(d1)
 孔形成剤(d1)としては、公知慣用のものを使用できるが、後述する該シート(γ)を多孔質化する工程(4)において使用する溶媒に対して溶解するものであれば特に限定されることなく、例えば、炭酸カルシウムの微粒子が好ましいが、硫酸マグネシウムの微粒子、酸化カルシウムの微粒子、水酸化カルシウムの微粒子、シリカの微粒子などの無機微粒子や、室温で固体または液体の溶剤を用いることもできる。
 室温で液体の溶剤としては、ノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、ウンデカン、ドデカン、流動パラフィン等の脂肪族又は環式の炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分、並びにジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の室温では液状のフタル酸エステルが挙げられ、流動パラフィンのような不揮発性の液体溶剤を用いることが好ましい。
 また、室温で固体の溶剤としては、加熱溶融混練状態ではポリオレフィンと混和状態になるが、室温では固体状の溶剤が挙げられ、ステアリルアルコール、セリルアルコール、パラフィンワックス等を使用することができる。なお固体溶剤のみを使用すると、延伸むら等が発生する恐れがあるため、液体溶剤を併用することが好ましい。
 工程(2)において、孔形成剤(d1)を使用する際、前記樹脂組成物(α)と孔形成剤(d1)との仕込比率は、前記樹脂組成物(α)と孔形成剤(d1)との合計質量(α+d1)に対し、前記樹脂組成物(α)が30~80質量%の範囲、かつ孔形成剤(d1)が70~20質量%の範囲であることが好ましく、さらに前記樹脂組成物(α)が50~70質量%、孔形成剤(d1)が50~30質量%の範囲であることがより好ましい。
 孔形成剤(d1)は工程(2)における溶融混練開始前に添加しても、溶融混練中に押出機の途中から添加してもよいが、溶融混練開始前に添加して予め溶液化するのが好ましい。溶融混練にあたってはポリオレフィンの酸化を防止するために酸化防止剤を添加するのが好ましい。
・β晶核剤(d2)
 本発明で用いるβ晶核剤としては、以下に示すものが挙げられるが、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の生成・成長を増加させるものであれば特に限定される訳ではなく、また2種類以上を混合して用いても良い。
 β晶核剤としては、例えば、アミド化合物;テトラオキサスピロ化合物;キナクリドン類;ナノスケールのサイズを有する酸化鉄;1,2-ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウムもしくはコハク酸マグネシウム、フタル酸マグネシウムなどに代表されるカルボン酸のアルカリもしくはアルカリ土類金属塩;ベンゼンスルホン酸ナトリウムもしくはナフタレンスルホン酸ナトリウムなどに代表される芳香族スルホン酸化合物;二もしくは三塩基カルボン酸のジもしくはトリエステル類;フタロシアニンブルーなどに代表されるフタロシアニン系顔料;有機二塩基酸と周期律表第IIA族金属の酸化物、水酸化物もしくは塩とからなる二成分系化合物;環状リン化合物とマグネシウム化合物からなる組成物などが挙げられる。このようなβ晶核剤の市販品としては新日本理化社製β晶核剤「エヌジェスターNU-100」、β晶核剤の添加されたポリプロピレン系樹脂の具体例としては、Aristech社製ポリプロピレン「Bepol B-022SP」、Borealis社製ポリプロピレン「Beta(β)-PP BE60-7032」、Mayzo社製ポリプロピレン「BNX BETAPP-LN」などが挙げられる。
 工程(2)においてβ晶核剤(d2)を使用する際、樹脂組成物(α)中のβ晶核剤(d2)の仕込比率は、本発明の効果を損なわなければ特に限定されるものではないが、シートや多孔質膜の強度・靭性を考慮すると、樹脂組成物(α)中のポリオレフィン(b)100質量部に対して、0.0001~10質量部の範囲であることが好ましく、さらに0.001~5質量部の範囲がより好ましく、さらに0.01~1質量部の範囲が最も好ましい。0.0001質量部以上であれば、β晶を生成・成長させることができ、セパレータとした際にも十分なβ活性が確保でき、所望の透気性能が得られるため好ましく、一方、10質量部以下であれば、β晶核剤のブリードを抑制できるため好ましい。
・ポリオレフィン(e)
 工程(2)において、工程(1)で得られた樹脂組成物(α)に対し、さらにポリオレフィン(以下、ポリオレフィン(e)と記す)を配合し、希釈することもできる。ポリオレフィン(e)としてはその種類に限定はなく、前記ポリオレフィン(b)と同様のものを用いることができる。
 工程(2)において、ポリオレフィン(e)を使用する場合、その仕込比率は、前記樹脂組成物(α)中に含まれる前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とポリオレフィン(e)との合計質量(a+b+e)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)が1~73質量%の範囲、かつ前記ポリオレフィン(b)と前記ポリオレフィン(e)の合計質量(b+e)が99~27質量部の範囲であることが好ましく、前記熱可塑性樹脂(a)が5~60質量%の範囲、前記合計質量(b+e)が95~40質量%の範囲であることがより好ましく、前記熱可塑性樹脂(a)が20~40質量%に対し、前記合計質量が(b+e)が80~60質量%の範囲であることがさらに好ましい。
 また、工程(2)おいて、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分(α)、(d1)又は(d2)、および(e)の他に滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、光安定剤、結晶核材、充填剤等の公知慣用の添加剤を適宜配合することもできる。
 工程(2)において、溶融混練温度は前記熱可塑性樹脂の融点+10℃以上で、より好ましくは設定温度を融点+10~融点+100℃の範囲、さらに好ましくは融点+20~融点+50℃の範囲で行う。
 工程(2)において、溶融混練の方法は特に限定されないが、押出機中で均一に混練することにより行うことが好ましく、さらに続く、工程(3)を連続して行うことができることから、先端にTダイなどシート用ダイを取り付けた押出機内で行うことがより好ましい。
 工程(2)における溶融混練は、前記配合成分の吐出量(kg/hr)とスクリュー回転数(rpm)との比率(吐出量/スクリュー回転数)が、好ましくは0.02~2.0(kg/hr/rpm)の範囲、より好ましくは0.05~0.8(kg/hr/rpm)の範囲、さらに好ましくは0.07~0.2(kg/hr/rpm)の範囲となる条件下に行う。これにより、ポリオレフィン(b)およびポリオレフィン(e)をマトリックスとして前記熱可塑性樹脂(a)を、さらに孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)を添加した場合には孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)が均一に微分散させた海島構造のモルフォロジーを形成させることができ、その結果、シート化工程における膜厚が均一となるだけでなく、孔分布が均質でかつ孔径が微細な微多孔膜を形成することができる。
