WO2016072420A1 - 耐熱性合成樹脂微多孔フィルム及びその製造方法 - Google Patents

耐熱性合成樹脂微多孔フィルム及びその製造方法 Download PDF

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meth
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泰衡 趙
澤田 貴彦
友季 金岡
昌彦 五藤
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積水化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat-resistant synthetic resin microporous film and a method for producing the same.
  • lithium ion secondary batteries have been used as batteries for portable electronic devices.
  • This lithium ion secondary battery is generally configured by disposing a positive electrode, a negative electrode, and a separator in an electrolytic solution.
  • the positive electrode is formed by applying lithium cobalt oxide or lithium manganate to the surface of the aluminum foil.
  • the negative electrode is formed by applying carbon to the surface of the copper foil.
  • the separator is arrange
  • the separator When charging a lithium ion secondary battery, lithium ions are released from the positive electrode and move into the negative electrode. On the other hand, when the lithium ion secondary battery is discharged, lithium ions are released from the negative electrode and move into the positive electrode. Therefore, the separator is required to have ion permeability such as lithium ions.
  • the separator As the separator, a synthetic resin microporous film is used because of its excellent insulation and cost.
  • the synthetic resin microporous film contains a synthetic resin such as a propylene resin.
  • the synthetic resin microporous film is manufactured by extending
  • the synthetic resin microporous film produced by the stretching method generates high residual stress due to stretching. Therefore, it has been pointed out that such a synthetic resin microporous film thermally contracts at a high temperature, and as a result, the positive electrode and the negative electrode may be short-circuited. Therefore, it is desired to ensure the safety of the lithium ion secondary battery by improving the heat resistance of the synthetic resin microporous film.
  • Patent Document 1 discloses a synthetic resin microporous film processed by electron beam irradiation and having a thermomechanical analysis (TMA) value at 100 ° C. of 0% to ⁇ 1% as a separator for a lithium ion secondary battery. ing.
  • TMA thermomechanical analysis
  • the heat resistance of the synthetic resin microporous film is insufficient only by treatment with electron beam irradiation. Furthermore, only by treatment with electron beam irradiation, the synthetic resin microporous film is embrittled and mechanical strength is lowered. That is, the molecular chain of the synthetic resin contained in the synthetic resin microporous film is cut by electron beam irradiation, and the mechanical strength of the synthetic resin microporous film is lowered. Furthermore, residual radicals may be generated in the synthetic resin microporous film by electron beam irradiation. When the residual radical is generated, the molecular chain of the synthetic resin contained in the synthetic resin microporous film is cut with time by the residual radical, and the mechanical strength of the synthetic resin microporous film is lowered with time.
  • the synthetic resin microporous film with reduced mechanical strength may reduce the productivity and safety of the lithium ion secondary battery. For example, when a synthetic resin microporous film with reduced mechanical strength is cut in the battery manufacturing process, the synthetic resin microporous film may be torn. In addition, the synthetic resin microporous film having a reduced mechanical strength cannot prevent a short circuit between the electrodes, and may reduce the safety of the lithium ion secondary battery. Therefore, there is a need for a separator that is excellent in both heat resistance and mechanical strength and that suppresses a decrease in mechanical strength over time.
  • the present invention provides a heat-resistant synthetic resin microporous film that is excellent in both heat resistance and mechanical strength and that suppresses a decrease in mechanical strength over time, and a method for producing the same.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention is A synthetic resin microporous film; A coating layer formed on at least a part of the surface of the synthetic resin microporous film and containing a polymer of a polymerizable compound having two or more radically polymerizable functional groups in one molecule; After heating at 25 ° C. to 180 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min, the maximum thermal shrinkage is 15% or less, the puncture strength is 0.6 N or more, and after heating at 70 ° C. for 168 hours The puncture strength maintenance rate is 85% or more.
  • the heat resistant synthetic resin microporous film by which the time-dependent fall of mechanical strength is suppressed and its manufacturing method can be provided.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention includes a synthetic resin microporous film and a coating layer formed on at least a part of the surface of the synthetic resin microporous film.
  • the synthetic resin microporous film can be used without particular limitation as long as it is a microporous film used as a separator in a conventional secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
  • a conventional secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
  • an olefin resin microporous film is preferable.
  • the olefin resin microporous film contains an olefin resin.
  • olefin resin ethylene resin and propylene resin are preferable, and propylene resin is more preferable.
  • propylene-based resin examples include homopolypropylene and copolymers of propylene and other olefins.
  • a synthetic resin microporous film is produced by the stretching method, homopolypropylene is preferable.
  • Propylene-type resin may be used independently, or 2 or more types may be used together.
  • the copolymer of propylene and another olefin may be a block copolymer or a random copolymer.
  • the content of the propylene component in the propylene-based resin is preferably 50% by weight or more, and more preferably 80% by weight or more.
  • Examples of the olefin copolymerized with propylene include ⁇ such as ethylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-nonene and 1-decene. -Olefin and the like, and ethylene is preferred.
  • the ethylene-based resin examples include ultra-low density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra high density polyethylene, and ethylene-propylene copolymer.
  • the ethylene-based resin microporous film may contain other olefin-based resin as long as it contains an ethylene-based resin.
  • the content of the ethylene component in the ethylene resin is preferably more than 50% by weight, more preferably 80% by weight or more.
  • the weight average molecular weight of the olefin resin is preferably 30,000 to 500,000, and more preferably 50,000 to 480,000.
  • the weight average molecular weight of the propylene-based resin is preferably 250,000 to 500,000, and more preferably 280,000 to 480,000.
  • the weight average molecular weight of the ethylene-based resin is preferably 30,000 to 250,000, and more preferably 50,000 to 200,000. According to the olefin resin having a weight average molecular weight within the above range, it is possible to provide an olefin resin microporous film having excellent film-forming stability and having uniform micropores.
  • the molecular weight distribution (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn) of the olefin resin is preferably 5.0 to 30, and more preferably 7.5 to 25.
  • the molecular weight distribution (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn) of the propylene resin is preferably 7.5 to 12, and more preferably 8 to 11.
  • the molecular weight distribution (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn) of the ethylene-based resin is preferably 5.0 to 30, and more preferably 8.0 to 25. According to the olefin resin having a molecular weight distribution within the above range, it is possible to provide an olefin resin microporous film having a high surface opening ratio and excellent mechanical strength.
  • the weight average molecular weight and the number average molecular weight of the olefin resin are values in terms of polystyrene measured by a GPC (gel permeation chromatography) method. Specifically, 6 to 7 mg of olefin resin is sampled, the collected olefin resin is supplied to a test tube, and the test tube contains 0.05% by weight of BHT (dibutylhydroxytoluene). A diluted solution is prepared by adding a DCB (orthodichlorobenzene) solution and diluting the olefin-based resin concentration to 1 mg / mL.
  • DCB orthodichlorobenzene
  • the diluted solution is shaken for 1 hour at 145 ° C. and a rotational speed of 25 rpm, and the olefin resin is dissolved in the o-DCB solution to obtain a measurement sample.
  • the weight average molecular weight and number average molecular weight of the olefin resin can be measured by the GPC method.
  • the weight average molecular weight and the number average molecular weight in the olefin resin can be measured, for example, with the following measuring apparatus and measurement conditions.
  • Product name "HLC-8121GPC / HT" manufactured by TOSOH Measurement conditions Column: TSKgelGMHHR-H (20) HT ⁇ 3 TSKguardcolumn-HHR (30) HT ⁇ 1
  • Detector Blythe refractometer Standard material: Polystyrene (Molecular weight: 500-8420000, manufactured by TOSOH) Elution conditions: 145 ° C
  • the melting point of the olefin resin is preferably 130 to 170 ° C, more preferably 133 to 165 ° C.
  • the melting point of the propylene-based resin is preferably 160 to 170 ° C, and more preferably 160 to 165 ° C.
  • the melting point of the ethylene-based resin is preferably 130 to 140 ° C, and more preferably 133 to 139 ° C. According to the olefinic resin having a melting point within the above range, it is possible to provide an olefinic resin microporous film that is excellent in film forming stability and suppressed in mechanical strength at high temperatures.
  • the melting point of the olefin-based resin can be measured using a differential scanning calorimeter (for example, Seiko Instruments Inc. apparatus name “DSC220C”) according to the following procedure.
  • a differential scanning calorimeter for example, Seiko Instruments Inc. apparatus name “DSC220C”
  • 10 mg of an olefin resin is heated from 25 ° C. to 250 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, and held at 250 ° C. for 3 minutes.
  • the olefin-based resin is cooled from 250 ° C. to 25 ° C. at a temperature decrease rate of 10 ° C./min, and held at 25 ° C. for 3 minutes.
  • the olefin resin is reheated from 25 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min, and the temperature at the top of the endothermic peak in this reheating step is set as the melting point of the olef
  • the synthetic resin microporous film includes micropores. It is preferable that the micropore part penetrates in the film thickness direction, and this can impart excellent air permeability to the heat resistant synthetic resin microporous film. Such a heat-resistant synthetic resin microporous film can transmit ions such as lithium ions in the thickness direction.
  • the air permeability of the synthetic resin microporous film is preferably 50 to 600 sec / 100 mL, and more preferably 100 to 300 sec / 100 mL. According to the synthetic resin microporous film having an air permeability within the above range, a heat-resistant synthetic resin microporous film excellent in both mechanical strength and ion permeability can be provided.
  • the air permeability of the synthetic resin microporous film was measured at 10 points at 10 cm intervals in the length direction of the synthetic resin microporous film in an atmosphere of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 65% according to JIS P8117. The value obtained by calculating the arithmetic mean value is used.
  • the surface opening ratio of the synthetic resin microporous film is preferably 25 to 55%, more preferably 30 to 50%. According to the synthetic resin microporous film having a surface opening ratio in the above range, a heat-resistant synthetic resin microporous film excellent in both mechanical strength and ion permeability can be provided.
  • the surface opening ratio of the synthetic resin microporous film can be measured as follows. First, in an arbitrary portion of the surface of the synthetic resin microporous film, a measurement portion having a plane rectangular shape of 9.6 ⁇ m in length and 12.8 ⁇ m in width is determined, and this measurement portion is photographed at a magnification of 10,000 times.
  • each micropore formed in the measurement part is surrounded by a rectangle whose long side or short side is parallel to the length direction (stretching direction) of the synthetic resin microporous film.
  • the rectangle is adjusted so that both the long side and the short side have the minimum dimension.
  • the rectangular area is defined as the opening area of each microhole.
  • the total opening area S ( ⁇ m 2 ) of the micropores is calculated by summing the opening areas of the micropores. This is the total opening area S of the minute hole ([mu] m 2) of 122.88 ⁇ m 2 (9.6 ⁇ m ⁇ 12.8 ⁇ m) surface porosity values multiplied by 100 and divided by the (%).
  • the micropore part which exists across the measurement part and the part which is not a measurement part only the part which exists in a measurement part among micropores is set as a measuring object.
  • the thickness of the synthetic resin microporous film is preferably 5 to 100 ⁇ m, more preferably 10 to 50 ⁇ m.
  • the thickness of the synthetic resin microporous film can be measured according to the following procedure. That is, arbitrary 10 places of a synthetic resin microporous film are measured using a dial gauge, and the arithmetic mean value is defined as the thickness of the synthetic resin microporous film.
  • an olefin-based resin microporous film produced by a stretching method is more preferable.
  • the olefin-based resin microporous film produced by the stretching method is particularly susceptible to thermal shrinkage at high temperatures due to residual strain generated by stretching.
  • the thermal shrinkage of the olefin-based resin microporous film can be reduced, and therefore the effects of the present invention can be particularly exhibited.
  • an olefin resin microporous film by a stretching method specifically, (1) A process of obtaining an olefin resin film by extruding an olefin resin, a process of generating and growing lamella crystals in the olefin resin film, and stretching the olefin resin film to separate the lamella crystals. And a step of obtaining an olefin resin microporous film in which micropores are formed; (2) A step of obtaining an olefinic resin film by extruding an olefinic resin composition containing an olefinic resin and a filler, and an olefinic resin by uniaxially stretching or biaxially stretching the olefinic resin film.
  • an olefinic resin and an extractable material for example, filler or plastic
  • a step of obtaining an olefinic resin microporous film in which micropores are formed by peeling the interface with the filler A step of obtaining an olefin-based resin film by extruding an olefin-based resin composition containing an agent and the like, a step of forming a micropore by extracting an extractable material from the olefin-based resin film with a solvent, An olefin-based resin microporous film is obtained by stretching the olefin-based resin film with micropores. And the like.
  • the method (1) is preferable because an olefin-based resin microporous film in which a large number of micropores are uniformly formed is obtained.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention has a coating layer formed on at least a part of the surface of the synthetic resin microporous film.
  • This coating layer contains a polymer of a polymerizable compound having two or more radically polymerizable functional groups in one molecule.
