KR102229797B1 - Multilayer, microporous polyolefin membrane, and production method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내산화성, 전해액 주액성 및 셧다운 특성이 우수하며, 또한 투과성 및 강도 균형이 우수한 폴리올레핀 다층 미다공막을 제공한다.
폴리프로필렌을 포함하는 폴리올레핀 수지를 이용하여 겔상 시트를 형성하고, 이를 적어도 일 방향으로 연신, 세정함으로써 수득되는 폴리올레핀 다층 미다공막으로서, 폴리프로필렌을 포함하는 제1 미다공층을 가지며, 적어도 한 표층이 상기 제1 미다공층이며, 전해액 주액성이 20초 이하이고, 상기 제1 미다공층의 PP 분포가 면내 방향에서 균일하고, 셧다운 온도가 132℃ 이하인 폴리올레핀 다층 미다공막.The present invention provides a polyolefin multilayer microporous membrane having excellent oxidation resistance, electrolyte solution injection properties, and shutdown properties, and excellent balance of permeability and strength.
A polyolefin multilayer microporous membrane obtained by forming a gel sheet using a polyolefin resin containing polypropylene, stretching and washing it in at least one direction, having a first microporous layer comprising polypropylene, and at least one surface layer comprising the above A polyolefin multilayer microporous membrane having a first microporous layer, an electrolyte solution pourability of 20 seconds or less, a PP distribution of the first microporous layer is uniform in an in-plane direction, and a shutdown temperature of 132°C or less.
Description
본 발명은 폴리올레핀 다층 미다공막 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전지용 세퍼레이터로서 유용한 폴리올레핀 다층 미다공막 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polyolefin multilayer microporous membrane and a method for producing the same, and particularly to a polyolefin multilayer microporous membrane useful as a battery separator and a method for producing the same.
폴리올레핀 다층 미다공막은 전지용 세퍼레이터, 전해 콘덴서용 격막, 각종 필터, 투습 방수 의료, 역침투 여과막, 한외 여과막, 정밀 여과막 등의 각종 용도로 이용되고 있다. 폴리올레핀 다층 미다공막을 전지용 세퍼레이터, 특히 리튬 이온 전지용 세퍼레이터로서 이용하는 경우, 그 성능은 전지 특성, 전지 생산성 및 전지 안전성과 깊게 관련된다. 때문에, 우수한 투과성, 기계적 특성, 내열 수축성, 셧다운 특성, 멜트다운 특성 등이 요구된다. 예를 들어 기계적 강도가 낮은 전지용 세퍼레이터를 이용하는 경우, 전극의 단락으로 인해 전지의 전압이 저하되는 경우가 있다. 또한, 리튬 이온 전지는 만충전(滿充電)에 가까운 상태로 충전하면서 계속 사용하면 전지 성능이 악화되는 것으로 알려져 있으며, 세퍼레이터의 산화 열화도 그 하나의 원인이 되므로, 세퍼레이터의 개량이 요구되어 왔다.Polyolefin multilayer microporous membranes are used in various applications such as battery separators, electrolytic capacitors, various filters, moisture-permeable waterproof medical devices, reverse osmosis filtration membranes, ultrafiltration membranes, and microfiltration membranes. When a polyolefin multilayer microporous membrane is used as a battery separator, particularly a lithium ion battery separator, its performance is deeply related to battery characteristics, battery productivity, and battery safety. Therefore, excellent permeability, mechanical properties, heat shrinkage resistance, shutdown properties, meltdown properties, and the like are required. For example, when a battery separator with low mechanical strength is used, the voltage of the battery may decrease due to a short circuit of the electrode. In addition, lithium ion batteries are known to deteriorate battery performance if they are continuously used while being charged in a state close to full charge, and oxidation deterioration of the separator is also one of the causes, and thus, improvement of the separator has been required.
지금까지 폴리올레핀 미다공막의 물성을 개선하는 방법으로서 원료 조성, 연신 조건, 열처리 조건 등의 개량이 검토되고 있으며, 내열성을 높이는 수단으로서 폴리프로필렌을 혼합하는 것이 제안되었다(예를 들어 일본 공개특허공보 제2002-105235호, 일본 공개특허공보 제2003-183432호). 특히 최근에는 투과성, 기계적 특성, 내열 수축성 등에 더하여, 전해액 주액성 등의 전지 생산성과 관련된 특성이나 내산화성 등의 전지 수명과 관련된 특성도 중시되게 되어 있다.Up to now, as a method of improving the physical properties of a polyolefin microporous membrane, improvement of raw material composition, stretching conditions, heat treatment conditions, etc. have been studied, and mixing polypropylene as a means of increasing heat resistance has been proposed (for example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-105235, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-183432). In particular, in recent years, in addition to permeability, mechanical properties, heat shrinkage resistance, and the like, properties related to battery productivity, such as electrolyte injectability, and properties related to battery life, such as oxidation resistance, have become important.
폴리프로필렌을 첨가하여 내산화성을 개선하는 데에는 상당량의 폴리프로필렌을 첨가할 필요가 있으나, 폴리프로필렌의 함유량을 늘리면 폴리에틸렌 미다공막의 투과성, 강도 균형이 손상된다는, 특히 강도가 저하된다는 단점이 존재한다. 또한, 충분한 셧다운 온도가 수득되지 않는다는 문제점이 있다. 따라서, 전지 수명과 관련되는 세퍼레이터의 내산화성의 개량을 도모하면서, 전지의 생산성, 안전성 및 출력 특성을 담보하기 위해, 폴리에틸렌 미다공막이 갖는 우수한 투과성 및 강도 균형, 또한 셧다운 특성을 유지하는 것이 요구되고 있다.In order to improve oxidation resistance by adding polypropylene, it is necessary to add a significant amount of polypropylene, but there is a disadvantage in that increasing the content of polypropylene impairs the balance of permeability and strength of the polyethylene microporous membrane, and in particular decreases the strength. In addition, there is a problem that a sufficient shutdown temperature is not obtained. Therefore, in order to ensure the productivity, safety and output characteristics of the battery while attempting to improve the oxidation resistance of the separator related to the battery life, it is required to maintain the excellent balance of permeability and strength of the polyethylene microporous membrane, and also the shutdown characteristics. have.
따라서, 본 발명의 과제는 내산화성, 전해액 주액성 및 셧다운 특성이 우수하고, 또한 투과성 및 강도 균형이 우수한 폴리올레핀 다층 미다공막을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a polyolefin multilayer microporous membrane that is excellent in oxidation resistance, electrolyte injectability, and shutdown properties, and excellent in balance of permeability and strength.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 다음의 구성을 갖는다. 즉,In order to solve the above-described problem, the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has the following configuration. In other words,
폴리프로필렌을 포함하는 제1 미다공층을 가지며, 전해액 주액성이 20초 이하이고, 셧다운 온도가 132℃ 이하이고, 적어도 한 표층이 상기 제1 미다공층이며, 상기 제1 미다공층의 폴리프로필렌 분포(이하, PP 분포)가 면내 방향에서 균일한 폴리올레핀 다층 미다공막이다.It has a first microporous layer containing polypropylene, the electrolyte solution injectability is 20 seconds or less, the shutdown temperature is 132°C or less, at least one surface layer is the first microporous layer, and the polypropylene distribution of the first microporous layer ( Hereinafter, PP distribution) is a polyolefin multilayer microporous membrane uniform in the in-plane direction.
또한, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법은 다음의 구성을 갖는다. 즉,In addition, the method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has the following configuration. In other words,
(a) 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 폴리올레핀 용액을 조제하는 공정으로서,(a) As a step of preparing a polyolefin solution by melt-kneading a polyolefin resin and a film-forming solvent,
(a-1) 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고, 중량 평균 분자량이 1.0×106 미만인 폴리에틸렌 및 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 폴리프로필렌을 포함하는 제1 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제하는 공정 및(a-1) Polyethylene having a terminal vinyl group concentration of less than 0.2 per 10,000 carbon atoms and a weight average molecular weight of less than 1.0 × 10 6 by infrared spectroscopy, and a weight average molecular weight greater than 6.0 × 10 4 and less than 3.0 × 10 5 A step of preparing a first polyolefin solution by melt-kneading a first polyolefin resin containing polypropylene and a film-forming solvent, and
(a-2) 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상이고, 중량 평균 분자량이 1.0×106 미만인 폴리에틸렌 및 중량 평균 분자량이 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 제2 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정,(a-2) comprising polyethylene having a terminal vinyl group concentration of 0.2 or more per 10,000 carbon atoms by infrared spectroscopy and a weight average molecular weight of less than 1.0×10 6 and ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0×10 6 or more A process comprising the step of preparing a second polyolefin solution by melt-kneading a second polyolefin resin and a film-forming solvent,
(b) 전단 속도 60/sec 이상으로 폴리올레핀 용액을 압출하여 성형체를 형성하는 공정과(b) forming a molded article by extruding a polyolefin solution at a shear rate of 60/sec or more, and
(c) 수득된 압출 성형체를 냉각 속도 30℃/sec 이상으로 냉각하여 겔상 시트를 형성하는 공정과(c) cooling the obtained extruded product at a cooling rate of 30° C./sec or more to form a gel-like sheet; and
(d) 수득된 겔상 시트를 적어도 1축 방향으로 연신하여 연신물을 제작하는 공정과(d) a step of producing a stretched product by stretching the obtained gel-like sheet in at least one axial direction; and
(e) 수득된 연신물에서 상기 막 형성용 용제를 제거하는 공정을 포함하는 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법이다.(e) It is a method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane comprising a step of removing the solvent for film formation from the obtained stretched product.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은, 상기 제1 미다공층의 라만 분광법(Raman spectroscopy)에 의해 측정한 규격화 폴리프로필렌/폴리에틸렌 비율(이하, 규격화 PP/PE 비율)의 평균값이 0.5 이상, 규격화 PP/PE 비율의 표준 편차가 0.2 이하, 규격화 PP/PE 비율의 첨도(尖度)가 1.0 이하 -1.0 이상인 것이 바람직하다.In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the average value of the standardized polypropylene/polyethylene ratio (hereinafter, the standardized PP/PE ratio) measured by Raman spectroscopy of the first microporous layer is 0.5 or more, and the standardized PP/PE It is preferable that the standard deviation of the ratio is 0.2 or less, and the kurtosis of the normalized PP/PE ratio is 1.0 or less -1.0 or more.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 상기 폴리프로필렌의 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고, 3.0×105 미만이며, 그 함유량이 상기 제1 미다공층 중에 상기 제1 미다공층의 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.5중량% 이상 5중량% 미만 포함되는 것이 바람직하다.In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the weight average molecular weight of the polypropylene is greater than 6.0×10 4 and less than 3.0×10 5 , and the content is the total weight of the polyolefin resin of the first microporous layer in the first microporous layer. It is preferable to contain 0.5% by weight or more and less than 5% by weight as 100% by weight.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 3층 이상으로 구성되며, 양 표층 사이에 배치된 제2 미다공층을 포함하고, 상기 제2 미다공층은 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상인 폴리에틸렌을 포함하는 것이 바람직하다.The polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention consists of three or more layers, and includes a second microporous layer disposed between both surface layers, and the second microporous layer has a terminal vinyl group concentration of 0.2 per 10,000 carbon atoms by infrared spectroscopy. It is preferred to include more than two polyethylenes.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 상기 제1 미다공층으로 이루어지는 양 표층 사이에 상기 제2 미다공층이 배치되어 이루어지는 3층 구조를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has a three-layer structure in which the second microporous layer is disposed between both surface layers made of the first microporous layer.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 상기 제2 미다공층이, 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상인 폴리에틸렌을 제2 미다공층의 전체 폴리올레핀 중량을 100중량%로 하여 20.0중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다.In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the second microporous layer contains at least 20.0% by weight of polyethylene having a terminal vinyl group concentration of 0.2 or more per 10,000 carbon atoms as 100% by weight of the total polyolefin of the second microporous layer. It is desirable.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 상기 제1 미다공층이 제1 폴리올레핀 수지로 이루어지며, 상기 제1 폴리올레핀 수지가 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고, 중량 평균 분자량이 1.0×106 미만인 폴리에틸렌 및 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 폴리프로필렌을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the first microporous layer is made of a first polyolefin resin, the first polyolefin resin has a terminal vinyl group concentration of less than 0.2 per 10,000 carbon atoms, and a weight average molecular weight of 1.0×10 It is preferable to include polyethylene having less than 6 and polypropylene having a weight average molecular weight of greater than 6.0×10 4 and less than 3.0×10 5.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 상기 제1 폴리올레핀 수지가 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고, 중량 평균 분자량이 5.0×104 이상 5.0×105 미만인 고밀도 폴리에틸렌(제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 45.0중량% 이상 99.5중량% 이하가 되는 양), 중량 평균 분자량이 1.0×106 이상 3.0×106 미만인 초고분자량 폴리에틸렌(제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.0중량% 이상 50.0중량% 이하가 되는 양) 및 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 폴리프로필렌(제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.5중량% 이상 5.0중량% 미만이 되는 양)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the first polyolefin resin has a terminal vinyl group concentration of less than 0.2 per 10,000 carbon atoms, and a weight average molecular weight of 5.0×10 4 or more and less than 5.0×10 5. Ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0×10 6 or more and less than 3.0×10 6 to 100% by weight with a total weight of 100% by weight) And the weight average molecular weight is greater than 6.0 × 10 4 and less than 3.0 × 10 5 polypropylene (0.5% by weight or more and 5.0% by weight based on the total weight of the first polyolefin resin as 100% by weight) %).
