JP6507649B2 - 微多孔膜およびその製造方法 - Google Patents
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Description
押出方向の熱収縮率(%)=[(L0md−L1md)/L0md]×100(ただし、L1mdは105℃で2時間加熱処理した後の微多孔膜の押出方向の長さ(mm)であり、L0mdは105℃で2時間加熱処理する前の微多孔膜の押出方向の長さ(mm)である。)
幅方向の熱収縮率(%)=[(L0td−L1td)/L0td]×100(ただし、L1tdは105℃で2時間加熱処理した後の微多孔膜の幅方向の長さ(mm)であり、L0tdは105℃で2時間加熱処理する前の微多孔膜の幅方向の長さ(mm)である。)
(工程1)JIS K6758に準拠して230℃、荷重21.18Nで測定したメルトマスフローレイト(MFR)が1.0〜10g/10分の範囲にあるポリプロピレン系重合体を押出成形して原反フィルムを製膜する工程。
(工程2)工程1で得られた原反フィルムを熱処理する工程。
(工程3)工程2で得られた熱処理後の原反フィルムを、−5〜45℃で、長さ方向に1.0〜1.1倍に延伸する工程。
(工程4)工程3を終えた延伸フィルムを、ポリプロピレン系重合体の融点よりも5〜65℃低い温度で、長さ方向に1.5〜4.0倍に延伸する工程。
(工程5)工程4で得られた温延伸後のフィルムを、加熱下、長さが0.7〜1.0倍になるように弛緩させる工程。
本発明の微多孔膜は、メルトマスフローレイト(MFR、JIS K6758(230℃、21.18N)に準拠した条件で測定)が1.0〜10g/10分の範囲にあるポリプロピレン系重合体からなり105℃で2時間の高温処理をした後の押出方向(MD)の熱収縮率が3%以下である。ただし、上記押出方向の熱収縮率(%)は以下の式にて定義される。
押出方向の熱収縮率(%)=[(L0md−L1md)/L0md]×100(ただし、L1mdは105℃で2時間加熱処理した後の微多孔膜の押出方向の長さ(mm)であり、L0mdは105℃で2時間加熱処理する前の微多孔膜の押出方向の長さ(mm)である。)
本発明の微多孔膜の原料は、ポリプロピレン系重合体であって、プロピレンの単独重合体あるいはコモノマーを共重合した共重合体がこれに相当する。本発明で使用するポリプロピレン系重合体としては、結晶性が比較的高い、融点が150〜170℃の範囲にあるものが好ましく、融点が155〜168℃の範囲にあるものがさらに好ましい。上記コモノマーは、一般的には、エチレンおよび炭素数4〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種である。またこれらと共に、2−メチルプロペン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテンなどの炭素数4〜8の分岐オレフィン類、スチレン類、ジエン類を共重合したものであってもよい。
本発明の微多孔膜は、上述の原料を用いて、いわゆる乾式法によって製造される。本発明の微多孔膜の製造方法は、以下の工程1〜5を含む。
原料を押出成形して原反フィルムを製膜する工程である。JIS K6758に準拠して230℃、荷重21.18Nで測定したメルトマスフローレイト(MFR)が1.0〜10g/10分の範囲にあるポリプロピレン系重合体を押出機に供給し、ポリプロピレン系重合体をその融点以上の温度で溶融混練し、押出機の先端に取り付けたダイスからポリプロピレン系重合体フィルムを押出す。使用される押出機は限定されない。押出機としては、例えば、単軸押出機、二軸押出機、タンデム型押出機のいずれもが使用可能である。使用されるダイスはフィルム成形に用いられるものであれば、いずれも使用できる。ダイスとしては、例えば、各種T型ダイス使用することができる。原反フィルムの厚みや形状は特に限定されない。好ましくは、ダイスリップクリアランスと原反フィルム厚さの比(ドラフト比)は100以上、さらに好ましくは150以上である。好ましくは、原反フィルムの厚みは10〜200μm、さらに好ましくは15〜100μmである。
工程1を終えた原反フィルムを熱処理する工程である。ポリプロピレン系重合体の融点よりも5〜65℃、好ましくは10〜25℃低い温度で、原反フィルムに長さ方向の一定の張力を加える。張力は、好ましくは、原反フィルムの長さが1.0倍を超え1.1倍以下となる大きさである。