  • the coating layer containing such a polymer has high hardness and moderate elasticity and elongation. Therefore, by using the coating layer containing the polymer, a heat-resistant synthetic resin microporous film excellent in both mechanical strength such as piercing strength and heat resistance can be provided.
  • the coating layer may be formed on at least a part of the surface of the synthetic resin microporous film, but is preferably formed on the entire surface of the synthetic resin microporous film, and the surface of the synthetic resin microporous film, and It is more preferable to form also on the wall surface of the micropore part which continues from the surface of a synthetic resin microporous film.
  • a coating layer can be formed on the surface of the synthetic resin microporous film so as not to block the micropores of the synthetic resin microporous film.
  • the polymerizable compound has two or more radical polymerizable functional groups in one molecule.
  • the radical polymerizable functional group is a functional group containing a radical polymerizable unsaturated bond that can be radically polymerized by irradiation with active energy rays. Although it does not restrict
  • a polyfunctional acrylic monomer having two or more radical polymerizable functional groups in one molecule a vinyl oligomer having two or more radical polymerizable functional groups in one molecule, Modified polyfunctional (meth) acrylate having two or more (meth) acryloyl groups, dendritic polymer having two or more (meth) acryloyl groups, and urethane (meth) acrylate oligomer having two or more (meth) acryloyl groups Is mentioned.
  • (meth) acrylate means acrylate or methacrylate.
  • (Meth) acryloyl means acryloyl or methacryloyl.
  • (meth) acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid.
  • the polyfunctional acrylic monomer only needs to have two or more radical polymerizable functional groups in one molecule, but it has three or more functional groups having three or more radical polymerizable functional groups in one molecule.
  • Polyfunctional acrylic monomers are preferable, and trifunctional to hexafunctional polyfunctional acrylic monomers having 3 to 6 radical polymerizable functional groups in one molecule are more preferable.
  • the vinyl oligomer is not particularly limited, and examples thereof include polybutadiene oligomers.
  • the polybutadiene oligomer means an oligomer having a butadiene skeleton.
  • Examples of the polybutadiene oligomer include a polymer containing a butadiene component as a monomer component.
  • Examples of the monomer component of the polybutadiene oligomer include a 1,2-butadiene component and a 1,3-butadiene component. Of these, a 1,2-butadiene component is preferred.
  • the vinyl oligomer may have a hydrogen atom at both ends of the main chain, and the terminal hydrogen atom is substituted with a hydroxyalkyl group such as a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, or a hydroxyethyl group. It may be a thing.
  • a vinyl-type oligomer you may have radically polymerizable functional groups, such as an epoxy group, a (meth) acryloyl group, and a vinyl group, in the side chain or terminal of a molecular chain.
  • Polybutadiene oligomers such as poly (1,2-butadiene) oligomers and poly (1,3-butadiene) oligomers;
  • a polybutadiene (meth) acrylate oligomer having a butadiene skeleton and having a (meth) acryloyl group at a side chain or a terminal of the main chain; Etc. can be illustrated.
  • a commercially available product can be used as the polybutadiene oligomer.
  • the poly (1,2-butadiene) oligomer examples include “B-1000”, “B-2000”, and “B-3000” manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.
  • the polybutadiene oligomer having a hydroxyl group at both ends of the main chain examples include trade names “G-1000”, “G-2000”, and “G-3000” manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.
  • trade names “JP-100” and “JP-200” manufactured by Nippon Soda Co., Ltd. can be exemplified.
  • the polybutadiene (meth) acrylate oligomer examples include trade names “TE-2000”, “EA-3000” and “EMA-3000” manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.
  • the polyfunctional (meth) acrylate modified product only needs to have two or more radical polymerizable functional groups in one molecule, but has three or more radical polymerizable functional groups in one molecule.
  • a polyfunctional (meth) acrylate modified product having a functionality higher than that is preferable, and a trifunctional to hexafunctional polyfunctional (meth) acrylate modified product having 3 to 6 radical polymerizable functional groups in one molecule is more preferable. preferable.
  • Preferred examples of the polyfunctional (meth) acrylate modified product include an alkylene oxide modified product of a polyfunctional (meth) acrylate and a caprolactone modified product of a polyfunctional (meth) acrylate.
  • the alkylene oxide modified product of polyfunctional (meth) acrylate is preferably obtained by esterifying an adduct of polyhydric alcohol and alkylene oxide with (meth) acrylic acid.
  • the polyfunctional (meth) acrylate-modified caprolactone is preferably obtained by esterifying an adduct of a polyhydric alcohol and caprolactone with (meth) acrylic acid.
  • Examples of the polyhydric alcohol in the alkylene oxide modified product and caprolactone modified product include trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, ditrimethylolpropane, and tris (2-hydroxyethyl) isocyanuric acid.
  • alkylene oxide in the modified alkylene oxide examples include ethylene oxide, propylene oxide, isopropylene oxide, butylene oxide, and the like.
  • caprolactone in the modified caprolactone examples include ⁇ -caprolactone, ⁇ -caprolactone, and ⁇ -caprolactone.
  • the average added mole number of alkylene oxide may be 1 mol or more per radical polymerizable functional group.
  • the average added mole number of alkylene oxide is preferably 1 mol or more and 4 mol or less, more preferably 1 mol or more and 3 mol or less per radical polymerizable functional group.
  • Pentaerythritol tetra (meth) acrylate modified with ethylene oxide Pentaerythritol tetra (meth) acrylate modified with propylene oxide, pentaerythritol tetra (meth) acrylate modified with propylene oxide, pentaerythritol tetra (meth) acrylate butylene oxide Modified products, and alkylene oxide modified products of pentaerythritol tetra (meth) acrylates such as ethylene oxide / propylene oxide modified products of pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and caprolactone modified products of pentaerythritol tetra (meth) acrylate; and ditrimethylol Propane tetra (meth) acrylate modified with ethylene oxide, ditrimethylolprop Of propy
  • a polyfunctional (meth) acrylate modified product of 5 or more functions specifically, Dipentaerythritol poly (meth) acrylate modified with ethylene oxide, dipentaerythritol poly (meth) acrylate modified with propylene oxide, dipentaerythritol poly (meth) acrylate modified with propylene oxide, dipentaerythritol poly (meth) Butylene oxide modified products of acrylate, and alkylene oxide modified products of dipentaerythritol poly (meth) acrylate such as ethylene oxide / propylene oxide modified product of dipentaerythritol poly (meth) acrylate, and dipentaerythritol poly (meth) acrylate And caprolactone-modified products.
  • Examples of the modified ethylene oxide of trimethylolpropane tri (meth) acrylate include trade names “SR454”, “SR499” and “SR502” manufactured by Sartomer, trade names “Biscoat # 360” manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd., and Miwon. Examples of such products include “Miramer M3130”, “Miramer M3160”, and “Miramer M3190”. Examples of the modified propylene oxide of trimethylolpropane tri (meth) acrylate include trade names “SR492” and “CD501” manufactured by Sartomer, and “Miramer M360” manufactured by Miwon. Examples of the modified isopropylene oxide of trimethylolpropane tri (meth) acrylate include “TPA-330” (trade name) manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • Examples of the modified ethylene oxide of glyceryl tri (meth) acrylate include trade names “A-GYL-3E” and “A-GYL-9E” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • Examples of the propylene oxide-modified product of glyceryl tri (meth) acrylate include trade names “SR9020” and “CD9021” manufactured by Sartomer.
  • Examples of the glyceryl tri (meth) acrylate modified isopropylene oxide include trade name “GPO-303” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • Examples of the modified product of tris- (2-acryloxyethyl) isocyanurate caprolactone include trade names “A-9300-1CL” and “A-9300-3CL” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • Examples of the ethylene oxide modified product of pentaerythritol tetra (meth) acrylate include a trade name “Miramer M4004” manufactured by Miwon.
  • Examples of the ethylene oxide modified product of ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate include “AD-TMP-4E” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • Examples of the ethylene oxide modified product of dipentaerythritol polyacrylate include “A-DPH-12E” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • Examples of the modified isopropylene oxide of dipentaerythritol polyacrylate include trade name “A-DPH-6P” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • a dendritic polymer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule means a spherical macromolecule in which branch molecules having (meth) acryloyl groups are radially assembled.
  • the dendritic polymer having a (meth) acryloyl group includes a dendrimer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule, and a hyperbranched polymer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule. Can be mentioned.
  • Dendrimer means a spherical polymer obtained by integrating (meth) acrylate in a spherical shape with (meth) acrylate as a branch molecule.
  • the dendrimer may have two or more (meth) acryloyl groups in one molecule, but a trifunctional or more functional dendrimer having three or more (meth) acryloyl groups in one molecule is preferable.
  • a polyfunctional dendrimer having 5 to 20 (meth) acryloyl groups in one molecule is more preferable.
  • the weight average molecular weight of the dendrimer is preferably 1000 to 50000, and more preferably 1500 to 25000.
  • the bond density in the dendrimer molecule and the bond density between the dendrimer molecules become “dense” and “coarse”.
  • a film layer having excellent elasticity and elongation can be formed.
  • the weight average molecular weight of the dendrimer is a value converted by polystyrene using gel permeation chromatography (GPC).
  • dendritic polymers having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule can also be used as dendritic polymers having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule.
  • dendrimers having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule trade names “CN2302”, “CN2303” and “CN2304” manufactured by Sartomer, and trade names “V1000” and “SUBARU” manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd. -501 ",” SIRIUS-501 ", and trade name” A-HBR-5 "manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
  • a hyperbranched polymer having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule is an ABx type polyfunctional monomer (where A and B are functional groups that react with each other, and the number X of B is 2 or more). It means a spherical polymer obtained by modifying the surface and the inside of a hyperbranched structure having an irregular branch structure obtained by polymerization with a (meth) acryloyl group.
  • the urethane (meth) acrylate oligomer having a (meth) acryloyl group has two or more (meth) acryloyl groups in one molecule.
  • the urethane acrylate oligomer can be obtained, for example, by reacting a polyisocyanate compound, a (meth) acrylate having a hydroxyl group or an isocyanate group, and a polyol compound.
  • Examples of the urethane acrylate oligomer include (1) a urethane acrylate obtained by further reacting a hydroxyl group-containing (meth) acrylate with a terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer obtained by reacting a polyol compound and a polyisocyanate compound. And (2) urethane acrylate oligomers obtained by further reacting a (meth) acrylate having an isocyanate group with a terminal hydroxyl group-containing urethane prepolymer obtained by reacting a polyol compound and a polyisocyanate compound.
  • polyisocyanate compound examples include isophorone diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, and diphenylmethane-4,4 ′. -Diisocyanates and the like.
  • Examples of the (meth) acrylate having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and Examples include polyethylene glycol (meth) acrylate.
  • Examples of the (meth) acrylate having an isocyanate group include methacryloyloxyethyl isocyanate.
  • polyol compound examples include polyol compounds such as alkylene type, polycarbonate type, polyester type, and polyether type. Specific examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polycarbonate diol, polyester diol, and polyether diol.
  • urethane (meth) acrylate oligomers having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule.
  • trade name “UA-122P” manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. product name “UF-8001G” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
  • product names “CN977”, “CN999”, “CN963”, “CN985” manufactured by Sartomer. “CN970”, “CN133”, “CN975” and “CN997”, trade names “IRR214-K” manufactured by Daicel Ornex, and trade names “UX-5000”, “UX-5102D” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • an aliphatic special oligomer such as a trade name “CN113” manufactured by Sartomer Co., Ltd. may be used.
  • a polyfunctional acrylic monomer is preferable, and trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol. Hexa (meth) acrylate and ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate are preferred. According to these, excellent heat resistance can be imparted to the heat-resistant synthetic resin microporous film without reducing the mechanical strength.
  • the content of the polyfunctional acrylic monomer in the polymerizable compound is preferably 30% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and particularly 100% by weight. preferable.
  • polymerizable compound only one of the above-described polymerizable compounds may be used, or two or more polymerizable compounds may be used in combination.
  • the coating layer contains a polymer of the polymerizable compound described above. This polymer is preferably obtained by polymerizing a polymerizable compound by irradiation with active energy rays.
  • the coating layer containing such a polymer has a high hardness, thereby reducing the heat shrinkage of the heat-resistant synthetic resin microporous film at a high temperature and improving the heat resistance.
  • Active energy rays are not particularly limited, and examples thereof include electron beams, plasma, ultraviolet rays, ⁇ rays, ⁇ rays, and ⁇ rays. Of these, electron beams and ultraviolet rays are preferable.
  • a part of the polymer in the coating layer and a part of the synthetic resin in the synthetic resin microporous film are chemically bonded.
  • the chemical bond is not particularly limited, and examples thereof include a covalent bond, an ionic bond, and an intermolecular bond.
  • the content of the coating layer in the heat-resistant synthetic resin microporous film is preferably 5 to 80 parts by weight, more preferably 5 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the synthetic resin microporous film. Is particularly preferred.