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 상기 제2 미다공층이 제2 폴리올레핀 수지로 이루어지며, 상기 제2 폴리올레핀 수지가 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상이고, 중량 평균 분자량이 5.0×104 이상 1.0×106 미만인 폴리에틸렌(제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 20.0중량% 이상 99.0중량% 이하가 되는 양), 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고, 중량 평균 분자량이 5.0×104 이상 1.0×106 미만인 고밀도 폴리에틸렌(제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.0중량% 이상 79.0중량% 이하가 되는 양), 중량 평균 분자량이 1.0×106 이상 3.0×106 미만인 초고분자량 폴리에틸렌(제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 1.0중량% 이상 50.0중량% 이하가 되는 양)을 포함하여 이루어지며, 폴리프로필렌을 포함하지 않는 것이 바람직하다.In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the second microporous layer is made of a second polyolefin resin, the second polyolefin resin has a terminal vinyl group concentration of 0.2 per 10,000 carbon atoms or more, and a weight average molecular weight of 5.0×10 Polyethylene of 4 or more and less than 1.0×10 6 (amount that becomes 20.0% by weight or more and 99.0% by weight or less based on the total weight of the second polyolefin resin as 100% by weight), and the terminal vinyl group concentration is less than 0.2 per 10,000 carbon atoms, by weight High-density polyethylene having an average molecular weight of 5.0×10 4 or more and less than 1.0×10 6 (amount of 0.0% by weight or more and 79.0% by weight or less based on the total weight of the second polyolefin resin as 100% by weight), and a weight average molecular weight of 1.0×10 6 or more It comprises ultra-high molecular weight polyethylene of less than 3.0×10 6 (an amount of 1.0 wt% or more and 50.0 wt% or less based on 100 wt% of the total weight of the second polyolefin resin), and preferably does not contain polypropylene.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 폴리프로필렌을 포함하는 제1 미다공층을 가지며, 전해액 주액성이 20초 이하이고, 셧다운 온도가 132℃ 이하이고, 적어도 한 표층이 제1 미다공층이며, 제1 미다공층의 PP 분포가 면내 방향에서 균일하기 때문에, 내산화성, 전해액 주액성 및 셧다운 특성이 우수하다. 셧다운 온도가 보다 낮음으로써, 이상 반응 시에 전지 내의 전지 반응을 더욱 안전하게 정지시킬 수 있다.The polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has a first microporous layer containing polypropylene, has an electrolyte injectability of 20 seconds or less, a shutdown temperature of 132°C or less, at least one surface layer is the first microporous layer, and the first microporous layer. Since the distribution of PP in the air layer is uniform in the in-plane direction, oxidation resistance, electrolyte solution injection property, and shutdown characteristics are excellent. By lowering the shutdown temperature, it is possible to more safely stop the battery reaction in the battery in the event of an abnormal reaction.
전지용 세퍼레이터로서 폴리올레핀 다층 미다공막을 이용하는 경우, 폴리올레핀 다층 미다공막 내에 부분적으로 폴리에틸렌 농도가 높은 부분이 존재하면, 전지의 충방전 중에 폴리올레핀 다층 미다공막의 열화가 발생할 수 있다. 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막을 이용함으로써, 전지의 충방전 중에 발생하는 열화를 억제할 수 있어 전지를 장수명화할 수 있다.When a polyolefin multilayer microporous membrane is used as a battery separator, if a portion having a high polyethylene concentration partially exists in the polyolefin multilayer microporous membrane, deterioration of the polyolefin multilayer microporous membrane may occur during charging and discharging of the battery. By using the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, deterioration occurring during charging and discharging of the battery can be suppressed, and the battery life can be extended.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 폴리프로필렌을 제1 미다공층 중에 제1 미다공층의 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.5중량% 이상 5중량% 미만 포함하는 것이 바람직하다. 투기도와 강도의 균형이 우수하고, 폴리에틸렌 다층 미다공막과 동등한 전해액 주액성을 가지기 때문이다. 또한, 특정 폴리프로필렌의 함유량이 5중량% 미만이면 막 두께 분포가 균일해지기 때문에 바람직하다. 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막을 전지 세퍼레이터로서 사용하는 경우, 전지의 생산성이 향상되고, 또한 그 우수한 내산화성에 의해 전지를 장수명화할 수 있다.In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, a weight average molecular weight of polypropylene having a weight average molecular weight of greater than 6.0 × 10 4 and less than 3.0 × 10 5 is used as 100% by weight of the total weight of the polyolefin resin in the first microporous layer in the first microporous layer. It is preferable to contain less than 5% by weight. This is because it has an excellent balance of air permeability and strength, and has an electrolyte solution injectability equivalent to that of a polyethylene multilayer microporous membrane. Further, if the content of the specific polypropylene is less than 5% by weight, it is preferable because the film thickness distribution becomes uniform. When the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is used as a battery separator, the productivity of the battery is improved, and the battery life can be extended due to its excellent oxidation resistance.
또한, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법에 따르면, 상술한 특성을 갖는 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막을 효율적으로 제조할 수 있다.Further, according to the method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention having the above-described characteristics can be efficiently produced.
도 1은 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막(실시예 1)의 제1 미다공층의 규격화 PP/PE 비율의 분포도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막(실시예 1)의 제1 미다공층의 규격화 PP/PE 비율의 2차원 분포도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 폴리올레핀 다층 미다공막(비교예 1)의 제1 미다공층의 규격화 PP/PE 비율의 2차원 분포도를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the distribution of the normalized PP/PE ratio of the first microporous layer of the polyolefin multilayer microporous membrane (Example 1) of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a two-dimensional distribution diagram of the normalized PP/PE ratio of the first microporous layer of the polyolefin multilayer microporous membrane (Example 1) of the present invention.
3 is a graph showing a two-dimensional distribution diagram of a normalized PP/PE ratio of a first microporous layer of a polyolefin multilayer microporous membrane (Comparative Example 1).
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명이 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 그 요지의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 2층 이상이며, 바람직하게는 3층이고, 제1 미다공층을 적어도 한 층 갖는다. 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막에서 제1 미다공층은 폴리에틸렌을 주성분으로 하며, 폴리프로필렌을 포함하는 폴리올레핀 수지(제1 폴리올레핀 수지)로 구성된다. 또한, 제1 미다공층은 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 적어도 한 표층이다. 제1 미다공층 이외의 층은 제2 폴리올레핀 수지로 이루어지는 제2 미다공층일 수 있다. 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 양 표층(스킨층)이 제1 미다공층이고, 양 표층 사이(코어층)에 제2 미다공층이 배치된 3층 구조를 갖는 것이 바람직하다.The polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has two or more layers, preferably three layers, and has at least one first microporous layer. In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the first microporous layer is composed of polyethylene as a main component, and is composed of a polyolefin resin (first polyolefin resin) containing polypropylene. Further, the first microporous layer is at least one surface layer of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention. Layers other than the first microporous layer may be a second microporous layer made of a second polyolefin resin. It is preferable that the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has a three-layer structure in which both surface layers (skin layers) are the first microporous layer, and the second microporous layer is disposed between both surface layers (core layer).
이하에 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막에서 사용하는 폴리올레핀 수지를 설명한다.Hereinafter, the polyolefin resin used in the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention will be described.
[1]원료[1] Raw materials
[폴리올레핀 수지][Polyolefin resin]
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막을 구성하는 제1 및 제2 폴리올레핀 수지는, 폴리에틸렌(PE)을 주성분으로 하며, 폴리올레핀 수지 전체를 100중량%로 하여 폴리에틸렌의 비율이 바람직하게는 80중량% 이상, 보다 바람직하게는 90중량% 이상 포함한다. 제1 및 제2 폴리올레핀 수지는 폴리올레핀 이외의 수지를 포함하는 조성물일 수 있다. 따라서, "폴리올레핀 수지"라는 말은 폴리올레핀뿐 아니라 폴리올레핀 이외의 수지를 포함하는 것일 수 있다.The first and second polyolefin resins constituting the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention are made of polyethylene (PE) as a main component, and the ratio of polyethylene is preferably 80% by weight or more, with the total polyolefin resin being 100% by weight. Preferably it contains 90% by weight or more. The first and second polyolefin resins may be compositions containing resins other than polyolefins. Thus, the term "polyolefin resin" may include not only polyolefins but also resins other than polyolefins.
[제1 폴리올레핀 수지][1st polyolefin resin]
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막에서 제1 미다공층은 제1 폴리올레핀 수지로 구성된다. 제1 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 외에 폴리프로필렌을 포함한다. 이하에 각 성분에 대해 상세히 나타낸다.In the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the first microporous layer is composed of a first polyolefin resin. The first polyolefin resin includes polypropylene in addition to polyethylene. Each component is shown in detail below.
폴리에틸렌Polyethylene
폴리에틸렌은 (a) Mw(중량 평균 분자량)가 1.0×106 미만인 폴리에틸렌(이하, 「PE(A)」), 또는 (b) PE(A) 및 Mw가 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE)으로 이루어지는 조성물(이하, 「PE 조성물(B)」)인 것이 바람직하다.Polyethylene is (a) polyethylene having a Mw (weight average molecular weight) of less than 1.0×10 6 (hereinafter referred to as “PE(A)”), or (b) PE(A) and ultra-high molecular weight polyethylene (UHMwPE) having a Mw of 1.0×10 6 or more (UHMwPE ) It is preferable that it is a composition (hereinafter, "PE composition (B)") consisting of.
PE(A) 및 PE 조성물(B)의 Mw와 수평균 분자량(Mn)의 비 Mw/Mn(분자량 분포)는 한정적은 아니지만, 5~300의 범위내인 것이 바람직하고, 5~100의 범위내인 것이 보다 바람직하고, 5~25의 범위내인 것이 특히 바람직하다. Mw/Mn이 상기 바람직한 범위이면, 폴리에틸렌 용액의 압출이 용이하고, 수득되는 폴리올레핀 다층 미다공막의 강도도 우수하다.The ratio Mw/Mn (molecular weight distribution) of Mw and number average molecular weight (Mn) of PE (A) and PE composition (B) is not limited, but is preferably within the range of 5 to 300, and within the range of 5 to 100. It is more preferable that it is, and it is especially preferable that it exists in the range of 5-25. When Mw/Mn is in the above preferred range, extrusion of the polyethylene solution is easy, and the strength of the obtained polyolefin multilayer microporous membrane is also excellent.
PE(A)PE(A)
PE(A)는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 중 어느 것이든 무방하나, HDPE가 바람직하다. PE(A)는 에틸렌의 단독 중합체뿐 아니라, 다른 α-올레핀을 소량 함유하는 공중합체일 수도 있다. 에틸렌 이외의 다른 α-올레핀으로서는 프로필렌, 부텐-1, 헥센-1, 펜텐-1, 4-메틸펜텐-1, 옥텐, 초산비닐, 메타크릴산메틸, 스티렌 등을 예로 들 수 있다.PE (A) may be any of high-density polyethylene (HDPE), medium-density polyethylene (MDPE), and low-density polyethylene (LDPE), but HDPE is preferred. PE(A) may be not only a homopolymer of ethylene but also a copolymer containing a small amount of other α-olefins. Examples of other α-olefins other than ethylene include propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, octene, vinyl acetate, methyl methacrylate, and styrene.
PE(A)는 10,000개의 탄소 원자당 0.20개 미만의 말단 불포화기를 갖는 폴리에틸렌이다. 임의로, PE(A)는 10,000개의 탄소 원자당 0.14 이하 또는 0.12 이하, 예를 들어 0.05~0.14개의 범위내(예를 들어 측정 한계 미만)의 말단 불포화기를 갖는다. 또한, PE(A)는 예를 들어 약 2.0×105~약 0.9×106의 범위라는 1.0×106 미만의 중량 평균 분자량(Mw), 약 2.0~50.0의 범위내의 분자량 분포(MWD, Mw를 수평균 분자량 Mn으로 나눈 값으로 정의함)를 가질 수 있다. PE(A)의 Mw는 1.0×104 이상~5.0×105 미만인 것이 바람직하다. 그 중에서도 HDPE의 Mw는 5.0×104 이상~4.0×105 미만이 보다 바람직하다. PE(A)는 Mw 또는 밀도가 다른 것 2종 이상으로 이루어지도록 할 수도 있다.PE(A) is a polyethylene having less than 0.20 terminal unsaturated groups per 10,000 carbon atoms. Optionally, PE(A) has terminal unsaturation groups in the range of 0.14 or less or 0.12 or less, such as 0.05 to 0.14 (eg below the measurement limit) per 10,000 carbon atoms. In addition, PE (A) is, for example, a weight average molecular weight (Mw) of less than 1.0 × 10 6 in the range of about 2.0 × 10 5 to about 0.9 × 10 6 , molecular weight distribution in the range of about 2.0 to 50.0 (MWD, Mw Is defined as a value divided by the number average molecular weight Mn). It is preferable that Mw of PE(A) is 1.0×10 4 or more and less than 5.0×10 5. Among these, the Mw of HDPE is more preferably 5.0×10 4 or more and less than 4.0×10 5. PE(A) may be made of two or more different types of Mw or different density.