工程2を終えた原反フィルムを比較的低い温度で延伸する工程である。延伸温度は−5〜45℃、好ましくは5〜30℃である。延伸倍率は、長さ方向に1.0〜1.1、好ましくは1.00〜1.08、さらに好ましくは1.02以上1.05未満である。ただし、延伸倍率は1.0倍より大きい。延伸手段は制限されない。ロール延伸法、テンター延伸法などの公知の手段が使用できる。延伸の段数は任意に設定できる。1段延伸でもよく、複数のロールを経て2段以上の延伸を行ってもよい。冷延伸工程で、原反フィルムを構成するポリプロピレン系重合体の分子が配向する。その結果、分子鎖が密なラメラ部と、ラメラ間の分子鎖が疎な領域(クレーズ)とを有する延伸フィルムが得られる。
工程3を終えた延伸フィルムを比較的高い温度で延伸する工程である。延伸温度はポリプロピレン系重合体の融点よりも5〜65℃低い温度、好ましくはポリプロピレン系重合体の融点よりも10〜45℃低い温度である。延伸倍率は、長さ方向に1.5〜4.5倍、好ましくは2.0〜4.0倍、さらに好ましくは2.5〜3.0倍である。延伸手段は制限されない。ロール延伸法、テンター延伸法などの公知の手段が使用できる。延伸の段数は任意に設定できる。1段延伸でもよく、複数のロールを経て2段以上の延伸を行ってもよい。温延伸工程で工程3で生じたクレーズが引き延ばされ、空孔が発生する。
工程4を終えた温延伸後のフィルムの収縮を防ぐためにフィルムを弛緩させる工程である。弛緩温度は、温延伸の温度よりもやや高い温度であり、0〜20℃高い温度が一般的である。弛緩の度合いは、工程4を終えた延伸フィルムの長さが最終的に0.7〜1.0倍になるように調整される。
(ただし、L1mdは105℃で2時間加熱処理した後の微多孔膜の押出方向の長さ(mm)であり、L0mdは105℃で2時間加熱処理する前の微多孔膜の押出方向の長さ(mm)である。)
(空孔率)
幅50mm×長さ120mmの微多孔膜切片について、以下の計算式により算出した値である。
空孔率(%)=[1−(切片重量)/(切片面積X樹脂密度×切片厚み)]×100
(1)加熱処理前のフィルム長の測定
プロピレン系樹脂微多孔フィルムから、幅7cm×長さ7cmの正方形片を切り出す。この試験片に対し押出方向、幅方向に5cmの標線を引く。次に試験片に引いた押出方向の標線の長さL0md(mm)、試験片に引いた幅方向の標線の長さL0td(mm)をノギスを用いて小数点以下2桁まで測定する。その後、上記試験片に以下の加熱処理を施す。
上記試験片を内部温度105℃に保たれた恒温槽(トミー精工社製オートクレーブ)内で2時間加熱した後、室温23℃に30分放置する。
上記加熱処理の後の試験片について、押出方向の標線の長さL1md(mm)、幅方向の標線の長さL1td(mm)を、加熱前の測定と同様の要領で測定する。
試験片の熱収縮率を、上記加熱処理前後の試験片の長さの変化率として求める。すなわち、試験片の熱収縮率として、下記式で表される押出方向及び幅方向の熱収縮率(%)を算出し、小数点以下1位の桁を四捨五入して得られた整数値を、各実施例、比較例の押出方向の熱収縮率(%)、幅方向の熱収縮率(%)とした。
幅方向の熱収縮率(%)=[(L0td−L1td)/L0td]×100
(原料)微多孔膜の原料として、日本ポリプロ社製プロピレン樹脂商品「ノバテックFY6H」(JIS K6758(230℃、21.18N)に従い測定したメルトマスフローレイト(MFR)が2.0g/10分)を使用した。(工程1)単軸押出機で溶融混練した原料をドラフト比159でTダイから押出し、厚さ22μmの原反フィルムを製造した。(工程2)次いで、原反フィルムを150℃で熱処理した。(工程3)原反フィルムを30℃で長さ方向に1.04倍に冷延伸した。(工程4)得られた延伸フィルムを145℃で長さ方向に3.0倍に温延伸した。(工程5)得られた延伸フィルムの長さが0.88倍になるように150℃で弛緩させた。こうして最終厚みが20μmの本発明の微多孔膜が得られた。得られた微多孔膜の熱収縮率と空孔率を上述の方法で測定し、その結果を製造条件と共に表1に示す。
(原料)微多孔膜の原料として、日本ポリプロ社製プロピレン樹脂商品「ノバテックEA7AD」(JIS K6758(230℃、21.18N)に従い測定したメルトマスフローレイト(MFR)が1.5g/10分)を使用した。(工程1)単軸押出機で溶融混練した原料をドラフト比205でTダイから押出し、厚さ22μmの原反フィルムを製造した。(工程2)次いで、原反フィルムを150℃で熱処理した。(工程3)原反フィルムを30℃で長さ方向に1.07倍に冷延伸した。(工程4)得られた延伸フィルムを128℃で長さ方向に3.2倍に温延伸した。(工程5)得られた延伸フィルムの長さが0.84倍になるように150℃で弛緩させた。こうして最終厚みが20μmの本発明の微多孔膜が得られた。評価結果を製造条件と共に表1に示す。