  • the coating layer can be uniformly formed without blocking the micropores on the surface of the synthetic resin microporous film. Thereby, the heat resistant synthetic resin microporous film in which heat resistance is improved, without reducing air permeability can be provided.
  • the thickness of the coating layer is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 nm, and more preferably 5 to 50 nm. By setting the thickness of the coating layer within the above range, the coating layer can be formed uniformly without blocking the micropores on the surface of the synthetic resin microporous film. Thereby, the heat resistant synthetic resin microporous film in which heat resistance is improved, without reducing air permeability can be provided.
  • the coating layer does not contain inorganic particles, the heat resistance of the heat-resistant synthetic resin microporous film can be improved. Therefore, it is preferable that the coating layer does not contain inorganic particles.
  • the coating layer may contain inorganic particles.
  • the inorganic particles include inorganic particles generally used for heat resistant porous layers. Examples of the material constituting the inorganic particles include Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , and MgO.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention includes a synthetic resin microporous film and a coating layer formed on at least a part of the surface of the synthetic resin microporous film.
  • the maximum heat shrinkage rate of the heat-resistant synthetic resin microporous film is 15% or less, 5 to 15% is preferable, and 8 to 13% is more preferable.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film has excellent heat resistance because thermal shrinkage at high temperatures is reduced by the coating layer. Therefore, the maximum heat shrinkage rate of the heat resistant synthetic resin microporous film can be made 15% or less.
  • the measurement of the maximum heat shrinkage rate of a heat resistant synthetic resin microporous film can be performed as follows. First, a flat rectangular test piece (width 3 mm ⁇ length 30 mm) is obtained by cutting the heat-resistant synthetic resin microporous film. At this time, the length direction (extrusion direction) of the heat-resistant synthetic resin microporous film and the length direction of the test piece are made parallel. The both ends in the length direction of the test piece are gripped by a gripping tool and attached to a TMA measuring apparatus (for example, trade name “TMA-SS6000” manufactured by Seiko Instruments Inc.). At this time, the distance between the gripping tools is set to 10 mm, and the gripping tools can be moved along with the thermal contraction of the test piece.
  • TMA measuring apparatus for example, trade name “TMA-SS6000” manufactured by Seiko Instruments Inc.
  • the test piece was heated from 25 ° C. to 180 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min with a tension of 19.6 mN (2 gf) applied to the test piece in the length direction.
  • the distance L (mm) between them is measured, the heat shrinkage rate is calculated based on the following formula, and the maximum value is taken as the maximum heat shrinkage rate.
  • Thermal shrinkage (%) 100 ⁇ (10 ⁇ L) / 10
  • the puncture strength of the heat resistant synthetic resin microporous film is 0.6 N or more, preferably 0.8 N or more, and more preferably 1.0 to 1.2 N.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film having a puncture strength of 0.6 N or more has excellent mechanical strength, and can thereby improve battery productivity and safety.
  • the maintenance rate of the puncture strength of the heat resistant synthetic resin microporous film after heating the heat resistant synthetic resin microporous film at 70 ° C. for 168 hours is 85% or more, more preferably 90% or more.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film having a puncture strength maintenance rate of 85% or more suppresses a decrease in mechanical strength over time, and can maintain excellent mechanical strength over a long period of time. .
  • the puncture strength of the heat-resistant synthetic resin microporous film can be measured according to JIS Z1707 (1998). Specifically, a needle having a diameter of 1.0 mm and a tip having a semicircular shape with a radius of 0.5 mm is pierced into a heat-resistant synthetic resin microporous film at a speed of 50 mm / min, and the maximum stress until the needle penetrates is determined. The piercing strength.
  • Puncture strength maintenance rate [%] 100 ⁇ S 2 / S 1
  • the air permeability of the heat-resistant synthetic resin microporous film is not particularly limited, but is preferably 50 to 600 sec / 100 mL, and more preferably 100 to 300 sec / 100 mL.
  • the air permeability of the heat resistant synthetic resin microporous film can be within the above range.
  • a heat-resistant synthetic resin microporous film having an air permeability within the above range is excellent in ion permeability.
  • the surface opening ratio of the heat-resistant synthetic resin microporous film is not particularly limited, but is preferably 30 to 55%, more preferably 30 to 50%. As described above, the clogging of the micropores of the synthetic resin microporous film is reduced by the formation of the coating layer, whereby the surface opening ratio of the heat resistant synthetic resin microporous film can be within the above range.
  • a heat-resistant synthetic resin microporous film having a surface opening ratio within the above range is excellent in both mechanical strength and ion permeability.
  • the radical amount of the heat resistant synthetic resin microporous film is preferably 2.0 ⁇ 10 16 spins / 100 mg or less, more preferably 2.0 ⁇ 10 14 to 2.0 ⁇ 10 16 spins / 100 mg, and 2.0 ⁇ 10 6. 14 to 2.0 ⁇ 10 15 spins / 100 mg is particularly preferred.
  • the radical amount of the heat-resistant synthetic resin microporous film is a value measured by an electron spin resonance (ESR) method.
  • the radical amount of the heat-resistant synthetic resin microporous film can be measured as follows. First, 80 mg of heat-resistant synthetic resin microporous film was used as a sample, and this sample was put into a quartz sample tube (length 10 cm, diameter 4 mm) for X-band measurement. Then, the sample is measured at room temperature using an electron spin resonance (ESR) measuring apparatus (for example, trade name “FA-200” manufactured by JEOL Ltd.). Confirm the microwave resonance dip of the sample and observe the signal. The measurement is performed under the following conditions.
  • ESR electron spin resonance
  • the signal wave height ratio (corrected signal wave height ratio) when the sample weight is set to 100 mg is obtained from the following formula (1) from the weight (Ws) of the sample measured in advance.
  • Correction signal wave height ratio S ⁇ (100 / Ws) (1)
  • Spin number TEMPOL is used as a standard substance, and the spin number of the third signal of Mn2 + when the Mn2 + digital marker is set to 850 is obtained. The number of spins of the sample is calculated from the relative intensity of the third signal of Mn2 + to the signal of the measurement sample. The number of spins per 100 mg of sample is also shown.
  • g value The g value is calculated by a calculation program from the g value of the third and fourth signals of Mn2 +, the magnetic field interval, and the central magnetic field of the sample signal.
  • the method for producing the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention comprises the following steps: A coating step of coating a polymerizable compound having two or more radical polymerizable functional groups in one molecule on at least a part of the surface of the synthetic resin microporous film; An irradiation step of irradiating the synthetic resin microporous film coated with the polymerizable compound with an active energy ray at an irradiation dose of 40 to 70 kGy; A heating step of heat-treating the synthetic resin microporous film irradiated with the active energy ray in an atmosphere having an oxygen concentration of 300 ppm or less; It is characterized by having.
  • the polymerizable compound can be adhered to the surface of the synthetic resin microporous film by applying the polymerizable compound to the surface of the synthetic resin microporous film.
  • the polymerizable compound may be directly applied to the surface of the synthetic resin microporous film.
  • the polymerizable compound as the coating liquid in this way, the polymerizable compound can be uniformly attached to the surface of the synthetic resin microporous film while reducing the blockage of the micropores. This makes it possible to produce a heat-resistant synthetic resin microporous film having a uniform coating layer and improved heat resistance without reducing air permeability.
  • the coating liquid can smoothly flow on the wall surface of the microporous part in the synthetic resin microporous film, thereby not only the surface of the synthetic resin microporous film but also the open end of the microporous part continuous to this surface.
  • a coating layer can also be formed on the wall surface of the part.
  • the polymerizable compound having a radical polymerizable functional group having two or more functional groups is excellent in compatibility with the synthetic resin microporous film, the polymerizable compound can be used without blocking the micropores in the synthetic resin microporous film. Can be applied. Thereby, the membrane
  • the solvent used in the coating solution is not particularly limited as long as the polymerizable compound can be dissolved or dispersed.
  • alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like.
  • ketones such as tetrahydrofuran and dioxane, ethyl acetate, and chloroform. Of these, ethyl acetate, ethanol, methanol, and acetone are preferable.
  • These solvents can be removed smoothly after the coating solution is applied to the surface of the synthetic resin microporous film.
  • the solvent has low reactivity with an electrolyte solution constituting a secondary battery such as a lithium ion secondary battery, and is excellent in safety.
  • the content of the polymerizable compound in the coating solution is preferably 3 to 20% by weight, and more preferably 5 to 15% by weight.
  • the method for applying the polymerizable compound to the surface of the synthetic resin microporous film is not particularly limited.
  • a method of immersing the synthetic resin microporous film in the coating solution and applying the coating solution in the synthetic resin microporous film is followed by heating the synthetic resin microporous film to remove the solvent.
  • the methods (3) and (4) are preferred. According to these methods, the polymerizable compound can be uniformly applied to the surface of the synthetic resin microporous film.
  • the heating temperature of the synthetic resin microporous film for removing the solvent can be set according to the type and boiling point of the solvent used.
  • the heating temperature of the synthetic resin microporous film for removing the solvent is preferably 50 to 140 ° C, more preferably 70 to 130 ° C.
  • the heating time of the synthetic resin microporous film for removing the solvent is not particularly limited, and can be set according to the type and boiling point of the solvent used.
  • the heating time of the synthetic resin microporous film for removing the solvent is preferably 0.02 to 60 minutes, more preferably 0.1 to 30 minutes.
  • the polymerizable compound can be attached to the surface of the synthetic resin microporous film by applying the polymerizable compound or the coating liquid to the surface of the synthetic resin microporous film.
  • an irradiation step of irradiating the synthetic resin microporous film coated with the polymerizable compound with active energy rays is performed.
  • the polymerizable compound is polymerized, and the coating layer containing the polymer of the polymerizable compound can be integrally formed on at least a part of the surface of the synthetic resin microporous film, preferably the entire surface.
  • the irradiation dose of active energy rays to the synthetic resin microporous film is 40 to 70 kGy, preferably 40 to 60 kGy, and more preferably 45 to 55 kGy.
  • Active energy rays are not particularly limited, and examples thereof include electron beams, plasma, ultraviolet rays, ⁇ rays, ⁇ rays, and ⁇ rays. Of these, electron beams and ultraviolet rays are preferable.
  • the acceleration voltage of the electron beam with respect to the synthetic resin microporous film is not particularly limited, but is preferably 50 to 300 kV, more preferably 100 to 250 kV.
  • the coating layer can be formed while reducing deterioration of the synthetic resin in the synthetic resin microporous film.
  • the accumulated light quantity of ultraviolet to the synthetic resin microporous film is preferably 1000 ⁇ 5000mJ / cm 2, more preferably 1000 ⁇ 4000mJ / cm 2, particularly preferably 1500 ⁇ 3700mJ / cm 2.
  • the photoinitiator is contained in the said coating liquid.
  • the photopolymerization initiator include benzophenone, benzyl, methyl-o-benzoylbenzoate, and anthraquinone.
  • the energy density of plasma with respect to the synthetic resin microporous film is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 J / cm 2, more preferably 10 to 45 J / cm 2 , and 20 to 45 J / cm 2. Is particularly preferred.
  • the irradiation step it is preferable to irradiate the active energy ray to the synthetic resin microporous film coated with the polymerizable compound in an atmosphere having an oxygen concentration of 300 ppm or less.
  • the oxygen concentration in the atmosphere in the irradiation step is preferably 300 ppm or less, more preferably 100 to 0 ppm, and particularly preferably 10 to 0 ppm.
  • the irradiation step is preferably performed in an inert gas atmosphere.
  • the inert gas is not particularly limited, and examples thereof include nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, and a mixed gas thereof.
  • a heating step is performed in which the synthetic resin microporous film irradiated with active energy rays is heat-treated in an atmosphere having an oxygen concentration of 300 ppm or less. According to the heating step, residual radicals generated in the synthetic resin microporous film in the irradiation step described above can be deactivated. Thereby, the time-dependent fall of the mechanical strength of a heat resistant synthetic resin microporous film can be suppressed.
  • the synthetic resin microporous film irradiated with active energy rays is preferably heat-treated at 90 to 150 ° C., more preferably 110 to 150 ° C., particularly preferably 130 to 150 ° C.
  • the heat treatment temperature of the synthetic resin microporous film within the above range, residual radicals can be deactivated while reducing deterioration of the synthetic resin in the synthetic resin microporous film.
  • the heat treatment time of the synthetic resin microporous film irradiated with active energy rays is preferably 2 minutes to 3 hours, more preferably 20 minutes to 3 hours.
  • the synthetic resin microporous film irradiated with active energy rays is subjected to heat treatment in an atmosphere having an oxygen concentration of 300 ppm or less.
  • the oxygen concentration in the atmosphere in the heating step is 300 ppm or less, preferably 100 to 0 ppm, more preferably 10 to 0 ppm.