PE 조성물(B)PE composition (B)
폴리에틸렌이 PE 조성물(B)인 경우, PE(A)의 상한은 제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 99.5중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 98.0중량%이다. PE(A)의 하한은 45.0중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60중량%이다.When polyethylene is the PE composition (B), the upper limit of PE (A) is preferably 99.5% by weight, more preferably 98.0% by weight, based on the total weight of the first polyolefin resin as 100% by weight. The lower limit of PE(A) is preferably 45.0% by weight, more preferably 60% by weight.
UHMwPE의 함유량은 제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 50중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 40중량% 이하다. 이 함유량이 상기 바람직한 범위이면, 성형 시에 압력 상승이 초래되지 않고 생산성도 양호하다. 또한, 이 함유량의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 기계적 강도 유지 및 높은 멜트 다운 온도 유지의 관점에서 0.1중량%인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1중량%, 또한 25중량%인 것이 특히 바람직하다. UHMwPE를 0.1중량% 이상 50중량% 이하로 함으로써, 강도, 투기도 균형이 우수한 폴리올레핀 다층 미다공막을 수득할 수 있다.The content of UHMwPE is preferably 50% by weight or less by making the total weight of the
UHMwPE의 Mw는 1.0×106~3.0×106의 범위내인 것이 바람직하다. UHMwPE의 Mw를 3.0×106 이하로 함으로써, 용융 압출을 용이하게 할 수 있다. UHMwPE는 에틸렌의 단독 중합체뿐 아니라, 다른 α-올레핀을 소량 함유하는 공중합체일 수도 있다. 에틸렌 이외의 다른 α-올레핀은 상기와 동일할 수 있다.The Mw of UHMwPE is preferably in the range of 1.0×10 6 to 3.0×10 6. Melt extrusion can be facilitated by setting Mw of UHMwPE to 3.0×10 6 or less. UHMwPE may be not only a homopolymer of ethylene but also a copolymer containing a small amount of other α-olefins. Other α-olefins other than ethylene may be the same as above.
PE 조성물(B)은 임의 성분으로서 Mw가 1.0×104~4.0×106인 폴리부텐-1 및 Mw가 1.0×104~4.0×106인 에틸렌/α-올레핀 공중합체 중 어느 것을 포함해도 무방하다. 이들 임의 성분은 제1 폴리올레핀 수지 전체를 100중량%로 하여 40중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.The PE composition (B) may contain any of polybutene-1 having a Mw of 1.0×10 4 to 4.0×10 6 as an optional component and an ethylene/α-olefin copolymer having a Mw of 1.0×10 4 to 4.0×10 6 It's okay. It is preferable that these optional components are contained in an amount of 40% by weight or less based on the total amount of the first polyolefin resin as 100% by weight.
폴리프로필렌Polypropylene
폴리프로필렌의 함유량은 제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 5.0중량% 미만인 것이 바람직하다. 폴리프로필렌의 함유량의 상한은 바람직하게는 3.5중량%이다. 폴리프로필렌의 함유량의 하한은 바람직하게는 0.5중량%, 보다 바람직하게는 1.0중량%이다. 폴리프로필렌의 함유량이 상기 범위내이면 내산화성, 막 두께 균일성 및 강도가 향상된다.The content of polypropylene is preferably less than 5.0% by weight based on the total weight of the first polyolefin resin as 100% by weight. The upper limit of the content of polypropylene is preferably 3.5% by weight. The lower limit of the content of polypropylene is preferably 0.5% by weight, more preferably 1.0% by weight. When the content of polypropylene is within the above range, oxidation resistance, film thickness uniformity, and strength are improved.
폴리프로필렌의 Mw는 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 것이 바람직하고, 6.0×104보다 크고 1.5×105 미만인 것이 보다 바람직하다. 폴리프로필렌의 분자량 분포(Mw/Mn)는 1.01~100인 것이 바람직하고, 1.1~50인 것이 보다 바람직하다. 폴리프로필렌은 단독물일 수도 있고, 2종 이상의 폴리프로필렌을 포함하는 조성물일 수도 있다.Mw of the polypropylene is preferably greater than 6.0, less than 3.0 × 10 5 × 10 4, and more preferably 6.0 × 10 4 to greater than 1.5 × 10 5 less. It is preferable that it is 1.01-100, and, as for the molecular weight distribution (Mw/Mn) of polypropylene, it is more preferable that it is 1.1-50. Polypropylene may be a single substance or a composition containing two or more types of polypropylene.
한정적은 아니지만, 폴리프로필렌의 융점은 150~175℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 150~160℃이다.Although not limited, the melting point of polypropylene is preferably 150 to 175°C, more preferably 150 to 160°C.
폴리프로필렌으로서는 단독 중합체뿐 아니라, 다른 α-올레핀 또는 디올레핀을 포함하는 블록 공중합체 및/또는 랜덤 공중합체일 수도 있다. 다른 올레핀으로서는 에틸렌 또는 탄소수 4~8의 α-올레핀이 바람직하다. 탄소수 4~8의 α-올레핀으로서는 예를 들어 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 등을 예로 들 수 있다. 디올레핀의 탄소수는 4~14가 바람직하다. 탄소수 4~14의 디올레핀으로서는 예를 들어 부타디엔, 1, 5-헥사디엔, 1, 7-옥타디엔, 1, 9-데카디엔 등을 예로 들 수 있다. 다른 올레핀 또는 디올레핀의 함유율은 프로필렌 공중합체를 100몰%로 하여 10몰% 미만인 것이 바람직하다.The polypropylene may be not only a homopolymer, but also a block copolymer and/or a random copolymer containing other α-olefins or diolefins. As the other olefin, ethylene or an α-olefin having 4 to 8 carbon atoms is preferable. As a C4-C8 alpha-olefin, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, etc. are mentioned, for example. The number of carbon atoms of the diolefin is preferably 4 to 14. As a C4-C14 diolefin, butadiene, 1, 5-hexadiene, 1, 7-octadiene, 1, 9-decadiene, etc. are mentioned, for example. It is preferable that the content rate of other olefins or diolefins is less than 10 mol% based on 100 mol% of the propylene copolymer.
[제2 폴리올레핀 수지][2nd polyolefin resin]
제2 미다공층을 구성하는 제2 폴리올레핀 수지의 형태는 이하와 같다.The form of the second polyolefin resin constituting the second microporous layer is as follows.
제2 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌을 포함한다. 폴리에틸렌은 (a) Mw(중량 평균 분자량)가 1.0×106 미만이고, 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상인 폴리에틸렌(이하, PE(C)), (b) PE(C) 및 Mw가 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE)으로 이루어지는 조성물(이하, PE 조성물(D)), 또는 (c) PE(A), PE(C) 및 Mw가 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE)으로 이루어지는 조성물(이하, PE 조성물(E))인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌은 제1 폴리올레핀 수지에 기재된 폴리에틸렌을 이용할 수 있다. 제2 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌을 포함하지 않는 것이 바람직하다.The second polyolefin resin comprises polyethylene. Polyethylene has (a) Mw (weight average molecular weight) of less than 1.0×10 6 and a terminal vinyl group concentration of 0.2 or more per 10,000 carbon atoms by infrared spectroscopy (hereinafter, PE(C)), (b) PE (C) and a composition consisting of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMwPE) having Mw of 1.0×10 6 or more (hereinafter, PE composition (D)), or (c) PE(A), PE(C) and Mw of 1.0×10 6 It is preferable that it is a composition made of the above-mentioned ultra-high molecular weight polyethylene (UHMwPE) (hereinafter, PE composition (E)). The polyethylene described in the first polyolefin resin can be used. It is preferable that the second polyolefin resin does not contain polypropylene.
제2 폴리올레핀 수지에 PE(C)가 포함되면, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 셧다운 온도가 저하된다. 이는, PE(C)를 포함하는 층에서 폴리에틸렌 성분의 운동성이 높아져, 세공(細孔)이 보다 낮은 온도에서 폐색되기 때문인 것으로 생각된다.When PE(C) is contained in the second polyolefin resin, the shutdown temperature of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is lowered. This is considered to be because the mobility of the polyethylene component increases in the layer containing PE(C), and the pores are clogged at a lower temperature.
PE(C)는 탄소 원자 1.0×104개당 0.20개 이상, 바람직하게는 탄소 원자 1.0×104개당 0.30개 이상, 보다 바람직하게는 탄소 원자 1.0×104개당 0.50개 이상, 예를 들어 탄소 원자 1.0×104개당 0.6~10.0개의 범위의 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도를 갖는다. 또한, PE(C)의 중량 평균 분자량은 1.0×106 미만이고, 바람직하게는 중량 평균 분자량의 상한이 0.9×106, 보다 바람직하게는 8.0×105이다. PE(C)의 Mw의 하한은 2.0×105이고, 바람직하게는 3.0×105이다. PE(C)의 MWD는 약 2~약 50인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 4~약 15이다.PE(C) is at least 0.20 per 1.0×10 4 carbon atoms, preferably at least 0.30 per 1.0×10 4 carbon atoms, more preferably 0.50 or more per 1.0×10 4 carbon atoms, for example, carbon atoms It has a concentration of terminal vinyl groups by infrared spectroscopy in the range of 0.6 to 10.0 per 1.0×10 4 pieces. Further, the weight average molecular weight of PE(C) is less than 1.0×10 6 , preferably the upper limit of the weight average molecular weight is 0.9×10 6 , and more preferably 8.0×10 5 . The lower limit of Mw of PE(C) is 2.0×10 5 , preferably 3.0×10 5 . The MWD of PE(C) is preferably about 2 to about 50, more preferably about 4 to about 15.
폴리에틸렌이 PE 조성물(D) 또는 PE 조성물(E)인 경우, PE(C)의 함유량의 상한은 제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 99.0중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 95.0중량%이다. PE(C)의 하한은 20.0중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60.0중량%이다. PE(C)를 20중량% 이상 포함함으로써 132℃ 이하의 셧다운 온도를 유지하면서, 내산화성이 양호하고 물성 균형이 우수한 폴리올레핀 다층 미다공막을 수득할 수 있다.When polyethylene is a PE composition (D) or a PE composition (E), the upper limit of the content of PE (C) is preferably 99.0% by weight, and more preferably 95.0% by weight of the total weight of the second polyolefin resin as 100% by weight. It is weight percent. The lower limit of PE(C) is preferably 20.0% by weight, more preferably 60.0% by weight. By containing 20% by weight or more of PE (C), it is possible to obtain a polyolefin multilayer microporous membrane having good oxidation resistance and excellent physical property balance while maintaining a shutdown temperature of 132°C or less.
UHMwPE의 함유량은 제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 50.0중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 40.0중량% 이하이다. 이 함유량이 상기 범위내이면, 성형 시에도 압력 상승이 억제되고, 생산성이 향상되기 때문이다. 또한, 이 함유량의 하한은 특별히 제한되지 않으나, 기계적 강도 유지 및 높은 멜트다운 온도 유지의 관점에서 1.0중량%인 것이 보다 바람직하고, 5.0중량%인 것이 특히 바람직하다. UHMwPE를 1.0중량% 이상 50.0중량% 이하로 함으로써, 강도, 투기도 균형이 우수한 폴리올레핀 다층 미다공막을 수득할 수 있다.The content of UHMwPE is preferably 50.0% by weight or less by making the total weight of the
PE 조성물(D) 또는 PE 조성물(E)는 임의 성분으로서 Mw가 1.0×104~4.0×106인 폴리부텐-1 및 Mw가 1.0×104~4.0×106인 에틸렌/α-올레핀 공중합체 중 어느 것을 첨가해도 무방하다. 이들의 첨가량은 제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 40중량% 이하인 것이 바람직하다.PE composition (D) or PE composition (E) have an Mw of 1.0 × 10 4 ~ 4.0 × 10 6 as an optional component of polybutene-1 and an Mw of 1.0 × 10 4 ~ 4.0 × 10 6 of ethylene / α- olefin Any of the coalescence may be added. The amount of these added is preferably 40% by weight or less based on the total weight of the second polyolefin resin being 100% by weight.
[폴리올레핀 수지에서의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 이외의 성분][Components other than polyethylene and polypropylene in polyolefin resin]
상술한 바와 같이, 제1 및 제2 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 이외의 폴리올레핀이나, 폴리올레핀 이외의 수지를 포함하는 조성물일 수 있다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 이외의 폴리올레핀으로서는, 폴리부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 4-메틸펜텐-1, 옥텐 등의 단독 중합체 및 공중합체를 예로 들 수 있다.As described above, the first and second polyolefin resins may be polyolefins other than polyethylene and polypropylene, or a composition containing resins other than polyolefins. Examples of polyolefins other than polyethylene and polypropylene include homopolymers and copolymers such as polybutene-1, pentene-1, hexene-1, 4-methylpentene-1, and octene.
