KR20200060353A - Polyolefin microporous membrane, battery separator and secondary battery - Google Patents
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Abstract
돌자 강도 등의 기계적 강도와 고온시의 형상 유지 특성이 우수하고, 균일성 및 안전성이 높은 폴리올레핀제 미다공막을 제공한다.
126℃ 반결정화 시간(T1/2)이 200초 이하이고, 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도가 6.0N/20㎛ 이상이고, 용융 열수축 응력의 MD 방향을 PMD, TD 방향을 PTD라고 했을 때 적어도 한쪽이 0.8MPa 이하이고, PMD와 PTD의 합인 PMD+TD가 1.5MPa 이하인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.Provided is a microporous membrane made of polyolefin having excellent mechanical strength such as protruding strength and shape retention characteristics at high temperature, and high uniformity and safety.
The semi-crystallization time (T 1/2 ) of 126 ° C is 200 seconds or less, the puncture strength in terms of 50% porosity and film thickness of 20 µm is 6.0 N / 20 µm or more, and the MD direction of the melt heat shrink stress is P MD , When the TD direction is P TD , at least one of the microporous membranes made of polyolefin, characterized in that at least one side is 0.8 MPa or less and P MD + TD, which is the sum of P MD and P TD , is 1.5 MPa or less.
Description
본 발명은 이차 전지의 세퍼레이터, 코팅 세퍼레이터 기재 등에 적합하게 사용되는 폴리올레핀제 미다공막, 전지용 세퍼레이터 및 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a microporous membrane made of polyolefin, a separator for a battery, and a secondary battery, which are suitably used for a separator of a secondary battery, a coated separator substrate, and the like.
최근의 리튬이온 이차 전지에 있어서는 고용량화, 고출력화가 요구되고 있다. 또한, 이 고용량화, 고출력화를 진행시키기 위해서는 전극간 거리를 짧게 하는 것이 적합하기 때문에 리튬이온 이차 전지용 세퍼레이터의 박막화가 진행되고 있다. 세퍼레이터의 박막화에 따라, 전지 제작 공정에서의 이물에 의한 파막이나 전극 사이가 짧아지는 것에 의한 국소 단락을 막기 위해서 높은 기계적 강도가 요구되고 있다. 또한, 이차 전지의 고성능화에 따라 과충전이나 외부 충격에 의한 전지 폭주시의 안전성도 높은 수준으로 요구되고 있어, 세퍼레이터에는 열폭주 온도에서 전극의 단락을 막기 위해서, 열폭주 온도 영역에서의 높은 형상 유지 특성을 구비하기 위해서 세퍼레이터 용융시 열수축의 저감이 요구되고 있다. 이 때문에, 리튬이온 이차 전지용 세퍼레이터에는 파막이나 단락을 방지하기 위해서 보다 높은 기계적 강도 및 고온 하에서의 높은 형상 유지 특성이 요구되게 되었다.In recent lithium ion secondary batteries, high capacity and high output are required. In addition, since it is appropriate to shorten the distance between electrodes in order to advance the high capacity and high output, thinning of the separator for a lithium ion secondary battery is in progress. With the thinning of the separator, high mechanical strength is required to prevent local short-circuiting due to shortening between the electrode or the film due to foreign matter in the battery manufacturing process. In addition, with the high performance of the secondary battery, safety at the time of overcharging or battery runaway due to external impact is also required at a high level, and the separator has a high shape retention characteristic in the thermal runaway temperature range in order to prevent short circuit of the electrode at the thermal runaway temperature. In order to provide a, reduction in heat shrinkage when melting the separator is required. For this reason, the separator for lithium ion secondary batteries is required to have higher mechanical strength and high shape retention properties under high temperature in order to prevent breakage or short circuit.
특허문헌 1에는 점도 평균 분자량 150000∼1000000의 폴리올레핀을 이용하고, 연신 방법을 개량하는 것으로 이루어지는 기계적 강도와 막폭 방향(이후, TD) 열수축 특성이 우수한 미다공막에 관한 기술이 개시되어 있다. 그러나, 제법을 보면 TD만의 한쪽 방향의 열수축을 억제한 것이어서 전지 외부로부터 이물이 찔러 열폭주가 발생했을 때 나머지 한쪽의 수축이 억제될 수 없어 단락이 발생할 우려가 있었다.Patent Literature 1 discloses a technique related to a microporous membrane using polyolefin having a viscosity average molecular weight of 150000 to 1000000 and improving the stretching method, and having excellent mechanical strength and film shrinkage (hereinafter, TD) thermal contraction characteristics. However, according to the manufacturing method, since the heat shrinkage in one direction of TD was suppressed, when the foreign material was stuck from the outside of the battery and thermal runaway occurred, the contraction of the other side could not be suppressed, and there was a fear of short circuit.
또한, 특허문헌 2나 특허문헌 3과 같이 미다공막의 고강도화를 위해 결정핵제를 첨가하는 제안도 많이 이루어지고 있다. 그 중에서, 결정핵제를 첨가한 미다공막은 고강도화 및 내전압 특성 향상의 효과가 얻어지고 있지만, 열수축, 특히 고온 하의 용융 열수축 특성과의 양립은 불충분한 경우가 있었다.In addition, many proposals have been made to add a crystal nucleating agent to increase the strength of the microporous membrane as in Patent Document 2 or Patent Document 3. Among them, the microporous membrane added with a crystal nucleating agent has an effect of increasing strength and improving withstand voltage characteristics, but there are cases in which compatibility with heat shrinking, particularly melting heat shrinking under high temperature, is insufficient.
본 발명의 과제는 상기 종래 기술의 문제점을 해소하는 것에 있고, 돌자 강도 등의 기계적 강도와 고온시의 형상 유지 특성이 우수하고, 균일성 및 안정성이 높은 폴리올레핀제 미다공막을 제공하는 것에 있다.The problem of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide a microporous membrane made of polyolefin having excellent mechanical strength such as swell strength and shape retention properties at high temperature, and high uniformity and stability.
본 발명자들은 미다공막에 있어서의 재료 및 물성을 예의 검토한 결과, 반결정화 시간, 돌자 강도, 용융 열수축 응력을 특정 범위로 함으로써 우수한 기계적 강도, 고온에서의 형상 유지 특성 및 구조 균일성을 갖는 폴리올레핀제 미다공막으로 할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 폴리올레핀제 미다공막 중의 중량 평균 분자량 1.0×106 이상의 폴리올레핀을 일정한 범위의 함유량으로 조정함으로써 폴리올레핀제 미다공막의 용융 수축 응력을 억제할 수 있다. 또한, 결정핵제의 첨가 등에 의해 폴리올레핀 조성물의 결정화 속도를 빠르게 함으로써 결정 구조 및 고차 구조를 미세화하여 균일화시킴으로써 연신시의 응력의 전파를 효율적으로 하는 것이 가능해진다. 폴리올레핀제 미다공막은 후술하는 특정 조건 범위에서 연신함으로써 기계적 강도에 크게 영향을 주는 결정으로의 구조 변화를 촉진하고, 우수한 기계적 강도, 고온에서의 형상 유지 특성 및 구조 균일성을 갖는다.The present inventors carefully studied the materials and properties of the microporous membrane, and as a result, semi-crystallization time, protruding strength, and melt heat-shrinking stress were specified within a specific range, thereby making polyolefins having excellent mechanical strength, shape-retaining properties at high temperatures, and structural uniformity Discovering what can be done with a microporous membrane has led to the completion of the present invention. The polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention can suppress the melt shrinkage stress of the polyolefin microporous membrane by adjusting the polyolefin having a weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more in the polyolefin microporous membrane to a content within a certain range. In addition, by increasing the crystallization rate of the polyolefin composition by adding a crystal nucleating agent, etc., it is possible to make the crystal structure and the higher order structure finer and uniform, thereby efficiently propagating stress during stretching. The microporous membrane made of polyolefin promotes structural changes to crystals that greatly affect mechanical strength by stretching in a specific condition range to be described later, and has excellent mechanical strength, shape-retaining properties at high temperatures, and structural uniformity.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 이하의 구성을 채용한다. 즉,In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration. In other words,
(1) 126℃에서의 반결정화 시간(T1/2)이 200초 이하이고, 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도가 6.0N/20㎛ 이상이고, 용융 열수축 응력의 MD 방향을 PMD, TD 방향을 PTD라고 했을 때 적어도 한쪽이 0.8MPa 이하이고, PMD와 PTD의 합인 PMD+TD가 1.5MPa 이하인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.(1) The semi-crystallization time (T 1/2 ) at 126 ° C is 200 seconds or less, and the puncture strength in terms of 50% porosity and film thickness of 20 µm is 6.0 N / 20 µm or more, and the melting heat shrinkage stress is When the MD direction is P MD and the TD direction is P TD , at least one is 0.8 MPa or less, and P MD + TD, which is the sum of P MD and P TD , is 1.5 MPa or less.
(2) 상기 (1)에 있어서,(2) In the above (1),
포로미터로부터 관측되는 최대 구멍지름이 45㎚ 이하이고, 평균 유량 구멍지름/최대 구멍지름의 비가 0.6 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막. A microporous membrane made of polyolefin, characterized in that the maximum pore diameter observed from the forometer is 45 nm or less, and the ratio of the average flow rate pore diameter / maximum pore diameter is 0.6 or more.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서,(3) In the above (1) or (2),
DSC로부터 관측되는 141℃ 이상 융해 피크 면적 비율이 25% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.A microporous membrane made of polyolefin, characterized in that the melting peak area ratio of 141 ° C or higher observed from DSC is 25% or higher.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,(4) In any one of (1) to (3) above,
공공률이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.A microporous membrane made of polyolefin, characterized in that the porosity is 30% or more.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서,(5) In any one of (1) to (4) above,
MD+TD 인장 파단 강도가 350MPa 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.Polyolefin microporous membrane, characterized in that the MD + TD tensile breaking strength is 350 MPa or more.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서,(6) In any one of (1) to (5) above,
폴리에틸렌을 주성분으로 해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.A polyolefin microporous membrane comprising polyethylene as a main component.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서,(7) In any one of (1) to (6) above,
막두께 20㎛ 환산에 있어서의 투기 저항도가 50∼600sec/100cc인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.A microporous membrane made of polyolefin, characterized in that the air permeation resistance in terms of a film thickness of 20 µm is 50 to 600 sec / 100 cc.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서,(8) In any one of (1) to (7) above,
결정핵제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.A microporous membrane made of polyolefin, comprising a crystal nucleating agent.
(9) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서,(9) In any one of (1) to (8) above,
폴리올레핀제 미다공막 중의 중량 평균 분자량 1.0×106 이상의 폴리에틸렌 함유 비율이 25질량% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.A polyolefin microporous membrane, wherein the polyolefin microporous membrane has a weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more and a polyethylene-containing ratio of 25% by mass or less.
(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 폴리올레핀제 미다공막으로 이루어지는 전지용 세퍼레이터. (10) A battery separator comprising a polyolefin microporous membrane according to any one of (1) to (9) above.
(11) 상기 (10)에 기재된 세퍼레이터를 이용한 이차 전지.(11) A secondary battery using the separator according to (10) above.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 종래의 폴리올레핀제 미다공막과 비교하여, 리튬이온 이차 전지용의 세퍼레이터로서 기본적 성능을 유지하면서 돌자 강도 등의 기계적 강도, 고온 하에서의 형상 유지 특성, 및 구멍 구조의 균일성이 우수한 미다공막으로 된다. 그 결과, 종래의 폴리올레핀제 미다공막보다 박막화에 의해 전지 용량을 향상시키는 것을 기대할 수 있고, 또한 고강도화와 고온시의 형태 유지 특성 향상에 의해서 단락할 가능성이 낮아지기 때문에 전지의안전성도 향상시키는 것을 기대할 수 있다.The microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention is a separator for lithium ion secondary batteries as compared to a conventional microporous membrane made of polyolefin, while maintaining basic performance, mechanical strength such as stiffness, shape retention properties under high temperature, and hole structure It becomes a microporous membrane excellent in uniformity. As a result, the battery capacity can be expected to be improved by thinning than the conventional polyolefin microporous membrane, and the possibility of short-circuiting is lowered by increasing the strength and improving the shape retention characteristics at high temperatures, so that the battery safety can also be expected to be improved. have.
1. 폴리올레핀제 미다공막1. Polyolefin microporous membrane
이하에 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 126℃ 반결정화 시간(T1/2)이 200초 이하이고, 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도가 6.0N/20㎛ 이상이고, 용융 열수축 응력의 MD 방향을 PMD, TD 방향을 PTD라고 했을 때 적어도 한쪽이 0.8MPa 이하이고, PMD와 PTD의 합인 PMD+TD가 1.5MPa 이하이다.The present invention will be described in detail below. The microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention has a semi-crystallization time (T 1/2 ) of 126 ° C. or less and a puncture strength of 6.0 N / 20 μm in terms of 50% porosity and 20 μm film thickness. When the MD direction of the melt heat-shrinking stress is P MD and the TD direction is P TD , at least one is 0.8 MPa or less, and P MD + TD, which is the sum of P MD and P TD , is 1.5 MPa or less.
폴리올레핀제 미다공막에 있어서의 126℃ 반결정화 시간(T1/2)은 200초 이하이고, 바람직하게는 180초 이하이고, 더욱 바람직하게는 165초 이하이다. 126℃ 반결정화 시간(T1/2)이 200초를 초과하면 결정화시 결정 구조가 불균일화하고, 폴리올레핀제 미다공막에의 부하에 대한 응력 분산의 효율이 내려가기 때문에 기계적 강도가 낮은 폴리올레핀제 미다공막으로 되기 쉽다. 126℃ 반결정화 시간(T1/2)의 하한은 특별히 한정되지 않지만 1초 이상인 것이 바람직하고, 10초 이상인 것이 보다 바람직하다. The 126 ° C semi-crystallization time (T 1/2 ) in the polyolefin microporous membrane is 200 seconds or less, preferably 180 seconds or less, and more preferably 165 seconds or less. When the 126 ° C semi-crystallization time (T 1/2 ) exceeds 200 seconds, the crystal structure becomes non-uniform during crystallization, and the efficiency of stress distribution against the load on the microporous membrane made of polyolefin decreases, resulting in low mechanical strength. It is easy to become a sclera. Although the lower limit of the 126 ° C semi-crystallization time (T 1/2 ) is not particularly limited, it is preferably 1 second or more, and more preferably 10 seconds or more.
