WO2025225577A1 - 金属積層用フィルム、フィルム箔、電池集電体用フィルム箔、及び電池集電体 - Google Patents
金属積層用フィルム、フィルム箔、電池集電体用フィルム箔、及び電池集電体Info
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Definitions
- the present invention relates to a film for metal lamination, a film foil, a film foil for battery current collectors, and a battery current collector.
- Polyester film is used in a wide variety of fields due to its excellent transparency, optical properties, dimensional stability, mechanical strength, heat resistance, chemical resistance, and electrical properties. Specifically, it is widely used as a magnetic recording material, packaging material, solar cell application, separator for liquid crystal polarizers, substrate for dry film resist, electrode substrate, release film for molding green sheets for multilayer ceramic capacitors, as well as optical films such as anti-reflection films, diffusion sheets, and prism sheets, and film for label printing.
- Current collectors for secondary batteries may have a laminated structure in which the surface of a substrate made of polyester film is covered with a thin metal film.
- Laminated current collectors using such substrates are effective in that they have a current-breaking function in which the substrate melts and deforms, causing the thin metal film to rupture, when abnormal heat is generated due to an internal short circuit or other cause (see Patent Documents 1 and 2).
- the present invention has been developed in consideration of the above-mentioned circumstances, and provides a film for metal lamination that can contribute to improving the electrochemical stability of polyester films used in applications where metal layers are laminated.
- the present invention also provides a metal lamination film that can contribute to improving the charge-discharge durability of secondary batteries such as lithium-ion batteries.
- the present invention has the following aspects.
- the peak intensity ( ⁇ ) before the test is a peak intensity derived from C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in a Raman spectrum (Rm ⁇ ) measured in a cross-sectional region of the polyester film contained in the test film (s ⁇ ) within a range of 1 ⁇ m in the thickness direction from one surface, where the peak intensity derived from skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) is taken as 1 .
- the peak intensity ( ⁇ ) after the test is the peak intensity due to C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in a Raman spectrum (Rm ⁇ ) measured in a cross-sectional region of the polyester film contained in the test film (s ⁇ ) after the test described below, within a range of 1 ⁇ m in the thickness direction from the one surface, where the peak intensity is defined as 1 when the peak intensity due to skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ).
- Test film (s ⁇ ) after test A test film (s ⁇ ) was prepared by laminating a copper layer on the resin layer side of the metal lamination film, and a separator and lithium foil were laminated in this order on the copper layer side of the test film (s ⁇ ).
- An electrolyte solution obtained by dissolving lithium bis(fluorosulfonyl)imide in a mixed solvent of sulfolane and dimethoxyethane (molar ratio 1:2) was added so that the test film (s ⁇ ), separator, and lithium foil were immersed, and the resulting coin cell (diameter 20 mm, height 3.2 mm) was prepared.
- test film (s ⁇ ) after the test was designated the test film (s ⁇ ) after the test.
- Working electrode An electrode prepared by dispersing a mixture of natural carbon powder, sodium carboxymethyl cellulose, and styrene-butadiene rubber (mass ratio 98:1:1) in water, applying the mixture to copper foil, and then drying. Reference and counter electrodes: lithium metal wire.
- Electrolyte An electrolyte prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate at a concentration of 1 mol/L in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio 3:7). Sweep speed: 1 mV/sec. Sweep range: natural potential (approximately 3.2 V) ⁇ 0 V (vs Li/Li + ).
- [7] The film for metal lamination according to any one of [1] to [6], wherein the resin layer has a thickness of less than 1 ⁇ m.
- [8] The film for metal lamination according to any one of [1] to [7], wherein the resin layer is formed directly on the surface of the polyester film.
- [10] The film foil according to [9], wherein the metal layer is any one of a metal vapor deposition layer, a metal plating layer, and a metal sputtering layer.
- the peak intensity ( ⁇ ) before the test is a peak intensity derived from C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in a Raman spectrum (Rm ⁇ ) measured in a cross-sectional region of the polyester film contained in the test film (s ⁇ ) within a range of 1 ⁇ m in the thickness direction from one surface of the polyester film, where the peak intensity derived from skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ )
- the peak intensity ( ⁇ ) after the test is the peak intensity due to C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in a Raman spectrum (Rm ⁇ ) measured in a cross-sectional region of the polyester film contained in the test film (s ⁇ ) after the test described below, within a range of 1 ⁇ m in the thickness direction from the one surface, where the peak intensity is defined as 1 when the peak intensity due to skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ).
- test film (s ⁇ ) after test A test film (s ⁇ ) was prepared by laminating a copper layer on the resin layer side of the laminated film, and a separator and lithium foil were laminated in this order on the copper layer side of the test film (s ⁇ ).
- An electrolyte solution prepared by dissolving lithium bis(fluorosulfonyl)imide in a mixed solvent of sulfolane and dimethoxyethane (molar ratio 1:2) was added so that the test film (s ⁇ ), separator, and lithium foil were immersed, and the resulting coin cell (diameter 20 mm, height 3.2 mm) was prepared.
- test film (s ⁇ ) after the test was designated the test film (s ⁇ ) after the test.
- the present invention can contribute to improving the electrochemical stability of metal lamination films that contain polyester film as a substrate. Furthermore, one embodiment of the present invention can contribute to improving the charge/discharge durability of secondary batteries.
- FIG. 1 is a diagram showing a Raman spectrum of Example 1.
- FIG. 10 is a diagram showing a Raman spectrum of Example 2.
- FIG. 10 is a diagram showing the Raman spectrum of Example 3.
- FIG. 10 is a diagram showing the Raman spectrum of Example 4.
- FIG. 1 is a diagram showing a Raman spectrum of Comparative Example 1.
- FIG. 1 is a diagram showing voltammograms obtained by linear sweep voltammetry in Examples and Comparative Examples.
- FIG. 2 is a diagram for explaining peak intensities of Raman spectra.
- 1 is a diagram schematically illustrating a cross section of an embodiment of the present invention.
- 1 is a diagram schematically illustrating a cross section of an embodiment of the present invention.
- a film for metal lamination according to one embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “the present film” or “laminated film”) preferably has a resin layer on at least one surface of a polyester film as a base film.
- the present film is suitable for applications involving laminating metals because it has excellent electrochemical stability, particularly durability against polyester decomposition, as well as good adhesion to metals.
- the present film is particularly suitable for applications such as electrode current collectors having a laminated structure with a metal layer laminated thereon, because of its excellent charge/discharge durability.
- the present film is a film for metal lamination having a resin layer on at least one surface of a polyester film, and it is preferable that the ratio ( ⁇ / ⁇ ) of the peak intensity after the test ( ⁇ ) to the peak intensity before the test ( ⁇ ) satisfies formula (1).
- the ratio ( ⁇ / ⁇ ) shown in the above formula (1) is the ratio of the peak intensity derived from the C ⁇ O stretching vibration before and after the test, i.e., indicates the decomposition durability or charge-discharge durability of the polyester film. If the ratio ( ⁇ / ⁇ ) exceeds 0.46, the polyester film will have excellent decomposition durability or charge-discharge durability.
- the ratio ( ⁇ / ⁇ ) is preferably 0.50 or more, more preferably 0.60 or more, even more preferably 0.70 or more, particularly preferably 0.75 or more, particularly preferably 0.80 or more, and particularly preferably 0.90 or more, and the upper limit is preferably 1.20 or less, more preferably 1.10 or less, and even more preferably 1.00 ⁇ 0.05.
- the ratio is within the above range, the decomposition resistance of the polyester film can be further improved, and the charge/discharge durability of the film can be improved when applied to, for example, a lithium-ion battery.
- Methods for controlling the ratio ( ⁇ / ⁇ ) within the above range include, but are not limited to, the type of resin that makes up the resin layer, the components that are blended with the resin, their content ratios, the thickness of the resin layer, the film-forming method, etc., which can be appropriately adjusted to control the ratio ( ⁇ / ⁇ ) within the above range.
- a preferred method is to use components that do not exhibit a redox reaction within the desired operating potential range.
- by hardening the resin layer to the required degree it is possible to effectively prevent the electrolyte from penetrating the resin layer and the electrolyte from eluting the resin layer.
- test film (s ⁇ ) in which a copper layer is laminated on the resin layer side of the present film.
- the test film (s ⁇ ) is prepared, for example, by providing a copper layer on the surface side of the resin layer of the present film using a vacuum deposition device or the like.
- the test film has a layer structure of "copper layer/resin layer/substrate layer (polyester film)". Details are as described in the Examples below.
- the peak intensity ( ⁇ ) before the test is the peak intensity derived from the C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) measured in a cross-sectional region within a range of 1 ⁇ m in the thickness direction from one surface (the surface on the resin layer side) of the polyester film (base layer) contained in the test film (s ⁇ ), and the peak intensity ( ⁇ ) is the peak intensity converted by setting the peak intensity derived from the skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) to 1.
- A1 Scattering intensity on the low wavenumber side in the specified wavenumber range.
- A2 The wavenumber on the lower wavenumber side in the specified wavenumber range.
- B1 Scattering intensity on the high wavenumber side in the specified wavenumber range.
- B2 The wavenumber on the higher wavenumber side in the specified wavenumber range.
- P1 The highest scattering intensity in the specified wavenumber range.
- P2 wave number at P1.
- Q1 Scattering intensity at P2 on the line (BL) connecting two points A1, A2 and B1, B2.
- the peak intensity due to C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) before the test is determined.
- 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) corresponds to wavenumber A2
- 1800 cm ⁇ 1 corresponds to wavenumber B2.
- the peak intensity due to C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) (the wavenumber range of A2 to B2) is determined using the baseline (BL) as the reference (0).
- the baseline (BL) is represented by a straight line connecting the measurement point of the scattering intensity (A1) at 1650 cm ⁇ 1 (wavenumber A2) and the measurement point of the scattering intensity (B1) at 1800 cm ⁇ 1 (wavenumber B2). That is, the peak intensity due to C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) before the test is determined by subtracting the value of Q1 from the value of P1 (P1 ⁇ Q1).
- the peak intensity due to skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) before the test is determined.
- 1550 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) corresponds to wavenumber A2
- 1650 cm ⁇ 1 corresponds to wavenumber B2.
- the peak intensity due to skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) (the wavenumber range of A2 to B2) is determined using the baseline (BL) as the reference (0).
- the baseline (BL) is represented by a straight line connecting the measurement point of the scattering intensity (A1) at 1550 cm ⁇ 1 (wavenumber A2) and the measurement point of the scattering intensity (B1) at 1650 cm ⁇ 1 (wavenumber B2). That is, the peak intensity due to the skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) before the test is determined by subtracting the value of Q1 from the value of P1 (P1 ⁇ Q1).
- the Raman spectrum can be measured using a Raman spectrometer. Measurement conditions include, for example, an excitation laser wavelength of 785 nm, a laser intensity (maximum output) of 30 mW, and an exposure time of 0.25 seconds. Details are as described in the Examples below.
- the peak intensity ( ⁇ ) after the test is measured by creating a test coin cell using the test film (s ⁇ ) after the test.
- test coin cell (20 mm diameter, 3.2 mm height).
- a test coin cell (20 mm diameter, 3.2 mm height).
- a CR2032 coin cell including a main case, a cap case, a spacer, a washer, and a gasket (O-ring).
- This coin cell can be a commercially available product (e.g., a coin cell manufactured by Hosensha).
- the test coin cell contains a laminated structure of "lithium foil/separator/copper layer/resin layer/substrate layer (polyester film)."
- a test coin cell is prepared by placing a gasket and a test film (s ⁇ ) in the main case under an argon atmosphere, placing a separator with the surface of the separator facing the copper layer of the test film (s ⁇ ), and dripping a predetermined electrolyte solution.
- a lithium foil, a spacer, a washer, and a cap case are sequentially placed on the separator, and the cap case and the main case are sealed using a coin cell crimping machine or the like. Details are as described in the Examples below.
- the separator is a component that electrically and physically separates electrodes of opposite polarity within an electrochemical device and allows ions to pass between them. Any of the common separators used in lithium-ion batteries can be used. For example, separators made of polypropylene or polyethylene are suitable. A glass filter may also be used as the separator.
- the electrolyte solution used was obtained by dissolving lithium bis(fluorosulfonyl)imide in a mixed solvent of sulfolane and dimethoxyethane (molar ratio 1:2), and the electrolyte solution was added to the test coin cell so that the test film (s ⁇ ), separator, and lithium foil were immersed in the solution.
- the lithium bis(fluorosulfonyl)imide was dissolved in a manner calculated so that the lithium coordination number was 4, assuming that sulfolane has a coordination number of 1 and dimethoxyethane has a coordination number of 2.
- an electrolyte capable of electrolytically depositing and dissolving lithium metal can also be used in the test.
- the electrolyte is generally prepared by dissolving the electrolyte in a solvent, and examples of the solvent include acetonitrile, propionitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, fluoroethylene carbonate, sulfolane, dimethyl sulfoxide, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, and 2-methyltetrahydrofuran.
- the above-mentioned solvents may be used alone or in combination.
- electrolyte examples include lithium bis(fluorosulfonyl)imide, lithium hexafluorophosphate, lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, and lithium tetrafluoroborate.
- Test Treatment Li Precipitation and Dissolution Reaction Treatment
- the test coin cell was set in the device, and a current was passed through it at a constant current density of 0.09 mA/cm for 10 hours to electrolytically deposit lithium onto the copper layer of the test film. Then , a current was passed through it in the opposite direction at a constant current density of 0.09 mA/cm for 10 hours to elute lithium. This treatment cycle was repeated a total of 10 times. Details are as described in the Examples below.
- test coin cell After repeating the cycle a total of 10 times as described above, disassemble the test coin cell under an argon atmosphere, remove the test film (s ⁇ ), measure the Raman spectrum using the same method as above, and determine the peak intensity ( ⁇ ).
- the peak intensity ( ⁇ ) after the test is the peak intensity due to C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) measured in a cross-sectional region within 1 ⁇ m in the thickness direction from one surface (the surface on the resin layer side) of the polyester film (base layer) contained in the test film (s ⁇ ) after the test, and the peak intensity ( ⁇ ) is the peak intensity converted by setting the peak intensity due to the skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) to 1.
- the baseline (BL) is represented by a straight line connecting the measurement point of the scattering intensity (A1) at 1650 cm -1 (wavenumber A2) and the measurement point of the scattering intensity (B1) at 1800 cm -1 (wavenumber B2). That is, the peak intensity due to C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) is determined by subtracting the value of Q1 from the value of P1 (P1 ⁇ Q1).
- the peak intensity due to skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) after the test is determined.
- 1550 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) corresponds to wavenumber A2
- 1650 cm ⁇ 1 corresponds to wavenumber B2.
- the peak intensity due to skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) (the wavenumber range of A2 to B2) is determined using the baseline (BL) as the reference (0).
- the baseline (BL) is represented by a straight line connecting the measurement point of the scattering intensity (A1) at 1550 cm ⁇ 1 (wavenumber A2) and the measurement point of the scattering intensity (B1) at 1650 cm ⁇ 1 (wavenumber B2). That is, the peak intensity due to the skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ) after the test is determined by subtracting the value of Q1 from the value of P1 (P1 ⁇ Q1).
- the laminated structure of the present film may be such that the resin layer is formed on only one side of the polyester film, or may be such that the resin layer is formed on both sides of the polyester film. Furthermore, the resin layer may be formed directly on the surface of the polyester film, or another layer may be provided between the polyester film and the resin layer.
- the polyester film and resin layer constituting the present film will be described in detail below.
- the polyester film preferably contains polyester as a main component resin.
- the term "main component resin” refers to the resin that is contained in the polyester film in the largest proportion, for example, a resin that accounts for 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more (including 100% by mass) of the resins that constitute the polyester film.
- the polyester film is preferably a film containing polyester as a main component.
- the term “main component” refers to the component that is most abundant among the components (100% by mass) constituting the film, and means that polyester accounts for 50% by mass or more, particularly 70% by mass or more, more particularly 80% by mass or more, and even 90% by mass or more, and may be 100% by mass.
- the intrinsic viscosity of the polyester is not particularly limited, but is preferably 0.45 to 1 dL/g, more preferably 0.5 to 0.9 dL/g, even more preferably 0.55 to 0.8 dL/g, and particularly preferably 0.6 to 0.75 dL/g, from the viewpoints of film-forming ability, productivity, etc.
- the intrinsic viscosity refers to the intrinsic viscosity of the mixed polyesters.
- the intrinsic viscosity can be measured by a conventional method.
- a viscosity measuring device for example, "VMS-022UPC-F10" manufactured by Rigo Co., Ltd.
- the polyester may be a homopolyester or a copolymer polyester. Specific examples include polyesters obtained by polycondensation of a dicarboxylic acid component and a diol component.
- dicarboxylic acid component examples include naphthalenedicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, and 1,5-naphthalenedicarboxylic acid; aromatic dicarboxylic acids such as 2,5-furandicarboxylic acid, 2,4-furandicarboxylic acid, 3,4-furandicarboxylic acid, benzophenonedicarboxylic acid, 4,4'-diphenyldicarboxylic acid, 3,3'-diphenyldicarboxylic acid, and 4,4'-diphenyletherdicarboxylic acid; and aliphatic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azela
- diol component examples include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, neopentyl glycol, polytetramethylene ether glycol, dimer diol, and bisphenols (bisphenol compounds such as bisphenol A, bisphenol F, or bisphenol S, or their derivatives, or ethylene oxide adducts thereof).
- Typical polyesters include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, and polybutylene naphthalate.
- copolymer polyesters examples include copolymer polyesters that contain a third component as a copolymerization component other than the compound that is the main component of the dicarboxylic acid component that constitutes the polyester and the compound that is the main component of the diol component.
- the polyester film preferably contains polyethylene naphthalate (hereinafter also referred to as "PEN") or a polyethylene naphthalate-based copolymer (A) (hereinafter also referred to as "PEN-based copolymer”) as the polyester, and more preferably contains a PEN-based copolymer.
- the content of the PEN or PEN-based copolymer in the polyester film is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more (including 100% by mass) of the resin constituting the polyester film and/or the components constituting the polyester film.
- the polyester film has a laminated structure
- the content of PEN or PEN-based copolymer (A) contained in each layer satisfies the above.
- a mixture of PEN and a PEN-based copolymer may be used.
- the PEN copolymer specifically contains a dicarboxylic acid component (a-1) and a diol component (a-2). More specifically, the dicarboxylic acid component (a-1) is a naphthalenedicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and the diol component (a-2) is ethylene glycol, and at least one of the dicarboxylic acid component (a-1) and the diol component (a-2) contains a copolymerization component.
- the dicarboxylic acid component (a-1) is a naphthalenedicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid
- the diol component (a-2) is ethylene glycol
- at least one of the dicarboxylic acid component (a-1) and the diol component (a-2) contains a copolymerization component.
- the PEN copolymer preferably contains 80 mol % or more of a naphthalenedicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid in the dicarboxylic acid component (a-1), more preferably 90 mol % or more, even more preferably 95 mol % or more of the dicarboxylic acid component (a-1), and even more preferably all (100 mol %) of the dicarboxylic acid component (a-1) is a naphthalenedicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid.
- naphthalenedicarboxylic acid content in the dicarboxylic acid component (a-1) is 80 mol % or more, it becomes easier to adjust the shrinkage rate to a desired range, for example.
- 2,6-naphthalenedicarboxylic acid is the most preferred naphthalenedicarboxylic acid.
- the above-mentioned PEN-based copolymer preferably contains 51 mol% or more of ethylene glycol in diol component (a-2), more preferably 60 mol% or more, even more preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, and especially preferably 90 mol% or more.
- the ethylene glycol content in diol component (a-2) is preferably 99 mol% or less, more preferably 98 mol% or less, even more preferably 97 mol% or less, particularly preferably 96 mol% or less, and especially preferably 95 mol% or less.
- the PEN copolymer preferably contains 20 mol % or less, more preferably 10 mol % or less of a copolymerization component in the dicarboxylic acid component (a-1), and even more preferably, all of the dicarboxylic acid component (a-1) is a naphthalenedicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, i.e., the copolymerization component is 0 mol %.
- the PEN copolymer contains the copolymer component in the diol component (a-2) in an amount of preferably 49 mol % or less, more preferably 40 mol % or less, even more preferably 30 mol % or less, particularly preferably 20 mol % or less, and especially preferably 10 mol % or less.
- the copolymer component in the diol component (a-2) is preferably 1 mol % or more, more preferably 2 mol % or more, even more preferably 3 mol % or more, particularly preferably 4 mol % or more, and especially preferably 5 mol % or more.
- examples of copolymerization components added to the dicarboxylic acid component (a-1) include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 2,4-furandicarboxylic acid, 3,4-furandicarboxylic acid, benzophenonedicarboxylic acid, 4,4'-diphenyldicarboxylic acid, 3,3'-diphenyldicarboxylic acid, and 4,4'-diphenyletherdicarboxylic acid; and aliphatic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid
- isophthalic acid 2,5-furandicarboxylic acid, 2,4-furandicarboxylic acid, and 3,4-furandicarboxylic acid are preferred.
- These copolymerization components can be used alone or in combination of two or more.
- examples of copolymerization components that can be added to the diol component (a-2) include diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, neopentyl glycol, polytetramethylene ether glycol, dimer diol, and bisphenols (bisphenol compounds such as bisphenol A, bisphenol F, or bisphenol S, or their derivatives, or ethylene oxide adducts thereof).
- bisphenol bisphenol compounds such as bisphenol A, bisphenol F, or bisphenol S, or their derivatives, or ethylene oxide adducts thereof.
- the bisphenol it is preferable to use a bisphenol-ethylene oxide adduct, and it is particularly preferable to use a bisphenol A-ethylene oxide adduct.
- These copolymerization components can be used alone or in combination of two or more.
- the PEN copolymer may contain a naphthalenedicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid as the dicarboxylic acid component (a-1) and a bisphenol-ethylene oxide adduct such as bisphenol A-ethylene oxide adduct and ethylene glycol as the diol component (a-2).
- the dicarboxylic acid component (a-1) contains preferably 80 mol % or more, more preferably 90 mol % or more, even more preferably 95 mol % or more, and particularly preferably 100 mol % of naphthalenedicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid.
- the diol component (a-2) contains a bisphenol-ethylene oxide adduct such as a bisphenol A-ethylene oxide adduct in an amount of preferably 1 mol % to 49 mol %, more preferably 2 mol % to 40 mol %, even more preferably 3 mol % to 30 mol %, particularly preferably 4 mol % to 20 mol %, and especially preferably 5 mol % to 10 mol %; and the diol component (a-2) contains ethylene glycol in an amount of preferably 51 mol % to 99 mol %, more preferably 60 mol % to 98 mol %, even more preferably 70 mol % to 97 mol %, particularly preferably 80 mol % to 96 mol %, and especially preferably 90 mol % to 95 mol %.
- a bisphenol-ethylene oxide adduct such as a bisphenol A-ethylene oxide adduct in an amount of preferably 1 mol % to 49
- diethylene glycol is usually produced as a by-product from ethylene glycol.
- this diethylene glycol is referred to as by-product diethylene glycol.
- the amount of diethylene glycol produced as a by-product from ethylene glycol varies depending on the type of polycondensation, but is generally approximately 5 mol% or less of the ethylene glycol.
- 5 mol% or less of diethylene glycol is defined as by-product diethylene glycol, and this by-product diethylene glycol is also included in ethylene glycol and is distinguished from a copolymerization component.
- diethylene glycol content more specifically, when diethylene glycol is contained in excess of 5 mol%, diethylene glycol is treated as a copolymerization component rather than as a by-product diethylene glycol.
- the polycondensation catalyst used in polycondensing polyester is not particularly limited, and a conventionally known compound can be used, for example, a titanium compound, a germanium compound, an antimony compound, a manganese compound, an aluminum compound, a magnesium compound, a calcium compound, etc. Among them, from the viewpoint of productivity, a titanium compound and an antimony compound are preferred.
- the titanium element content in the polyester film is preferably 50 ppm or less, more preferably 1 to 20 ppm, and even more preferably in the range of 2 to 10 ppm.
- the titanium element content in the entire film should be within the above range, but it is particularly preferable that the titanium element content in each layer be within the above range.
- the content of the titanium compound By setting the content of the titanium compound to the above upper limit or less, deterioration of the polyester during the melt-extrusion process can be prevented, and a film with a strong yellow tinge can be prevented.
- the content is equal to or greater than the above lower limit, the polymerization efficiency is improved, the cost is reduced, and a film having sufficient strength is easily obtained.
- the polyester containing a titanium compound derived from a polymerization catalyst it is preferable to blend a phosphorus compound with the polyester to reduce the activity of the titanium compound in order to suppress deterioration during the melt extrusion process.
- the phosphorus compound orthophosphoric acid and alkyl acid phosphates such as ethyl acid phosphate are preferred, taking into consideration the productivity and thermal stability of the polyester.
- the phosphorus element content in the polyester film is preferably in the range of 1 to 300 ppm, more preferably 3 to 200 ppm, and even more preferably 5 to 100 ppm.
- the polyester film may contain particles.
- the inclusion of particles in the polyester film provides the film with easy slipperiness, prevents scratches during each process, and improves handling properties.
- the type of particles to be incorporated into the polyester film is not particularly limited as long as they are capable of imparting lubricity. Examples include inorganic particles such as silica, amorphous silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, calcium sulfate, calcium phosphate, magnesium phosphate, kaolin, aluminum oxide, and titanium oxide; crosslinked polymers such as crosslinked silicone resin particles, crosslinked acrylic resin particles, crosslinked styrene-acrylic resin particles, and crosslinked polyester particles; and organic particles such as calcium oxalate and ion exchange resins.
- These particles may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, precipitated particles obtained by precipitating and finely dispersing a portion of a metal compound, such as a catalyst, during the polyester production process may also be used. Among these, silica particles and calcium carbonate particles are preferred because they are particularly effective even in small amounts.
- the average particle size of the particles is usually 0.01 to 5 ⁇ m, preferably 0.03 to 4 ⁇ m, more preferably 0.05 to 3.5 ⁇ m, and even more preferably 0.1 to 3 ⁇ m.
- the polyester film can achieve both easy handling and transparency.
- the average particle size of the particles can be the particle size at an integrated volume fraction of 50% (d50) in the equivalent spherical distribution measured using a centrifugal sedimentation particle size distribution analyzer (for example, the "SA-CP3" manufactured by Shimadzu Corporation).
- the average particle size of particles in a film, layer, or resin can be determined by observing 10 or more particles with a scanning electron microscope (SEM) to measure their diameters and calculating the average value.
- SEM scanning electron microscope
- the average value of the longest and shortest diameters can be measured as the diameter of each particle.
- a laminate having, for example, a surface layer and an intermediate layer, and incorporate the particles into the surface layer.
- the method for adding particles to a polyester film is not particularly limited, and any conventionally known method can be used.
- particles can be added at any stage during polyester production, but it is preferable to add them after the esterification or transesterification reaction is complete.
- the particle content in the polyester film depends on the average particle size, but is typically 8,000 ppm or less, preferably 5,000 ppm or less, and more preferably 3,000 ppm or less, by mass, in the particle-containing layer. Furthermore, the particle content in the particle-containing layer is not particularly limited, and is, for example, 50 ppm or more, preferably 100 ppm or more.
- the resin layer described later may be provided on a particle-containing layer of the polyester film, or on a layer that does not substantially contain particles.
- the surface of the polyester film opposite to the surface on which the resin layer is provided (the opposite surface) may be a layer that does not substantially contain particles, or may be a layer that contains particles.
- the winding property is improved.
- the surface layer on the smooth side may contain particles or may be substantially free of particles, but when an extremely smooth film is to be obtained, it is preferable that the surface layer be substantially free of particles.
- substantially free means that the particles are not intentionally contained, and specifically means that the particle content (particle concentration) is less than 50 ppm by mass, more preferably 40 ppm or less, and even more preferably 30 ppm or less.
- particle content particle concentration
- the handling properties when the film is wound into a roll can be improved.
- polyester film may contain other resins in addition to polyester, provided that the effects of the present invention are not impaired.
- resins include polystyrene resins, polyvinyl chloride resins, polyvinylidene chloride resins, chlorinated polyethylene resins, polycarbonate resins, polyamide resins, polyacetal resins, acrylic resins, ethylene vinyl acetate copolymers, polymethylpentene resins, polyvinyl alcohol resins, cyclic olefin resins, polylactic acid resins, polybutylene succinate resins, polyacrylonitrile resins, polyethylene oxide resins, cellulose resins, polyimide resins, polyurethane resins, polyphenylene sulfide resins, polyphenylene ether resins, polyvinyl acetal resins, polybutadiene resins, polybutene resins, polyamideimide resins, polyamide bismaleimide resins, polyetherimide resins, polyether ether ketone resins, polyether ketone resins, polyethersulfone resins, polyketone resins, polysulfone resin
- the polyester film may be composed of a single layer, or may be composed of a laminate of two or more layers, and is preferably composed of a laminate of three or more layers. There is no particular upper limit on the number of layers, but it is preferably about 10 layers or less.
- polyester films composed of a laminate of two or more layers include layer structures such as "first layer (surface layer)/second layer (surface layer)” and “first layer (surface layer)/second layer (intermediate layer)/third layer (surface layer).” Among these, a polyester film composed of three layers, i.e., "first layer (surface layer)/second layer (intermediate layer)/third layer (surface layer),” is preferred.
- the thickness of the second layer (intermediate layer) is preferably greater than the thicknesses of the first layer (surface layer) and the third layer (surface layer).
- the thickness ratio of each layer (first layer (surface layer):second layer (intermediate layer):third layer (surface layer)) is not particularly limited, but is preferably 1.0-1.6:8.0-12:1.0-1.6, more preferably 1.0-1.5:8.5-11.5:1.0-1.5, and even more preferably 1.0-1.4:9.0-11:1.0-1.4.
- the polyester film has a "first layer (surface layer)/second layer (intermediate layer)/third layer (surface layer)" structure
- the material composition forming the second layer (intermediate layer) is different from the material composition forming the first layer (surface layer)
- the material composition forming the second layer (intermediate layer) is different from the material composition forming the third layer (surface layer)
- it is more preferable that the material composition forming the second layer (intermediate layer) is different from the material composition forming the first layer (surface layer) and the third layer (surface layer)
- it is even more preferable that the material composition forming the second layer (intermediate layer) is different from the material composition forming the first layer (surface layer) and the third layer (surface layer)
- the material composition forming the second layer (intermediate layer) is different from the material composition forming the first layer (surface layer) and the third layer (surface layer)
- the material composition forming the second layer (intermediate layer) is different from the material composition forming the first layer (surface layer)
- the polyester film has a "first layer (surface layer)/second layer (intermediate layer)/third layer (surface layer)" structure
- the polyester film contains three layers, the layers are made of two different material compositions, and the first layer (surface layer) and the third layer (surface layer) are made of the same material composition.
- the polyester film when the polyester film is a laminate of two or more layers, it is preferable to have two layers with different properties.
- a laminate allows each layer to have different characteristics, making it multifunctional.
- one or both of the surface layers can be made into a layer containing inorganic particles such as silica, organic particles, or additives such as the lubricants mentioned above, so that the surface layer and the intermediate layer have different properties, making it multifunctional.
- the thickness (total thickness) of the polyester film is preferably 1 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 200 ⁇ m, even more preferably 1 ⁇ m to 150 ⁇ m, particularly preferably 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, and especially preferably 1 ⁇ m to 80 ⁇ m.
- the thickness (total thickness) of the polyester film can be appropriately set within the above range, and may be, for example, 5 ⁇ m to 70 ⁇ m, 10 ⁇ m to 65 ⁇ m, or 20 ⁇ m to 60 ⁇ m.
- the thickness of the polyester film was measured at five random locations within the surface using a 1/1000 mm dial gauge, and the average was taken as the thickness.
- each film constituting each layer is not particularly limited, but is, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 1.5 ⁇ m or more, or may be 2 ⁇ m or more, and is, for example, 100 ⁇ m or less, preferably 80 ⁇ m or less, 70 ⁇ m or less, etc.
- first layer (surface layer) and the third layer (surface layer) have a thickness of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less and 1.5 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less, respectively, and that the second layer (intermediate layer) have a thickness of 15 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less and 20 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
- the polyester film may be either an unstretched film (sheet) or a stretched film. Of these, a stretched film stretched uniaxially or biaxially is preferred. Of these, a biaxially stretched film is even more preferred due to its excellent balance of mechanical properties and flatness.
- a biaxially stretched film is a film in which the refractive index in the machine direction (MD) and width direction (TD) of the film is higher than the refractive index in the thickness direction, and is typically obtained by stretching the film in the machine direction and width direction.
- a method for producing a polyester film will be specifically described below, but the method is not limited to the following method.
- a preferred method is to extrude dried polyester pellets as described above from a die using a melt extrusion device such as an extruder as a molten sheet, and then cool and solidify them on a cooling roll such as a rotating cooling drum to obtain an unstretched sheet.
- cooling is carried out, for example, to a temperature below the glass transition point of the polymer to obtain a substantially amorphous unoriented sheet (unstretched sheet).
- an electrostatic adhesion method and/or a liquid application adhesion method are preferably used.
- the resulting unstretched sheet is then stretched biaxially.
- the unstretched sheet is first stretched in one direction using a roll or tenter-type stretching machine.
- the stretching temperature is typically 70 to 120°C, preferably 80 to 110°C, and the stretching ratio is typically 2.5 to 7 times, preferably 3 to 6 times.
- the film is stretched in a direction perpendicular to the first-stage stretching direction.
- the stretching temperature is usually 70 to 170°C, preferably 75 to 160°C
- the stretch ratio is usually 3 to 7 times, preferably 3.5 to 6 times.
- the film is heat-treated under tension or relaxation of 30% or less at a temperature of usually 180 to 270°C, preferably 190 to 260°C, to obtain a biaxially stretched film.
- This heat treatment is also called a heat setting step.
- the heat treatment may be performed in two or more steps at different temperatures.
- the film may be cooled in a cooling zone.
- the cooling temperature is preferably higher than the glass transition temperature (Tg) of the polyester constituting the film, more specifically, preferably in the range of 100 to 160°C, and is preferably performed under a relaxation of 1.0 to 2.5% in the width direction.
- Tg glass transition temperature
- This cooling may be performed in two or more steps at different temperatures.
- a method of stretching in one direction in two or more stages can be adopted, in which case it is preferable to perform the stretching so that the final stretching ratios in both directions are within the above ranges.
- a simultaneous biaxial stretching method can also be employed in the production of polyester films.
- the unstretched sheet is simultaneously stretched and oriented in the machine direction (longitudinal direction) and width direction (transverse direction) under temperature control, usually at 70 to 120°C, preferably 80 to 110°C, with the area stretching ratio being preferably 4 to 50 times, more preferably 7 to 35 times, and even more preferably 10 to 25 times.
- the film is subjected to a heat treatment under tension or relaxation of 30% or less at a temperature of typically 170 to 250°C to obtain a stretched and oriented film.
- any conventionally known stretching method such as a screw method, a pantograph method, or a linear drive method can be employed.
- the polyester film can also be produced using a polyester with a low content of ester cyclic trimer as a raw material.
- a method for producing a polyester with a low content of ester cyclic trimer various known methods can be used, such as a method of solid-state polymerization after polyester production.
- the polyester may be prepared by esterifying or transesterifying the polyester film and then melt-polycondensing the resulting polyester at a reduced pressure at a higher reaction temperature.
- ⁇ Resin layer> In order to further enhance the decomposition durability or charge/discharge durability of the polyester film as the base film, it is preferable to form a resin layer made of a resin composition on at least one surface of the polyester film.
- the "resin" constituting the resin layer of the present invention means a main component involved in film formation, and specifically includes one or more selected from the group consisting of binder resins and crosslinking agents.
- the binder resin and crosslinking agent may be appropriately selected and used within a range that does not impair the effects of the present invention.
- binder resin examples include (meth)acrylic resins, ion-conductive polymer compounds, polyurethane resins, polyolefin resins, polyvinyl alcohol, polyesters, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
- the (meth)acrylic resin is a polymer (polyacrylic resin, polymethacrylic resin) made of polymerizable monomers including acrylic or methacrylic monomers. These may be homopolymers or copolymers, or may be copolymers with polymerizable monomers other than acrylic or methacrylic monomers.
- the (meth)acrylic polymer is a polymer having structural units derived from (meth)acrylic acid or (meth)acrylic acid alkyl esters.
- the (meth)acrylic polymer may be a polymer of at least one selected from (meth)acrylic acid and (meth)acrylic acid alkyl esters, or may be a copolymer of at least one selected from these and at least one other monomer, such as styrene or a styrene derivative, or a monomer containing a hydroxyl group.
- the (meth)acrylic resin may be a copolymer of such a polymer with another polymer (e.g., polyester, polyurethane, etc.), such as a block copolymer or a graft copolymer.
- the (meth)acrylic resin may be a (meth)acrylic-modified polyester resin or a (meth)acrylic-modified polyurethane resin.
- the (meth)acrylic resin may also be a polymer (or a mixture of polymers, in some cases) obtained by polymerizing a polymerizable monomer in a polyester solution or polyester dispersion, or a polymer (or a mixture of polymers, in some cases) obtained by polymerizing a polymerizable monomer in a polyurethane solution or polyurethane dispersion.
- the polyesters and polyurethanes used in the (meth)acrylic resins can be appropriately selected from the polyesters and polyurethanes exemplified for use in the resins described below.
- the (meth)acrylic resin may contain one or more groups selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxy group, an amino group, a methylol group, and a cyano group. Among these, acrylic resins containing a carboxy group are preferred.
- the above-mentioned polymerizable monomers are not particularly limited, but examples include carboxyl group-containing monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, and citraconic acid, and their salts; hydroxyl group-containing monomers such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, monobutylhydroxyfumarate, and monobutylhydroxyitaconate; methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, etc.
- carboxyl group-containing monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, and citraconic acid, and their salts
- alkyl (meth)acrylic acid esters nitrogen-containing monomers such as (meth)acrylamide, diacetone acrylamide, or (meth)acrylonitrile; nitrogen-containing monomers containing a hydroxyl group such as N-methylol (meth)acrylamide; styrene derivatives such as styrene, ⁇ -methylstyrene, divinylbenzene, and vinyltoluene; vinyl esters such as vinyl propionate; silicon-containing polymerizable monomers such as ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane and vinyltrimethoxysilane; phosphorus-containing vinyl monomers; vinyl halides such as vinyl chloride and vinylidene chloride; and conjugated dienes such as butadiene.
- nitrogen-containing monomers such as (meth)acrylamide, diacetone acrylamide, or (meth)acrylonitrile
- nitrogen-containing monomers containing a hydroxyl group such as N-methylol (me
- the polymerizable monomers include alkyl (meth)acrylic esters.
- the coating liquid containing the (meth)acrylic resin be diluted with a solvent, with water being the primary solvent (50% by mass or more).
- the acrylic resin is also preferably a polymer obtained by polymerizing alkyl (meth)acrylic esters and polymerizable monomers including hydroxyl group-containing monomers and hydrophilic group-containing monomers such as carboxyl group-containing monomers.