  • the heating step is preferably performed in an inert gas atmosphere.
  • the inert gas is not particularly limited, and examples thereof include nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, and a mixed gas thereof.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention is suitably used as a separator for non-aqueous electrolyte secondary batteries.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery include a lithium ion secondary battery.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention is excellent in heat resistance, by using such a heat-resistant synthetic resin microporous film, the inside of the battery is, for example, 100 to 150 ° C., particularly 130 to 150 ° C. Even when the temperature becomes high, electrical short-circuiting between electrodes due to shrinkage of the heat-resistant synthetic resin microporous film can be reduced.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention is excellent in mechanical strength and can maintain this excellent mechanical strength over a long period of time, it is excellent in non-aqueous electrolyte secondary batteries. Productivity and safety can be secured.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited as long as it includes the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention as a separator, and includes a positive electrode, a negative electrode, a separator including a heat-resistant synthetic resin microporous film, Contains water electrolyte.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film is disposed between the positive electrode and the negative electrode, thereby preventing an electrical short circuit between the electrodes.
  • the nonaqueous electrolytic solution is filled at least in the micropores of the heat-resistant synthetic resin microporous film, so that lithium ions can move between the electrodes during charging and discharging.
  • the positive electrode is not particularly limited, but preferably includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on at least one surface of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode active material layer preferably includes a positive electrode active material and voids formed between the positive electrode active materials. When the positive electrode active material layer includes voids, the voids are also filled with the non-aqueous electrolyte.
  • the positive electrode active material is a material capable of occluding and releasing lithium ions, and examples of the positive electrode active material include lithium cobaltate and lithium manganate.
  • Examples of the current collector used for the positive electrode include aluminum foil, nickel foil, and stainless steel foil.
  • the positive electrode active material layer may further contain a binder, a conductive auxiliary agent, and the like.
  • the negative electrode is not particularly limited, but preferably includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode active material layer preferably includes a negative electrode active material and voids formed between the negative electrode active materials. When the negative electrode active material layer contains voids, the voids are also filled with the non-aqueous electrolyte.
  • the negative electrode active material is a material capable of occluding and releasing lithium ions. Examples of the negative electrode active material include graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black. Examples of the current collector used for the negative electrode include copper foil, nickel foil, and stainless steel foil.
  • the negative electrode active material layer may further contain a binder, a conductive auxiliary agent, and the like.
  • a nonaqueous electrolytic solution is an electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a solvent that does not contain water.
  • the non-aqueous electrolyte used in the lithium ion secondary battery include a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in an aprotic organic solvent.
  • the aprotic organic solvent include a mixed solvent of a cyclic carbonate such as propylene carbonate and ethylene carbonate and a chain carbonate such as diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and dimethyl carbonate.
  • the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 .
  • Example 1 Homopolypropylene (weight average molecular weight 413000, molecular weight distribution 9.3, melting point 163 ° C., heat of fusion 96 mJ / mg) was supplied to the extruder, melt-kneaded at a resin temperature of 200 ° C., and T attached to the tip of the extruder The film was extruded from the die into a film and cooled until the surface temperature reached 30 ° C. to obtain a homopolypropylene film (thickness 30 ⁇ m). The extrusion rate was 9 kg / hour, the film formation rate was 22 m / min, and the draw ratio was 83.
  • the homopolypropylene film was allowed to stand for 10 minutes so that its surface temperature was 130 ° C. and no tension was applied to the homopolypropylene film, and the homopolypropylene film was annealed. This obtained the homopolypropylene microporous film (thickness 25 micrometers) which has a micropore part.
  • the shrinkage ratio of the homopolypropylene film during annealing was 20%.
  • the obtained homopolypropylene microporous film has an air permeability of 110 sec / 100 mL, a surface opening ratio of 40%, a maximum major axis of the opening end of the micropore portion of 600 nm, and an opening end of the micropore portion.
  • the average major axis was 360 nm and the pore density was 30 / ⁇ m 2 .
  • a coating solution containing 90% by weight of ethyl acetate as a solvent and 10% by weight of trimethylolpropane triacrylate (trade name “Light Acrylate TMP-A” manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd.) as a polymerizable compound was prepared.
  • the solvent was removed by heating the homopolypropylene microporous film at 80 ° C. for 2 minutes. Thereby, the polymerizable compound was adhered to the entire surface of the homopolypropylene microporous film.
  • the homopolypropylene microporous film was put into a bag made of a polyethylene terephthalate film (thickness 25 ⁇ m) in a glove box (“Labmaster 130” manufactured by M Braun) adjusted to an oxygen concentration of 1 ppm or less. Airtightly sealed. The oxygen concentration in the sealed bag was 1 ppm or less.
  • the homopolypropylene microporous film contained in the sealed bag was irradiated with an electron beam at an acceleration voltage of 110 kV and an irradiation dose of 50 kGy to polymerize the polymerizable compound.
  • the homopolypropylene microporous film contained in the sealed bag was heated in an oven at 120 ° C. for 1 hour.
  • the oxygen concentration in the sealed bag was 1 ppm or less.
  • a heat-resistant homopolypropylene microporous film in which a film layer containing a polymer of a polymerizable compound is formed on the surface of the homopolypropylene microporous film and the wall surface of the opening end of the micropores continuous with the surface is obtained. It was.
  • Example 2 In the irradiation step, a heat resistant homopolypropylene microporous film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the oxygen concentration in the glove box was 200 ppm and the oxygen concentration in the sealed bag was 200 ppm in the irradiation step and the heating step. Obtained.
  • Example 3 In the irradiation step, a heat resistant homopolypropylene microporous film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the oxygen concentration in the glove box was 300 ppm and the oxygen concentration in the sealed bag was 300 ppm in the irradiation step and the heating step. Obtained.
  • Example 1 A heat resistant homopolypropylene microporous film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the irradiation step and the coating step were performed as follows.
  • the homopolypropylene microporous film was irradiated with an electron beam at an acceleration voltage of 110 kV and an irradiation dose of 50 kGy to polymerize the polymerizable compound.
  • the heat-resistant synthetic resin microporous film of the present invention is excellent in both heat resistance and mechanical strength, and the mechanical strength over time is suppressed. Therefore, this heat-resistant synthetic resin microporous film is suitably used as a separator for non-aqueous electrolyte secondary batteries.

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Abstract

 耐熱性及び機械的強度の双方に優れていると共に、機械的強度の経時的な低下が抑制されている耐熱性合成樹脂微多孔フィルム及びその製造方法を提供する。本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、合成樹脂微多孔フィルムと、上記合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に形成され且つ1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する重合性化合物の重合体を含む皮膜層とを含み、25℃から180℃まで5℃/分の昇温速度にて加熱した後の最大熱収縮率が15%以下であり、突き刺し強度が0.6N以上であり、且つ70℃で168時間加熱した後の突き刺し強度の維持率が85%以上であることを特徴とする。