126℃ 반결정화 시간(T1/2)이 1초를 하회하기 위해서는 결정핵제 등을 과잉으로 첨가할 필요가 있고, 그 결과 경제성 및 막물성, 생산성에 악영향을 미칠 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 126℃ 반결정화 시간(T1/2)은 결정핵제의 첨가 등에 의해 제어 가능하며, 제어 방법의 상세는 후술한다.In order for the 126 ° C semi-crystallization time (T 1/2 ) to be less than 1 second, it is necessary to add an excessive amount of a crystal nucleating agent, etc. As a result, it is not preferable because there is a possibility of adversely affecting economic efficiency, film properties and productivity. The 126 ° C semi-crystallization time (T 1/2 ) can be controlled by addition of a crystal nucleating agent, etc., and details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막(이하, 미다공막이라고 약기하는 경우가 있다)은 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도가 6.0N/20㎛ 이상이다. 보다 바람직하게는 6.5N/20㎛ 이상이고, 더욱 바람직하게는 7.0N 이상이고, 가장 바람직하게는 7.5N/20㎛ 이상이다. 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도가 6.0N/20㎛ 미만이면 코팅재나 전극재의 예리부가 미다공막에 돌자하여 균열 등이 발생하기 쉽고, 또는 박막화했을 때에 전극간의 거리가 가까워진 경우, 국소 단락이 발생하기 쉬워진다.The microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as microporous membrane) has a porosity in terms of 50% porosity and a film thickness of 20 µm, which is 6.0 N / 20 µm or more. More preferably, it is 6.5 N / 20 µm or more, more preferably 7.0 N or more, and most preferably 7.5 N / 20 µm or more. 50% porosity and film thickness When the puncture strength in terms of 20 µm is less than 6.0 N / 20 µm, the sharp portion of the coating material or electrode material protrudes on the microporous membrane, and cracks are likely to occur, or the distance between electrodes becomes shorter when thinned. In the case, a local short circuit is likely to occur.
여기서, 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도란 폴리올레핀제 미다공막의 공공률이 50%인 폴리올레핀제 미다공막의 막두께를 20㎛로 환산했을 때의 돌자 강도를 말한다(이하, 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산 돌자 강도라고 약기하는 경우가 있다).Here, the porosity in 50% porosity and the film thickness of 20 µm refers to the puncture strength when the film thickness of the polyolefin microporous membrane having a porosity of 50% of the polyolefin microporous film is converted to 20 µm (hereinafter, referred to as “protrusion strength”). In other words, it may be abbreviated as 50% porosity and projected strength in terms of film thickness of 20㎛).
50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도는 높으면 보다 좋게 되지만, 폴리올레핀제 미다공막의 한계 강도를 고려하면 본 발명의 실시형태에 따른 미다공막의 상한값은 30N/20㎛이다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도는 결정핵제의 첨가 등에 의해 폴리올레핀 혼합물의 결정화 속도를 제어하고, 결정을 미세화하는 것이나 온도나 연신 조건에 의해 결정 구조를 제어함으로써 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.The higher the protruding strength in terms of 50% porosity and 20 µm film thickness, the better, but considering the limiting strength of the polyolefin microporous membrane, the upper limit of the microporous membrane according to the embodiment of the present invention is 30 N / 20 µm. The 50% porosity of the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention and the protruding strength in terms of the film thickness of 20 µm are controlled by controlling the crystallization rate of the polyolefin mixture by adding a crystal nucleating agent, etc. It can adjust by controlling a crystal structure by extending | stretching conditions. Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 용융 열수축 응력의 MD 방향(권취 방향)을 PMD, TD 방향(권폭 방향)을 PTD라고 했을 때, 적어도 일방향(PMD, PTD 중 어느 한쪽)이 0.8MPa 이하이다. 보다 바람직하게는 0.75MPa 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.7MPa 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.5MPa 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.4MPa 이하이다. PMD 및 PTD가 함께 0.8MPa를 초과하면 전지 고온시에 수축에 의한 단락을 발생시킬 가능성이 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 용융 열수축응력 PMD 및 PTD는 낮으면 보다 좋게 되지만, 0.1MPa 미만으로 하기 위해서는 응력 완화 기구에 의해 과도하게 막폭을 좁게 하거나, 제막 속도를 떨어뜨릴 필요가 있어 생산성이 저하되는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않고, 0.1MPa 이상이 바람직하다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 용융 열수축 응력 PMD 및 PTD는 폴리올레핀 혼합물의 분자량이나 연신의 온도나 조건에 의해 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.In the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention, when the MD direction (winding direction) of the melt heat-shrinking stress is P MD and the TD direction (winding direction) is P TD , at least one of one of the directions (P MD , P TD) ) Is 0.8 MPa or less. More preferably, it is 0.75 MPa or less, More preferably, it is 0.7 MPa or less, More preferably, it is 0.5 MPa or less, More preferably, it is 0.4 MPa or less. When P MD and P TD together exceed 0.8 MPa, it is not preferable because the likelihood of short-circuiting due to shrinkage increases at high battery temperatures. The lower the melt heat shrinkage stresses P MD and P TD , the better. However, in order to be less than 0.1 MPa, the film width may need to be excessively narrowed by a stress relaxation mechanism, or the film formation speed may need to be lowered. It is preferably 0.1 MPa or more. The melt heat shrinkage stresses P MD and P TD of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention can be adjusted by the molecular weight of the polyolefin mixture or the temperature or condition of stretching. Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 PMD와 PTD의 합인 PMD+TD가 1.5MPa 이하이다. 보다 바람직하게는 1.3MPa 이하이고, 더욱 바람직하게는 1.2MPa 이하이다. PMD+TD가 1.5MPa를 초과하면 전지 못관통 시험 등에 있어서 균열이나 구멍의 수축이 커져서 발화의 정도가 커지는 경우가 있기 위해서 바람직하지 않다. 용융 열수축 응력의 MD 방향과 TD 방향의 합인 PMD+TD는 낮으면 보다 좋게 되지만, 0.2MPa 미만으로 하기 위해서는 상기와 마찬가지로 생산성이 저하되는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않고, 0.2MPa 이상이 바람직하다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 PMD+TD는 폴리올레핀 혼합물의 분자량이나 연신의 온도나 조건에 의해 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.In the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention, P MD + TD, which is the sum of P MD and P TD , is 1.5 MPa or less. It is more preferably 1.3 MPa or less, and still more preferably 1.2 MPa or less. When P MD + TD exceeds 1.5 MPa, it is not preferable in the case of battery nail penetration test, etc., because the crack or hole shrinkage may increase and the degree of ignition may increase. P MD + TD, which is the sum of the MD direction and the TD direction of the melt heat-shrinking stress, is better when it is low. However, in order to be less than 0.2 MPa, productivity may be lowered as described above. The P MD + TD of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention can be adjusted by the molecular weight of the polyolefin mixture or the temperature and conditions of stretching. Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 포로미터로부터 관측되는 최대 구멍지름이 45㎚ 이하인 것이 바람직하다. 최대 구멍지름은 보다 바람직하게는 42㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는 40㎚ 이하이다. 최대 구멍지름이 45㎚를 초과하면 전지 반응의 불균일화나 덴드라이트의 성장 가능성이 높아져서 바람직하지 않다. 최대 구멍지름이 10㎚ 미만으로 되면 투기 저항도가 현저하게 높아져서 전지의 출력에 악영향을 미치는 경우가 있으므로 바람직하게는 10㎚ 이상이다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 최대 구멍지름은 결정핵제의 첨가 등에 의해 폴리올레핀 혼합물의 결정화 속도를 제어하고, 결정을 미세화하는 것이나 온도나 연신 조건에 의해 결정 구조를 제어함으로써 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.It is preferable that the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention has a maximum pore diameter of 45 nm or less observed from a forometer. The maximum pore size is more preferably 42 nm or less, and even more preferably 40 nm or less. When the maximum pore size exceeds 45 nm, the possibility of non-uniformity in the cell reaction or the growth of dendrites increases, which is not preferable. When the maximum pore diameter is less than 10 nm, the air permeation resistance is remarkably increased, and thus may adversely affect the output of the battery, so it is preferably 10 nm or more. The maximum pore size of the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention can be adjusted by controlling the crystallization rate of the polyolefin mixture by adding a crystal nucleating agent, etc., and controlling the crystal structure by miniaturizing crystals or by temperature or stretching conditions. . Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 포로미터로부터 관측되는 평균 유량 구멍지름/최대 구멍지름의 비가 0.6 이상인 것이 바람직하다. 평균 유량 구멍지름/최대 구멍지름의 비는 보다 바람직하게는 0.65 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.67 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.7 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.73 이상이다. 평균 유량 구멍지름/최대 구멍지름의 값이 0.6 미만으로 되면 미다공막 내부에 조대한 구멍이 존재하는 경향이 높아지기 때문에 내전압 특성의 저하나 전지 반응이 불균일화하는 경우가 있어 바람직하지 않다. 평균 유량 구멍지름/최대 구멍지름의 비는 균일성의 관점에서 클수록 바람직하지만, 0.9보다 크게 하기 위해서는 결정핵제 등을 과잉으로 첨가할 필요가 있고, 그 결과 막물성이나 생산성에 악영향을 미치는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않고, 0.9 이하가 바람직하다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 평균 유량 구멍지름/최대 구멍지름의 비는 결정핵제의 첨가 등에 의해 폴리올레핀 혼합물의 결정화 속도를 제어하고, 결정을 미세화하는 것이나 온도나 연신 조건에 의해 결정 구조를 제어함으로써 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.In the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention, it is preferable that the ratio of the average flow pore diameter / maximum pore diameter observed from the forometer is 0.6 or more. The ratio of the average flow rate pore size / maximum pore size is more preferably 0.65 or more, more preferably 0.67 or more, still more preferably 0.7 or more, and still more preferably 0.73 or more. When the value of the average flow rate pore size / maximum pore size is less than 0.6, the tendency for coarse pores to exist inside the microporous membrane is increased, which is not preferable because the withstand voltage characteristics may be lowered or the battery reaction may be uneven. The ratio of the average flow rate pore size / maximum pore size is more preferable from the viewpoint of uniformity, but in order to be larger than 0.9, it is necessary to add an excessive amount of a crystal nucleating agent, and as a result, film properties and productivity may be adversely affected. It is not preferable, and 0.9 or less is preferable. The ratio of the average flow rate / maximum pore size of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is to control the crystallization rate of the polyolefin mixture by adding a crystal nucleating agent, etc., and to refine the crystals or to determine the temperature or stretching conditions. It can be adjusted by controlling the structure. Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 DSC에 의해 관측되는 141℃ 이상의 융해 피크의 면적 비율이 25% 이상인 것이 바람직하다. 141℃ 이상의 융해 피크의 면적 비율은 보다 바람직하게는 30% 이상이고, 더욱 바람직하게는 33% 이상이고, 특히 바람직하게는 35% 이상이다. 141℃ 이상의 융해 피크의 면적 비율이 25% 미만이면 결정 구조의 강도가 충분하지 않아 미다공막의 강도가 낮아져서 바람직하지 않다. 141℃ 이상의 융해 피크의 면적 비율이 70%를 초과하는 경우, 저융점의 결정 성분이 적어져서 셧다운 특성이 악화하는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않고, 70% 이하가 바람직하다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 141℃ 이상의 융해 피크의 면적 비율은 결정핵제의 첨가 등에 의해 폴리올레핀 혼합물의 결정화 속도를 제어하고, 결정을 미세화하는 것이나 온도나 연신 조건에 의해 결정 구조를 제어함으로써 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.In the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention, it is preferable that an area ratio of a melting peak of 141 ° C. or higher observed by DSC is 25% or more. The area ratio of the melting peak of 141 ° C or higher is more preferably 30% or higher, further preferably 33% or higher, and particularly preferably 35% or higher. If the area ratio of the melting peak of 141 ° C or higher is less than 25%, the strength of the crystal structure is insufficient, and the strength of the microporous membrane is lowered, which is undesirable. When the area ratio of the melting peak of 141 ° C or higher exceeds 70%, the crystallization component of the low melting point decreases, and the shutdown characteristics may deteriorate, which is not preferable, and 70% or less is preferable. The area ratio of the melting peak of 141 ° C or higher of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention controls the crystallization rate of the polyolefin mixture by adding a nucleating agent, etc., and refines the crystal structure by temperature or stretching conditions. It can be adjusted by controlling. Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 공공률이 30% 이상인 것이 바람직하다. 공공률은 보다 바람직하게는 40% 이상이고, 더욱 바람직하게는 43% 이상이고, 특히 바람직하게는 45% 이상이다. 폴리올레핀제 미다공막의 공공률의 상한은 막강도, 내전압 특성 향상의 관점에서 70% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 60% 이하이다. 공공률이 30% 미만이면 전해액 함유량이나 이차 전지 출력의 저하의 우려가 있어 바람직하지 않다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 공공률은 결정핵제의 첨가 등에 의해 폴리올레핀 혼합물의 결정화 속도를 제어하고, 결정을 미세화하는 것이나 온도나 연신 조건에 의해 결정 구조를 제어함으로써 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.The polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention preferably has a porosity of 30% or more. The porosity is more preferably 40% or more, still more preferably 43% or more, and particularly preferably 45% or more. The upper limit of the porosity of the microporous membrane made of polyolefin is preferably 70% or less, more preferably 60% or less from the viewpoint of improving the film strength and withstand voltage characteristics. When the porosity is less than 30%, it is not preferable because there is a fear of lowering the electrolyte content or secondary battery output. The porosity of the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention can be adjusted by controlling the crystallization rate of the polyolefin mixture by adding a crystal nucleating agent, etc., and controlling the crystal structure by miniaturizing crystals or by temperature or stretching conditions. Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 MD+TD 인장 파단 강도가 350MPa 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 370MPa 이상이고, 더욱 바람직하게는 400MPa 이상이다. MD+TD 인장 파단 강도는 높으면 보다 좋게 되지만, 폴리올레핀제 미다공막의 기본 성능을 고려하면 본 발명의 실시형태에 따른 미다공막의 상한값은 800MPa 이하이다. MD+TD 인장 파단 강도가 350MPa 미만이면 코팅이나 전지 생산 공정에서의 권회에 의한 인장 응력이나 감김 폭 방향의 압축에 견딜 수 없어 균열이나 막파손 등의 생산의 수율이 발생하기 쉬워 바람직하지 않다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 MD+TD 인장 파단 강도는 결정핵제의 첨가 등에 의해 폴리올레핀 혼합물의 결정화 속도를 제어하고, 결정을 미세화하는 것이나 온도나 연신 조건에 의해 결정 구조를 제어함으로써 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.The polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention preferably has an MD + TD tensile breaking strength of 350 MPa or more. It is more preferably 370 MPa or more, and still more preferably 400 MPa or more. The higher the MD + TD tensile breaking strength, the better, but considering the basic performance of the polyolefin microporous membrane, the upper limit of the microporous membrane according to the embodiment of the present invention is 800 MPa or less. When the MD + TD tensile breaking strength is less than 350 MPa, it is not preferable because it is unable to withstand tensile stress due to winding in a coating or battery production process or compression in the winding width direction, and thus yields in production such as cracks and film breakage are likely to occur. The MD + TD tensile breaking strength of the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention controls the crystallization rate of the polyolefin mixture by addition of a crystal nucleating agent, etc., and refines the crystal or controls the crystal structure by temperature or stretching conditions. I can adjust it. Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 막두께 20㎛ 환산시의 투기 저항도가 50∼600sec/100cc인 것이 바람직하다. 막두께 20㎛ 환산시의 투기 저항도는 보다 바람직하게는 50∼400sec/100cc이고, 더욱 바람직하게는 50∼300sec/100cc이고, 특히 바람직하게는 50∼250sec/100cc이다. 막두께 20㎛ 환산시의 투기 저항도가 600sec/100cc 이하이면 충분한 이온 투과성이 얻어져서 전기 저항이 저감하기 때문에 바람직하다. 또한, 막두께 20㎛ 환산시의 투기 저항도가 50sec/100cc 이상이면 이온 투과성이 우수하여 내부 단락할 가능성이 낮아지기 때문에 바람직하다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 막두께 20㎛ 환산시의 투기 저항도는 폴리올레핀 혼합물의 결정핵제의 첨가 등에 의해 결정화 속도를 제어하고, 결정을 미세화하는 것이나 온도나 연신 조건, 열고정 조건에 의해 조정할 수 있다. 제어 방법의 상세는 후술한다.It is preferable that the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention has an air permeation resistance of 50 to 600 sec / 100 cc in terms of a film thickness of 20 mu m. The air permeation resistance in terms of a film thickness of 20 µm is more preferably 50 to 400 sec / 100 cc, more preferably 50 to 300 sec / 100 cc, and particularly preferably 50 to 250 sec / 100 cc. When the air permeation resistance in terms of a film thickness of 20 μm is 600 sec / 100 cc or less, sufficient ion permeability is obtained and electrical resistance is reduced, which is preferable. In addition, if the air permeation resistance in terms of a film thickness of 20 µm is 50 sec / 100 cc or more, it is preferable because the ion permeability is excellent and the possibility of internal short circuit is reduced. The permeation resistance at the time of converting a microporous membrane made of polyolefin according to an embodiment of the present invention to a thickness of 20 µm controls the crystallization rate by adding a crystal nucleating agent or the like of a polyolefin mixture, and refines the crystallization temperature, stretching conditions, and heat setting. It can be adjusted by conditions. Details of the control method will be described later.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 막두께는 바람직하게는 1∼2000㎛, 보다 바람직하게는 1∼1000㎛이다.The thickness of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is preferably 1 to 2000 µm, more preferably 1 to 1000 µm.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 MD 및 TD의 고체 열수축률은 30% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20% 이하이고, 더욱 바람직하게는 15% 이하이다. MD 및 TD의 개체 열수축률이 30% 이하이면 미다공막을 리튬전지용 세퍼레이터로서 사용한 경우, 발열해도 세퍼레이터 단부가 수축하지 않아 단락이 발생할 가능성이 저감될 수 있어 바람직하다. 고체 열수축률의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 0% 이상(팽창하지 않음)이면 코팅 공정에 있어서의 가열시에 주름 등의 결함을 막을 수 있기 때문에 바람직하다.The solid thermal shrinkage of MD and TD of the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and even more preferably 15% or less. When the individual heat shrinkage ratio of MD and TD is 30% or less, when the microporous membrane is used as a separator for a lithium battery, the possibility of short-circuiting may be reduced because the end of the separator does not shrink even when heated, which is preferable. The lower limit of the solid heat shrinkage is not particularly limited, but is preferably 0% or more (not expanding) because it can prevent defects such as wrinkles during heating in the coating process.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막 중의 중량 평균 분자량(Mw) 1.0×106 이상의 폴리에틸렌 함유 비율은 25질량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1∼20질량%이고, 더욱 바람직하게는 1∼15질량%이고, 가장 바람직하게는 5∼10질량%이다. 중량 평균 분자량 1.0×106 이상의 폴리에틸렌 함유 비율이 25질량%를 초과하면 미다공막의 돌자 강도 및 인장 파단 강도 등의 기계적 강도가 높아지는 한편으로, 용융 수축 응력이 높아지는 경우가 있다. 중량 평균 분자량 1.0×106 이상의 폴리에틸렌 함유 비율이 1질량% 미만으로 되면 미다공막의 돌자 강도 및 인장 파단 강도 등의 기계적 강도가 낮아지는 경우가 있다. 중량 평균 분자량 1.0×106 이상의 폴리에틸렌 함유 비율이 상기 범위 내에 포함되면 폴리올레핀제 미다공막의 생산성을 손상시키지 않고, 고강도이고 또한 용융 열수축 응력이 우수한 미다공막을 얻을 수 있다. The polyethylene-containing ratio of the weight average molecular weight (Mw) of 1.0 × 10 6 or more in the polyolefin microporous membrane according to the embodiment of the present invention is preferably 25% by mass or less, more preferably 1 to 20% by mass, and more preferably 1-15 mass%, most preferably 5-10 mass%. When the polyethylene-containing ratio of the weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more exceeds 25% by mass, mechanical strengths such as the protruding strength and tensile breaking strength of the microporous membrane may increase, while the melt shrinkage stress may increase. When the content of polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more is less than 1% by mass, mechanical strengths such as the protruding strength and tensile breaking strength of the microporous membrane may be lowered. When the content of polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more is included in the above range, a microporous membrane having high strength and excellent melt heat shrinkage stress can be obtained without impairing the productivity of the polyolefin microporous membrane.