- the (meth)acrylic resin may be, for example, an emulsion polymer obtained by polymerizing polymerizable monomers in the presence of a surfactant.
- the ionically conductive polymer compound is a polymer compound containing an ionically conductive functional group, and examples thereof include ammonium group-containing compounds, polyether compounds, sulfonic acid compounds, betaine compounds, etc. Among these, ammonium group-containing compounds are preferred from the viewpoints of maintaining smoothness and forming a coating film.
- An ammonium group-containing compound refers to a compound that has an ammonium group in its molecule, and is preferably a polymeric compound that has an ammonium group.
- a polymer containing as a component a monomer that has an ammonium group and an unsaturated double bond can be used.
- R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a phenyl group, or the like, and these alkyl groups and phenyl groups may be substituted with the groups shown below.
- substitutable groups include a hydroxy group, an amide group, an ester group, an alkoxy group, a phenoxy group, a naphthoxy group, a thioalkoxy group, a thiophenoxy group, a cycloalkyl group, a trialkylammonium alkyl group, a cyano group, and a halogen.
- X ⁇ in the above “Chemical Formula 1” is, for example, a halogen ion, sulfonate, phosphate, nitrate, alkylsulfonate, carboxylate, or the like.
- the polymers may be copolymerized with other monomers from the viewpoint of improving film-forming properties and obtaining a stable coating.
- other monomers include alkyl acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, and butyl acrylate; alkyl methacrylates such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, and butyl methacrylate; and acrylamides such as n-methylolacrylamide.
- the number average molecular weight of the ammonium group-containing compound is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 2,000 to 350,000, even more preferably 5,000 to 200,000, particularly preferably 10,000 to 100,000, and especially preferably 10,000 to 80,000.
- the molecular weight is preferably 1,000 or more, it is possible to prevent the coating film from becoming weaker and to improve heat resistance stability.
- the molecular weight is possible to prevent the coating liquid from becoming too viscous, making it easier to improve handleability and coatability.
- Polyurethane resins are polymeric compounds having urethane bonds in the molecule, and are preferably water-dispersible or water-soluble. To impart water-dispersibility or water-solubility, it is preferable to introduce hydrophilic groups such as hydroxyl groups, carboxyl groups, sulfonic acid groups, sulfonyl groups, phosphate groups, and ether groups into the polyurethane resin. Among these hydrophilic groups, carboxyl groups and sulfonic acid groups are preferred in terms of adhesion to polyester films.
- Polyurethane resins can be obtained by conventional methods, such as by reacting a hydroxyl group-containing compound with an isocyanate.
- Polyols are preferably used as raw materials for the hydroxyl group-containing compound, and examples include polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, polyolefin polyols, and acrylic polyols. These compounds may be used alone or in combination.
- polyether polyols examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene propylene glycol, polytetramethylene ether glycol, and polyhexamethylene ether glycol.
- polyester polyols mentioned above include, for example, those obtained from polycarboxylic acids or their acid anhydrides and polyhydric alcohols.
- polycarboxylic acids include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid.
- polyhydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2-methyl-2-propyl-1,3-propanediol, and 1 ,8-octanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol, 1,9-
- polycarbonate polyols include polycarbonate diols obtained by dealcoholization reactions between polyhydric alcohols and dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate, etc., specifically poly(1,6-hexylene) carbonate, poly(3-methyl-1,5-pentylene) carbonate, etc.
- Polyisocyanate compounds used to obtain polyurethane resins include aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, methylene diphenyl diisocyanate, phenylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, and tolidine diisocyanate; aliphatic diisocyanates with aromatic rings such as ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethylxylylene diisocyanate; aliphatic diisocyanates such as methylene diisocyanate, propylene diisocyanate, lysine diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate; and alicyclic diisocyanates such as cyclohexane diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyan
- a chain extender may be used when synthesizing polyurethane resin. There are no particular restrictions on the chain extender, as long as it has two or more active groups that react with isocyanate groups. Generally, chain extenders with two hydroxyl groups or two amino groups can be used.
- chain extenders having two hydroxyl groups include glycols such as aliphatic glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, and butanediol; aromatic glycols such as xylylene glycol and bishydroxyethoxybenzene; and ester glycols such as neopentyl glycol hydroxypivalate.
- glycols such as aliphatic glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, and butanediol
- aromatic glycols such as xylylene glycol and bishydroxyethoxybenzene
- ester glycols such as neopentyl glycol hydroxypivalate.
- chain extenders having two amino groups include aromatic diamines such as tolylenediamine, xylylenediamine, and diphenylmethanediamine; aliphatic diamines such as ethylenediamine, propanediamine, hexanediamine, 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, trimethylhexanediamine, 2-butyl-2-ethyl-1,5-pentanediamine, 1,8-octanediamine, 1,9-nonanediamine, and 1,10-decanediamine; and alicyclic diamines such as 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane, dicyclohexylmethanediamine, 1,4-diaminocyclohexane, and 1,3-bisaminomethylcyclohexane.
- aromatic diamines such as tolylenediamine, xylylenediamine, and dipheny
- polyurethane resins may exhibit a reduction current in the voltammogram obtained by the linear sweep voltammetry measurement described below, so care must be taken when selecting a polyurethane resin.
- polyolefin resin examples include homopolymers obtained by polymerizing ⁇ -olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, and 1-decene, and copolymers containing ⁇ -olefins as the main monomer component.
- ⁇ -olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, and 1-decene
- copolymers containing ⁇ -olefins as the main monomer component.
- polyethylene-based resins containing ethylene as the main monomer component and polypropylene-based resins containing propylene as the main monomer component are preferred.
- the term "main monomer component” refers to a monomer component that accounts for 50% by mass or more and 100% by mass or less of the
- the polyethylene resin is not particularly limited as long as it is a resin containing ethylene as the main monomer component, and examples thereof include low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, linear very low-density polyethylene, medium-density polyethylene, and high-density polyethylene.
- the polyethylene resin may be an ethylene homopolymer, or a copolymer containing ethylene as the main monomer component and other copolymerizable monomer components.
- Examples of the other copolymerizable monomer components (comonomers) include ⁇ -olefins having 3 to 10 carbon atoms, such as propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-heptene, and 1-octene; vinyl esters, such as vinyl acetate and vinyl propionate; unsaturated carboxylic acid esters and ionomers thereof, such as methyl (meth)acrylate and ethyl (meth)acrylate; and unsaturated compounds, such as conjugated dienes and non-conjugated dienes.
- the proportion of the other copolymerizable monomer components is not particularly limited, but is typically 30% by mass or less, and preferably 15% by mass or less.
- the above-mentioned copolymers include, for example, copolymers or multi-component copolymers containing ethylene as the main monomer component with one or more comonomers selected from the above-mentioned other copolymerizable monomer components, or mixtures thereof.
- low-density polyethylene low-density polyethylene
- linear low-density polyethylene linear very low-density polyethylene
- ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) ethylene-vinyl acetate copolymer
- ethylene (meth)acrylic acid ester copolymer ethylene (meth)acrylic acid ester copolymer
- ionomer resin ethylene-vinyl acetate copolymer
- linear low-density polyethylene being particularly preferred.
- the linear low-density polyethylene is preferably a linear low-density polyethylene containing at least one ⁇ -olefin selected from the group consisting of 1-butene, 1-hexene, and 4-methyl-1-pentene as a comonomer.
- ⁇ -olefin selected from the group consisting of 1-butene, 1-hexene, and 4-methyl-1-pentene
- the method for producing the polyethylene resin is not particularly limited, and examples include known polymerization methods using known olefin polymerization catalysts, such as slurry polymerization, solution polymerization, bulk polymerization, and gas-phase polymerization using multi-site catalysts such as Ziegler-Natta catalysts or single-site catalysts such as metallocene catalysts, as well as bulk polymerization using a radical initiator.
- known olefin polymerization catalysts such as slurry polymerization, solution polymerization, bulk polymerization, and gas-phase polymerization using multi-site catalysts such as Ziegler-Natta catalysts or single-site catalysts such as metallocene catalysts, as well as bulk polymerization using a radical initiator.
- the melting point of the polyethylene resin is preferably 70 to 130°C, and more preferably 80 to 120°C. A melting point within this range is preferable because it provides a good balance between the flexibility, strength, and heat resistance of the film.
- the melting point is the crystalline melting peak temperature (Tm) (°C) determined from the thermogram measured using a differential scanning calorimeter (DSC) when approximately 10 mg of resin is heated from -50°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min, held at 200°C for 1 minute, cooled to -50°C at a cooling rate of 10°C/min, and then heated again to 200°C at a heating rate of 10°C/min.
- Tm crystalline melting peak temperature
- the melt flow rate (MFR) of the polyethylene resin is not particularly limited, but is usually 0.1 g/10 min or more, preferably 0.5 to 18 g/10 min, and more preferably 1 to 15 g/10 min.
- An MFR of 0.1 g/10 min or more stabilizes extrusion processability, while an MFR of 20 g/10 min or less enables stable film formation during molding and reduces thickness unevenness, reduction or variation in mechanical strength, etc., which is preferable.
- the MFR is a value measured in accordance with JIS K 7210-1 (2014), and the measurement conditions are 190°C and a load of 2.16 kg.
- the density of the polyethylene resin is preferably 0.880 to 0.980 g/cm 3 , more preferably 0.890 to 0.960 g/cm 3 , and particularly preferably 0.900 to 0.940 g/cm 3.
- a density in the range of 0.880 to 0.980 g/cm 3 is preferred because it provides an excellent balance of strength, adhesiveness, and flexibility.
- the density is a value measured in accordance with JIS K 7112 (1999).
- the polypropylene resin is not particularly limited as long as it is a resin containing propylene as the main monomer component, and may be a propylene homopolymer or a copolymer containing propylene as the main monomer component and other copolymerizable monomer components.
- the polypropylene resin may be used alone or in combination of two or more types differing in copolymerizable monomer components, their compositions, physical properties, etc.
- the other copolymerizable monomer components (comonomers) mentioned above include, for example, ⁇ -olefins having 2 to 20 carbon atoms, such as ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-heptene, and 1-octene; dienes, such as divinylbenzene, 1,4-cyclohexadiene, dicyclopentadiene, cyclooctadiene, and ethylidene norbornene; vinyl acetate, (meth)acrylic acid, (meth)acrylic acid esters, glycidyl (meth)acrylate, vinyl alcohol, ethylene glycol, maleic anhydride, styrene, and cyclic olefins.
- ⁇ -olefins having 2 to 20 carbon atoms such as ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-he
- the polypropylene-based resin may be a multi-component copolymer containing two or more of the other copolymerizable monomer components mentioned above.
- the polypropylene-based resin contains a monomer component other than propylene and ethylene, 1-butene is preferred as the monomer component.
- the above polypropylene-based resin may be a block copolymer, a random copolymer, or a graft copolymer.
- the melting point of the polypropylene resin is preferably 70 to 170°C, and more preferably 80 to 160°C. A melting point within this range is preferable because it provides a good balance between the flexibility, strength, and heat resistance of the film.
- the melt flow rate (MFR) of the polypropylene resin is not particularly limited, but is typically 0.2 g/10 min or higher, preferably 0.5 to 18 g/10 min, and more preferably 1 to 15 g/10 min.
- An MFR of 0.2 g/10 min or higher provides stable extrusion processability, while an MFR of 20 g/10 min or lower enables stable film formation during molding and reduces uneven thickness, reduction in mechanical strength, and other variations, making this preferable.
- Polyvinyl alcohol is a compound having a polyvinyl alcohol moiety.
- conventionally known polyvinyl alcohols can be used, including modified compounds in which polyvinyl alcohol has been partially acetalized or butyralized.
- the degree of polymerization of polyvinyl alcohol is not particularly limited, but is typically 100 or higher, preferably in the range of 300 to 40,000. A degree of polymerization of 100 or higher facilitates improving the water resistance of the resin layer.
- the saponification degree of polyvinyl alcohol is not particularly limited, but saponified polyvinyl acetates with a degree of saponification of 70 mol% or higher, preferably 70 to 99.9 mol%, more preferably 80 to 97 mol%, and even more preferably 86 to 95 mol%, are typically used.
- polyalkylene glycol examples include polymethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyoxytetramethylene glycol, polyhexamethylene glycol, polyalkylene glycols having structural units derived from two or more glycols such as a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, and branched polyalkylene glycols using polyfunctional alcohols such as glycerin. These may be used alone or in combination of two or more.
- the number average molecular weight of the polyalkylene glycol is, for example, preferably 200 to 20,000, more preferably 500 to 15,000, and even more preferably 1,000 to 10,000.
- the number average molecular weight is calculated based on the hydroxyl value measured in accordance with JIS K 1577:2007.
- the content of the binder resin in the resin layer is preferably 10 to 99% by mass, more preferably 20 to 95% by mass, even more preferably 30 to 90% by mass, particularly preferably 35 to 88% by mass, and especially preferably 40 to 86% by mass, relative to the total mass of the resin layer (non-volatile components).
- the content of the binder resin may be greater than 99% by mass, 99.5% by mass or more, or even 100% by mass, relative to the total mass of the resin layer (non-volatile components).
- the crosslinking agent is not particularly limited, and a conventionally known crosslinking agent can be used.
- examples of the crosslinking agent include melamine compounds, oxazoline compounds, epoxy compounds, carbodiimide compounds, isocyanate compounds, and silane coupling compounds. These may be used alone or in combination of two or more.
- the melamine compound refers to a compound having a melamine skeleton within the compound, and examples thereof include alkylolated melamine derivatives, compounds obtained by reacting alkylolated melamine derivatives with alcohols to partially or completely etherify them, and mixtures thereof.
- alkylolation include methylolation, ethylolation, isopropylolation, n-butylolation, and isobutyrolation. Among these, methylolation is preferred from the viewpoint of reactivity.
- Suitable alcohols used for etherification include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol, with methanol being more preferred among these.
- the melamine compound may be a monomer or a dimer or higher polymer, or a mixture thereof. Furthermore, melamine may be partially co-condensed with urea or the like, and a catalyst may be further used to increase the reactivity of the melamine compound.
- the oxazoline compound is a compound having an oxazoline group in the molecule, and a polymer containing an oxazoline group is particularly preferred.
- the oxazoline compound can be obtained by polymerizing an addition-polymerizable oxazoline group-containing monomer alone or with other monomers.
- addition-polymerizable oxazoline group-containing monomers include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, and 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 2-isopropenyl-2-oxazoline is preferred because it is easily available industrially.
- the other monomer is not limited as long as it is a monomer copolymerizable with the addition-polymerizable oxazoline group-containing monomer, and examples thereof include (meth)acrylic acid esters such as alkyl(meth)acrylate (the alkyl group is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a 2-ethylhexyl group, and a cyclohexyl group); unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, styrenesulfonic acid, and salts thereof (sodium salt, potassium salt, ammonium salt, tertiary amine salt, etc.); unsaturated nitriles such as acrylonitrile and meth
- the oxazoline compound may have a polyalkylene oxide chain such as a polyethylene oxide chain, and for example, a (meth)acrylate having a polyalkylene oxide chain may be used as another monomer.
- the amount of oxazoline groups in the oxazoline compound is preferably in the range of 0.5 to 10 mmol/g, more preferably 1 to 9 mmol/g, and even more preferably 3 to 8 mmol/g.
- the epoxy compound is a compound having an epoxy group in the molecule, and examples thereof include condensates of epichlorohydrin, ethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, polyglycerin, bisphenol A, etc. with a hydroxyl group or an amino group, polyepoxy compounds, diepoxy compounds, monoepoxy compounds, glycidylamine compounds, etc. Among these, polyepoxy compounds are preferred from the viewpoint of better adhesion of polyester films, etc.
- polyepoxy compounds include sorbitol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, triglycidyl tris(2-hydroxyethyl)isocyanate, glycerol polyglycidyl ether, and trimethylolpropane polyglycidyl ether.
- diepoxy compounds include neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, and polytetramethylene glycol diglycidyl ether.
- Examples of monoepoxy compounds include allyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, and phenyl glycidyl ether, and examples of glycidylamine compounds include N,N,N',N'-tetraglycidyl-m-xylylenediamine and 1,3-bis(N,N-diglycidylamino)cyclohexane.
- a carbodiimide compound is a compound having a carbodiimide structure, and is a compound having one or more carbodiimide structures in the molecule. From the viewpoint of better adhesion of polyester films, etc., a polycarbodiimide compound having two or more carbodiimide structures in the molecule is more preferred.
- Carbodiimide compounds can be synthesized using conventional techniques, typically involving the condensation reaction of diisocyanate compounds.
- diisocyanate compound there are no particular limitations on the diisocyanate compound, and both aromatic and aliphatic diisocyanates can be used. Specific examples include tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, phenylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexyl diisocyanate, and dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate.
- the content of carbodiimide groups contained in the carbodiimide compound is typically in the range of 100 to 1000, preferably 250 to 800, and more preferably 300 to 700.
- surfactants may be added to improve the water solubility or water dispersibility of the polycarbodiimide compound, or hydrophilic monomers such as polyalkylene oxides, quaternary ammonium salts of dialkylamino alcohols, and hydroxyalkyl sulfonates may be added.
- the isocyanate compound is a compound having an isocyanate or an isocyanate derivative structure, such as a blocked isocyanate.
- the isocyanate include aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, methylene diphenyl diisocyanate, phenylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate; aliphatic isocyanates having an aromatic ring such as ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethylxylylene diisocyanate; aliphatic isocyanates such as methylene diisocyanate, propylene diisocyanate, lysine diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate; and alicyclic isocyanates such as cyclohexane diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate.
- polymers and derivatives of these isocyanates such as biuretized products, isocyanurated products, urethodionated products, and carbodiimide-modified products. These may be used alone or in combination of two or more.
- blocking agents include bisulfites; phenolic compounds such as phenol, cresol, and ethylphenol; alcohol compounds such as propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol, benzyl alcohol, methanol, and ethanol; active methylene compounds such as methyl isobutanoylacetate, dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, and acetylacetone; mercaptan compounds such as butyl mercaptan and dodecyl mercaptan; lactam compounds such as ⁇ -caprolactam and ⁇ -valerolactam; amine compounds such as diphenylaniline, aniline, and ethyleneimine; acid amide compounds such as acetanilide and acetic acid amide; and oxime compounds such as formaldehyde oxime, acetaldoxime, acetone oxi
- the isocyanate compound may be used alone or as a mixture or bond with various polymers.
- silane coupling compound is an organosilicon compound having an organic functional group and a hydrolyzable group such as an alkoxy group in one molecule.
- epoxy group-containing compounds such as 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane; vinyl group-containing compounds such as vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane; styryl group-containing compounds such as p-styryltrimethoxysilane and p-styryltriethoxysilane; (meth)acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyltriethoxysilane, 3-(meth)acryl
- the content of the crosslinking agent in the resin layer is preferably 0.1 to 90% by mass, more preferably 1 to 70% by mass, even more preferably 3 to 50% by mass, particularly preferably 5 to 30% by mass, and especially preferably 8 to 25% by mass, relative to the total mass of the resin layer (non-volatile components).
- the resin composition forming the resin layer may contain a surfactant, such as an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, or an amphoteric surfactant.
- a surfactant such as an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, or an amphoteric surfactant.
- anionic surfactants include sulfonic acid surfactants such as alkyl sulfonates, alkylaryl sulfonates, and ester sulfonates; phosphate surfactants such as alkyl phosphate esters or their salts, and polyoxyalkylene alkyl ether phosphate esters or their salts; sulfate surfactants such as alkyl sulfate esters and alkyl ether sulfate ester salts; and carboxylate surfactants such as alkyl fatty acid salts.
- sulfonic acid surfactants such as alkyl sulfonates, alkylaryl sulfonates, and ester sulfonates
- phosphate surfactants such as alkyl phosphate esters or their salts, and polyoxyalkylene alkyl ether phosphate esters or their salts
- sulfate surfactants such as alkyl sulfate esters and al
- sulfonic acid-type anionic surfactants include alkyl sulfonates such as decyl sulfonate, dodecyl sulfonate, tetradecyl sulfonate, hexadecyl sulfonate, and octadecyl sulfonate; alkyl aryl sulfonates such as butyl benzene sulfonate, hexyl benzene sulfonate, octyl benzene sulfonate, decyl benzene sulfonate, dodecyl benzene sulfonate, tetradecyl benzene sulfonate, hexadecyl benzene sulfonate, octadecyl benzene sulfonate, dibutyl naphthalene
- alkyl groups having 8 or more carbon atoms preferably 10 to 22, and more preferably 12 to 18 carbon atoms
- metal salts are preferred as salts, with alkali metal salts such as lithium, sodium, and potassium being more preferred, and sodium salts being even more preferred.
- Examples of phosphoric acid type anionic surfactants include alkyl phosphates or salts thereof such as butyl phosphate, butyl phosphate ester salt, hexyl phosphate, hexyl phosphate ester salt, octyl phosphate, octyl phosphate ester salt, decyl phosphate, decyl phosphate ester salt, lauryl phosphate, lauryl phosphate ester salt, tetradecyl phosphate, tetradecyl phosphate ester salt, hexadecyl phosphate, hexadecyl phosphate ester salt, stearyl phosphate, stearyl phosphate salt, polyoxyethylene butyl ether phosphate, polyoxyethylene butyl ether phosphate salt, polyoxyethylene hexyl ether phosphate, polyoxyethylene hexyl ether phosphate salt, polyoxyethylene octy
- the alkyl group has 4 or more carbon atoms, preferably 4 to 22, and more preferably 6 to 12.
- the alkyl group has 4 or more carbon atoms, preferably 6 to 22, and more preferably 8 to 18.
- metal salts and amine salts are preferred as salts, with alkali metal salts such as lithium, sodium, and potassium, alkylamine salts, and alcoholamine salts being particularly preferred, and sodium salts and monoethanolamine salts being even more preferred.
- nonionic surfactants include ester types in which a polyhydric alcohol such as glycerin or sugar is ester-bonded to a fatty acid; ether types such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxyethylene alkylphenyl ether; ester-ether types in which an alkylene oxide is added to a fatty acid or polyhydric alcohol fatty acid ester; and amide types such as fatty acid alkanolamides in which a hydrophobic group and a hydrophilic group are connected via an amide bond.
- ester types, ether types, and ester-ether types are preferred in terms of heat resistance.
- ester-type and ester-ether-type nonionic surfactants include glycerol fatty acid esters such as glycerol mono(di)laurate, glycerol mono(di)stearate, glycerol, glycerol mono(di)oleate, diglycerol mono(di)stearate, and triglycerol mono(di)stearate; polyoxyalkylene glycerol fatty acid esters such as polyoxyethylene glycerol mono(di)laurate, polyoxyethylene glycerol mono(di)stearate, polyoxypropylene glycerol mono(di)laurate, polyoxypropylene glycerol mono(di)stearate, polyoxybutylene glycerol mono(di)laurate, and polyoxybutylene glycerol mono(di)stearate; polyoxyethylene mono(di)laurate, polyoxyethylene mono(di
- glycerin fatty acid esters polyoxyalkylene glycerin fatty acid esters, and polyoxyalkylene fatty acid esters are preferred, and glycerin fatty acid esters and polyoxyalkylene glycerin fatty acid esters, which are fatty acid esters having a glycerin skeleton, are more preferred.
- the alkyl group preferably has 8 or more carbon atoms, more preferably 10 to 22 carbon atoms, and even more preferably 12 to 18 carbon atoms.
- ether-type nonionic surfactants include polyoxyalkylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene isodecyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyldodecyl ether, polyoxypropylene lauryl ether, polyoxypropylene cetyl ether, polyoxypropylene stearyl ether, polyoxypropylene oleyl ether, polyoxybutylene lauryl ether, polyoxybutylene cetyl ether, polyoxybutylene stearyl ether, and polyoxybutylene oleyl ether; and polyoxyalkylene phenyl ethers such as polyoxyethylene triphenyl phenyl ether, polyoxyethylene tribenzyl phenyl ether, and polyoxyethylene distyrene phenyl ether.
- cationic surfactants include quaternary ammonium salts such as alkylammonium salts and alkylbenzylammonium salts, and amine salts such as N-methylbishydroxyethylamine fatty acid ester hydrochloride.
- Examples of quaternary ammonium salt-type cationic surfactants include alkyl ammonium salts such as octyltrimethylammonium salt, decyltrimethylammonium salt, lauryltrimethylammonium salt, tetradecyltrimethylammonium salt, hexadecyltrimethylammonium salt, stearyltrimethylammonium salt, octyldimethylethylammonium salt, decyldimethylethylammonium salt, lauryldimethylethylammonium salt, tetradecyldimethylethylammonium salt, hexadecyldimethylethylammonium salt, octyltriethylammonium salt, lauryltriethylammonium salt, hexadecyltriethylammonium salt, and didecyldimethylammonium salt; and al
- the alkyl group typically has 4 or more carbon atoms, preferably 6 to 22, and more preferably 8 to 18.
- counter ions for the ammonium group include halogen ions, sulfonates, sulfates, phosphates, nitrates, and carboxylates.
- amphoteric surfactants examples include betaine surfactants such as alkylbetaines, amino acid surfactants such as alkylamino fatty acid salts, and amine oxide surfactants such as alkylamine oxides.
- betaine-type amphoteric surfactants include octyl dimethylaminoacetic acid betaine, decyl dimethylaminoacetic acid betaine, lauryl dimethylaminoacetic acid betaine, tetradecyl dimethylaminoacetic acid betaine, hexadecyl dimethylaminoacetic acid betaine, stearyl dimethylaminoacetic acid betaine, octanoic acid amidopropyl betaine, decanoic acid amidopropyl betaine, lauric acid amidopropyl betaine, tetradecanoic acid amidopropyl betaine, hexadecanoic acid amidopropyl betaine, and stearic acid amidopropyl betaine.
- the content of surfactant in the resin layer is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.3 to 8% by mass, and even more preferably 0.4 to 6% by mass, relative to the total mass of the resin layer (non-volatile components).
- the resin composition forming the resin layer may contain particles. Details of such particles are the same as those described in the section on [Particles] contained in the polyester, but the average particle size of the particles is preferably 0.01 to 1 ⁇ m, more preferably 0.02 to 0.9 ⁇ m, even more preferably 0.03 to 0.8 ⁇ m, particularly preferably 0.04 to 0.7 ⁇ m, and especially preferably 0.05 to 0.6 ⁇ m.
- the content of particles in the resin layer is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.3 to 16% by mass, even more preferably 0.5 to 14% by mass, and particularly preferably 0.7 to 12% by mass, relative to the total mass of the resin layer (non-volatile components).
- the resin layer may further contain additives such as antifoaming agents, coating property improvers, thickeners, organic lubricants, ultraviolet absorbers, antioxidants, foaming agents, dyes, and pigments, as appropriate, within the scope of the present invention.
- additives such as antifoaming agents, coating property improvers, thickeners, organic lubricants, ultraviolet absorbers, antioxidants, foaming agents, dyes, and pigments, as appropriate, within the scope of the present invention.
- the resin composition for forming the resin layer may be diluted with a solvent to form a coating liquid. That is, the resin composition may be applied to a polyester film as a liquid coating liquid, and then dried and cured as necessary to form a resin layer.
- the components constituting the resin layer may be dissolved or dispersed in a solvent.
- the concentration of all nonvolatile components of the resin composition in the coating solution is preferably 0.1 to 50% by mass. If the concentration is 0.1% by mass or more, a resin layer of the desired thickness can be efficiently formed. On the other hand, if the concentration is 50% by mass or less, the viscosity during coating can be suppressed, thereby improving the appearance of the resin layer and increasing the stability in the coating solution.
- the solvent is not particularly limited, and either water or an organic solvent can be used. From the viewpoint of environmental protection, it is preferable to prepare an aqueous coating liquid using water as the main solvent (50% by mass or more of the total solvent).
- the water content is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more.
- the aqueous coating liquid may contain a small amount of organic solvent.
- the specific amount of organic solvent should be equal to or less than the amount of water on a mass basis, for example, 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less of the solvent.
- organic solvents examples include alcohols such as ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and glycerin; ethers such as ethyl cellosolve, t-butyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, and tetrahydrofuran; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as ethyl acetate; and amines such as dimethylethanolamine. These can be used alone or in combination. By appropriately selecting and adding these organic solvents to the aqueous coating liquid as needed, the stability and coatability of the coating liquid can sometimes be improved.
- alcohols such as ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and glycerin
- ethers such as ethyl cellosolve, t-butyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, and tetrahydrofuran
- ketones such as acetone and methyl ethyl
- organic solvents include aromatic hydrocarbons such as toluene; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, and isooctane; esters such as ethyl acetate and butyl acetate; ketones such as ethyl methyl ketone and isobutyl methyl ketone; alcohols such as ethanol and 2-propanol; and ethers such as diisopropyl ether and dibutyl ether. These may be used alone or in combination, taking into consideration solubility, coatability, boiling point, etc.
- aromatic hydrocarbons such as toluene
- aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, and isooctane
- esters such as ethyl acetate and butyl acetate
- ketones such as ethyl methyl ketone and isobutyl methyl ketone
- alcohols such as ethanol and 2-prop
- the resin layer contains unreacted components of the resin composition, reacted compounds, or a mixture of these.
- Analysis of the components in the resin layer can be performed using, for example, TOF-SIMS, ESCA, or X-ray fluorescence.
- the resin compositions (non-volatile components) forming each resin layer are the same or substantially the same.
- substantially the same implies that the content of each non-volatile component constituting each resin composition is within a range of ⁇ 5% by mass, and that if different components are contained, the total mass of the different components is less than 5% by mass. It is more preferable that the content of each non-volatile component constituting each resin composition is within a range of ⁇ 3% by mass, and even more preferable that it is within a range of ⁇ 1% by mass. If different components are contained, it is more preferable that the total mass of the different components is less than 3% by mass, and even more preferable that it is less than 1% by mass.
- the method for forming the resin layer is not particularly limited, and any conventionally known method can be used as appropriate, but it is preferable to form the resin layer by coating the above-mentioned resin composition on a polyester film and, if necessary, performing treatments such as drying, curing, heat treatment, etc.
- the coating method is not particularly limited, and any conventionally known coating method can be used, such as reverse gravure coating, direct gravure coating, roll coating, die coating, bar coating, curtain coating, etc.
- the above-mentioned formation method includes in-line coating, which is carried out during the polyester film production process, or offline coating, in which a polyester film that has already been produced is coated outside the system, but in-line coating is preferred.
- In-line coating is a method in which the polyester or resin composition that forms the polyester film is coated at any stage after it has been melt-extruded and stretched, and before it is heat-set and wound up. Coating is usually performed on either an unstretched sheet obtained by melting and quenching, a stretched uniaxially stretched film, a biaxially stretched film before heat-set, or a film after heat-set and before winding up, but it is preferable to coat a stretched uniaxially stretched film.
- a method in which a uniaxially stretched film that has been stretched in the longitudinal direction (MD) is coated and then stretched in the transverse direction (TD) is particularly preferred.
- This method has the advantage of reducing manufacturing costs, as film formation and resin layer formation can be carried out simultaneously.
- the thickness (after drying) of the resin layer formed as described above is preferably 2 ⁇ m or less, and more preferably less than 1 ⁇ m, from the viewpoint of improving the decomposition durability and charge/discharge durability of the polyester film. Specifically, for example, it is preferably 0.01 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less, more preferably 0.015 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less, even more preferably 0.017 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m, and even more preferably 0.02 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
- the thickness of the resin layer can be set appropriately within the above range, and may be, for example, 0.03 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less, 0.035 ⁇ m or more and 0.08 ⁇ m or less, or 0.04 ⁇ m or more and 0.075 ⁇ m or less, etc.
- the amount of nonvolatile components applied in the coating is not limited to the following, but is preferably 0.001 to 1 g/m 2 , more preferably 0.005 to 0.7 g/m 2 , and even more preferably 0.01 to 0.5 g/m 2.
- the amount of application is a value based on the nonvolatile components excluding volatile components such as solvents.
- the amount of non-volatile components applied is the amount applied to the film; for example, if drying and stretching are performed, it is the amount applied after drying and stretching.
- the amount of non-volatile components applied can also be considered an indicator of the thickness of the resin layer, expressed as mass per unit area.
- the present film preferably has a reduction-decomposition-resistant resin layer formed from a resin composition on at least one surface of the polyester film, i.e., the present film preferably has a reduction-decomposition-resistant resin layer formed from a resin composition containing a reduction-decomposition-resistant resin on at least one surface of the polyester film.
- the resin layer may be a reduction-decomposition-resistant resin layer.
- the resin forming the resin layer in the present film preferably has a wide potential window that does not oxidize or reduce within the operating potential of the battery, for example, in the range of 0 to 4 V (Li/Li + ).
- the lower the highest occupied molecular orbital (HOMO) level the better the oxidation resistance, and the higher the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level, the better the reduction resistance. Therefore, a resin having a structure that satisfies these requirements is preferred.
- HOMO highest occupied molecular orbital
- LUMO lowest unoccupied molecular orbital
- the resin forming the resin layer in the present film does not show a reduction current in a voltammogram obtained by linear sweep voltammetry measurement. Specifically, it is preferable that the resin satisfy the following requirements.
- Working electrode An electrode prepared by dispersing a mixture of natural carbon powder, sodium carboxymethyl cellulose, and styrene-butadiene rubber (mass ratio 98:1:1) in water, coating the mixture on copper foil, and then drying. Reference and counter electrodes: lithium metal wire.
- Electrolyte An electrolyte prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate at a concentration of 1 mol/L in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio 3:7). Sweep speed: 1 mV/sec. Sweep range: natural potential (approximately 3.2 V) ⁇ 0 V (Li/Li + ).
- suitable resins include, but are not limited to, one or more selected from the group consisting of polyolefin resins, (meth)acrylic resins, compounds having a glycidyl ether group, and polyalkylene glycols.
- compounds having a glycidyl ether group are particularly preferred from the viewpoints of preventing elution into the electrolyte solution, film-forming properties, and adhesion to the metal layer.
- the content of at least one selected from the group consisting of polyolefin resins, (meth)acrylic resins, polyalkylene glycols, and compounds having a glycidyl ether group is preferably 70% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 85% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, particularly preferably 95 to 100% by mass, and may also be 96 to 99.5% by mass, relative to the total mass of the resin layer (non-volatile components).
- the compound having a glycidyl ether group is preferably a compound containing at least two glycidyl ether groups in the molecule, more preferably a compound containing three or more glycidyl ether groups, and even more preferably a compound containing four to five glycidyl ether groups. Furthermore, the compound having a glycidyl ether group may have a hydroxyl group in the molecule, and the number of hydroxyl groups in the molecule may be one or more, two or more, or two to three.
- the mass average molecular weight (Mw) of the compound having a glycidyl ether group is, for example, preferably 200 to 2,000, and more preferably 550 to 1,800. Note that the mass average molecular weight (Mw) refers to the mass average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as the standard.
- the epoxy equivalent weight (the number of grams of resin containing 1 gram equivalent of epoxy groups [g/eq]) of the compound having a glycidyl ether group is preferably 50 to 300 g/eq, more preferably 1100 to 250 g/eq, even more preferably 120 to 200 g/eq, and even more preferably 140 to 190 g/eq.
- the epoxy equivalent weight is measured in accordance with JIS K 7236 (2009).
- compounds having a glycidyl ether group include glycidyl ether polyepoxides derived from aliphatic polyols. More specific examples include ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, dipropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polyoxypropylene diol diglycidyl ether, polyoxypropylene triol triglycid
- the resin forming the resin layer in this film may contain a reaction product of at least two compounds, including a compound having a glycidyl ether group.
- reaction products derived from a compound having a glycidyl ether group include condensation reaction products between different molecules, such as heat, between a functional group such as an amino group, hydroxyl group, or carboxylic acid group in another component (other compound) in the resin composition constituting the resin layer, or a hydroxyl group, carboxylic acid group, or carboxylate group introduced to improve water dispersibility, and the glycidyl ether group of a compound having a glycidyl ether group. It may also be a reaction product between compounds having glycidyl ether groups.
- the resin forming the resin layer in this film may contain a reaction product of at least two compounds, including polyglycerol polyglycidyl ether.
- reaction products derived from polyglycerol polyglycidyl ether include condensation reaction products between heterogeneous molecules, such as heat, between the glycidyl ether groups of polyglycerol polyglycidyl ether and functional groups such as amino groups, hydroxyl groups, carboxylic acid groups, or hydroxyl groups, carboxylic acid groups, and carboxylate groups introduced to improve water dispersibility in other components (other compounds) in the resin composition that makes up the resin layer. They may also be reaction products between polyglycerol polyglycidyl ethers.
- the content of at least one resin selected from the group consisting of compounds having a glycidyl ether group, polyolefin resins, (meth)acrylic resins, and polyalkylene glycols in the resin layer is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 95 to 100% by mass, or may be 96 to 99.5% by mass, relative to the total mass of the resin layer (non-volatile components).
- the resin layer preferably contains at least one selected from the group consisting of polyolefin resins, (meth)acrylic resins, compounds having a glycidyl ether group, and polyalkylene glycols, and further contains a surfactant, which can improve coatability onto polyester films and prevent coating defects.
- nonionic surfactants examples include anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants, etc.
- nonionic surfactants are preferred from the viewpoint of the stability of the coating liquid after preparation.
- nonionic surfactants ether-type nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers and polyoxyethylene alkylphenyl ethers, and ester-ether-type nonionic surfactants in which alkylene oxide is added to a fatty acid or a polyhydric alcohol fatty acid ester are preferred, and polyoxyethylene alkyl ethers and ester-ether-type nonionic surfactants in which ethylene oxide is added to a polyhydric alcohol fatty acid ester are more preferred.
- ester-ether-type nonionic surfactants ester-ether-type nonionic surfactants in which ethylene oxide is added to acetylene glycol (average number of moles of EO added: 4 to 10) are preferred.
- the HLB value of the nonionic surfactant is preferably 16 or less, more preferably 15 or less, and even more preferably 14 or less. There is no particular lower limit to the HLB value, but it is usually 2 and may be 4.
- the HLB value is a balance between hydrophilicity and hydrophobicity used in the field of surfactants, and is determined by commonly used calculation formulas such as the Griffin, Davis, Kawakami formula, organic conceptual diagram method, etc. Alternatively, the HLB value listed in a catalog or the like may be used.
- the content is preferably 0.1 to 10 mass%, more preferably 0.3 to 8 mass%, and even more preferably 0.4 to 6 mass%, relative to the total mass of the resin layer (non-volatile components).
- the surfactant content is preferably 0.1 mass% or more, the coating liquid can be applied stably.
- the surfactant content is set to 10 mass% or less, coating unevenness can be suppressed.
- the present film has, for example, the following physical properties: However, the following descriptions of the physical properties do not limit the present invention in any way.