Description

耐熱性合成樹脂微多孔フィルム及びその製造方法
 本発明は、耐熱性合成樹脂微多孔フィルム及びその製造方法に関する。
 従来から携帯用電子機器の電池としてリチウムイオン二次電池が用いられている。このリチウムイオン二次電池は、一般的に正極と、負極と、セパレータとを電解液中に配設することによって構成されている。正極は、アルミニウム箔の表面にコバルト酸リチウム又はマンガン酸リチウムが塗布されることで形成される。負極は、銅箔の表面にカーボンが塗布されることで形成される。そして、セパレータは、正極と負極とを仕切るように配設され、電極間の電気的な短絡を防止している。
 リチウムイオン二次電池の充電時には、正極からリチウムイオンが放出されて負極内に移動する。一方、リチウムイオン二次電池の放電時には、負極からリチウムイオンが放出されて正極内に移動する。したがって、セパレータには、リチウムイオンなどのイオン透過性を有していることが必要とされている。
 セパレータとしては、絶縁性及びコスト性に優れていることから、合成樹脂微多孔フィルムが用いられている。合成樹脂微多孔フィルムは、プロピレン系樹脂などの合成樹脂を含んでいる。
 そして、合成樹脂フィルムを延伸することによって、合成樹脂微多孔フィルムが製造されている。延伸法によって製造された合成樹脂微多孔フィルムは、延伸による高い残留応力が発生している。そのため、このような合成樹脂微多孔フィルムは高温下で熱収縮し、その結果、正極と負極とが短絡する可能性が指摘されている。したがって、合成樹脂微多孔フィルムの耐熱性を向上させることにより、リチウムイオン二次電池の安全性を確保することが望まれている。
 特許文献1には、電子線照射により処理され、100℃における熱機械分析(TMA)の値が、0%~-1%である合成樹脂微多孔フィルムがリチウムイオン二次電池用セパレータとして開示されている。
特開2003-22793号公報
 しかしながら、電子線照射による処理だけでは合成樹脂微多孔フィルムの耐熱性が不十分である。更に、電子線照射による処理だけでは、合成樹脂微多孔フィルムを脆化させて機械的強度を低下させる。すなわち、電子線照射によって、合成樹脂微多孔フィルムに含まれている合成樹脂の分子鎖を切断し、合成樹脂微多孔フィルムの機械的強度を低下させる。さらに、電子線照射によって、合成樹脂微多孔フィルム中に残存ラジカルが発生することがある。残存ラジカルが発生すると、残存ラジカルによって合成樹脂微多孔フィルムに含まれている合成樹脂の分子鎖を経時的に切断し、合成樹脂微多孔フィルムの機械的強度を経時的に低下させる。
 機械的強度が低下した合成樹脂微多孔フィルムは、リチウムイオン二次電池の生産性や安全性を低下させる場合がある。例えば、機械的強度が低下した合成樹脂微多孔フィルムを電池作製工程において切断する際に、合成樹脂微多孔フィルムが裂けてしまうことがある。また、機械的強度が低下した合成樹脂微多孔フィルムは、電極間の短絡を防止することができず、リチウムイオン二次電池の安全性を低下させることもある。したがって、耐熱性及び機械的強度の双方に優れていると共に、機械的強度の経時的な低下が抑制されているセパレータが必要とされている。
 そこで、本発明は、耐熱性及び機械的強度の双方に優れていると共に、機械的強度の経時的な低下が抑制されている耐熱性合成樹脂微多孔フィルム及びその製造方法を提供する。
 本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、
 合成樹脂微多孔フィルムと、
 上記合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に形成され且つ1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する重合性化合物の重合体を含む皮膜層とを含み、
 25℃から180℃まで5℃/分の昇温速度にて加熱した後の最大熱収縮率が15%以下であり、突き刺し強度が0.6N以上であり、且つ70℃で168時間加熱した後の突き刺し強度の維持率が85%以上であることを特徴とする。
 また、本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの製造方法は、
 合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に、1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する重合性化合物を塗布する塗布工程と、
 上記重合性化合物を塗布した合成樹脂微多孔フィルムに、40~70kGyの照射線量で活性エネルギー線を照射する照射工程と、
 上記活性エネルギー線を照射した合成樹脂微多孔フィルムを、酸素濃度が300ppm以下の雰囲気下で加熱処理する加熱工程と、
を有することを特徴とする。
 本発明によれば、耐熱性及び機械的強度の双方に優れていると共に、機械的強度の経時的な低下が抑制されている耐熱性合成樹脂微多孔フィルム及びその製造方法を提供することができる。
 本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、合成樹脂微多孔フィルムと、合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に形成された皮膜層とを含む。
 (合成樹脂微多孔フィルム)
 合成樹脂微多孔フィルムとしては、リチウムイオン二次電池などの従来の二次電池においてセパレータとして用いられている微多孔フィルムであれば、特に制限されずに用いることができる。合成樹脂微多孔フィルムとしては、オレフィン系樹脂微多孔フィルムが好ましい。
 オレフィン系樹脂微多孔フィルムはオレフィン系樹脂を含んでいる。オレフィン系樹脂としては、エチレン系樹脂及びプロピレン系樹脂が好ましく、プロピレン系樹脂がより好ましい。
 プロピレン系樹脂としては、例えば、ホモポリプロピレン、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体などが挙げられる。延伸法によって合成樹脂微多孔フィルムが製造される場合には、ホモポリプロピレンが好ましい。プロピレン系樹脂は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。又、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体の何れであってもよい。プロピレン系樹脂中におけるプロピレン成分の含有量は、50重量%以上が好ましく、80重量%以上がより好ましい。
 なお、プロピレンと共重合されるオレフィンとしては、例えば、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセンなどのα-オレフィンなどが挙げられ、エチレンが好ましい。
 エチレン系樹脂としては、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高密度ポリエチレン、及びエチレン-プロピレン共重合体などが挙げられる。また、エチレン系樹脂微多孔フィルムは、エチレン系樹脂を含んでいれば、他のオレフィン系樹脂を含んでいてもよい。エチレン系樹脂中におけるエチレン成分の含有量は、好ましくは50重量%を超え、より好ましくは80重量%以上である。
 オレフィン系樹脂の重量平均分子量は、3万~50万が好ましく、5万~48万がより好ましい。プロピレン系樹脂の重量平均分子量は、25万~50万が好ましく、28万~48万がより好ましい。エチレン系樹脂の重量平均分子量は、3万~25万が好ましく、5万~20万がより好ましい。重量平均分子量が上記範囲内であるオレフィン系樹脂によれば、製膜安定性に優れていると共に、微小孔部が均一に形成されているオレフィン系樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 オレフィン系樹脂の分子量分布(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、5.0~30が好ましく、7.5~25がより好ましい。プロピレン系樹脂の分子量分布(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、7.5~12が好ましく、8~11がより好ましい。エチレン系樹脂の分子量分布(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、5.0~30が好ましく、8.0~25がより好ましい。分子量分布が上記範囲内であるオレフィン系樹脂によれば、高い表面開口率を有していると共に、機械的強度にも優れているオレフィン系樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 ここで、オレフィン系樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法によって測定されたポリスチレン換算した値である。具体的には、オレフィン系樹脂6~7mgを採取し、採取したオレフィン系樹脂を試験管に供給した上で、試験管に0.05重量%のBHT(ジブチルヒドロキシトルエン)を含んでいるo-DCB(オルトジクロロベンゼン)溶液を加えてオレフィン系樹脂濃度が1mg/mLとなるように希釈して希釈液を作製する。
 溶解濾過装置を用いて145℃にて回転数25rpmにて1時間に亘って上記希釈液を振とうさせてオレフィン系樹脂をo-DCB溶液に溶解させて測定試料とする。この測定試料を用いてGPC法によってオレフィン系樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量を測定することができる。
 オレフィン系樹脂における重量平均分子量及び数平均分子量は、例えば、下記測定装置及び測定条件にて測定することができる。
測定装置 TOSOH社製 商品名「HLC-8121GPC/HT」
測定条件 カラム:TSKgelGMHHR-H(20)HT×3本
         TSKguardcolumn-HHR(30)HT×1本
     移動相:o-DCB 1.0mL/分
     サンプル濃度:1mg/mL
     検出器:ブライス型屈折計
     標準物質:ポリスチレン(TOSOH社製 分子量:500~8420000)
     溶出条件:145℃
     SEC温度:145℃
 オレフィン系樹脂の融点は、130~170℃が好ましく、133~165℃がより好ましい。プロピレン系樹脂の融点は、160~170℃が好ましく、160~165℃がより好ましい。エチレン系樹脂の融点は、130~140℃が好ましく、133~139℃がより好ましい。融点が上記範囲内であるオレフィン系樹脂によれば、製膜安定性に優れていると共に、高温下における機械的強度の低下が抑制されているオレフィン系樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 なお、本発明において、オレフィン系樹脂の融点は、示差走査熱量計(例えば、セイコーインスツル社 装置名「DSC220C」など)を用い、下記手順に従って測定することができる。先ず、オレフィン系樹脂10mgを25℃から昇温速度10℃/分にて250℃まで加熱し、250℃にて3分間に亘って保持する。次に、オレフィン系樹脂を250℃から降温速度10℃/分にて25℃まで冷却して25℃にて3分間に亘って保持する。続いて、オレフィン系樹脂を25℃から昇温速度10℃/分にて250℃まで再加熱し、この再加熱工程における吸熱ピークの頂点の温度を、オレフィン系樹脂の融点とする。
 合成樹脂微多孔フィルムは、微小孔部を含んでいる。微小孔部は、フィルム厚み方向に貫通していることが好ましく、これにより耐熱性合成樹脂微多孔フィルムに優れた透気性を付与することができる。このような耐熱性合成樹脂微多孔フィルムはその厚み方向にリチウムイオンなどのイオンを透過させることが可能となる。
 合成樹脂微多孔フィルムの透気度は、50~600sec/100mLが好ましく、100~300sec/100mLがより好ましい。透気度が上記範囲内である合成樹脂微多孔フィルムによれば、機械的強度とイオン透過性の双方に優れている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 なお、合成樹脂微多孔フィルムの透気度は、温度23℃、相対湿度65%の雰囲気下でJIS P8117に準拠して、合成樹脂微多孔フィルムの長さ方向に10cm間隔で10箇所測定し、その相加平均値を算出することにより得られた値とする。
 合成樹脂微多孔フィルムの表面開口率は、25~55%が好ましく、30~50%がより好ましい。表面開口率が上記範囲内である合成樹脂微多孔フィルムによれば、機械的強度とイオン透過性の双方に優れている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 なお、合成樹脂微多孔フィルムの表面開口率は下記の要領で測定することができる。先ず、合成樹脂微多孔フィルム表面の任意の部分において、縦9.6μm×横12.8μmの平面長方形状の測定部分を定め、この測定部分を倍率1万倍にて写真撮影する。
 次いで、測定部分内に形成された各微小孔部を、長辺と短辺の何れか一方が合成樹脂微多孔フィルムの長さ方向(延伸方向)に平行となる長方形で囲む。この長方形は、長辺及び短辺が共に最小寸法となるように調整する。長方形の面積を各微小孔部の開口面積とする。各微小孔部の開口面積を合計して微小孔部の総開口面積S(μm2)を算出する。この微小孔部の総開口面積S(μm2)を122.88μm2(9.6μm×12.8μm)で除して100を乗じた値を表面開口率(%)とする。なお、測定部分と、測定部分でない部分とに跨がって存在している微小孔部については、微小孔部のうち、測定部分内に存在している部分のみを測定対象とする。
 合成樹脂微多孔フィルムの厚みは、5~100μmが好ましく、10~50μmがより好ましい。
 なお、本発明において、合成樹脂微多孔フィルムの厚みの測定は、次の要領に従って行うことができる。すなわち、合成樹脂微多孔フィルムの任意の10箇所をダイヤルゲージを用いて測定し、その相加平均値を合成樹脂微多孔フィルムの厚みとする。
 合成樹脂微多孔フィルムとしては、延伸法によって製造されたオレフィン系樹脂微多孔フィルムがより好ましい。延伸法によって製造されたオレフィン系樹脂微多孔フィルムは、延伸によって発生した残留歪みによって、高温時に特に熱収縮を生じやすい。一方、本発明の皮膜層によれば、オレフィン系樹脂微多孔フィルムの熱収縮を低減することができ、したがって、本発明による効果を特に発揮できる。
 オレフィン系樹脂微多孔フィルムを延伸法により製造する方法として、具体的には、
 (1)オレフィン系樹脂を押し出すことによりオレフィン系樹脂フィルムを得る工程と、このオレフィン系樹脂フィルム中にラメラ結晶を発生及び成長させる工程と、オレフィン系樹脂フィルムを延伸してラメラ結晶間を離間させることにより微小孔部が形成されてなるオレフィン系樹脂微多孔フィルムを得る工程とを有する方法;
 (2)オレフィン系樹脂と充填剤とを含んでいるオレフィン系樹脂組成物を押し出すことによりオレフィン系樹脂フィルムを得る工程と、このオレフィン系樹脂フィルムを一軸延伸又は二軸延伸してオレフィン系樹脂と充填剤との界面を剥離させることにより微小孔部が形成されてなるオレフィン系樹脂微多孔フィルムを得る工程とを有する方法;及び
 (3)オレフィン系樹脂と抽出可能物(例えば、充填剤や可塑剤など)とを含んでいるオレフィン系樹脂組成物を押し出すことによりオレフィン系樹脂フィルムを得る工程と、オレフィン系樹脂フィルムから抽出可能物を溶剤によって抽出することにより微小孔部を形成する工程と、微小孔部を形成したオレフィン系樹脂フィルムを延伸することによりオレフィン系樹脂微多孔フィルムを得る工程とを有する方法などが挙げられる。
 なかでも、微小孔部が均一に且つ多数形成されているオレフィン系樹脂微多孔フィルムが得られることから、(1)の方法が好ましい。
 (皮膜層)
 本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、合成樹脂微多孔フィルム表面の少なくとも一部に形成された皮膜層を有している。この皮膜層は、1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する重合性化合物の重合体を含んでいる。このような重合体を含んでいる皮膜層は、高い硬度を有していると共に、適度な弾性及び伸度を有している。したがって、上記重合体を含んでいる皮膜層を用いることによって、突き刺し強度などの機械的強度及び耐熱性の双方に優れている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 皮膜層は、合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に形成されていればよいが、合成樹脂微多孔フィルムの表面全面に形成されていることが好ましく、合成樹脂微多孔フィルムの表面、及び合成樹脂微多孔フィルム表面から連続する微小孔部の壁面にも形成されていることがより好ましい。
 また、重合性化合物を用いることにより、合成樹脂微多孔フィルムの微小孔部を閉塞しないように、合成樹脂微多孔フィルム表面に皮膜層を形成することができる。これによって、優れた透気性及びイオン透過性が確保されている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 重合性化合物は、1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有している。ラジカル重合性官能基は、活性エネルギー線の照射によってラジカル重合可能なラジカル重合性不飽和結合を含んでいる官能基である。ラジカル重合性官能基としては、特に制限されないが、例えば、(メタ)アクリロイル基やビニル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
 重合性化合物としては、1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する多官能性アクリル系モノマー、1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有するビニル系オリゴマー、1分子中に(メタ)アクリロイル基を2個以上有する多官能性(メタ)アクリレート変性物、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する樹枝状ポリマー、及び(メタ)アクリロイル基を2個以上有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーが挙げられる。
 なお、本発明において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。(メタ)アクリロイルとは、アクリロイル又はメタクリロイルを意味する。また、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。
 多官能性アクリル系モノマーは、ラジカル重合性官能基を1分子中に2個以上有していればよいが、ラジカル重合性官能基を1分子中に3個以上有している3官能以上の多官能性アクリル系モノマーが好ましく、ラジカル重合性官能基を1分子中に3~6個有している3官能~6官能の多官能性アクリル系モノマーがより好ましい。
 多官能性アクリル系モノマーとしては、
 1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、及びトリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の2官能の多官能性アクリル系モノマー;
 トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート、及びエトキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレート等の3官能以上の多官能性アクリル系モノマー;
 ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、及びエトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の4官能の多官能性アクリル系モノマー;
 ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の5官能の多官能性アクリル系モノマー;
 ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の6官能の多官能性アクリル系モノマー;
等を例示することができる。
 ビニル系オリゴマーとしては、特に限定されず、例えば、ポリブタジエン系オリゴマー等を例示することができる。なお、ポリブタジエン系オリゴマーとは、ブタジエン骨格を有するオリゴマーを意味する。ポリブタジエン系オリゴマーは、単量体成分として、ブタジエン成分を含む重合体が挙げられる。ポリブタジエン系オリゴマーの単量体成分としては、1,2-ブタジエン成分、及び1,3-ブタジエン成分が挙げられる。なかでも、1,2-ブタジエン成分が好ましい。
 ビニル系オリゴマーとしては、主鎖の両末端に水素原子を有するものであってもよく、また、末端の水素原子が、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ヒロドキシエチル基などのヒドロキシアルキル基によって置換されたものであっても構わない。また、ビニル系オリゴマーとしては、分子鎖の側鎖又は末端に、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、及びビニル基などラジカル重合性官能基を有するものであっても構わない。
 ポリブタジエン系オリゴマーとしては、
 ポリ(1,2-ブタジエン)オリゴマー、ポリ(1,3-ブタジエン)オリゴマー等のポリブタジエンオリゴマー;
 ブタジエン骨格に含まれる炭素-炭素二重結合の少なくとも一部がエポキシ化されることによって、分子内にエポキシ基が導入されたエポキシ化ポリブタジエンオリゴマー;
 ブタジエン骨格を有し、且つ主鎖の側鎖又は末端に(メタ)アクリロイル基を有しているポリブタジエン(メタ)アクリレートオリゴマー;
等を例示することができる。
 ポリブタジエン系オリゴマーは市販されている製品を用いることができる。ポリ(1,2-ブタジエン)オリゴマーとしては、日本曹達社製 商品名「B-1000」、「B-2000」及び「B-3000」等を例示することができる。主鎖の両末端にヒドロキシ基を有するポリブタジエンオリゴマーとしては、日本曹達社製 商品名「G-1000」、「G-2000」及び「G-3000」等を例示することができる。エポキシ化ポリブタジエンオリゴマーとしては、日本曹達社製 商品名「JP-100」及び「JP-200」等を例示することができる。ポリブタジエン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、日本曹達社製 商品名「TE-2000」、「EA-3000」及び「EMA-3000」等を例示することができる。
 多官能性(メタ)アクリレート変性物は、ラジカル重合性官能基を1分子中に2個以上有していればよいが、ラジカル重合性官能基を1分子中に3個以上有している3官能以上の多官能性(メタ)アクリレート変性物が好ましく、ラジカル重合性官能基を1分子中に3~6個有している3官能~6官能の多官能性(メタ)アクリレート変性物がより好ましい。
 多官能性(メタ)アクリレート変性物としては、多官能性(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物、及び多官能性(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性物が好ましく挙げられる。
 多官能性(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物は、好ましくは、多価アルコールとアルキレンオキサイドとの付加物を(メタ)アクリル酸でエステル化することにより得られる。また、多官能性(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性物は、好ましくは、多価アルコールとカプロラクトンとの付加物を(メタ)アクリル酸でエステル化することにより得られる。
 アルキレンオキサイド変性物及びカプロラクトン変性物における多価アルコールとしては、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、及びトリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸などが挙げられる。
 アルキレンオキサイド変性物におけるアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、イソプロピレンオキサイド、及びブチレンオキサイドなどが挙げられる。
 カプロラクトン変性物におけるカプロラクトンとしては、ε-カプロラクトン、δ-カプロラクトン、及びγ-カプロラクトンなどが挙げられる。
 多官能性(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物において、アルキレンオキサイドの平均付加モル数は、ラジカル重合性官能基当たり、1モル以上であればよい。アルキレンオキサイドの平均付加モル数は、ラジカル重合性官能基当たり、1モル以上で且つ4モル以下が好ましく、1モル以上で且つ3モル以下がより好ましい。
 3官能の多官能性(メタ)アクリレート変性物としては、
 トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのプロピレンオキサイド変性物、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのブチレンオキサイド変性物、及びトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド変性物などのトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物、並びにトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性物;
 グリセリルトリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物、グリセリルトリ(メタ)アクリレートのプロピレンオキサイド変性物、グリセリルトリ(メタ)アクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物、グリセリルトリ(メタ)アクリレートのブチレンオキサイド変性物、及びグリセリルトリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド変性物などのグリセリルトリ(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物、並びにグリセリルトリ(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性物;
 ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのプロピレンオキサイド変性物、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのブチレンオキサイド変性物、及びペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド変性物などのペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物、並びにペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性物;並びに、
 トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートのエチレンオキサイド変性物、トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートのプロピレンオキサイド変性物、トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートのイソプロピレンオキサイド変性物、トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートのブチレンオキサイド変性物、及びトリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートのエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド変性物などのトリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートのアルキレンオキサイド変性物、並びにトリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートのカプロラクトン変性物、などが挙げられる。
 4官能の多官能性(メタ)アクリレート変性物として、
 ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートのプロピレンオキサイド変性物、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートのブチレンオキサイド変性物、及びペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド変性物などのペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物、並びにペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性物;並びに
 ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートのプロピレンオキサイド変性物、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートのブチレンオキサイド変性物、及びジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド変性物などのジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物、並びにジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性物、などが挙げられる。
 5官能以上の多官能性(メタ)アクリレート変性物として、具体的には、
 ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートのプロピレンオキサイド変性物、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートのブチレンオキサイド変性物、及びジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド・プロピレンオキサイド変性物などのジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートのアルキレンオキサイド変性物、並びにジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレートのカプロラクトン変性物、などが挙げられる。
 多官能性(メタ)アクリレート変性物として、市販されている商品を用いることもできる。
 トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物としては、サートマー社製の商品名「SR454」、「SR499」及び「SR502」、大阪有機化学社製の商品名「ビスコート#360」、並びにMiwon社製の商品名「Miramer M3130」、「Miramer M3160」及び「Miramer M3190」などが挙げられる。トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのプロピレンオキサイド変性物としては、サートマー社製の商品名「SR492」及び「CD501」、並びにMiwon社製の商品名「Miramer M360」などが挙げられる。トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物としては、日本化薬社製の商品名「TPA-330」などが挙げられる。
 グリセリルトリ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物としては、新中村化学社製の商品名「A-GYL-3E」及び「A-GYL-9E」などが挙げられる。グリセリルトリ(メタ)アクリレートのプロピレンオキサイド変性物としては、サートマー社製の商品名「SR9020」及び「CD9021」などが挙げられる。グリセリルトリ(メタ)アクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物としては、日本化薬社製の商品名「GPO-303」などが挙げられる。
 トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートのカプロラクトン変性物としては、新中村化学社製の商品名「A-9300-1CL」、「A-9300-3CL」などが挙げられる。
 ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物としては、Miwon社製の商品名「Miramer M4004」などが挙げられる。ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートのエチレンオキサイド変性物としては、新中村化学社製の商品名「AD-TMP-4E」などが挙げられる。
 ジペンタエリスリトールポリアクリレートのエチレンオキサイド変性物としては、新中村化学社製の商品名「A-DPH-12E」などが挙げられる。ジペンタエリスリトールポリアクリレートのイソプロピレンオキサイド変性物としては、新中村化学社製の商品名「A-DPH-6P」などが挙げられる。
 1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する樹枝状ポリマーとは、(メタ)アクリロイル基を配置した枝分子を放射状に組み立てた球状の巨大分子を意味する。
 (メタ)アクリロイル基を有する樹枝状ポリマーとしては、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するデンドリマー、及び1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するハイパーブランチポリマーが挙げられる。
 デンドリマーとは、(メタ)アクリレートを枝分子とし、(メタ)アクリレートを球状に集積することによって得られる球状高分子を意味する。
 デンドリマーは、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有していればよいが、1分子中に3個以上の(メタ)アクリロイル基を有している3官能以上のデンドリマーが好ましく、1分子中に5~20個の(メタ)アクリロイル基を有している多官能デンドリマーがより好ましい。
 デンドリマーの重量平均分子量は、1000~50000が好ましく、1500~25000がより好ましい。デンドリマーの重量平均分子量を上記範囲内とすることによって、デンドリマー分子内の結合密度とデンドリマー分子同士の結合密度とが「密」と「粗」となり、これにより高い硬度を有していると共に、適度な弾性及び伸度を有している皮膜層を形成することができる。
 なお、デンドリマーの重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いてポリスチレンにより換算された値とする。
 1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する樹枝状ポリマーとして、市販されている商品を用いることもできる。1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するデンドリマーとして、サートマー社製の商品名「CN2302」、「CN2303」及び「CN2304」、大阪有機化学社製の商品名「V1000」、「SUBARU-501」、及び「SIRIUS-501」、並びに新中村化学社製の商品名「A-HBR-5」などが挙げられる。
 1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するハイパーブランチポリマーとは、ABx型の多官能性モノマー(ここでAとBは互いに反応する官能基、Bの数Xは2以上)を重合させて得られる不規則な分岐構造を有する高分岐構造体の表面および内部を(メタ)アクロイル基によって修飾することによって得られる球状高分子を意味する。
 (メタ)アクリロイル基を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、1分子内に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する。
 ウレタンアクリレートオリゴマーは、例えば、ポリイソシアネート化合物と、ヒドロキシル基またはイソシアネート基を有する(メタ)アクリレートと、ポリオール化合物とを反応させることにより得られる。
 ウレタンアクリレートオリゴマーとしては、例えば、(1)ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを反応させて得られる末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーに、ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレートを更に反応させて得られるウレタンアクリレート、及び(2)ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを反応させて得られる末端ヒドロキシル基含有ウレタンプレポリマーに、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートを更に反応させて得られるウレタンアクリレートオリゴマーなどが挙げられる。
 ポリイソシアネート化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、1,3-キシリレンジイソシアネート、1,4-キシリレンジイソシアネート、及びジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネートなどが挙げられる。
 ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、及びポリエチレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートが挙げられる。
 ポリオール化合物としては、例えば、アルキレン型、ポリカーボネート型、ポリエステル型またはポリエーテル型などのポリオール化合物が挙げられる。具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリカーボネートジオール、ポリエステルジオール、及びポリエーテルジオールなどが挙げられる。