이하에, 본 발명의 바람직한 실시형태의 상세를 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 요지의 범위 내에서 변화시켜서 실시할 수 있다.The details of the preferred embodiment of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can be implemented by changing within the range of the summary.
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 폴리올레핀 수지를 주성분으로 하는 혼합물로 이루어진다. 여기서, 본원에 있어서의 주성분이란 폴리올레핀 수지가 50질량% 이상 함유되어 있는 것이다. 그리고, 바람직하게는 70질량% 이상, 더욱 바람직하게는 80질량% 이상, 특히 바람직하게는 90질량% 이상 함유되어 있는 것이다.The microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention is made of a mixture containing a polyolefin resin as a main component. Here, the main component in this application contains 50 mass% or more of polyolefin resin. And, it is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 90% by mass or more.
이하, 본 발명에 대해서 항목마다 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described for each item.
(1) 폴리올레핀 수지(1) Polyolefin resin
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀 수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸-펜텐-1), 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리4불화에틸렌, 폴리3불화염화에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리염화비닐리덴, 폴리불화비닐, 폴리염화비닐, 폴리술폰, 폴리카보네이트가 예시된다.As the polyolefin resin according to the embodiment of the present invention, polyethylene, polypropylene, poly (4-methyl-pentene-1), ethylene-propylene copolymer, polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polychloride Vinylidene, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polysulfone, and polycarbonate are exemplified.
상기 폴리올레핀 수지는 2종 이상의 폴리올레핀으로 이루어지는 혼합물이어도 좋다.The polyolefin resin may be a mixture of two or more polyolefins.
상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 수지의 함유량은 폴리올레핀 수지 중 90질량% 이상인 것이 바람직하고, 95질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 99질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 폴리올레핀 수지 중의 폴리에틸렌 수지의 비율을 상기 범위 내로 하면 얻어지는 폴리올레핀제 미다공막의 강도의 향상을 도모할 수 있다.It is preferable that the said polyolefin resin contains a polyethylene resin. The content of the polyethylene resin is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably 99% by mass or more in the polyolefin resin. When the ratio of the polyethylene resin in the polyolefin resin is within the above range, the strength of the resulting polyolefin microporous membrane can be improved.
상기 폴리에틸렌 수지로서는 (I) 에틸렌 호모폴리머 또는 (II) 에틸렌과, 프로필렌, 부텐-1, 헥센-1 등의 코모노머의 코폴리머 및 그들의 혼합물을 사용할 수 있다.As the polyethylene resin, a copolymer of (I) ethylene homopolymer or (II) ethylene and comonomers such as propylene, butene-1, and hexene-1, and mixtures thereof can be used.
그 중에서도, 경제성 및 막강도의 관점에서 에틸렌 호모폴리머인 것이 바람직하고, 중량 평균 분자량(Mw)이 1×104 이상 1×106 미만인 고밀도 폴리에틸렌인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 수지의 분자량 분산(MwD)으로서는 압출 성형성, 안정한 결정화 제어에 의한 물성 컨트롤의 관점에서, 예를 들면 1∼20이 바람직하고, 3∼10이 보다 바람직하다.Especially, it is preferable that it is ethylene homopolymer from a viewpoint of economical efficiency and film strength, and it is preferable that it is high density polyethylene whose weight average molecular weight (Mw) is 1x10 4 or more and less than 1x10 6 . As a molecular weight dispersion (MwD) of a polyethylene resin, 1-20 are preferable, for example, 3-10 are more preferable from a viewpoint of extrusion moldability and physical property control by stable crystallization control.
폴리에틸렌 수지로서의 코폴리머 중의 코모노머의 함유량은 코폴리머 100몰% 를 기준으로 해서 10몰% 이하인 것이 바람직하다. 이러한 코폴리머는 지글러 나타 촉매 또는 싱글 사이트 촉매를 사용하는 프로세스 등의 어느 하나의 형편이 좋은 중합 프로세스에 의해 제조할 수 있다. 코모노머는 A-올레핀이어도 좋고, 예를 들면 소망에 따라 코모노머는 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 4-메틸펜텐-1, 옥텐-1, 아세트산비닐, 메타크릴산메틸, 스티렌 또는 다른 모노머의 1개 또는 복수이다.The content of the comonomer in the copolymer as the polyethylene resin is preferably 10 mol% or less based on 100 mol% of the copolymer. Such a copolymer can be produced by any favorable polymerization process, such as a process using a Ziegler Natta catalyst or a single site catalyst. The comonomer may be an A-olefin, for example, if desired, the comonomer is propylene, butene-1, pentene-1, hexene-1, 4-methylpentene-1, octene-1, vinyl acetate, methyl methacrylate , One or more of styrene or other monomers.
또한, 상기 폴리에틸렌 수지로서, 중량 평균 분자량(Mw)이 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌을 폴리올레핀 수지 중 25질량% 이하 포함해도 좋고, 보다 바람직하게는 20질량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 15질량% 이하이고, 가장 바람직하게는 10질량% 이하이다. 중량 평균 분자량이 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌의 함유량이 25질량%를 초과하면 미다공막의 돌자 강도 및 인장 파단 강도 등의 기계적 강도가 높아지는 한편으로 용융 열수축 응력이 높아지는 경우가 있다.중량 평균 분자량이 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌이 상기 범위 내에 포함되면 폴리올레핀제 미다공막의 생산성을 손상시키는 일 없이 고강도이고 또한 용융 열수축 응력이 우수한 미다공막을 얻을 수 있다.Moreover, as the said polyethylene resin, you may contain 25 mass% or less of polyolefin resin in ultra high molecular weight polyethylene whose weight average molecular weight (Mw) is 1.0x10 6 or more, More preferably, it is 20 mass% or less, More preferably, it is 15 mass. % Or less, and most preferably 10% by mass or less. When the content of the ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more exceeds 25% by mass, mechanical strength such as protruding strength and tensile breaking strength of the microporous membrane may increase while melt heat shrinkage stress may increase. When the ultra-high molecular weight polyethylene having 1.0 × 10 6 or more is included in the above range, a microporous membrane having high strength and excellent melt heat shrinkage stress can be obtained without impairing the productivity of the polyolefin microporous membrane.
이 폴리에틸렌 수지는 단독의 폴리에틸렌이어도 좋고, 2종 이상의 폴리에틸렌으로 이루어지는 혼합물이어도 좋다.The polyethylene resin may be either a single polyethylene or a mixture of two or more polyethylenes.
(2) 그 밖의 수지 성분(2) Other resin components
상기 폴리올레핀 수지는 필요에 따라서 상기 폴리에틸렌 수지 이외의 그 밖의 수지 성분을 포함할 수 있다. 그 밖의 수지 성분으로서는 내열성 수지인 것이 바람직하고, 내열성 수지로서는, 예를 들면 융점이 150℃ 이상인 결정성 수지(부분적으로 결정성인 수지를 포함함), 및/또는 유리 점이전(TG)이 150℃ 이상인 비결정성 수지가 예시된다. 여기서, TG는 JIS K7121에 준거해서 측정한 값이다.The polyolefin resin may contain other resin components other than the polyethylene resin as necessary. The other resin component is preferably a heat-resistant resin, and as the heat-resistant resin, for example, a crystalline resin having a melting point of 150 ° C or higher (including partially crystalline resin), and / or a glass point transfer (TG) of 150 ° C. The above amorphous resin is exemplified. Here, TG is a value measured according to JIS K7121.
그 밖의 수지 성분의 구체예로서는 폴리에스테르, 폴리메틸펜텐[PMP 또는 TPX(트랜스페어런트 폴리머 X), 융점: 230~245℃], 폴리아미드(PA, 융점: 215~265℃), 폴리알릴렌술피드(PAS), 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등의 불화비닐리덴 단독 중합체나 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불화올레핀 및 이들의 공중합체 등의 불소 함유 수지; 폴리스티렌(PS, 융점: 230℃), 폴리비닐알코올(PVA, 융점: 220~240℃), 폴리이미드(PI, Tg: 280℃ 이상), 폴리아미드이미드(PAI, Tg: 280℃), 폴리에테르술폰(PES, Tg: 223℃), 폴리에테르에테르케톤(PEEK, 융점: 334℃), 폴리카보네이트(PC, 융점: 220~240℃), 셀룰로오스아세테이트(융점: 220℃), 셀룰로오스트리아세테이트(융점: 300℃), 폴리술폰(Tg: 190℃), 폴리에테르이미드(융점: 216℃) 등이 예시된다. 수지 성분은 단일 수지 성분으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 복수의 수지 성분으로 이루어지는 것이어도 좋다. 그 밖의 수지 성분의 바람직한 중량 평균 분자량(Mw)은 수지의 종류에 따라 다르지만 일반적으로 1×103∼1×106이고, 보다 바람직하게는 1×104∼7×105이다. 또한, 상기 폴리올레핀 수지 중의 그 밖의 수지 성분의 함유량은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당하게 조절되지만, 상기 폴리올레핀 수지 중 대략 10질량% 이하의 범위에서 함유된다.Specific examples of other resin components include polyester, polymethylpentene [PMP or TPX (transparent polymer X), melting point: 230 to 245 ° C], polyamide (PA, melting point: 215 to 265 ° C), polyallylene sulfide ( Fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride homopolymers such as PAS) and polyvinylidene fluoride (PVDF), fluorinated olefins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), and copolymers thereof; Polystyrene (PS, melting point: 230 ° C), polyvinyl alcohol (PVA, melting point: 220 to 240 ° C), polyimide (PI, Tg: 280 ° C or higher), polyamideimide (PAI, Tg: 280 ° C), polyether Sulfone (PES, Tg: 223 ° C), polyether ether ketone (PEEK, melting point: 334 ° C), polycarbonate (PC, melting point: 220 to 240 ° C), cellulose acetate (melting point: 220 ° C), cellulose triacetate (melting point) : 300 ° C), polysulfone (Tg: 190 ° C), polyetherimide (melting point: 216 ° C), and the like. The resin component is not limited to being composed of a single resin component, and may be composed of a plurality of resin components. The preferred weight average molecular weight (Mw) of other resin components varies depending on the type of resin, but is generally 1 × 10 3 to 1 × 10 6 , and more preferably 1 × 10 4 to 7 × 10 5 . Further, the content of other resin components in the polyolefin resin is suitably adjusted within a range not departing from the gist of the present invention, but is contained within a range of approximately 10% by mass or less of the polyolefin resin.
또한, 그 밖의 수지 성분으로서, 필요에 따라서 상기 폴리에틸렌 이외의 다른 폴리올레핀을 포함해도 좋고, Mw가 1.0×104∼4.0×106인 폴리부텐-1폴리부텐-1, 폴리펜텐-1, 폴리헥센-1, 폴리옥텐-1 및 Mw가 1.0×103∼1.0×104인 폴리에틸렌 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용해도 좋다.Moreover, as another resin component, you may contain the polyolefin other than the said polyethylene as needed, and polybutene-1 polybutene-1, polypentene-1, polyhexene whose Mw is 1.0x10 <4> -4.0x10 <6> . You may use at least 1 sort (s) selected from the group which consists of -1, polyethylene wax whose polyoctene-1 and Mw are 1.0x10 <3> -1.0x10 <4> .