또한, 폴리올레핀 수지가 내열성 수지를 포함하면, 폴리올레핀 다층 미다공막을 전지용 세퍼레이터로서 이용하는 경우에 멜트 다운 온도가 향상되므로, 전지의 고온 보존성이 더욱 향상된다.In addition, when the polyolefin resin contains a heat-resistant resin, the melt down temperature is improved when the polyolefin multilayer microporous membrane is used as a battery separator, so that the high-temperature storage properties of the battery are further improved.
내열성 수지로서는 국제 공개 제2006/137540호에 기재된 것 등을 사용할 수 있다. 내열성 수지의 첨가량은 폴리올레핀 수지 전체를 100중량%로 하여 3~20중량%인 것이 바람직하고, 3~15중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유율이 상기 바람직한 범위이면, 찌름 강도(puncture strength), 인장 파단 강도 등의 기계적 강도가 우수하다.As the heat-resistant resin, those described in International Publication No. 2006/137540 can be used. The amount of the heat-resistant resin to be added is preferably 3 to 20% by weight, more preferably 3 to 15% by weight, with the total polyolefin resin being 100% by weight. When this content is in the above preferred range, mechanical strength such as puncture strength and tensile breaking strength is excellent.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 3층 이상의 미다공층으로 구성되는 경우, 제3 미다공층 또는 그 이상의 미다공층을 포함할 수 있다. 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막이 3층의 미다공층으로 구성되는 경우, 상기 제3 미다공층은 제1 미다공층과 반대측의 표층에 위치한다. 제3 미다공층을 구성하는 수지는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제1 폴리올레핀 수지 또는 제2 폴리올레핀 수지로 이루어질 수 있으나, 폴리프로필렌을 포함하지 않는 것이 바람직하다.When the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is composed of three or more microporous layers, it may include a third microporous layer or a higher microporous layer. When the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is composed of three microporous layers, the third microporous layer is located on a surface layer opposite to the first microporous layer. The resin constituting the third microporous layer is not particularly limited, but may be made of a first polyolefin resin or a second polyolefin resin, but it is preferable not to contain polypropylene.
[2]폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법[2] Method for producing polyolefin multilayer microporous membrane
다음으로, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법을 설명한다. 아울러, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.Next, the method of manufacturing the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention will be described. In addition, the method of manufacturing the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is not limited thereto.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법은,The method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention,
(a) 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 폴리올레핀 용액을 조제하는 공정으로서,(a) As a step of preparing a polyolefin solution by melt-kneading a polyolefin resin and a film-forming solvent,
(a-1) 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고, 중량 평균 분자량이 1.0×106 미만인 폴리에틸렌 및 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 폴리프로필렌을 포함하는 제1 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제하는 공정 및(a-1) Polyethylene having a terminal vinyl group concentration of less than 0.2 per 10,000 carbon atoms and a weight average molecular weight of less than 1.0 × 10 6 by infrared spectroscopy, and a weight average molecular weight greater than 6.0 × 10 4 and less than 3.0 × 10 5 A step of preparing a first polyolefin solution by melt-kneading a first polyolefin resin containing polypropylene and a film-forming solvent, and
(a-2) 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상이고, 중량 평균 분자량이 1.0×106 미만인 폴리에틸렌 및 중량 평균 분자량이 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 제2 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제하는 공정을 포함하는 공정,(a-2) comprising polyethylene having a terminal vinyl group concentration of 0.2 or more per 10,000 carbon atoms by infrared spectroscopy and a weight average molecular weight of less than 1.0×10 6 and ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0×10 6 or more A process including a process of preparing a second polyolefin solution by melt-kneading a second polyolefin resin and a film-forming solvent,
(b) 전단 속도 60/sec 이상으로 폴리올레핀 용액을 압출하여 성형체를 형성하는 공정과(b) forming a molded article by extruding a polyolefin solution at a shear rate of 60/sec or more, and
(c) 수득된 압출 성형체를 냉각 속도 30℃/sec 이상으로 냉각하여 겔상 시트를 형성하는 공정과(c) cooling the obtained extruded product at a cooling rate of 30° C./sec or more to form a gel-like sheet; and
(d) 수득된 겔상 시트를 적어도 1축 방향으로 연신하여 연신물을 제작하는 공정과(d) a step of producing a stretched product by stretching the obtained gel-like sheet in at least one axial direction; and
(e) 수득된 연신물에서 상기 막 형성용 용제를 제거하는 공정을 포함한다.(e) a step of removing the film-forming solvent from the obtained stretched material.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법은 적층 방법에 따라 크게 네 가지로 분류할 수 있으므로, 이하 그 분류별로 설명한다.Since the manufacturing method of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention can be classified into four types according to the lamination method, it will be described below for each classification.
(2-1) 제1 제조 방법(2-1) The first manufacturing method
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막을 제조하는 제1 제조 방법은, (i) 제1 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제하고, (ii) 제2 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제하고, (iii) 제1 및 제2 폴리올레핀 용액을 하나의 다이에서 동시에 압출하고, (iv) 수득된 압출 성형체를 냉각하여 겔상 시트를 형성한다. 또한, (v) 겔상 시트를 적어도 1축 방향으로 연신하여 연신물을 제작하는 공정(제1 연신 공정), (vi) 연신물에서 막 형성용 용제를 제거(세정)하는 공정 및 (vii) 세정 후의 막을 건조하는 공정을 포함한다. (i)~(vii)의 공정 후, (viii) 건조한 막을 적어도 1축 방향으로 다시 연신하는 공정(제2 연신 공정) 및 (ix) 열처리하는 공정을 더 포함할 수도 있다. 필요에 따라, (vi)의 막 형성용 용제 제거 공정 전에 열 고정 처리 공정, 열 롤 처리 공정 및 열용제 처리 공정 중 하나를 마련할 수도 있다. 또한, (i)~(ix)의 공정 후, 건조 공정, 열처리 공정, 전리 방사(ionizing radiation)에 의한 가교처리 공정, 친수화 처리 공정, 표면피복 처리 공정 등을 마련할 수도 있다. 또한, (v) 제1 연신 공정 후, 연신물을 열처리하는 공정을 마련할 수도 있다.The first production method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is: (i) melt-kneading a first polyolefin resin and a film-forming solvent to prepare a first polyolefin solution, and (ii) a second polyolefin resin and film formation. The solvent is melt-kneaded to prepare a second polyolefin solution, (iii) the first and second polyolefin solutions are simultaneously extruded in one die, and (iv) the obtained extruded body is cooled to form a gel-like sheet. In addition, (v) a step of producing a stretched product by stretching the gel-like sheet in at least one axial direction (first stretching step), (vi) a step of removing (washing) a film-forming solvent from the stretched product, and (vii) washing. It includes a step of drying the subsequent film. After the steps (i) to (vii), (viii) a step of stretching the dried film again in at least one axial direction (second stretching step) and (ix) a step of heat treatment may be further included. If necessary, one of a heat setting treatment step, a heat roll treatment step, and a heat solvent treatment step may be provided before the film-forming solvent removal step of (vi). In addition, after the steps (i) to (ix), a drying step, a heat treatment step, a crosslinking treatment step by ionizing radiation, a hydrophilic treatment step, a surface coating treatment step, and the like may be provided. Moreover, (v) After the 1st extending|stretching process, you can also provide the process of heat-processing a stretched object.
(i) 제1 폴리올레핀 용액의 조제(i) Preparation of the first polyolefin solution
제1 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제한다. 상술한 제1 폴리올레핀 수지에 적당한 막 형성용 용제를 배합한 후, 용융 혼련하여 폴리올레핀 수지 용액을 조제한다. 용융 혼련 방법으로서, 예를 들어 일본 특허 제2132327호 및 일본 특허 제3347835호의 명세서에 기재된 2축 압출기를 이용하는 방법을 이용할 수 있다. 용융 혼련 방법은 공지된 것이므로 설명을 생략한다. 단, 폴리올레핀 수지 용액의 폴리올레핀 수지 농도는, 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제의 합계를 100중량%로 하여, 폴리올레핀 수지가 20~50중량%이며, 바람직하게는 25~45중량%이다. 폴리올레핀 수지 용액의 폴리올레핀 수지 농도가 상기 범위내이면, 생산성의 저하나 겔상 시트의 성형성의 저하가 방지된다.The first polyolefin resin and the film-forming solvent are melt-kneaded to prepare a first polyolefin solution. After mixing the above-described first polyolefin resin with a suitable film-forming solvent, it is melt-kneaded to prepare a polyolefin resin solution. As the melt-kneading method, for example, a method using a twin screw extruder described in the specifications of Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used. Since the melt-kneading method is known, its description is omitted. However, as for the polyolefin resin concentration in the polyolefin resin solution, the total of the polyolefin resin and the film-forming solvent is 100% by weight, and the polyolefin resin is 20 to 50% by weight, preferably 25 to 45% by weight. When the polyolefin resin concentration in the polyolefin resin solution is within the above range, a decrease in productivity and a decrease in the moldability of a gel-like sheet are prevented.
제1 폴리올레핀 수지로서는 상기한 바와 같은 것이 사용 가능하다.As the first polyolefin resin, those described above can be used.
(ii) 제2 폴리올레핀 용액의 조제(ii) Preparation of the second polyolefin solution
제2 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제한다. 제2 폴리올레핀 용액에 이용하는 막 형성용 용제는, 제1 폴리올레핀 용액에 이용하는 막 형성용 용제와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있지만, 동일한 것이 바람직하다. 그 이외의 조제 방법은 제1 폴리올레핀 용액의 조제의 경우와 동일할 수 있다.The second polyolefin resin and the film-forming solvent are melt-kneaded to prepare a second polyolefin solution. The film-forming solvent used in the second polyolefin solution may be the same as or different from the film-forming solvent used in the first polyolefin solution, but the same is preferable. Other preparation methods may be the same as in the case of preparation of the first polyolefin solution.
제2 폴리올레핀 수지로서는 상기한 바와 같은 것이 사용 가능하다.As the second polyolefin resin, those described above can be used.
(iii) 압출(iii) extrusion
제1 및 제2 폴리올레핀 용액을 각각 압출기로부터 하나의 다이로 공급하고, 거기서 두 용액을 층상으로 조합시켜 시트상으로 압출한다. 3층 이상의 구조를 갖는 폴리올레핀 다층 미다공막을 제조하는 경우, 제1 폴리올레핀 용액이 적어도 한 표층(제1 미다공층)을 형성하고, 제2 폴리올레핀 용액이 양 표층 사이의 적어도 한 층(제2 미다공층)을 형성하도록(바람직하게는 양 표층 중 한쪽 또는 양쪽 모두와 접촉하도록) 두 용액을 층상으로 조합시켜 시트상으로 압출한다.Each of the first and second polyolefin solutions is fed from an extruder to one die, where the two solutions are combined in a layered form and extruded into a sheet. When manufacturing a polyolefin multilayer microporous membrane having a structure of three or more layers, the first polyolefin solution forms at least one surface layer (the first microporous layer), and the second polyolefin solution is at least one layer between the two surface layers (the second microporous layer). ) To form (preferably to contact one or both of the surface layers), the two solutions are combined in a layered form and extruded into a sheet form.
압출 방법은 플랫 다이(flat die)법 및 인플레이션(inflation)법 중 어느 것이든 무방하다. 어느 방법이든, 용액을 각각의 매니폴드로 공급하고 다층용 다이의 립(lip) 입구에서 층상으로 적층하는 방법(다수 매니폴드법), 또는 용액을 미리 층상의 흐름으로 하여 다이에 공급하는 방법(블록법)을 이용할 수 있다. 다수 매니폴드법 및 블록법 자체는 공지된 것이므로 이들의 상세한 설명은 생략한다. 다층용 플랫 다이의 갭은 0.1~5mm인 것이 바람직하다. 압출 온도는 140~250℃가 바람직하고, 압출 속도는 0.2~15m/min이 바람직하다. 제1 및 제2 폴리올레핀 용액의 각 압출량을 조절함으로써, 제1 및 제2 미다공층의 막 두께비를 조절할 수 있다.The extrusion method may be either a flat die method or an inflation method. Either way, a method of supplying a solution to each manifold and laminating in a layered form at the lip inlet of a multilayer die (multiple manifold method), or a method of supplying the solution to the die in a pre-layered flow ( Block method) can be used. Since the multiple manifold method and the block method itself are known, detailed descriptions thereof will be omitted. The gap of the multilayer flat die is preferably 0.1 to 5 mm. The extrusion temperature is preferably 140 to 250°C, and the extrusion speed is preferably 0.2 to 15 m/min. By controlling the amount of each extrusion of the first and second polyolefin solutions, the film thickness ratio of the first and second microporous layers can be adjusted.
2축 압출기의 스크류의 길이(L)와 직경(D)의 비(L/D)는 20~100의 범위가 바람직하다. 2축 압출기의 실린더 내경은 40~200mm인 것이 바람직하다. 폴리올레핀 수지를 2축 압출기에 넣을 때, 스크류 회전수(Ns(rpm))에 대한 폴리올레핀 수지 용액의 투입량(Q(㎏/h))의 비(Q/Ns)는 0.1~0.55 ㎏/h/rpm으로 하는 것이 바람직하다. 스크류 회전수(Ns)는 180rpm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 스크류 회전수(Ns)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 500rpm이 바람직하다.The ratio (L/D) of the length (L) and diameter (D) of the screw of the twin screw extruder is preferably in the range of 20 to 100. It is preferable that the inner diameter of the cylinder of the twin screw extruder is 40 to 200 mm. When putting the polyolefin resin into the twin screw extruder, the ratio (Q/Ns) of the input amount of the polyolefin resin solution (Q (kg/h)) to the screw rotation speed (Ns (rpm)) is 0.1 to 0.55 kg/h/rpm It is preferable to do it. It is preferable to set the screw rotation speed (Ns) to 180 rpm or more. The upper limit of the screw rotation speed (Ns) is not particularly limited, but 500 rpm is preferred.