 工程(2)において、溶融混練後、溶融混練物(β)は、ペレット状、粉末状、板状、繊維状、ストランド状、フィルム又はシート状、パイプ状、中空状、箱状等の形状に成形するなど、一旦冷却してペレット化することもできるが、生産性の観点から、先端にTダイを取り付けた押出機を用いて溶融混練することにより、直接に又は別の押出機を介して、続く工程(3)を連続して行うことが好ましい。
工程(3)
 本発明は、前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上に加熱した溶融混練物(β)をシート化してシート(γ)を得る工程(3)、を有する。
 工程(3)において、溶融混練した溶融混練物(β)を一旦冷却してペレット化等した後、再度押出機を介して、或いは直接に又は別の押出機を介してダイから押し出し、キャストロール又はロール引取機等のロールで、ダイのリップ部のギャップ(リップ幅)/シート厚みが1.1~40の範囲となるよう引き取ることが好ましく、さらに2~20の範囲となるよう引き取ることがより好ましい。ダイとしては、通常は長方形の口金形状をしたシート用ダイを用いることが好ましいが、二重円筒状の中空状ダイ、インフレーションダイ等も用いることができる。シート用ダイの場合、ダイのリップ部のギャップ(リップ幅)は通常0.1~5mmであることが好ましく、押し出し時にはこれを前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度、より好ましくは設定温度を融点+10~融点+100℃の範囲、さらに好ましくは融点+20~50℃の範囲の温度に加熱する。加熱溶液の押し出し速度は0.2~50(m/分)の範囲であるのが好ましい。
 このようにしてダイから押し出した溶融混練物(β)を冷却することによりシート(γ)を形成する。冷却は少なくともゲル化温度以下までは50℃/分以上の速度で行うのが好ましい。また25℃以下まで冷却するのが好ましい。このようにしてポリオレフィンからなる相がゲル化するとともに、熱可塑性樹脂(a)がポリオレフィン相に分散した相分離構造を固定化することができる。冷却速度が50℃/分未満では結晶化度が上昇し、延伸に適したシートが得られにくい傾向となる。冷却方法としては冷風、冷却水、その他の冷却媒体に直接接触させる方法、冷媒で冷却したロールに接触させる方法等を用いることができる。ロールで引き取る時のドラフト比((ロールの引き取り速度)/(密度から換算されるダイリップから流出する樹脂の流速))は、透気性や成形性の観点から好ましくは1~600倍、より好ましくは1~200倍、更に好ましくは1~100倍である。
 なお、その際、孔形成剤(d1)を用いる場合は25℃以下まで冷却するのが好ましい。一方、β晶核剤(d2)を用いる場合は、ポリオレフィン(b)のβ晶の比率を20~100%の範囲、好ましくは50~100%の範囲に調整するため、80~150℃の範囲に冷却することが好ましく、さらに90~140℃の範囲に冷却することが好ましい。ただし、当該β晶比率は、示差走査型熱量計を用いて、該膜状物を25℃から240℃まで加熱速度10℃/分で昇温させた際に、検出されるポリオレフィン(b)のα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)とβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)を用いて〔ΔHmβ/(ΔHmβ+ΔHmα)〕×100(%)で計算される比率(%)を言うものとする。
工程(4)
 本発明は、工程(3)で得られたシート(γ)を多孔質化する工程(4)、を有する。
 工程(4)の多孔質化工程は、孔形成剤(d1)を用いる場合と、β晶核剤(d2)を用いる場合に大別される。始めに、孔形成剤(d1)を用いる場合について説明する。
 孔形成剤(d1)を用いる場合、工程(4)は酸性水溶液を用いて、孔形成剤(d1)を溶出することによって微多孔質を形成する、いわゆる湿式法と呼ばれる微多孔質膜の製造工程であり、具体的には、該シート(γ)を延伸した後に前記孔形成剤(d1)を除去する工程(4a)、前記シート(γ)から前記孔形成剤(d1)を除去した後に延伸する工程(4b)、または前記シート(γ)を延伸した後に前記孔形成剤(d1)を除去しさらに延伸する工程(4c)などが挙げられる。
 工程(4a)~(4c)のいずれの方法においても、延伸は、シート(γ)を加熱後、通常のテンター法、ロール法、インフレーション法、圧延法又はこれらの方法の組合せによって所定の倍率で行う。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよいが、二軸延伸が好ましい。また二軸延伸の場合は、同時二軸延伸、逐次延伸又は多段延伸(同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ)のいずれでもよいが、特に逐次二軸延伸が好ましい。延伸により機械的強度が向上する。
 該延伸倍率はシート(γ)の厚みによって異なるが、一軸延伸を行う場合は2倍以上とするのが好ましく、3~30倍とするのがより好ましい。二軸延伸ではいずれの方向でも少なくとも2倍以上とし、面倍率で4倍以上とするのが好ましく、面倍率で6倍以上とするのがより好ましい。面倍率で4倍以上とすることにより、突刺強度を向上させることができる。一方、面倍率を100倍超とすると、延伸装置、延伸操作等の点で制約が生じる傾向となる。
 該延伸温度は、ポリオレフィンがホモポリマーの場合、その融点+10℃以下にするのが好ましく、結晶分散温度から結晶融点未満の範囲にするのがより好ましい。延伸温度が融点+10℃を超えるとポリオレフィンが溶融し、延伸による分子鎖の配向ができない。また延伸温度が結晶分散温度未満ではポリオレフィンの軟化が不十分で、延伸において破膜しやすく、高倍率の延伸ができない。但し逐次延伸又は多段延伸を行う場合は、一次延伸を結晶分散温度未満で行ってもよい。ここで結晶分散温度とは、ASTM D 4065に基づいて動的粘弾性の温度特性測定により求められる値を言う。ポリエチレンの結晶分散温度は、一般的に90℃である。
 ポリオレフィンがポリエチレンを含む場合、延伸温度は、係るポリエチレンの結晶分散温度以上~結晶融点+10℃以下の範囲にするのが好ましい。ポリオレフィンとしてポリエチレン又はそれを含む組成物を用いる場合、本発明では延伸温度を通常は100~130℃とすることが好ましく、110~120℃とすることがより好ましい。
 所望の物性に応じて、膜厚方向に温度分布を設けて延伸したり、比較的低温で一次延伸した後さらに高温で二次延伸する逐次延伸又は多段延伸をしたりすることができる。膜厚方向に温度分布を設けて延伸することにより一般的に機械的強度に優れた微多孔膜が得られる。その方法としては、例えば特開平7-188440号に開示の方法を適用することができる。