 1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとして、市販されている商品を用いることもできる。例えば、新中村化学社製の商品名「UA-122P」、共栄社化学社製の商品名「UF-8001G」、サートマー社製の商品名「CN977」、「CN999」、「CN963」、「CN985」、「CN970」、「CN133」、「CN975」及び「CN997」、ダイセルオルネクス社製の商品名「IRR214-K」、並びに日本化薬社製の商品名「UX-5000」、「UX-5102D-M20」、「UX-5005」、及び「DPHA-40H」などが挙げられる。また、重合性化合物として、サートマー社製 商品名「CN113」などの脂肪族特殊オリゴマーを用いることもできる。
 本発明においては、上記した重合性化合物のうち、多官能性アクリル系モノマーが好ましく、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、及びジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートが好ましい。これらによれば、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムに機械的強度を低下させることなく、優れた耐熱性を付与することができる。
 重合性化合物として多官能性アクリル系モノマーを用いる場合、重合性化合物中における多官能性アクリル系モノマーの含有量は、30重量%以上が好ましく、80重量%以上がより好ましく、100重量%が特に好ましい。多官能性アクリル系モノマーを30重量%以上含んでいる重合性化合物を用いることにより、得られる耐熱性合成樹脂微多孔フィルムに、透気性を低下させることなく優れた耐熱性を付与することができる。
 なお、本発明においては、重合性化合物としては、上記した重合性化合物のうちの一種のみを用いてもよく、二種以上の重合性化合物を併用しても構わない。
 皮膜層は、上述した重合性化合物の重合体を含んでいる。この重合体は、活性エネルギー線の照射によって重合性化合物が重合されてなるものであることが好ましい。このような重合体を含んでいる皮膜層は高い硬度を有しており、これにより高温下における耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの熱収縮を低減して、耐熱性を向上させることができる。
 活性エネルギー線としては、特に限定されず、例えば、電子線、プラズマ、紫外線、α線、β線、及びγ線などが挙げられる。なかでも、電子線及び紫外線が好ましい。
 皮膜層中の重合体の一部と合成樹脂微多孔フィルム中の合成樹脂との一部とが化学的に結合していることが好ましい。このような重合体を含んでいる皮膜層を用いることによって、上述した通り、高温下における熱収縮が低減され、優れた耐熱性を有する耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。化学的な結合としては、特に制限されず、共有結合、イオン結合、及び分子間結合などが挙げられる。
 耐熱性合成樹脂微多孔フィルム中における皮膜層の含有量は、合成樹脂微多孔フィルム100重量部に対して、5~80重量部が好ましく、5~60重量部がより好ましく、10~40重量部が特に好ましい。皮膜層の含有量を上記範囲内とすることによって、合成樹脂微多孔フィルム表面の微小孔部を閉塞させることなく皮膜層を均一に形成することができる。これにより、透気性を低下させることなく耐熱性が向上されている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 皮膜層の厚みは、特に制限されないが、1~100nmが好ましく、5~50nmがより好ましい。皮膜層の厚みを上記範囲内とすることによって、合成樹脂微多孔フィルム表面に微小孔部を閉塞させることなく皮膜層を均一に形成することができる。これにより、透気性を低下させることなく耐熱性が向上されている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 皮膜層は、無機粒子を含んでいなくても、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの耐熱性を向上させることができる。したがって、皮膜層は、無機粒子を含んでいないことが好ましい。しかしながら、必要に応じて、皮膜層は無機粒子を含んでいてもよい。無機粒子としては、耐熱性多孔質層に一般的に用いられている無機粒子が挙げられる。無機粒子を構成する材料としては、例えば、Al23、SiO2、TiO2、及びMgOなどが挙げられる。
 (耐熱性合成樹脂微多孔フィルム)
 本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、上述した通り、合成樹脂微多孔フィルムと、この合成樹脂微多孔フィルム表面の少なくとも一部に形成された皮膜層とを含んでいる。
 耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを25℃から180℃まで5℃/分の昇温速度にて加熱した際の、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの最大熱収縮率は、15%以下であるが、5~15%が好ましく、8~13%がより好ましい。耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、皮膜層によって高温下における熱収縮が低減されており、優れた耐熱性を有している。したがって、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの最大熱収縮率を15%以下とすることができる。
 なお、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの最大熱収縮率の測定は、次の通りに行うことができる。先ず、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを切断することにより、平面長方形状の試験片(幅3mm×長さ30mm)を得る。この時、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの長さ方向(押出方向)と試験片の長さ方向とを平行にする。試験片の長さ方向の両端部をつかみ具により把持して、TMA測定装置(例えば、セイコーインスツル社製 商品名「TMA-SS6000」など)に取り付ける。この時、つかみ具間の距離を10mmとし、つかみ具は試験片の熱収縮に伴って移動可能とする。そして、試験片に長さ方向に19.6mN(2gf)の張力を加えた状態で、試験片を25℃から180℃まで5℃/分の昇温速度にて加熱し、各温度においてつかみ具間の距離L(mm)を測定し、下記式に基づいて熱収縮率を算出し、その最大値を最大熱収縮率とする。
  熱収縮率(%)=100×(10-L)/10
 耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの突き刺し強度は、0.6N以上であるが、0.8N以上が好ましく、1.0~1.2Nがより好ましい。突き刺し強度が0.6N以上である耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、機械的強度に優れており、これにより電池の生産性や安全性を向上させることができる。
 耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを70℃で168時間加熱した後の、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの突き刺し強度の維持率は、85%以上であるが、90%以上がより好ましい。突き刺し強度の維持率が85%以上である耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、経時的な機械的強度の低下が抑制されており、優れた機械的強度を長期間に亘って維持することができる。
 なお、本発明において、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの突き刺し強度は、JIS Z1707(1998)に準拠して測定することができる。具体的には、直径1.0mm、先端形状が半径0.5mmの半円形である針を50mm/分の速度で耐熱性合成樹脂微多孔フィルムに突刺し、針が貫通するまでの最大応力を突き刺し強度とする。
 そして、加熱前の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの突き刺し強度S1[N]、及び70℃で168時間加熱した後の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの突き刺し強度S2[N]を、上述した要領に従って測定し、下記式により突き刺し強度の維持率[%]を算出することができる。
   突き刺し強度の維持率[%]=100×S2/S1
 耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの透気度は、特に限定されないが、50~600sec/100mLが好ましく、100~300sec/100mLがより好ましい。耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、上述した通り、皮膜層の形成によって合成樹脂微多孔フィルムの微小孔部の閉塞が低減されており、皮膜層の形成による透気性の低下が低減されている。したがって、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの透気度を上記範囲内にすることができる。透気度が上記範囲内である耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、イオン透過性に優れている。
 なお、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの透気度の測定方法としては、合成樹脂微多孔フィルムの透気度の上述した測定方法と同じ方法が用いられる。
 耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの表面開口率は、特に限定されないが、30~55%が好ましく、30~50%がより好ましい。上述した通り、皮膜層の形成によって合成樹脂微多孔フィルムの微小孔部の閉塞が低減されており、これにより耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの表面開口率を上記範囲内にすることができる。表面開口率が上記範囲内である耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、機械的強度とイオン透過性の双方に優れている。
 合成樹脂微多孔フィルムの表面開口率の測定方法としては、合成樹脂微多孔フィルムの表面開口率の上述した測定方法と同じ方法が用いられる。
 耐熱性合成樹脂微多孔フィルムのラジカル量は、2.0×1016spins/100mg以下が好ましく、2.0×1014~2.0×1016spins/100mgがより好ましく、2.0×1014~2.0×1015spins/100mgが特に好ましい。ラジカル量を少なくすることによって、残存ラジカルによる耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの機械的強度の経時的な低下を抑制することができる。
 なお、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムのラジカル量は、電子スピン共鳴法(Electron Spin Resonance(ESR))によって測定された値とする。耐熱性合成樹脂微多孔フィルムのラジカル量の測定は、次の通りにして行うことができる。先ず、耐熱性合成樹脂微多孔フィルム80mgを試料として用い、この試料をXバンド測定用石英製試料管(長さ10cm、径4mm)に入れる。そして、試料について電子スピン共鳴(ESR)測定装置(例えば、日本電子社製 商品名「FA-200」など)を用いて、室温で測定を行う。試料のマイクロ波の共鳴ディップを確認し、シグナルを観測する。測定は以下の条件で行う。
  出力:1.01mW
  センター磁場:336mT
  掃引幅:±10mT
  掃引時間:4min
  モジュレーション幅(FMW):0.6mT
  ゲイン:×20
  タイムコンスタント:0.03sec
  積算回数:1回
  データポイント数:8192
  Mn2+デジタルマーカー設定:850
  標準物質:TEMPOL(4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl piperidine-1-oxyl)
 <データ処理条件>
 ベースライン補正:Mn2+第3及び第4シグナルの2信号による補正
 シグナル波高比:Mn2+(第3シグナル)は、試料のシグナルと重なるため基準のMn2+(第4シグナル)の波高を用い、試料のシグナル波高に対する波高の比で表示する。サンプルのシグナル波高比(S)を求めた後、事前に測定した試料の重量(Ws)から、サンプル重量を100mgとした時のシグナル波高比(補正シグナル波高比)を下記式(1)より求める。
   補正シグナル波高比 = S×(100/Ws)    (1)
 スピン数:TEMPOLを標準物質として用い、Mn2+デジタルマーカーを850に設定した際の、Mn2+の第3シグナルのスピン数を求める。Mn2+の第3シグナルの測定サンプルのシグナルに対する相対強度からサンプルのスピン数を算出する。また、試料100mgあたりのスピン数も示す。
 g値:Mn2+の第3及び第4シグナルのg値と磁場間隔、及びサンプルのシグナルの中心磁場から演算プログラムによりg値を算出する。
 (耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの製造方法)
 本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの製造方法は、下記工程、
 合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に、1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する重合性化合物を塗布する塗布工程と、
 上記重合性化合物を塗布した合成樹脂微多孔フィルムに、40~70kGyの照射線量で活性エネルギー線を照射する照射工程と、
 上記活性エネルギー線を照射した合成樹脂微多孔フィルムを、酸素濃度が300ppm以下の雰囲気下で加熱処理する加熱工程と、
を有することを特徴とする。
 (塗布工程)
 本発明の方法では、先ず、合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に、1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する重合性化合物を塗布する塗布工程を実施する。
 合成樹脂微多孔フィルム表面に重合性化合物を塗布することによって、合成樹脂微多孔フィルム表面に重合性化合物を付着させることができる。この時、重合性化合物をそのまま合成樹脂微多孔フィルム表面に塗布してもよい。しかしながら、重合性化合物を溶媒中に分散又は溶解させて塗布液を得、この塗布液を合成樹脂微多孔フィルム表面に塗布することが好ましい。このように重合性化合物を塗布液として用いることによって、微小孔部の閉塞を低減しながら、合成樹脂微多孔フィルム表面に重合性化合物を均一に付着させることができる。これにより皮膜層が均一に形成され、透気性を低下させることなく、耐熱性が向上された耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを製造することが可能となる。
 更に、塗布液は合成樹脂微多孔フィルムにおける微小孔部の壁面にも円滑に流動することができ、これにより合成樹脂微多孔フィルムの表面だけでなく、この表面に連続する微小孔部の開口端部の壁面にも皮膜層を形成することができる。これにより皮膜層を合成樹脂微多孔フィルムの表面に強固に一体化させることができる。
 また、2官能以上のラジカル重合性官能基を有する重合性化合物は合成樹脂微多孔フィルムに対する馴染み性に優れていることから、合成樹脂微多孔フィルムに微小孔部を閉塞させることなく重合性化合物を塗布することができる。これにより、合成樹脂微多孔フィルムの微小孔部に対応する箇所に、厚み方向に貫通する貫通孔を有している皮膜層を形成することができる。したがって、このような皮膜層によれば、透気性を低下させることなく、耐熱性が向上された耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 塗布液に用いられる溶媒としては、重合性化合物を溶解又は分散させることができれば、特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、酢酸エチル、クロロホルムなどが挙げられる。なかでも、酢酸エチル、エタノール、メタノール、アセトンが好ましい。これらの溶媒は、塗布液を合成樹脂微多孔フィルム表面に塗布した後に円滑に除去することができる。さらに、上記溶媒は、リチウムイオン二次電池などの二次電池を構成している電解液との反応性が低く、安全性にも優れている。
 塗布液中における重合性化合物の含有量は、3~20重量%が好ましく、5~15重量%がより好ましい。重合性化合物の含有量を上記範囲内とすることによって、合成樹脂微多孔フィルム表面に微小孔部を閉塞させることなく皮膜層を均一に形成することができ、したがって、透気性を低下させることなく耐熱性が向上されている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを製造することができる。
 合成樹脂微多孔フィルム表面への重合性化合物の塗布方法としては、特に制限されず、例えば、(1)合成樹脂微多孔フィルム表面に重合性化合物を塗布する方法;(2)重合性化合物中に合成樹脂微多孔フィルムを浸漬して、合成樹脂微多孔フィルム表面に重合性化合物を塗布する方法;(3)重合性化合物を溶媒中に溶解又は分散させて塗布液を作製し、この塗布液を合成樹脂微多孔フィルムの表面に塗布した後、合成樹脂微多孔フィルムを加熱して溶媒を除去する方法;及び(4)重合性化合物を溶媒中に溶解又は分散させて塗布液を作製し、この塗布液中に合成樹脂微多孔フィルムを浸漬して、塗布液を合成樹脂微多孔フィルム中に塗布した後、合成樹脂微多孔フィルムを加熱して溶媒を除去する方法が挙げられる。なかでも、上記(3)(4)の方法が好ましい。これらの方法によれば、重合性化合物を合成樹脂微多孔フィルム表面に均一に塗布することができる。
 上記(3)及び(4)の方法において、溶媒を除去するための合成樹脂微多孔フィルムの加熱温度は、用いられる溶媒の種類や沸点によって設定することができる。溶媒を除去するための合成樹脂微多孔フィルムの加熱温度は、50~140℃が好ましく、70~130℃がより好ましい。加熱温度を上記範囲内とすることによって、合成樹脂微多孔フィルムの熱収縮や微小孔部の閉塞を低減しつつ、塗布された溶媒を効率的に除去することができる。
 上記(3)及び(4)の方法において、溶媒を除去するための合成樹脂微多孔フィルムの加熱時間は、特に制限されず、用いられる溶媒の種類や沸点によって設定することができる。溶媒を除去するための合成樹脂微多孔フィルムの加熱時間は、0.02~60分が好ましく、0.1~30分がより好ましい。
 上述の通り、合成樹脂微多孔フィルム表面に重合性化合物又は塗布液を塗布することによって、合成樹脂微多孔フィルム表面に重合性化合物を付着させることができる。
 (照射工程)
 本発明の方法では、次に、重合性化合物を塗布した上記合成樹脂微多孔フィルムに、活性エネルギー線を照射する照射工程を実施する。これにより重合性化合物を重合させて、重合性化合物の重合体を含む皮膜層を、合成樹脂微多孔フィルム表面の少なくとも一部、好ましくは表面全面に一体的に形成することができる。