- the static friction coefficient ⁇ s measured by overlapping one surface, side A, of the film with the other surface, side B, is preferably 0.26 to 0.75, more preferably 0.28 to 0.72, still more preferably 0.3 to 0.7, particularly preferably 0.31 to 0.6, and especially preferably 0.32 to 0.5. If the static friction coefficient ⁇ s is outside the above range, for example, the running or transportability of the film tends to be insufficient.
- the static friction coefficient ⁇ s is measured by the following method. A test piece measuring 15 x 160 mm was cut from the film before copper deposition, and the static friction coefficient between one side of the test piece and the other side was measured. Specifically, one side of the test piece was held in contact with the other side for 15 seconds before the start of the test, and then measurement was performed in the machine direction (MD) under the following conditions. The sample was conditioned for at least 6 hours before measurement.
- MD machine direction
- ⁇ Device Parallel movement friction tester (MCS-300) manufactured by Yokohama Systems Research Institute - Slider: Total mass 104 g (contact area is a square with a side length of 12 mm) Test speed: 20 mm/min ⁇ Temperature: 23°C ⁇ 2°C Relative humidity: 50% ⁇ 10%
- the ratio of the arithmetic mean heights Sa of the present film (SaB/SaA, which is the ratio of the arithmetic mean height SaA of any one surface, namely side A, to the arithmetic mean height SaB of any other surface, namely side B) is preferably 1 or more and less than 1.2, more preferably 1 or more and 1.19 or less. If the ratio of the arithmetic mean heights Sa exceeds the above upper limit, for example, there is a tendency for the thermal energy applied to both surfaces of the film to become unbalanced, and it is difficult to effectively suppress the occurrence of curling in the film after vapor deposition.
- the ratio of the arithmetic mean height Sa can be set appropriately within the above range, and is not limited to the following, but may be, for example, 1.18 or less, 1.16 or less, 1.14 or less, or the like.
- the ratio of the arithmetic mean heights Sa (SaB/SaA) is based on the condition that SaB ⁇ SaA. For example, when the values of the arithmetic mean heights Sa of the respective surfaces are different, the numerator is used to determine the ratio, with the relatively larger value being used as the numerator.
- the arithmetic mean height Sa of the present film (the arithmetic mean height SaA of any one surface, namely, side A, and/or the arithmetic mean height SaB of any other surface, namely, side B) is preferably 15 nm or less, more preferably 10 nm or less, even more preferably 8 nm or less, still more preferably 7 nm or less, particularly preferably 5 nm or less, and especially preferably 4 nm or less, from the viewpoint of further improving the uniformity of each metal layer formed on both surfaces of the film.
- the lower limit of the arithmetic mean height Sa is not particularly limited, but is, for example, preferably 0.6 nm or more, more preferably 0.8 nm or more, even more preferably 1 nm or more, and particularly preferably 1.2 nm or more.
- the arithmetic mean height Sa can be set appropriately within the above range, and is not limited to the following, but may be, for example, 3.2 nm or less, 3.0 nm or less, 2.5 nm or less, etc. It is particularly preferable that the arithmetic mean height Sa of any one surface, namely, surface A, SaA, and the arithmetic mean height SaB of any other surface, namely, surface B, both be within the above range.
- the arithmetic mean height Sa is one of the surface roughness parameters (ISO 25178), and is a three-dimensional extension of the two-dimensional Ra, calculated by dividing the volume of the area enclosed by the surface shape curve and the mean surface by the measured area. Specifically, if the surface is the XY plane and the height direction is the Z axis, where A is the defined area (the entire image) and Z(x, y) is the height of the image point (x, y) from the plane at height 0, it can be expressed as in the following formula [Equation 1].
- the ratio of the arithmetic mean roughness Ra (RaB/RaA, which is the ratio of the arithmetic mean roughness RaA of any one surface, namely, side A, to the arithmetic mean roughness RaB of any other surface, namely, side B) is, for example, preferably from 1 to 1.25, more preferably from 1 to less than 1.2.
- the ratio of the arithmetic mean roughness Ra can be set appropriately within the above range, and is not limited to the following, but may be, for example, 1.16 or less, 1.14 or less, 1.12 or less, or the like.
- the ratio of arithmetic mean roughness Ra (RaB/RaA) is based on the condition that RaB ⁇ RaA. For example, if the values of arithmetic mean roughness Ra of each surface are different, the numerator is used to determine the ratio.
- the arithmetic mean roughness Ra of the present film is preferably 0.05 ⁇ m or less, more preferably 0.045 ⁇ m or less, even more preferably 0.04 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.038 ⁇ m or less, from the viewpoint of further improving the uniformity of each metal layer formed on both surfaces of the film.
- the lower limit of the arithmetic mean roughness Ra is not particularly limited, and is, for example, 0.008 ⁇ m or more, 0.01 ⁇ m or more, 0.013 ⁇ m or more, etc.
- the ratio of ten-point average roughness Rz (RzB/RzA, which is the ratio of ten-point average roughness RzA of any one surface, namely, side A, to ten-point average roughness RzB of any other surface, namely, side B) is preferably 1 or more and less than 1.5, more preferably 1 or more and 1.4 or less, and even more preferably 1 or more and 1.3 or less.
- the ratio of ten-point average roughness Rz is based on the condition that RzB ⁇ RzA. For example, if the ten-point average roughness Rz values of the respective surfaces are different, the larger value is used as the numerator to determine the ratio.
- the ten-point average roughness Rz of the present film (the ten-point average roughness RzA of any one surface, namely, side A, and/or the ten-point average roughness RzB of any other surface, namely, side B) is preferably 0.3 ⁇ m or less, more preferably 0.25 ⁇ m or less, even more preferably 0.2 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.18 ⁇ m or less, from the viewpoint of further improving the uniformity of each metal layer formed on both surfaces of the film.
- the lower limit of the ten-point average roughness Rz is not particularly limited, and is, for example, 0.004 ⁇ m or more, 0.005 ⁇ m or more, 0.006 ⁇ m or more, etc.
- the ten-point average roughness RzA of any one surface, namely, surface A, and the ten-point average roughness RzB of any other surface, namely, surface B, are both within the above range.
- the ten-point average roughness Rz is one of the line roughness parameters (JIS B 0601 (1994)), and is determined by measuring in a direction perpendicular to the direction in which the recesses in the line direction are continuous.
- the ratio of the maximum cross-sectional heights Rt (RtB/RtA, which is the ratio of the maximum cross-sectional height RtA of any surface, namely, side A, to the maximum cross-sectional height RtB of any surface, namely, side B) is preferably 1 or more and 1.2 or less, more preferably 1 or more and 1.15 or less, and even more preferably 1 or more and 1.1 or less.
- the ratio of the maximum cross-sectional heights Rt (RtB/RtA) is based on the condition that RtB ⁇ RtA. For example, when the values of the maximum cross-sectional heights Rt of the respective surfaces are different, the relatively larger value is used as the numerator to determine the ratio.
- the maximum cross-sectional height Rt of the present film (the maximum cross-sectional height RtA of any one surface, namely, side A, and/or the maximum cross-sectional height RtB of any other surface, namely, side B) is preferably 0.5 ⁇ m or less, more preferably 0.48 ⁇ m or less, even more preferably 0.45 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.4 ⁇ m or less, from the viewpoint of further improving the uniformity of each metal layer formed on both surfaces of the film.
- the lower limit of the maximum cross-sectional height Rt is not particularly limited, and may be, for example, 0.15 ⁇ m or more, 0.2 ⁇ m or more, 0.25 ⁇ m or more, etc.
- the maximum cross-sectional height Rt is one of the line roughness parameters (JIS B 0601 (1994)), and is determined as the sum of the maximum peak height and the maximum valley depth.
- the root mean square height Sq ratio of the present film (SqB/SqA, which is the ratio of the root mean square height SqA of any surface A, which is one surface, to the root mean square height SqB of any surface B, which is the other surface) is preferably 1 or more and 1.9 or less, and from the viewpoint of achieving a high degree of both productivity and uniformity as described above, it is more preferably 1 or more and 1.8 or less, and even more preferably 1 or more and 1.7 or less.
- the ratio of the root mean square height Sq can be set appropriately within the above range, and is not limited to the following, but may be, for example, 1.5 or less, 1.4 or less, etc.
- the ratio of the root mean square heights Sq (SqB/SqA) is based on the condition that SqB ⁇ SqA. For example, when the root mean square heights Sq of the respective surfaces are different, the larger value is used as the numerator to determine the ratio.
- the root mean square height Sq of the present film (the root mean square height SqA of any one surface, namely, side A, and/or the root mean square height SqB of any other surface, namely, side B) is preferably 15 nm or less, more preferably 14 nm or less, even more preferably 13 nm or less, particularly preferably 12 nm or less, and especially preferably 11 nm or less, from the viewpoint of further improving the uniformity of each metal layer formed on both surfaces of the film.
- the lower limit of the root mean square height Sq is not particularly limited, but is, for example, preferably 0.8 nm or more, more preferably 1 nm or more, even more preferably 1.5 nm or more, and particularly preferably 2 nm or more.
- the root mean square height Sq can be set appropriately within the above range, and is not limited to the following, but may be, for example, 8 nm or less, 6 nm or less, 5 nm or less, etc. It is particularly preferable that the root mean square height SqA of any one surface, namely, surface A, and the root mean square height SqB of any other surface, namely, surface B, are both within the above range.
- the root mean square height Sq is one of the surface roughness parameters (ISO 25178) and is a three-dimensional extension of the two-dimensional Rq. In other words, it is the root mean square value of the height data in a defined area, and is a parameter equivalent to the standard deviation of the distance from the mean surface, and can be calculated using the following formula (3).
- the ratio of the maximum cross-sectional heights St of the present film (StB/StA, which is the ratio of the maximum cross-sectional height StA of any surface A, which is one of the surfaces, to the maximum cross-sectional height StB of any surface B, which is the other surface) is preferably 1 or more and 2.6 or less, and from the viewpoint of achieving a high degree of both productivity and homogeneity as described above, it is more preferably 1 or more and 2.4 or less, and even more preferably 1 or more and 2.2 or less.
- the ratio of the maximum cross-sectional height St can be appropriately set within the above range and is not limited to the following, but may be, for example, 2 or less, 1.8 or less, etc.
- the lower limit of the ratio of the maximum cross-sectional height St may be 1.05 or 1.1.
- the ratio of the maximum cross-sectional heights St (StB/StA) is based on the condition that StB ⁇ StA. For example, when the values of the maximum cross-sectional heights St of the respective surfaces are different, the larger value is used as the numerator to determine the ratio.
- the maximum cross-sectional height St of the present film (the maximum cross-sectional height StA of any one surface, namely, side A, and/or the maximum cross-sectional height StB of any other surface, namely, side B) is preferably 600 nm or less, more preferably 550 nm or less, even more preferably 525 nm or less, particularly preferably 500 nm or less, and especially preferably 490 nm or less, from the viewpoint of further improving the uniformity of each metal layer formed on both surfaces of the film.
- the lower limit of the maximum cross-sectional height St is not particularly limited, but is, for example, preferably 30 nm or more, more preferably 40 nm or more, even more preferably 48 nm or more, and particularly preferably 50 nm or more.
- the maximum cross-sectional height St can be set appropriately within the above range, and is not limited to the following, but may be, for example, 300 nm or less, 250 nm or less, 200 nm or less, etc. It is particularly preferable that the maximum cross-sectional height StA of any one surface, namely, face A, and the maximum cross-sectional height StB of any other surface, namely, face B, both fall within the above range.
- the maximum cross-sectional height St is one of the surface roughness parameters (ISO 25178), which is a three-dimensional extension of the two-dimensional Rt, and is the sum (total of absolute values) of the maximum peak height and the maximum valley depth in a defined area.
- the arithmetic mean height Sa, the maximum cross-sectional height St, and the root mean square height Sq are specifically measured as follows. Before metal deposition, such as copper, on the film, measurements were performed using a non-contact surface/layer cross-sectional shape measurement system (VertScan (registered trademark) R550GML) manufactured by Ryoka Systems Co., Ltd., under the conditions of an eyepiece magnification of 1.0, an objective lens magnification of 50, and a measurement area of 178 ⁇ m length ⁇ 238 ⁇ m width. After fourth-order polynomial surface correction and median filter (3 ⁇ 3) processing, the arithmetic mean height Sa, maximum cross-sectional height St, and root-mean-square height Sq were calculated. The measurements were performed 10 times, and the average values were used.
- the arithmetic mean roughness Ra, the ten-point mean roughness Rz, and the maximum cross-sectional height Rt are specifically measured as follows.
- the film before metal deposition such as copper was measured in the longitudinal direction (MD) of the film using a contact surface roughness meter (Surf Coder SE3500) manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd. under the following conditions: stylus tip radius 0.5 mm, evaluation length 2.5 mm, longitudinal magnification 20,000 times, lateral magnification 20 times, cutoff value 0.08 mm, and measurement speed 0.1 mm/sec.
- the arithmetic mean roughness Ra, ten-point mean roughness Rz, and maximum cross-sectional height Rt were determined. The measurement was performed 12 times, and the average value of 10 points obtained by dividing the maximum and minimum values was used as the measured value.
- the method for adjusting the surface properties Sa, Ra, Rz, Rt, St, Sq, and static friction coefficient ⁇ s of the film to fall within the above ranges is not particularly limited, and various methods can be used, such as transfer processes such as embossing roll transfer, embossing belt transfer, and embossing film transfer, sandblasting, shot blasting, etching, engraving, and surface crystallization.
- a preferred method is to roughen the surface by casting a film of molten resin onto a casting roll, as this facilitates the formation of continuous, uniform surface irregularities while extruding the molten resin into a film.
- the surface roughness of the resin film can be adjusted by adjusting the arithmetic mean roughness of the casting roll.
- the surface properties can be adjusted by appropriately adjusting the particle size, shape, and content of particles in the film or by adding an appropriate amount of a crystal nucleating agent. Furthermore, this can also be achieved by adjusting film formation conditions such as the stretching temperature, stretching ratio, uniformity of widthwise stretching, relaxation rate, and cooling temperature. Electrical surface treatments such as corona discharge treatment and atmospheric pressure glow discharge treatment can also be used. Furthermore, when a functional layer such as a resin layer or a release layer is separately provided by coating or the like, this can be achieved by appropriately adjusting the formulation of the coating liquid used, the coating thickness, the coating conditions, the dispersion state of the particles blended in the coating liquid, the timing of coating (inline or offline, etc.), etc.
- the absolute value of the difference in surface free energy of the present film (the absolute value of the difference between the surface free energy ⁇ SV A of any one surface, side A, and the surface free energy ⁇ SV B of any other surface, side B) is preferably 7 mN/m or less, and from the viewpoint of achieving a high level of both productivity and uniformity as described above, it is more preferably 5.5 mN/m or less, even more preferably 5 mN/m or less, still more preferably 3 mN/m or less, particularly preferably 2 mN/m or less, especially preferably 1.5 mN/m or less, particularly preferably 1 mN/m or less, and most preferably 0.8 mN/m or less.
- the lower limit is preferably 0 mN/m, but may also be 0.03 mN/m, 0.08 mN/m, 0.1 mN/m, 0.15 mN/m, 0.17 mN/m, or 0.2 mN/m.
- the surface free energy ratio of this film ( ⁇ SV B/ ⁇ SV A, which is the ratio of the surface free energy ⁇ SV A of any surface A, which is one of the surfaces, to the surface free energy ⁇ SV B of any surface B, which is the other surface ) is preferably 1 or more and 2 or less, and from the viewpoint of achieving a high level of both the productivity and uniformity mentioned above, it is more preferably 1 or more and 1.5 or less, and even more preferably 1 or more and 1.2 or less.
- the surface free energy ratio ( ⁇ SV B/ ⁇ SV A) is based on the condition that ⁇ SV B ⁇ SV A. For example, if the surface free energy ⁇ SV values of each surface are different, the ratio is calculated by using the relatively larger value as the numerator.
- the surface free energy ⁇ SV of the present film (the surface free energy ⁇ SV A of any one surface, namely side A, and the surface free energy ⁇ SV B of any other surface, namely side B) is, from the viewpoint of further improving the homogeneity and adhesion of each metal layer formed on both surfaces of the film, preferably 20 mN/m or more, more preferably 25 mN/m or more, even more preferably 30 mN/m or more, and particularly preferably 35 mN/m or more.
- the lower limit of the surface free energy ⁇ SV is not particularly limited, but is, for example, preferably 90 mN/m or less, more preferably 75 mN/m or less, even more preferably 60 mN/m or less, particularly preferably 55 mN/m or less, and especially preferably 50 mN/m or less. It is particularly preferable that the surface free energy ⁇ SV of any one surface, namely, surface A, ⁇ SV A, and the surface free energy ⁇ SV B of any other surface, namely, surface B, both be within the above range.
- Surface free energy is composed of the sum of components of intermolecular forces.
- the intermolecular forces are classified into dispersion forces, orientation forces, induction forces, and hydrogen bonding forces, which respectively constitute the surface free energy as a dispersion component (Dispersion), a polar component (Polar), an induction component (Induction), and a hydrogen bonding component (Hydrogen).
- Dispersion dispersion
- polar component Polar
- induction Induction
- Hydrogen hydrogen bonding component
- the inductive component is very weak and can be ignored, and the hydrogen bonding component can be grouped into the polar component.
- the components of the surface free energy ⁇ SV are values determined by the following measurement and calculation methods.
- the contact angle ( ⁇ 1 ) between a first liquid, whose ⁇ LV1 , ⁇ LV1 d and ⁇ LV1 p are known below, and the surface to be measured, and the contact angle ( ⁇ 2 ) between a second liquid, whose ⁇ LV2 , ⁇ LV2 d and ⁇ LV2 p are known below, and the surface to be measured are measured.
- ⁇ SV d Dispersion component of the surface free energy ⁇ SV of the surface to be measured
- ⁇ SV p Polar component of the surface free energy ⁇ SV of the surface to be measured
- ⁇ LV1 Surface tension of the first liquid ⁇ LV2 : Surface tension of the second liquid ⁇ 1 : Contact angle of the first liquid ⁇ 2 : Contact angle of the second liquid ⁇ LV1 d : Dispersion component of the surface tension of the first liquid ⁇ LV1 p : Polar component of the surface tension of the first liquid ⁇ LV2 d : Dispersion component of the surface tension of the second liquid ⁇ LV2 p : Polar component of the surface tension of the second liquid
- the method for adjusting the surface free energy of the film surface to the above range is not particularly limited, but it can be adjusted, for example, by the composition of the film surface. In particular, it is effective to adjust it by the composition of each resin composition forming the resin layer of the film and the thickness of the resin layer. Furthermore, by making the composition of the surface or resin layer on the A-side surface (one surface) closer to the composition of the surface or resin layer on the B-side surface (the other surface), specifically by making the resin compositions the same or substantially the same, it becomes easier to adjust the absolute value or ratio of the difference in surface free energy to the above range.
- the surface free energy value can be easily increased, making it easier to adjust it to a desired value.
- the hydrophilic group-containing compound is not particularly limited as long as it contains a hydrophilic group.
- the hydrophilic group of the hydrophilic group-containing compound is a functional group that forms a weak bond with water molecules by hydrogen bonding or the like, and examples thereof include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, and a thiol group.
- the hydrophilic group-containing compound examples include compounds containing a (meth)acryloyl group, polyvinyl alcohol, glycerin, polyglycerin, alkylene oxide adducts of glycerin or polyglycerin, and polyalkylene oxides.
- polyvinyl alcohol and compounds containing a (meth)acryloyl group are preferred from the viewpoint of adhesion to the metal layer.
- the hydrophilic group-containing compound is preferably a polymer containing a structural unit having a hydrophilic group.
- the surface free energy is measured as follows.
- the contact angle was measured using a contact angle meter (DMo-501 model) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., when 1 ⁇ L of pure water or methylene iodide was dropped onto a film before copper deposition that had been conditioned for 24 hours or more in an environment of 23°C and 50% RH.
- the contact angle was measured 60 seconds after each liquid was dropped onto the film.
- the surface free energy of the film surface was calculated using the obtained contact angle and the surface tension component values of each liquid (Table 1) according to the Owens-Wendt-Rable-Kaelble (OWRK) theoretical formula.
- the crystalline melting temperature (Tm) of the present film as determined by differential scanning calorimetry (DSC) is preferably 258°C or lower. If the crystalline melting temperature (Tm) is 258°C or lower, for example, the temperature at which melting insulation begins during a short circuit is lowered, thereby quickly starting to stop or prevent a runaway reaction due to a short circuit. From this perspective, the crystalline melting temperature (Tm) is preferably 256°C or lower, more preferably 254°C or lower, and even more preferably 252°C or lower. On the other hand, from the viewpoint of formability and strength retention during high-temperature treatment, the crystalline melting temperature (Tm) is preferably 200°C or higher, more preferably 220°C or higher, and even more preferably 240°C or higher.
- Tm crystalline melting temperature
- the crystalline melting temperature Tm is measured as follows.
- the crystalline melting temperature (Tm) was measured using a PerkinElmer differential scanning calorimeter (DSC 8500) in accordance with JIS K 7121 (2012) when the temperature was raised from 20°C to 300°C at a rate of 10°C per minute.
- the extreme value of the maximum endothermic peak was taken as the crystalline melting temperature Tm.
- the analysis was performed by selecting the corresponding maximum endothermic peak range from "Peak Area" in the "Analysis" menu of the built-in software.
- the shrinkage percentage of the present film when heat-treated at 120°C for 5 minutes is preferably 1.2% or less, more preferably 1.1% or less, even more preferably 1% or less, and particularly preferably 0.9% or less in either the longitudinal direction (MD) or the transverse direction (TD), from the viewpoint of suppressing a decrease in adhesion to the metal layer and deformation of the film.
- the lower limit of the shrinkage percentage (120°C, 5 minutes) is not particularly limited, but is usually about -0.5%, preferably -0.3% or more. It is particularly preferable that the shrinkage percentage (120°C, 5 minutes) is within the above range in both the longitudinal direction (MD) and the transverse direction (TD).
- the shrinkage percentage of the present film when heat-treated at 150°C for 5 minutes is preferably 2.2% or less, more preferably 2.1% or less, and even more preferably 2% or less, in either the longitudinal direction (MD) or the transverse direction (TD).
- the lower limit of the shrinkage percentage (150°C, 5 minutes) is not particularly limited, but is usually about -0.5%, preferably -0.1% or more. It is particularly preferred that the shrinkage percentage (150°C, 5 minutes) be within the above range in both the longitudinal direction (MD) and the transverse direction (TD).
- the shrinkage of the present film when heat-treated at 180°C for 5 minutes is preferably 4% or less in either the longitudinal direction (MD) or the transverse direction (TD), more preferably 3.8% or less, and even more preferably 3.5% or less.
- the lower limit of the shrinkage (180°C, 5 minutes) is not particularly limited, but is usually about -0.5%, preferably 0%. It is particularly preferred that the shrinkage (180°C, 5 minutes) be within the above range in both the longitudinal direction (MD) and the transverse direction (TD).
- the method for adjusting the shrinkage rates 120°C, 5 minutes), (150°C, 5 minutes), and (180°C, 5 minutes) within the above ranges.
- these can be adjusted by the type and content of polyester that makes up the film, the particle size and content of particles if particles are included, and the film-making conditions of the film.
- a film foil for a battery current collector using the metal lamination film of the present invention (hereinafter also referred to as "the present film foil") has a metal layer on the surface of the present film facing the resin layer.
- the metal layer may be provided on at least one side of the present film, but it is more preferable to provide a metal layer on both sides.
- the metal forming the metal layer is not particularly limited, but examples thereof include conductive metals such as aluminum, nickel, gold, silver, copper, cadmium, titanium, and alloys containing two or more of these.
- the metal layer is preferably made of copper or aluminum, as it is widely used, for example, as an electrode current collector (positive electrode current collector) used in the positive electrode of a lithium-ion battery or an electrode current collector (negative electrode current collector) used in the negative electrode.
- electrode current collector positive electrode current collector
- negative electrode current collector negative electrode current collector
- "made of” means that copper or aluminum is contained as the main component.
- the metal layer may also contain elements other than the conductive metal.
- the metal layer is preferably formed by vapor deposition, plating, or sputtering. More specifically, conventional methods such as vacuum vapor deposition, electrolytic plating, electroless plating, and sputtering can be used. In other words, the metal layer is preferably a metal vapor deposition layer, a metal plating layer, or a metal sputtering layer.
- the thickness of the metal layer is typically 0.01 to 100 ⁇ m, preferably 0.013 to 50 ⁇ m, more preferably 0.015 to 20 ⁇ m, and even more preferably 0.02 to 5 ⁇ m.
- the metal layer has a two-layer structure.
- a two-layer structure in which one metal layer is applied to the present film by vapor deposition or sputtering, and the other metal layer is applied to the other metal layer by plating.
- the present film foil will have a metal layer applied by vapor deposition or sputtering, and a metal layer applied by plating, in that order, on both sides of the polyester film.
- a battery current collector using the present film foil (hereinafter also referred to as the present current collector) comprises an electrode layer on a metal layer.
- the electrode layer is formed by laminating a conventionally known electrode agent on the surface of the metal layer, and can be used as a battery electrode.
- the layer structure of the current collector is not limited to the following, but is preferably, for example, "electrode layer 13/metal layer 12/resin layer 11b/polyester film (substrate layer) 11a/resin layer 11b/metal layer 12/electrode layer 13" as shown in FIG. 9.
- this current collector can be used to manufacture batteries such as lithium-ion batteries using conventional methods.
- the present film and film foil exhibit excellent electrochemical stability, they are preferably used for electrode substrates such as battery current collectors and tab leads, particularly electrodes coated with an active material that oxidizes and reduces at a base potential. Furthermore, because the present film also has metal adhesion, it can also be used favorably for battery exterior materials, metal wiring substrates, RF tags, etc.
- the current collector have a structure such as "electrode layer (cathode)/metal layer/resin layer/substrate layer (polyester film)/resin layer/metal layer/electrode layer (cathode)" for a positive electrode current collector, and "electrode layer (negative electrode)/metal layer/resin layer/substrate layer (polyester film)/resin layer/metal layer/electrode layer (negative electrode)” for a negative electrode current collector.
- the following laminated film is used for producing a film foil for a battery current collector or a battery current collector.
- the peak intensity ( ⁇ ) before the test is a peak intensity derived from C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in a Raman spectrum (Rm ⁇ ) measured in a cross-sectional region of the polyester film contained in the test film (s ⁇ ) within a range of 1 ⁇ m in the thickness direction from one surface of the polyester film, where the peak intensity derived from skeletal vibration of the benz
- the peak intensity ( ⁇ ) after the test is the peak intensity due to C ⁇ O stretching vibration appearing in the range of 1650 to 1800 cm ⁇ 1 in a Raman spectrum (Rm ⁇ ) measured in a cross-sectional region of the polyester film contained in the test film (s ⁇ ) after the test described below, within a range of 1 ⁇ m in the thickness direction from the one surface, where the peak intensity is defined as 1 when the peak intensity due to skeletal vibration of the benzene ring appearing in the range of 1550 to 1650 cm ⁇ 1 in the Raman spectrum (Rm ⁇ ).
- test film (s ⁇ ) after test A test film (s ⁇ ) was prepared by laminating a copper layer on the resin layer side of the laminated film, and a separator and lithium foil were laminated in this order on the copper layer side of the test film (s ⁇ ).
- An electrolyte solution prepared by dissolving lithium bis(fluorosulfonyl)imide in a mixed solvent of sulfolane and dimethoxyethane (molar ratio 1:2) was added so that the test film (s ⁇ ), separator, and lithium foil were immersed, and the resulting coin cell (diameter 20 mm, height 3.2 mm) was prepared.
- test film (s ⁇ ) after the test was designated the test film (s ⁇ ) after the test.
- composition and structure of the laminated film are the same as those of the main film described above.
- the term “main component” means a component that has a significant effect on the properties of the material, and the content of the component is usually 50% by mass or more of the entire material, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90 to 100% by mass.
- the term “film” includes the term “sheet”
- the term “sheet” includes the term “film”.
- test film having a layer structure of "copper layer/resin layer/base layer (polyester film)” was prepared by providing a 30 nm thick copper layer (copper purity 99.9%) on the surface side of a polyester film (114 mm x 114 mm) having a resin layer using a vacuum deposition apparatus (EBX-10D, manufactured by ULVAC, Inc.).
- a comparative test film having a layer structure of "copper layer/base layer (polyester film)” was prepared by the same method (Comparative Example 1).
- the conditions for the vacuum deposition were a degree of vacuum of 4.0 ⁇ 10 ⁇ 3 [Pa], a deposition time of 30 seconds, and a current value of 250 mA.
- LiFSI lithium bis(fluorosulfonyl)imide
- a mixed solvent of sulfolane and dimethoxyethane molar ratio 1:2
- lithium foil purity 99.8%
- test coin cell contained a laminated structure of "lithium foil/separator/copper layer/resin layer/base layer (polyester film)."
- the comparative test film contained a laminated structure of "lithium foil/separator/copper layer/base layer (polyester film).”
- the Raman spectrum of the test film after the test was also measured in the same manner. That is, after the electrodeposition-dissolution cycle was repeated a total of 10 times, the test coin cell was disassembled in an argon atmosphere in a glove box, the test film was removed, and the Raman spectrum was measured using the same method as above.
- LSV Linear Sweep Voltammetry
- a voltammogram (blank) was obtained by plotting the voltage (V) on the horizontal axis and the current density (mA/cm 2 ) on the vertical axis.
- Working electrode, reference electrode, and counter electrode A working electrode obtained by coating a slurry solution prepared by dispersing a mixture of natural carbon powder, sodium carboxymethyl cellulose, and styrene-butadiene rubber (mass ratio 98:1:1) in water on the surface of copper foil, drying the foil, and cutting the resulting foil into strips.
- Reference electrode and counter electrode Lithium metal wire.
- Polyester (P-1) polyethylene terephthalate (intrinsic viscosity 0.64 dL/g, substantially particle-free)
- Polyester (P-2) polyethylene terephthalate (intrinsic viscosity 0.65 dL/g, containing 0.2% by mass of amorphous silica having an average particle size of 2 ⁇ m)
- Resin (A-1) Polyglycerol polyglycidyl ether (epoxy equivalent: 183 g/eq)
- Resin (A-2) Carboxy group-containing acrylic resin (Alphon UC-3000, manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
- Resin (A-3) Acrylic resin containing carboxyl and methylol groups (Nikasol RX-7013ED, manufactured by Nippon Carbide Industries Co., Ltd.)
- Resin (A-4) Carboxy group-containing acrylic resin (Alphon UC-3080, manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
- Resin (A-5) Acrylic resin containing carboxyl groups, cyano groups, and methylol groups (Nikasol PK-8012K, manufactured by Nippon Carbide Industries Co., Ltd.)
- Surfactant (B-1) A nonionic surfactant with an HLB of 13.3, mainly composed of polyoxyethylene alkyl ether.
- Particles (C-1) Silica particles with an average particle size of 0.07 ⁇ m
- the film was cooled and solidified while in close contact with a mirror-finished cooling drum with a surface temperature of 40 to 50 ° C. to produce an unstretched film.
- This film was stretched 3.4 times in the longitudinal direction while passing through a group of heated rolls at 85 ° C. to produce a uniaxially stretched film.
- this uniaxially stretched film was introduced into a tenter stretching machine, stretched 4.3 times in the width direction at 110°C, further subjected to heat treatment at 235°C for 1 to 30 seconds, and then subjected to cooling treatment at 140°C under 2% relaxation in the width direction to obtain a biaxially stretched polyester film with a thickness of 50 ⁇ m.
- Example 1 Coating solution I shown in Table 1 below was applied to one surface of the biaxially stretched polyester film obtained in Comparative Example 1, and the film was heated and cured in an oven at 100°C for 3 minutes and 210°C for 1 minute to form a resin layer having a thickness (after drying) of 0.050 ⁇ m, thereby obtaining a laminated polyester film having a resin layer.
- the film was cooled and solidified while in close contact with a mirror-finished cooling drum with a surface temperature of 40 to 50 ° C. to produce an unstretched film.
- This film was stretched 3.4 times in the longitudinal direction while passing through a group of heated rolls at 85 ° C. to produce a uniaxially stretched film.
- Coating Solution II shown in Table 1 below was applied to one surface of this uniaxially stretched film, and then this film was introduced into a tenter stretching machine, stretched 4.3 times in the width direction at 110°C, further subjected to heat treatment at 235°C, and then subjected to a 2% relaxation treatment in the width direction to form a biaxially stretched film having a thickness of 50 ⁇ m and a resin layer with a film thickness (after drying) of 0.040 ⁇ m, thereby obtaining the laminated polyester film of Example 2.
- Examples 3 and 4 The laminated polyester films of Examples 3 and 4 were obtained in the same manner as in Example 2, except that Coating Solution II in Example 2 was changed to the coating solutions shown in Table 1.
- A-4' is resin (A-4) neutralized with aqueous ammonia.
- Neutralized resin (A-4') of resin (A-4) was obtained by adding resin (A-4) to pure water and neutralizing it by adding aqueous ammonia while heating and stirring at 40°C. The amount of aqueous ammonia added was 1.2 equivalents (calculated value) relative to the carboxyl groups of resin (A-4).
- the electrolyte solution using resin (A-1) or resin (A-2) and the electrolyte solution alone (blank) exhibited roughly the same behavior.
- the maximum value of the current density ratio calculated by the following method was small, 1.2, when resin (A-1) or resin (A-2) was used.
- the maximum value of the current density ratio was relatively large, at 8.3.
- the specified potential refers to potentials (61 points) in increments of 0.05 V (Li/Li + ) in the range of 0.0 V (Li/Li + ) to 3.0 V (Li/Li + ). If there is no current density data at the specified potential, the current density value in the range of the specified potential ⁇ 0.02 V (Li/Li + ) shall be used.
- the maximum value of the current density ratio is not limited, but is, for example, preferably 8 or less, more preferably 6.5 or less, even more preferably 5 or less, still more preferably 4 or less, even more preferably 3 or less, and particularly preferably 2 or less.
- resins (A-3), (A-4), and (A-5) are insoluble in the electrolyte, making direct linear sweep voltammetry measurement difficult.
- linear sweep voltammetry measurement can be performed using the monomer components that make up the resin to confirm that they are not prone to decomposition.
- the metal lamination film of the present invention exhibits excellent electrochemical stability and is therefore suitable for use in applications requiring electrochemical stability, such as battery components.
- Battery components include, for example, current collectors and tab leads, and batteries include, for example, lithium ion batteries and sodium ion batteries.
- the metal lamination film of the present invention also has metal adhesion, it can also be used favorably in battery exterior materials, metal wiring substrates, RF tags, and the like.