 孔形成剤(d1)の除去には、孔形成剤(d1)を溶解することができる溶媒(以下、除去溶剤という)を用いる。該除去溶剤を用いて均一に微分散された孔形成剤(d1)を除去することによって、多孔質の膜が得られる。除去溶剤の具体例としては、例えば、塩酸などの酸性水溶液、塩化メチレン、四塩化炭素等の塩素化炭化水素、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素、三フッ化エタン等のフッ化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル、メチルエチルケトン等の易揮発性溶媒が挙げられる。また除去溶媒としては、上記の他に、特開2002-256099号に開示されている、25℃における表面張力が24mN/m以下になる溶媒を用いることができる。このような表面張力を有する溶媒を用いることにより、孔形成剤(d1)を除去した後の乾燥時に微多孔内部で生じる気-液界面の表面張力によって起る網状組織の収縮緻密化を抑制することができ、その結果微多孔膜の空孔率及び透過性が一層向上する。
 孔形成剤(d1)の除去方法は、延伸後の膜又はシート(γ)を除去溶媒に浸漬する方法、延伸後の膜又はシート(γ)に除去溶媒をシャワーする方法、又はこれらの組合せによる方法等により行うことができる。除去溶媒は、シート(γ)100質量部に対し300 ~30000質量部使用するのが好ましい。除去溶媒による除去処理は、残留した孔形成剤がその添加量に対して1質量%未満になるまで行うのが好ましい。
 一方、β晶核剤(d2)を用いる場合、工程(4)は、β晶を有するポリオレフィン、特に好ましくはポリプロピレン系樹脂を含むシートを延伸処理をすることによって微多孔質を形成する、いわゆる乾式法と呼ばれる微多孔質膜の製造工程であり、例えば、該シート(γ)を延伸する工程(4d)等が挙げられる。
 工程(4d)において、延伸は、シート(γ)を加熱後、通常のテンター法、ロール法、インフレーション法、圧延法又はこれらの方法の組合せによって所定の倍率で行う。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよいが、二軸延伸が好ましい。また二軸延伸の場合は、同時二軸延伸、逐次延伸又は多段延伸(同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ)のいずれでもよいが、特に逐次二軸延伸が好ましい。延伸により機械的強度が向上する。
 該延伸倍率はシート(γ)の厚みによって異なるが、一軸延伸を行う場合は2倍以上とするのが好ましく、3~30倍とするのがより好ましい。二軸延伸ではいずれの方向でも少なくとも2倍以上とし、面倍率で4倍以上とするのが好ましく、面倍率で6倍以上とするのがより好ましい。面倍率で4倍以上とすることにより、突刺強度を向上させることができる。一方、面倍率を100倍超とすると、延伸装置、延伸操作等の点で制約が生じる傾向となる。
 β晶核剤(d2)を用いる場合において、延伸工程においては、縦方向又は横方向に一軸延伸してもよいし、二軸延伸であってもよい。また、二軸延伸を行う場合は同時二軸延伸であってもよいし、逐次二軸延伸であってもよい。本発明のポリオレフィン系樹脂多孔フィルムを作製する場合には、各延伸工程で延伸条件を選択でき、かつ多孔構造を制御し易い逐次二軸延伸がより好ましい。
 逐次二軸延伸を用いる場合、延伸温度は用いる樹脂組成物の組成、結晶融解ピーク温度、結晶化度等によって適時変える必要があるが、縦延伸での延伸温度は概ね0~130℃が好ましく、より好ましくは10~120℃、更に好ましくは20~110℃の範囲で制御される。また、縦延伸倍率は2~10倍が好ましく、より好ましくは3~8倍、更に好ましくは4~7倍である。前記範囲内で縦延伸を行うことで、延伸時の破断を抑制しつつ、適度な空孔起点を発現させることができる。
 一方、横延伸での延伸温度は概ね100~160℃、好ましくは110~150℃、更に好ましくは120~140℃である。また、好ましい横延伸倍率は2~10倍、より好ましくは3~8倍、更に好ましくは4~7倍である。前記範囲内で横延伸することで、縦延伸により形成された空孔起点を適度に拡大させ、微細な多孔構造を発現させることができる。
 前記延伸工程の延伸速度としては、500~12000%/分が好ましく、1500~10000%/分がさらに好ましく、2500~8000%/分であることが更に好ましい。
・その他の処理工程
 工程(4)を経て得られた膜は、乾燥処理、熱処理、架橋処理または親水化処理などといった公知の後処理工程を施すことができる。
 乾燥処理としては、加熱乾燥法又は風乾法等により乾燥する方法を挙げることができる。乾燥温度は、ポリオレフィンの結晶分散温度以下の温度であるのが好ましく、特に結晶分散温度より5℃以上低い温度であるのが好ましい。
 該乾燥処理により、微多孔膜中に残存する前記除去溶媒の含有量を5質量%以下にすることが好ましく(乾燥後の膜質量を100質量%とする)、3質量%以下にするのがより好ましい。乾燥が不十分で膜中に前記除去溶媒が多量に残存していると、後の熱処理で空孔率が低下し、透過性が悪化するので好ましくない。
 また、本発明においては後処理として熱処理を行うことが好ましい。熱処理によって結晶が安定化し、ラメラ層が均一化される。熱処理方法としては、熱延伸処理、熱固定処理又は熱収縮処理のいずれの方法を用いてもよく、これらは微多孔膜に要求される物性に応じて適宜選択される。これらの熱処理は、微多孔膜のポリオレフィンの結晶化温度以上、融点以下で行うことが好ましく、さらに結晶化温度と融点の中間温度で行うことがより好ましい。
 熱延伸処理は、通常用いられるテンター方式、ロール方式又は圧延方式により行い、少なくとも一方向に延伸倍率1.01 ~2.0倍の範囲で行うのが好ましく、1.01 ~1.5倍の範囲で行うのがより好ましい。
 熱固定処理は、テンター方式、ロール方式又は圧延方式により行う。また熱収縮処理は、テンター方式、ロール方式若しくは圧延方式により行うか、又はベルトコンベア若しくはフローティングを用いて行ってもよい。なお熱収縮処理は、少なくとも一方向に50%以下の範囲で行うのが好ましく、30%以下の範囲で行うのがより好ましい。
 なお上述の熱延伸処理、熱固定処理及び熱収縮処理を多数組み合せて行ってもよい。特に熱固定処理後に熱延伸処理を行うと、得られる微多孔膜の透過性が向上するとともに、孔径が拡大する。また熱延伸処理後に熱収縮処理を行うと、低収縮率で高強度の微多孔膜が得られるため好ましい。
 さらに、架橋処理としては電離放射線としてはα線、β線、γ線、電子線等が用いられ、電子線量0.1 ~100 Mrad、加速電圧100 ~300 kVにて電離放射し、微多孔膜を架橋することができる。これによりメルトダウン温度を向上させることができる。
 また、親水化処理としては、モノマーグラフト、界面活性剤処理、コロナ放電処理等を行い、微多孔膜を親水化することができる。なおモノマーグラフト処理は電離放射後に行うのが好ましい。