압출 방법으로서는, 예를 들어 일본 특허 제2132327호 및 일본 특허 제3347835호에 개시된 방법을 이용할 수 있지만, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법에서는, 제1 폴리올레핀 수지 용액을 포함하는 폴리올레핀 수지 용액의 다이로부터의 전단 속도가 60/sec 이상인 것을 특징으로 한다. 다이로부터의 전단 속도는 150/sec 이상인 것이 보다 바람직하다.As the extrusion method, for example, a method disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used, but in the method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, a polyolefin resin solution containing a first polyolefin resin solution It is characterized in that the shear rate from the die is 60/sec or more. It is more preferable that the shear rate from the die is 150/sec or more.
(iv) 겔상 시트의 형성(iv) Formation of gel-like sheet
(iii)에 의해 수득된 압출 성형체를 냉각하여 겔상 시트를 형성한다. 겔상 시트의 형성 방법으로서, 예를 들어 일본 특허 제2132327호 및 일본 특허 제3347835호에 개시된 방법을 이용할 수 있다. 냉각은 압출 성형체가 40℃ 이하가 될 때까지 실시하는 것이 바람직하다. 냉각을 통해, 막 형성용 용제에 의해 분리된 폴리올레핀의 미크로상(microphase)을 고정화할 수 있다. 냉각 방법으로서는 냉풍, 냉각수 등의 냉매에 접촉시키는 방법, 냉각 롤에 접촉시키는 방법 등을 이용할 수 있다.The extruded body obtained by (iii) is cooled to form a gel-like sheet. As a method for forming a gel-like sheet, for example, a method disclosed in Japanese Patent No. 2132327 and Japanese Patent No. 3347835 can be used. It is preferable to perform cooling until the extruded body becomes 40 degreeC or less. Through cooling, the microphase of the polyolefin separated by the film-forming solvent can be immobilized. As the cooling method, a method of contacting a refrigerant such as cold air or cooling water, a method of contacting a cooling roll, or the like can be used.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법에서는, 제1 폴리올레핀 수지 용액을 포함하는 폴리올레핀 수지 용액의 압출 성형체의 냉각 속도가 30℃/sec 이상인 것을 특징으로 한다.In the method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention, the cooling rate of the extruded product of the polyolefin resin solution containing the first polyolefin resin solution is 30°C/sec or more.
다이로부터의 전단 속도 및 냉각 속도를 적절히 제어하면, 겔상 시트내에서의 폴리프로필렌의 분포를 균일하게 하는 것이 용이하고, 내산화성 및 전해액 주액성이 양호해진다.If the shear rate and the cooling rate from the die are properly controlled, it is easy to make the distribution of polypropylene in the gel-like sheet uniform, and the oxidation resistance and electrolyte solution injection property are improved.
(v) 제1 연신 공정(v) 1st stretching process
수득된 겔상 시트를 적어도 1축 방향으로 연신한다. 제1 연신에 의해 폴리에틸렌 결정 라멜라(lamellar)층간의 개열(cleavage)이 발생하고, 폴리에틸렌 상이 미세화되어 다수의 피브릴(fibril)이 형성된다. 수득되는 피브릴은 3차원 망목 구조(3차원적으로 불규칙하게 연결된 네트워크 구조)를 형성한다. 겔상 시트는 막 형성용 용제를 포함하므로 균일하게 연신할 수 있다. 제1 연신은 겔상 시트를 가열한 후, 통상의 텐터(tenter)법, 롤법, 인플레이션법, 압연법 또는 이들 방법의 조합에 의해 소정 배율로 실시할 수 있다. 제1 연신은 1축 연신이든 2축 연신이든 무방하나, 2축 연신이 바람직하다. 2축 연신의 경우, 동시 2축 연신 또는 축차 연신 중 어느 것이든 실시할 수 있다.The obtained gel-like sheet is stretched in at least one axial direction. The first stretching causes cleavage between the polyethylene crystal lamellar layers, and the polyethylene phase is refined to form a plurality of fibrils. The obtained fibrils form a three-dimensional network structure (a three-dimensionally irregularly connected network structure). Since the gel-like sheet contains a film-forming solvent, it can be stretched uniformly. The first stretching can be performed at a predetermined magnification by heating the gel-like sheet and then by a conventional tenter method, roll method, inflation method, rolling method, or a combination of these methods. The first stretching may be uniaxial or biaxial stretching, but biaxial stretching is preferred. In the case of biaxial stretching, either simultaneous biaxial stretching or sequential stretching can be performed.
연신 배율은 겔상 시트의 두께에 따라 다르지만, 1축 연신에서는 2배 이상으로 하는 것이 바람직하며, 3~30배로 하는 것이 보다 바람직하다. 2축 연신에서는 어느 방향으로도 적어도 3배 이상, 즉 면적 배율로 9배 이상으로 하는 것이 바람직하며, 이로써, 수득되는 폴리올레핀 다층 미다공막의 찌름 강도가 향상되고, 고탄성화, 고강도화가 가능해진다. 또한, 면적 배율이 상기 바람직한 범위이면, 연신 장치, 연신 조작 등의 점에서 제약이 생기지 않는다. 아울러, 2축 연신에서는 양방향의 배율을 동일한 배율로 하는 것이 바람직하다.The draw ratio varies depending on the thickness of the gel-like sheet, but in uniaxial stretching, it is preferably set to 2 times or more, more preferably 3 to 30 times. In biaxial stretching, it is preferable to make it at least 3 times or more in any direction, that is, 9 times or more in area magnification, whereby the puncture strength of the obtained polyolefin multilayer microporous membrane is improved, and high elasticity and high strength can be achieved. In addition, if the area magnification is within the above-described preferable range, there are no restrictions in terms of a stretching device, stretching operation, and the like. In addition, in biaxial stretching, it is preferable that the magnification in both directions is the same magnification.
제1 연신 온도는, 폴리올레핀 용액의 조제에 이용한 폴리에틸렌의 융점을 약 10℃ 초과하는 온도 이하로 하는 것이 바람직하다. 연신 온도는 Tcd 초과~Tme 미만의 범위일 수 있다. Tme 및 Tcd는 각각 폴리올레핀 용액의 조제에 이용한 모든 폴리에틸렌의 융점 및 결정 분산 온도이다. 연신 온도가 Tme +10℃ 이하이면, 연신 중에 겔상 시트 중의 폴리올레핀의 분자쇄의 배향이 촉진되는 경향이 있다. 한편, 연신 온도가 Tcd 이상이면, 연신에 의한 파막이 억제되어 고배율의 연신이 가능해진다. 일 실시 형태에 있어서, 연신 온도는 약 90℃~약 140℃이거나, 약 100℃~약 130℃이다. 폴리올레핀 수지가 90중량% 이상의 폴리에틸렌으로 이루어지는 경우, 연신 온도를 통상 90~130℃의 범위내로 하고, 바람직하게는 100~125℃의 범위내로 하고, 보다 바람직하게는 105~120℃의 범위내로 한다.It is preferable that the first stretching temperature is a temperature that exceeds about 10°C of the melting point of the polyethylene used to prepare the polyolefin solution. The stretching temperature may be in the range of greater than Tcd to less than Tme. Tme and Tcd are the melting points and crystal dispersion temperatures of all polyethylenes used in the preparation of the polyolefin solution, respectively. When the stretching temperature is Tme +10°C or less, the orientation of the molecular chains of the polyolefin in the gel-like sheet tends to be promoted during stretching. On the other hand, when the stretching temperature is Tcd or higher, film breakage due to stretching is suppressed, and stretching at a high magnification becomes possible. In one embodiment, the stretching temperature is about 90°C to about 140°C, or about 100°C to about 130°C. When the polyolefin resin is made of 90% by weight or more of polyethylene, the stretching temperature is usually in the range of 90 to 130°C, preferably in the range of 100 to 125°C, and more preferably in the range of 105 to 120°C.
PE(A), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE), 제2 폴리올레핀 수지, 또는 폴리에틸렌 조성물(PE 조성물(B)), PE(C), PE 조성물(D)의 Tme는 일반적으로 약 130℃~약 140℃이며, Tcd는 약 90℃~약 100℃이다. Tcd는 ASTM D 4065에 따른 동적 점탄성의 온도 특성으로부터 구할 수 있다.Tme of PE(A), ultra high molecular weight polyethylene (UHMwPE), second polyolefin resin, or polyethylene composition (PE composition (B)), PE(C), PE composition (D) is generally about 130°C to about 140°C And Tcd is about 90°C to about 100°C. Tcd can be obtained from the temperature characteristics of dynamic viscoelasticity according to ASTM D 4065.
제1 연신은 온도가 다른 다단계 연신을 실시할 수 있으며, 전단 및 후단의 연신 온도 및 최종 연신 배율은 각각 상기 범위내로 한다. 원하는 물성에 따라, 막 두께 방향으로 온도 분포를 두어 연신할 수 있으며, 이로써 더욱 기계적 강도가 우수한 폴리올레핀 다층 미다공막을 수득할 수 있다. 그 방법으로서는 예를 들어 일본 특허 제3347854호에 개시된 방법을 이용할 수 있다.The first stretching may perform multi-stage stretching at different temperatures, and the stretching temperatures and final stretching ratios at the front and rear ends are within the above ranges, respectively. Depending on the desired physical properties, it can be stretched by placing a temperature distribution in the film thickness direction, thereby obtaining a polyolefin multilayer microporous film having more excellent mechanical strength. As the method, for example, a method disclosed in Japanese Patent No. 3347854 can be used.
(vi) 막 형성용 용제 제거(세정) 공정(vi) Film formation solvent removal (washing) process
다음으로, 세정 용제를 이용하여 연신된 겔상 시트(연신물) 중에 잔류하는 막 형성용 용제를 제거한다. 폴리올레핀상은 막 형성용 용제와 상분리되어 있으므로, 막 형성용 용제를 제거하면 다공질의 막이 수득된다. 세정 용제 및 이를 이용한 막 형성용 용제의 제거 방법은 공지된 것이므로 설명을 생략한다. 예를 들어 일본 특허 제2132327호 명세서나 일본 공개특허공보 제2002-256099호에 개시된 방법을 이용할 수 있다.Next, the solvent for film formation remaining in the stretched gel-like sheet (stretched product) is removed using a cleaning solvent. Since the polyolefin phase is phase-separated from the film-forming solvent, a porous film is obtained by removing the film-forming solvent. Since the cleaning solvent and the method of removing the solvent for film formation using the same are known, the description will be omitted. For example, a method disclosed in Japanese Patent No. 2132327 or Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-256099 can be used.
(vii) 막의 건조 공정(vii) Membrane drying process
막 형성용 용제 제거를 통해 수득된 폴리올레핀 다층 미다공막은 가열 건조법, 풍건법 등에 의해 건조한다.The polyolefin multilayer microporous membrane obtained through removal of the film-forming solvent is dried by a heat drying method, an air drying method, or the like.
(viii) 제2 연신 공정(viii) 2nd stretching process
또한, 건조 후의 막을 다시 적어도 1축 방향으로 연신할 수 있다. 제2 연신은 막을 가열하면서 제1 연신과 마찬가지로 텐터법 등을 통해 실시할 수 있다. 제2 연신은 1축 연신이든 2축 연신이든 무방하다.Further, the dried film can be stretched again at least in the uniaxial direction. The second stretching can be carried out by heating the film, similarly to the first stretching, through a tenter method or the like. The second stretching may be uniaxial or biaxial stretching.
제2 연신 온도는, 폴리올레핀 용액의 조제에 이용한 모든 폴리에틸렌의 융점 Tme와 거의 같거나 그 이하일 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 제2 연신 온도는 약 Tcd~약 Tme이다. 제2 연신 온도가 Tme 이하이면, 수득되는 폴리올레핀 다층 미다공막의 투과성이 적정하게 되어, 횡방향(폭방향: TD 방향)의 투과성 등의 물성의 불균일이 억제되는 경향이 있는 한편, 제2 연신 온도가 Tcd 이상이면, 연신에 의한 파막이 억제되어 균일하게 연신하는 것이 가능해진다. 폴리올레핀 수지가 폴리에틸렌으로 이루어지는 경우, 연신 온도를 통상 90~140℃의 범위내로 하며, 바람직하게는 100~140℃의 범위내로 한다.The second stretching temperature may be substantially equal to or less than the melting point Tme of all polyethylenes used to prepare the polyolefin solution. In one embodiment, the second stretching temperature is about Tcd to about Tme. When the second stretching temperature is Tme or less, the permeability of the obtained polyolefin multilayer microporous membrane becomes appropriate, and nonuniformity in physical properties such as permeability in the transverse direction (width direction: TD direction) tends to be suppressed, while the second stretching temperature When is Tcd or more, the film breakage due to stretching is suppressed, and it becomes possible to uniformly stretch. When the polyolefin resin is made of polyethylene, the stretching temperature is usually within the range of 90 to 140°C, and preferably within the range of 100 to 140°C.