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Abstract
金属積層用フィルムの電気化学的安定性の向上に寄与する。 ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有する金属積層用フィルムであって、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する金属積層用フィルム。 [式] 試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
Description
本発明は、金属積層用フィルム、フィルム箔、電池集電体用フィルム箔、及び電池集電体に関する。
ポリエステルフィルムは、透明性、光学特性、寸法安定性、機械的強度、耐熱性、耐薬品性、電気的特性等に優れることから、さまざまな分野で使用されている。具体的には、磁気記録材料、包装材料、太陽電池用途、液晶偏光板のセパレータ、ドライフィルムレジスト用基材、電極基材、積層セラミックコンデンサのグリーンシートを成形するための離型フィルムの他、反射防止フィルム、拡散シート、プリズムシート等の光学フィルム、ラベル印刷用フィルムなど幅広く使用されている。
二次電池用の集電体においては、ポリエステルフィルムからなる基材の表面を金属薄膜で覆った積層構成の集電体が用いられる場合がある。かかる基材を用いた積層構成の集電体は、内部短絡等による異常発熱が生じたときに、基材が溶融変形して金属薄膜が破断する電流遮断機能を有する点などで有効なものである(特許文献1、2参照)。
しかしながら、ポリエステルフィルムからなる基材の表面に金属層を積層した構造を有する集電体は、例えばリチウムイオン電池の充放電時の動作範囲においてポリエステルフィルムの還元分解が生じる等の課題があるため、電気化学的安定性、とりわけ充放電耐久性の観点から更なる改善が必要なことが本発明者の検討により明らかとなった。
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、金属層が積層される用途に用いられるポリエステルフィルムの電気化学的安定性の向上に寄与できる金属積層用フィルムを提供する。
また、本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池の充放電耐久性の向上に寄与できる金属積層用フィルムを提供する。
本発明者は、上記課題に鑑みて鋭意検討を重ねた結果、次の構成を有することで、上記課題を解決できることを見出した。本発明は、以下の態様を有する。
[1]
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有する金属積層用フィルムであって、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する金属積層用フィルム。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[試験前のピーク強度(α)]
試験前のピーク強度(α)とは、上記金属積層用フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後のピーク強度(β)]
試験後のピーク強度(β)とは、下記試験後における試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後における試験用フィルム(sβ)]
上記金属積層用フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)の銅層側に対してセパレータ及びリチウム箔をこの順で積層し、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を、試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加して封止してなる試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を作製する。上記試験用コインセルに対して電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流し、次いで電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流すサイクルを合計10回繰り返した後、試験用コインセルから取り出された試験用フィルムを試験後における試験用フィルム(sβ)とする。
[2]
上記樹脂層に含まれる樹脂が下記要件を充足する、[1]に記載の金属積層用フィルム。
(要件)
下記条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vb)と、下記条件のうち下記電解液に対して上記樹脂層に含まれる樹脂又は該樹脂を構成するモノマー成分を0.5mmоl/L以上溶解させた以外は同じ条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vp)とを対比して、異なる電位に還元電流が観察されない。
[リニアスイープボルタンメトリー測定条件]
作用極:天然炭素粉末、カルボキシメチルセルロースナトリウム、及びスチレンブタジエンゴムの混合物(質量比98:1:1)を水に分散させて銅箔に塗工後乾燥させた電極。
参照極及び対極:リチウム金属線。
電解液:炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとの混合溶媒(体積比3:7)に六フッ化リン酸リチウムを1mоl/Lの濃度で溶解した電解液。
掃引速度:1mV/秒。
掃引範囲:自然電位(約3.2V)→0V(vs Li/Li+)。
[3]
上記樹脂層がポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアルキレングリコール、及びグリシジルエーテル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する、[1]又は[2]に記載の金属積層用フィルム。
[4]
上記樹脂層がグリシジルエーテル基を有する化合物又はグリシジルエーテル基を有する化合物と少なくとも1種以上の化合物による反応生成物を含有する、[1]~[3]のいずれかに記載の金属積層用フィルム。
[5]
上記樹脂層がポリグリセロールポリグリシジルエーテル又はポリグリセロールポリグリシジルエーテルと少なくとも1種以上の化合物による反応生成物を含有する、[1]~[4]のいずれかに記載の金属積層用フィルム。
[6]
上記ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアルキレングリコール、及びグリシジルエーテル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の含有量は上記樹脂層(不揮発成分)の総質量に対して70質量%以上である、[3]に記載の金属積層用フィルム。
[7]
上記樹脂層の厚みが1μm未満である、[1]~[6]のいずれかに記載の金属積層用フィルム。
[8]
上記樹脂層が上記ポリエステルフィルムの表面に直接形成されてなる、[1]~[7]のいずれかに記載の金属積層用フィルム。
[9]
[1]~[8]のいずれかに記載の金属積層用フィルムの樹脂層側の表面に金属層を積層してなる、フィルム箔。
[10]
上記金属層が金属蒸着層、金属めっき層及び金属スパッタ層のいずれかである、[9]に記載のフィルム箔。
[11]
上記金属層が銅、アルミ、ニッケル、クロム、及びこれらを2種以上含む合金からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、[9]又は[10]に記載のフィルム箔。
[12]
[9]~[11]のいずれかに記載のフィルム箔を用いてなる電池集電体用フィルム箔。
[13]
[12]に記載の電池集電体用フィルム箔の金属層の表面に電極層を積層してなる、電池集電体。
[14]
上記電池集電体における電池がリチウムイオン電池又はナトリウムイオン電池である、[13]に記載の電池集電体。
[15]
電池集電体用フィルム箔又は電池集電体の製造のための下記積層フィルムの使用。
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有し、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する積層フィルム。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[試験前のピーク強度(α)]
試験前のピーク強度(α)とは、上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後のピーク強度(β)]
試験後のピーク強度(β)とは、下記試験後における試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後における試験用フィルム(sβ)]
上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)の銅層側に対してセパレータ及びリチウム箔をこの順で積層し、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を、試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加して封止してなる試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を作製する。上記試験用コインセルに対して電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流し、次いで電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流すサイクルを合計10回繰り返した後、試験用コインセルから取り出された試験用フィルムを試験後における試験用フィルム(sβ)とする。
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有する金属積層用フィルムであって、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する金属積層用フィルム。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[試験前のピーク強度(α)]
試験前のピーク強度(α)とは、上記金属積層用フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後のピーク強度(β)]
試験後のピーク強度(β)とは、下記試験後における試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後における試験用フィルム(sβ)]
上記金属積層用フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)の銅層側に対してセパレータ及びリチウム箔をこの順で積層し、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を、試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加して封止してなる試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を作製する。上記試験用コインセルに対して電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流し、次いで電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流すサイクルを合計10回繰り返した後、試験用コインセルから取り出された試験用フィルムを試験後における試験用フィルム(sβ)とする。
[2]
上記樹脂層に含まれる樹脂が下記要件を充足する、[1]に記載の金属積層用フィルム。
(要件)
下記条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vb)と、下記条件のうち下記電解液に対して上記樹脂層に含まれる樹脂又は該樹脂を構成するモノマー成分を0.5mmоl/L以上溶解させた以外は同じ条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vp)とを対比して、異なる電位に還元電流が観察されない。
[リニアスイープボルタンメトリー測定条件]
作用極:天然炭素粉末、カルボキシメチルセルロースナトリウム、及びスチレンブタジエンゴムの混合物(質量比98:1:1)を水に分散させて銅箔に塗工後乾燥させた電極。
参照極及び対極:リチウム金属線。
電解液:炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとの混合溶媒(体積比3:7)に六フッ化リン酸リチウムを1mоl/Lの濃度で溶解した電解液。
掃引速度:1mV/秒。
掃引範囲:自然電位(約3.2V)→0V(vs Li/Li+)。
[3]
上記樹脂層がポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアルキレングリコール、及びグリシジルエーテル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する、[1]又は[2]に記載の金属積層用フィルム。
[4]
上記樹脂層がグリシジルエーテル基を有する化合物又はグリシジルエーテル基を有する化合物と少なくとも1種以上の化合物による反応生成物を含有する、[1]~[3]のいずれかに記載の金属積層用フィルム。
[5]
上記樹脂層がポリグリセロールポリグリシジルエーテル又はポリグリセロールポリグリシジルエーテルと少なくとも1種以上の化合物による反応生成物を含有する、[1]~[4]のいずれかに記載の金属積層用フィルム。
[6]
上記ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアルキレングリコール、及びグリシジルエーテル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の含有量は上記樹脂層(不揮発成分)の総質量に対して70質量%以上である、[3]に記載の金属積層用フィルム。
[7]
上記樹脂層の厚みが1μm未満である、[1]~[6]のいずれかに記載の金属積層用フィルム。
[8]
上記樹脂層が上記ポリエステルフィルムの表面に直接形成されてなる、[1]~[7]のいずれかに記載の金属積層用フィルム。
[9]
[1]~[8]のいずれかに記載の金属積層用フィルムの樹脂層側の表面に金属層を積層してなる、フィルム箔。
[10]
上記金属層が金属蒸着層、金属めっき層及び金属スパッタ層のいずれかである、[9]に記載のフィルム箔。
[11]
上記金属層が銅、アルミ、ニッケル、クロム、及びこれらを2種以上含む合金からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、[9]又は[10]に記載のフィルム箔。
[12]
[9]~[11]のいずれかに記載のフィルム箔を用いてなる電池集電体用フィルム箔。
[13]
[12]に記載の電池集電体用フィルム箔の金属層の表面に電極層を積層してなる、電池集電体。
[14]
上記電池集電体における電池がリチウムイオン電池又はナトリウムイオン電池である、[13]に記載の電池集電体。
[15]
電池集電体用フィルム箔又は電池集電体の製造のための下記積層フィルムの使用。
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有し、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する積層フィルム。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[試験前のピーク強度(α)]
試験前のピーク強度(α)とは、上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後のピーク強度(β)]
試験後のピーク強度(β)とは、下記試験後における試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後における試験用フィルム(sβ)]
上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)の銅層側に対してセパレータ及びリチウム箔をこの順で積層し、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を、試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加して封止してなる試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を作製する。上記試験用コインセルに対して電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流し、次いで電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流すサイクルを合計10回繰り返した後、試験用コインセルから取り出された試験用フィルムを試験後における試験用フィルム(sβ)とする。
本発明によれば、ポリエステルフィルムを基材として含む金属積層用フィルムの電気化学的安定性の向上に寄与できる。また、本発明の一実施形態によれば、二次電池の充放電耐久性の向上に寄与できる。
次に、本発明の実施形態の一例について説明する。但し、本発明は、次に説明する実施形態に限定されるものではない。
<<金属積層用フィルム>>
本発明の一実施形態に係る金属積層用フィルム(以下、「本フィルム」又は「積層フィルム」とも称する。)は、基材フィルムとしてのポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有することが好ましい。本フィルムは、電気化学的安定性、とりわけポリエステルの分解耐久性に優れることに加えて、金属に対する密着性も良好であるため、金属を積層する用途に好適なものである。中でも、本フィルムは、充放電耐久性に優れているため、金属層を積層した積層構成を有する電極集電体等の用途に特に好適なものである。
本発明の一実施形態に係る金属積層用フィルム(以下、「本フィルム」又は「積層フィルム」とも称する。)は、基材フィルムとしてのポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有することが好ましい。本フィルムは、電気化学的安定性、とりわけポリエステルの分解耐久性に優れることに加えて、金属に対する密着性も良好であるため、金属を積層する用途に好適なものである。中でも、本フィルムは、充放電耐久性に優れているため、金属層を積層した積層構成を有する電極集電体等の用途に特に好適なものである。
本フィルムは、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有する金属積層用フィルムであって、試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足することが好ましい。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
〔試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)〕
上記式(1)に示す比(β/α)は、試験前後におけるC=O伸縮振動に由来するピーク強度の比、すなわちポリエステルフィルムの分解耐久性ないし充放電耐久性を示すものである。当該比(β/α)は0.46を超えるものであれば、分解耐久性ないし充放電耐久性に優れたものとなる。
当該比(β/α)は、本発明の効果を顕著に奏する観点から、0.50以上が好ましく、より好ましくは0.60以上、更に好ましくは0.70以上、特に好ましくは0.75以上、殊に好ましくは0.80以上、とりわけ好ましくは0.90以上であり、上限値は1.20以下が好ましく、より好ましくは1.10以下であり、更に好ましくは1.00±0.05である。当該比が上記範囲内であれば、ポリエステルフィルムの耐分解性を更に高めることができ、例えばリチウムイオン電池等に適用した場合のフィルムの充放電耐久性を向上させることができる。
上記式(1)に示す比(β/α)は、試験前後におけるC=O伸縮振動に由来するピーク強度の比、すなわちポリエステルフィルムの分解耐久性ないし充放電耐久性を示すものである。当該比(β/α)は0.46を超えるものであれば、分解耐久性ないし充放電耐久性に優れたものとなる。
当該比(β/α)は、本発明の効果を顕著に奏する観点から、0.50以上が好ましく、より好ましくは0.60以上、更に好ましくは0.70以上、特に好ましくは0.75以上、殊に好ましくは0.80以上、とりわけ好ましくは0.90以上であり、上限値は1.20以下が好ましく、より好ましくは1.10以下であり、更に好ましくは1.00±0.05である。当該比が上記範囲内であれば、ポリエステルフィルムの耐分解性を更に高めることができ、例えばリチウムイオン電池等に適用した場合のフィルムの充放電耐久性を向上させることができる。
当該比(β/α)を上記範囲内に制御する方法としては、以下に制限されないが、例えば、樹脂層を構成する樹脂の種類、樹脂と共に配合する成分、これらの含有割合、樹脂層の厚み、製膜方法等を適宜調整することによって当該比(β/α)を上記範囲内に制御することができるが、好ましくは、所望の動作電位の範囲内において酸化還元反応を示さない成分を用いる方法が有効である。また、樹脂層を必要に応じた硬化の程度とすることにより、電解液の樹脂層への浸透、電解液による樹脂層の溶出を防止することができるため有効である。
[ピーク強度(α)及び(β)の測定]
上記式(1)の試験前のピーク強度(α)の測定は、本フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を用いて行う。試験用フィルム(sα)は、例えば、本フィルムの樹脂層の表面側に、真空蒸着装置等を用いて銅層を設けることにより作製する。試験用フィルムは「銅層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)」の層構成を有するものである。なお、詳細は後記実施例に記載のとおりである。
上記式(1)の試験前のピーク強度(α)の測定は、本フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を用いて行う。試験用フィルム(sα)は、例えば、本フィルムの樹脂層の表面側に、真空蒸着装置等を用いて銅層を設けることにより作製する。試験用フィルムは「銅層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)」の層構成を有するものである。なお、詳細は後記実施例に記載のとおりである。
試験前のピーク強度(α)は、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルム(基材層)のうち一方の表面(樹脂層側の表面)から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度であって、上記ピーク強度(α)は上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1として換算されたピーク強度とする。
試験前のピーク強度(α)について、図7を参照して説明する。図7において、符号A1等は下記を意味するものである。
A1:指定波数範囲における低波数側の散乱強度。
A2:指定波数範囲における低波数側の波数。
B1:指定波数範囲における高波数側の散乱強度。
B2:指定波数範囲における高波数側の波数。
P1:指定波数範囲における最も高い散乱強度。
P2:P1における波数。
Q1:A1,A2と、B1,B2との2点間を結ぶ直線(BL)におけるP2での散乱強度。
A1:指定波数範囲における低波数側の散乱強度。
A2:指定波数範囲における低波数側の波数。
B1:指定波数範囲における高波数側の散乱強度。
B2:指定波数範囲における高波数側の波数。
P1:指定波数範囲における最も高い散乱強度。
P2:P1における波数。
Q1:A1,A2と、B1,B2との2点間を結ぶ直線(BL)におけるP2での散乱強度。
まず、試験前のラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度を求める。図7を参照して説明すると、ラマンスペクトル(Rmα)中の1650cm-1が波数A2、1800cm-1が波数B2である。ラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1を範囲(A2~B2の波数範囲)に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度は、ベースライン(BL)を基準(0)として求める。当該ベースライン(BL)は、1650cm-1(波数A2)の散乱強度(A1)の測定点と、1800cm-1(波数B2)の散乱強度(B1)の測定点とを結ぶ直線で示される。すなわち、試験前のラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1を範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度は、P1の値からQ1の値を差し引くことにより定まる(P1-Q1)。
次に、試験前のラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を求める。図7を参照して説明すると、ラマンスペクトル(Rmα)中の1550cm-1が波数A2、1650cm-1が波数B2である。ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1を範囲(A2~B2の波数範囲)に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度は、ベースライン(BL)を基準(0)として求める。当該ベースライン(BL)は、1550cm-1(波数A2)の散乱強度(A1)の測定点と、1650cm-1(波数B2)の散乱強度(B1)の測定点とを結ぶ直線で示される。すなわち、試験前のラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1を範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度は、P1の値からQ1の値を差し引くことにより定まる(P1-Q1)。
そして、試験前のラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1を範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度(P1-Q1)を、ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1を範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度(P1-Q1)を1として換算することにより、ピーク強度(α)が定まる。
なお、上記ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光装置を用いて測定することができる。測定条件としては、例えば、励起レーザー波長785nm、レーザー強度(最大出力)30mW、露光時間0.25秒等の条件にて行う。なお、詳細は後記実施例に記載のとおりである。
次に、試験後のピーク強度(β)の測定について説明する。試験後のピーク強度(β)の測定は、試験後の試験用フィルム(sβ)を用いた試験用コインセルを作製して行う。
[試験用コインセルの作製]
まず、試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を準備する。例えば、本体ケース、キャップケース、スペーサー、ワッシャー、及びガスケット(Oリング)を含むCR2032型コインセルを準備する。かかるコインセルは、市販品を適宜用いることができる(例えば、宝泉社製のコインセル等)。
まず、試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を準備する。例えば、本体ケース、キャップケース、スペーサー、ワッシャー、及びガスケット(Oリング)を含むCR2032型コインセルを準備する。かかるコインセルは、市販品を適宜用いることができる(例えば、宝泉社製のコインセル等)。
試験用コインセルは、「リチウム箔/セパレータ/銅層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)」の積層構成を内包するものである。
試験用コインセルは、例えば、アルゴン雰囲気下において、上記本体ケース内に、ガスケット、試験用フィルム(sα)を配置し、セパレータの表面と上記試験用フィルム(sα)の銅層とが対向する状態でセパレータを配置し、所定の電解液を滴下する。次いで、上記セパレータの上に、リチウム箔、スペーサー、ワッシャー及びキャップケースを順次配置し、キャップケースと本体ケースとをコインセル用カシメ機等を用いて封止することにより、作製される。なお、詳細は後記実施例に記載のとおりである。
試験用コインセルは、例えば、アルゴン雰囲気下において、上記本体ケース内に、ガスケット、試験用フィルム(sα)を配置し、セパレータの表面と上記試験用フィルム(sα)の銅層とが対向する状態でセパレータを配置し、所定の電解液を滴下する。次いで、上記セパレータの上に、リチウム箔、スペーサー、ワッシャー及びキャップケースを順次配置し、キャップケースと本体ケースとをコインセル用カシメ機等を用いて封止することにより、作製される。なお、詳細は後記実施例に記載のとおりである。
上記セパレータは、電気化学デバイス内の反対の極性の電極を電気的及び物理的に分離し、それらの間を流れるイオンを透過させる部材であり、リチウムイオン電池用として用いられる一般的なものを適宜用いることができる。例えば、ポリプロピレン製やポリエチレン製のセパレータ等を好適に用いることができる。また、セパレータにグラスフィルターを使用してもよい。
また、電解液としては、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を用い、試験用コインセルに当該電解液を試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加する。なお、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを上記混合溶媒に溶解する際は、リチウムイオンへの配位数をスルホランは1配位、ジメトキシエタンは2配位として、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドをリチウム配位数が4となるように計算して溶解すればよい。
必要に応じて、試験においてリチウム金属電解析出、溶解させることが可能な電解液を用いることもできる。電解液は溶媒に電解液を溶解させたものが一般的であり、溶媒としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。
また、上記溶媒は単独で用いても複数の材料を混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、六フッ化リン酸リチウム、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム、テトラフルオロほう酸リチウム等が挙げられる。
必要に応じて、試験においてリチウム金属電解析出、溶解させることが可能な電解液を用いることもできる。電解液は溶媒に電解液を溶解させたものが一般的であり、溶媒としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。
また、上記溶媒は単独で用いても複数の材料を混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、六フッ化リン酸リチウム、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム、テトラフルオロほう酸リチウム等が挙げられる。
[試験処理(Li析出溶解反応処理)]
試験用コインセルを装置にセットし、電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流して試験用フィルムの銅層の上にリチウムを電解析出した後、電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流してリチウム溶出させる。この処理サイクルを合計10回繰り返し行う。なお、詳細は後記実施例に記載のとおりである。
試験用コインセルを装置にセットし、電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流して試験用フィルムの銅層の上にリチウムを電解析出した後、電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流してリチウム溶出させる。この処理サイクルを合計10回繰り返し行う。なお、詳細は後記実施例に記載のとおりである。
上記のとおり、サイクルを合計10回繰り返した後、アルゴン雰囲気下で試験用コインセルを分解し、試験用フィルム(sβ)を取り出し、上記と同様の方法により、ラマンスペクトルを測定し、ピーク強度(β)を求める。
試験後のピーク強度(β)は、試験後の試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルム(基材層)のうち一方の表面(樹脂層側の表面)から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度であって、上記ピーク強度(β)は上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1として換算されたピーク強度とする。
試験後のピーク強度(β)について、図7を参照して説明する。
まず、試験後のラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度を求める。ラマンスペクトル(Rmβ)中の1650cm-1が波数A2、1800cm-1が波数B2である。ラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1を範囲(A2~B2の波数範囲)に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度は、ベースライン(BL)を基準(0)として求める。当該ベースライン(BL)は、1650cm-1(波数A2)の散乱強度(A1)の測定点と、1800cm-1(波数B2)の散乱強度(B1)の測定点とを結ぶ直線で示される。すなわち、ラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1を範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度は、P1の値からQ1の値を差し引くことにより定まる(P1-Q1)。
まず、試験後のラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度を求める。ラマンスペクトル(Rmβ)中の1650cm-1が波数A2、1800cm-1が波数B2である。ラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1を範囲(A2~B2の波数範囲)に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度は、ベースライン(BL)を基準(0)として求める。当該ベースライン(BL)は、1650cm-1(波数A2)の散乱強度(A1)の測定点と、1800cm-1(波数B2)の散乱強度(B1)の測定点とを結ぶ直線で示される。すなわち、ラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1を範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度は、P1の値からQ1の値を差し引くことにより定まる(P1-Q1)。
次に、試験後のラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を求める。図7を参照して、ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550cm-1が波数A2、1650cm-1が波数B2である。ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1を範囲(A2~B2の波数範囲)に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度は、ベースライン(BL)を基準(0)として求める。当該ベースライン(BL)は、1550cm-1(波数A2)の散乱強度(A1)の測定点と、1650cm-1(波数B2)の散乱強度(B1)の測定点とを結ぶ直線で示される。すなわち、試験後のラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1を範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度は、P1の値からQ1の値を差し引くことにより定まる(P1-Q1)。
そして、試験後のラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1を範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度(P1-Q1)を、ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1を範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度(P1-Q1)を1として換算することにより、ピーク強度(β)が定まる。
前述のとおり、当該ピーク強度の比(β/α)は、試験前後におけるC=O伸縮振動に由来するピーク強度の比、すなわちポリエステルフィルムの分解耐久性ないし充放電耐久性を示すものであるため、当該比(β/α)が0.46を超えるものであれば、分解耐久性ないし充放電耐久性に優れたものとなる。
[金属積層用フィルムの層構成]
本フィルムの積層構成としては、ポリエステルフィルムの片面側にのみ樹脂層を形成してもよく、ポリエステルフィルムの両面側に樹脂層を形成してなる構成であってもよい。更にまた、樹脂層をポリエステルフィルムの表面に直接形成してもよいが、ポリエステルフィルムと樹脂層との間に他の層を設けてもよい。
以下、本フィルムを構成するポリエステルフィルム及び樹脂層について詳細に説明する。
本フィルムの積層構成としては、ポリエステルフィルムの片面側にのみ樹脂層を形成してもよく、ポリエステルフィルムの両面側に樹脂層を形成してなる構成であってもよい。更にまた、樹脂層をポリエステルフィルムの表面に直接形成してもよいが、ポリエステルフィルムと樹脂層との間に他の層を設けてもよい。
以下、本フィルムを構成するポリエステルフィルム及び樹脂層について詳細に説明する。
<ポリエステルフィルム(基材フィルム)>
ポリエステルフィルムは、ポリエステルを主成分樹脂とすることが好ましい。上記「主成分樹脂」とは、ポリエステルフィルムを構成する樹脂のうち最も含有割合の多い樹脂を意味し、例えば、ポリエステルフィルムを構成する樹脂のうち50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上(100質量%を含む)を占める樹脂である。
また、ポリエステルフィルムは、ポリエステルを主成分とするフィルムであることが好ましい。上記「主成分」とは、本フィルムを構成する成分(100質量%)のうちの最も多い成分をいい、50質量%以上、特に70質量%以上、中でも80質量%以上、更には90質量%以上をポリエステルが占めることを意味し、100質量%であってもよい。
ポリエステルフィルムは、ポリエステルを主成分樹脂とすることが好ましい。上記「主成分樹脂」とは、ポリエステルフィルムを構成する樹脂のうち最も含有割合の多い樹脂を意味し、例えば、ポリエステルフィルムを構成する樹脂のうち50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上(100質量%を含む)を占める樹脂である。
また、ポリエステルフィルムは、ポリエステルを主成分とするフィルムであることが好ましい。上記「主成分」とは、本フィルムを構成する成分(100質量%)のうちの最も多い成分をいい、50質量%以上、特に70質量%以上、中でも80質量%以上、更には90質量%以上をポリエステルが占めることを意味し、100質量%であってもよい。
[ポリエステル]
上記ポリエステルの固有粘度は、特に限定されないが、製膜性ないし生産性等の観点から、0.45~1dL/gが好ましく、より好ましくは0.5~0.9dL/g、更により好ましくは0.55~0.8dL/g、特に好ましくは0.6~0.75dL/gである。上記固有粘度は、固有粘度が異なる2種以上のポリエステルを使用する場合には、これら混合ポリエステルの固有粘度を意味する。
なお、上記固有粘度は常法に従って測定することができ、例えば、ポリエステル1gを精秤し、フェノール/テトラクロロエタン=50/50(質量比)の混合溶媒100mLを加えて溶解させ、粘度測定装置(例えば、離合社製「VMS-022UPC・F10」)を用いて、30℃で測定することができる。
上記ポリエステルの固有粘度は、特に限定されないが、製膜性ないし生産性等の観点から、0.45~1dL/gが好ましく、より好ましくは0.5~0.9dL/g、更により好ましくは0.55~0.8dL/g、特に好ましくは0.6~0.75dL/gである。上記固有粘度は、固有粘度が異なる2種以上のポリエステルを使用する場合には、これら混合ポリエステルの固有粘度を意味する。
なお、上記固有粘度は常法に従って測定することができ、例えば、ポリエステル1gを精秤し、フェノール/テトラクロロエタン=50/50(質量比)の混合溶媒100mLを加えて溶解させ、粘度測定装置(例えば、離合社製「VMS-022UPC・F10」)を用いて、30℃で測定することができる。
ポリエステルは、ホモポリエステルであっても共重合ポリエステルであってもよい。具体的には、ジカルボン酸成分とジオール成分とを重縮合してなるポリエステルが挙げられる。
上記ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、2,4-フランジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4'-ジフェニルジカルボン酸、3,3'-ジフェニルジカルボン酸、4,4'-ジフェニルエーテルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
上記ジオール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ダイマージオール、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールFもしくはビスフェノールS等のビスフェノール化合物もしくはその誘導体又はそれらのエチレンオキサイド付加物)等が挙げられる。
代表的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。
共重合ポリエステルとしては、ポリエステルを構成するジカルボン酸成分の主成分となる化合物、及び、ジオール成分の主成分となる化合物以外の第3成分を共重合成分として含む、共重合ポリエステルを挙げられる。
中でも、ポリエステルフィルムは、本発明の効果を顕著に奏する観点から、ポリエステルとしてポリエチレンナフタレート(以下、「PEN」とも称する。)又はポリエチレンナフタレート系共重合体(A)(以下、「PEN系共重合体」とも称する。)を含むことが好ましく、PEN系共重合体を含むことがより好ましい。
ポリエステルフィルムにおける上記PEN又はPEN系共重合体の含有量は、ポリエステルフィルムを構成する樹脂中及び/又はポリエステルフィルムを構成する成分中、50質量%以上が好ましく、より好ましくは70質量%、更により好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)である。
なお、ポリエステルフィルムが積層構成の場合にあっては、各層中に含まれるPEN又はPEN系共重合体(A)の含有量が、いずれも上記を満たすことが好ましい。また、PENとPEN系共重合体の混合物であってもよい。
ポリエステルフィルムにおける上記PEN又はPEN系共重合体の含有量は、ポリエステルフィルムを構成する樹脂中及び/又はポリエステルフィルムを構成する成分中、50質量%以上が好ましく、より好ましくは70質量%、更により好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)である。
なお、ポリエステルフィルムが積層構成の場合にあっては、各層中に含まれるPEN又はPEN系共重合体(A)の含有量が、いずれも上記を満たすことが好ましい。また、PENとPEN系共重合体の混合物であってもよい。
上記PEN系共重合体とは、具体的には、ジカルボン酸成分(a-1)及びジオール成分(a-2)を含み、より具体的には、上記ジカルボン酸成分(a-1)として2,6-ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸、上記ジオール成分(a-2)としてエチレングリコールを含み、ジカルボン酸成分(a-1)及びジオール成分(a-2)の少なくともいずれかに共重合成分を含有する。
上記PEN系共重合体は、ジカルボン酸成分(a-1)中に、2,6-ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸を80モル%以上含有することが好ましく、より好ましくは90モル%以上、更により好ましくはジカルボン酸成分(a-1)の95モル%以上、更により好ましくはジカルボン酸成分(a-1)の全て(100モル%)が2,6-ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸である。ジカルボン酸成分(a-1)中のナフタレンジカルボン酸の含有量を80モル%以上とすることにより、例えば、上記収縮率を所望の範囲へと調整しやすくなる。なお、上記ナフタレンジカルボン酸としては、2,6-ナフタレンジカルボン酸が最も好ましい。
上記PEN系共重合体は、ジオール成分(a-2)中に、エチレングリコールを51モル%以上含有することが好ましく、より好ましくは60モル%以上、更により好ましくは70モル%以上、特に好ましくは80モル%以上、とりわけ好ましくは90モル%以上である。一方、ジオール成分(a-2)中のエチレングリコールは、好ましくは99モル%以下、より好ましくは98モル%以下、更により好ましくは97モル%以下、特に好ましくは96モル%以下、とりわけ好ましくは95モル%以下である。
上記PEN系共重合体は、ジカルボン酸成分(a-1)中に共重合成分を、好ましくは20モル%以下、より好ましくは10モル%以下含有し、更により好ましくはジカルボン酸成分(a-1)の全てが2,6-ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸、すなわち共重合成分は0モル%であることが更により好ましい。
また、上記PEN系共重合体は、ジオール成分(a-2)中に共重合成分を、好ましくは49モル%以下、より好ましくは40モル%以下、更により好ましくは30モル%以下、特に好ましくは20モル%以下、とりわけ好ましくは10モル%以下含有する。一方、ジオール成分(a-2)中の共重合成分は、好ましくは1モル%以上、より好ましくは2モル%以上、更により好ましくは3モル%以上、特に好ましくは4モル%以上、とりわけ好ましくは5モル%以上含有する。
また、上記PEN系共重合体は、ジオール成分(a-2)中に共重合成分を、好ましくは49モル%以下、より好ましくは40モル%以下、更により好ましくは30モル%以下、特に好ましくは20モル%以下、とりわけ好ましくは10モル%以下含有する。一方、ジオール成分(a-2)中の共重合成分は、好ましくは1モル%以上、より好ましくは2モル%以上、更により好ましくは3モル%以上、特に好ましくは4モル%以上、とりわけ好ましくは5モル%以上含有する。
上記ジカルボン酸成分(a-1)に加えられる共重合成分としては、主成分を2,6-ナフタレンジカルボン酸とした場合には、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、2,4-フランジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4'-ジフェニルジカルボン酸、3,3'-ジフェニルジカルボン酸、4,4'-ジフェニルエーテルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。成形性の観点から、イソフタル酸、2,5-フランジカルボン酸、2,4-フランジカルボン酸、3,4-フランジカルボン酸が好ましい。これらの共重合成分は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記ジオール成分(a-2)に加えられる共重合成分としては、例えば、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ダイマージオール、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールFもしくはビスフェノールS等のビスフェノール化合物もしくはその誘導体又はそれらのエチレンオキサイド付加物)等が挙げられる。ビスフェノール類としては、ビスフェノール-エチレンオキサイド付加物を用いることが好ましく、特にビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物を用いることが好ましい。これらの共重合成分は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
例えば、上記PEN系共重合体としては、ジカルボン酸成分(a-1)として2,6-ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸を含み、ジオール成分(a-2)としてビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物等のビスフェノール-エチレンオキサイド付加物とエチレングリコールとを含むものが挙げられる。このPEN系共重合体において、ジカルボン酸成分(a-1)中に、2,6-ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸を好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更により好ましくは95モル%以上、特に好ましくは100モル%含有する。
また、このPEN系共重合体において、ジオール成分(a-2)中に、ビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物等のビスフェノール-エチレンオキサイド付加物を好ましくは1モル%以上49モル%以下、より好ましくは2モル%以上40モル%以下、更により好ましくは3モル%以上30モル%以下、特に好ましくは4モル%以上20モル%以下、とりわけ好ましくは5モル%以上10モル%以下含有し、エチレングリコールを好ましくは51モル%以上99モル%以下、より好ましくは60モル%以上98モル%以下、更により好ましくは70モル%以上97モル%以下、特に好ましくは80モル%以上96モル%以下、とりわけ好ましくは90モル%以上95モル%以下含有する。
また、このPEN系共重合体において、ジオール成分(a-2)中に、ビスフェノールA-エチレンオキサイド付加物等のビスフェノール-エチレンオキサイド付加物を好ましくは1モル%以上49モル%以下、より好ましくは2モル%以上40モル%以下、更により好ましくは3モル%以上30モル%以下、特に好ましくは4モル%以上20モル%以下、とりわけ好ましくは5モル%以上10モル%以下含有し、エチレングリコールを好ましくは51モル%以上99モル%以下、より好ましくは60モル%以上98モル%以下、更により好ましくは70モル%以上97モル%以下、特に好ましくは80モル%以上96モル%以下、とりわけ好ましくは90モル%以上95モル%以下含有する。