상기 폴리에틸렌 이외의 폴리올레핀의 함유량은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 적당하게 조절할 수 있지만, 상기 폴리올레핀 수지 중, 10질량% 이하가 바람직하고, 5질량% 미만이 더욱 바람직하고, 0질량%인 것이 보다 바람직하다.The content of the polyolefin other than the polyethylene can be appropriately adjusted within a range that does not impair the effects of the present invention, but in the polyolefin resin, preferably 10% by mass or less, more preferably less than 5% by mass, and 0% by mass It is more preferable.
(3) 결정핵제(3) Crystalline nucleating agent
본 실시형태의 미다공막은 결정핵제를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the microporous membrane of this embodiment contains a crystal nucleating agent.
본 실시형태의 미다공막에 사용할 수 있는 결정핵제로서는 특별히 한정은 없고, 폴리올레핀 수지용으로 사용되고 있는 일반적인 화합물계, 미립자계 결정핵제를 사용할 수 있다. 결정핵제로서는 결정핵제를 미리 폴리올레핀 수지에 혼합, 분산한 마스터배치이어도 좋다.The crystal nucleating agent that can be used for the microporous membrane of the present embodiment is not particularly limited, and general compound-based and microparticle-based crystal nucleating agents used for polyolefin resins can be used. The crystal nucleating agent may be a master batch in which the crystal nucleating agent is previously mixed and dispersed in a polyolefin resin.
상기한 바와 같은 결정핵제의 폴리올레핀 수지에의 혼합 방법에 특별히 한정은 없고, 용융 혼련 전에 미리 폴리올레핀 수지 원료나 제막제 용제와 혼합해도 좋고, 용융 혼련의 도중에 투입하여 혼합해도 좋다.There is no particular limitation on the method for mixing the above-described crystal nuclei with the polyolefin resin, and it may be mixed with a polyolefin resin raw material or a film forming agent solvent in advance before melt-kneading, or may be introduced and mixed during melt-kneading.
결정핵제의 배합량은 특별히 한정되지 않지만, 그 상한은 폴리올레핀 수지 100질량부에 대하여 10질량부 이하가 바람직하고, 5질량부 이하가 보다 바람직하고, 그 하한은 폴리올레핀 수지 100질량부에 대하여 0.00001질량부 이상이 바람직하고, 0.0001질량부 이상이 보다 바람직하다. 결정핵제의 배합량이 상기 범위 내이면 폴리올레핀 수지에의 양호한 분산성, 제조 프로세스상의 양호한 취급 작업성이나 경제성을 기대할 수 있다.The blending amount of the crystal nucleating agent is not particularly limited, but the upper limit is preferably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyolefin resin, more preferably 5 parts by mass or less, and the lower limit is 0.00001 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyolefin resin. The above is preferable, and 0.0001 parts by mass or more is more preferable. If the amount of the crystal nucleating agent is within the above range, good dispersibility in the polyolefin resin, good handling workability in the manufacturing process, and economical efficiency can be expected.
[화합물계 결정핵제][Compound-based crystal nucleating agent]
화합물계 결정핵제로서는, 예를 들면 벤조산나트륨, 4-제3부틸벤조산알루미늄염, 아디프산나트륨 및 2나트륨비시클로[2.2.1]헵탄-2,3-디카르복실레이트 등의 환상 탄화수소 카르복실산 금속염, 라우르산나트륨, 스테아르산아연 등의 지방족 카르복실산 금속염, 나트륨비스(4-제3부틸페닐)포스페이트, 나트륨-2,2'-메틸렌비스(4,6-디제3부틸페닐)포스페이트 및 리튬-2,2'-메틸렌비스(4,6-디제3부틸페닐)포스페이트 등의 디벤질리덴소르비톨, 비스(메틸벤질리덴)소르비톨 및 비스(디메틸벤질리덴)소르비톨 등의 아세탈 골격을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 강도 향상의 관점에서 방향족 인산 에스테르계 금속염, 지방족 금속염을 사용하는 것이 바람직하다.Examples of the compound-based crystal nucleating agent include cyclic hydrocarbon carbohydrates such as sodium benzoate, aluminum 4-tert-butylbenzoate, sodium adipic acid and bisodium bicyclo [2.2.1] heptan-2,3-dicarboxylate. Aliphatic carboxylic acid metal salts such as carboxylic acid metal salts, sodium laurate and zinc stearate, sodium bis (4-tert-butylphenyl) phosphate, sodium-2,2'-methylenebis (4,6-di-tert-butylphenyl) ) Acetal skeletons such as dibenzylidene sorbitol, bis (methylbenzylidene) sorbitol, and bis (dimethylbenzylidene) sorbitol. It is possible to use compounds having. Moreover, it is preferable to use an aromatic phosphate ester metal salt and an aliphatic metal salt from a viewpoint of strength improvement.
[미립자계 결정핵제][Particulate magnetic nucleating agent]
미립자계 결정핵제로서는, 예를 들면 실리카, 알루미나 등의 미립자계 결정핵제를 사용할 수 있다.As the microparticle-based nucleating agent, for example, a microparticle-based crystal nucleating agent such as silica or alumina can be used.
시판되고 있는 결정핵제로서는, 예를 들면 「Gel All D」(New Japan Chemical Co., Ltd.제), 「ADEKA STAB」(ADEKA CORPORATION제), 「HYPERFORM」(MILLIKEN CHEMICAL제) 「Pine Crystal」(Arakawa Chemical Industries, Ltd.제) 또는 「IRGACLEAR D」(Ciba Specialty Chemicals제) 등을 사용할 수 있다. 또한, 결정핵제가 배합된 폴리에틸렌 수지 마스터배치로서는, 예를 들면 「Rikemaster 」(Riken Vitamin Co., Ltd.제) 등이 상업적으로 입수 가능하다.As a commercially available crystal nucleating agent, for example, "Gel All D" (manufactured by New Japan Chemical Co., Ltd.), "ADEKA STAB" (manufactured by ADEKA CORPORATION), "HYPERFORM" (manufactured by Milliken Chemical) "Pine Crystal" ( Arakawa Chemical Industries, Ltd.) or "IRGACLEAR D" (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) or the like can be used. Further, as the polyethylene resin masterbatch in which the crystal nucleating agent is blended, "Rikemaster" (manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.) is commercially available, for example.
(4) 기타 첨가제(4) Other additives
또한, 상술한 바와 같은 폴리올레핀 수지에는 필요에 따라서 산화방지제(예를 들면 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-터셔리부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트]메탄 등), 자외선 흡수제, 안료, 염료 등의 각종 첨가제를 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 배합할 수 있다. In addition, antioxidants (for example, tetrakis [methylene-3- (3,5-di-tertarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] methane, etc.) are necessary for the polyolefin resin as described above. , UV absorbers, pigments, dyes and other additives can be blended within a range that does not impair the object of the present invention.
폴리올레핀 수지에 결정핵제 이외의 첨가제를 배합하는 경우, 그 배합량은 폴리올레핀 수지 100질량부에 대하여 0.01질량부∼10질량부인 것이 바람직하다. 0.01질량부 미만에서는 충분한 효과가 얻어지지 않거나, 제조시의 첨가량 제어가 어렵거나, 10질량부를 초과하면 경제성에 떨어지거나 하는 경우가 있기 때문이다.When adding an additive other than a crystal nucleating agent to the polyolefin resin, the blending amount is preferably 0.01 parts by mass to 10 parts by mass relative to 100 parts by mass of the polyolefin resin. This is because a sufficient effect may not be obtained when the content is less than 0.01 parts by mass, it may be difficult to control the amount of addition at the time of manufacture, or it may be inferior to the economic efficiency when it exceeds 10 parts by mass.
2. 폴리올레핀제 미다공막의 제조 방법2. Manufacturing method of microporous membrane made of polyolefin
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막의 제조 방법으로서는 상술한 특성을 갖는 폴리올레핀제 미다공막을 제조할 수 있으면 특별히 한정되지 않고 종래 공지의 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 일본 특허 제2132327호 및 일본 특허 제3347835호 공보, 국제 특허 공개 2006/137540호 등에 기재된 방법을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 하기 공정(1)∼(5)을 포함하는 것이 바람직하고, 하기 공정(6)을 더 포함해도 좋고, 또한 하기 공정(7) 및/또는 (8)을 포함할 수도 있다.The method for producing the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it can produce a microporous membrane made of polyolefin having the above-described characteristics, and a conventionally known method can be used. For example, Japanese Patent No. 2132327 And Japanese Patent No. 3347835, International Patent Publication 2006/137540, and the like. Specifically, it is preferable to include the following steps (1) to (5), and may further include the following steps (6), and may also include the following steps (7) and / or (8).
(1) 상기 폴리올레핀 수지, 결정핵제 및 성막용 용제를 용융 혼련하고, 폴리올레핀 수지 조성물을 조제하는 공정(1) A step of melt-kneading the polyolefin resin, a crystal nucleating agent, and a film forming solvent and preparing a polyolefin resin composition.
(2) 상기 폴리올레핀 수지 조성물을 압출하고, 냉각하여 겔상 시트를 형성하는 공정(2) Process of extruding and cooling the polyolefin resin composition to form a gel-like sheet
(3) 상기 겔상 시트를 연신하는 제 1 연신 공정(3) First stretching step of stretching the gel sheet
(4) 상기 연신 후의 겔상 시트로부터 성막용 용제를 제거하는 공정(4) Step of removing solvent for film formation from gel sheet after stretching
(5) 상기 성막용 용제 제거 후의 시트를 건조하는 공정(5) Step of drying sheet after removal of solvent for film formation
(6) 상기 건조 후의 시트를 연신하는 제 2 연신 공정(6) A second stretching step for stretching the dried sheet.
(7) 상기 건조 후의 시트를 열처리하는 공정(7) Process of heat-treating the sheet after drying
(8) 상기 연신 공정 후의 시트에 대하여 가교 처리 및/또는 친수화 처리하는 공정(8) A step of crosslinking and / or hydrophilizing the sheet after the stretching step.
이하, 각 공정에 대해서 각각 설명한다.Hereinafter, each process is demonstrated.
(1) 폴리올레핀 수지 조성물의 조제 공정(1) Process for preparing polyolefin resin composition
폴리올레핀 수지에 결정핵제 및 적당한 성막용 용제를 배합한 후 용융 혼련하고, 폴리올레핀 수지 조성물을 조제한다. 용융 혼련 방법으로서, 예를 들면 일본특허 제2132327호 및 일본 특허 제3347835호 공보에 기재된 2축 압출기를 사용하는 방법을 이용할 수 있다. 용융 혼련 방법은 공지이므로 설명을 생략한다.After mixing the polyolefin resin with a crystal nucleating agent and a suitable film-forming solvent, the mixture is melt-kneaded to prepare a polyolefin resin composition. As the melt kneading method, for example, a method using a twin-screw extruder described in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used. Since the melt-kneading method is known, the description is omitted.
폴리올레핀 수지 조성물 중, 폴리올레핀 수지와 성막용 용제의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 폴리올레핀 수지 20∼50질량부에 대하여 성막 용제 50∼80질량부인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 폴리올레핀 수지 25∼40질량부에 대하여 성막 용제 60∼75질량부이다.In the polyolefin resin composition, the blending ratio of the polyolefin resin and the solvent for forming a film is not particularly limited, but is preferably 50 to 80 parts by mass of a film forming solvent relative to 20 to 50 parts by mass of a polyolefin resin. More preferably, it is 60 to 75 parts by mass of the film forming solvent relative to 25 to 40 parts by mass of the polyolefin resin.
폴리올레핀 수지 조성물에 배합하는 결정핵제의 배합량은 상기한 바와 같다.The amount of the crystal nucleating agent to be blended in the polyolefin resin composition is as described above.
(2) 겔상 시트의 형성 공정(2) Formation process of gel sheet
폴리올레핀 수지 조성물을 압출기로부터 다이에 송급하고, 시트 형상으로 압출한다. 동일 또는 다른 조성의 복수의 폴리올레핀 수지 조성물을 압출기로부터 하나의 다이에 송급하고, 거기에 층상으로 적층하고, 시트 형상으로 압출해도 좋다.The polyolefin resin composition is fed from the extruder to the die, and extruded into a sheet shape. A plurality of polyolefin resin compositions of the same or different composition may be fed from an extruder to a die, laminated thereon in layers, and extruded in a sheet form.
압출 방법은 플랫 다이법 및 인플레이션법 중 어느 것이라도 좋다. 압출 온도는 140∼250℃가 바람직하고, 압출 속도는 0.2∼15m/분이 바람직하다. 폴리올레핀 수지 조성물의 각 압출량을 조절함으로써 막두께를 조절할 수 있다.The extrusion method may be either a flat die method or an inflation method. The extrusion temperature is preferably 140 to 250 ° C, and the extrusion speed is preferably 0.2 to 15 m / min. The film thickness can be adjusted by controlling the amount of each extrusion of the polyolefin resin composition.
압출 방법으로서는, 예를 들면 일본 특허 제2132327호 공보 및 일본 특허 제3347835호 공보에 개시된 방법을 이용할 수 있다. As the extrusion method, for example, the methods disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used.
얻어진 압출 성형체를 냉각함으로써 겔상 시트를 형성한다. 겔상 시트의 형성 방법으로서, 예를 들면 일본 특허 제2132327호 공보 및 일본 특허 제3347835호 공보에 개시된 방법을 이용할 수 있다. 냉각은 적어도 겔화 온도까지는 50℃/분 이상의 속도로 행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100℃/분 이상, 더욱 바람직하게는 150℃/분 이상이다. 겔 시트의 냉각은 50℃ 이하까지 행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40℃ 이하, 더욱 바람직하게는 30℃ 이하, 특히 바람직하게는 20℃ 이하까지 행하는 것이 좋게 된다. 본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀 조성물은 결정핵제 등의 첨가에 의해 결정화 속도가 빨라지고 있는 것에 추가하여 상기 범위 내의 조건에서 겔 시트의 냉각을 실시함으로써 겔 시트의 구조 균일성을 높이는 것이 가능해지고, 이후의 연신 공정에 있어서의 더한 강도 향상을 촉진하는 것이 가능해진다.A gel-like sheet is formed by cooling the obtained extruded body. As a method for forming a gel-like sheet, for example, the methods disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used. Cooling is preferably performed at a rate of at least 50 ° C / min up to at least the gelation temperature, more preferably at least 100 ° C / min, more preferably at least 150 ° C / min. Cooling of the gel sheet is preferably performed at 50 ° C or lower, more preferably 40 ° C or lower, more preferably 30 ° C or lower, and particularly preferably 20 ° C or lower. The polyolefin composition according to the embodiment of the present invention is capable of increasing the structural uniformity of the gel sheet by cooling the gel sheet under conditions within the above range, in addition to increasing the crystallization rate by the addition of a crystal nucleating agent, etc. It becomes possible to promote further strength improvement in the stretching process of the.