제2 연신의 1축 방향으로의 배율은 1.1~1.8배로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 1축 연신의 경우, MD 방향(막의 제조 방향을 말하며, 기계 방향, 길이 방향이라고도 함) 또는 TD 방향(길이 방향과 동일 평면이면서 수직한 방향을 말하며, 횡방향이라고도 함)으로 1.1~1.8배로 한다. 2축 연신의 경우, MD 방향 및 TD 방향으로 각각 1.1~1.8배로 한다. 2축 연신의 경우, MD 방향 및 TD 방향의 각 연신 배율은 1.1~1.8배인 한, 각 방향에서 서로 상이할 수도 있다. 연신 배율을 상기 범위내로 하면, 수득되는 폴리올레핀 다층 미다공막의 투과성, 내열 수축성, 전해액 흡수성 및 내압축성이 향상되는 경향이 확인되었다. 제2 연신의 배율은 1.2~1.6배로 하는 것이 보다 바람직하다.The magnification of the second stretching in the uniaxial direction is preferably 1.1 to 1.8 times. For example, in the case of uniaxial stretching, 1.1~ in the MD direction (membrane production direction, also referred to as machine direction and length direction) or TD direction (membrane direction and the same plane and perpendicular direction, also referred to as transverse direction). Make it 1.8 times. In the case of biaxial stretching, it is 1.1 to 1.8 times in the MD direction and the TD direction, respectively. In the case of biaxial stretching, the stretching ratios in the MD direction and the TD direction may be different from each other in each direction as long as 1.1 to 1.8 times. When the draw ratio was within the above range, it was confirmed that the obtained polyolefin multilayer microporous membrane tends to improve permeability, heat shrinkage resistance, electrolyte absorbency, and compression resistance. It is more preferable that the magnification of the second stretching is 1.2 to 1.6 times.
제2 연신 속도는 연신 축방향으로 3%/sec 이상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 1축 연신의 경우, MD 방향 또는 TD 방향으로 3%/sec 이상으로 한다. 2축 연신의 경우, MD 방향 및 TD 방향으로 각각 3%/sec 이상으로 한다. 연신 축방향에서의 연신 속도(%/sec)란, 막(시트)이 재연신되는 영역에서 재연신 전의 연신 축방향의 길이를 100%로 하여, 1초당 늘려지는 길이의 비율을 나타낸다. 이 연신 속도를 3%/sec 이상으로 하면, 수득되는 폴리올레핀 다층 미다공막의 투과성이 적정하게 되어, 시트 폭방향에서의 투과성 등의 물성의 불균일이 억제되는 경향이 있다. 제2 연신 속도는 5%/sec 이상으로 하는 것이 바람직하며, 10%/sec 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 2축 연신의 경우, MD 방향 및 TD 방향의 각 연신 속도는 3%/sec 이상인 한, MD 방향과 TD 방향에서 서로 상이해도 무방하나 동일한 것이 바람직하다. 제2 연신 속도의 상한에 특별히 제한은 없으나, 파단 방지의 관점에서 50%/sec 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the 2nd drawing speed is 3%/sec or more in the drawing axial direction. For example, in the case of uniaxial stretching, it is set to 3%/sec or more in the MD direction or the TD direction. In the case of biaxial stretching, it is set to 3%/sec or more in the MD direction and the TD direction, respectively. The stretching speed (%/sec) in the stretching axial direction refers to the ratio of the length increased per second by making the length in the stretching axial direction before re-stretching in a region where the film (sheet) is re-stretched as 100%. When this drawing speed is 3%/sec or more, the permeability of the obtained polyolefin multilayer microporous membrane becomes appropriate, and there is a tendency that nonuniformity in physical properties such as permeability in the sheet width direction is suppressed. The second stretching speed is preferably 5%/sec or more, and more preferably 10%/sec or more. In the case of biaxial stretching, as long as the stretching speeds in the MD direction and the TD direction are 3%/sec or more, they may be different from each other in the MD direction and the TD direction, but the same is preferable. There is no particular limitation on the upper limit of the second stretching speed, but it is preferably 50%/sec or less from the viewpoint of preventing breakage.
(ix) 열처리 공정(ix) heat treatment process
제2 연신 후의 막을 열처리할 수 있다. 제2 연신에 의해 형성된 피브릴로 이루어지는 망상 조직이 보유되어, 미세공경이 크고 강도가 우수한 폴리올레핀 다층 미다공막을 제작할 수 있다. 열처리는 열고정 처리 및/또는 열완화 처리를 이용할 수 있다. 열고정 처리란, 막의 치수가 변하지 않도록 유지하면서 가열하는 열처리이다. 열완화 처리란, 막을 가열 중에 MD 방향이나 TD 방향으로 열수축시키는 열처리이다. 특히 열고정 처리에 의해 막의 결정이 안정화된다. 열처리는 텐터 방식, 롤 방식 또는 압연 방식 등의 종래의 방법으로 실시할 수 있다. 예를 들어, 열완화 처리 방법으로서는 일본 공개특허공보 제2002-256099호에 개시된 방법을 예로 들 수 있다.The film after the second stretching can be heat-treated. A network structure made of fibrils formed by the second stretching is retained, and a polyolefin multilayer microporous membrane having large micropores and excellent strength can be produced. Heat treatment may use heat setting treatment and/or heat relaxation treatment. The heat setting treatment is a heat treatment that heats while keeping the film dimensions unchanged. The thermal relaxation treatment is a heat treatment in which the film is thermally contracted in the MD direction or the TD direction during heating. In particular, the crystal of the film is stabilized by heat setting treatment. The heat treatment can be performed by a conventional method such as a tenter method, a roll method, or a rolling method. For example, as a thermal relaxation treatment method, a method disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-256099 is exemplified.
열처리는 폴리올레핀 다층 미다공막을 구성하는 모든 폴리올레핀 수지의 결정 분산 온도 이상~융점 이하의 온도 범위내에서 실시한다. 열고정 처리 온도는 제2 연신 온도 ± 5℃의 범위내인 것이 바람직하며, 이로써 물성이 안정화된다. 이 온도는 제2 연신 온도 ± 3℃의 범위내인 것이 보다 바람직하다.The heat treatment is performed within a temperature range of not less than the crystal dispersion temperature to not more than the melting point of all the polyolefin resins constituting the polyolefin multilayer microporous film. The heat setting treatment temperature is preferably in the range of the second stretching temperature ± 5°C, thereby stabilizing the physical properties. It is more preferable that this temperature is in the range of the second stretching temperature ± 3°C.
한정적은 아니지만, 제1 연신, 막 형성용 용제 제거, 건조, 제2 연신 및 열처리를 일련의 라인상에서 연속적에 실시하는 인라인 방식을 채용하는 것이 바람직하다. 단, 필요에 따라, 건조 처리 후의 막을 일단 감고, 그 후 이를 풀어서 제2 연신 및 열처리를 실시하는 오프라인 방식을 채용할 수도 있다.Although not limited, it is preferable to employ an in-line method in which the first stretching, the removal of the film-forming solvent, drying, the second stretching, and the heat treatment are performed continuously on a series of lines. However, if necessary, an off-line method may be employed in which the film after the drying treatment is once wound, and then the film is unwound to perform second stretching and heat treatment.
(x) 기타 공정(x) other processes
제1 연신을 실시한 겔상 시트에서 막 형성용 용제를 제거하기 전에 열고정 처리 공정, 열 롤 처리 공정 및 열용제 처리 공정 중 하나를 마련할 수 있다. 또한, 세정 후나 제2 연신 공정 중의 막에 대해 열고정 처리하는 공정을 마련할 수 있다. 세정 전 및/또는 후의 연신 겔상 시트 및 제2 연신 공정 중의 막을 열고정 처리하는 방법은 상기와 동일할 수 있다.Before removing the film-forming solvent from the gel-like sheet subjected to the first stretching, one of a heat setting treatment step, a heat roll treatment step, and a heat solvent treatment step may be provided. Further, it is possible to provide a step of heat-setting the film after washing or during the second stretching step. The method of heat setting treatment of the stretched gel-like sheet before and/or after washing and the film during the second stretching step may be the same as described above.
(2-2) 제2 제조 방법(2-2) 2nd manufacturing method
폴리올레핀 다층 미다공막을 제조하는 제2 방법은, (i) 제1 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제하고, (ii) 제2 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제하고, (iii-2) 제1 및 제2 폴리올레핀 용액을 별개의 다이에서 압출한 직후에 적층하고, (iv) 수득된 압출 성형체(적층체)를 냉각하여 겔상 시트를 형성하는 것을 특징으로 한다. 즉, 제1 제조 방법이 하나의 다이 내에서 폴리올레핀 용액을 적층하여 압출 성형체를 형성하는 데 비해, 제2 제조 방법은 용액을 별개의 다이에서 압출한 직후 적층한다는 점에서만 상이하며, 이하의 공정은 제1 제조 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있다.The second method of manufacturing a polyolefin multilayer microporous membrane is (i) melt-kneading the first polyolefin resin and the film-forming solvent to prepare a first polyolefin solution, and (ii) melt the second polyolefin resin and the film-forming solvent. A second polyolefin solution was prepared by kneading, (iii-2) the first and second polyolefin solutions were laminated immediately after extruding on separate dies, and (iv) the obtained extruded body (laminate) was cooled to form a gel-like sheet. It is characterized in that to form. In other words, the first manufacturing method differs only in that the solution is laminated immediately after extruding the solution in a separate die, whereas the first manufacturing method laminates a polyolefin solution in one die to form an extruded body. The same method as the first manufacturing method can be employed.
제2 방법은 공정 (iii-2) 이외는 제1 제조 방법에서의 각 공정과 동일하므로, 공정 (iii-2)만 설명한다. 공정 (iii-2)에서는, 복수의 압출기의 각각에 접속된 근접하는 다이로부터 제1 및 제2 폴리올레핀 용액을 각각 시트상으로 압출하고, 각 용액의 온도가 높은(예를 들어 100℃ 이상) 동안 즉시 적층하여, 적층된 압출 성형체로 한다. 이외의 공정은 제1 제조 방법과 동일할 수 있다.Since the second method is the same as each step in the first manufacturing method except for the step (iii-2), only the step (iii-2) will be described. In step (iii-2), each of the first and second polyolefin solutions is extruded into sheets from adjacent dies connected to each of the plurality of extruders, and while the temperature of each solution is high (for example, 100° C. or higher). It is laminated immediately to obtain a laminated extrusion molded body. Other processes may be the same as the first manufacturing method.
(2-3) 제3 제조 방법(2-3) 3rd manufacturing method
폴리올레핀 다층 미다공막을 제조하는 제3 제조 방법은, (i) 제1 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제하고, (ii) 제2 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제하고, (iii-3-1) 제1 폴리올레핀 용액을 하나의 다이에서 압출하여 제1 압출 성형체를 형성하고, (iii-3-2) 제2 폴리올레핀 용액을 다른 다이에서 압출하여 제2 압출 성형체를 형성하고, (iv-3) 수득된 제1 및 제2 압출 성형체를 각각 냉각하여 제1 및 제2 겔상 시트를 형성하고, (v-3) 제1 및 제2 겔상 시트를 각각 연신하고, (xi-3) 연신한 제1 및 제2 연신물을 적층하고, (vi) 수득된 연신물에서 막 형성용 용제를 제거하는 것을 특징으로 한다. 즉, 겔상 시트를 연신할 때까지는 따로따로 실시하고 그 후에 적층하는 것으로, 이하의 공정은 제1 제조 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있다. 공정 (vi-3)과 (vii-3) 사이에 (viii-3) 겔상 적층 시트의 연신 공정 등을 마련할 수도 있다. 공정 (iii-3-1) 및 (iii-3-2)는 제1 및 제2 폴리올레핀 용액을 층상으로 조합하지 않는 점에서만 제1 제조 방법에서의 공정 (iii)와 상이하다. 사용하는 다이는 제2 제조 방법에서의 공정 (iii-2)에서 사용하는 다이와 동일하다. 공정 (iv-3)은 제1 및 제2 압출 성형체를 각각 따로 냉각하는 점에서만 제1 제조 방법에서의 공정 (iv)와 상이하다. 공정 (v-3)은 제1 및 제2 겔상 시트를 각각 연신하는 점에서만 제1 제조 방법에서의 공정 (v)와 상이하다. 한편, 공정 (xi-3)은 제1 및 제2 연신물을 적층한다고 하는 제1 및 제2 제조 방법에는 없는 공정이지만, 연신물의 적층은 공지의 방법을 이용할 수 있다.A third production method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane comprises: (i) melt-kneading a first polyolefin resin and a film-forming solvent to prepare a first polyolefin solution, and (ii) a second polyolefin resin and a film-forming solvent. Melt-kneading to prepare a second polyolefin solution, (iii-3-1) extruding the first polyolefin solution from one die to form a first extruded body, and (iii-3-2) adding the second polyolefin solution to another Extruded from a die to form a second extruded body, (iv-3) the obtained first and second extruded bodies were respectively cooled to form first and second gel-like sheets, and (v-3) the first and second extruded bodies were cooled. (2) Each gel-like sheet is stretched, (xi-3) stretched first and second stretched products are laminated, and (vi) a film-forming solvent is removed from the obtained stretched product. That is, until the gel-like sheet is stretched, it is separately carried out and then laminated, and the following steps can employ the same method as the first manufacturing method. Between the steps (vi-3) and (vii-3) (viii-3), the stretching process of the gel-like laminated sheet can also be provided. Steps (iii-3-1) and (iii-3-2) differ from the step (iii) in the first manufacturing method only in that the first and second polyolefin solutions are not combined in a layered form. The die used is the same as the die used in the step (iii-2) in the second manufacturing method. The step (iv-3) differs from the step (iv) in the first manufacturing method only in that the first and second extruded bodies are separately cooled. The step (v-3) differs from the step (v) in the first manufacturing method only in that the first and second gel sheets are respectively stretched. On the other hand, the step (xi-3) is a step that is not present in the first and second manufacturing methods of laminating the first and second stretched products, but a known method can be used for laminating the stretched material.