なお、通常、エチレングリコールを原料の1つとしてポリエステルを製造(重縮合)する場合、エチレングリコールからジエチレングリコールが副生する。本明細書においては、このジエチレングリコールを副生ジエチレングリコールと称する。エチレングリコールからのジエチレングリコールの副生量は、重縮合の様式等によっても異なるが、エチレングリコールのうち5モル%以下程度である。本発明においては、5モル%以下のジエチレングリコールを副生ジエチレングリコールとした上で、上記副生ジエチレングリコールもエチレングリコールに包含されるものとし、共重合成分とは区別される。一方、ジエチレングリコールの含有量によっては、より具体的にはジエチレングリコールが5モル%を超えて含有されている場合には、ジエチレングリコールは副生ジエチレングリコールとしてではなく、共重合成分として扱う。
[重合触媒]
ポリエステルを重縮合する際の重縮合触媒としては、特に制限はなく、従来公知の化合物を使用することができ、例えば、チタン化合物、ゲルマニウム化合物、アンチモン化合物、マンガン化合物、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物及びカルシウム化合物等が挙げられる。中でも、生産性の観点から、チタン化合物、アンチモン化合物が好ましい。
重合触媒として上記チタン化合物を用いたポリエステルの場合、ポリエステルフィルムにおけるチタン元素含有量は、好ましくは50ppm以下、より好ましくは1~20ppm、更に好ましくは2~10ppmの範囲である。
なお、チタン元素含有量は、ポリエステルフィルムが多層である場合には、フィルム全体におけるチタン元素含有量が上記範囲内にあればよいが、とりわけ、各層におけるチタン元素含有量が上記範囲内となるとよい。
チタン化合物の含有量を上記上限値以下とすることで、ポリエステルを溶融押出する工程でポリエステルの劣化が防止され、黄色味が強いフィルムとなることを防止できる。
また、含有量を上記下限値以上とすると、重合効率が良好となって、コストが低くなり、また十分な強度を有するフィルムを得やすくなる。
上記のとおり、重合触媒由来のチタン化合物を含有するポリエステルを用いる場合、溶融押出する工程での劣化抑制の目的で、チタン化合物の活性を下げるためにリン化合物をポリエステルに配合することが好ましい。リン化合物としては、ポリエステルの生産性や熱安定性を考慮すると、正リン酸、エチルアシッドフォスフェート等のアルキルアシッドフォスフェートが好ましい。
ポリエステルフィルムにおけるリン元素含有量は、好ましくは1~300ppm、より好ましくは3~200ppm、更に好ましくは5~100ppmの範囲である。リン化合物の含有量を上記上限値以下とすることで、リン化合物がゲル化や異物の原因となることを防止できる。また、上記下限値以上とすることで、チタン化合物の活性を十分に下げることができ、黄色味のあるフィルムとなることを防止できる。
なお、リン元素含有量は、ポリエステルフィルムが多層である場合には、チタン元素を含有する層におけるリン元素含有量が上記範囲内となるとよい。
ポリエステルを重縮合する際の重縮合触媒としては、特に制限はなく、従来公知の化合物を使用することができ、例えば、チタン化合物、ゲルマニウム化合物、アンチモン化合物、マンガン化合物、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物及びカルシウム化合物等が挙げられる。中でも、生産性の観点から、チタン化合物、アンチモン化合物が好ましい。
重合触媒として上記チタン化合物を用いたポリエステルの場合、ポリエステルフィルムにおけるチタン元素含有量は、好ましくは50ppm以下、より好ましくは1~20ppm、更に好ましくは2~10ppmの範囲である。
なお、チタン元素含有量は、ポリエステルフィルムが多層である場合には、フィルム全体におけるチタン元素含有量が上記範囲内にあればよいが、とりわけ、各層におけるチタン元素含有量が上記範囲内となるとよい。
チタン化合物の含有量を上記上限値以下とすることで、ポリエステルを溶融押出する工程でポリエステルの劣化が防止され、黄色味が強いフィルムとなることを防止できる。
また、含有量を上記下限値以上とすると、重合効率が良好となって、コストが低くなり、また十分な強度を有するフィルムを得やすくなる。
上記のとおり、重合触媒由来のチタン化合物を含有するポリエステルを用いる場合、溶融押出する工程での劣化抑制の目的で、チタン化合物の活性を下げるためにリン化合物をポリエステルに配合することが好ましい。リン化合物としては、ポリエステルの生産性や熱安定性を考慮すると、正リン酸、エチルアシッドフォスフェート等のアルキルアシッドフォスフェートが好ましい。
ポリエステルフィルムにおけるリン元素含有量は、好ましくは1~300ppm、より好ましくは3~200ppm、更に好ましくは5~100ppmの範囲である。リン化合物の含有量を上記上限値以下とすることで、リン化合物がゲル化や異物の原因となることを防止できる。また、上記下限値以上とすることで、チタン化合物の活性を十分に下げることができ、黄色味のあるフィルムとなることを防止できる。
なお、リン元素含有量は、ポリエステルフィルムが多層である場合には、チタン元素を含有する層におけるリン元素含有量が上記範囲内となるとよい。
[粒子]
ポリエステルフィルム中には、粒子を含有させることも可能である。通常、ポリエステルフィルムは、粒子を含有することで、易滑性が付与され、かつ各工程での傷発生を防止して、取り扱い性が良好となる。
ポリエステルフィルム中に含有させる粒子の種類は、易滑性を付与可能な粒子であれば特に限定されるものではなく、例えば、シリカ、非晶質シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、カオリン、酸化アルミニウム、酸化チタン等の無機系粒子の他、架橋シリコーン樹脂粒子、架橋アクリル樹脂粒子、架橋スチレン-アクリル樹脂粒子、架橋ポリエステル粒子等の架橋高分子、シュウ酸カルシウム及びイオン交換樹脂等の有機系粒子が挙げられる。これらは1種単独で、又は2種類以上を併用して用いることができる。更に、ポリエステル製造工程中、触媒等の金属化合物の一部を沈殿、微分散させた析出粒子を用いることもできる。これらの中でも特に少量で効果が出やすいという点でシリカ粒子や炭酸カルシウム粒子が好ましい。
ポリエステルフィルム中には、粒子を含有させることも可能である。通常、ポリエステルフィルムは、粒子を含有することで、易滑性が付与され、かつ各工程での傷発生を防止して、取り扱い性が良好となる。
ポリエステルフィルム中に含有させる粒子の種類は、易滑性を付与可能な粒子であれば特に限定されるものではなく、例えば、シリカ、非晶質シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、カオリン、酸化アルミニウム、酸化チタン等の無機系粒子の他、架橋シリコーン樹脂粒子、架橋アクリル樹脂粒子、架橋スチレン-アクリル樹脂粒子、架橋ポリエステル粒子等の架橋高分子、シュウ酸カルシウム及びイオン交換樹脂等の有機系粒子が挙げられる。これらは1種単独で、又は2種類以上を併用して用いることができる。更に、ポリエステル製造工程中、触媒等の金属化合物の一部を沈殿、微分散させた析出粒子を用いることもできる。これらの中でも特に少量で効果が出やすいという点でシリカ粒子や炭酸カルシウム粒子が好ましい。
使用する粒子の形状に関しては、特に限定されるものではなく、球状、塊状、棒状、扁平状等のいずれを用いてもよい。また、その硬度、比重、色等についても特に制限はない。
また、粒子の平均粒径は、通常0.01~5μm以下、好ましくは0.03~4μm、より好ましくは0.05~3.5μm、更により好ましくは0.1~3μmである。平均粒径がかかる範囲であれば、ポリエステルフィルムの取り扱い性と透明性を両立させることができる。
なお、粒子の平均粒径は、粒子が粉体の場合には、遠心沈降式粒度分布測定装置(例えば、島津製作所社製、「SA-CP3型」)を用いて粉体を測定した等価球形分布における積算体積分率50%の粒径(d50)を平均粒径とすることができる。フィルム、層又は樹脂中の粒子の平均粒径については、10個以上の粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)観察して粒子の直径を測定し、その平均値として求めることができる。その際、非球状粒子の場合は、最長径と最短径の平均値を各粒子の直径として測定することができる。
なお、粒子の平均粒径は、粒子が粉体の場合には、遠心沈降式粒度分布測定装置(例えば、島津製作所社製、「SA-CP3型」)を用いて粉体を測定した等価球形分布における積算体積分率50%の粒径(d50)を平均粒径とすることができる。フィルム、層又は樹脂中の粒子の平均粒径については、10個以上の粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)観察して粒子の直径を測定し、その平均値として求めることができる。その際、非球状粒子の場合は、最長径と最短径の平均値を各粒子の直径として測定することができる。
ポリエステルフィルムに粒子を含有させる場合、例えば、表層と中間層とを有する積層体とし、表層に粒子を含有させることが好ましい。
ポリエステルフィルム中に粒子を添加する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を採用し得る。例えば、ポリエステルを製造する任意の段階において添加することができるが、エステル化又はエステル交換反応終了後、添加するのが好ましい。
ポリエステルフィルム中における粒子の含有量は、平均粒径にも依存するが、粒子を含有する層において、質量基準で、通常8000ppm以下、好ましくは5000ppm以下、より好ましくは3000ppm以下である。また、粒子を含有する層において、粒子の含有量は、特に制限されず、例えば50ppm以上、好ましくは100ppm以上である。
後述する樹脂層は、ポリエステルフィルムの粒子を含有する層上に設けられてもよいし、粒子を実質的に含有しない層上に設けられてもよい。また、ポリエステルフィルムにおいて樹脂層が設けられる面とは反対側の面(反対面)を、粒子を実質的に含有しない層としてもよいし、粒子を含有する層としてもよい。また、樹脂層が設けられる面及び反対側の面の一方又は両方を、粒子を含有する層とすることで、巻取性が良好となる。
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に優れた平滑性を付与する場合には、平滑面側の表層には、粒子を含有してもよく、又は粒子を実質的に含有しなくてもよいが、極めて高平滑なフィルムとする場合には、実質的に粒子を含有しないことが好ましい。
なお、「実質的に含有しない」とは、意図して含有しないという意味であり、具体的には、粒子の含有量(粒子濃度)が質量基準で50ppm未満、より好ましくは40ppm以下、更に好ましくは30ppm以下のことを意味する。この場合、平滑面側の表層上及び/又は平滑面の反対面側の表層上に樹脂層を積層させることで、フィルムをロール状に巻き取る際のハンドリング性を向上させることができる。中でも、フィルムの平滑性を保ちつつ、ハンドリング性を向上させる観点からは、少なくとも片側の面は平滑な状態とし、その反対面側に樹脂層を積層させることが好ましい。
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に優れた平滑性を付与する場合には、平滑面側の表層には、粒子を含有してもよく、又は粒子を実質的に含有しなくてもよいが、極めて高平滑なフィルムとする場合には、実質的に粒子を含有しないことが好ましい。
なお、「実質的に含有しない」とは、意図して含有しないという意味であり、具体的には、粒子の含有量(粒子濃度)が質量基準で50ppm未満、より好ましくは40ppm以下、更に好ましくは30ppm以下のことを意味する。この場合、平滑面側の表層上及び/又は平滑面の反対面側の表層上に樹脂層を積層させることで、フィルムをロール状に巻き取る際のハンドリング性を向上させることができる。中でも、フィルムの平滑性を保ちつつ、ハンドリング性を向上させる観点からは、少なくとも片側の面は平滑な状態とし、その反対面側に樹脂層を積層させることが好ましい。
なお、ポリエステルフィルム中には、上述の粒子以外に必要に応じて従来公知の紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、熱安定剤、潤滑剤、染料、顔料等を添加することができる。
また、ポリエステルフィルムは、本発明の効果を損なわない範囲において、ポリエステル以外のその他の樹脂を含むことができる。その他の樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、塩素化ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミドビスマレイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、アラミド系樹脂、及び、フッ素系樹脂等が挙げられる。
また、ポリエステルフィルムは、本発明の効果を損なわない範囲において、ポリエステル以外のその他の樹脂を含むことができる。その他の樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、塩素化ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミドビスマレイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、アラミド系樹脂、及び、フッ素系樹脂等が挙げられる。
[ポリエステルフィルムの層構成など]
ポリエステルフィルムは、単層体で構成されてもよく、2層以上の積層体で構成されてもよく、3層以上の積層体で構成されることが好ましい。層数の上限は、特に制限されないが、10層以下程度が好ましい。2層以上の積層体により構成されるポリエステルフィルムとしては、例えば、「第1層(表層)/第2層(表層)」、「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」等の層構造が挙げられる。
これらの中でも、「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」の3層から構成されるポリエステルフィルムが好適である。ポリエステルフィルムが「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」である場合、第2層(中間層)の厚みは第1層(表層)及び第3層(表層)の厚みよりも厚いことが好ましい。各層の厚みの比(第1層(表層):第2層(中間層);第3層(表層))は、特に限定されないが、1.0~1.6:8.0~12:1.0~1.6が好ましく、より好ましくは1.0~1.5:8.5~11.5:1.0~1.5、更により好ましくは1.0~1.4:9.0~11:1.0~1.4である。
ポリエステルフィルムは、単層体で構成されてもよく、2層以上の積層体で構成されてもよく、3層以上の積層体で構成されることが好ましい。層数の上限は、特に制限されないが、10層以下程度が好ましい。2層以上の積層体により構成されるポリエステルフィルムとしては、例えば、「第1層(表層)/第2層(表層)」、「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」等の層構造が挙げられる。
これらの中でも、「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」の3層から構成されるポリエステルフィルムが好適である。ポリエステルフィルムが「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」である場合、第2層(中間層)の厚みは第1層(表層)及び第3層(表層)の厚みよりも厚いことが好ましい。各層の厚みの比(第1層(表層):第2層(中間層);第3層(表層))は、特に限定されないが、1.0~1.6:8.0~12:1.0~1.6が好ましく、より好ましくは1.0~1.5:8.5~11.5:1.0~1.5、更により好ましくは1.0~1.4:9.0~11:1.0~1.4である。
また、ポリエステルフィルムが「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」である場合、第2層(中間層)を形成する材料組成と第1層(表層)を形成する材料組成が異なることが好ましく、第2層(中間層)を形成する材料組成と第3層(表層)を形成する材料組成が異なることが好ましく、第2層(中間層)を形成する材料組成は第1層(表層)及び第3層(表層)を形成する材料組成と異なることがより好ましく、第2層(中間層)を形成する材料組成は第1層(表層)及び第3層(表層)を形成する材料組成と異なり、第1層(表層)及び第3層(表層)を形成する材料組成が同じであることが更により好ましい。また、ポリエステルフィルムが「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」である場合、2種3層構造であることが好ましい。具体的には、ポリエステルフィルムに含まれる層数が3であり、それらの層を形成する材料組成の種類が2種類であって、第1層(表層)及び第3層(表層)を構成する材料組成が同一であることが好ましい。
また、ポリエステルフィルムが2層以上の積層体である場合、互いに特性が異なる2層を有する積層体とすることが好ましい。かかる積層体によれば、各層に異なる特徴を持たせ、多機能化を図ることができる。具体的には、特に制限はされないが、例えば、表層、中間層、及び表層をこの順で積層してなる3層の積層体からなるポリエステルフィルムであれば、表層の一方又は両方に対してシリカ等の無機系粒子や、有機系粒子など、上述した滑剤等の添加剤を含有する層とし、表層と中間層の特性が互いに異なるようにして、多機能化を図ることができる。
ポリエステルフィルムの厚み(総厚み)は、1μm以上300μm以下が好ましく、より好ましくは1μm以上200μm以下、更により好ましくは1μm以上150μm以下、特に好ましくは1μm以上100μm以下であり、殊に好ましくは1μm以上80μm以下である。また、ポリエステルフィルムの厚み(総厚み)は、上記範囲内において適宜設定することができ、例えば、5μm以上70μm以下、10μm以上65μm以下、20μm以上60μm以下等であってもよい。
なお、ポリエステルフィルムの厚みについては、1/1000mmのダイヤルゲージにて、面内を不特定に5箇所測定しその平均を厚みとした。
なお、ポリエステルフィルムの厚みについては、1/1000mmのダイヤルゲージにて、面内を不特定に5箇所測定しその平均を厚みとした。
ポリエステルフィルムが2層以上の積層体である場合、各層を構成しているフィルムの厚みとしては、特に制限されないが、それぞれ、例えば、1μm以上、好ましくは1.5μm以上であり、2μm以上であってもよく、また、例えば、100μm以下、好ましくは80μm以下、70μm以下等である。
具体的には、特に制限されないが、例えば、「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」の3層から構成されるポリエステルフィルムの場合、第1層(表層)及び第3層(表層)がそれぞれ1μm以上5μm以下、1.5μm以上4μm以下であり、第2層(中間層)が15μm以上60μm以下、20μm以上50μm以下であることが好ましい。
具体的には、特に制限されないが、例えば、「第1層(表層)/第2層(中間層)/第3層(表層)」の3層から構成されるポリエステルフィルムの場合、第1層(表層)及び第3層(表層)がそれぞれ1μm以上5μm以下、1.5μm以上4μm以下であり、第2層(中間層)が15μm以上60μm以下、20μm以上50μm以下であることが好ましい。
ポリエステルフィルムは、無延伸フィルム(シート)であっても延伸フィルムであってもよい。中でも、一軸方向又は二軸方向に延伸された延伸フィルムであることが好ましい。その中でも、力学特性のバランスや平面性に優れる点で、二軸延伸フィルムであることがより好ましい。なお、二軸延伸フィルムとは、フィルム長手方向(MD)及び幅方向(TD)の屈折率が厚み方向の屈折率よりも高い状態のフィルムを意味し、通常、フィルムの長手方向及び幅方向に延伸することにより得られるものである。
[ポリエステルフィルムの製造方法]
ポリエステルフィルムの製造方法について具体的に説明するが、以下の製造方法に何ら限定されるものではない。
例えば、二軸延伸フィルムを製造する場合、先に述べたポリエステルの乾燥したペレットを、押出機等の溶融押出装置を用いてダイから溶融シートとして押し出し、回転冷却ドラム等の冷却ロールで冷却固化して未延伸シートを得る方法が好ましい。ここで、冷却は、例えば、ポリマーのガラス転移点以下の温度となるように行い、実質的に非晶状態の未配向シート(未延伸シート)を得る。また、シートの平面性を向上させるためシートと冷却ロールとの密着性を高めることが好ましく、静電印加密着法及び/又は液体塗布密着法が好ましく採用される。
ポリエステルフィルムの製造方法について具体的に説明するが、以下の製造方法に何ら限定されるものではない。
例えば、二軸延伸フィルムを製造する場合、先に述べたポリエステルの乾燥したペレットを、押出機等の溶融押出装置を用いてダイから溶融シートとして押し出し、回転冷却ドラム等の冷却ロールで冷却固化して未延伸シートを得る方法が好ましい。ここで、冷却は、例えば、ポリマーのガラス転移点以下の温度となるように行い、実質的に非晶状態の未配向シート(未延伸シート)を得る。また、シートの平面性を向上させるためシートと冷却ロールとの密着性を高めることが好ましく、静電印加密着法及び/又は液体塗布密着法が好ましく採用される。
次に、得られた未延伸シートは二軸方向に延伸される。その場合、まず、上記の未延伸シートを一方向にロール又はテンター方式の延伸機により延伸する。延伸温度は、通常70~120℃、好ましくは80~110℃であり、延伸倍率は通常2.5~7倍、好ましくは3~6倍である。
次いで、一段目の延伸方向と直交する方向に延伸するが、その場合、延伸温度は通常70~170℃、好ましくは75~160℃であり、延伸倍率は通常3~7倍、好ましくは3.5~6倍である。
そして、引き続き、通常180~270℃の温度、好ましくは190~260℃の温度で、緊張下又は30%以内の弛緩下で熱処理を行い、二軸延伸フィルムを得る。この熱処理は、熱固定工程とも呼ばれる。熱処理は、温度の異なる2段以上の工程で行ってもよい。
また、熱処理の後に冷却ゾーンにて冷却を行ってもよい。冷却温度は、フィルムを構成するポリエステルのガラス転移温度(Tg)より高い温度であることが好ましく、より具体的には、100~160℃の範囲であることが好ましく、幅方向に1.0~2.5%等の弛緩下で行うことが好ましい。この冷却は、温度の異なる2段以上の工程で行ってもよい。
上記の延伸においては、一方向の延伸を2段階以上で行う方法を採用することもできる。その場合、最終的に二方向の延伸倍率がそれぞれ上記範囲となるように行うのが好ましい。
また、熱処理の後に冷却ゾーンにて冷却を行ってもよい。冷却温度は、フィルムを構成するポリエステルのガラス転移温度(Tg)より高い温度であることが好ましく、より具体的には、100~160℃の範囲であることが好ましく、幅方向に1.0~2.5%等の弛緩下で行うことが好ましい。この冷却は、温度の異なる2段以上の工程で行ってもよい。
上記の延伸においては、一方向の延伸を2段階以上で行う方法を採用することもできる。その場合、最終的に二方向の延伸倍率がそれぞれ上記範囲となるように行うのが好ましい。
また、ポリエステルフィルムの製造に同時二軸延伸法を採用することもできる。同時二軸延伸法は、上記の未延伸シートを通常70~120℃、好ましくは80~110℃で温度コントロールされた状態で機械方向(縦方向)及び幅方向(横方向)に同時に延伸し配向させる方法であり、延伸倍率としては、面積倍率で好ましくは4~50倍、より好ましくは7~35倍、更に好ましくは10~25倍である。
そして、引き続き、通常170~250℃の温度で、緊張下又は30%以内の弛緩下で熱処理を行い、延伸配向フィルムを得る。上述の延伸方式を採用する同時二軸延伸装置に関しては、スクリュー方式、パンタグラフ方式及びリニアー駆動方式等、従来公知の延伸方式を採用することができる。
そして、引き続き、通常170~250℃の温度で、緊張下又は30%以内の弛緩下で熱処理を行い、延伸配向フィルムを得る。上述の延伸方式を採用する同時二軸延伸装置に関しては、スクリュー方式、パンタグラフ方式及びリニアー駆動方式等、従来公知の延伸方式を採用することができる。
<その他>
ポリエステルフィルムは、熱処理後のエステル環状三量体の析出量を抑えるために、エステル環状三量体の含有量が少ないポリエステルを原料として製造することも可能である。エステル環状三量体の含有量が少ないポリエステルの製造方法としては、種々公知の方法を用いることができ、例えばポリエステル製造後に固相重合する方法等が挙げられる。
また、ポリエステルフィルムを3層以上の構成とし、ポリエステルフィルムの最外層を、エステル環状三量体の含有量が少ないポリエステル原料を用いた層とすることで、熱処理後のエステル環状三量体の析出量を抑えてもよい。また、ポリエステルは、エステル化又はエステル交換反応をした後に、更に反応温度を高くして減圧下で溶融重縮合して得てもよい。
ポリエステルフィルムは、熱処理後のエステル環状三量体の析出量を抑えるために、エステル環状三量体の含有量が少ないポリエステルを原料として製造することも可能である。エステル環状三量体の含有量が少ないポリエステルの製造方法としては、種々公知の方法を用いることができ、例えばポリエステル製造後に固相重合する方法等が挙げられる。
また、ポリエステルフィルムを3層以上の構成とし、ポリエステルフィルムの最外層を、エステル環状三量体の含有量が少ないポリエステル原料を用いた層とすることで、熱処理後のエステル環状三量体の析出量を抑えてもよい。また、ポリエステルは、エステル化又はエステル交換反応をした後に、更に反応温度を高くして減圧下で溶融重縮合して得てもよい。
<樹脂層>
本フィルムは、基材フィルムであるポリエステルフィルムの分解耐久性ないし充放電耐久性を一層高める観点から、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に、樹脂組成物により形成される樹脂層を形成することが好ましい。
なお、本発明の樹脂層を構成する「樹脂」とは、被膜形成に関与する主成分を意味するものであり、具体的には、バインダー樹脂及び架橋剤からなる群から選ばれる1種以上が挙げられる。バインダー樹脂及び架橋剤は、本発明の効果を損なわない範囲において適宜選択し使用すればよい。
本フィルムは、基材フィルムであるポリエステルフィルムの分解耐久性ないし充放電耐久性を一層高める観点から、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に、樹脂組成物により形成される樹脂層を形成することが好ましい。
なお、本発明の樹脂層を構成する「樹脂」とは、被膜形成に関与する主成分を意味するものであり、具体的には、バインダー樹脂及び架橋剤からなる群から選ばれる1種以上が挙げられる。バインダー樹脂及び架橋剤は、本発明の効果を損なわない範囲において適宜選択し使用すればよい。
[バインダー樹脂]
上記バインダー樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、イオン導電性の高分子化合物、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエステル等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記バインダー樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、イオン導電性の高分子化合物、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエステル等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
((メタ)アクリル樹脂)
(メタ)アクリル樹脂とは、アクリル系、メタクリル系のモノマーを含む重合性モノマーからなる重合体(ポリアクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂)である。これらは、単独重合体あるいは共重合体、更にはアクリル系、メタクリル系のモノマー以外の重合性モノマーとの共重合体のいずれでもよい。
(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸アルキルエステル類由来の構成単位を有する重合体である。(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸アルキルエステルから選択される少なくとも1種の重合体でもよいし、これらから選択される少なくとも1種と、これら以外のモノマー類、例えば、スチレン又はスチレン誘導体、水酸基を含有するモノマー等から選択される少なくとも1種との共重合体であってもよい。
また、それら重合体と他のポリマー(例えば、ポリエステル、ポリウレタン等)との共重合体であってもよく、例えば、ブロック共重合体、グラフト共重合体であってもよい。例えば、(メタ)アクリル樹脂は、(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂や、(メタ)アクリル変性ポリウレタン樹脂であってもよい。
また、ポリエステル溶液、又はポリエステル分散液中で重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)であってもよく、同様に、ポリウレタン溶液、ポリウレタン分散液中で重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)であってもよい。なお、(メタ)アクリル樹脂において使用される上記したポリエステル、ポリウレタンは、後述する樹脂に使用されるポリエステル、ポリウレタンとして例示されたものから適宜選択して使用できる。但し、下記するように、ポリエステルフィルムの還元分解を効果的に抑制する観点で、リニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラムにおいて、還元電流が観察されないことが好ましいことから、(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂のポリエステル骨格部分の割合は少ないことが好ましい。同様に、(メタ)アクリル変性ポリウレタン樹脂のウレタン骨格部分の割合も少ないことが好ましい。
また、(メタ)アクリル樹脂は、ポリエステルフィルムとの密着性をより向上させる観点から、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、メチロール基、及びシアノ基からなる群より選ばれる1種以上を含有することも可能である。これらの中でも、カルボキシ基を含有するアクリル樹脂が好ましい。
(メタ)アクリル樹脂とは、アクリル系、メタクリル系のモノマーを含む重合性モノマーからなる重合体(ポリアクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂)である。これらは、単独重合体あるいは共重合体、更にはアクリル系、メタクリル系のモノマー以外の重合性モノマーとの共重合体のいずれでもよい。
(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸アルキルエステル類由来の構成単位を有する重合体である。(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸アルキルエステルから選択される少なくとも1種の重合体でもよいし、これらから選択される少なくとも1種と、これら以外のモノマー類、例えば、スチレン又はスチレン誘導体、水酸基を含有するモノマー等から選択される少なくとも1種との共重合体であってもよい。
また、それら重合体と他のポリマー(例えば、ポリエステル、ポリウレタン等)との共重合体であってもよく、例えば、ブロック共重合体、グラフト共重合体であってもよい。例えば、(メタ)アクリル樹脂は、(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂や、(メタ)アクリル変性ポリウレタン樹脂であってもよい。
また、ポリエステル溶液、又はポリエステル分散液中で重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)であってもよく、同様に、ポリウレタン溶液、ポリウレタン分散液中で重合性モノマーを重合して得られたポリマー(場合によってはポリマーの混合物)であってもよい。なお、(メタ)アクリル樹脂において使用される上記したポリエステル、ポリウレタンは、後述する樹脂に使用されるポリエステル、ポリウレタンとして例示されたものから適宜選択して使用できる。但し、下記するように、ポリエステルフィルムの還元分解を効果的に抑制する観点で、リニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラムにおいて、還元電流が観察されないことが好ましいことから、(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂のポリエステル骨格部分の割合は少ないことが好ましい。同様に、(メタ)アクリル変性ポリウレタン樹脂のウレタン骨格部分の割合も少ないことが好ましい。
また、(メタ)アクリル樹脂は、ポリエステルフィルムとの密着性をより向上させる観点から、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、メチロール基、及びシアノ基からなる群より選ばれる1種以上を含有することも可能である。これらの中でも、カルボキシ基を含有するアクリル樹脂が好ましい。
上記重合性モノマーとしては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸等のカルボキシ基含有モノマー類、及びそれらの塩;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、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、モノブチルヒドロキシフマレート、モノブチルヒドロキシイタコネート等の水酸基含有モノマー類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、又は(メタ)アクリロニトリル等の窒素含有モノマー類;N-メチロール(メタ)アクリルアミド等の水酸基含有の窒素含有モノマー類;スチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体;プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等の珪素含有重合性モノマー類;燐含有ビニル系モノマー類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類;ブタジエン等の共役ジエン類が挙げられる。
上記(メタ)アクリル樹脂の中でも、アクリル系、メタクリル系のモノマーを含む重合性モノマーを重合してなる重合体が好ましく、重合性モノマーがアルキル(メタ)アクリル酸エステル類を含むことがより好ましい。また、(メタ)アクリル樹脂を含む塗布液は、溶媒で希釈して塗布液とするのが好ましく、かかる溶媒が水を主溶媒(50質量%以上)とするのが好ましく、かかる観点から、アクリル樹脂は、アルキル(メタ)アクリル酸エステル類と、水酸基を含有するモノマー、カルボキシ基含有モノマー等の親水性基含有モノマーを含む重合性モノマーを重合してなる重合体も好ましい。また、(メタ)アクリル樹脂は、例えば、界面活性剤の存在下に重合性モノマーを重合した乳化重合体でもよい。
(イオン導電性の高分子化合物)
イオン導電性の高分子化合物とは、イオン導電性の官能基を含む高分子化合物であり、例えば、アンモニウム基含有化合物、ポリエーテル化合物、スルホン酸化合物、ベタイン化合物等の高分子化合物が挙げられる。これらの中でも、平滑性の維持と被膜形成の観点から、アンモニウム基含有化合物が好ましい。
イオン導電性の高分子化合物とは、イオン導電性の官能基を含む高分子化合物であり、例えば、アンモニウム基含有化合物、ポリエーテル化合物、スルホン酸化合物、ベタイン化合物等の高分子化合物が挙げられる。これらの中でも、平滑性の維持と被膜形成の観点から、アンモニウム基含有化合物が好ましい。
アンモニウム基含有化合物とは、分子内にアンモニウム基を有する化合物を意味し、アンモニウム基を有する高分子化合物であることが好ましい。例えば、アンモニウム基と不飽和性二重結合を有する単量体を成分として含む重合体を用いることができる。
かかる重合体の具体的な例としては、例えば、下記式「化1」で示される構成要素を繰り返し単位として有する重合体が挙げられる。これらの単独重合体や共重合体、更に、その他の複数の成分を共重合していてもよい。
上記「化1」中、R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、フェニル基等であり、これらのアルキル基、フェニル基が以下に示す基で置換されていてもよい。置換可能な基は、例えば、ヒドロキシ基、アミド基、エステル基、アルコキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基、チオアルコキシ基、チオフェノキシ基、シクロアルキル基、トリアルキルアンモニウムアルキル基、シアノ基、ハロゲン等である。また、R1及びR2は化学的に結合していてもよく、例えば、-(CH2)m-(m=2~5の整数)、-CH(CH3)CH(CH3)-、-CH=CH-CH=CH-、-CH=CH-CH=N-、-CH=CH-N=C-、-CH2OCH2-、-(CH2)2O(CH2)2-等が挙げられる。
上記「化1」中のX-は、例えば、ハロゲンイオン、スルホナート、ホスファート、ニトラート、アルキルスルホナート、カルボキシラート等である。
上記重合体、すなわちアンモニウム基と不飽和性二重結合を有する単量体を成分として含む重合体の中でも、造膜性を高め、安定した被膜が得られるという観点から、他のモノマーと共重合していてもよい。
他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸アルキル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸アルキル、n-メチロールアクリルアミド等のアクリルアミドが挙げられる。
他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸アルキル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸アルキル、n-メチロールアクリルアミド等のアクリルアミドが挙げられる。
アンモニウム基含有化合物の数平均分子量は、1000~500000が好ましく、より好ましくは2000~350000、更により好ましくは5000~200000、特に好ましくは10000~100000、殊に好ましくは10000~80000である。分子量を1000以上とすることで、塗膜の強度が弱くなることを防止でき、耐熱安定性を良好にしやすくなる。また、分子量を500000以下とすることで、塗布液の粘度が高くなることを防止して、取り扱い性や塗工性を良好にしやすくなる。
(ポリウレタン樹脂)
ポリウレタン樹脂とは、ウレタン結合を分子内に有する高分子化合物であり、水分散性又は水溶性のものが好ましい。水分散性又は水溶性を付与させるために、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、スルホニル基、リン酸基、エーテル基等の親水性基をポリウレタン樹脂に導入することが好ましい。上記親水性基の中でも、ポリエステルフィルムとの密着性の点から、カルボキシ基又はスルホン酸基が好ましい。
ポリウレタン樹脂とは、ウレタン結合を分子内に有する高分子化合物であり、水分散性又は水溶性のものが好ましい。水分散性又は水溶性を付与させるために、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、スルホニル基、リン酸基、エーテル基等の親水性基をポリウレタン樹脂に導入することが好ましい。上記親水性基の中でも、ポリエステルフィルムとの密着性の点から、カルボキシ基又はスルホン酸基が好ましい。
ポリウレタン樹脂は、従来公知の方法により得られるものであり、例えば、水酸基含有化合物とイソシアネートとの反応によるものがある。原料として用いられる水酸基含有化合物としては、ポリオールが好適に用いられ、例えば、ポリエーテルポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリカーボネート系ポリオール類、ポリオレフィンポリオール類、アクリルポリオール類が挙げられる。これらの化合物は単独で用いても、複数種用いてもよい。
上記ポリエーテルポリオール類としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。
上記ポリエステルポリオール類としては、例えば、多価カルボン酸又はそれらの酸無水物と多価アルコールから得られるものが挙げられる。多価カルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、1,8-オクタンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,5-ジメチル-2,5-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-ヘキシル-1,3-プロパンジオール、シクロヘキサンジオール、ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、ジメタノールベンゼン、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、アルキルジアルカノールアミン、ラクトンジオール等が挙げられる。
上記ポリカーボネート系ポリオール類としては、多価アルコール類とジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート等とから、脱アルコール反応によって得られるポリカーボネートジオール、具体的には、ポリ(1,6-ヘキシレン)カーボネート、ポリ(3-メチル-1,5-ペンチレン)カーボネート等が挙げられる。
ポリウレタン樹脂を得るために使用されるポリイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;α,α,α',α'-テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート;メチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシルジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート等が挙げられる。
ポリウレタン樹脂を合成する際には鎖延長剤を使用してもよく、鎖延長剤としては、イソシアネート基と反応する活性基を2個以上有するものであれば特に制限はなく、一般的には、水酸基又はアミノ基を2個有する鎖延長剤を主に用いることができる。
水酸基を2個有する鎖延長剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等の脂肪族グリコール;キシリレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等の芳香族グリコール;ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレート等のエステルグリコールといったグリコール類が挙げられる。
アミノ基を2個有する鎖延長剤としては、例えば、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン等の芳香族ジアミン;エチレンジアミン、プロパンジアミン、ヘキサンジアミン、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、トリメチルヘキサンジアミン、2-ブチル-2-エチル-1,5-ペンタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン等の脂肪族ジアミン;1-アミノ-3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン等の脂環式ジアミン等が挙げられる。
なお、ポリウレタン樹脂は、下記のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラムにおいて、還元電流が観察される場合もあることから、ポリウレタン樹脂の選択には注意が必要である。使用にあたっては、ポリウレタン樹脂のリニアスイープボルタンメトリー測定を行い、得られるボルタモグラムにおいて還元電流が観察されにくい、好ましくは観察されないポリウレタン樹脂を選択することが好ましい。
(ポリオレフィン樹脂)
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、エチレンや、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン又は1-デセン等のα-オレフィンを重合した単独重合体、又は、α-オレフィンを主たるモノマー成分とした共重合体が挙げられる。中でも、エチレンを主たるモノマー成分としたポリエチレン系樹脂、プロピレンを主たるモノマー成分としたポリプロピレン系樹脂が好ましい。なお、ここで、主たるモノマー成分とは、樹脂中で50質量%以上100質量%以下を占めるモノマー成分のことをいう。
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、エチレンや、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン又は1-デセン等のα-オレフィンを重合した単独重合体、又は、α-オレフィンを主たるモノマー成分とした共重合体が挙げられる。中でも、エチレンを主たるモノマー成分としたポリエチレン系樹脂、プロピレンを主たるモノマー成分としたポリプロピレン系樹脂が好ましい。なお、ここで、主たるモノマー成分とは、樹脂中で50質量%以上100質量%以下を占めるモノマー成分のことをいう。
((ポリエチレン系樹脂))
ポリエチレン系樹脂は、エチレンを主たるモノマー成分とした樹脂であれば特に限定されず、例えば、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、線状超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等が挙げられる。
また、ポリエチレン系樹脂は、エチレン単独重合体であってもよく、エチレンを主たるモノマー成分とし、他の共重合性モノマー成分との共重合体であってもよい。
ポリエチレン系樹脂は、エチレンを主たるモノマー成分とした樹脂であれば特に限定されず、例えば、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、線状超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等が挙げられる。
また、ポリエチレン系樹脂は、エチレン単独重合体であってもよく、エチレンを主たるモノマー成分とし、他の共重合性モノマー成分との共重合体であってもよい。
上記他の共重合性モノマー成分(コモノマー)としては、例えばプロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテン等の炭素数3~10のα-オレフィン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の不飽和カルボン酸エステル及びそのアイオノマー、共役ジエンや非共役ジエンのような不飽和化合物等が挙げられる。他の共重合性モノマー成分の割合は特に限定されないが、通常30質量%以下であり、15質量%以下がより好ましい。
上記共重合体としては、例えば、エチレンを主たるモノマー成分とし、上記他の共重合性モノマー成分の中から選ばれる1種又は2種以上のコモノマーとの共重合体又は多元共重合体、あるいは、それらの混合組成物等が挙げられる。
上記ポリエチレン系樹脂の中でも、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、線状超低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アイオノマー樹脂が好ましく、線状低密度ポリエチレンが特に好ましい。
また、上記線状低密度ポリエチレンとしては、1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテンからなる群より選択される少なくとも1種のα-オレフィンをコモノマーとした線状低密度ポリエチレンが好ましい。これらのコモノマー成分の割合は特に限定されないが、通常30質量%以下であり、15質量%以下であることがより好ましい。これらのコモノマー成分が含まれることでフィルムに柔軟性や透明性を高めることができる。
上記ポリエチレン系樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えばチーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン系触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法等、また、ラジカル開始剤を用いた塊状重合法が挙げられる。
上記ポリエチレン系樹脂の融点は、70~130℃であることが好ましく、80~120℃であることがより好ましい。融点がこの範囲であれば、フィルムの柔軟性と強度、耐熱性のバランスが良好となり好ましい。融点は、示差走査熱量測定装置(DSC)を用いて、樹脂約10mgを加熱速度10℃/分で-50℃から200℃まで昇温し、200℃で1分間保持した後、冷却速度10℃/分で-50℃まで降温し、再度、加熱速度10℃/分で200℃まで昇温したときに測定されたサーモグラムから求めた結晶融解ピーク温度(Tm)(℃)である。
上記ポリエチレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、特に制限されるものではないが、通常0.1g/10分以上、好ましくは、0.5~18g/10分であり、1~15g/10分であるのがより好ましい。MFRが0.1g/10分以上であれば、押出加工性は安定し、20g/10分以下であれば、成形時に安定した製膜が可能となるとともに、厚みムラや力学強度の低下やバラツキ等が少なくなり好ましい。
MFRは、JIS K 7210-1(2014)に準拠して測定される値であり、その測定条件は190℃、2.16kg荷重である。
MFRは、JIS K 7210-1(2014)に準拠して測定される値であり、その測定条件は190℃、2.16kg荷重である。
上記ポリエチレン系樹脂の密度は、0.880~0.980g/cm3であることが好ましく、0.890~0.960g/cm3であることがより好ましく、0.900~0.940g/cm3であることが特に好ましい。密度が0.880~0.980g/cm3の範囲であれば、強度、粘着性、柔軟性のバランスに優れるため好ましい。ここで、密度はJIS K 7112(1999)に準拠して測定される値である。
((ポリプロピレン系樹脂))
上記ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンを主たるモノマー成分とした樹脂であれば特に限定されず、プロピレン単独重合体であってもよく、プロピレンを主たるモノマー成分とし、他の共重合性モノマー成分との共重合体であってもよい。また、上記ポリプロピレン系樹脂は、単独で用いてもよいし、共重合性モノマー成分やその組成、物性等の異なる2種類以上を併用してもよい。
上記ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンを主たるモノマー成分とした樹脂であれば特に限定されず、プロピレン単独重合体であってもよく、プロピレンを主たるモノマー成分とし、他の共重合性モノマー成分との共重合体であってもよい。また、上記ポリプロピレン系樹脂は、単独で用いてもよいし、共重合性モノマー成分やその組成、物性等の異なる2種類以上を併用してもよい。