(3) 제 1 연신 공정(3) 1st stretching process
이어서, 얻어진 겔상 시트를 적어도 1축 방향으로 연신한다. 겔상 시트는 성막용 용제를 포함하므로 균일하게 연신할 수 있다. 겔상 시트는 가열 후, 텐터법, 롤법, 인플레이션법 또는 이들의 조합에 의해 소정의 배율로 연신하는 것이 바람직하다. 연신은 1축 연신이어도 좋고 2축 연신이어도 좋지만, 2축 연신이 바람직하다. 2축 연신의 경우, 동시 2축 연신, 축차 연신 및 다단 연신(예를 들면 동시 2축 연신 및 축차 연신의 조합) 중 어느 것이라도 좋다.Next, the obtained gel-like sheet is stretched in at least one axial direction. Since the gel sheet contains a solvent for film formation, it can be stretched uniformly. After heating, it is preferable to stretch the gel sheet at a predetermined magnification by a tenter method, a roll method, an inflation method, or a combination thereof. The stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching, but biaxial stretching is preferred. In the case of biaxial stretching, any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching and multistage stretching (for example, a combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used.
본 공정에 있어서의 연신 배율(면적 연신 배율)은 1축 연신의 경우, 5배 이상이 바람직하고, 10∼100배가 보다 바람직하다. 2축 연신의 경우, 30배 이상이 바람직하고, 45배 이상이 보다 바람직하고, 75배 이상이 특히 바람직하다. 또한, 길이 및 가로 방향(MD 및 TD 방향) 중 어느 것이나 5배 이상이 바람직하고, MD 방향과 TD 방향으로의 연신 배율은 서로 같아도 좋고 달라도 좋다. 연신 배율이 30배를 하회하면 기계적 강도가 낮아지는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 연신 배율이 150배 이상으로 되면 파막의 가능성이 높아져서 바람직하지 않다. 또한, 본 공정에 있어서의 연신 배율이란 본 공정 직전의 미다공막을 기준으로 해서 다음 공정에 제공되기 직전의 미다공막의 면적 연신 배율의 것을 말한다.In the case of uniaxial stretching, the stretching ratio (area stretching ratio) in this step is preferably 5 times or more, and more preferably 10 to 100 times. In the case of biaxial stretching, 30 times or more is preferable, 45 times or more is more preferable, and 75 times or more is particularly preferable. Moreover, 5 times or more is preferable in both the length and the transverse direction (MD and TD direction), and the draw ratios in the MD direction and the TD direction may be the same or different. When the draw ratio is less than 30 times, mechanical strength may be lowered, which is not preferable. Moreover, when the draw ratio becomes 150 times or more, the possibility of rupture increases, which is not preferable. In addition, the draw ratio in this process means the area draw ratio of the microporous membrane immediately before being provided in the next step based on the microporous membrane immediately before this step.
본 공정의 연신 온도는 폴리올레핀 수지의 결정 분산 온도(TCD)∼TCD+30℃의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 결정 분산 온도(TCD)+5℃∼결정 분산 온도(TCD)+28℃의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하고, TCD+10℃∼TCD+26℃의 범위내로 하는 것이 특히 바람직하다. 연신 온도가 상기 범위 내이면 폴리올레핀 수지연신에 의한 파막이 억제되어 고배율의 연신이 가능하다.The stretching temperature in this step is preferably within the range of the crystal dispersion temperature (TCD) to TCD + 30 ° C of the polyolefin resin, and within the range of the crystal dispersion temperature (TCD) + 5 ° C to the crystal dispersion temperature (TCD) + 28 ° C. It is more preferable to do it, and it is particularly preferable to be within the range of TCD + 10 ° C to TCD + 26 ° C. When the stretching temperature is within the above range, breakage due to polyolefin resin stretching is suppressed, and high-magnification stretching is possible.
결정 분산 온도(TCD)는 ASTM D4065에 의한 동적 점탄성의 온도 특성 측정에 의해 구해진다. 초고분자량 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 이외의 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌 조성물은 약 90∼100℃의 결정 분산 온도를 가지므로 연신 온도를 90∼130℃로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 110∼120℃로 하고, 더욱 바람직하게는 114∼117℃로 한다.The crystal dispersion temperature (TCD) is obtained by measuring the temperature characteristics of dynamic viscoelasticity according to ASTM D4065. Since ultra high molecular weight polyethylene, polyethylene other than ultra high molecular weight polyethylene, and polyethylene compositions have a crystal dispersion temperature of about 90 to 100 ° C, the stretching temperature is preferably 90 to 130 ° C, more preferably 110 to 120 ° C, More preferably, it is set at 114 to 117 ° C.
이상과 같은 연신에 의해 폴리에틸렌 라멜라 사이에 개열이 일어나 폴리에틸렌상이 미세화하여 다수의 피브릴이 형성된다. 피브릴은 3차원적으로 불규칙하게 연결한 망목 구조를 형성한다.By the above-described stretching, cleavage occurs between the polyethylene lamellae, and the polyethylene phase is refined to form a large number of fibrils. Fibrils form a three-dimensional irregularly connected network structure.
(4) 성막용 용제의 제거(4) Removal of solvent for film formation
세정 용매를 이용하여 성막용 용제의 제거(세정)를 행한다. 폴리올레핀상은 성막용 용제상과 상분리하고 있으므로 성막용 용제를 제거하면 미세한 3차원 망목 구조를 형성하는 피브릴로 이루어지고, 3차원적으로 불규칙하게 연통하는 구멍(공극)을 갖는 다공질의 막이 얻어진다. 세정 용매 및 이것을 사용한 성막용 용제의 제거 방법은 공지이므로 설명을 생략한다. 예를 들면 일본 특허 제2132327호 공보나 일본 특허 공개 2002-256099호 공보에 개시된 방법을 이용할 수 있다.The solvent for film formation is removed (washed) using a cleaning solvent. Since the polyolefin phase is phase-separated from the solvent phase for film formation, the removal of the solvent for film formation consists of fibrils forming a fine three-dimensional network structure, and a porous membrane having pores (voids) communicating irregularly in three dimensions is obtained. The method of removing the cleaning solvent and the solvent for forming a film using the same is well known, and thus the description is omitted. For example, the method disclosed in Japanese Patent No. 2132327 or Japanese Patent Laid-Open No. 2002-256099 can be used.
(5) 건조(5) Dry
성막용 용제를 제거한 미다공막을 가열 건조법 또는 풍건법에 의해 건조한다. 건조 온도는 폴리올레핀 수지의 결정 분산 온도(TCD) 이하인 것이 바람직하고, 특히 TCD보다 5℃ 이상 낮은 것이 바람직하다. 건조는 미다공막을 100질량부(건조 중량)로 해서 잔존 세정 용매가 5질량부 이하로 될 때까지 행하는 것이 바람직하고, 3질량부 이하로 될 때까지 행하는 것이 보다 바람직하다.The microporous membrane from which the solvent for film formation is removed is dried by a heating drying method or an air drying method. The drying temperature is preferably equal to or less than the crystal dispersion temperature (TCD) of the polyolefin resin, and particularly preferably 5 ° C or more lower than TCD. Drying is preferably performed with the microporous membrane being 100 parts by mass (dry weight) until the residual cleaning solvent is 5 parts by mass or less, and more preferably 3 parts by mass or less.
(6) 제 2 연신 공정(6) 2nd stretching process
건조 후의 미다공막을 적어도 1축 방향으로 연신하는 것이 바람직하다. 미다공막의 연신은 가열하면서 상기와 마찬가지로 텐터법이나 롤법 등에 의해 행할 수 있다. 연신은 1축 연신이어도 좋고 2축 연신이어도 좋다. 2축 연신의 경우, 동시 2축 연신 및 축차 연신 중 어느 것이라도 좋다.It is preferable to stretch the microporous membrane after drying in at least one axial direction. The extending | stretching of a microporous membrane can be performed by a tenter method, a roll method, etc. similarly to the above, while heating. The stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching. In the case of biaxial stretching, either simultaneous biaxial stretching or sequential stretching may be used.
본 공정에 있어서의 연신 온도는 특별히 한정되지 않지만, 통상 90∼135℃이고, 보다 바람직하게는 95∼130℃이다.Although the extending | stretching temperature in this process is not specifically limited, Usually, it is 90-135 degreeC, More preferably, it is 95-130 degreeC.
본 공정에 있어서의 미다공막의 연신의 1축 방향으로의 연신 배율(면적 연신 배율)은 하한이 1.0배 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.1배 이상, 더욱 바람직하게는 1.2배 이상이다. 또한, 상한이 5.0배 이하로 하는 것이 바람직하다. 1축 연신의 경우, 연신 배율은 MD 방향 또는 TD 방향으로 1.0∼5.0배로 한다. 2축 연신의 경우, 면적 연신 배율은 하한이 1.0배 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.1배 이상, 더욱 바람직하게는 1.2배 이상이다. 상한은 16.0배 이하가 적합하고, MD 방향 및 TD 방향으로 각각 1.0∼4.0배로 하고, MD 방향과 TD 방향에서의 연신 배율이 서로 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한, 본 공정에 있어서의 연신 배율이란 본 공정 직전의 미다공막을 기준으로 해서 다음 공정에 제공되기 직전의 미다공막의 연신 배율의 것을 말한다.The draw ratio (area draw ratio) in the uniaxial direction of the stretching of the microporous membrane in this step is preferably a lower limit of 1.0 times or more, more preferably 1.1 times or more, still more preferably 1.2 times or more. Moreover, it is preferable to make an upper limit into 5.0 times or less. In the case of uniaxial stretching, the stretching ratio is 1.0 to 5.0 times in the MD direction or the TD direction. In the case of biaxial stretching, the area draw ratio is preferably a lower limit of 1.0 times or more, more preferably 1.1 times or more, still more preferably 1.2 times or more. The upper limit is preferably 16.0 times or less, 1.0 to 4.0 times in the MD direction and the TD direction, respectively, and the stretching ratios in the MD direction and the TD direction may be the same or different. In addition, the draw ratio in this process means the thing of the draw ratio of the microporous membrane immediately before being provided to the next process based on the microporous membrane immediately before this process.
(7) 열처리(7) Heat treatment
또한, 건조 후의 미다공막은 열처리를 행할 수 있다. 열처리에 의해 결정이 안정화되어 라멜라가 균일화된다. 열처리 방법으로서는 열고정 처리 및/또는 열완화 처리를 이용할 수 있다. 열고정 처리란 막의 치수가 변화되지 않도록 유지하면서 가열하는 열처리이다. 열완화 처리란 막을 가열 중에 MD 방향이나 TD 방향으로 열수축시키는 열처리이다. 열고정 처리는 텐터 방식 또는 롤 방식에 의해 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면 열완화 처리 방법으로서는 일본 특허 공개 2002-256099호 공보에 개시된 방법이 예시되는 바와 같이 MD 방향이나 TD 방향으로 0.95배 이하의 축소를 실시함으로써 각 방향의 용융 수축 응력을 저감시키는 것이 가능하여 바람직하다. 그러나, 0.7배 이하의 수축을 실시하면 막의 느슨함이 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않다. 열처리 온도는 폴리올레핀 수지의 TCD∼TM의 범위 내가 바람직하고, 미다공막의 연신 온도±5℃의 범위 내가 보다 바람직하고, 미다공막의 제 2 연신 온도±3℃의 범위 내가 특히 바람직하다.In addition, the microporous membrane after drying can be heat treated. The crystal is stabilized by heat treatment, and the lamella is homogenized. As a heat treatment method, heat setting treatment and / or heat relaxation treatment can be used. The heat setting treatment is a heat treatment that heats while maintaining the membrane dimensions unchanged. The thermal relaxation treatment is a heat treatment that heat-shrinks the film in the MD or TD direction during heating. The heat setting treatment is preferably performed by a tenter method or a roll method. For example, as the heat relaxation treatment method, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-256099, it is possible to reduce the melt shrinkage stress in each direction by performing a reduction of 0.95 times or less in the MD direction or the TD direction. desirable. However, it is not preferable because shrinkage of 0.7 times or less tends to cause looseness of the film. The heat treatment temperature is preferably in the range of TCD to TM of the polyolefin resin, more preferably in the range of the stretching temperature ± 5 ° C of the microporous membrane, and particularly preferably in the range of the second stretching temperature of ± 3 ° C of the microporous membrane.
(8) 가교 처리, 친수화 처리(8) Crosslinking treatment, hydrophilization treatment
또한, 접합 후 또는 연신 후의 미다공막에 대하여 가교 처리 및 친수화 처리를 더 행할 수도 있다. In addition, crosslinking treatment and hydrophilization treatment may be further performed on the microporous membrane after bonding or stretching.
예를 들면 미다공막에 대하여 A선, B선, Γ선, 전자선 등의 전리방사선을 조사하는 것으로 가교 처리를 행한다. 전자선의 조사의 경우, 0.1∼100MRAD의 전자선량이 바람직하고, 100∼300KV의 가속 전압이 바람직하다. 가교 처리에 의해 미다공막의 멜트다운 온도가 상승한다.For example, crosslinking treatment is performed by irradiating the microporous membrane with ionizing radiation such as A, B, Γ, and electron beams. In the case of irradiation with electron beams, an electron dose of 0.1 to 100 MRAD is preferred, and an acceleration voltage of 100 to 300 KV is preferred. The meltdown temperature of the microporous membrane is increased by the crosslinking treatment.
또한, 친수화 처리는 모노머 그라프트, 계면활성제 처리, 코로나 방전 등에 의해 행할 수 있다. 모노머 그라프트는 가교 처리 후에 행하는 것이 바람직하다. In addition, hydrophilization treatment can be performed by monomer graft, surfactant treatment, corona discharge, or the like. It is preferable to perform monomer graft after crosslinking treatment.
3. 적층 미다공막3. Laminated microporous membrane
상기 폴리올레핀제 미다공막의 적어도 한쪽의 표면에 다공층을 형성하여 적층 다공막으로 해도 좋다. 다공층으로서는, 예를 들면 필러와 수지 바인더를 포함하는 필러 함유 수지 용액이나 내열성 수지 용액을 이용하여 형성되는 다공층을 예시할 수 있다.A porous layer may be formed by forming a porous layer on at least one surface of the polyolefin microporous membrane. As the porous layer, for example, a porous layer formed using a filler-containing resin solution or a heat-resistant resin solution containing a filler and a resin binder can be exemplified.
4. 전지용 세퍼레이터4. Battery separator
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 수계 전해액을 사용하는 전지, 비수계 전해질을 사용하는 전지 중 어느 것에나 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 니켈-수소 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-아연 전지, 은-아연 전지, 리튬 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 등의 이차 전지의 세퍼레이터로서 바람직하게 사용할 수 있다. 그 중에서도, 리튬이온 이차 전지의 세퍼레이터로서 사용하는 것이 바람직하다.The microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention can be suitably used for either a battery using an aqueous electrolyte or a battery using a non-aqueous electrolyte. Specifically, it can be preferably used as a separator for secondary batteries such as nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-zinc batteries, silver-zinc batteries, lithium secondary batteries, and lithium polymer secondary batteries. Especially, it is preferable to use it as a separator of a lithium ion secondary battery.