 親水化処理として界面活性剤を使用する界面活性剤処理を行う場合、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤又は両イオン系界面活性剤のいずれも使用することができるが、ノニオン系界面活性剤を使用するのが好ましい。界面活性剤を使用する場合、界面活性剤を水溶液にするか又はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールの溶液にして、ディッピングするか、又はドクターブレードを用いる方法により親水化する。親水化処理を行った微多孔膜は次いで乾燥する。このとき透過性を向上させるため、微多孔膜の融点以下の温度で収縮を防止しながら熱処理するのが好ましい。収縮を防止しながら熱処理する方法としては、例えば延伸しながら熱処理する方法が挙げられる。
 さらに、本発明の微多孔膜は、コロナ処理機、プラズマ処理機、オゾン処理機、火炎処理機などの公知の表面処理を施すことも可能である。
(製法2)
工程(1’)
 本発明は、融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、先端にダイを取り付けた押出機内で前記熱可塑性樹脂(a)の融点以上の温度で溶融混練した後、ダイ穴径/ストランド径が1.1以上となるよう引き取りながらストランドを形成した後、切断し針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含む樹脂組成物(α’)を得る工程(1’)、を有する。
 工程(1’)は、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、更に必要に応じてその他の配合成分とを、均一に分散させる必要があるため、前記熱可塑性樹脂の融点+10℃以上で、より好ましくは設定温度を融点+10~融点+100℃の範囲、さらに好ましくは融点+20~融点+50℃の範囲の温度条件下で溶融混練することが好ましい。
 工程(1’)において、溶融混練に用いる装置は、先端にダイを取り付けた押出機内で行うことが好ましい。該溶融混練は、前記配合成分の吐出量(kg/hr)とスクリュー回転数(rpm)との比率(吐出量/スクリュー回転数)が、好ましくは0.02~2.0(kg/hr/rpm)の範囲、より好ましくは0.05~0.8(kg/hr/rpm)の範囲、さらに好ましくは0.07~0.2(kg/hr/rpm)の範囲となる条件下に行う。これにより、ポリオレフィン(b)をマトリックスとして前記熱可塑性樹脂(a)を均一に微分散させた海島構造のモルフォロジーを形成させることができ、その結果、シート化工程における膜厚が均一となる。
 工程(1’)において、溶融混練後、ダイ穴径/ストランド径が、好ましくは1.1以上の範囲、より好ましくは1.1~3の範囲、さらに好ましくは1.5~2の範囲となるよう引き取りながらストランドを形成した後、公知の方法で切断して、ペレット状、粉末状、板状、繊維状、ストランド状、フィルム又はシート状、パイプ状、中空状、箱状等の形状に成形することにより、針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含む樹脂組成物(α’)を得ることができる。前記形状は貯蔵や運搬等の取り扱い性の点から、また、工程(2’)における混練時に容易に均一分散可能である点からも、ペレット状であることが好ましい。なお、本発明においてダイ穴径とはダイの吐出ノズルの径を指すものとする。
 工程(1’)において、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)との仕込比率は、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)との合計質量(a+b)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)が1~73質量%の範囲、かつポリオレフィン(b)が99~27質量%の範囲であることが好ましく、さらに前記熱可塑性樹脂(a)が10~60質量%の範囲であり、かつポリオレフィン(b)が90~40質量%の範囲であることがより好ましい。当該範囲で、ポリオレフィン(b)に対する熱可塑性樹脂(a)の分散性が良好なものとなるため好ましい。
 また、工程(1’)において、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)に、さらに相溶化剤(c)を加えて溶融混練する場合において、相溶化剤(c)の仕込割合は、前記熱可塑性樹脂(a)とポリレフィン(b)と相溶化剤(c)との合計質量(a+b+c)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)とポリレフィン(b)の合計質量(a+b)が97~90質量%の範囲、かつ相溶化剤(c)が3~10質量%の範囲であることが好ましい。当該範囲であれば、ポリオレフィン(b)中に熱可塑性樹脂(a)を高濃度(例えば40~73質量%)で含有させた場合であっても、ポリオレフィン(b)に対する熱可塑性樹脂(a)の相溶性、分散性が良好なものとなるため好ましい。
 なお、工程(1’)において、その他の配合成分として、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分(a)~(c)の他に滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、光安定剤、充填剤等の公知慣用の添加剤を適宜配合することができる。特に、工程(1’)では、熱可塑性樹脂(a)の融点以上で溶融混練することから、ポリオレフィンの焼き付きを防ぐために酸化防止剤をポリオレフィン(b)100質量部に対して0.01~5質量部の範囲で添加することが好ましい。
工程(2’)
 本発明は、工程(1’)で得られた樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とを前記ポリオレフィン(b)の融点以上の温度且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度で、溶融したポリオレフィン(b)と針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)とを混練して、混練物(β’)を得る工程(2’)、を有する。
・孔形成剤
 孔形成剤(d1)としては、前記製法1で用いたものと同様のものを用いることができる。
 工程(2’)において、孔形成剤(d1)を使用する際、前記樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)との仕込比率は、前記樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)との合計質量(α’+d1)に対し、前記樹脂組成物(α’)が30~80質量%の範囲であり、かつ孔形成剤(d1)が70~20質量%の範囲であることが好ましく、さらに前記樹脂組成物(α’)が50~70質量%の範囲であり、かつ、孔形成剤(d1)が50~30質量%の範囲であることがより好ましい。
 孔形成剤(d1)は工程(2’)における混練開始前に添加しても、混練中に押出機の途中から添加してもよいが、混練開始前に添加して予め溶液化するのが好ましい。混練にあたってはポリオレフィンの酸化を防止するために酸化防止剤を添加するのが好ましい。