 活性エネルギー線を照射することで、合成樹脂微多孔フィルム中に含まれている合成樹脂の一部が分解して、合成樹脂微多孔フィルムの引き裂き強度などの機械的強度が低下する可能性がある。しかしながら、重合性化合物の重合体を含む皮膜層によれば、上述した通り、合成樹脂微多孔フィルムの機械的強度の低下を補うことができ、これにより機械的強度及び耐熱性の双方に優れている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することが可能となる。
 合成樹脂微多孔フィルムに対する活性エネルギー線の照射線量は、40~70kGyであるが、40~60kGyが好ましく、45~55kGyがより好ましい。活性エネルギー線の照射線量を上記範囲内とすることによって、合成樹脂微多孔フィルム中の合成樹脂の劣化を低減しながら重合性化合物を重合させることができ、これにより機械的強度及び耐熱性の双方に優れている耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを提供することができる。
 活性エネルギー線としては、特に限定されず、例えば、電子線、プラズマ、紫外線、α線、β線、及びγ線などが挙げられる。なかでも、電子線及び紫外線が好ましい。
 活性エネルギー線として電子線を用いる場合、合成樹脂微多孔フィルムに対する電子線の加速電圧は特に限定されないが、50~300kVが好ましく、100~250kVがより好ましい。電子線の加速電圧を上記範囲内とすることによって、合成樹脂微多孔フィルム中の合成樹脂の劣化を低減しながら皮膜層を形成することができる。
 活性エネルギー線として紫外線を用いる場合、合成樹脂微多孔フィルムに対する紫外線の積算光量は、1000~5000mJ/cm2が好ましく、1000~4000mJ/cm2がより好ましく、1500~3700mJ/cm2が特に好ましい。なお、活性エネルギー線として紫外線を用いる場合、上記塗布液に光重合開始剤が含まれていることが好ましい。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、メチル-o-ベンゾイルベンゾエート、及びアントラキノンなどが挙げられる。
 活性エネルギー線としてプラズマを用いる場合、合成樹脂微多孔フィルムに対するプラズマのエネルギー密度は特に限定されないが、5~50J/cm2が好ましく、10~45J/cm2がより好ましく、20~45J/cm2が特に好ましい。
 照射工程において、酸素濃度が300ppm以下の雰囲気下で、重合性化合物を塗布した合成樹脂微多孔フィルムに活性エネルギー線を照射することが好ましい。照射工程における雰囲気中の酸素濃度は、300ppm以下が好ましいが、100~0ppmがより好ましく、10~0ppmが特に好ましい。このような酸素濃度の雰囲気下で照射工程を実施することにより、重合性化合物の重合反応時に残存ラジカルが発生したとしても、この残存ラジカルを酸素がトラップすることができる。これにより、残存ラジカルによる耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの機械的強度の経時的な低下を抑制することができる。
 照射工程は、不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。これにより、照射工程における雰囲気中の酸素濃度を容易に調整することができる。不活性ガスとしては、特に制限されず、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、及びこれらの混合ガスなどが挙げられる。
 (加熱工程)
 本発明の方法では、次に、活性エネルギー線を照射した合成樹脂微多孔フィルムを、酸素濃度が300ppm以下の雰囲気下で加熱処理する加熱工程を実施する。加熱工程によれば、上述した照射工程において合成樹脂微多孔フィルム中に発生した残存ラジカルを失活させることができる。これにより耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの機械的強度の経時的な低下を抑制することができる。
 加熱工程において、活性エネルギー線を照射した合成樹脂微多孔フィルムを、好ましくは90~150℃、より好ましくは110~150℃、特に好ましくは130~150℃で加熱処理することが好ましい。合成樹脂微多孔フィルムの加熱処理温度を上記範囲内とすることによって、合成樹脂微多孔フィルム中の合成樹脂の劣化を低減しながら、残存ラジカルを失活させることができる。
 加熱工程において、活性エネルギー線を照射した合成樹脂微多孔フィルムの加熱処理時間は、2分~3時間が好ましく、20分~3時間がより好ましい。合成樹脂微多孔フィルムの加熱処理時間を上記範囲内とすることによって、合成樹脂微多孔フィルム中の合成樹脂の劣化を低減しながら、残存ラジカルを失活させることができる。
 加熱工程では、酸素濃度が300ppm以下の雰囲気下で、活性エネルギー線を照射した合成樹脂微多孔フィルムに加熱処理を施す。加熱工程における雰囲気中の酸素濃度は、300ppm以下であるが、100~0ppmが好ましく、10~0ppmがより好ましい。このような酸素濃度の雰囲気下で加熱工程を実施することにより、加熱工程において、合成樹脂微多孔フィルムに含まれている合成樹脂の酸化劣化を低減することができる。これにより、合成樹脂の分子鎖切断による耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの機械的強度の経時的な低下を抑制することができる。
 加熱工程は、不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。これにより、加熱工程における雰囲気中の酸素濃度を容易に調整することができる。不活性ガスとしては、特に制限されず、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、及びこれらの混合ガスなどが挙げられる。
 本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、非水電解液二次電池用セパレータとして好適に用いられる。非水電解液二次電池としては、リチウムイオン二次電池などが挙げられる。本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは耐熱性に優れていることから、このような耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを用いることによって、電池内部が、例えば100~150℃、特に130~150℃の高温となった場合であっても、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの収縮による電極間の電気的な短絡を低減することができる。さらに、本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは機械的強度にも優れており、この優れた機械的強度を長期間に亘って維持することができることから、非水電解液二次電池の優れた生産性や安全性を確保することもできる。
 非水電解液二次電池は、本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムをセパレータとして含んでいれば特に制限されず、正極と、負極と、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを含むセパレータと、非水電解液とを含んでいる。耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは正極及び負極の間に配設され、これにより電極間の電気的な短絡を防止することができる。また、非水電解液は、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの微小孔部内に少なくとも充填され、これにより充放電時に電極間をリチウムイオンが移動することができる。
 正極は、特に制限されないが、正極集電体と、この正極集電体の少なくとも一面に形成された正極活物質層とを含んでいることが好ましい。正極活物質層は、正極活物質と、この正極活物質間に形成された空隙とを含んでいることが好ましい。正極活物質層が空隙を含んでいる場合には、この空隙中にも非水電解液が充填される。正極活物質はリチウムイオンなどを吸蔵放出することが可能な材料であり、正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム又はマンガン酸リチウムなどが挙げられる。正極に用いられる集電体としては、アルミニウム箔、ニッケル箔、及びステンレス箔などが挙げられる。正極活物質層は、バインダーや導電助剤などをさらに含んでいてもよい。
 負極は、特に制限されないが、負極集電体と、この負極集電体の少なくとも一面に形成された負極活物質層とを含んでいることが好ましい。負極活物質層は、負極活物質と、この負極活物質間に形成された空隙とを含んでいることが好ましい。負極活物質層が空隙を含んでいる場合には、この空隙中にも非水電解液が充填される。負極活物質はリチウムイオンなどを吸蔵放出することが可能な材料であり、負極活物質としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック及びケチェンブラックなどが挙げられる。負極に用いられる集電体としては、銅箔、ニッケル箔、及びステンレス箔などが挙げられる。負極活物質層は、バインダーや導電助剤などをさらに含んでいてもよい。
 非水電解液とは、水を含まない溶媒に電解質塩を溶解させた電解液である。リチウムイオン二次電池に用いられる非水電解液としては、例えば、非プロトン性有機溶媒に、リチウム塩を溶解した非水電解液が挙げられる。非プロトン性有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、及びエチレンカーボネートなどの環状カーボネートと、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、及びジメチルカーボネートなどの鎖状カーボネートとの混合溶媒などが挙げられる。また、リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、及びLiN(SO2CF32などが挙げられる。
 以下に、本発明を実施例を用いてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
 [実施例1]
 (押出工程)
 ホモポリプロピレン(重量平均分子量413000、分子量分布9.3、融点163℃、融解熱量96mJ/mg)を押出機に供給して、樹脂温度200℃にて溶融混練し、押出機先端に取り付けられたTダイからフィルム状に押出し、表面温度が30℃となるまで冷却してホモポリプロピレンフィルム(厚み30μm)を得た。なお、押出量は9kg/時間、成膜速度は22m/分、ドロー比は83であった。
 (養生工程)
 得られたホモポリプロピレンフィルムを雰囲気温度150℃の熱風炉中に24時間に亘って静置して養生した。
 (第1延伸工程)
 養生後のホモポリプロピレンフィルムを押出方向(長さ方向)に300mm、幅方向に160mmの短冊状に裁断した。このホモポリプロピレンフィルムを一軸延伸装置を用いて表面温度が23℃となるようにして50%/分の延伸速度にて延伸倍率1.20倍に押出方向にのみ一軸延伸した。
 (第2延伸工程)
 続いて、ホモポリプロピレンフィルムを一軸延伸装置を用いて表面温度が120℃となるようにして42%/分の延伸速度にて延伸倍率2倍に押出方向にのみ一軸延伸した。
 (アニーリング工程)
 しかる後、ホモポリプロピレンフィルムをその表面温度が130℃となるように且つホモポリプロピレンフィルムに張力が加わらないようにして10分間に亘って静置して、ホモポリプロピレンフィルムにアニールを施した。これにより、微小孔部を有するホモポリプロピレン微多孔フィルム(厚み25μm)を得た。なお、アニール時のホモポリプロピレンフィルムの収縮率は20%とした。
 得られたホモポリプロピレン微多孔フィルムは、透気度が110sec/100mLであり、表面開口率が40%であり、微小孔部の開口端の最大長径が600nmであり、微小孔部の開口端の平均長径が360nmであり、孔密度が30個/μm2であった。
 (塗布工程)
 溶媒として酢酸エチル90重量%、及び重合性化合物としてトリメチロールプロパントリアクリレート(共栄化学社製 商品名「ライトアクリレートTMP-A」)10重量%を含んでいる塗布液を用意した。次に、塗布液をホモポリプロピレン微多孔フィルム表面に塗工した後、ホモポリプロピレン微多孔フィルムを80℃で2分間加熱することにより溶媒を除去した。これによりホモポリプロピレン微多孔フィルム表面全面に重合性化合物を付着させた。
 (照射工程)
 次に、ホモポリプロピレン微多孔フィルムを、酸素濃度1ppm以下に調整したグローブボックス(M Braun社製 「Labmaster130」)中で、ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み25μm)からなる袋に入れて、袋の開口部を気密的に密閉した。密閉した袋中の酸素濃度は1ppm以下となっていた。この密閉された袋中に入れられているホモポリプロピレン微多孔フィルムに、加速電圧110kV、照射線量50kGyで、電子線を照射し、重合性化合物を重合させた。
 (加熱工程)
 続いて、密閉された袋中に入れられているホモポリプロピレン微多孔フィルムを、120℃のオーブン中で1時間加熱した。密閉された袋中の酸素濃度は1ppm以下となっていた。これにより、ホモポリプロピレン微多孔フィルムの表面及びこの表面に連続する微小孔部の開口端部の壁面に重合性化合物の重合体を含む皮膜層が形成されている耐熱性ホモポリプロピレン微多孔フィルムを得た。
 [実施例2]
 照射工程において、グローブボックス内の酸素濃度を200ppmとし、照射工程及び加熱工程において密閉した袋中の酸素濃度を200ppmとした以外は、実施例1と同様にして、耐熱性ホモポリプロピレン微多孔フィルムを得た。
 [実施例3]
 照射工程において、グローブボックス内の酸素濃度を300ppmとし、照射工程及び加熱工程において密閉した袋中の酸素濃度を300ppmとした以外は、実施例1と同様にして、耐熱性ホモポリプロピレン微多孔フィルムを得た。
 [比較例1]
 照射工程及び塗布工程を下記の通りに実施した以外は、実施例1と同様にして、耐熱性ホモポリプロピレン微多孔フィルムを得た。
 (照射工程)
 酸素濃度が300ppmの雰囲気下で、ホモポリプロピレン微多孔フィルムに、加速電圧110kV、照射線量50kGyで、電子線を照射し、重合性化合物を重合させた。
 (塗布工程)
 続いて、ホモポリプロピレン微多孔フィルムを、120℃のオーブン中で1時間加熱した。この時、オーブン中には空気を循環させ、オーブン中の酸素濃度を2.1×105ppmとした。これにより、ホモポリプロピレン微多孔フィルムの表面及びこの表面に連続する微小孔部の開口端部の壁面に重合性化合物の重合体を含む皮膜層が形成されている耐熱性ホモポリプロピレン微多孔フィルムを得た。
 [比較例2]
 照射工程において、電子線の照射線量を30kGyとした以外は、実施例1と同様にして、耐熱性ホモポリプロピレン微多孔フィルムを得た。
 [比較例3]
 照射工程において、電子線の照射線量を80kGyとした以外は、実施例1と同様にして、耐熱性ホモポリプロピレン微多孔フィルムを得た。
 [評価]
 耐熱性合成樹脂微多孔フィルムについて、突き刺し強度、透気度、表面開口率、及びラジカル量を、それぞれ上述した手順に従って測定した。耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを25℃から180℃まで5℃/分の昇温速度にて加熱した際の、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの最大熱収縮率を上述した手順に従って測定した。さらに、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムを70℃で168時間加熱した後の、耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの突き刺し強度の維持率を上述した手順に従って測定した。これらの結果を表1に示した。また、ホモポリプロピレン微多孔フィルム100重量部に対する、耐熱性ホモポリプロピレン微多孔フィルム中における皮膜層の含有量も表1に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 (関連出願の相互参照)
 本出願は、2014年11月5日に出願された日本国特許出願第2014-225066号に基づく優先権を主張し、この出願の開示はこれらの全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
 本発明の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、耐熱性及び機械的強度の双方に優れていると共に、機械的強度の経時的な低下が抑制されている。したがって、この耐熱性合成樹脂微多孔フィルムは、非水電解液二次電池用セパレータとして好適に用いられる。

Claims (7)

  1.  合成樹脂微多孔フィルムと、
     上記合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に形成され且つ1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する重合性化合物の重合体を含む皮膜層とを含み、
     25℃から180℃まで5℃/分の昇温速度にて加熱した後の最大熱収縮率が15%以下であり、突き刺し強度が0.6N以上であり、且つ70℃で168時間加熱した後の突き刺し強度の維持率が85%以上であることを特徴とする耐熱性合成樹脂微多孔フィルム。
  2.  透気度が50~600sec/100mLであることを特徴とする請求項1に記載の耐熱性合成樹脂微多孔フィルム。
  3.  表面開口率が25~55%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐熱性合成樹脂微多孔フィルム。
  4.  電子スピン共鳴法によって測定されるラジカル量が2.0×1016spins/100mg以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の耐熱性合成樹脂微多孔フィルム。
  5.  皮膜層は、活性エネルギー線の照射によって重合性化合物が重合された重合体を含んでいることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の耐熱性合成樹微多孔フィルム。
  6.  合成樹脂微多孔フィルムの表面の少なくとも一部に、1分子中にラジカル重合性官能基を2個以上有する重合性化合物を塗布する塗布工程と、
     上記重合性化合物を塗布した合成樹脂微多孔フィルムに、40~70kGyの照射線量で活性エネルギー線を照射する照射工程と、
     上記活性エネルギー線を照射した合成樹脂微多孔フィルムを、酸素濃度が300ppm以下の雰囲気下で加熱処理する加熱工程と、
    を有することを特徴とする耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの製造方法。
  7.  照射工程において、酸素濃度が300ppm以下の雰囲気下で、重合性化合物を塗布した合成樹脂微多孔フィルムに活性エネルギー線を照射することを特徴とする請求項6に記載の耐熱性合成樹脂微多孔フィルムの製造方法。
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