리튬이온 이차 전지는 정극과 부극이 세퍼레이터를 통해서 적층되어 있고, 세퍼레이터가 전기 분해액(전해질)을 함유하고 있다. 전극의 구조는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 구조를 사용할 수 있고, 예를 들면 원반 형상의 정극 및 부극이 대향하는 바와 같이 배치된 전극 구조(코인형), 평판 형상의 정극 및 부극이 교대로 적층된 전극 구조(적층형), 적층된 띠 형상의 정극 및 부극이 권회된 전극 구조(권회형) 등으로 할 수 있다. In a lithium ion secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are stacked through a separator, and the separator contains an electrolysis solution (electrolyte). The structure of the electrode is not particularly limited, and a conventionally known structure can be used. For example, the electrode structure (coin type), which is disposed as opposed to the disk-shaped positive electrode and the negative electrode, and the plate-shaped positive electrode and the negative electrode alternately It can be made into a stacked electrode structure (stacked type), an electrode structure in which a stacked strip-shaped positive electrode and a negative electrode are wound (wound type), or the like.
리튬이온 이차 전지에 사용되는 집전체, 정극, 정극활물질, 부극, 부극활물질 및 분해액은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 재료를 적당히 조합시켜서 사용할 수 있다.The current collector, the positive electrode, the positive electrode active material, the negative electrode, the negative electrode active material, and the decomposition liquid used in the lithium ion secondary battery are not particularly limited and can be used by appropriately combining conventionally known materials.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 여러가지 변형하여 실시할 수 있다.In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can be implemented by various modification within the scope of the summary.
실시예Example
본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 실시형태는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail by examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples.
또한, 실시예에서 사용한 평가법, 분석의 각 법 및 재료는 이하와 같다.In addition, each method and material of the evaluation method and analysis used in the Example are as follows.
(1) 막두께(㎛)(1) Film thickness (㎛)
미다공막의 95㎜×95㎜의 범위 내에 있어서의 5점의 막두께를 접촉 두께계(Mitutoyo Corporation제 LITEMATIC)에 의해 측정하고, 막두께(T)의 평균값을 구했다.The film thickness of 5 points in the range of 95 mm x 95 mm of the microporous membrane was measured with a contact thickness meter (LITEMATIC manufactured by Mitutoyo Corporation), and the average value of the film thickness T was obtained.
(2) 공공률(%)(2) Public rate (%)
5㎝×5㎝의 시료를 미다공막으로부터 절취하고, 그 체적(㎤)과 중량(g)을 구하고, 그들과 폴리머 밀도(g/㎤)로부터 다음 식을 이용하여 계산했다. 이상의 측정을 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 3점 행하여 공공률의 평균값을 구했다.Samples of 5 cm x 5 cm were cut out from the microporous membrane, the volume (cm 3) and weight (g) were determined, and calculated from them and the polymer density (g / cm 3) using the following equation. The above measurements were performed at three points in different places in the same microporous membrane to obtain an average porosity value.
공공률=[(체적-중량/폴리머 밀도)/체적]×100Porosity = [(volume-weight / polymer density) / volume] × 100
(3) 투기 저항도(sec./100cc)(3) Speculation resistance (sec./100cc)
막두께(T1)(㎛)의 미다공막에 대하여 JIS P 8117(2009년)에 준거하여 투기 저항도계(Asahi Seiko Co., Ltd.제, EGO-1T)에 의해 측정한 투기 저항도(G1)(sec./100cc)를 식: G2=(G1×20)/T1에 의해 막두께를 20㎛로 환산했을 때의 투기 저항도(G2)로 환산했다. 이상의 측정을 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 3점 행하여 투기 저항도(G2)의 평균값을 구했다.For the microporous membrane having a film thickness (T1) (µm), the gas permeation resistance (G1) measured by a gas permeation resistance meter (EGO-1T, manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd.) in accordance with JIS P 8117 (2009) (sec./100cc) was converted into the speculative resistance (G2) when the film thickness was converted to 20 µm by the formula: G2 = (G1 × 20) / T1. The above measurements were performed at three points in different locations in the same microporous membrane to determine the average value of the air permeation resistance (G2).
(4) 최대 구멍지름 및 평균 유량 구멍지름(㎚)(4) Maximum hole diameter and average flow hole diameter (nm)
이하의 측정을 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 3점 행하여 최대 구멍지름과 평균 구멍지름/최대 구멍지름의 평균값을 구했다. 펌 포로미터(PMI사제, CFP-1500A)를 이용하여 DRY-UP, WET-UP의 순서로 최대 구멍지름 및 평균 유량 구멍지름을 측정했다. WET-UP에는 표면 장력이 이미 알려진 PMI사제 GALWICK(상품명)에 의해 충분히 침지한 미다공막에 압력을 가하여 공기가 관통하기 시작하는 압력으로부터 환산되는 구멍지름을 최대 구멍지름이라고 했다.The following measurements were performed at three points in different locations in the same microporous membrane to determine the average value of the maximum pore diameter and the average pore diameter / maximum pore diameter. The maximum pore diameter and the average flow pore diameter were measured in the order of DRY-UP and WET-UP using a permometer (CFP-1500A manufactured by PMI). In the WET-UP, the pore diameter converted from the pressure at which air starts to penetrate by applying pressure to the microporous membrane sufficiently immersed by GALWICK (trade name) manufactured by PMI, whose surface tension is already known, is called the maximum pore diameter.
평균 유량 구멍지름에 대해서는 DRY-UP 측정에 의해 압력, 유량 곡선의 1/2의 기울기를 나타내는 곡선과, WET-UP 측정의 곡선이 교차하는 점의 압력으로부터 구멍지름을 환산했다. 압력과 구멍지름의 환산은 하기 수식을 이용했다.For the average flow hole diameter, the hole diameter was converted from the pressure at the point at which the curve of 1/2 of the pressure and the flow curve curve crosses the curve of the WET-UP measurement by DRY-UP measurement. The following formula was used for the conversion of pressure and pore diameter.
D=C·Γ/PD = C · Γ / P
(상기 식 중, 「D(㎛)」는 미다공막의 구멍지름, 「Γ(mN/m)」는 액체의 표면 장력, 「P(Pa)」는 압력, 「C」는 정수로 했다.(In the above formula, "D (μm)" was the pore diameter of the microporous membrane, "Γ (mN / m)" was the surface tension of the liquid, "P (Pa)" was the pressure, and "C" was the constant.
(5) 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산 돌자 강도(N/20㎛)(5) 50% porosity and film thickness 20㎛ equivalent projection strength (N / 20㎛)
MARUBISHI사제의 돌자계를 이용하여 선단이 구면(곡률 반경(R): 0.5㎜)인 직경 1㎜의 바늘로 막두께(T1)(㎛), 공공률(P1)(%)의 미다공막을 2㎜/초의 속도로 돌 자했을 때의 최대 하중을 측정했다. 최대 하중의 측정값(L1)(N)을 식: L2=(L1×20)/T1×50/(100-P1)에 의해 막두께를 20㎛ 및 공공률을 50%라고 했을 때의 최대 하중(L2)으로 환산하고, 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산에 있어서의 돌자 강도로 했다. 이상의 측정을 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 3점 행하여 50% 공공률 및 막두께 20㎛ 환산 돌자 강도의 평균값을 구했다.A microporous membrane having a film thickness (T1) (µm) and a porosity (P1) (%) is formed by a needle having a diameter of 1 mm with a spherical surface (curvature radius (R): 0.5 mm) using a stone magnetic field manufactured by MARUBISHI. The maximum load when struck at a speed of mm / sec was measured. The maximum load when the film thickness is 20 µm and the porosity is 50% by the formula L2 = (L1 × 20) / T1 × 50 / (100-P1) is the measured value (L1) (N) of the maximum load. It was converted into (L2), and it was set as the protruding strength in 50% porosity and the film thickness conversion of 20 micrometers. The above measurements were performed at three points in different locations in the same microporous membrane to obtain an average value of 50% porosity and puncture strength in terms of film thickness of 20 µm.
(6) 중량 평균 분자량(Mw) 및 폴리올레핀제 미다공막 중의 Mw 1.0×106 이상의 폴리에틸렌 함유 비율(질량%)(6) Weight average molecular weight (Mw) and polyethylene content ratio (mass%) of Mw 1.0 × 10 6 or more in a polyolefin microporous membrane
UHMwPE, HDPE 및 폴리올레핀제 미다공막 중량 평균 분자량은 이하의 조건에서 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)법에 의해 구했다.The weight average molecular weight of the microporous membrane made of UHMwPE, HDPE and polyolefin was determined by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
·측정 장치: WATERS CORPORATION제 GPC-150CMeasuring device: GPC-150C made by WATERS CORPORATION
·컬럼: Showa Denko K. K.제 SHODEX UT806MColumn: SHODEX UT806M manufactured by Showa Denko K. K.
·컬럼 온도: 135℃Column temperature: 135 ℃
·용매(이동상): O-디클로로벤젠Solvent (mobile phase): O-dichlorobenzene
·용매 유속: 1.0㎖/분Solvent flow rate: 1.0 ml / min
·시료 농도: 0.1wt%(용해 조건: 135℃/1H)Sample concentration: 0.1 wt% (dissolution conditions: 135 ° C / 1H)
·인젝션량: 500㎕· Injection amount: 500 µl
·검출기: WATERS CORPORATION제 디퍼렌셜 리플렉토미터(RI 검출기)Detector: Differential reflectometer (RI detector) made by WATERS CORPORATION
·검량선: 단분산 폴리스티렌 표준 시료를 이용하여 얻어진 검량선으로부터 소정의 환산 정수를 이용하여 작성했다.-Calibration curve: It was prepared using a predetermined conversion constant from a calibration curve obtained using a monodisperse polystyrene standard sample.
폴리올레핀제 미다공막 중의 Mw 1.0×106 이상의 폴리에틸렌 함유 비율은 상기 방법에서의 폴리올레핀제 미다공막의 중량 평균 분자량의 측정 결과로부터 구했다.The polyethylene content ratio of Mw 1.0 × 10 6 or more in the polyolefin microporous membrane was determined from the measurement results of the weight average molecular weight of the polyolefin microporous membrane in the above method.
(7) 126℃ 반결정화 시간(T1/2)(초)(7) 126 ℃ semi-crystallization time (T 1/2 ) (sec)
이하의 방법에서 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 측정을 3점 행하고, 평균값을 126℃ 반결정화 시간(T1/2)으로 했다. 126℃ 반결정화 시간(T1/2)은 이하의 방법에 의해 측정했다. 폴리올레핀제 미다공막을 측정 팬에 봉입하고, PARKING ELMER제 PYRIS DIAMOND DSC를 이용하여 230℃까지 승온해서 완전히 용융시킨 후, 230℃에서 10분간 유지했다. 그리고, 126℃까지 30℃/min으로 강온시키고, 126℃로 유지했다. 126℃에서의 등온 제어에 들어간 후의 열량의 시간 변화를 기록하고, 그 피크 면적이 절반으로 되는 시간을 126℃ 반결정화 시간(T1/2)으로 했다.In the following method, three points were measured at different points in the same microporous membrane, and the average value was set to 126 ° C semi-crystallization time (T 1/2 ). The 126 ° C semi-crystallization time (T 1/2 ) was measured by the following method. The microporous membrane made of polyolefin was sealed in a measuring pan, heated up to 230 ° C using a PYRIS DIAMOND DSC manufactured by PARKING ELMER, completely melted, and then kept at 230 ° C for 10 minutes. Then, the temperature was lowered to 126 ° C at 30 ° C / min and maintained at 126 ° C. The time change of the amount of heat after entering isothermal control at 126 ° C was recorded, and the time at which the peak area was halved was defined as the 126 ° C semi-crystallization time (T 1/2 ).
(8) 141℃ 이상 결정 융해 피크 면적 비율(%)(8) Crystal melting peak area ratio (%) of 141 ° C or higher
이하의 방법에 의해 측정을 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 3점 행하여 141℃ 이상 결정 융해 피크의 면적 비율로 했다. 폴리올레핀제 미다공막을 측정 팬에 봉입하고, PARKING ELMER제 PYRIS DIAMOND DSC를 이용하여 230℃까지 승온하여 결정 융해 피크의 측정을 행했다. 얻어진 결정 융해 피크 전체의 융해열량과 141℃ 이상의 융해열량의 비를 141℃ 이상 결정 융해 피크 면적 비율(141℃ 이상 융해 피크 면적 비율)로 했다.The measurement was carried out in three points at different points in the same microporous membrane by the following method to make the area ratio of the crystal melting peak at 141 ° C or higher. A microporous membrane made of polyolefin was sealed in a measuring pan, and heated to 230 ° C using a PYRIS DIAMOND DSC manufactured by PARKING ELMER to measure the crystal melting peak. The ratio of the amount of heat of fusion of the whole of the obtained crystal melting peak and the amount of heat of fusion of 141 ° C or higher was defined as the crystalline melting peak area ratio of 141 ° C or higher (melting peak area ratio of 141 ° C or higher).
(9) MD 및 TD 고체 열수축률(%)(9) MD and TD solid heat shrinkage (%)
미다공막의 고체 열수축률은 95㎜×95㎜로 잘라낸 미다공막을 105℃에서 8시간 가열하고, 가열 전후의 미다공막의 MD 및 TD의 치수의 변화율로 했다. 이상의 측정을 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 3점 행하여 MD 및 TD 고체 열수축률의 평균값을 구했다.The solid thermal contraction rate of the microporous membrane was a microporous membrane cut to 95 mm x 95 mm and heated at 105 ° C. for 8 hours, and the rate of change in the dimensions of MD and TD of the microporous membrane before and after heating was used. The above measurements were performed at three points in different locations in the same microporous membrane to obtain average values of MD and TD solid heat shrinkage.
(10) 용융 열수축 응력(MPa)(10) Melt heat shrink stress (MPa)
열기계적 분석 장치(Seiko Instruments제 TMA/SS 6100)를 사용하여 온도를 승온 주사하여 수축 하중(mN)의 측정을 행했다. 측정 조건은 샘플 형상; 폭 3㎜×길이 10㎜, 초기 하중: 9.8mN, 온도 주사 범위 30∼200℃, 승온 속도; 10℃/min이다. 측정은 MD와 TD 양쪽에서 실시하고, 용융 열수축 응력(P)은 얻어진 수축 하중 곡선에 있어서의 130℃ 이상의 최대 수축 하중(N)(mN)을 하기 식에 대입하여 산출했다. 이상의 측정을 MD와 TD에 대해서 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 각 3점씩 측정을 실시하고, 그 평균값을 각각 MD 용융 열수축 응력 및 TD 용융 열수축 응력으로 하고, 그들의 합을 MD+TD 용융 열수축 응력으로 했다.Using a thermomechanical analysis device (TMA / SS 6100 manufactured by Seiko Instruments), the temperature was increased and scanned to measure the shrinkage load (mN). Measurement conditions include sample shape; 3 mm wide x 10 mm long, initial load: 9.8 mN, temperature scan range 30-200 ° C, temperature increase rate; 10 ° C / min. Measurement was performed in both MD and TD, and the melt heat shrinkage stress (P) was calculated by substituting the maximum shrinkage load (N) (mN) of 130 ° C or higher in the obtained shrinkage load curve into the following equation. The above measurements were made for MD and TD by measuring each of three points at different locations in the same microporous membrane, and the average values thereof were taken as MD melt heat shrink stress and TD melt heat shrink stress, respectively, and their sums were taken as MD + TD melt heat shrink stress. .