・β晶核剤(d2)
 本発明で用いるβ晶核剤としては、前記製法1で用いたものと同様のものを用いることができる。
 工程(2’)においてβ晶核剤(d2)を使用する際、樹脂組成物(α’)中のβ晶核剤(d2)の仕込比率は、本発明の効果を損なわなければ特に限定されるものではないが、シートや多孔質膜の強度・靭性を考慮すると、樹脂組成物(α’)中のポリオレフィン(b)100質量部に対して、0.0001~10質量部の範囲であることが好ましく、さらに0.001~5質量部の範囲がより好ましく、さらに0.01~1質量部の範囲が最も好ましい。0.0001質量部以上であれば、β晶を生成・成長させることができ、セパレータとした際にも十分なβ活性が確保でき、所望の透気性能が得られるため好ましく、一方、10質量部以下であれば、β晶核剤のブリードを抑制できるため好ましい。
・ポリオレフィン(e)
 工程(2’)において、工程(1’)で得られた樹脂組成物(α’)に対し、さらにポリオレフィン(e)を配合し、希釈することもできる。
 工程(2’)において、ポリオレフィン(e)を使用する場合、その仕込比率は、前記樹脂組成物(α’)中に含まれる前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とポリオレフィン(e)との合計質量(a+b+e)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)が1~73質量%の範囲、かつ前記ポリオレフィン(b)と前記ポリオレフィン(e)の合計質量(b+e)が99~27質量部の範囲であることが好ましく、前記熱可塑性樹脂(a)が5~60質量%の範囲、前記合計質量(b+e)が95~40質量%の範囲であることがより好ましく、前記熱可塑性樹脂(a)が20~40質量%に対し、前記合計質量が(b+e)が80~60質量%の範囲であることがさらに好ましい。
 また、工程(2’)おいて、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分(α’)、(d)および(e)の他に滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、酸化防止剤、光安定剤、結晶核材、充填剤等の公知慣用の添加剤を適宜配合することもできる。
 工程(2’)において、混練温度はポリオレフィン(b)の融点以上且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度で、溶融したポリオレフィン(b)と針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)とを混練すればよいが、ポリオレフィン(b)の融点プラス10℃以上から前記熱可塑性樹脂(a)の融点マイナス10℃以下の範囲内で行うことが好ましい。また、ポリオレフィン(e)を配合する場合には、ポリオレフィン(b)およびポリオレフィン(e)のいずれか高い方の融点以上であれば良いが、ポリオレフィン(b)およびポリオレフィン(e)のいずれか高い方の融点プラス10℃以上から前記熱可塑性樹脂(a)の融点マイナス10℃以下の範囲内で行うことが好ましい。
 工程(2’)において、混練の方法は特に限定されないが、押出機中で均一に混練することにより行うことが好ましく、さらに続く、工程(3)を連続して行うことができることから、先端にTダイなどシート用ダイを取り付けた押出機内で行うことがより好ましい。
 工程(2’)における混練は、前記配合成分の吐出量(kg/hr)とスクリュー回転数(rpm)との比率(吐出量/スクリュー回転数)が、好ましくは0.02~2.0(kg/hr/rpm)の範囲、より好ましくは0.05~0.8(kg/hr/rpm)の範囲、さらに好ましくは0.07~0.2(kg/hr/rpm)の範囲となる条件下に行う。これにより、ポリオレフィン(b)およびポリオレフィン(e)をマトリックスとして前記熱可塑性樹脂(a)を、さらに孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)を添加した場合には孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)が均一に微分散させた海島構造のモルフォロジーを形成させることができ、その結果、シート化工程における膜厚が均一となるだけでなく、孔分布が均質でかつ孔径が微細な微多孔膜を形成することができる。
 工程(2’)において、溶融混練後、溶融混練物(β’)は、ペレット状、粉末状、板状、繊維状、ストランド状、フィルム又はシート状、パイプ状、中空状、箱状等の形状に成形するなど、一旦冷却してペレット化することもできるが、生産性の観点から、先端にTダイを取り付けた押出機を用いて溶融混練することにより、直接に又は別の押出機を介して、続く工程(3’)を連続して行うことが好ましい。
工程(3’)
 本発明は、前記ポリオレフィン(b)の融点以上に加熱した混練物(β’)をシート化して、針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含むシート(γ)を得る工程(3’)、を有する。
 溶融混練した溶融混練物(β’)を一旦冷却してペレット化等した後、再度押出機を介して、或いは直接に又は別の押出機を介してダイから押し出し、キャストロール又はロール引取機等のロールで引き取る。ダイとしては、通常は長方形の口金形状をしたシート用ダイを用いることが好ましいが、二重円筒状の中空状ダイ、インフレーションダイ等も用いることもできる。シート用ダイの場合、ダイのギャップは通常0.1~5mmであることが好ましく、押出し時にはこれをポリオレフィン(b)の融点以上且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度、より好ましくはポリオレフィン(b)の融点プラス10℃以上から前記熱可塑性樹脂(a)の融点マイナス10℃以下の範囲内で行うことが好ましい。また、ポリオレフィン(e)を配合する場合には、ポリオレフィン(b)およびポリオレフィン(e)のいずれか高い方の融点以上であれば良いが、ポリオレフィン(b)およびポリオレフィン(e)のいずれか高い方の融点プラス10℃以上から前記熱可塑性樹脂(a)の融点マイナス10℃以下の範囲内で行うことが好ましい。具体的には140~250℃の範囲に加熱することが好ましい。加熱溶液の押し出し速度は0.2~15(m/分)の範囲であるのが好ましい。
 このようにしてダイから押し出した溶融混練物(β’)を冷却することによりシート(γ)を形成する。冷却は少なくともゲル化温度以下までは50℃/分以上の速度で行うのが好ましい。また25℃以下まで冷却するのが好ましい。このようにしてポリオレフィンからなる相がゲル化するとともに、熱可塑性樹脂(a)がポリオレフィン相に分散した相分離構造を固定化することができる。冷却速度が50℃/分未満では結晶化度が上昇し、延伸に適したシートが得られにくい。冷却方法としては冷風、冷却水、その他の冷却媒体に直接接触させる方法、冷媒で冷却したロールに接触させる方法等を用いることができる。ロールで引き取る時のドラフト比((ロールの引き取り速度)/(密度から換算されるダイリップから流出する樹脂の流速))は、透気性や成形性の観点から好ましくは10~600倍、より好ましく20~500倍、更に好ましくは30~400倍である。