(2-4) 제4 제조 방법(2-4) 4th manufacturing method
폴리올레핀 다층 미다공막을 제조하는 제4 제조 방법은, (i) 제1 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제하고, (ii) 제2 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제하고, (iii-4-1) 제1 폴리올레핀 용액을 하나의 다이에서 압출하고, (iii-4-2) 제2 폴리올레핀 용액을 다른 다이에서 압출하고, (iv-4) 수득된 각 압출 성형체를 각각 냉각하여 제1 및 제2 겔상 시트를 형성하고, (v-4) 제1 및 제2 겔상 시트를 각각 연신하고, (vi-4) 연신한 각 연신물에서 막 형성용 용제를 제거하고, (vii-4) 수득된 제1 및 제2 폴리올레핀 미다공막을 건조하고, (viii-4) 적어도 제2 폴리올레핀 미다공막을 연신하고, (xi-4) 제1 및 제2 폴리올레핀 미다공막을 적층하는 공정을 갖는다. 즉, 다공막으로 할 때까지는 따로따로 실시하고 그 후에 적층하여 다층 미다공막으로 하는 것이다. 필요에 따라, 공정 (vii)과 (viii-4) 사이에 (ix-4) 제1 및 제2 폴리올레핀 미다공막의 각각에 열처리 공정을 실시할 수도 있다. 또한, 이하의 공정은 제1 제조 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있다.A fourth production method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane comprises: (i) melt-kneading a first polyolefin resin and a film-forming solvent to prepare a first polyolefin solution, and (ii) a second polyolefin resin and a film-forming solvent. Melt-kneaded to prepare a second polyolefin solution, (iii-4-1) the first polyolefin solution was extruded from one die, (iii-4-2) the second polyolefin solution was extruded from another die, and (iv -4) Each obtained extruded body was cooled to form first and second gel-like sheets, (v-4) each of the first and second gel-like sheets were stretched, and (vi-4) each stretched product The solvent for film formation was removed in (vii-4) the obtained first and second polyolefin microporous membranes were dried, (viii-4) at least the second polyolefin microporous membrane was stretched, and (xi-4) the first And a step of laminating a second polyolefin microporous membrane. That is, it is carried out separately until a porous film is obtained, and then laminated to obtain a multilayer microporous film. If necessary, a heat treatment step may be performed on each of the (ix-4) first and second polyolefin microporous membranes between steps (vii) and (viii-4). In addition, the following steps can employ the same method as the first manufacturing method.
공정 (v-4)까지는 제3 제조 방법과 동일하게 실시할 수 있다. 공정 (vi-4)는 제1 및 제2 연신물에서 각각 막 형성용 용제를 제거하는 점에서만 제1 및 제3 제조 방법에서의 공정 (vi)와 상이하다. 공정 (vii-4)는 제1 및 제2 막을 각각 건조하는 점에서만 제1 및 제3 제조 방법에서의 공정 (vii)과 상이하다.Up to step (v-4) can be carried out in the same manner as in the third manufacturing method. The step (vi-4) differs from the step (vi) in the first and third manufacturing methods only in that the solvent for film formation is removed from the first and second stretched products, respectively. The step (vii-4) differs from the step (vii) in the first and third manufacturing methods only in that the first and second films are respectively dried.
한편, 공정 (viii-4)는 제1~3 제조 방법에서는 반드시 필요하지는 않은 공정이지만, 제4 제조 방법에서는 이 공정 (viii-4)에서 적어도 제2 폴리올레핀 미다공막을 재연신한다. 연신 온도는 융점 이하가 바람직하며, 결정 분산 온도~융점이 보다 바람직하다. 필요에 따라, 제1 폴리올레핀 미다공막도 연신할 수 있다. 연신 온도는 융점 이하가 바람직하며, 결정 분산 온도~융점이 보다 바람직하다. 제1 및 제2 폴리올레핀 미다공막 중 어느 것을 연신하는 경우에도, 연신 배율은 적층하지 않은 폴리올레핀 미다공막을 연신하는 것 이외에는 제1 제조 방법과 동일할 수 있다.On the other hand, step (viii-4) is a step that is not necessarily required in the first to third manufacturing methods, but in the fourth manufacturing method, at least the second polyolefin microporous membrane is redrawn in this step (viii-4). The stretching temperature is preferably not more than the melting point, and more preferably the crystal dispersion temperature to the melting point. If necessary, the first polyolefin microporous membrane can also be stretched. The stretching temperature is preferably not more than the melting point, and more preferably the crystal dispersion temperature to the melting point. In the case of stretching any of the first and second polyolefin microporous membranes, the draw ratio may be the same as the first production method except for stretching the unlaminated polyolefin microporous membrane.
또한, 공정 (xi-4)는 제1 및 제2 막을 적층한다고 하는 제1~3 제조 방법에는 없는 공정이지만, 막의 적층은 연신물의 적층과 마찬가지로 공지의 방법을 이용할 수 있다.In addition, the step (xi-4) is a step that is not present in the first to third manufacturing methods of laminating the first and second films, but the lamination of the film can be performed using a known method similar to lamination of a stretched product.
이상, 적층 방법에 따라 네 가지 분류로 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법을 설명했는데, 이들을 정리하면 필요한 공정으로서는 공정 (a)~(e)가 된다.In the above, the method for manufacturing the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has been described in four categories according to the lamination method, but if these are summarized, steps (a) to (e) are required.
공정 (a)는 제1~4 제조 방법의 공정 (i) 및 공정 (ii)에 해당한다.Step (a) corresponds to step (i) and step (ii) of the first to fourth manufacturing methods.
공정 (b)는 제1 제조 방법의 공정 (iii), 제2 제조 방법의 공정 (iii-2), 제3 제조 방법의 공정 (iii-3-1) 및 제4 제조 방법의 공정 (iii-4-1)에 해당한다.Step (b) is the step (iii) of the first manufacturing method, the step (iii-2) of the second manufacturing method, the step (iii-3-1) of the third manufacturing method, and the step (iii-) of the fourth manufacturing method. It corresponds to 4-1).
공정 (c)는 제1 제조 방법의 공정 (iv), 제2 제조 방법의 공정 (iv-2), 제3 제조 방법의 공정 (iv-3) 및 제4 제조 방법의 공정 (iv-4)에 해당한다.Step (c) is the step (iv) of the first manufacturing method, the step (iv-2) of the second manufacturing method, the step (iv-3) of the third manufacturing method, and the step (iv-4) of the fourth manufacturing method. Corresponds to.
공정 (d)는 제1~제2 제조 방법의 공정 (v), 제3 제조 방법의 공정 (v-3) 및 제4 제조 방법의 공정 (v-4)에 해당한다.Step (d) corresponds to step (v) of the first to second manufacturing method, step (v-3) of the third manufacturing method, and step (v-4) of the fourth manufacturing method.
공정 (e)는 제1~제3 제조 방법의 공정 (vi) 및 제4 제조 방법의 공정 (vi-4)에 해당한다.Step (e) corresponds to step (vi) of the first to third manufacturing method and step (vi-4) of the fourth manufacturing method.
[3]폴리올레핀 다층 미다공막의 구조, 물성 및 그 측정 방법[3] Structure and physical properties of polyolefin multilayer microporous membrane and its measurement method
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 폴리올레핀 다층 미다공막은 다음의 물성을 갖는다. 이하에, 구조, 물성 및 그 측정 방법을 설명한다.The polyolefin multilayer microporous membrane according to a preferred embodiment of the present invention has the following physical properties. Hereinafter, a structure, a physical property, and a measurement method thereof will be described.
(1) 규격화 PP/PE 비율(1) Standardized PP/PE ratio
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 제1 미다공층의 PP 분포가 면내 방향에서 균일한 구조로 되어 있다. PP 분포의 균일성을 표현하는 일례로서, 현미 라만 분광법(Micro-Raman spectroscopy)으로 구한 PP와 PE의 피크 강도비(PP/PE 비율)에 대해, 막 표면의 최대 PP/PE 비율을 1로 했을 때의 상대값을 규격화 PP/PE 비율로 하면, 규격화 PP/PE 비율의 평균값/표준편차/첨도가 일정한 값을 나타내는 구조로 표현할 수 있다. 즉, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 규격화 PP/PE 비율이 평균값으로 0.5 이상, 표준편차로 0.2 이하, 분포의 형상을 나타내는 파라미터인 첨도로 1.0 이하-1.0 이상인 구조를 갖는 것이 바람직하다.The polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has a structure in which the PP distribution of the first microporous layer is uniform in the in-plane direction. As an example of expressing the uniformity of the PP distribution, the maximum PP/PE ratio on the film surface was set to 1 for the peak intensity ratio (PP/PE ratio) of PP and PE determined by Micro-Raman spectroscopy. If the relative value at the time is the normalized PP/PE ratio, the average value/standard deviation/kurtosis of the normalized PP/PE ratio can be expressed in a structure representing a constant value. That is, it is preferable that the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has a structure in which the normalized PP/PE ratio is 0.5 or more as an average value, 0.2 or less as a standard deviation, and 1.0 or less -1.0 or more as a kurtosis parameter indicating the shape of the distribution.
현미 라만 분광법에 따른 막 표면의 PP/PE 비율의 측정 방법에 대해 이하에 설명한다. 현미 라만 분광법에 따라, 파장 532nm 레이저를 이용하여, 깊이 방향 1~2미크론, 20×20미크론 시야를 1미크론 스팟 지름(spot diameter)으로 면분석(area analysis)을 실시하고, 합계 400점에서의 주파수 807cm-1(PP), 주파수 1127cm-1(PE)의 피크 강도비를 측정한다. 20×20미크론 시야내의 강도비의 최대값을 1로 했을 때의 상대값을 "규격화 PP/PE 비율"로 한다.A method of measuring the PP/PE ratio on the surface of the film according to the microscopic Raman spectroscopy will be described below. According to the microscopic Raman spectroscopy, using a laser with a wavelength of 532 nm, area analysis was performed on a field of view of 1 to 2 microns in the depth direction and a spot diameter of 20 × 20 microns with a spot diameter of 1 micron. Measure the peak intensity ratio of the frequency 807cm -1 (PP) and the frequency 1127cm -1 (PE). The relative value when the maximum value of the intensity ratio in the 20×20 micron field of view is 1 is referred to as "standardized PP/PE ratio".
규격화 PP/PE 비율의 평균값이 상기 바람직한 범위인 경우에는 폴리프로필렌 농도가 낮은 부분이 적고, 폴리에틸렌이 주가 되는 부분이 증가하지 않아, 전지 내에서의 충방전에 수반되는 산화 반응에 의해 폴리에틸렌이 주가 되는 부분이 적기 때문에 열화가 진행되기 어려우며, 사이클 특성이 양호하게 유지되는 것으로 생각된다.When the average value of the normalized PP/PE ratio is in the above preferred range, there are few parts with a low polypropylene concentration, and the part mainly composed of polyethylene does not increase, so that polyethylene is the main due to the oxidation reaction accompanying charging and discharging in the battery. Since there are few parts, deterioration is difficult to proceed, and it is thought that the cycle characteristics are maintained satisfactorily.
규격화 PP/PE 비율의 표준편차가 상기 바람직한 범위이면, 폴리프로필렌 농도의 변화가 작고, 폴리프로필렌 농도가 낮은 부분이 적기 때문에 역시 내산화성이 악화되기 어려운 것으로 생각된다.When the standard deviation of the normalized PP/PE ratio is in the above preferred range, it is considered that the change in the polypropylene concentration is small and there are few portions with a low polypropylene concentration, so that the oxidation resistance is also difficult to deteriorate.