P=(N-초기 하중)/초기 단면적P = (N-initial load) / initial cross-sectional area
(11) MD+TD 인장 파단 강도(MPa)(11) MD + TD tensile breaking strength (MPa)
인장 시험기(Shimazu 오토그래프 AGS-J형)를 이용하여 인장 시험을 행하고, 샘플 차단시의 강도를 시험 전의 샘플 단면적으로 나누어 인장 파단 강도(MPa)로 했다. 측정 조건은 온도; 23±2℃, 샘플 형상; 폭 10㎜×길이 50㎜, 척간 거리; 20㎜, 인장 속도; 100㎜/min이다. 이상의 측정을 MD와 TD에 대해서 같은 미다공막 중의 다른 개소에서 각 3점씩 측정을 실시하고, 그 평균값인 MD 인장 파단 강도와 TD 인장 파단 강도의 합을 MD+TD 인장 파단 강도로 했다.Tensile testing was performed using a tensile tester (Shimazu autograph AGS-J type), and the strength at the time of sample blocking was divided by the sample cross-section before the test to obtain tensile breaking strength (MPa). Measurement conditions include temperature; 23 ± 2 ° C, sample shape; 10 mm wide x 50 mm long, distance between chucks; 20 mm, tensile speed; It is 100 mm / min. The above measurement was performed for each of three points at different locations in the same microporous membrane for MD and TD, and the sum of the average values of MD tensile breaking strength and TD tensile breaking strength was taken as MD + TD tensile breaking strength.
(12) 파괴 전압 시험(12) Breakdown voltage test
전극 사이에서의 내전압성을 평가하기 위해서, 이하와 같이 파괴 전압 시험 실시했다. In order to evaluate the withstand voltage between electrodes, a breakdown voltage test was conducted as follows.
일변 150㎜의 정사각형의 알루미늄판 위에 직경 60㎜의 원 형상으로 잘라낸 미다공막을 두고, 그 위에 진유제의 직경 50㎜, 높이 30㎜, 무게 500g의 원기둥 전극을 두고, Kikusui Electronics Co., Ltd.제 TOS5051A 내절연 파괴 특성 시험기를 접속했다. 0.2kV/초의 승압 속도로 전압을 가하고, 막두께(T1)(㎛), 공공률(P1)(%)의 미다공막이 절연 파괴되었을 때의 전압(V1)을 판독했다. 측정값(V1)(kV)을 식: V2=V1/T1×50/(100-P1)에 의해 공공률을 50%라고 했을 때의 단위막두께에서의 파괴 전압(V2)으로 환산했다. 절연 파괴 전압의 측정은 각각 15회 행하여 평균값을 얻었다. 평균값이 0.15kV/㎛ 이상인 경우, 국소 단락의 가능성이 낮아지기 때문에○, 0.15kV/㎛ 미만인 경우 ×라고 했다.Kikusui Electronics Co., Ltd. placed a microporous membrane cut into a circular shape with a diameter of 60 mm on a square aluminum plate of 150 mm on one side, and a cylindrical electrode having a diameter of 50 mm, a height of 30 mm, and a weight of 500 g on it. The TOS5051A dielectric breakdown resistance tester was connected. A voltage was applied at a step-up speed of 0.2 kV / sec, and the voltage V1 when the microporous membrane having a film thickness (T1) (µm) and a porosity (P1) (%) was dielectrically destroyed was read. The measured value V1 (kV) was converted into the breakdown voltage V2 at the unit film thickness when the porosity was 50% by the formula: V2 = V1 / T1 x 50 / (100-P1). The breakdown voltage was measured 15 times each to obtain an average value. When the average value was 0.15 kV / µm or more, the possibility of local short-circuiting was lowered, and therefore, it was said to be x when it was less than 0.15 kV / µm.
(13) 전지 충격 단락 시험(13) Battery shock short circuit test
전지에 외부 충격을 주었을 때의 단락 내성을 평가하기 위해서 하기 순서에 따라 원통 전지를 제작하고, 충격 단락 시험을 실시했다.In order to evaluate the short circuit resistance when an external shock was applied to the battery, a cylindrical battery was produced according to the following procedure, and an impact short circuit test was conducted.
<정극의 제작><Production of the positive electrode>
활물질로서 리튬코발트 복합 산화물 LiCoO2를 92.2질량%, 도전제로서 인편상 그라파이트와 아세틸렌 블랙을 각각 2.3질량%, 바인더로서 폴리불화비닐리덴(PVDF) 3.2질량%를 N-메틸피롤리돈(NMP) 중에 분산시켜서 슬러리를 조제했다. 이 슬러리를 활물질 도포량 250g/㎡, 활물질 부피 밀도 3.00g/㎤로 정극 집전체로 되는 두께 20㎛의 알루미늄박의 편면에 다이 코터에 의해 도포했다. 그리고, 130℃에서 3분간 건조하고, 롤 프레스기에 의해 압축 성형한 후, 폭 약 57㎜로 절단해서 띠 형상으로 했다.92.2 mass% of lithium cobalt complex oxide LiCoO 2 as the active material, 2.3 mass% of graphite and acetylene black, respectively, as a conductive agent, 3.2 mass% of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and N-methylpyrrolidone (NMP) Dispersion was carried out to prepare a slurry. This slurry was applied by a die coater to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 µm to be a positive electrode current collector with an active material coating amount of 250 g / m 2 and an active material bulk density of 3.00 g / cm 3. Then, the mixture was dried at 130 ° C. for 3 minutes, compression molded by a roll press machine, cut into a width of about 57 mm to form a strip.
<부극의 제작><Production of the negative electrode>
활물질로서 인조 그라파이트 96.9질량%, 바인더로서 카르복시메틸셀룰로오스의 암모늄염 1.4질량%와 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스 1.7질량%를 정제수 중에 분산시켜서 슬러리를 조제했다. 이 슬러리를 활물질 도포량 106g/㎡, 활물질 부피 밀도 1.55g/㎤라고 하는 고충전 밀도로 부극 집전체로 되는 두께 12㎛의 구리박의 편면에 다이 코터에 의해 도포했다. 그리고, 120℃에서 3분간 건조하고, 롤 프레스기에 의해 압축 성형한 후, 폭 약 58㎜로 절단하여 띠 형상으로 했다.A slurry was prepared by dispersing 96.9% by mass of artificial graphite as an active material, 1.4% by mass of ammonium salt of carboxymethylcellulose as a binder, and 1.7% by mass of styrene-butadiene copolymer latex in purified water. This slurry was applied by a die coater to one side of a copper foil having a thickness of 12 µm, which serves as a negative electrode current collector, with a high filling density of 106 g / m 2 of active material applied and a bulk density of 1.55 g / cm 3 of active material. Then, the mixture was dried at 120 ° C for 3 minutes, compression molded by a roll press machine, and cut into a width of about 58 mm to form a strip.
<비수전해액의 조제><Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
에틸렌카보네이트/에틸메틸카보네이트=1/2(체적비)의 혼합 용매에 용질로서 LiPF6을 농도 1.0mol/l로 되도록 용해시켜 조제했다.It was prepared by dissolving LiPF 6 as a solute in a mixed solvent of ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate = 1/2 (volume ratio) to a concentration of 1.0 mol / l.
<세퍼레이터><Separator>
실시예, 비교예에 기재된 세퍼레이터를 60㎜로 슬릿하여 띠 형상으로 했다.The separators described in Examples and Comparative Examples were slit to 60 mm to form a strip.
<전지 조립><Battery assembly>
띠 형상 부극, 세퍼레이터, 띠 형상 정극, 세퍼레이터의 순서로 겹치고, 100gf의 권취 장력에 의해 소용돌이 형상으로 복수회 권회함으로써 전극판 적층체를 제작했다. 이 전극판 적층체를 외경이 18㎜이고 높이가 65㎜인 스테인리스제 용기에 수납하고, 정극 집전체로부터 도출한 알루미늄제 탭을 용기 뚜껑 단자부에, 부극 집전체로부터 도출한 니켈제 탭을 용기벽에 용접했다. 그리고, 진공 하 80℃에서 12시간의 건조를 행한 후, 아르곤 박스 내에서 용기 내에 상기 비수전해액을 주입하고, 봉구했다.An electrode plate laminate was produced by overlapping in the order of a strip-shaped negative electrode, a separator, a strip-shaped positive electrode, and a separator, and winding a plurality of times in a vortex shape with a winding tension of 100 gf. The electrode plate laminate was stored in a stainless steel container having an outer diameter of 18 mm and a height of 65 mm, an aluminum tab derived from the positive electrode current collector was placed in the container lid terminal portion, and a nickel tab derived from the negative electrode current collector was placed in the container wall. Welded on. Then, after drying at 80 ° C under vacuum for 12 hours, the non-aqueous electrolyte was injected into a container in an argon box and sealed.
<전처리><Pretreatment>
조립한 전지를 1/3C의 전류값으로 전압 4.2V까지 정전류 충전한 후 4.2V의 정전압 충전을 5시간 행하고, 그 후 1/3C의 전류로 3.0V의 종지 전압까지 방전을 행했다. 이어서, 1C의 전류값으로 전압 4.2V까지 정전류 충전한 후 4.2V의 정전압충전을 2시간 행하고, 그 후 1C의 전류로 3.0V의 종지 전압까지 방전을 행했다. 최후에 1C의 전류값으로 4.2V까지 정전류 충전을 한 후에 4.2V의 정전압 충전을 2시간 행하여 전처리로 했다.The assembled battery was charged with a constant current of 1 / 3C to a voltage of 4.2V, and then charged with a constant voltage of 4.2V for 5 hours, and then discharged to a final voltage of 3.0V with a current of 1 / 3C. Subsequently, a constant current was charged to a voltage of 4.2 V at a current value of 1 C, and then a constant voltage charging of 4.2 V was performed for 2 hours, and then discharged to a final voltage of 3.0 V at a current of 1 C. Finally, after constant current charging up to 4.2V with a current value of 1C, constant voltage charging of 4.2V was performed for 2 hours to prepare as a pretreatment.
<충격 단락 시험><Shock short circuit test>
상기 방법에 의해 전지를 20개 제작한 후, 각각에 대하여 충격 시험을 행하여 단락한 전지의 수에 의거하여 내충격단락성(안전성)을 평가했다. 우선, 작성한 전지를 105℃에서 1시간 가열하고, 높이 2m로부터 자유 낙하시킨 후, 10분간 방치했다. 그 후, 단자 전압의 측정을 행하고, 단자 전압이 시험 전의 90% 미만이었던 것을 「단락한 상태」로 판정했다. 그리고, 측정 결과를 집계하고, 단락한 전지의 수가 적을수록 내충격단락성이 양호하다고 평가했다. 평가 기준은 이하와 같다.After 20 batteries were produced by the above method, an impact test was conducted on each of them to evaluate impact resistance (safety) based on the number of the short-circuited batteries. First, the prepared battery was heated at 105 ° C for 1 hour, freely dropped from a height of 2 m, and then left for 10 minutes. Thereafter, the terminal voltage was measured, and it was judged that the terminal voltage was less than 90% before the test in the "short circuit" state. Then, the measurement results were counted, and the smaller the number of short-circuited batteries, the better the impact resistance was. The evaluation criteria are as follows.
단락한 전지의 수가 20개 중 0∼4개인 경우: ○If the number of short-circuited batteries is 0 to 4 out of 20: ○
20개 중 5∼10개 단락한 경우: △5 to 10 of 20 short-circuited: △
20개 중 11개 이상 단락한 경우: ×Short circuit of 11 or more of 20: ×
[실시예 1][Example 1]
중량 평균 분자량(Mw)이 2.0×106인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE) 10질량부와, Mw가 2.8×105인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 90질량부로 이루어지는 폴리에틸렌(PE) 조성물 100질량부에 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-터셔리부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트]메탄 0.375질량부, 및 마스터배치 Rikemaster CN-002(Riken Vitamin Co., Ltd.제: 핵제 함유량 약 2질량%) 1질량부를 드라이 블렌드하여 혼합물을 얻었다.Tetrakis of 100 parts by weight of a polyethylene (PE) composition consisting of 10 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene (UHMwPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0 × 10 6 and 90 parts by weight of high density polyethylene (HDPE) having an Mw of 2.8 × 10 5 [Methylene-3- (3,5-di-tertarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] 0.375 parts by mass of methane, and masterbatch Rikemaster CN-002 (manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd .: nuclear agent Content about 2 mass%) 1 mass part was dry-blended to obtain a mixture.
얻어진 폴리올레핀 수지를 포함하는 혼합물 30질량부를 강혼련 타입의 2축 압출기에 투입하고, 2축 압출기의 사이드 피더로부터 유동 파라핀 70질량부를 공급하고, 스크류 회전수(Ns)를 200rpm으로 유지하면서 210℃의 온도에서 용융 혼련하여 폴리에틸렌 수지 조성물을 조제했다.30 parts by mass of the mixture containing the obtained polyolefin resin was introduced into a twin-screw extruder of a steel kneading type, 70 parts by mass of liquid paraffin was supplied from a side feeder of a twin-screw extruder, and 210 ° C was maintained while maintaining the screw rotation speed (Ns) at 200 rpm. A polyethylene resin composition was prepared by melt-kneading at a temperature.