 なお、その際、孔形成剤(d1)を用いる場合は25℃以下まで冷却するのが好ましい。一方、β晶核剤(d2)を用いる場合は、ポリオレフィン(b)のβ晶比率を20~100%の範囲、好ましくは50~100%の範囲に調整するため、80~150℃の範囲に冷却することが好ましく、さらに90~140℃の範囲に冷却することが好ましい。
 なお、工程(4)およびその後のその他の処理工程は、製法1と同様に行うことができる。
 <微多孔膜>
 本発明の微多孔膜は、上記の製法1および製法2いずれの場合も、熱可塑性樹脂(a)およびポリオレフィンを熱可塑性樹脂(a)の融点よりも10℃以上高い温度で溶融混練し、さらに溶融状態にあるポリオレフィンと熱可塑性樹脂(a)に応力を加えることによって熱可塑性樹脂(a)の針状化を図ることができる。本発明の微多孔膜は、ポリオレフィンをマトリックスとして針状構造の熱可塑性樹脂(a)が均一に分散している点に特徴を有するが、さらに、マトリックスと針状構造の熱可塑性樹脂(a)の界面が密着したモルフォロジーを形成させることが微多孔膜の熱収縮を抑制し、耐熱収縮性をより一層向上させることが可能となるため好ましい。
 本発明の好ましい実施態様による微多孔膜は、次の物性を有する。
(1)本発明の製造方法により得られた微多孔膜の厚さは特に制限はなく、その用途において求められる厚さ5~200μmの範囲であればよいが、一般的には、5~50μm、より好ましくは8~40μm、更に好ましくは10~30μmである。
(2)ガーレー透気度が50~800s/100mlの範囲である。
(3)シャットダウン温度が、130~150℃の範囲である。
 このような微多孔膜を得るためには、微多孔を形成する前の中間材料であるシート材料として、
(4)200℃における熱収縮率が熱セット前で30%以下、熱セット後で25%以下である。
(5)機械的強度として、例えば、引張強さが20MPa以上である。
(6)シートの膜厚ムラが少なく、熱延伸時の破断を防ぐことができる。
 本発明の微多孔膜は、耐圧縮性、耐熱性及び透過性のバランスに優れているので、リチウムイオン二次電池などの非水電解質系二次電池に用いられるセパレータとして好適に使用でき、さらに非水電解質系二次電池用単層セパレータとしてより好適に使用できる。
 本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
 以下の方法で、孔形成剤(d1)分を除いた組成分でシートを調製し、熱収縮率および機械的強度を以下の方法で測定した。これにより、微多孔膜には含まれない孔形成剤(d1)の種類や使用量による因子、さらには孔形成剤によって形成される微多孔の形状、密度といった構造的因子に因らない、樹脂組成物(α)自身の樹脂組成に関する性能を評価した。
(実施例1~8、比較例1~3)
 下記表1~3に示したポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリオレフィン樹脂-1、熱可塑性エラストマーをタンブラーで均一に混合し、配合材料とした。その後、ベント付き2軸押出機(株式会社日本製鋼所製「TEX-30」)に前記配合材料を投入し、溶融混練(樹脂成分吐出量20kg/hr、スクリュー回転数350rpm、樹脂成分の吐出量0.057(kg/hr/rpm)の割合で、最大トルク60(A)、設定樹脂温度は下表1~3「工程1:シリンダ温度」参照、ダイ穴径は3mm)し、続いて、ダイの穴径(ノズル径)とストランドの直径(すなわちストランド径)とが、表1~3「ダイ穴径/ストランド径」となるよう引き取りながらストランドを調製し、切断して樹脂組成物のペレットを得た。なお、ストランド径は、切断後のペレットの直径をノギスを使用して測定した値である。
 続いて、前記工程で得られた樹脂組成物のペレットと表1~3に記載したポリオレフィン樹脂-2とを、Tダイを取り付けたベント付き2軸押出機(株式会社日本製鋼所製「TEX-30」)に投入し、溶融混練(樹脂成分吐出量15kg/hr、スクリュー回転数200rpm、樹脂成分の吐出量0.075(kg/hr/rpm)、最大トルク60(A)、設定樹脂温度は下表1~3「工程2:シリンダ温度」参照)して溶融混練物を調製した。続いて、膜厚0.1mmとなるようTダイ押出成形を行い、80℃に温調された冷却ロールで、Tダイのリップ部のギャップ(リップ幅)とゲル状シートの膜厚とが、表1~3「リップ幅/シート厚み」となるよう引き取りながら冷却して、ゲル状シートを作製した。なお、シートないし膜の厚みは膜厚計(株式会社ミツトヨ製デジマチックインジケータ 「ID-130M」)を使用して測定した。
 続いて、得られたゲル状シートを、60mm×60mmに切り出し、2軸延伸試験装置にセットし、室温から温度120℃まで加熱した後、シート化した際の流れ方向(MD)およびMDと垂直方向(TD)ともに3倍の延伸倍率となるよう同時二軸延伸し、延伸シートを得た。得られた延伸シートを、テンター延伸機で保持しながら125℃で10分間熱固定処理することにより、膜厚0.03mmのシート試験片を製造した。
(引張強さ)
 実施例1~8および比較例1~3で得られたシート試験片を、JIS-K7127「プラスチック-引張特性の試験方法」に準拠し、試験片タイプ5のダンベル形状に打ち抜き、引張強さを測定した。その結果を、表1~3に示した。
(熱収縮率)
 実施例1~8および比較例1~3で得られたシート試験片を50mm×50mmに裁断し、JIS-K7133「プラスチック-フィルム及びシート-加熱寸法変化測定方法」に準拠した方法で熱収縮率を測定した。その結果を、表1~3に示した。
(PPS樹脂の形状確認およびアスペクト比の算出)
 シート試験片を、シート化した際の流れ方向(MD)と垂直方向(TD)にクライオミクロトームにて切削した後、この切削断面を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製SEM-EDS「JSM-6360A」)にて観察し、画像中の任意の10点を抽出して形状を観察した。その際、PPS樹脂粒子の最も長い部分を長辺とし、長辺の半分の距離において長辺と垂直方向の長さを短辺として、長辺/短辺の数平均をアスペクト比として算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
※表中の各組成成分の配合割合に関する数値は質量部を表す。以下同じ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 続いて、以下の方法で微多孔膜を作成し、膜厚、透気度およびシャットダウン温度を以下の方法で測定した。
(実施例9~16、比較例4~6)