(原料)微多孔膜の原料として、日本ポリプロ社製プロピレン樹脂商品「ノバテックEA9FT」(JIS K6758(230℃、21.18N)に従い測定したメルトマスフローレイト(MFR)が0.5g/10分)を使用した。(工程1)単軸押出機で溶融混練した原料をドラフト比159でTダイから押出し、厚さ22μmの原反フィルムを製造した。(工程2)次いで、原反フィルムを150℃で熱処理した。(工程3)原反フィルムを30℃で長さ方向に1.03倍に冷延伸した。(工程4)得られた延伸フィルムを145℃で長さ方向に3.0倍に温延伸した。(工程5)得られた延伸フィルムの長さが0.88倍になるように150℃で弛緩させた。こうして最終厚みが20μmの比較用の微多孔膜が得られた。評価結果を製造条件と共に表1に示す。
Claims (11)
- メルトマスフローレイト(MFR、JIS K6758(230℃、21.18N)に準拠した条件で測定)が1.0〜10g/10分の範囲にあるポリプロピレン系重合体からなり105℃で2時間の高温処理をした後の押出方向(MD)の熱収縮率が3%以下である、微多孔膜。
押出方向の熱収縮率(%)=[(L0md−L1md)/L0md] ×100
(ただし、
L1mdは105℃で2時間加熱処理した後の微多孔膜の押出方向の長さ(mm)であり、
L0mdは105℃で2時間加熱処理する前の微多孔膜の押出方向の長さ(mm)である。) - さらに、105℃で2時間の高温処理をした後の、幅方向(TD)の熱収縮率が0%である、請求項1に記載の微多孔膜。
幅方向の熱収縮率(%)=[(L0td−L1td)/L0td]×100
(ただし、
L1tdは105℃で2時間加熱処理した後の微多孔膜の幅方向の長さ(mm)であり、L0tdは105℃で2時間加熱処理する前の微多孔膜の幅方向の長さ(mm)である。
) - 空孔率が45%以上である、請求項1または2に記載の微多孔膜。
- ポリプロピレン系重合体が、融点が150〜170℃の範囲にあり、メルトマスフローレイト(MFR、JIS K6758(230℃、21.18N)に準拠した条件で測定)が1.0〜10g/10分の範囲にある、任意にエチレン、炭素数4〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい、プロピレン主体の重合体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の微多孔膜。
- 蓄電デバイスのセパレータに用いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の微多孔膜。
- 蓄電デバイスがリチウムイオン電池である、請求項5に記載の微多孔膜。
- 蓄電デバイスがキャパシタである、請求項5に記載の微多孔膜。
- 請求項5に記載の微多孔膜を備える蓄電デバイス。
- 請求項6に記載の微多孔膜を備えるリチウムイオン電池。
- 請求項7に記載の微多孔膜を備えるキャパシタ。
- 以下の工程を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の微多孔膜の製造方法。
(工程1)JIS K6758に準拠して230℃、荷重21.18Nで測定した(MFR)が1.0〜10g/10分の範囲にあるポリプロピレン系重合体を押出成形して原反フィルムを製膜する工程。
(工程2)工程1で得られた原反フィルムを、原反フィルムの長さ方向の原反フィルムの長さが1.0倍を超え1.1倍以下となる一定の大きさの張力を加え、ポリプロピレン系重合体の融点よりも5〜65℃低い温度で熱処理する工程。
(工程3)工程2で得られた熱処理後の原反フィルムを、−5〜45℃で、長さ方向に1.0〜1.1倍に延伸する工程。
(工程4)工程3を終えた延伸フィルムを、ポリプロピレン系重合体の融点よりも5〜65℃低い温度で、長さ方向に3.0〜3.2に1段延伸で延伸する工程。
(工程5)工程4で得られた温延伸後のフィルムを、加熱下、長さが0.7〜1.0倍になるように弛緩させる工程。
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