얻어진 폴리에틸렌 수지 조성물을 2축 압출기로부터 T다이에 공급하고, 180℃/min의 속도로 냉각하고, 시트 형상 성형체로 되도록 압출했다. 압출한 성형체를 20℃로 온도 조절한 냉각 롤에 의해 인출하면서 냉각하여 겔상 시트를 형성했다. 얻어진 겔상 시트를 연신 온도 115℃에서 MD로 9배, TD로 9배로 되도록 동시 2축 연신을 행했다. 연신 후의 막을 25℃로 온도 조절한 염화메틸렌의 세정조 내에서 세정하여 유동 파라핀을 제거했다. 세정한 막을 60℃로 조정된 건조로에서 건조하고, 텐터 내에서 125℃에서 40초간 열고정 처리함으로써 두께 7㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 1에 나타냈다.The obtained polyethylene resin composition was supplied to a T-die from a twin-screw extruder, cooled at a rate of 180 ° C / min, and extruded into a sheet-shaped molded body. The extruded molded body was cooled while being pulled out by a cooling roll temperature-regulated to 20 ° C to form a gel-like sheet. The obtained gel-like sheet was simultaneously biaxially stretched at a stretching temperature of 115 ° C so as to be 9 times MD and 9 times TD. The membrane after stretching was washed in a washing tank of methylene chloride temperature-adjusted to 25 ° C to remove liquid paraffin. The washed film was dried in a drying furnace adjusted to 60 ° C, and heat-treated at 125 ° C for 40 seconds in a tenter to obtain a microporous membrane made of polyolefin having a thickness of 7 µm. Table 1 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[실시예 2][Example 2]
폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 7배, TD로 7배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 두께 12㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 1에 나타냈다.A microporous membrane made of a polyolefin having a thickness of 12 µm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the gel sheet of the polyethylene resin composition was simultaneously biaxially stretched to be 7 times in MD and 7 times in TD. Table 1 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[실시예 3][Example 3]
중량 평균 분자량(Mw)이 2.8×105인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 100질량부로 이루어지는 폴리에틸렌(PE) 조성물 100질량부에 대해, 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-터셔리부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트]메탄 0.375질량부, 및 마스터배치 Rikemaster CN-002(Riken Vitamin Co., Ltd.제: 핵제 함유량 약 2질량%) 1질량부를 드라이 블렌드하여 혼합물을 얻었다. 그리고, 얻어진 혼합물 35질량부를 강혼련 타입의 2축 압출기에 투입하고, 2축 압출기의 사이드 피더로부터 유동 파라핀 65질량부를 공급하고, 스크류 회전수(Ns)를 200rpm으로 유지하면서 210℃의 온도에서 용융 혼련하여 폴리에틸렌 수지 조성물을 조제한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 두께 7㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 1에 나타냈다.Tetrakis [methylene-3- (3,5-di-tertiary butyl-) with respect to 100 parts by mass of a polyethylene (PE) composition composed of 100 parts by mass of high density polyethylene (HDPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 2.8 x 10 5 4-hydroxyphenyl) -propionate] methane 0.375 parts by mass, and the master batch Rikemaster CN-002 (manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd .: nucleating agent content: about 2% by mass) 1 part by dry blend to obtain a mixture. Then, 35 parts by mass of the obtained mixture was put into a twin-screw extruder of a steel kneading type, 65 parts by mass of liquid paraffin was supplied from a side feeder of a twin-screw extruder, and melted at a temperature of 210 ° C while maintaining the screw rotation speed (Ns) at 200 rpm. A microporous membrane made of a polyolefin having a thickness of 7 µm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyethylene resin composition was kneaded to prepare a polyethylene resin composition. Table 1 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[실시예 4][Example 4]
중량 평균 분자량(Mw)이 2.8×105인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 100질량부로 이루어지는 폴리에틸렌(PE) 조성물 100질량부 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 두께 7㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 1에 나타냈다.A polyolefin microporous membrane having a thickness of 7 µm was obtained in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by mass of a polyethylene (PE) composition composed of 100 parts by mass of high density polyethylene (HDPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 2.8 × 10 5 was used. Table 1 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[실시예 5][Example 5]
폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 7배, TD로 7배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 해서 두께 12㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 1에 나타냈다.A polyolefin microporous membrane having a thickness of 12 µm was obtained in the same manner as in Example 3, except that the gel sheet of the polyethylene resin composition was simultaneously biaxially stretched to be 7 times in MD and 7 times in TD. Table 1 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[실시예 6][Example 6]
폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 7배, TD로 7배로 되도록 동시 2축 연신을 실시하고, 유동 파라핀을 제거 후, 세정한 막을 60℃로 조정된 건조로에서 건조하고, 텐터 내에서 130℃에서 1.21배로 MD 방향으로 연신 후, TD 방향으로 1.21배 연신하고, TD 방향으로 0.9배 축소시키고, 40초간 열고정 처리하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 두께 11㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 1에 나타냈다.Simultaneously biaxially stretching the gel sheet of the polyethylene resin composition to 7 times with MD and 7 times with TD, and after removing the liquid paraffin, the washed membrane was dried in a drying furnace adjusted to 60 ° C, and at 130 ° C in a tenter. After stretching in the MD direction at 1.21 times, stretching at 1.21 times in the TD direction, shrinking by 0.9 times in the TD direction, and heat treatment for 40 seconds, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain a microporous membrane made of polyolefin having a thickness of 11 µm. Table 1 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 1][Comparative Example 1]
마스터배치 Rikemaster CN-002(Riken Vitamin Co., Ltd.제)를 배합하지 않고, 폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 5배, TD로 5배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 해서 두께 20㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 2에 나타냈다.Master batch Rikemaster CN-002 (manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.), Example 4 and other than the simultaneous biaxial stretching so that the gel sheet of the polyethylene resin composition 5 times with MD and 5 times with TD Similarly, a microporous membrane made of polyolefin having a thickness of 20 µm was obtained. Table 2 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 2][Comparative Example 2]
폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 7배, TD로 7배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 해서 두께 7㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 2에 나타냈다.A microporous membrane made of a polyolefin having a thickness of 7 µm was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the gel sheet of the polyethylene resin composition was simultaneously biaxially stretched to be 7 times in MD and 7 times in TD. Table 2 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 3][Comparative Example 3]
마스터배치 Rikemaster CN-002(Riken Vitamin Co., Ltd.제)를 배합하지 않고 폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 5배, TD로 5배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 두께 20㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 2에 나타냈다.Masterbatch Rikemaster CN-002 (manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.) was used in the same manner as in Example 1, except that the gel sheet of the polyethylene resin composition was simultaneously biaxially stretched to 5 times with MD and 5 times with TD. Thus, a microporous membrane made of polyolefin having a thickness of 20 µm was obtained. Table 2 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 4][Comparative Example 4]
폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 5배, TD로 5배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 두께 20㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 3에 나타냈다.A microporous membrane made of a polyolefin having a thickness of 20 µm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the gel sheet of the polyethylene resin composition was simultaneously biaxially stretched to be 5 times in MD and 5 times in TD. Table 3 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 5][Comparative Example 5]
중량 평균 분자량(Mw)이 2.0×106인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE) 30질량부와, Mw가 2.8×105인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 70질량부로 이루어지는 폴리에틸렌(PE) 조성물 100질량부를 사용하는 것 이외에는 비교예 3과 마찬가지로 해서 두께 20㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 3에 나타냈다.Using 100 parts by weight of a polyethylene (PE) composition comprising 30 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene (UHMwPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0 × 10 6 and 70 parts by weight of high density polyethylene (HDPE) having an Mw of 2.8 × 10 5 . Except for Comparative Example 3, a microporous membrane made of polyolefin having a thickness of 20 µm was obtained. Table 3 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 6][Comparative Example 6]
폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 9배, TD로 9배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 비교예 5와 마찬가지로 해서 두께 12㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 3에 나타냈다.A microporous membrane made of a polyolefin having a thickness of 12 µm was obtained in the same manner as in Comparative Example 5, except that the gel sheet of the polyethylene resin composition was simultaneously biaxially stretched to 9 times in MD and 9 times in TD. Table 3 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 7][Comparative Example 7]
중량 평균 분자량(Mw)이 4.15×106인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE) 30질량부와, Mw가 5.6×105인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 70질량부로 이루어지는 폴리에틸렌(PE) 조성물 100질량부에 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-터셔리부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트]메탄 0.375질량부를 드라이 블렌드하여 혼합물을 얻었다. 폴리에틸렌 농도가 30질량%로 되도록 유동 파라핀(MORESCO Corporation제 Sumoyle P-350: 비점 480℃)과 데칼린(Wako Pure Chemical Corporation제, 비점 193℃)의 혼합 용매 중에 용해시켜 폴리에틸렌 용액을 제작했다. 상기 폴리에틸렌 용액의 조성은 폴리에틸렌:유동파라핀:데칼린=30:67.5:2.5(질량비)이다. 이 폴리에틸렌 용액을 148℃에서 다이로부터 압출하고, 워터 배스 중에서 냉각해서 겔상 시트를 제작했다. 이 때, 겔상 시트는 다이로부터 압출한 후, 냉각 속도가 90℃/분으로 되도록 냉각했다. 상기 겔 시트를 종연신, 횡연신을 축차 행하는 2축 연신으로 연신했다. 여기서, 종연신은 연신 배율 6배, 연신 온도는 90℃, 횡연신은 연신 배율 9배, 연신 온도는 105℃로 했다. 횡연신 후에 135℃에서 열고정을 행했다. 이어서, 이것을 염화메틸렌 배스에 침지하고, 유동 파라핀과 데칼린을 추출했다. 그 후, 50℃에서 건조하고, 120℃에서 어닐링 처리함으로써 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 3에 나타냈다.Tetrakis of 100 parts by weight of a polyethylene (PE) composition consisting of 30 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene (UHMwPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 4.15 × 10 6 and 70 parts by weight of high density polyethylene (HDPE) having an Mw of 5.6 × 10 5 . [Methylene-3- (3,5-di-tertarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] 0.375 parts by mass of methane was dry blended to obtain a mixture. A polyethylene solution was prepared by dissolving it in a mixed solvent of liquid paraffin (Moleco Corporation Sumoyle P-350: boiling point 480 ° C) and decalin (Wako Pure Chemical Corporation, boiling point 193 ° C) so that the polyethylene concentration was 30% by mass. The composition of the polyethylene solution is polyethylene: fluid paraffin: decalin = 30: 67.5: 2.5 (mass ratio). The polyethylene solution was extruded from the die at 148 ° C, and cooled in a water bath to produce a gel-like sheet. At this time, the gel sheet was extruded from the die, and then cooled to a cooling rate of 90 ° C / min. The said gel sheet was extended | stretched by biaxial stretching which performs longitudinal stretching and transverse stretching sequentially. Here, the longitudinal stretching was 6 times the stretching ratio, the stretching temperature was 90 ° C, the lateral stretching was 9 times the stretching ratio, and the stretching temperature was 105 ° C. After transverse stretching, heat setting was performed at 135 ° C. Subsequently, this was immersed in a methylene chloride bath, and liquid paraffin and decalin were extracted. Then, it dried at 50 degreeC and annealed at 120 degreeC, and the microporous membrane made from polyolefin was obtained. Table 3 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 8][Comparative Example 8]
마스터배치 Rikemaster CN-002(Riken Vitamin Co., Ltd.제)를 배합하지 않는 것 이외에는 실시예 6과 마찬가지로 해서 두께 11㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 4에 나타냈다.A microporous membrane made of polyolefin having a thickness of 11 µm was obtained in the same manner as in Example 6 except that the master batch Rikemaster CN-002 (manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.) was not blended. Table 4 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 9][Comparative Example 9]
폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 5배, TD로 5배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 해서 두께 20㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 4에 나타냈다.A microporous membrane made of a polyolefin having a thickness of 20 μm was obtained in the same manner as in Example 4, except that the gel sheet of the polyethylene resin composition was simultaneously biaxially stretched to be 5 times in MD and 5 times in TD. Table 4 shows the properties of the obtained microporous membrane.
[비교예 10][Comparative Example 10]
마스터배치 Rikemaster CN-002(Riken Vitamin Co., Ltd.제)를 배합하고, 폴리에틸렌 수지 조성물의 겔상 시트를 MD로 7배, TD로 7배로 되도록 동시 2축 연신을 실시한 것 이외에는 비교예 5와 마찬가지로 해서 두께 12㎛의 폴리올레핀제 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막의 특성을 표 4에 나타냈다.Master batch Rikemaster CN-002 (manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.) was blended, and the gel sheet of the polyethylene resin composition was simultaneously biaxially stretched to be 7 times as MD and 7 times as TD, as in Comparative Example 5. Thus, a microporous membrane made of polyolefin having a thickness of 12 µm was obtained. Table 4 shows the properties of the obtained microporous membrane.
표 1∼표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예에 있어서는 비교예에 비해서 돌자 강도와 용융 수축 응력의 값의 밸런스가 명확하게 고도화되고 있으며, 폴리올레핀제 미다공막의 기계적 강도 및 고온 하에서의 형상 유지 특성의 양쪽의 향상이 확인되었다. 비교예에서는 기계적 강도와 고온 하에서의 형상 유지 특성의 밸런스가 불충분하기 때문에 파괴 전압 시험과 충격 단락 시험의 양쪽을 충족하는 것은 없었지만, 실시예에 관해서는 상기 밸런스가 고도이기 때문에 충분히 파괴 전압 시험과 충격 단락 시험의 양쪽을 충족하여 전지 안전성의 우위성이 확인되었다. 또한, 실시예는 비교예에 비해서 평균 유량 구멍지름/최대 구멍지름의 값이 명확하게 높아 폴리올레핀제 미다공막의 구멍 구조의 균일성의 향상이 확인되었다.As shown in Tables 1 to 4, in Examples, the balance of the values of the protruding strength and the melt shrinkage stress is clearly enhanced compared to the comparative example, and both the mechanical strength of the polyolefin microporous membrane and the shape-retaining properties under high temperature are shown. The improvement of was confirmed. In the comparative example, since the balance between the mechanical strength and the shape-retaining properties under high temperature was insufficient, both the breakdown voltage test and the impact short circuit test were not satisfied, but the breakdown voltage test and the impact short circuit were sufficient because the balance was high for the examples. Both sides of the test were met to confirm the superiority of battery safety. In addition, in the Example, the value of the average flow rate pore size / maximum pore size was clearly higher than that of the comparative example, and it was confirmed that the uniformity of the pore structure of the polyolefin microporous membrane was improved.
(산업상 이용 가능성)(Industrial availability)
본 발명의 실시형태에 따른 폴리올레핀제 미다공막은 우수한 기계적 강도 및 고온 하에서의 형상 유지 특성을 가지므로, 특히 리튬이온 이차 전지로 대표되는 비수전해액계 이차 전지와 같은 이차 전지에 적합하게 사용할 수 있다.Since the microporous membrane made of polyolefin according to the embodiment of the present invention has excellent mechanical strength and shape-retaining properties under high temperature, it can be suitably used for secondary batteries such as nonaqueous electrolyte-based secondary batteries, which are representative of lithium ion secondary batteries.
본 발명을 상세하게 또한 특정 실시형태를 참조해서 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이 다양한 변경이나 수정을 추가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다.Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it is apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be added without departing from the spirit and scope of the present invention.
본 출원은 2017년 9월 27일 출원의 일본 특허 출원(특원 2017-186142)에 의거한 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.This application is based on the JP Patent application (Japanese Patent Application No. 2017-186142) of the application on September 27, 2017, The content is taken in here as a reference.
Claims (11)
포로미터로부터 관측되는 최대 구멍지름이 45㎚ 이하이고, 평균 유량 구멍지름/최대 구멍지름의 비가 0.6 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막. According to claim 1,
A microporous membrane made of polyolefin, characterized in that the maximum pore diameter observed from the forometer is 45 nm or less, and the ratio of the average flow rate pore diameter / maximum pore diameter is 0.6 or more.
DSC로부터 관측되는 141℃ 이상의 융해 피크 면적 비율이 25% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.The method of claim 1 or 2,
A microporous membrane made of polyolefin, characterized in that the melting peak area ratio of 141 ° C or higher observed from DSC is 25% or higher.
공공률이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 3,
A microporous membrane made of polyolefin, characterized in that the porosity is 30% or more.
MD+TD 인장 파단 강도가 350MPa 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 4,
Polyolefin microporous membrane, characterized in that the MD + TD tensile breaking strength is 350 MPa or more.
폴리에틸렌을 주성분으로 해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 5,
A polyolefin microporous membrane comprising polyethylene as a main component.
막두께 20㎛ 환산에 있어서의 투기 저항도가 50∼600sec/100cc인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 6,
A microporous membrane made of polyolefin, characterized in that the air permeation resistance in terms of a film thickness of 20 µm is 50 to 600 sec / 100 cc.
결정핵제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 7,
A microporous membrane made of polyolefin, comprising a crystal nucleating agent.
폴리올레핀제 미다공막 중의 중량 평균 분자량 1.0×106 이상의 폴리에틸렌 함유 비율이 25질량% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 8,
A polyolefin microporous membrane, wherein the polyolefin microporous membrane has a weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more and a polyethylene-containing ratio of 25% by mass or less.
A secondary battery using the separator according to claim 10.
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