上記他の共重合性モノマー成分(コモノマー)としては、例えばエチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテン等の炭素数2~20のα-オレフィン及びジビニルベンゼン、1,4-シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、シクロオクタジエン、エチリデンノルボルネン等のジエン類、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸グリシジル、ビニルアルコール、エチレングリコール、無水マレイン酸、スチレン、環状オレフィン等が挙げられる。上記ポリプロピレン系樹脂は、上述の他の共重合性モノマー成分を2種以上含有する多元共重合体であってもよい。ポリプロピレン系樹脂が、プロピレン及びエチレン以外のモノマー成分を有する場合、当該モノマー成分としては1-ブテンが好ましい。
また、上記ポリプロピレン系樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよく、グラフト共重合体であってもよい。
上記ポリプロピレン系樹脂の融点は、70~170℃であることが好ましく、80~160℃であることがより好ましい。融点がこの範囲であれば、フィルムの柔軟性と強度、耐熱性のバランスが良好となり好ましい。
上記ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、特に制限されるものではないが、通常0.2g/10分以上、好ましくは、0.5~18g/10分であり、1~15g/10分であるのがより好ましい。MFRが0.2g/10分以上であれば、押出加工性が安定し、20g/10分以下であれば、成形時に安定した製膜が可能となるとともに、厚みムラや力学強度の低下やバラツキ等が少なくなり好ましい。
(ポリビニルアルコール)
ポリビニルアルコールとは、ポリビニルアルコール部位を有する化合物であり、例えば、ポリビニルアルコールに対し、部分的にアセタール化やブチラール化等された変性化合物も含め、従来公知のポリビニルアルコールを使用することができる。ポリビニルアルコールの重合度は特に限定されるものではないが、通常100以上、好ましくは300~40000の範囲である。重合度を100以上とすると、樹脂層の耐水性を良好にしやすくなる。また、ポリビニルアルコールのケン化度は特に限定されるものではないが、通常70モル%以上、好ましくは70~99.9モル%の範囲、より好ましくは80~97モル%、更に好ましくは86~95モル%であるポリ酢酸ビニルケン化物が実用上用いられる。
ポリビニルアルコールとは、ポリビニルアルコール部位を有する化合物であり、例えば、ポリビニルアルコールに対し、部分的にアセタール化やブチラール化等された変性化合物も含め、従来公知のポリビニルアルコールを使用することができる。ポリビニルアルコールの重合度は特に限定されるものではないが、通常100以上、好ましくは300~40000の範囲である。重合度を100以上とすると、樹脂層の耐水性を良好にしやすくなる。また、ポリビニルアルコールのケン化度は特に限定されるものではないが、通常70モル%以上、好ましくは70~99.9モル%の範囲、より好ましくは80~97モル%、更に好ましくは86~95モル%であるポリ酢酸ビニルケン化物が実用上用いられる。
(ポリアルキレングリコール)
ポリアルキレングリコールとしては、例えば、ポリメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体等の2種以上のグリコール由来の構成単位を有するポリアルキレングリコール、グリセリン等の多官能アルコールを用いた分岐状ポリアルキレングリコール等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ポリアルキレングリコールとしては、例えば、ポリメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体等の2種以上のグリコール由来の構成単位を有するポリアルキレングリコール、グリセリン等の多官能アルコールを用いた分岐状ポリアルキレングリコール等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ポリアルキレングリコールの数平均分子量は、例えば、200~20000が好ましく、500~15000がより好ましく、更に好ましくは1000~10000である。なお、数平均分子量は、JIS K 1577:2007に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出される数平均分子量である。
樹脂層に含まれるバインダー樹脂の含有量は、樹脂層(不揮発成分)の総質量に対し、好ましくは10~99質量%、より好ましくは20~95質量%、更により好ましくは30~90質量%、特に好ましくは35~88質量%、殊に好ましくは40~86質量%である。バインダー樹脂の種類によっては、バインダー樹脂の含有量は、樹脂層(不揮発成分)の総質量に対し99質量%超であってもよく、99.5質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
[架橋剤]
架橋剤としては、特に限定されず、従来公知の架橋剤を使用することができる。架橋剤としては、例えば、メラミン化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、シランカップリング化合物等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
架橋剤としては、特に限定されず、従来公知の架橋剤を使用することができる。架橋剤としては、例えば、メラミン化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、イソシアネート化合物、シランカップリング化合物等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(メラミン化合物)
メラミン化合物とは、化合物中にメラミン骨格を有する化合物のことであり、例えば、アルキロール化メラミン誘導体、アルキロール化メラミン誘導体にアルコールを反応させて部分的あるいは完全にエーテル化した化合物、及びこれらの混合物が挙げられる。アルキロール化としては、メチロール化、エチロール化、イソプロピロール化、n-ブチロール化、イソブチロール化等が挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、メチロール化が好ましい。エーテル化に用いるアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール及びイソブタノール等が好適に用いられ、これらの中では、メタノールがより好ましい。
また、メラミン化合物としては、単量体、あるいは2量体以上の多量体のいずれであってもよく、あるいはこれらの混合物を用いてもよい。更に、メラミンの一部に尿素等を共縮合したものも使用でき、メラミン化合物の反応性を上げるために、更に触媒を使用することも可能である。
メラミン化合物とは、化合物中にメラミン骨格を有する化合物のことであり、例えば、アルキロール化メラミン誘導体、アルキロール化メラミン誘導体にアルコールを反応させて部分的あるいは完全にエーテル化した化合物、及びこれらの混合物が挙げられる。アルキロール化としては、メチロール化、エチロール化、イソプロピロール化、n-ブチロール化、イソブチロール化等が挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、メチロール化が好ましい。エーテル化に用いるアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール及びイソブタノール等が好適に用いられ、これらの中では、メタノールがより好ましい。
また、メラミン化合物としては、単量体、あるいは2量体以上の多量体のいずれであってもよく、あるいはこれらの混合物を用いてもよい。更に、メラミンの一部に尿素等を共縮合したものも使用でき、メラミン化合物の反応性を上げるために、更に触媒を使用することも可能である。
(オキサゾリン化合物)
オキサゾリン化合物とは、分子内にオキサゾリン基を有する化合物であり、特にオキサゾリン基を含有する重合体が好ましく、付加重合性オキサゾリン基含有モノマー単独もしくは他のモノマーとの重合によって得ることができる。付加重合性オキサゾリン基含有モノマーとしては、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン及び2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリン等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、2-イソプロペニル-2-オキサゾリンが工業的にも入手しやすく好適である。
他のモノマーは、付加重合性オキサゾリン基含有モノマーと共重合可能なモノマーであれば制限はなく、例えば、アルキル(メタ)アクリレート(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、2-エチルヘキシル基及びシクロヘキシル基)等の(メタ)アクリル酸エステル類;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、スチレンスルホン酸及びその塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第三級アミン塩等)等の不飽和カルボン酸類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル類;(メタ)アクリルアミド、N-アルキル(メタ)アクリルアミド及びN,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、2-エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等)等の不飽和アミド類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;エチレン、プロピレン等のα-オレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の含ハロゲンα,β-不飽和モノマー類;スチレン、α-メチルスチレン等のα,β-不飽和芳香族モノマー等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、オキサゾリン化合物は、ポリエチレンオキサイド鎖等のポリアルキレンオキサイド鎖を有してもよく、例えば、ポリアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート等を他のモノマーとして使用してもよい。ポリエステルフィルムに対する密着性向上の観点から、オキサゾリン化合物のオキサゾリン基量は、好ましくは0.5~10mmol/g、より好ましくは1~9mmol/g、更に好ましくは3~8mmol/gの範囲である。
オキサゾリン化合物とは、分子内にオキサゾリン基を有する化合物であり、特にオキサゾリン基を含有する重合体が好ましく、付加重合性オキサゾリン基含有モノマー単独もしくは他のモノマーとの重合によって得ることができる。付加重合性オキサゾリン基含有モノマーとしては、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン及び2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリン等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、2-イソプロペニル-2-オキサゾリンが工業的にも入手しやすく好適である。
他のモノマーは、付加重合性オキサゾリン基含有モノマーと共重合可能なモノマーであれば制限はなく、例えば、アルキル(メタ)アクリレート(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、2-エチルヘキシル基及びシクロヘキシル基)等の(メタ)アクリル酸エステル類;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、スチレンスルホン酸及びその塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第三級アミン塩等)等の不飽和カルボン酸類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル類;(メタ)アクリルアミド、N-アルキル(メタ)アクリルアミド及びN,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、2-エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等)等の不飽和アミド類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;エチレン、プロピレン等のα-オレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の含ハロゲンα,β-不飽和モノマー類;スチレン、α-メチルスチレン等のα,β-不飽和芳香族モノマー等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、オキサゾリン化合物は、ポリエチレンオキサイド鎖等のポリアルキレンオキサイド鎖を有してもよく、例えば、ポリアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート等を他のモノマーとして使用してもよい。ポリエステルフィルムに対する密着性向上の観点から、オキサゾリン化合物のオキサゾリン基量は、好ましくは0.5~10mmol/g、より好ましくは1~9mmol/g、更に好ましくは3~8mmol/gの範囲である。
(エポキシ化合物)
エポキシ化合物とは、分子内にエポキシ基を有する化合物であり、例えば、エピクロロヒドリン、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン及びビスフェノールA等の水酸基やアミノ基との縮合物や、ポリエポキシ化合物、ジエポキシ化合物、モノエポキシ化合物並びにグリシジルアミン化合物等が挙げられる。これらの中でも、ポリエステルフィルムのより良好な密着性等の観点から、ポリエポキシ化合物が好ましい。
エポキシ化合物とは、分子内にエポキシ基を有する化合物であり、例えば、エピクロロヒドリン、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン及びビスフェノールA等の水酸基やアミノ基との縮合物や、ポリエポキシ化合物、ジエポキシ化合物、モノエポキシ化合物並びにグリシジルアミン化合物等が挙げられる。これらの中でも、ポリエステルフィルムのより良好な密着性等の観点から、ポリエポキシ化合物が好ましい。
ポリエポキシ化合物としては、例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリグリシジルトリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアネート、グリセロールポリグリシジルエーテル及びトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
ジエポキシ化合物としては、例えば、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル及びポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
モノエポキシ化合物としては、例えば、アリルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル及びフェニルグリシジルエーテル、グリシジルアミン化合物としてはN,N,N',N'-テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノ)シクロヘキサン等が挙げられる。
ジエポキシ化合物としては、例えば、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル及びポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
モノエポキシ化合物としては、例えば、アリルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル及びフェニルグリシジルエーテル、グリシジルアミン化合物としてはN,N,N',N'-テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノ)シクロヘキサン等が挙げられる。
(カルボジイミド化合物)
カルボジイミド化合物とは、カルボジイミド構造を有する化合物のことであり、分子内にカルボジイミド構造を1つ以上有する化合物であるが、ポリエステルフィルムのより良好な密着性等の観点から、分子内に2つ以上のカルボジイミド構造を有するポリカルボジイミド化合物がより好ましい。
カルボジイミド化合物とは、カルボジイミド構造を有する化合物のことであり、分子内にカルボジイミド構造を1つ以上有する化合物であるが、ポリエステルフィルムのより良好な密着性等の観点から、分子内に2つ以上のカルボジイミド構造を有するポリカルボジイミド化合物がより好ましい。
カルボジイミド化合物は、従来公知の技術で合成することができ、一般的にはジイソシアネート化合物の縮合反応が用いられる。ジイソシアネート化合物としては、特に限定されるものではなく、芳香族系、脂肪族系いずれも使用することができる。具体的には、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジイソシアネート及びジシクロヘキシルメタン4,4'-ジイソシアネート等が挙げられる。
カルボジイミド化合物に含有されるカルボジイミド基の含有量は、カルボジイミド当量(カルボジイミド基1molを与えるためのカルボジイミド化合物の重さ[g])で、通常100~1000、好ましくは250~800、より好ましくは300~700の範囲である。
更に、本発明の主旨を損なわない範囲において、ポリカルボジイミド化合物の水溶性や水分散性を向上するために、界面活性剤を添加することや、ポリアルキレンオキシド、ジアルキルアミノアルコールの4級アンモニウム塩及びヒドロキシアルキルスルホン酸塩等の親水性モノマーを添加して用いてもよい。
(イソシアネート化合物)
イソシアネート化合物とは、イソシアネート、あるいはブロックイソシアネートに代表されるイソシアネート誘導体構造を有する化合物である。イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート及びナフタレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート;α,α,α',α'-テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族イソシアネート;メチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート;シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)及びイソプロピリデンジシクロヘキシルジイソシアネート等の脂環式イソシアネート等が挙げられる。
また、これらイソシアネートのビュレット化物、イソシアヌレート化物、ウレトジオン化物及びカルボジイミド変性体等の重合体や誘導体が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
イソシアネート化合物とは、イソシアネート、あるいはブロックイソシアネートに代表されるイソシアネート誘導体構造を有する化合物である。イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート及びナフタレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート;α,α,α',α'-テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族イソシアネート;メチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート;シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)及びイソプロピリデンジシクロヘキシルジイソシアネート等の脂環式イソシアネート等が挙げられる。
また、これらイソシアネートのビュレット化物、イソシアヌレート化物、ウレトジオン化物及びカルボジイミド変性体等の重合体や誘導体が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ブロックイソシアネートの状態で使用する場合、そのブロック剤としては、例えば、重亜硫酸塩類;フェノール、クレゾール及びエチルフェノール等のフェノール系化合物;プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール、ベンジルアルコール、メタノール及びエタノール等のアルコール系化合物;イソブタノイル酢酸メチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル及びアセチルアセトン等の活性メチレン系化合物;ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のメルカプタン系化合物;ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム等のラクタム系化合物;ジフェニルアニリン、アニリン及びエチレンイミン等のアミン系化合物;アセトアニリド、酢酸アミドの酸アミド化合物;ホルムアルデヒドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム及びシクロヘキサノンオキシム等のオキシム系化合物が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、イソシアネート化合物は単体で用いてもよいし、各種ポリマーとの混合物や結合物として用いてもよい。イソシアネート化合物の分散性や架橋性を向上させるという意味において、ポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂との混合物や結合物を使用することが好ましい。
(シランカップリング化合物)
シランカップリング化合物とは、1つの分子中に有機官能基とアルコキシ基等の加水分解基を有する有機ケイ素化合物である。例えば、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ基含有化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基含有化合物;p-スチリルトリメトキシシラン、p-スチリルトリエトキシシラン等のスチリル基含有化合物;3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等の(メタ)アクリル基含有化合物;3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチルブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基含有化合物;トリス(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート等のイソシアヌレート基含有化合物;3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン等のメルカプト基含有化合物等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
シランカップリング化合物とは、1つの分子中に有機官能基とアルコキシ基等の加水分解基を有する有機ケイ素化合物である。例えば、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ基含有化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基含有化合物;p-スチリルトリメトキシシラン、p-スチリルトリエトキシシラン等のスチリル基含有化合物;3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等の(メタ)アクリル基含有化合物;3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチルブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基含有化合物;トリス(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート等のイソシアヌレート基含有化合物;3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン等のメルカプト基含有化合物等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂層に含まれる上記架橋剤の含有量は、樹脂層(不揮発成分)の総質量に対し、好ましくは0.1~90質量%、より好ましくは1~70質量%、更により好ましくは3~50質量%、特に好ましくは5~30質量%、殊に好ましくは8~25質量%である。
[界面活性剤]
樹脂層を形成する樹脂組成物は界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。
樹脂層を形成する樹脂組成物は界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、エステルスルホン酸塩等のスルホン酸型、アルキルリン酸エステル又はその塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル又はその塩等のリン酸型、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩等の硫酸エステル型、アルキル脂肪酸塩等のカルボン酸塩型等が挙げられる。
スルホン酸型アニオン系界面活性剤としては、例えば、デシルスルホン酸塩、ドデシルスルホン酸塩、テトラデシルスルホン酸塩、ヘキサデシルスルホン酸塩、オクタデシルスルホン酸塩等のアルキルスルホン酸塩、ブチルベンゼンスルホン酸塩、ヘキシルベンゼンスルホン酸塩、オクチルベンゼンスルホン酸塩、デシルベンゼンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、テトラデシルベンゼンスルホン酸塩、ヘキサデシルベンゼンスルホン酸塩、オクタデシルベンゼンスルホン酸塩、ジブチルナフタレンスルホン酸塩、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸塩等のアルキルアリールスルホン酸塩、ジブチルスルホコハク酸エスエル塩、ジオクチルスルホコハク酸エステル塩、ドデシルスルホ酢酸エステル塩、ノニルフェノキシポリエチレングリコールスルホ酢酸エステル塩等のエステルスルホン酸塩が挙げられる。これらの中でも、アルキル基の炭素数は8以上、好ましくは10~22、更に好ましくは12~18の範囲のものが好ましい。また、塩としては金属塩が好ましく、特にリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩がより好ましく、ナトリウム塩が更に好ましい。
リン酸型アニオン系界面活性剤としては、例えば、ブチルリン酸エステル、ブチルリン酸エステル塩、ヘキシルリン酸エステル、ヘキシルリン酸エステル塩、オクチルリン酸エステル、オクチルリン酸エステル塩、デシルリン酸エステル、デシルリン酸エステル塩、ラウリルリン酸エステル、ラウリルリン酸エステル塩、テトラデシルリン酸エステル、テトラデシルリン酸エステル塩、ヘキサデシルリン酸エステル、ヘキサデシルリン酸エステル塩、ステアリルリン酸エステル、ステアリルリン酸エステル塩等のアルキルリン酸エステル又はその塩、ポリオキシエチレンブチルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンブチルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンヘキシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンヘキシルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンオクチルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンオクチルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンデシルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシプロピレンオクチルエーテルリン酸エステル、ポリオキシプロピレンオクチルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシプロピレンデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシプロピレンデシルエーテルリン酸エステル塩、ポリオキシプロピレンラウリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシプロピレンラウリルエーテルリン酸エステル塩等のポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル又はその塩等が挙げられる。これらの中でも、界面活性剤としての性能の観点から、アルキルリン酸エステル塩やポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル又はその塩が好ましい。
また、アルキルリン酸エステル塩に関しては、アルキル基の炭素数は4以上、好ましくは4~22、更に好ましくは6~12の範囲のものであり、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル又はその塩に関しては、アルキル基の炭素数は4以上、好ましくは6~22、更に好ましくは8~18の範囲のものである。また、塩としては金属塩やアミン塩が好ましく、特にリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、アルキルアミン塩、アルコールアミン塩がより好ましく、ナトリウム塩やモノエタノールアミン塩が更に好ましい。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、グリセリンや糖類等の多価アルコールと脂肪酸がエステル結合したエステル型、ポリオキシエチレンアルキルエーテルやポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のエーテル型、脂肪酸や多価アルコール脂肪酸エステルにアルキレンオキサイドを付加させたエステル・エーテル型、疎水基と親水基がアミド結合を介している、脂肪酸アルカノールアミド等のアミド型等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性を考慮すると、エステル型、エーテル型、及びエステル・エーテル型が好ましい。
エステル型やエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤としては、例えば、グリセロールモノ(ジ)ラウレート、グリセロールモノ(ジ)ステアレート、グリセロール、グリセロールモノ(ジ)オレエート、ジグリセロールモノ(ジ)ステアレート、トリグリセロールモノ(ジ)ステアレート等のグリセリン脂肪酸エステル;ポリオキシエチレングリセロールモノ(ジ)ラウレート、ポリオキシエチレングリセロールモノ(ジ)ステアレート、ポリオキシプロピレングリセロールモノ(ジ)ラウレート、ポリオキシプロピレングリセロールモノ(ジ)ステアレート、ポリオキシブチレングリセロールモノ(ジ)ラウレート、ポリオキシブチレングリセロールモノ(ジ)ステアレート等のポリオキシアルキレングリセリン脂肪酸エステル;ポリオキシエチレンモノ(ジ)ラウレート、ポリオキシエチレンモノ(ジ)ステアレート、ポリオキシエチレンモノ(ジ)オレート、ポリオキシプロピレンモノ(ジ)ラウレート、ポリオキシプロピレンモノ(ジ)ステアレート等のポリオキシアルキレン脂肪酸エステル;ソルビタンモノ(ジ)ラウレート、ソルビタンモノ(ジ)パルミテート、ソルビタンモノ(ジ)ステアレート、ソルビタンモノ(ジ)オレート等のソルビタン脂肪酸エステル;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレート、ポリオキシプロピレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシプロピレンソルビタンモノステアレート等のポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。
これらの中でもポリエステルとの相溶性等の観点から、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルが好ましく、グリセリン骨格を有する脂肪酸エステルである、グリセリン脂肪酸エステルやポリオキシアルキレングリセリン脂肪酸エステルがより好ましい。
また、アルキル基の炭素数は8以上、好ましくは10~22、更に好ましくは12~18の範囲のものであることが望ましい。
また、アルキル基の炭素数は8以上、好ましくは10~22、更に好ましくは12~18の範囲のものであることが望ましい。
エーテル型ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルドデシルエーテル、ポリオキシプロピレンラウリルエーテル、ポリオキシプロピレンセチルエーテル、ポリオキシプロピレンステアリルエーテル、ポリオキシプロピレンオレイルエーテル、ポリオキシブチレンラウリルエーテル、ポリオキシブチレンセチルエーテル、ポリオキシブチレンステアリルエーテル、ポリオキシブチレンオレイルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレントリフェニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレントリベンジルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレンフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンフェニルエーテル等が挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、例えば、アルキルアンモニウム塩、アルキルベンジルアンモニウム塩等の第4級アンモニウム塩型、N-メチルビスヒドロキシエチルアミン脂肪酸エステル・塩酸塩等のアミン塩型等が挙げられる。
第4級アンモニウム塩型カチオン系界面活性剤としては、例えば、オクチルトリメチルアンモニウム塩、デシルトリメチルアンモニウム塩、ラウリルトリメチルアンモニウム塩、テトラデシルトリメチルアンモニウム塩、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、オクチルジメチルエチルアンモニウム塩、デシルジメチルエチルアンモニウム塩、ラウリルジメチルエチルアンモニウム塩、テトラデシルジメチルエチルアンモニウム塩、ヘキサデシルジメチルエチルアンモニウム塩、オクチルトリエチルアンモニウム塩、ラウリルトリエチルアンモニウム塩、ヘキサデシルトリエチルアンモニウム塩、ジデシルジメチルアンモニウム塩等のアルキルアンモニウム塩、オクチルジメチルベンジルアンモニウム塩、デシルジメチルベンジルアンモニウム塩、ラウリルジメチルベンジルアンモニウム塩、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウム塩、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウム塩、ステアリルジメチルベンジルアンモニウム塩、トリブチルベンジルアンモニウム塩、トリヘキシルベンジルアンモニウム塩等のアルキルベンジルアンモニウム塩等が挙げられる。
また、アルキル基の炭素数は、通常4以上、好ましくは6~22、更に好ましくは8~18の範囲である。また、アンモニウム基の対イオン(カウンターイオン)としては、例えば、ハロゲンイオン、スルホネート、サルフェート、ホスファート、ニトラート、カルボキシラート等のイオンが挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、アルキルベタイン等のベタイン型、アルキルアミノ脂肪酸塩等のアミノ酸型、アルキルアミンオキシド等のアミンオキシド型等が挙げられる。
ベタイン型両性イオン系界面活性剤としては、例えば、オクチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、デシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、テトラデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ヘキサデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、オクタン酸アミドプロピルベタイン、デカン酸アミドプロピルベタイン、ラウリル酸アミドプロピルベタイン、テトラデカン酸アミドプロピルベタイン、ヘキサデカン酸アミドプロピルベタイン、ステアリン酸アミドプロピルベタイン等が挙げられる。
樹脂層に含まれる界面活性剤の含有量は、樹脂層(不揮発成分)の総質量に対し、好ましくは0.1~10質量%、より好ましくは0.3~8質量%、更により好ましくは0.4~6質量%である。
[粒子]
樹脂層を形成する樹脂組成物は、粒子を含有してもよい。かかる粒子の詳細は、ポリエステルに含まれる[粒子]の欄の記載と同様であるが、粒子の平均粒径としては、好ましくは0.01~1μmであり、より好ましくは0.02~0.9μm、更により好ましくは0.03~0.8μm、特に好ましくは0.04~0.7μm、殊に好ましくは0.05~0.6μmである。
樹脂層を形成する樹脂組成物は、粒子を含有してもよい。かかる粒子の詳細は、ポリエステルに含まれる[粒子]の欄の記載と同様であるが、粒子の平均粒径としては、好ましくは0.01~1μmであり、より好ましくは0.02~0.9μm、更により好ましくは0.03~0.8μm、特に好ましくは0.04~0.7μm、殊に好ましくは0.05~0.6μmである。
樹脂層に含まれる粒子の含有量は、樹脂層(不揮発成分)の総質量に対し、好ましくは0.1~20質量%、より好ましくは0.3~16質量%、更により好ましくは0.5~14質量%、特に好ましくは0.7~12質量%である。
[その他成分]
また、樹脂層には、本発明の主旨を損なわない範囲において、上記成分以外にも、消泡剤、塗工性改良剤、増粘剤、有機系潤滑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、発泡剤、染料、顔料等の添加剤を更に適宜配合してもよい。
また、樹脂層には、本発明の主旨を損なわない範囲において、上記成分以外にも、消泡剤、塗工性改良剤、増粘剤、有機系潤滑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、発泡剤、染料、顔料等の添加剤を更に適宜配合してもよい。
[溶媒]
樹脂層を形成する樹脂組成物は、溶媒で希釈して塗布液としてもよい。すなわち、樹脂組成物は、液状の塗布液として、ポリエステルフィルムに塗工し、必要に応じて乾燥、かつ、硬化させて樹脂層を形成させるとよい。
なお、樹脂層を構成する各成分は、溶媒に溶解させてもよいし、溶媒中に分散させてもよい。塗布液とした場合、塗布液中における樹脂組成物の全不揮発成分の濃度は、0.1~50質量%であることが好ましい。0.1質量%以上であれば、効率的に所望の厚みの樹脂層を形成することができる。一方、50質量%以下であれば、塗工時の粘度を抑えることで樹脂層の外観を向上させることができ、また、塗布液中の安定性を高めることができる。
樹脂層を形成する樹脂組成物は、溶媒で希釈して塗布液としてもよい。すなわち、樹脂組成物は、液状の塗布液として、ポリエステルフィルムに塗工し、必要に応じて乾燥、かつ、硬化させて樹脂層を形成させるとよい。
なお、樹脂層を構成する各成分は、溶媒に溶解させてもよいし、溶媒中に分散させてもよい。塗布液とした場合、塗布液中における樹脂組成物の全不揮発成分の濃度は、0.1~50質量%であることが好ましい。0.1質量%以上であれば、効率的に所望の厚みの樹脂層を形成することができる。一方、50質量%以下であれば、塗工時の粘度を抑えることで樹脂層の外観を向上させることができ、また、塗布液中の安定性を高めることができる。
上記溶媒としては、特に制限はなく、水及び有機溶剤のいずれも使用することができる。環境保護の観点から、水を主溶媒(全溶媒の50質量%以上)として水性塗布液とすることが好ましい。水の含有量に関して、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上であるのがよい。水性塗布液には、少量の有機溶剤を含有していてもよい。有機溶剤の具体的な量は、質量基準で水の量以下とするとよいが、例えば、溶媒中の50質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下とするのがよい。
水と併用する有機溶剤としては、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコール類;エチルセロソルブ、t-ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;ジメチルエタノールアミン等のアミン類等を例示することができる。これらは単独、もしくは複数を組み合わせて用いることができる。水性塗布液に、必要に応じてこれらの有機溶剤を適宜選択し、含有させることで、塗布液の安定性、塗工性を良好にできる場合がある。
水と併用する有機溶剤としては、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコール類;エチルセロソルブ、t-ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;ジメチルエタノールアミン等のアミン類等を例示することができる。これらは単独、もしくは複数を組み合わせて用いることができる。水性塗布液に、必要に応じてこれらの有機溶剤を適宜選択し、含有させることで、塗布液の安定性、塗工性を良好にできる場合がある。
また、上記溶媒として有機溶剤のみを使用する場合、かかる有機溶剤としては、トルエン等の芳香族炭化水素類;ヘキサン、ヘプタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;エチルメチルケトン、イソブチルメチルケトン等のケトン類;エタノール、2-プロパノール等のアルコール類;ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類等が挙げられる。これらは、溶解性、塗工性や沸点等を考慮して単独で使用してもよいし、複数種を混合して使用してもよい。
なお、樹脂層中には、樹脂組成物を構成する各成分の未反応物、反応後の化合物、あるいはそれらの混合物が存在しているものと推測できる。なお、樹脂層中の各成分の分析は、例えば、TOF-SIMS、ESCA、蛍光X線等によって行うことができる。
本フィルムの両面に対して樹脂層を設ける場合、以下に限定されないが、各樹脂層を形成する各樹脂組成物(不揮発成分)が同一又は実質的に同一であることが好ましい。なお、「実質的に同一」とは、各樹脂組成物を構成する不揮発成分の各成分の含有量が±5質量%の範囲内であって、相互に異なる成分を含有する場合には当該異なる成分の含有量の総質量が5質量%未満であることを含意する。各樹脂組成物を構成する不揮発成分の各成分の含有量は±3質量%の範囲内であることがより好ましく、±1質量%の範囲内であることが更に好ましい。相互に異なる成分を含有する場合には当該異なる成分の含有量の総質量が3質量%未満であることがより好ましく、1質量%未満であることが更に好ましい。
[樹脂層の形成方法]
樹脂層の形成方法は特に限定されず、従来公知の方法を適宜用いることができるが、前述の樹脂組成物をポリエステルフィルムに塗工し、必要に応じて、乾燥、硬化、熱処理等の処理を行い、樹脂層を形成することが好ましい。塗工する方法としては、特に限定されず、例えば、リバースグラビアコート、ダイレクトグラビアコート、ロールコート、ダイコート、バーコート、カーテンコート等、従来公知の塗工方式を用いることができる。
樹脂層の形成方法は特に限定されず、従来公知の方法を適宜用いることができるが、前述の樹脂組成物をポリエステルフィルムに塗工し、必要に応じて、乾燥、硬化、熱処理等の処理を行い、樹脂層を形成することが好ましい。塗工する方法としては、特に限定されず、例えば、リバースグラビアコート、ダイレクトグラビアコート、ロールコート、ダイコート、バーコート、カーテンコート等、従来公知の塗工方式を用いることができる。
上記形成方法としては、ポリエステルフィルム製造の工程内で行うインラインコーティング、又は、一旦製造したポリエステルフィルムに対して系外でコーティングするオフラインコーティングが挙げられるが、インラインコーティングが好ましい。
インラインコーティングとは、ポリエステルフィルムを形成するポリエステル又は樹脂組成物を溶融押出しして延伸した後、熱固定して巻き上げるまでの任意の段階でコーティングを行う方法である。通常、溶融、急冷して得られる未延伸シート、延伸された一軸延伸フィルム、熱固定前の二軸延伸フィルム、熱固定後で巻上前のフィルムのいずれかに対してコーティングを行うが、延伸された一軸延伸フィルムに対してコーティングを行うことが好ましい。
例えば、逐次二軸延伸においては、特に長手方向(MD)に延伸された一軸延伸フィルムにコーティングした後に横方向(TD)に延伸する方法が好ましい。かかる方法によれば、製膜と樹脂層の形成を同時に行うことができるため製造コスト上のメリットがある。
上記のようにして形成された樹脂層の厚み(乾燥後)は、ポリエステルフィルムの分解耐久性や充放電耐久性を高める観点から、2μm以下が好ましく、より好ましくは1μm未満である。具体的には、例えば、好ましくは0.01μm以上2μm以下であり、より好ましくは0.015μm以上1μm以下、更に好ましくは0.017μm以上1μm未満、更により好ましくは0.02μm以上0.5μm以下である。また、上記樹脂層の厚みは、上記範囲内において適宜設定することができ、例えば、0.03μm以上0.1μm以下、0.035μm以上0.08μm以下、0.04μm以上0.075μm以下等であってもよい。
上記コーティングにおける不揮発成分の塗布量としては、以下に限定はされないが、0.001~1g/m2が好ましく、より好ましくは0.005~0.7g/m2、更により好ましくは0.01~0.5g/m2である。なお、塗布量は、溶剤等の揮発成分を除く不揮発成分基準の値である。
なお、不揮発成分の塗布量は、本フィルムにおける塗布量であり、例えば、乾燥及び延伸を行う場合には、乾燥延伸後の塗布量である。そして、上記不揮発成分の塗布量は、単位面積当たりの質量で表される、樹脂層の厚みを示す指標ともいえる。
[樹脂層の好ましい実施形態]
本フィルムは、基材フィルムであるポリエステルフィルムの分解耐久性ないし充放電耐久性を一層高める観点から、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に、樹脂組成物により形成される耐還元分解樹脂層を形成することが好ましい、すなわち、本フィルムは、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に、耐還元分解性樹脂を含有する樹脂組成物により形成される耐還元分解樹脂層を形成することが好ましい。すなわち、前記樹脂層が耐還元分解樹脂層であるとよい。
本フィルムは、基材フィルムであるポリエステルフィルムの分解耐久性ないし充放電耐久性を一層高める観点から、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に、樹脂組成物により形成される耐還元分解樹脂層を形成することが好ましい、すなわち、本フィルムは、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に、耐還元分解性樹脂を含有する樹脂組成物により形成される耐還元分解樹脂層を形成することが好ましい。すなわち、前記樹脂層が耐還元分解樹脂層であるとよい。
本フィルムにおける樹脂層を形成する樹脂としては、電池の動作電位、例えば0~4V(Li/Li+)の範囲で酸化又は還元しない広い電位窓を有することが好ましい。具体的には、最高被占軌道(HOMO)の準位が低くいほど耐酸化性は良好であり、最低空軌道(LUMO)の準位が高いほど耐還元性が良好であるため、これらを満たす構造を有する樹脂が好ましい。これにより、かかる樹脂層をポリエステルフィルム上に設けることでポリエステルフィルムと金属層とが接することを防止しやすくなり、ポリエステルフィルムを集電箔に使用した電池においては、ポリエステルフィルムの酸化還元分解を効果的に抑制することができる。
本フィルムにおける樹脂層を形成する樹脂としては、ポリエステルフィルムの還元分解を効果的に抑制する観点から、リニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラムにおいて、還元電流が観察されないことが好ましい。具体的には、下記要件を充足することが好ましい。
(要件)
下記条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vb)と(下記電解液のみの測定(ブランク))、下記条件のうち下記電解液に対して上記樹脂層に含まれる樹脂又は該樹脂を構成するモノマー成分を0.5mmоl/L以上溶解させた以外は同じ条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vp)とを対比して、異なる電位に還元電流が観察されない。
[リニアスイープボルタンメトリー測定条件]
作用極:天然炭素粉末、カルボキシメチルセルロースナトリウム、及びスチレンブタジエンゴムの混合物(質量比98:1:1)を水に分散させて銅箔に塗工後乾燥させた電極。
参照極及び対極:リチウム金属線。
電解液:炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとの混合溶媒(体積比3:7)に1mol/Lの濃度で六フッ化リン酸リチウムを溶解した電解液。
掃引速度:1mV/秒。
掃引範囲:自然電位(約3.2V)→0V(Li/Li+)。
(要件)
下記条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vb)と(下記電解液のみの測定(ブランク))、下記条件のうち下記電解液に対して上記樹脂層に含まれる樹脂又は該樹脂を構成するモノマー成分を0.5mmоl/L以上溶解させた以外は同じ条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vp)とを対比して、異なる電位に還元電流が観察されない。
[リニアスイープボルタンメトリー測定条件]
作用極:天然炭素粉末、カルボキシメチルセルロースナトリウム、及びスチレンブタジエンゴムの混合物(質量比98:1:1)を水に分散させて銅箔に塗工後乾燥させた電極。
参照極及び対極:リチウム金属線。
電解液:炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとの混合溶媒(体積比3:7)に1mol/Lの濃度で六フッ化リン酸リチウムを溶解した電解液。
掃引速度:1mV/秒。
掃引範囲:自然電位(約3.2V)→0V(Li/Li+)。
本フィルムにおける樹脂層を形成する樹脂として上記要件を充足する樹脂(上記電解液に樹脂が溶解しない場合は当該樹脂を構成するモノマー成分)を用いて分解しにくいことを確認することにより、例えば、電解液への溶出を防ぐことができ、酸化還元分解を効果的に抑制することができる。