 下記表4~6に示したポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリオレフィン樹脂-1、熱可塑性エラストマーをタンブラーで均一に混合し、配合材料とした。その後、ベント付き2軸押出機(株式会社日本製鋼所製「TEX-30」)に前記配合材料を投入し、溶融混練(樹脂成分吐出量20kg/hr、スクリュー回転数350rpm、樹脂成分の吐出量0.057(kg/hr/rpm)の割合で、最大トルク60(A)、設定樹脂温度は下表4~6「工程1:シリンダ温度」参照、ダイ穴径は3mm)し、続いて表4~6「ダイ穴径/ストランド径」となるよう引き取りながらストランドを調製し、切断して樹脂組成物のペレットを得た。
 続いて、前記工程で得られた樹脂組成物のペレットと表4~6に記載したポリオレフィン樹脂-2と孔形成剤(流動パラフィンおよびフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)を等量ずつ配合したもの)とを、Tダイを取り付けたベント付き2軸押出機(株式会社日本製鋼所製「TEX-30」)に投入し、溶融混練(樹脂成分吐出量15kg/hr、スクリュー回転数200rpm、樹脂成分の吐出量0.075(kg/hr/rpm)、最大トルク60(A)、設定樹脂温度は下表4~6「工程2:シリンダ温度」参照)して溶融混練物を調製した。続いて、膜厚0.1mmとなるようTダイ押出成形を行い、80℃に温調された冷却ロールで表4~6「リップ幅/シート厚み」となるよう引き取りながら冷却して、ゲル状シートを作製した。
 続いて、得られたゲル状シートを、60mm×60mmに切り出し、2軸延伸試験装置にセットし、室温から温度120℃まで加熱した後、シート化した際の流れ方向(MD)およびMDと垂直方向(TD)ともに3倍の延伸倍率となるよう同時二軸延伸し、延伸シートを得た。得られた延伸シートを20cm×20cmのアルミニウム製の枠に固定した後、25℃に温調された塩化メチレン(表面張力27.3mN/m(25℃)、沸点40.0℃)を含有する孔形成剤除去漕中に含浸し、100rpmで10分間揺動させながら、孔形成剤を除去し、さらに、室温で風乾した後、テンター延伸機で保持しながら125℃で10分間熱固定処理することにより、膜厚0.03mmの微多孔膜を製造した。
(ガーレー透気度)
JIS-P8117「紙及び板紙-透気度及び透気抵抗度試験方法(中間領域)-ガーレー法」に準拠し、微多孔膜のガーレー透気度を測定した。その結果を、表4~6に記載した。
(シャットダウン温度)
微多孔膜を所定の温度に設定した熱風乾燥機中に1分間さらし、ガーレー透気度が10000s/100ml以上になる温度をシャットダウン温度とした。その結果を、表4~6に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
※表中の各組成成分の配合割合に関する数値は質量部を表す。以下同じ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表1~6中の各組成分は以下の通り。
PPS(a1) DIC株式会社製「MA-520」、リニア型、V6溶融粘度150〔Pa・s〕
PPS(a2) DIC株式会社製「MA-505」、リニア型、V6溶融粘度45〔Pa・s〕
ポリオレフィン(b1) プライムポリマー株式会社製「HI-ZEX 5305EP」、MI=0.8(g/10min)
ポリオレフィン(b2) プライムポリマー株式会社製「HI-ZEX 3600F」、MI=1.0(g/10min)
相溶化剤(c1) 住友化学株式会社製「ボンドファースト-E」(エチレン/グリシジルメタクリレート(88/12質量%)共重合体からなる熱可塑性エラストマー)
相溶化剤(c2) 日油株式会社製「モディパーA4100」(エチレン/グリシジルメタクリレート(85/15質量%)共重合体に対し、ポリスチレンを質量比で7:3の割合でグラフトさせた共重合体からなる熱可塑性エラストマー)
ポリオレフィン(e1) プライムポリマー株式会社製「HI-ZEX 5305EP」、MI=0.8(g/10min)
1:針状構造を有するPPS樹脂
1’:球状構造を有するPPS樹脂

Claims (23)

  1.  融点が220℃以上の熱可塑性樹脂とポリオレフィンと含む微多孔膜であって、前記熱可塑性樹脂が針状構造を有することを特徴とする微多孔膜。
  2.  前記熱可塑性樹脂はアスペクト比が1.1~100の範囲である請求項1記載の微多孔膜。
  3.  前記熱可塑性樹脂とポリオレフィンとの組成比率が、前記熱可塑性樹脂とポリオレフィンの合計質量に対して、前記熱可塑性樹脂が1~73質量%の範囲であり、前記ポリオレフィンが99~27質量%の範囲である請求項1記載の微多孔膜。
  4.  前記熱可塑性樹脂とポリオレフィンに加え、さらに相溶化剤を含有する請求項1記載の微多孔膜。
  5.  熱可塑性樹脂とポリオレフィンと相溶化剤との組成比率が、前記熱可塑性樹脂とポリオレフィンと相溶化剤との合計質量に対し、熱可塑性樹脂とポリオレフィンの合計質量が90~97質量%の範囲、かつ相溶化剤が10~3質量%の範囲である請求項4記載の微多孔膜。
  6.  前記相溶化剤は、前記熱可塑性樹脂と反応性を有する官能基を有する熱可塑性エラストマーである請求項1記載の微多孔膜。
  7.  請求項1~6のいずれか一項記載の微多孔膜からなる電池用セパレータ。
  8.  前記電池用セパレータが非水電解質二次電池用単層セパレータである請求項7記載の電池用セパレータ。
  9.  融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、前記熱可塑性樹脂(a)の融点以上の温度で溶融混練して、樹脂組成物(α)を得る工程(1)、得られた樹脂組成物(α)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とを、前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練して、溶融混練物(β)を得る工程(2)、前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度に加熱した溶融混練物(β)をシート化して、針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含むシート(γ)を得る工程(3)、得られたシート(γ)を多孔質化する工程(4)、を有することを特徴とする微多孔膜の製造方法。
  10.  融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、先端にダイを取り付けた押出機内で前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練した後、ダイ穴径/ストランド径が1.1以上となるよう引き取りながらストランドを形成した後、切断して、針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含む樹脂組成物(α’)を得る工程(1’)、得られた樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とを、前記ポリオレフィン(b)の融点以上の温度且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度で混練して、混練物(β’)を得る工程(2’)、前記ポリオレフィン(b)の融点以上の温度且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度に加熱した混練物(β’)をシート化して針状構造を有する熱可塑性樹脂(a)を含むシート(γ)を得る工程(3’)、得られたシート(γ)を多孔質化する工程(4)、を有することを特徴とする微多孔膜の製造方法。