かかる観点から好適な樹脂の一例としては、以下に限定されないが、例えば、ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、グリシジルエーテル基を有する化合物、及びポリアルキレングリコールからなる群より選ばれる1種以上が挙げられる。これらの中でも、電解液への溶出を防ぐ観点、及び、造膜性や金属層との密着性の観点から、グリシジルエーテル基を有する化合物が特に好ましい。
また、以下に限定はされないが、グリシジルエーテル基を有する化合物と共に、ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、及びポリアルキレングリコールからなる群より選ばれる1種以上を用いることも好適であり、例えば、グリシジルエーテル基を有する化合物と、(メタ)アクリル樹脂(特にはアクリル樹脂)とを併用することが好適である。
また、以下に限定はされないが、グリシジルエーテル基を有する化合物と共に、ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、及びポリアルキレングリコールからなる群より選ばれる1種以上を用いることも好適であり、例えば、グリシジルエーテル基を有する化合物と、(メタ)アクリル樹脂(特にはアクリル樹脂)とを併用することが好適である。
上記ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアルキレングリコール、及びグリシジルエーテル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の含有量としては、上記と同様の観点から、上記樹脂層(不揮発成分)の総質量に対して70質量%以上が好ましく、より好ましくは75質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、更により好ましくは85質量%以上、一層好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95~100質量%であり、また96~99.5質量%であってもよい。
(グリシジルエーテル基を有する化合物)
グリシジルエーテル基を有する化合物としては、分子内にグリシジルエーテル基を少なくとも2以上含有する化合物が好ましく、より好ましくは3以上のグリシジルエーテル基を含有する化合物であり、更に好ましくは4~5のグリシジルエーテル基を含有する化合物である。更に、グリシジルエーテル基を有する化合物としては、分子内に水酸基を有するものであってもよく、分子内の水酸基の数は1以上であってもよく、2以上であってもよく、2~3であってもよい。
グリシジルエーテル基を有する化合物としては、分子内にグリシジルエーテル基を少なくとも2以上含有する化合物が好ましく、より好ましくは3以上のグリシジルエーテル基を含有する化合物であり、更に好ましくは4~5のグリシジルエーテル基を含有する化合物である。更に、グリシジルエーテル基を有する化合物としては、分子内に水酸基を有するものであってもよく、分子内の水酸基の数は1以上であってもよく、2以上であってもよく、2~3であってもよい。
グリシジルエーテル基を有する化合物の質量平均分子量(Mw)は、例えば、200~2000が好ましく、550~1800がより好ましい。なお、質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレンを標準とする質量平均分子量を意味する。
また、グリシジルエーテル基を有する化合物のエポキシ当量(1グラム当量のエポキシ基を含む樹脂のグラム数[g/eq])としては、50~300g/eqが好ましく、1100~250g/eqがより好ましく、120~200g/eqが更に好ましく、140~190g/eqがより更に好ましい。なお、エポキシ当量は、JIS K 7236(2009)に従って測定される。
グリシジルエーテル基を有する化合物の具体例としては、脂肪族ポリオール由来のグリシジルエーテル系ポリエポキシドが好適な例として挙げられる。より具体的には、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリオキシプロピレンジオールジグリシジルエーテル、ポリオキシプロピレントリオールトリグリシジルエーテル、ポリ(オキシプロピレン・オキシエチレン)トリオールトリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルが好ましく、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルが特に好ましい。
また、本フィルムにおける樹脂層を形成する樹脂としては、グリシジルエーテル基を有する化合物を含む少なくとも2種の化合物による反応生成物を含むものであってもよい。グリシジルエーテル基を有する化合物に由来して生成する反応生成物としては、樹脂層を構成する樹脂組成物中の他の成分(他の化合物)におけるアミノ基、水酸基、カルボン酸基あるいは水分散性改良のために導入された水酸基、カルボン酸基、カルボン酸塩基等の官能基と、グリシジルエーテル基を有する化合物のグリシジルエーテル基との熱等による異種分子間での縮合反応生成物等が挙げられる。また、グリシジルエーテル基を有する化合物同士による反応生成物であってもよい。
本フィルムにおける樹脂層を形成する樹脂としては、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルを含む少なくとも2種の化合物による反応生成物を含むものであってもよい。ポリグリセロールポリグリシジルエーテルに由来して生成する反応生成物としては、樹脂層を構成する樹脂組成物中の他の成分(他の化合物)におけるアミノ基、水酸基、カルボン酸基あるいは水分散性改良のために導入された水酸基、カルボン酸基、カルボン酸塩基等の官能基と、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルのグリシジルエーテル基との熱等による異種分子間での縮合反応生成物等が挙げられる。また、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル同士による反応生成物であってもよい。
樹脂層に含まれるグリシジルエーテル基を有する化合物、ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアルキレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂の含有量は、樹脂層(不揮発成分)の総質量に対し、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更により好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95~100質量%であり、また96~99.5質量%であってもよい。
(界面活性剤)
樹脂層は、ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、グリシジルエーテル基を有する化合物、及びポリアルキレングリコールからなる群より選ばれる1種以上と共に、更に界面活性剤を含有することが好ましい。樹脂層が界面活性剤を含有することにより、ポリエステルフィルムへの塗工性の向上や塗工ヌケの防止を図ることができる。
樹脂層は、ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、グリシジルエーテル基を有する化合物、及びポリアルキレングリコールからなる群より選ばれる1種以上と共に、更に界面活性剤を含有することが好ましい。樹脂層が界面活性剤を含有することにより、ポリエステルフィルムへの塗工性の向上や塗工ヌケの防止を図ることができる。
かかる界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも、作製後の塗布液の安定性等の観点からノニオン系界面活性剤が好ましい。
ノニオン系界面活性剤の中でも、ポリオキシエチレンアルキルエーテルやポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のエーテル型ノニオン系界面活性剤、及び、脂肪酸や多価アルコール脂肪酸エステルにアルキレンオキサイドを付加させたエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤が好ましく、より好ましくは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、及び、多価アルコール脂肪酸エステルにエチレンオキサイドを付加させたエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤である。かかるエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤の中でも、アセチレングルコールにエチレンオキサイドを付加させたエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤(EO平均付加モル数4~10)が好適である。
ノニオン系界面活性剤の中でも、ポリオキシエチレンアルキルエーテルやポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のエーテル型ノニオン系界面活性剤、及び、脂肪酸や多価アルコール脂肪酸エステルにアルキレンオキサイドを付加させたエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤が好ましく、より好ましくは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、及び、多価アルコール脂肪酸エステルにエチレンオキサイドを付加させたエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤である。かかるエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤の中でも、アセチレングルコールにエチレンオキサイドを付加させたエステル・エーテル型ノニオン系界面活性剤(EO平均付加モル数4~10)が好適である。
ノニオン系界面活性剤のHLB値としては、塗工性の向上等の観点から、16以下が好ましく、より好ましくは15以下、更に好ましくは14以下である。HLB値の下限は特に制限はないが、通常2であり、4であってもよい。
なお、HLB値は、界面活性剤の分野で使用される親水性、疎水性のバランスであり、通常用いる計算式、例えばGriffin、Davis、川上式、有機概念図等の方法により規定される。また、カタログ等に記載されているHLBの数値を使用してもよい。
なお、HLB値は、界面活性剤の分野で使用される親水性、疎水性のバランスであり、通常用いる計算式、例えばGriffin、Davis、川上式、有機概念図等の方法により規定される。また、カタログ等に記載されているHLBの数値を使用してもよい。
樹脂層を形成する樹脂組成物が界面活性剤を含有する場合、その含有量は、樹脂層(不揮発成分)の総質量に対し、好ましくは0.1~10質量%、より好ましくは0.3~8質量%、更に好ましくは0.4~6質量%の範囲である。界面活性剤の含有量を0.1質量%以上とすることで、塗布液を安定して塗工することができる。一方、界面活性剤の含有量を10質量%以下とすることで、塗工ムラを抑制することができる。
<<本フィルムの物性>>
本フィルムは、例えば、下記の物性を備えることが好ましい場合がある。但し、下記物性に関する記載は本発明を何ら限定するものではない。
本フィルムは、例えば、下記の物性を備えることが好ましい場合がある。但し、下記物性に関する記載は本発明を何ら限定するものではない。
〔静摩擦係数μs〕
本フィルムの一方の表面であるA面と他方の表面であるB面とを重ね合わせて測定される静摩擦係数μsは0.26以上0.75以下が好ましく、0.28以上0.72以下がより好ましく、更により好ましくは0.3以上0.7以下、特に好ましくは0.31以上0.6以下、殊に好ましくは0.32以上0.5以下である。静摩擦係数μsが上記範囲外になる場合には、例えばフィルムの走行性ないし搬送性が不十分になる傾向等がある。
本フィルムの一方の表面であるA面と他方の表面であるB面とを重ね合わせて測定される静摩擦係数μsは0.26以上0.75以下が好ましく、0.28以上0.72以下がより好ましく、更により好ましくは0.3以上0.7以下、特に好ましくは0.31以上0.6以下、殊に好ましくは0.32以上0.5以下である。静摩擦係数μsが上記範囲外になる場合には、例えばフィルムの走行性ないし搬送性が不十分になる傾向等がある。
静摩擦係数μsは、下記の方法により測定されるものである。
銅蒸着前のフィルムから大きさ15×160mmの試験片を切り出し、試験片の一方の面と他方の面との静摩擦係数を測定した。具体的には、試験片の一方の面と他方の面とを試験開始前に15秒間接触保持させたのち、以下の条件で縦方向(MD)に測定を行った。サンプルは測定前に6時間以上調湿した。
・装置:横浜システム研究所社製 平行移動型摩擦試験機(MCS-300)
・滑り片:全質量104g(接触面積が一辺12mmの正方形)
・試験速度:20mm/min
・温度:23℃±2℃
・相対湿度:50%±10%
銅蒸着前のフィルムから大きさ15×160mmの試験片を切り出し、試験片の一方の面と他方の面との静摩擦係数を測定した。具体的には、試験片の一方の面と他方の面とを試験開始前に15秒間接触保持させたのち、以下の条件で縦方向(MD)に測定を行った。サンプルは測定前に6時間以上調湿した。
・装置:横浜システム研究所社製 平行移動型摩擦試験機(MCS-300)
・滑り片:全質量104g(接触面積が一辺12mmの正方形)
・試験速度:20mm/min
・温度:23℃±2℃
・相対湿度:50%±10%
〔算術平均高さSaの比(SaB/SaA)〕
本フィルムの算術平均高さSaの比(一方の表面である任意のA面の算術平均高さSaAと他方の表面である任意のB面の算術平均高さSaBの比であるSaB/SaA)は1以上1.2未満が好ましく、より好ましくは1以上1.19以下である。算術平均高さSaの比が上記の上限値を超える場合には、例えばフィルムの両面に付加される熱エネルギーが不均衡になる傾向等があり、蒸着後のフィルムにおけるカールの発生を効果的に抑制し難い傾向等がある。
算術平均高さSaの比は、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、1.18以下、1.16以下、1.14以下等であってもよい。
なお、算術平均高さSaの比(SaB/SaA)は、SaB≧SaAを条件とするものであり、例えば、各面の算術平均高さSaの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの算術平均高さSaの比(一方の表面である任意のA面の算術平均高さSaAと他方の表面である任意のB面の算術平均高さSaBの比であるSaB/SaA)は1以上1.2未満が好ましく、より好ましくは1以上1.19以下である。算術平均高さSaの比が上記の上限値を超える場合には、例えばフィルムの両面に付加される熱エネルギーが不均衡になる傾向等があり、蒸着後のフィルムにおけるカールの発生を効果的に抑制し難い傾向等がある。
算術平均高さSaの比は、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、1.18以下、1.16以下、1.14以下等であってもよい。
なお、算術平均高さSaの比(SaB/SaA)は、SaB≧SaAを条件とするものであり、例えば、各面の算術平均高さSaの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの算術平均高さSa(一方の表面である任意のA面の算術平均高さSaA及び/又は他方の表面である任意のB面の算術平均高さSaB)は、フィルム両面に形成される各金属層の均質性を一層高める観点から、15nm以下が好ましく、より好ましくは10nm以下、更により好ましくは8nm以下、より更に好ましくは7nm以下、特に好ましくは5nm以下、殊に好ましくは4nm以下である。他方、算術平均高さSaの下限値としては、特に限定されないが、例えば、0.6nm以上が好ましく、より好ましくは0.8nm以上、更により好ましくは1nm以上、特に好ましくは1.2nm以上である。
なお、上記算術平均高さSaは、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、3.2nm以下、3.0nm以下、2.5nm以下等であってもよい。
当該算術平均高さSaは、一方の表面である任意のA面の算術平均高さSaA及び他方の表面である任意のB面の算術平均高さSaBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、上記算術平均高さSaは、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、3.2nm以下、3.0nm以下、2.5nm以下等であってもよい。
当該算術平均高さSaは、一方の表面である任意のA面の算術平均高さSaA及び他方の表面である任意のB面の算術平均高さSaBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
上記算術平均高さSaは、面粗さパラメーター(ISO 25178)の一つであり、二次元のRaを三次元に拡張したものであって、表面形状曲面と平均面で囲まれた部分の体積を測定面積で割ったものである。具体的には、表面をXY面、高さ方向をZ軸としたとき、A:定義された領域(画像全体とする)、Z(x,y):画像点(x,y)の高さ0の面からの高さとすると、下記[数1]の式のように表される。
〔算術平均粗さRaの比(RaB/RaA)〕
本フィルムにおいて、算術平均粗さRaの比(一方の表面である任意のA面の算術平均粗さRaAと他方の表面である任意のB面の算術平均粗さRaBの比であるRaB/RaA)は、例えば1以上1.25以下が好ましく、より好ましくは1以上1.2未満である。算術平均粗さRaの比が上記の上限値を超える場合には、例えばフィルムの両面に付加される熱エネルギーが不均衡になる傾向等があり、蒸着後のフィルムにおけるカールの発生を効果的に抑制し難い傾向等がある。
算術平均粗さRaの比は、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、1.16以下、1.14以下、1.12以下等であってもよい。
なお、算術平均粗さRaの比(RaB/RaA)は、RaB≧RaAを条件とするものであり、例えば、各面の算術平均粗さRaの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムにおいて、算術平均粗さRaの比(一方の表面である任意のA面の算術平均粗さRaAと他方の表面である任意のB面の算術平均粗さRaBの比であるRaB/RaA)は、例えば1以上1.25以下が好ましく、より好ましくは1以上1.2未満である。算術平均粗さRaの比が上記の上限値を超える場合には、例えばフィルムの両面に付加される熱エネルギーが不均衡になる傾向等があり、蒸着後のフィルムにおけるカールの発生を効果的に抑制し難い傾向等がある。
算術平均粗さRaの比は、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、1.16以下、1.14以下、1.12以下等であってもよい。
なお、算術平均粗さRaの比(RaB/RaA)は、RaB≧RaAを条件とするものであり、例えば、各面の算術平均粗さRaの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの算術平均粗さRa(一方の表面である任意のA面の算術平均粗さRaA及び/又は他方の表面である任意のB面の算術平均粗さRaB)は、フィルム両面に形成される各金属層の均質性を一層高める観点から、0.05μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.045μm以下、更により好ましくは0.04μm以下、特に好ましくは0.038μm以下である。また、算術平均粗さRaの下限値としては、特に限定されないが、例えば、0.008μm以上、0.01μm以上、0.013μm以上等である。
当該算術平均粗さRaは、一方の表面である任意のA面の算術平均粗さRaA及び他方の表面である任意のB面の算術平均粗さRaBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、算術平均粗さRaは、線粗さパラメーター(JIS B 0601(1994))の一つであり、平均面からの平均的な高低差の平均値を表す。具体的には、基準長さLの部分を抜き取り、この抜き取り部分の平均線をx軸、縦倍率の方向をy軸として粗さ曲線をy=Z(x)で表したとき、下記[数2]の式から求めることができる。
当該算術平均粗さRaは、一方の表面である任意のA面の算術平均粗さRaA及び他方の表面である任意のB面の算術平均粗さRaBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、算術平均粗さRaは、線粗さパラメーター(JIS B 0601(1994))の一つであり、平均面からの平均的な高低差の平均値を表す。具体的には、基準長さLの部分を抜き取り、この抜き取り部分の平均線をx軸、縦倍率の方向をy軸として粗さ曲線をy=Z(x)で表したとき、下記[数2]の式から求めることができる。
〔十点平均粗さRzの比(RzB/RzA)〕
本フィルムにおいて、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、十点平均粗さRzの比(一方の表面である任意のA面の十点平均粗さRzAと他方の表面である任意のB面の十点平均粗さRzBの比であるRzB/RzA)は1以上1.5未満が好ましく、より好ましくは1以上1.4以下、更により好ましくは1以上1.3以下である。十点平均粗さRzの比が上記の上限値を超える場合には、例えばフィルムの両面に付加される熱エネルギーが不均衡になる傾向等があり、蒸着後のフィルムにおけるカールの発生を効果的に抑制し難い傾向等がある。
なお、十点平均粗さRzの比(RzB/RzA)は、RzB≧RzAを条件とするものであり、例えば、各面の十点平均粗さRzの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムにおいて、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、十点平均粗さRzの比(一方の表面である任意のA面の十点平均粗さRzAと他方の表面である任意のB面の十点平均粗さRzBの比であるRzB/RzA)は1以上1.5未満が好ましく、より好ましくは1以上1.4以下、更により好ましくは1以上1.3以下である。十点平均粗さRzの比が上記の上限値を超える場合には、例えばフィルムの両面に付加される熱エネルギーが不均衡になる傾向等があり、蒸着後のフィルムにおけるカールの発生を効果的に抑制し難い傾向等がある。
なお、十点平均粗さRzの比(RzB/RzA)は、RzB≧RzAを条件とするものであり、例えば、各面の十点平均粗さRzの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの十点平均粗さRz(一方の表面である任意のA面の十点平均粗さRzA及び/又は他方の表面である任意のB面の十点平均粗さRzB)は、フィルム両面に形成される各金属層の均質性を一層高める観点から、0.3μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.25μm以下、更により好ましくは0.2μm以下、特に好ましくは0.18μm以下である。また、十点平均粗さRzの下限値としては、特に限定されないが、例えば、0.004μm以上、0.005μm以上、0.006μm以上等である。
当該十点平均粗さRzは、一方の表面である任意のA面の十点平均粗さRzA及び他方の表面である任意のB面の十点平均粗さRzBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、十点平均粗さRzは、線粗さパラメーター(JIS B 0601(1994))の一つであり、線方向の凹部が連続する方向に対して横断するように垂直方向に測定することで求められる。
当該十点平均粗さRzは、一方の表面である任意のA面の十点平均粗さRzA及び他方の表面である任意のB面の十点平均粗さRzBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、十点平均粗さRzは、線粗さパラメーター(JIS B 0601(1994))の一つであり、線方向の凹部が連続する方向に対して横断するように垂直方向に測定することで求められる。
〔最大断面高さRtの比(RtB/RtA)〕
本フィルムにおいて、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、最大断面高さRtの比(一方の表面である任意のA面の最大断面高さRtAと他方の表面である任意のB面の最大断面高さRtBの比であるRtB/RtA)は1以上1.2以下が好ましく、より好ましくは1以上1.15以下、更により好ましくは1以上1.1以下である。
なお、最大断面高さRtの比(RtB/RtA)は、RtB≧RtAを条件とするものであり、例えば、各面の最大断面高さRtの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムにおいて、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、最大断面高さRtの比(一方の表面である任意のA面の最大断面高さRtAと他方の表面である任意のB面の最大断面高さRtBの比であるRtB/RtA)は1以上1.2以下が好ましく、より好ましくは1以上1.15以下、更により好ましくは1以上1.1以下である。
なお、最大断面高さRtの比(RtB/RtA)は、RtB≧RtAを条件とするものであり、例えば、各面の最大断面高さRtの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの最大断面高さRt(一方の表面である任意のA面の最大断面高さRtA及び/又は他方の表面である任意のB面の最大断面高さRtB)は、フィルム両面に形成される各金属層の均質性を一層高める観点から、0.5μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.48μm以下、更により好ましくは0.45μm以下、特に好ましくは0.4μm以下である。また、最大断面高さRtの下限値としては、特に限定されないが、例えば、0.15μm以上、0.2μm以上、0.25μm以上等である。
当該最大断面高さRtは、一方の表面である任意のA面の最大断面高さRtA及び他方の表面である任意のB面の最大断面高さRtBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、最大断面高さRtは、線粗さパラメーター(JIS B 0601(1994))の一つであり、山高さの最大値と谷深さの最大値との和として求められる。
当該最大断面高さRtは、一方の表面である任意のA面の最大断面高さRtA及び他方の表面である任意のB面の最大断面高さRtBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、最大断面高さRtは、線粗さパラメーター(JIS B 0601(1994))の一つであり、山高さの最大値と谷深さの最大値との和として求められる。
〔二乗平均平方根高さSqの比(SqB/SqA)〕
本フィルムの二乗平均平方根高さSqの比(一方の表面である任意のA面の二乗平均平方根高さSqAと他方の表面である任意のB面の二乗平均平方根高さSqBの比であるSqB/SqA)は1以上1.9以下が好ましく、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、より好ましくは1以上1.8以下、更により好ましくは1以上1.7以下である。
二乗平均平方根高さSqの比は、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、1.5以下、1.4以下等であってもよい。
なお、二乗平均平方根高さSqの比(SqB/SqA)は、SqB≧SqAを条件とするものであり、例えば、各面の二乗平均平方根高さSqの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの二乗平均平方根高さSqの比(一方の表面である任意のA面の二乗平均平方根高さSqAと他方の表面である任意のB面の二乗平均平方根高さSqBの比であるSqB/SqA)は1以上1.9以下が好ましく、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、より好ましくは1以上1.8以下、更により好ましくは1以上1.7以下である。
二乗平均平方根高さSqの比は、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、1.5以下、1.4以下等であってもよい。
なお、二乗平均平方根高さSqの比(SqB/SqA)は、SqB≧SqAを条件とするものであり、例えば、各面の二乗平均平方根高さSqの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの二乗平均平方根高さSq(一方の表面である任意のA面の二乗平均平方根高さSqA及び/又は他方の表面である任意のB面の二乗平均平方根高さSqB)は、フィルム両面に形成される各金属層の均質性を一層高める観点から、15nm以下が好ましく、より好ましくは14nm以下、更により好ましくは13nm以下、特に好ましくは12nm以下、殊に好ましくは11nm以下である。他方、二乗平均平方根高さSqの下限値としては、特に限定されないが、例えば、0.8nm以上が好ましく、より好ましくは1nm以上、更により好ましくは1.5nm以上、特に好ましくは2nm以上である。
二乗平均平方根高さSqは、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、8nm以下、6nm以下、5nm以下等であってもよい。
当該二乗平均平方根高さSqは、一方の表面である任意のA面の二乗平均平方根高さSqA及び他方の表面である任意のB面の二乗平均平方根高さSqBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、二乗平均平方根高さSqは、面粗さパラメーター(ISO 25178)の一つであり、二次元のRqを三次元に拡張したものである。すなわち定義された領域における高さデータの二乗平均平方根の値であり、平均面からの距離の標準偏差に相当するパラメーターであって、下記[数3]の式から求めることができる。
二乗平均平方根高さSqは、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、8nm以下、6nm以下、5nm以下等であってもよい。
当該二乗平均平方根高さSqは、一方の表面である任意のA面の二乗平均平方根高さSqA及び他方の表面である任意のB面の二乗平均平方根高さSqBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、二乗平均平方根高さSqは、面粗さパラメーター(ISO 25178)の一つであり、二次元のRqを三次元に拡張したものである。すなわち定義された領域における高さデータの二乗平均平方根の値であり、平均面からの距離の標準偏差に相当するパラメーターであって、下記[数3]の式から求めることができる。
〔最大断面高さStの比(StB/StA)〕
本フィルムの最大断面高さStの比(一方の表面である任意のA面の最大断面高さStAと他方の表面である任意のB面の最大断面高さStBの比であるStB/StA)は1以上2.6以下が好ましく、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、より好ましくは1以上2.4以下、更により好ましくは1以上2.2以下である。
最大断面高さStの比は、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、2以下、1.8以下等であってもよい。最大断面高さStの比の下限は、1.05であってもよく、1.1であってもよい。
なお、最大断面高さStの比(StB/StA)は、StB≧StAを条件とするものであり、例えば、各面の最大断面高さStの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの最大断面高さStの比(一方の表面である任意のA面の最大断面高さStAと他方の表面である任意のB面の最大断面高さStBの比であるStB/StA)は1以上2.6以下が好ましく、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、より好ましくは1以上2.4以下、更により好ましくは1以上2.2以下である。
最大断面高さStの比は、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、2以下、1.8以下等であってもよい。最大断面高さStの比の下限は、1.05であってもよく、1.1であってもよい。
なお、最大断面高さStの比(StB/StA)は、StB≧StAを条件とするものであり、例えば、各面の最大断面高さStの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの最大断面高さSt(一方の表面である任意のA面の最大断面高さStA及び/又は他方の表面である任意のB面の最大断面高さStB)は、フィルム両面に形成される各金属層の均質性を一層高める観点から、600nm以下が好ましく、より好ましくは550nm以下、更により好ましくは525nm以下、特に好ましくは500nm以下、殊に好ましくは490nm以下である。他方、最大断面高さStの下限値としては、特に限定されないが、例えば、30nm以上が好ましく、より好ましくは40nm以上、更により好ましくは48nm以上、特に好ましくは50nm以上である。
最大断面高さStは、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、300nm以下、250nm以下、200nm以下等であってもよい。
当該最大断面高さStは、一方の表面である任意のA面の最大断面高さStA及び他方の表面である任意のB面の最大断面高さStBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、最大断面高さStは、面粗さパラメーター(ISO 25178)の一つであり、二次元のRtを三次元に拡張したものであり、定義された領域における山高さの最大値と谷深さの最大値との和(絶対値の合計)である。
最大断面高さStは、上記範囲内にて適宜設定することができ、以下に限定されないが、例えば、300nm以下、250nm以下、200nm以下等であってもよい。
当該最大断面高さStは、一方の表面である任意のA面の最大断面高さStA及び他方の表面である任意のB面の最大断面高さStBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
なお、最大断面高さStは、面粗さパラメーター(ISO 25178)の一つであり、二次元のRtを三次元に拡張したものであり、定義された領域における山高さの最大値と谷深さの最大値との和(絶対値の合計)である。
なお、本フィルムの最外層となる表裏面の表面特性が上記範囲であることが好ましい。
算術平均高さSa、最大断面高さSt、二乗平均平方根高さSqは、具体的には下記のとおり測定される。
銅等の金属蒸着前のフィルムについて、菱化システム社製非接触表面・層断面形状計測システム(VertScan(登録商標)R550GML)を用いて、接眼レンズ倍率1.0倍、対物レンズ倍率50倍、計測エリア縦178μm×横238μmの条件で測定を行い、4次多項式面補正とメディアンフィルター(3×3)処理を実施した後に算術平均高さSa、最大断面高さSt、二乗平均平方根高さSqを求めた。なお、測定は10回行い、その平均値とした。
銅等の金属蒸着前のフィルムについて、菱化システム社製非接触表面・層断面形状計測システム(VertScan(登録商標)R550GML)を用いて、接眼レンズ倍率1.0倍、対物レンズ倍率50倍、計測エリア縦178μm×横238μmの条件で測定を行い、4次多項式面補正とメディアンフィルター(3×3)処理を実施した後に算術平均高さSa、最大断面高さSt、二乗平均平方根高さSqを求めた。なお、測定は10回行い、その平均値とした。
算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、最大断面高さRtは、具体的には下記のとおり測定される。
銅等の金属蒸着前のフィルムについて、小坂研究所社製の接触式表面粗さ計(Surf Coder SE3500)を用いて、触針先端半径0.5mm、評価長さ2.5mm、縦倍率20000倍、横倍率20倍、カットオフ値0.08mm、測定速度0.1mm/秒の条件でフィルム長手方向(MD)に測定を行い、算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、最大断面高さRtを求めた。なお、測定は12回行い、最大値と最小値を除した後の10点の平均値を測定値とした。
銅等の金属蒸着前のフィルムについて、小坂研究所社製の接触式表面粗さ計(Surf Coder SE3500)を用いて、触針先端半径0.5mm、評価長さ2.5mm、縦倍率20000倍、横倍率20倍、カットオフ値0.08mm、測定速度0.1mm/秒の条件でフィルム長手方向(MD)に測定を行い、算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、最大断面高さRtを求めた。なお、測定は12回行い、最大値と最小値を除した後の10点の平均値を測定値とした。
前述のフィルムの表面特性Sa、Ra、Rz、Rt、St、Sq及び静摩擦係数μsを上記範囲に調整する方法としては、特に制限はないが、例えば、エンボスロール転写、エンボスベルト転写、エンボスフィルム転写等の転写処理、サンドブラスト処理、ショットブラスト処理、エッチング処理、彫刻処理、表面結晶化等種々の方法を用いることができる。溶融樹脂をフィルム状に押し出しながら連続的に均一に表面凹凸を形成しやすい点から、キャストロール上にフィルム状の溶融樹脂をキャスティングすることにより粗面化する方法が好ましい。この場合、キャストロールの算術平均粗さを調整することにより、樹脂フィルムの表面粗さを調整することができる。また、フィルム中の粒子の粒径、形状、含有量を適宜調整したり、結晶核剤を適量添加したりすることにより、表面性状を調整することも可能である。更に、延伸温度、延伸倍率、幅方向延伸の均一性、弛緩率、冷却温度等のフィルム製膜条件を調整したりすることによっても可能である。コロナ放電処理や大気圧グロー放電処理等の電気的表面処理を施す方法も用いることができる。
また、コーティング等により樹脂層や離型層等の機能層を別途設ける場合は、使用する塗布液の配合や塗布厚み、塗布条件、塗布液内に配合された粒子の分散状態、塗布のタイミング(インラインかオフラインか等)等を適宜使用することによっても可能である。
また、コーティング等により樹脂層や離型層等の機能層を別途設ける場合は、使用する塗布液の配合や塗布厚み、塗布条件、塗布液内に配合された粒子の分散状態、塗布のタイミング(インラインかオフラインか等)等を適宜使用することによっても可能である。
〔表面自由エネルギーの差の絶対値〕
本フィルムの表面自由エネルギーの差の絶対値(一方の表面である任意のA面の表面自由エネルギーγSVAと他方の表面である任意のB面の表面自由エネルギーγSVBの差の絶対値)は7mN/m以下が好ましく、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、より好ましくは5.5mN/m以下、更に好ましくは5mN/m以下、更により好ましくは3mN/m以下、特に好ましくは2mN/m以下、殊に好ましくは1.5mN/m以下、とりわけ好ましくは1mN/m以下、最も好ましくは0.8mN/m以下である。下限は0mN/mであることが好ましいが、0.03mN/mであってもよいし、0.08mN/mであってもよいし、0.1mN/mであってもよいし、0.15mN/mであってもよいし、0.17mN/mであってもよいし、0.2mN/mであってもよい。
本フィルムの表面自由エネルギーの差の絶対値(一方の表面である任意のA面の表面自由エネルギーγSVAと他方の表面である任意のB面の表面自由エネルギーγSVBの差の絶対値)は7mN/m以下が好ましく、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、より好ましくは5.5mN/m以下、更に好ましくは5mN/m以下、更により好ましくは3mN/m以下、特に好ましくは2mN/m以下、殊に好ましくは1.5mN/m以下、とりわけ好ましくは1mN/m以下、最も好ましくは0.8mN/m以下である。下限は0mN/mであることが好ましいが、0.03mN/mであってもよいし、0.08mN/mであってもよいし、0.1mN/mであってもよいし、0.15mN/mであってもよいし、0.17mN/mであってもよいし、0.2mN/mであってもよい。
〔表面自由エネルギーの比(γSVB/γSVA)〕
本フィルムの表面自由エネルギーの比(一方の表面である任意のA面の表面自由エネルギーγSVAと他方の表面である任意のB面の表面自由エネルギーγSVBの比であるγSVB/γSVA)は1以上2以下が好ましく、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、より好ましくは1以上1.5以下、更に好ましくは1以上1.2以下である。
また、1.15以下が好ましく、より好ましくは1以上1.15以下、特に好ましくは1以上1.1以下、殊に好ましくは1以上1.06以下、最も好ましくは1以上1.03以下である。
なお、表面自由エネルギーの比(γSVB/γSVA)は、γSVB≧γSVAを条件とするものであり、例えば、各面の表面自由エネルギーγSVの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの表面自由エネルギーの比(一方の表面である任意のA面の表面自由エネルギーγSVAと他方の表面である任意のB面の表面自由エネルギーγSVBの比であるγSVB/γSVA)は1以上2以下が好ましく、前述の生産性及び均質性を高度に両立する観点から、より好ましくは1以上1.5以下、更に好ましくは1以上1.2以下である。
また、1.15以下が好ましく、より好ましくは1以上1.15以下、特に好ましくは1以上1.1以下、殊に好ましくは1以上1.06以下、最も好ましくは1以上1.03以下である。
なお、表面自由エネルギーの比(γSVB/γSVA)は、γSVB≧γSVAを条件とするものであり、例えば、各面の表面自由エネルギーγSVの値が各々異なる場合、相対的に値の大きい方を分子として当該比を求める。
本フィルムの表面自由エネルギーγSV(一方の表面である任意のA面の表面自由エネルギーγSVAと他方の表面である任意のB面の表面自由エネルギーγSVB)は、フィルム両面に形成される各金属層の均質性や密着性を一層高める観点から、例えば、20mN/m以上が好ましく、より好ましくは25mN/m以上、更により好ましくは30mN/m以上、特に好ましくは35mN/m以上である。他方、表面自由エネルギーγSVの下限値としては、特に限定されないが、例えば、90mN/m以下が好ましく、より好ましくは75mN/m以下、更により好ましくは60mN/m以下、特に好ましくは55mN/m以下、殊に好ましくは50mN/m以下である。
当該表面自由エネルギーγSVは、一方の表面である任意のA面の表面自由エネルギーγSVA及び他方の表面である任意のB面の表面自由エネルギーγSVBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
当該表面自由エネルギーγSVは、一方の表面である任意のA面の表面自由エネルギーγSVA及び他方の表面である任意のB面の表面自由エネルギーγSVBが、ともに上記範囲であることが特に好ましい。
表面自由エネルギーは、分子間力の成分の和で構成されている。
上記分子間力は、分散力、配向力、誘起力、水素結合力に分類され、それぞれ、分散成分(Dispersion)、極性成分(Polar)、誘起成分(Induction)、水素結合成分(Hydrogen)として表面自由エネルギーを構成する。
これら成分のうち、誘起成分は非常に弱いことから無視することができ、水素結合成分は極性成分内にまとめることができる。
上記分子間力は、分散力、配向力、誘起力、水素結合力に分類され、それぞれ、分散成分(Dispersion)、極性成分(Polar)、誘起成分(Induction)、水素結合成分(Hydrogen)として表面自由エネルギーを構成する。
これら成分のうち、誘起成分は非常に弱いことから無視することができ、水素結合成分は極性成分内にまとめることができる。
本発明では、表面自由エネルギーγSVの各成分(分散成分γSV
d及び極性成分γSV
p)は、以下の測定方法及び算出方法によって求められる値である。
まず、下記γLV1、γLV1 d及びγLV1 pが既知である第1の液体と測定対象の表面との接触角(θ1)、下記γLV2、γLV2 d及びγLV2 pが既知である第2の液体と測定対象の表面との接触角(θ2)を測定する。
次いで、これらの値を下記式(I-1)、及び(I-2)に代入し、下記式(I-1)、及び(I-2)の連立方程式から、測定対象の樹脂層表面の表面自由エネルギーγSVの分散成分γSV dと極性成分γSV pを求める。なお、いずれも単位はmN/mである。
まず、下記γLV1、γLV1 d及びγLV1 pが既知である第1の液体と測定対象の表面との接触角(θ1)、下記γLV2、γLV2 d及びγLV2 pが既知である第2の液体と測定対象の表面との接触角(θ2)を測定する。
次いで、これらの値を下記式(I-1)、及び(I-2)に代入し、下記式(I-1)、及び(I-2)の連立方程式から、測定対象の樹脂層表面の表面自由エネルギーγSVの分散成分γSV dと極性成分γSV pを求める。なお、いずれも単位はmN/mである。
(γSV
d・γLV1
d)1/2+(γSV
p・γLV1
p)1/2=γLV1(1+cosθ1)/2・・・(I-1)
(γSV d・γLV2 d)1/2+(γSV p・γLV2 p)1/2=γLV2(1+cosθ2)/2・・・(I-2)
(γSV d・γLV2 d)1/2+(γSV p・γLV2 p)1/2=γLV2(1+cosθ2)/2・・・(I-2)
γSV
d:測定対象の表面の表面自由エネルギーγSVの分散成分
γSV p:測定対象の表面の表面自由エネルギーγSVの極性成分
γLV1:第1の液体の表面張力
γLV2:第2の液体の表面張力
θ1:第1の液体の接触角
θ2:第2の液体の接触角
γLV1 d:第1の液体の表面張力の分散成分
γLV1 p:第1の液体の表面張力の極性成分
γLV2 d:第2の液体の表面張力の分散成分
γLV2 p:第2の液体の表面張力の極性成分
γSV p:測定対象の表面の表面自由エネルギーγSVの極性成分
γLV1:第1の液体の表面張力
γLV2:第2の液体の表面張力
θ1:第1の液体の接触角
θ2:第2の液体の接触角
γLV1 d:第1の液体の表面張力の分散成分
γLV1 p:第1の液体の表面張力の極性成分
γLV2 d:第2の液体の表面張力の分散成分
γLV2 p:第2の液体の表面張力の極性成分
なお、上記式(I-1)、及び(I-2)は、下記Owens-Wendt-Rable-Kaelble(OWRK)の理論式と下記Youngの式から導かれる式である。
OWRKの理論式:
γSL=γSV+γLV-2(γSV d・γLV d)1/2-2(γSV p・γLV p)1/2
Youngの式:
γSV=γSL+γLV・cosθ
(但し、式中、γSLは測定対象の表面と液体の界面の張力である。)
OWRKの理論式:
γSL=γSV+γLV-2(γSV d・γLV d)1/2-2(γSV p・γLV p)1/2
Youngの式:
γSV=γSL+γLV・cosθ
(但し、式中、γSLは測定対象の表面と液体の界面の張力である。)
前述のフィルムの表面の表面自由エネルギーを上記範囲に調整する方法としては、特に制限はないが、例えば、フィルム表面の組成によって調整することが可能である。特に、本フィルムの樹脂層を形成する各樹脂組成物の組成や樹脂層の厚み等によって調整することが効果的である。また、一方の表面であるA面側の表面や樹脂層の組成と他方の表面であるB面側の表面や樹脂層の組成とを近付けること、具体的には樹脂組成を同一又は実質的に同一にすることにより、表面自由エネルギーの差の絶対値や比率を上記範囲に調整しやすくなる。
樹脂層組成の調整においては、例えば、通常用いられるバインダー樹脂及び/又は架橋剤に加えて、親水基含有化合物を配合することにより、表面自由エネルギーの値を大きくしやすくなり、所望の値により調整しやすくなる。
親水基含有化合物としては、親水基を含有する化合物であれば特に限定されない。親水基含有化合物の親水基とは、水分子と水素結合などによる弱い結合をつくる官能基であり、例えば、水酸基、カルボキシ基、アミド基、チオール基等が挙げられる。
親水基含有化合物としては、具体的には、(メタ)アクリロイル基を含有する化合物、ポリビニルアルコール、グリセリン、ポリグリセリン、グリセリン又はポリグリセリンのアルキレンオキサイド付加物、ポリアルキレンオキサイド等が挙げられる。中でも、金属層との密着性の観点から、ポリビニルアルコール、(メタ)アクリロイル基を含有する化合物が好ましい。また、親水基含有化合物は、金属層との密着性の観点から、親水基を有する構成単位を含むポリマーであるのが好ましい。
樹脂層組成の調整においては、例えば、通常用いられるバインダー樹脂及び/又は架橋剤に加えて、親水基含有化合物を配合することにより、表面自由エネルギーの値を大きくしやすくなり、所望の値により調整しやすくなる。
親水基含有化合物としては、親水基を含有する化合物であれば特に限定されない。親水基含有化合物の親水基とは、水分子と水素結合などによる弱い結合をつくる官能基であり、例えば、水酸基、カルボキシ基、アミド基、チオール基等が挙げられる。
親水基含有化合物としては、具体的には、(メタ)アクリロイル基を含有する化合物、ポリビニルアルコール、グリセリン、ポリグリセリン、グリセリン又はポリグリセリンのアルキレンオキサイド付加物、ポリアルキレンオキサイド等が挙げられる。中でも、金属層との密着性の観点から、ポリビニルアルコール、(メタ)アクリロイル基を含有する化合物が好ましい。また、親水基含有化合物は、金属層との密着性の観点から、親水基を有する構成単位を含むポリマーであるのが好ましい。
表面自由エネルギーは、具体的には下記のとおり測定される。
接触角の測定には、協和界面科学社製の接触角計(DMo-501型)を用い、23℃、50%RHの環境下で24時間以上調湿した銅蒸着前のフィルムに対して、1μLの純水、ヨウ化メチレンを滴下した際の接触角を測定した。接触角は、各液をフィルムに滴下後60秒間後の接触角を採用した。得られた接触角と各液体の表面張力成分値(表1)を用いて、Owens-Wendt-Rable-Kaelble(OWRK)の理論式によりフィルム表面の表面自由エネルギーを算出した。
接触角の測定には、協和界面科学社製の接触角計(DMo-501型)を用い、23℃、50%RHの環境下で24時間以上調湿した銅蒸着前のフィルムに対して、1μLの純水、ヨウ化メチレンを滴下した際の接触角を測定した。接触角は、各液をフィルムに滴下後60秒間後の接触角を採用した。得られた接触角と各液体の表面張力成分値(表1)を用いて、Owens-Wendt-Rable-Kaelble(OWRK)の理論式によりフィルム表面の表面自由エネルギーを算出した。
〔結晶融解温度(Tm)〕
本フィルムの示差走査熱量測定(DSC)による結晶融解温度(Tm)は、258℃以下が好ましい。当該結晶融解温度(Tm)が258℃以下であると、例えば、短絡時の溶融絶縁の開始温度が低くなるため、短絡による暴走反応の停止・防止の開始が速やかに行われる。かかる観点から、当該結晶融解温度(Tm)は、256℃以下が好ましく、254℃以下がより好ましく、更により好ましくは252℃以下である。一方、高温処理時の成形性及び強度保持の観点から、結晶融解温度(Tm)は、200℃以上が好ましく、より好ましくは220℃以上、更により好ましくは240℃以上である。