  11.  前記工程(1)または(1’)において、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)の仕込比率が、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)の合計質量に対して、前記熱可塑性樹脂(a)が1~73質量%の範囲であり、かつポリオレフィン(b)が99~27質量%の範囲である請求項9または10記載の微多孔膜の製造方法。
  12.  前記工程(2)または(2’)において、
     前記樹脂組成物(α)または前記樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)との仕込比率が、前記樹脂組成物(α)または前記樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)との合計質量に対して、前記樹脂組成物(α)または前記樹脂組成物(α’)が30~80質量%の範囲であり、かつ孔形成剤(d1)が70~20質量%の範囲であるか、
    または、
     前記樹脂組成物(α)または前記樹脂組成物(α’)中のポリオレフィン(b)100質量部に対して、前記β晶核剤が0.0001~10質量部の範囲である、
    請求項9または10記載の微多孔膜の製造方法。
  13.  前記工程(2)または(2’)において、前記樹脂組成物(α)または前記樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)又はβ晶核剤(d2)とに、さらにポリオレフィン(e)を加えて溶融混練する請求項9または10記載の微多孔膜の製造方法。
  14.  前記工程(2)または(2’)において、前記樹脂組成物(α)中に含まれる前記熱可塑性樹脂(a)と、ポリオレフィン(b)とポリオレフィン(e)の合計質量(a+b+e)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)が1~73質量%であり、前記ポリオレフィン(b)とポリオレフィン(e)の合計量(b+e)が99~27質量%の範囲となるようポリオレフィン(e)を加える請求項9または10記載の微多孔膜の製造方法。
  15.  前記工程(2)が、得られた樹脂組成物(α)と孔形成剤(d1)とを、前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練して、溶融混練物(β)を得る工程、または、前記工程(2’)が、得られた樹脂組成物(α’)と孔形成剤(d1)とを、前記ポリオレフィン(b)の融点以上の温度且つ前記熱可塑性樹脂(a)の融点以下の温度で混練して、混練物(β’)を得る工程であって、かつ、
     前記工程(4)が、該シート(γ)を延伸した後に孔形成剤(d1)を除去する工程(4a)、前記シート(γ)から前記孔形成剤(d1)を除去した後に延伸する工程(4b)、または前記シート(γ)を延伸した後に前記孔形成剤(d1)を除去しさらに延伸する工程(4c)である請求項9または10記載の微多孔膜の製造方法。
  16.  前記工程(1)または(1’)において、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)に、さらに相溶化剤(c)を加えて溶融混練する請求項9または10記載の微多孔膜の製造方法。
  17.  前記工程(1)または(1’)において、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)と相溶化剤(c)の合計質量(a+b+c)に対して、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)の合計質量(a+b)が90~97質量%の範囲であり、かつ相溶化剤(c)が10~3質量%の範囲である請求項16記載の微多孔膜の製造方法。
  18.  前記相溶化剤は、前記熱可塑性樹脂(a)と反応性を有する官能基を有する熱可塑性エラストマー(c1)である請求項16記載の微多孔膜の製造方法。
  19.  前記工程(1)または(1’)において、前記熱可塑性樹脂(a)と前記ポリオレフィン(b)に加え、さらに酸化防止剤を該ポリオレフィン(b)100質量部に対して0.01~5質量部の範囲で加えて溶融混練する請求項9または10記載の微多孔膜の製造方法。
  20.  前記微多孔膜が電池用セパレータである請求項9~19のいずれか一項記載の微多孔膜の製造方法。
  21.  前記電池用セパレータが非水電解質二次電池用単層セパレータである請求項20記載の微多孔膜の製造方法。
  22.  融点が220℃以上の熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とを、先端にダイを取り付けた押出機内で前記熱可塑性樹脂(a)の融点+10℃以上の温度で溶融混練した後、ダイ穴径/ストランド径が1.1以上となるよう引き取りながらストランドを形成した後、切断して得られる非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物(α’)であって、熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)との組成比率が、熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)との合計質量(a+b)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)が1~73質量%の範囲であり、かつポリオレフィン(b)が99~27質量%の範囲であり、さらに前記熱可塑性樹脂(a)が針状構造を有することを特徴とする非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物。
  23.  前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)とに加え、さらに相溶化剤(c)を含有し、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)と相溶化剤(c)との組成比率が、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)と相溶化剤(c)との合計質量(a+b+c)に対し、前記熱可塑性樹脂(a)とポリオレフィン(b)との合計質量(a+b)が90~97質量%の範囲であり、かつ相溶化剤(c)が10~3質量%の範囲である請求項22記載の非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物。
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