本フィルムの示差走査熱量測定(DSC)による結晶融解温度(Tm)は、258℃以下が好ましい。当該結晶融解温度(Tm)が258℃以下であると、例えば、短絡時の溶融絶縁の開始温度が低くなるため、短絡による暴走反応の停止・防止の開始が速やかに行われる。かかる観点から、当該結晶融解温度(Tm)は、256℃以下が好ましく、254℃以下がより好ましく、更により好ましくは252℃以下である。一方、高温処理時の成形性及び強度保持の観点から、結晶融解温度(Tm)は、200℃以上が好ましく、より好ましくは220℃以上、更により好ましくは240℃以上である。
結晶融解温度(Tm)を上記範囲に調整する方法としては、特に制限はないが、例えば、本フィルムを構成するポリエステルの種類や含有量等によって調整することができる。
結晶融解温度Tmは、具体的には下記のとおり測定される。
パーキンエルマー社製の示差走査熱量測定装置(DSC 8500)を用いてJIS K 7121(2012)に準じて20℃から300℃まで分速10℃にて昇温した際に現れる結晶融解温度(Tm)を測定した。最大吸熱ピークの極値を結晶融解温度Tmとした。内蔵ソフトにおける「解析」メニュー内の「ピーク面積」から該当最大吸熱ピーク範囲を選択して解析を行った。
パーキンエルマー社製の示差走査熱量測定装置(DSC 8500)を用いてJIS K 7121(2012)に準じて20℃から300℃まで分速10℃にて昇温した際に現れる結晶融解温度(Tm)を測定した。最大吸熱ピークの極値を結晶融解温度Tmとした。内蔵ソフトにおける「解析」メニュー内の「ピーク面積」から該当最大吸熱ピーク範囲を選択して解析を行った。
〔収縮率〕
本フィルムの120℃、5分間熱処理したときの収縮率は、金属層との密着性低下やフィルムの変形を抑制する観点から、長手方向(MD)及び幅方向(TD)のいずれかが1.2%以下が好ましく、1.1%以下がより好ましく、1%以下が更により好ましく、0.9%以下が特に好ましい。当該収縮率(120℃、5分間)の下限は、特に制限されないが、通常-0.5%程度であり、好ましくは-0.3%以上である。当該収縮率(120℃、5分間)は、長手方向(MD)及び幅方向(TD)ともに上記範囲であることが特に好ましい。
本フィルムの120℃、5分間熱処理したときの収縮率は、金属層との密着性低下やフィルムの変形を抑制する観点から、長手方向(MD)及び幅方向(TD)のいずれかが1.2%以下が好ましく、1.1%以下がより好ましく、1%以下が更により好ましく、0.9%以下が特に好ましい。当該収縮率(120℃、5分間)の下限は、特に制限されないが、通常-0.5%程度であり、好ましくは-0.3%以上である。当該収縮率(120℃、5分間)は、長手方向(MD)及び幅方向(TD)ともに上記範囲であることが特に好ましい。
同様の観点から、本フィルムの150℃、5分間熱処理したときの収縮率は、長手方向(MD)及び幅方向(TD)のいずれかが2.2%以下が好ましく、より好ましくは2.1%以下であり、更により好ましくは2%以下である。当該収縮率(150℃、5分間)の下限値は、特に制限されないが、通常-0.5%程度であり、好ましくは-0.1%以上である。当該収縮率(150℃、5分間)は、長手方向(MD)及び幅方向(TD)ともに上記範囲であることが特に好ましい。
また、同様の観点から、本フィルムの180℃、5分間熱処理したときの収縮率は、長手方向(MD)及び幅方向(TD)のいずれかが4%以下であることが好ましく、より好ましくは3.8%以下、更により好ましくは3.5%以下である。当該収縮率(180℃、5分間)の下限値は、特に制限されないが、通常-0.5%程度であり、好ましくは0%である。当該収縮率(180℃、5分間)は、長手方向(MD)及び幅方向(TD)ともに上記範囲であることが特に好ましい。
また、同様の観点から、本フィルムの180℃、5分間熱処理したときの収縮率は、長手方向(MD)及び幅方向(TD)のいずれかが4%以下であることが好ましく、より好ましくは3.8%以下、更により好ましくは3.5%以下である。当該収縮率(180℃、5分間)の下限値は、特に制限されないが、通常-0.5%程度であり、好ましくは0%である。当該収縮率(180℃、5分間)は、長手方向(MD)及び幅方向(TD)ともに上記範囲であることが特に好ましい。
上記収縮率(120℃、5分間)、収縮率(150℃、5分間)及び収縮率(180℃、5分間)を上記範囲に調整する方法としては、特に制限はないが、例えば、本フィルムを構成するポリエステルの種類や含有量、粒子を含む場合は粒子の粒径や含有量、本フィルムの製膜条件等によって調整することができる。
収縮率は、具体的には下記のとおり測定される。
1.5cm×15cmの試験用フィルムを無張力状態で所定の温度(120℃、150℃、180℃)に保った熱風式オーブン中、5分間熱処理を施し、その前後の試験用フィルムの長さを測定して下記式にて算出した。なお、フィルムの長手方向(MD)と幅方向(TD)のそれぞれについて測定した。
収縮率(%)={(熱処理前のサンプル長)-(熱処理後のサンプル長)}÷(熱処理前のサンプル長)×100
1.5cm×15cmの試験用フィルムを無張力状態で所定の温度(120℃、150℃、180℃)に保った熱風式オーブン中、5分間熱処理を施し、その前後の試験用フィルムの長さを測定して下記式にて算出した。なお、フィルムの長手方向(MD)と幅方向(TD)のそれぞれについて測定した。
収縮率(%)={(熱処理前のサンプル長)-(熱処理後のサンプル長)}÷(熱処理前のサンプル長)×100
<<フィルム箔>>
本発明の金属積層用フィルムを用いた電池集電体用フィルム箔(以下、「本フィルム箔」とも称する。)は、本フィルムの樹脂層側の表面に金属層を備える。金属層は、本フィルムの少なくとも片面に備えられていればよいが、両面に金属層を備えることがより好ましい。例えば、図8に示すとおり、ポリエステルフィルム11aの両面に形成された樹脂層11b、11bの両面に金属層12、12を備えることがより好ましい。
本発明の金属積層用フィルムを用いた電池集電体用フィルム箔(以下、「本フィルム箔」とも称する。)は、本フィルムの樹脂層側の表面に金属層を備える。金属層は、本フィルムの少なくとも片面に備えられていればよいが、両面に金属層を備えることがより好ましい。例えば、図8に示すとおり、ポリエステルフィルム11aの両面に形成された樹脂層11b、11bの両面に金属層12、12を備えることがより好ましい。
<金属層>
金属層を形成する金属としては、特に限定はされないが、例えば導電性を有する金属であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、金、銀、銅、カドミウム、チタン、これらを2種以上含む合金等が挙げられる。中でも、例えば、リチウムイオン電池の正極に使用する電極集電体(正極集電体)や負極に使用する電極集電体(負極集電体)として汎用的に用いられている観点から、上記金属層は、銅又はアルミニウムからなることが好ましい。ここで、「からなる」とは、銅又はアルミニウムを主成分として含有していることを意味する。なお、上記金属層は、導電性を有する金属以外の元素を含有していてもよい。
金属層を形成する金属としては、特に限定はされないが、例えば導電性を有する金属であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、金、銀、銅、カドミウム、チタン、これらを2種以上含む合金等が挙げられる。中でも、例えば、リチウムイオン電池の正極に使用する電極集電体(正極集電体)や負極に使用する電極集電体(負極集電体)として汎用的に用いられている観点から、上記金属層は、銅又はアルミニウムからなることが好ましい。ここで、「からなる」とは、銅又はアルミニウムを主成分として含有していることを意味する。なお、上記金属層は、導電性を有する金属以外の元素を含有していてもよい。
金属層は、蒸着、めっき又はスパッタのいずれかにより設けられることが好ましく、より具体的には、真空蒸着法、電解めっき法、無電解めっき法、スパッタリング法等の従来公知の方法を用いることができる。すなわち、金属層は、金属蒸着層、金属めっき層及び金属スパッタ層のいずれかであることが好ましい。
金属層の厚みとしては、通常0.01~100μmであり、好ましくは0.013~50μm、より好ましくは0.015~20μm、更に好ましくは0.02~5μmである。
また、金属層は2層構成であることが好ましく、かかる態様の一例としては、金属層は、本フィルムに対して蒸着又はスパッタにより設けられた金属層と、金属層に対してめっきにより設けられた金属層との2層構成が挙げられる。かかる場合、本フィルム箔は、ポリエステルフィルム両面に、蒸着又はスパッタにより設けられた金属層と、めっきにより設けられた金属層をこの順に備えることとなる。このような2層構成とすることで、従来の性能を保ちながら、従来の金属箔よりも更に薄膜化・軽量化することができたり、従来の金属箔に比べてコストを削減したりすることができる。
<<電池集電体>>
本フィルム箔を用いた電池集電体(以下、「本集電体」とも称する)は、金属層上に電極層を備えるものである。電極層は、金属層表面に、従来公知の電極剤を積層することにより形成され、電池用電極とすることができる。
本集電体の層構成としては、以下に限定されないが、例えば、図9に示すとおり、「電極層13/金属層12/樹脂層11b/ポリエステルフィルム(基材層)11a/樹脂層11b/金属層12/電極層13」が好ましい。
本フィルム箔を用いた電池集電体(以下、「本集電体」とも称する)は、金属層上に電極層を備えるものである。電極層は、金属層表面に、従来公知の電極剤を積層することにより形成され、電池用電極とすることができる。
本集電体の層構成としては、以下に限定されないが、例えば、図9に示すとおり、「電極層13/金属層12/樹脂層11b/ポリエステルフィルム(基材層)11a/樹脂層11b/金属層12/電極層13」が好ましい。
また、本集電体を用い、従来から知られている方法で、リチウムイオン電池等の電池を製造することができる。
<<用途>>
本フィルム及び本フィルム箔は、優れた電気化学的安定性を示すことから、電池の集電体やタブリード等の電極基材、とりわけ卑な電位で酸化還元する活物質を塗工した電極に適用することが好ましい。また、本フィルムは金属密着性も兼ね備えていることから、電池外装材、金属配線基材、RFタグ等にも好適に使用できる。
本フィルム及び本フィルム箔は、優れた電気化学的安定性を示すことから、電池の集電体やタブリード等の電極基材、とりわけ卑な電位で酸化還元する活物質を塗工した電極に適用することが好ましい。また、本フィルムは金属密着性も兼ね備えていることから、電池外装材、金属配線基材、RFタグ等にも好適に使用できる。
これらの中でも電池集電体用に用いることが好ましい。電池としては、蓄電池、二次電池、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池等が挙げられ、リチウムイオン電池に好ましく用いられ、特にリチウムイオン二次電池に好適に用いられる。従って、本集電体は、正極集電体としては「電極層(正極)/金属層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)/樹脂層/金属層/電極層(正極)」、負極集電体としては「電極層(負極)/金属層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)/樹脂層/金属層/電極層(負極)」で例示される構成を備えることが好ましい。
また、例えば、「電極層(正極)/金属層/電極層(正極)や電極層(負極)/金属層/電極層(負極)」の構成を備えるような電極に比しては、本フィルムを用いることにより、膜化・軽量化やコスト削減に寄与でき、また、短絡による暴走反応の停止・防止も可能となる。
<<電池集電体用フィルム箔又は電池集電体の製造のための積層フィルムの使用>>
本発明の一実施形態においては、電池集電体用フィルム箔又は電池集電体の製造のための下記積層フィルムの使用が挙げられる。
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有し、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する積層フィルム。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[試験前のピーク強度(α)]
試験前のピーク強度(α)とは、上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後のピーク強度(β)]
試験後のピーク強度(β)とは、下記試験後における試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後における試験用フィルム(sβ)]
上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)の銅層側に対してセパレータ及びリチウム箔をこの順で積層し、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を、試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加して封止してなる試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を作製する。上記試験用コインセルに対して電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流し、次いで電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流すサイクルを合計10回繰り返した後、試験用コインセルから取り出された試験用フィルムを試験後における試験用フィルム(sβ)とする。
本発明の一実施形態においては、電池集電体用フィルム箔又は電池集電体の製造のための下記積層フィルムの使用が挙げられる。
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有し、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する積層フィルム。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[試験前のピーク強度(α)]
試験前のピーク強度(α)とは、上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後のピーク強度(β)]
試験後のピーク強度(β)とは、下記試験後における試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後における試験用フィルム(sβ)]
上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)の銅層側に対してセパレータ及びリチウム箔をこの順で積層し、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を、試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加して封止してなる試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を作製する。上記試験用コインセルに対して電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流し、次いで電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流すサイクルを合計10回繰り返した後、試験用コインセルから取り出された試験用フィルムを試験後における試験用フィルム(sβ)とする。
なお、上記積層フィルムの構成ないし構造の詳細は、上記本フィルムと同様である。
<<語句の説明>>
本明細書において、「主成分」とは、特に断らない限り、その材料の特性に大きな影響を与える成分の意味であり、その成分の含有量は、通常、材料全体の50質量%以上であり、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更により好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90~100質量%である。
本明細書において、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。
本明細書において、「X~Y」(X,Yは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り、「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」あるいは「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
また、本明細書において段階的に記載されている数値範囲については、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値を、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。
更に、「X及び/又はY(X,Yは任意の構成)」とは、X及びYの少なくとも一方を意味するものであって、Xのみ、Yのみ、X及びY、の3通りを意味する。
本明細書において、「主成分」とは、特に断らない限り、その材料の特性に大きな影響を与える成分の意味であり、その成分の含有量は、通常、材料全体の50質量%以上であり、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更により好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90~100質量%である。
本明細書において、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとし、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。
本明細書において、「X~Y」(X,Yは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り、「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」あるいは「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
また、本明細書において段階的に記載されている数値範囲については、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値を、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。
更に、「X及び/又はY(X,Yは任意の構成)」とは、X及びYの少なくとも一方を意味するものであって、Xのみ、Yのみ、X及びY、の3通りを意味する。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
但し、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
但し、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
<評価方法>
(1)試験用フィルムの作製
樹脂層を有するポリエステルフィルム(114mm×114mm)の樹脂層の表面側に、真空蒸着装置(EBX-10D、アルバック社製)を用いて、厚み30nmの銅層(銅の純度99.9%)を設けることにより、「銅層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)」の層構成を有する試験用フィルムを作製した。なお、同様の方法により、「銅層/基材層(ポリエステルフィルム)」の層構成を有する比較用試験フィルムを作製した(比較例1)。
なお、真空蒸着の条件は、蒸着真空度4.0×10-3[Pa]、蒸着時間30秒、電流値250mAであった。
(1)試験用フィルムの作製
樹脂層を有するポリエステルフィルム(114mm×114mm)の樹脂層の表面側に、真空蒸着装置(EBX-10D、アルバック社製)を用いて、厚み30nmの銅層(銅の純度99.9%)を設けることにより、「銅層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)」の層構成を有する試験用フィルムを作製した。なお、同様の方法により、「銅層/基材層(ポリエステルフィルム)」の層構成を有する比較用試験フィルムを作製した(比較例1)。
なお、真空蒸着の条件は、蒸着真空度4.0×10-3[Pa]、蒸着時間30秒、電流値250mAであった。
(2)リチウム電解析出溶解反応試験
(2-1)試験用コインセルの作製
試験用フィルムを用いて試験用コインセルを作製した。
具体的には、本体ケース、キャップケース、スペーサー、ワッシャー、及びガスケット(Oリング)を含むCR2032型コインセル(20mmφ、高さ3.2mm、宝泉社製)を用意し、グローブボックス内、アルゴン雰囲気下において、上記本体ケース内に試験用フィルムの銅層側が外面になるように折り返した状態で一部繋がる状態で円形に切り出したもの(17mmφ)を配置し、上記試験用フィルム上にポリプロピレン製単層セパレータを試験用フィルムの銅層と上記セパレータの表面とが対向する状態で配置した。次いで、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)を溶解して得た電解液を滴下し、上記セパレータの上にリチウム箔(純度99.8%)を配置した。なお、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを上記混合溶媒に溶解する際は、リチウムイオンに対してスルホランは1配位、ジメトキシエタンは2配位として、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドをリチウム配位数が4となるように計算して溶解した。
更に、上記リチウム箔の上に、スペーサー、ワッシャー及びキャップケースを順次配置し、キャップケースと本体ケースとをコインセル用カシメ機を用いて封止することにより、試験用コインセルを作製した。かかる試験用コインセルは、「リチウム箔/セパレータ/銅層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)」の積層構成を内包するものとなる。なお、比較用試験フィルムの場合、「リチウム箔/セパレータ/銅層/基材層(ポリエステルフィルム)」の積層構成を内包するものとなる。
(2-1)試験用コインセルの作製
試験用フィルムを用いて試験用コインセルを作製した。
具体的には、本体ケース、キャップケース、スペーサー、ワッシャー、及びガスケット(Oリング)を含むCR2032型コインセル(20mmφ、高さ3.2mm、宝泉社製)を用意し、グローブボックス内、アルゴン雰囲気下において、上記本体ケース内に試験用フィルムの銅層側が外面になるように折り返した状態で一部繋がる状態で円形に切り出したもの(17mmφ)を配置し、上記試験用フィルム上にポリプロピレン製単層セパレータを試験用フィルムの銅層と上記セパレータの表面とが対向する状態で配置した。次いで、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)を溶解して得た電解液を滴下し、上記セパレータの上にリチウム箔(純度99.8%)を配置した。なお、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを上記混合溶媒に溶解する際は、リチウムイオンに対してスルホランは1配位、ジメトキシエタンは2配位として、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドをリチウム配位数が4となるように計算して溶解した。
更に、上記リチウム箔の上に、スペーサー、ワッシャー及びキャップケースを順次配置し、キャップケースと本体ケースとをコインセル用カシメ機を用いて封止することにより、試験用コインセルを作製した。かかる試験用コインセルは、「リチウム箔/セパレータ/銅層/樹脂層/基材層(ポリエステルフィルム)」の積層構成を内包するものとなる。なお、比較用試験フィルムの場合、「リチウム箔/セパレータ/銅層/基材層(ポリエステルフィルム)」の積層構成を内包するものとなる。
(2-2)析出溶解反応試験
試験用コインセルを装置にセットし、電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流して試験用フィルムの銅層の上にリチウムを電解析出させた。次に電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流した。このサイクルを合計10回繰り返した。
なお、電流密度は、リチウム箔を法線方向(本体ケースとキャップケースとが重なる上下方向)からみたときの面積(1.11cm2)に基づいて算出した。
試験用コインセルを装置にセットし、電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流して試験用フィルムの銅層の上にリチウムを電解析出させた。次に電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流した。このサイクルを合計10回繰り返した。
なお、電流密度は、リチウム箔を法線方向(本体ケースとキャップケースとが重なる上下方向)からみたときの面積(1.11cm2)に基づいて算出した。
(3)ラマンスペクトル測定
試験用フィルムから試験片を切り出し、かかる試験片をエポキシ樹脂で包埋後、ミクロトーム(UC7、Leica社製)で厚み方向断面を切り出した。かかる切断面において、樹脂層の銅層側表面から基材層(ポリエステルフィルム)の方向に1μmの領域(厚み方向1μm×厚み方向に直交する方向1μm)について、ラマン分光装置(DXR3Xi、Thermo Fisher Scientific社製)を用いてラマンスペクトルを測定した。
(条件)
・励起レーザー波長:785nm
・レーザー強度(最大出力):30mW
・露光時間:0.25秒
・ビーム径:0.9μm
・グレーティング(回折格子):400Line/mm
・積算回数:80
・アパーチャー:25μm
・対物レンズ:MPLFLN-BD100x(0.9NA)
試験用フィルムから試験片を切り出し、かかる試験片をエポキシ樹脂で包埋後、ミクロトーム(UC7、Leica社製)で厚み方向断面を切り出した。かかる切断面において、樹脂層の銅層側表面から基材層(ポリエステルフィルム)の方向に1μmの領域(厚み方向1μm×厚み方向に直交する方向1μm)について、ラマン分光装置(DXR3Xi、Thermo Fisher Scientific社製)を用いてラマンスペクトルを測定した。
(条件)
・励起レーザー波長:785nm
・レーザー強度(最大出力):30mW
・露光時間:0.25秒
・ビーム径:0.9μm
・グレーティング(回折格子):400Line/mm
・積算回数:80
・アパーチャー:25μm
・対物レンズ:MPLFLN-BD100x(0.9NA)
試験後の試験用フィルムについても同様にして、ラマンスペクトルを測定した。すなわち、電析溶解サイクルを合計10回繰り返した後、グローブボックス内、アルゴン雰囲気下において、試験用コインセルを分解し、試験用フィルムを取り出し、上記と同様の方法により、ラマンスペクトルを測定した。
(4)ラマンスペクトルのピーク強度((α),(β))
上記で得られたラマンスペクトル(縦軸を散乱強度(Intensity)、横軸をラマンシフト(cm-1)として示されるグラフ)に基づき、試験前の試験用フィルムにおける1650~1800cm-1の範囲におけるピーク強度(α)、及び、試験後の試験用フィルムにおける1650~1800cm-1のピーク強度(β)を求めた。
上記で得られたラマンスペクトル(縦軸を散乱強度(Intensity)、横軸をラマンシフト(cm-1)として示されるグラフ)に基づき、試験前の試験用フィルムにおける1650~1800cm-1の範囲におけるピーク強度(α)、及び、試験後の試験用フィルムにおける1650~1800cm-1のピーク強度(β)を求めた。
(5)リニアスイープボルタンメトリー(LSV)測定
グローブボックス内、アルゴン雰囲気下において、炭酸エチレン及び炭酸エチルメチルの混合溶媒(体積比3:7)に六フッ化リン酸リチウムを1mоl/Lの濃度で溶解した非水電解液が注入された容器内に、下記の作用極、対極、及び参照極を含浸し、ポテンショスタットを作動させて電圧を印加し、自然電位(約3.2V)から1mV/sの掃引速度で0Vまで電位を掃引した。
横軸を電圧(V)、縦軸を電流密度(mA/cm2)としてプロットし、ボルタモグラム(ブランク)を得た。
(作用極、参照極、及び対極)
・作用極:天然炭素粉末、カルボキシメチルセルロースナトリウム、及びスチレンブタジエンゴムの混合物(質量比98:1:1)を水に分散させたスラリー溶液を銅箔の表面に塗工し、乾燥させたものを短冊状に切り出して得た作用極。
・参照極、及び対極:リチウム金属線。
グローブボックス内、アルゴン雰囲気下において、炭酸エチレン及び炭酸エチルメチルの混合溶媒(体積比3:7)に六フッ化リン酸リチウムを1mоl/Lの濃度で溶解した非水電解液が注入された容器内に、下記の作用極、対極、及び参照極を含浸し、ポテンショスタットを作動させて電圧を印加し、自然電位(約3.2V)から1mV/sの掃引速度で0Vまで電位を掃引した。
横軸を電圧(V)、縦軸を電流密度(mA/cm2)としてプロットし、ボルタモグラム(ブランク)を得た。
(作用極、参照極、及び対極)
・作用極:天然炭素粉末、カルボキシメチルセルロースナトリウム、及びスチレンブタジエンゴムの混合物(質量比98:1:1)を水に分散させたスラリー溶液を銅箔の表面に塗工し、乾燥させたものを短冊状に切り出して得た作用極。
・参照極、及び対極:リチウム金属線。
また、上記非水電解液に対して下記樹脂(A-1)、樹脂(A-2)、又はテレフタル酸ジメチル(ポリエステルフィルムのモデル化合物)を0.5mmоl/L以上溶解し、上記と同様の条件にてボルタモグラムを得た。
<基材フィルムに使用した材料>
・ポリエステル(P-1):ポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.64dL/g、実質的に粒子を不含有)
・ポリエステル(P-2):ポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.65dL/g、平均粒径2μmの非晶質シリカを0.2質量%含有)
・ポリエステル(P-1):ポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.64dL/g、実質的に粒子を不含有)
・ポリエステル(P-2):ポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.65dL/g、平均粒径2μmの非晶質シリカを0.2質量%含有)
<樹脂層に使用した材料>
・樹脂(A-1):ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(エポキシ等量183g/eq)
・樹脂(A-2):カルボキシ基含有アクリル樹脂(アルフォンUC-3000、東亞合成社製)
・樹脂(A-3):カルボキシ基、及びメチロール基含有アクリル樹脂(ニカゾールRX-7013ED、日本カーバイド工業社製)
・樹脂(A-4):カルボキシ基含有アクリル樹脂(アルフォンUC-3080、東亞合成社製)
・樹脂(A-5):カルボキシ基、シアノ基、及びメチロール基含有アクリル樹脂(ニカゾールPK-8012K、日本カーバイド工業社製)
・樹脂(A-1):ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(エポキシ等量183g/eq)
・樹脂(A-2):カルボキシ基含有アクリル樹脂(アルフォンUC-3000、東亞合成社製)
・樹脂(A-3):カルボキシ基、及びメチロール基含有アクリル樹脂(ニカゾールRX-7013ED、日本カーバイド工業社製)
・樹脂(A-4):カルボキシ基含有アクリル樹脂(アルフォンUC-3080、東亞合成社製)
・樹脂(A-5):カルボキシ基、シアノ基、及びメチロール基含有アクリル樹脂(ニカゾールPK-8012K、日本カーバイド工業社製)
・界面活性剤(B-1):ポリオキシエチレンアルキルエーテルを主成分とするHLBが13.3のノニオン系界面活性剤
・界面活性剤(B-2):側鎖にポリエチレンオキサイドを有するHLBが8.0のアセチレン系ノニオン系活性剤界面活性剤
・界面活性剤(B-2):側鎖にポリエチレンオキサイドを有するHLBが8.0のアセチレン系ノニオン系活性剤界面活性剤
・粒子(C-1)平均粒径0.07μmのシリカ粒子
〔比較例1〕
ポリエステル(P-1)とポリエステル(P-2)とを質量比で92:8(P-1:P-2)でブレンドしたものをa層の原料とし、ポリエステル(P-1)のみをb層の原料として、押出機にそれぞれを供給し、285℃に加熱溶融し、a層を二分配して最外層(表層)、b層を中間層とする2種3層の層構成とし、押出条件で厚み構成比が表層(a)/中間層(b)/表層(a)=1:8:1となるように共押し出し、表面温度40~50℃の鏡面冷却ドラムに密着させながら冷却固化させ、未延伸フィルムを作製した。このフィルムを85℃の加熱ロール群を通過させながら長手方向に3.4倍延伸し、一軸延伸フィルムとした。
次に、この一軸延伸フィルムをテンター延伸機に導き、110℃で幅方向に4.3倍延伸し、更に235℃で1~30秒間の熱処理を施した後、幅方向に2%の弛緩下で140℃の冷却処理を行い、厚み50μmの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
ポリエステル(P-1)とポリエステル(P-2)とを質量比で92:8(P-1:P-2)でブレンドしたものをa層の原料とし、ポリエステル(P-1)のみをb層の原料として、押出機にそれぞれを供給し、285℃に加熱溶融し、a層を二分配して最外層(表層)、b層を中間層とする2種3層の層構成とし、押出条件で厚み構成比が表層(a)/中間層(b)/表層(a)=1:8:1となるように共押し出し、表面温度40~50℃の鏡面冷却ドラムに密着させながら冷却固化させ、未延伸フィルムを作製した。このフィルムを85℃の加熱ロール群を通過させながら長手方向に3.4倍延伸し、一軸延伸フィルムとした。
次に、この一軸延伸フィルムをテンター延伸機に導き、110℃で幅方向に4.3倍延伸し、更に235℃で1~30秒間の熱処理を施した後、幅方向に2%の弛緩下で140℃の冷却処理を行い、厚み50μmの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。
〔実施例1〕
比較例1で得られた二軸延伸ポリエステルフィルムの一方の表面に、下記表1に示す塗布液Iを塗工し、オーブンで100℃×3分間、210℃×1分間で加熱硬化して、膜厚(乾燥後)が0.050μmの樹脂層を形成し、樹脂層を有する積層ポリエステルフィルムを得た。
比較例1で得られた二軸延伸ポリエステルフィルムの一方の表面に、下記表1に示す塗布液Iを塗工し、オーブンで100℃×3分間、210℃×1分間で加熱硬化して、膜厚(乾燥後)が0.050μmの樹脂層を形成し、樹脂層を有する積層ポリエステルフィルムを得た。
〔実施例2〕
ポリエステル(P-1)とポリエステル(P-2)とを質量比で92:8(P-1:P-2)でブレンドしたものをa層の原料とし、ポリエステル(P-1)のみをb層の原料として、押出機にそれぞれを供給し、285℃に加熱溶融し、a層を二分配して最外層(表層)、b層を中間層とする2種3層の層構成とし、押出条件で厚み構成比が表層(a)/中間層(b)/表層(a)=1:8:1となるように共押し出し、表面温度40~50℃の鏡面冷却ドラムに密着させながら冷却固化させ、未延伸フィルムを作製した。このフィルムを85℃の加熱ロール群を通過させながら長手方向に3.4倍延伸し、一軸延伸フィルムとした。
次に、この一軸延伸フィルムの一方の表面に、下記表1に示す塗布液IIを塗布し、次いでこのフィルムをテンター延伸機に導き、110℃で幅方向に4.3倍延伸し、更に235℃で熱処理を施した後、幅方向に2%の弛緩処理を行い、膜厚(乾燥後)が0.040μmの樹脂層を有する厚み50μmの二軸延伸フィルムとし、実施例2の積層ポリエステルフィルムを得た。
ポリエステル(P-1)とポリエステル(P-2)とを質量比で92:8(P-1:P-2)でブレンドしたものをa層の原料とし、ポリエステル(P-1)のみをb層の原料として、押出機にそれぞれを供給し、285℃に加熱溶融し、a層を二分配して最外層(表層)、b層を中間層とする2種3層の層構成とし、押出条件で厚み構成比が表層(a)/中間層(b)/表層(a)=1:8:1となるように共押し出し、表面温度40~50℃の鏡面冷却ドラムに密着させながら冷却固化させ、未延伸フィルムを作製した。このフィルムを85℃の加熱ロール群を通過させながら長手方向に3.4倍延伸し、一軸延伸フィルムとした。
次に、この一軸延伸フィルムの一方の表面に、下記表1に示す塗布液IIを塗布し、次いでこのフィルムをテンター延伸機に導き、110℃で幅方向に4.3倍延伸し、更に235℃で熱処理を施した後、幅方向に2%の弛緩処理を行い、膜厚(乾燥後)が0.040μmの樹脂層を有する厚み50μmの二軸延伸フィルムとし、実施例2の積層ポリエステルフィルムを得た。
〔実施例3~4〕
実施例2において、塗布液IIを、表1に示す塗布液に変更した以外は、実施例2と同様にして、実施例3~4の積層ポリエステルフィルムを得た。
なお、表2におけるA-4’は、樹脂(A-4)をアンモニア水で中和したものである。樹脂(A-4)の中和物(A-4’)は、樹脂(A-4)を純水に加え40℃で加熱撹拌しながらアンモニア水を添加し中和することで得た。なお、アンモニア水は、アンモニアの量が樹脂(A-4)のカルボキシ基に対して1.2当量となる量(計算値)で添加した。
実施例2において、塗布液IIを、表1に示す塗布液に変更した以外は、実施例2と同様にして、実施例3~4の積層ポリエステルフィルムを得た。
なお、表2におけるA-4’は、樹脂(A-4)をアンモニア水で中和したものである。樹脂(A-4)の中和物(A-4’)は、樹脂(A-4)を純水に加え40℃で加熱撹拌しながらアンモニア水を添加し中和することで得た。なお、アンモニア水は、アンモニアの量が樹脂(A-4)のカルボキシ基に対して1.2当量となる量(計算値)で添加した。
(ラマンスペクトルのピーク強度((α),(β))測定の評価結果)
実施例1~4及び比較例1の各々について、ラマンスペクトルのピーク強度((α),(β))を求めた。その結果を、図1~5及び表2に示す。
実施例1~4及び比較例1の各々について、ラマンスペクトルのピーク強度((α),(β))を求めた。その結果を、図1~5及び表2に示す。
図5及び表2の結果より、比較例1のフィルムは、試験前のC=O伸縮振動に由来するピーク強度に比して試験後のピーク強度が有意に減少しており、ポリエステルが有意に還元分解されていることから、充放電耐久性に劣るものであることが分かる。
他方、図1~4及び表2の結果より、実施例1~4のフィルムは、ポリエステルの還元によるC=О結合の減少に起因するピーク強度の減少を有意に抑制できていることから、充放電耐久性に優れるものであることが分かる。
他方、図1~4及び表2の結果より、実施例1~4のフィルムは、ポリエステルの還元によるC=О結合の減少に起因するピーク強度の減少を有意に抑制できていることから、充放電耐久性に優れるものであることが分かる。
(リニアスイープボルタンメトリー測定の試験結果)
図6に示すように、テレフタル酸ジメチル(ポリエステルフィルムのモデル化合物)を用いた場合(参考例)は、電解液のみの場合(ブランク)とは異なり、1.3V付近に還元電流(下向き凸状のピーク)が明確に観測された。
他方、樹脂(A-1)又は樹脂(A-2)を用いた電解液は、電解液のみの場合(ブランク)と同様に、還元電流(下向き凸状のピーク)は観測されなかった。
かかる結果から、当該樹脂を含有する樹脂層を有する金属積層用フィルムであれば、充放電耐久性に優れるものであることが分かる。
図6に示すように、テレフタル酸ジメチル(ポリエステルフィルムのモデル化合物)を用いた場合(参考例)は、電解液のみの場合(ブランク)とは異なり、1.3V付近に還元電流(下向き凸状のピーク)が明確に観測された。
他方、樹脂(A-1)又は樹脂(A-2)を用いた電解液は、電解液のみの場合(ブランク)と同様に、還元電流(下向き凸状のピーク)は観測されなかった。
かかる結果から、当該樹脂を含有する樹脂層を有する金属積層用フィルムであれば、充放電耐久性に優れるものであることが分かる。
また、図6に示すように、樹脂(A-1)又は樹脂(A-2)を用いた電解液と、電解液のみの場合(ブランク)とは概ね同様の挙動を示した。
具体的には、自然電位(約3.2V)から1mV/sの掃引速度で0Vまで電位を掃引した際の電位と電流密度をプロットしたグラフにおいて、下記手法にて求めた電流密度比の最大値が、樹脂(A-1)又は樹脂(A-2)を用いた場合は小さく、1.2であった。
他方、テレフタル酸ジメチル(参考例)を用いた場合の電流密度比の最大値は相対的に大きく8.3であった。
(電流密度比の最大値)
指定の電位において、下記式(2)に従い得られる電流密度比の最大値である。指定の電位とは、0.0V(Li/Li+)~3.0V(Li/Li+)の範囲における0.05V(Li/Li+)刻みの電位(61点)をいう。なお、指定の電位において電流密度のデータがない場合は、指定の電位±0.02V(Li/Li+)の範囲における電流密度の値を使用するものとする。
[式]
電流密度比=|樹脂(A-1)、樹脂(A-2)又はテレフタル酸ジメチルを用いた場合の指定の電位における電流密度|/|電解液のみ(ブランク)の場合の指定の電位における電流密度|…(2)
具体的には、自然電位(約3.2V)から1mV/sの掃引速度で0Vまで電位を掃引した際の電位と電流密度をプロットしたグラフにおいて、下記手法にて求めた電流密度比の最大値が、樹脂(A-1)又は樹脂(A-2)を用いた場合は小さく、1.2であった。
他方、テレフタル酸ジメチル(参考例)を用いた場合の電流密度比の最大値は相対的に大きく8.3であった。
(電流密度比の最大値)
指定の電位において、下記式(2)に従い得られる電流密度比の最大値である。指定の電位とは、0.0V(Li/Li+)~3.0V(Li/Li+)の範囲における0.05V(Li/Li+)刻みの電位(61点)をいう。なお、指定の電位において電流密度のデータがない場合は、指定の電位±0.02V(Li/Li+)の範囲における電流密度の値を使用するものとする。
[式]
電流密度比=|樹脂(A-1)、樹脂(A-2)又はテレフタル酸ジメチルを用いた場合の指定の電位における電流密度|/|電解液のみ(ブランク)の場合の指定の電位における電流密度|…(2)
かかる結果からも、当該樹脂を含有する樹脂層を有する金属積層用フィルムであれば、充放電耐久性に優れるものであることが分かる。
なお、本発明における上記電流密度比の最大値は限定されるものではないが、例えば、8以下が好ましく、より好ましくは6.5以下、更に好ましくは5以下、より更に好ましくは4以下、一層好ましくは3以下、特に好ましくは2以下である。
なお、本発明における上記電流密度比の最大値は限定されるものではないが、例えば、8以下が好ましく、より好ましくは6.5以下、更に好ましくは5以下、より更に好ましくは4以下、一層好ましくは3以下、特に好ましくは2以下である。
なお、樹脂(A-3)、樹脂(A-4)、樹脂(A-5)は電解液に不溶なため、リニアスイープボルタンメトリーを直接測定するとは難しいが、これらは樹脂(A-2)と同様にカルボキシ基を含有するアクリル樹脂であるため、樹脂(A-2)の結果から充放電耐久性に優れるものであると推測される。電解液に不溶な樹脂(A-3)、樹脂(A-4)、樹脂(A-5)のような場合は、当該樹脂を構成するモノマー成分を用いてリニアスイープボルタンメトリー測定を行い、分解しにくいことを確認すればよいことは上述のとおりである。
上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかなさまざまな変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。
本発明の金属積層用フィルムは、優れた電気化学的安定性を示すことから、電池部材等の電気化学的安定性が求められる用途に好適に用いることができる。電池部材としては、例えば集電体やタブリード等があり、電池としては例えばリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池等が挙げられる。また、本発明の金属積層用フィルムは金属密着性も兼ね備えていることから、電池外装材、金属配線基材、RFタグ等にも好適に使用できる。
11a ポリエステルフィルム
11b 樹脂層
12 金属層
13 電極層
11b 樹脂層
12 金属層
13 電極層
Claims (15)
- ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有する金属積層用フィルムであって、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する金属積層用フィルム。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[試験前のピーク強度(α)]
試験前のピーク強度(α)とは、上記金属積層用フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後のピーク強度(β)]
試験後のピーク強度(β)とは、下記試験後における試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後における試験用フィルム(sβ)]
上記金属積層用フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)の銅層側に対してセパレータ及びリチウム箔をこの順で積層し、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を、試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加して封止してなる試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を作製する。上記試験用コインセルに対して電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流し、次いで電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流すサイクルを合計10回繰り返した後、試験用コインセルから取り出された試験用フィルムを試験後における試験用フィルム(sβ)とする。 - 上記樹脂層に含まれる樹脂が下記要件を充足する、請求項1に記載の金属積層用フィルム。
(要件)
下記条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vb)と、下記条件のうち下記電解液に対して上記樹脂層に含まれる樹脂又は該樹脂を構成するモノマー成分を0.5mmоl/L以上溶解させた以外は同じ条件のリニアスイープボルタンメトリー測定により得られるボルタモグラム(Vp)とを対比して、異なる電位に還元電流が観察されない。
[リニアスイープボルタンメトリー測定条件]
作用極:天然炭素粉末、カルボキシメチルセルロースナトリウム、及びスチレンブタジエンゴムの混合物(質量比98:1:1)を水に分散させて銅箔に塗工後乾燥させた電極。
参照極及び対極:リチウム金属線。
電解液:炭酸エチレンと炭酸エチルメチルとの混合溶媒(体積比3:7)に六フッ化リン酸リチウムを1mоl/Lの濃度で溶解した電解液。
掃引速度:1mV/秒。
掃引範囲:自然電位(約3.2V)→0V(vs Li/Li+)。 - 上記樹脂層がポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアルキレングリコール、及びグリシジルエーテル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1又は2に記載の金属積層用フィルム。
- 上記樹脂層がグリシジルエーテル基を有する化合物又はグリシジルエーテル基を有する化合物と少なくとも1種以上の化合物による反応生成物を含有する、請求項1又は2に記載の金属積層用フィルム。
- 上記樹脂層がポリグリセロールポリグリシジルエーテル又はポリグリセロールポリグリシジルエーテルと少なくとも1種以上の化合物による反応生成物を含有する、請求項1又は2に記載の金属積層用フィルム。
- 上記ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアルキレングリコール、及びグリシジルエーテル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の含有量は上記樹脂層(不揮発成分)の総質量に対して70質量%以上である、請求項3に記載の金属積層用フィルム。
- 上記樹脂層の厚みが1μm未満である、請求項1又は2に記載の金属積層用フィルム。
- 上記樹脂層が上記ポリエステルフィルムの表面に直接形成されてなる、請求項1又は2に記載の金属積層用フィルム。
- 請求項1又は2に記載の金属積層用フィルムの樹脂層側の表面に金属層を積層してなる、フィルム箔。
- 上記金属層が金属蒸着層、金属めっき層及び金属スパッタ層のいずれかである、請求項9に記載のフィルム箔。
- 上記金属層が銅、アルミ、ニッケル、クロム、及びこれらを2種以上含む合金からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項9に記載のフィルム箔。
- 請求項9に記載のフィルム箔を用いてなる電池集電体用フィルム箔。
- 請求項12に記載の電池集電体用フィルム箔の金属層の表面に電極層を積層してなる、電池集電体。
- 上記電池集電体における電池がリチウムイオン電池又はナトリウムイオン電池である、請求項13に記載の電池集電体。
- 電池集電体用フィルム箔又は電池集電体の製造のための下記積層フィルムの使用。
ポリエステルフィルムの少なくとも一方の表面に樹脂層を有し、下記の試験前のピーク強度(α)に対する試験後のピーク強度(β)の比(β/α)が式(1)を充足する積層フィルム。
[式]
試験後のピーク強度(β)/試験前のピーク強度(α)>0.46 …(1)
[試験前のピーク強度(α)]
試験前のピーク強度(α)とは、上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmα)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmα)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後のピーク強度(β)]
試験後のピーク強度(β)とは、下記試験後における試験用フィルム(sβ)に含まれるポリエステルフィルムのうち上記一方の表面から厚み方向1μmの範囲の断面領域において測定されるラマンスペクトル(Rmβ)中の1650~1800cm-1の範囲に表れるC=O伸縮振動に由来するピーク強度である。但し、上記ラマンスペクトル(Rmβ)中の1550~1650cm-1の範囲に表れるベンゼン環の骨格振動に由来するピーク強度を1とした場合のピーク強度とする。
[試験後における試験用フィルム(sβ)]
上記積層フィルムの樹脂層側に銅層を積層した試験用フィルム(sα)を作製し、上記試験用フィルム(sα)の銅層側に対してセパレータ及びリチウム箔をこの順で積層し、スルホランとジメトキシエタンとの混合溶媒(モル比1:2)にリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを溶解して得た電解液を、試験用フィルム(sα)、セパレータ及びリチウム箔が浸るように添加して封止してなる試験用コインセル(直径20mm、高さ3.2mm)を作製する。上記試験用コインセルに対して電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で電流を流し、次いで電流密度0.09mA/cm2、定電流、10時間の条件で逆方向に電流を流すサイクルを合計10回繰り返した後、試験用コインセルから取り出された試験用フィルムを試験後における試験用フィルム(sβ)とする。
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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