또한, 폴리프로필렌 농도의 분포가 상기 바람직한 범위이면, 폴리프로필렌 농도가 낮은 부분이 적고, 전지 내에서의 내산화 성능이 떨어지는 부분이 생기기 어려워 전지 성능이 양호하다. 어느 정도 폴리프로필렌 농도가 높은 부분이 존재하는 것이 내산화성을 개선하기 쉽다. 이들 결과로부터 적절한 규격화 PP/PE의 분포가 폴리올레핀 다층 미다공막의 내산화성의 개선에 필수적이라는 것이 판명되었다.In addition, when the distribution of the polypropylene concentration is in the above-described preferred range, there are few portions with a low polypropylene concentration, and portions in the battery with poor oxidation resistance are less likely to occur, and the battery performance is good. It is easy to improve oxidation resistance if there is a portion with a high polypropylene concentration to some extent. From these results, it was found that an appropriate distribution of standardized PP/PE is essential for improving the oxidation resistance of the polyolefin multilayer microporous membrane.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 제1 미다공층에서 상술한 바와 같이 면내 방향에서 균일한 PP 분포를 가지므로, 내산화성이 우수하다. 또한, 폴리프로필렌의 함유율이 5중량% 미만으로 적은 경우에는, 폴리프로필렌에 의한 물성 저하가 억제되며, 투과성, 강도 및 전해액 흡수성이 우수하므로 바람직하다. 때문에, 리튬 이온 전지용 세퍼레이터로서 이용하는 경우, 각각 우수한 전지 생산성, 안전성, 전지 사이클 특성을 실현할 수 있다.The polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention has a uniform PP distribution in the in-plane direction as described above in the first microporous layer, and thus has excellent oxidation resistance. In addition, when the content of polypropylene is less than 5% by weight, deterioration of physical properties due to polypropylene is suppressed, and since it is excellent in permeability, strength, and electrolytic solution absorption, it is preferable. Therefore, when used as a separator for lithium ion batteries, excellent battery productivity, safety, and battery cycle characteristics can be realized, respectively.
(2) 투기도(sec/100 ㎤/20㎛)(2) Air permeability (sec/100 cm 3/20 μm)
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 막 두께를 20㎛로 환산한 투기도(걸리값; Gurley value)는 20~600sec/100 ㎤인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100~500sec/100 ㎤이다. 투기도가 이 범위이면, 폴리올레핀 다층 미다공막을 전지 세퍼레이터로서 이용하는 경우에 전지 용량이 크고, 전지의 사이클 특성도 양호하며, 전지 내부의 온도 상승 시에 셧다운이 충분히 이루어지는 한편, 전지로 이용하는 경우 충방전 시에 저항값이 상승하기 어렵고, 평균 전기화학적 안정성은 양호하다. 아울러, 투기도는 JIS P 8117에 따라 측정하며, 막 두께를 20㎛로 환산하여 구한 값이다.The air permeability (Gurley value) obtained by converting the film thickness of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention into 20 μm is preferably 20 to 600 sec/100 cm 3, more preferably 100 to 500 sec/100 cm 3. If the air permeability is within this range, when the polyolefin multilayer microporous membrane is used as a battery separator, the battery capacity is large, the battery cycle characteristics are good, and shutdown is sufficiently performed when the temperature inside the battery rises, while charging and discharging when used as a battery At the time, the resistance value is difficult to increase, and the average electrochemical stability is good. In addition, the air permeability is measured according to JIS P 8117, and is a value obtained by converting the film thickness to 20 μm.
(3) 공공률(%) (空孔率) (3) Public ratio (%) (空孔率)
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 공공률은 25~80%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30~50%이다. 공공률이 상기 범위내이면, 폴리올레핀 다층 미다공막을 전지 세퍼레이터로서 이용하는 경우의 투과성과 강도가 적정하고, 전극의 단락이 억제된다. 공공률은 질량법에 의해 측정한 값이다.The porosity of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is preferably 25 to 80%, more preferably 30 to 50%. When the porosity is within the above range, the permeability and strength in the case of using the polyolefin multilayer microporous membrane as a battery separator are appropriate, and short circuit of the electrode is suppressed. The porosity is a value measured by the mass method.
공공률(%)=100×(w2-w1)/w2Porosity (%)=100×(w2-w1)/w2
w1: 미다공막의 실제 중량w1: actual weight of the microporous membrane
w2: 동일한 크기 및 두께를 갖는 (동일한 폴리머의) 동등한 비다공성 막의 중량w2: weight of equivalent non-porous membranes (of the same polymer) of the same size and thickness
(4) 찌름 강도(mN/20㎛) (puncture strength)(4) Puncture strength (mN/20㎛)
찌름 강도는, 직경 1mm(0.5mm R)의 바늘을 이용하여 속도 2mm/sec로 폴리올레핀 다층 미다공막을 찔렀을 때의 최대 하중값을 측정하고, 막 두께를 20㎛로 환산하여 구한 값이다. 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 막 두께를 20㎛로 환산한 찌름 강도는 2,000mN 이상인 것이 바람직하며, 바람직하게는 2,500mN 이상, 보다 바람직하게는 4,000mN 이상이다. 찌름 강도가 2,000mN/20㎛ 이상이면, 폴리올레핀 다층 미다공막을 전지용 세퍼레이터로서 전지에 삽입하는 경우에 전극의 단락을 효과적으로 억제할 수 있다.Prick strength is a value obtained by measuring the maximum load value when piercing the polyolefin multilayer microporous membrane at a speed of 2 mm/sec using a needle having a diameter of 1 mm (0.5 mm R), and converting the film thickness to 20 μm. The prick strength of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention in terms of 20 μm is preferably 2,000 mN or more, preferably 2,500 mN or more, and more preferably 4,000 mN or more. If the puncture strength is 2,000 mN/20 µm or more, a short circuit of the electrode can be effectively suppressed when the polyolefin multilayer microporous membrane is inserted into the battery as a battery separator.
(5) 인장 파단 강도(㎪)(5) Tensile breaking strength (kPa)
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 인장 파단 강도는 MD 방향 및 TD 방향의 어느 방향에서도 60,000 ㎪ 이상, 보다 바람직하게는 80,000 ㎪ 이상, 더욱 더 바람직하게는 100,000 ㎪ 이상이다. 인장 파단 강도가 60,000 ㎪ 이상임에 따라, 전지 제조 시의 파막을 방지하기 쉽다. 인장 파단 강도는 폭 10mm의 직사각형 시험편을 이용하여 ASTM D882에 따라 측정한 값이다.The tensile breaking strength of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is 60,000 kPa or more, more preferably 80,000 kPa or more, and even more preferably 100,000 kPa or more in either direction of the MD direction and the TD direction. When the tensile breaking strength is 60,000 kPa or more, it is easy to prevent rupture during battery production. Tensile breaking strength is a value measured according to ASTM D882 using a rectangular test piece having a width of 10 mm.
(6) 인장 파단 신도(%)(6) Tensile breaking elongation (%)
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 인장 파단 신도는 MD 방향 및 TD 방향의 어느 방향에서도 80% 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100% 이상이다. 이로써 전지 제조 시의 파막을 방지하기 쉽다. 인장 파단 신도는 폭 10mm의 직사각형 시험편을 이용하여 ASTM D882에 따라 측정한 값이다.The tensile elongation at break of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is preferably 80% or more, and more preferably 100% or more in either direction in the MD direction and the TD direction. Thereby, it is easy to prevent rupture during battery manufacturing. Tensile elongation at break is a value measured according to ASTM D882 using a rectangular test piece having a width of 10 mm.
(7) 열수축률(%)(7) Heat shrinkage rate (%)
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막을 105℃의 온도에서 8시간 폭로시킨 후의 열수축률은 MD 방향 및 TD 방향 모두 15% 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10% 이하, 더욱 더 바람직하게는 6% 이하이다. 열수축률이 15% 이하이면, 폴리올레핀 다층 미다공막을 리튬 전지용 세퍼레이터로서 이용하는 경우, 발열시 세퍼레이터의 단부가 수축하여 전극의 단락이 발생할 가능성이 낮아진다.The heat contraction rate after exposing the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention at a temperature of 105° C. for 8 hours is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 6% or less in both the MD direction and the TD direction. to be. When the thermal contraction rate is 15% or less, when the polyolefin multilayer microporous membrane is used as a separator for a lithium battery, the end of the separator contracts during heat generation, thereby reducing the possibility of a short circuit of the electrode.
열수축률은 폴리올레핀 다층 미다공막을 105℃에서 8시간 폭로시켰을 때의 MD 방향 및 TD 방향의 열수축률을 각각 3회씩 측정하고, 각각 평균값을 산출함으로써 구한 값이다. 열수축률은 이하의 식으로 표현된다.The heat shrinkage rate is a value obtained by measuring the heat shrinkage rates in the MD direction and the TD direction three times, respectively, when the polyolefin multilayer microporous membrane is exposed at 105°C for 8 hours, and calculating an average value, respectively. The thermal contraction rate is expressed by the following equation.
열수축률(%)=100×(가열 전의 길이-가열 후의 길이)/가열 전의 길이Heat shrinkage rate (%) = 100 × (length before heating-length after heating) / length before heating
(8) 셧다운 온도(8) shutdown temperature
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 셧다운 온도는 135℃ 이하, 보다 바람직하게는 132℃ 이하이다. 아울러, 셧다운 온도는 국제 공개 제2007/052663호에 개시된 방법에 따라 측정한다. 이 방법에 따라, 폴리올레핀 다층 미다공막을 30℃의 분위기 속에 노출시키고, 5℃/min으로 승온시키고, 그 사이에 막의 투기도를 측정한다. 폴리올레핀 다층 미다공막의 셧다운 온도는 폴리올레핀 다층 미다공막의 투기도(걸리값)가 최초로 100,000sec/100 ㎤를 초과할 때의 온도로 정의했다. 폴리올레핀 다층 미다공막의 투기도는 투기도계(아사히세이코가부시키가이샤(Asahi Seiko Co., Ltd.,) 제품, EGO-1 T)를 이용하여 JIS P 8117에 따라 측정한다.The shutdown temperature of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is 135°C or less, more preferably 132°C or less. In addition, the shutdown temperature is measured according to the method disclosed in International Publication No. 2007/052663. According to this method, the polyolefin multilayer microporous membrane is exposed to an atmosphere of 30° C., the temperature is raised to 5° C./min, and the air permeability of the membrane is measured in the meantime. The shutdown temperature of the polyolefin multilayer microporous membrane was defined as the temperature when the air permeability (Gurley value) of the polyolefin multilayer microporous membrane initially exceeded 100,000 sec/100 cm 3. The air permeability of the polyolefin multilayer microporous membrane is measured according to JIS P 8117 using an air permeability meter (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., EGO-1T).
(9) 전해액 주액성(9) electrolyte injectability
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 전해액 주액성은 20초 이하이다. 보다 바람직하게는 10초 이하, 또한 5초 이하가 특히 바람직하다. 전해액 주액성은 프로필렌 카보네이트의 침투 시간으로서 평가했다. 50mm×50mm의 샘플을 유리판 위에 얹고, 샘플의 약 2cm 위로부터 프로필렌 카보네이트를 0.5ml 적하하고, 적하 종료로부터 시간 계측을 개시한다. 적하 종료 직후, 프로필렌 카보네이트는 막 위에 표면장력으로 부풀어오르지만, 적하한 프로필렌 카보네이트는 시간이 경과함에 따라 침투한다. 막 위의 프로필렌 카보네이트가 모두 투과했을 때 시간 계측을 정지하여 침투 시간으로 한다. 침투 시간이 20초 이하를 양호, 20초보다 크고 50초 이하를 약간 양호, 50초를 초과한 것을 부적당으로 한다.The electrolyte solution injection property of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is 20 seconds or less. More preferably, 10 seconds or less, and 5 seconds or less are particularly preferable. The electrolyte solution injectability was evaluated as the penetration time of propylene carbonate. A sample of 50 mm x 50 mm is placed on a glass plate, 0.5 ml of propylene carbonate is added dropwise from about 2 cm above the sample, and time measurement is started from the end of the dropping. Immediately after completion of the dropping, propylene carbonate swells on the film due to surface tension, but the dropped propylene carbonate penetrates over time. When all propylene carbonate on the membrane has permeated, the time measurement is stopped and the penetration time is set. A penetration time of 20 seconds or less is considered good, a penetration time greater than 20 seconds and slightly better than 50 seconds, and more than 50 seconds is regarded as inappropriate.
(10) 평균 전기화학적 안정성(누설 전류값)(mAh)(10) Average electrochemical stability (leakage current value) (mAh)
전기화학적 안정성을 측정하기 위해, 70mm의 길이(MD) 및 60mm의 폭(TD)을 갖는 막을 막과 동일한 면적을 갖는 음극과 양극 사이에 배치한다. 음극은 천연 흑연제이며, 양극은 LiCoO2제이다. 전해질은 에틸렌 카보네이트(EC)와 디메틸 카보네이트(DMC)(3/7, V/V)의 혼합물 속에 LiPF6를 1M 용액으로 용융시킴으로써 조제한다. 음극과 양극 사이의 영역에 있는 막 내에 전해질을 함침시켜 전지를 완성시킨다.To measure the electrochemical stability, a film having a length (MD) of 70 mm and a width (TD) of 60 mm is placed between the anode and the cathode having the same area as the film. The negative electrode is made of natural graphite, and the positive electrode is made of LiCoO 2 . The electrolyte is prepared by melting LiPF 6 in a 1M solution in a mixture of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) (3/7, V/V). The cell is completed by impregnating the electrolyte into the membrane in the region between the negative electrode and the positive electrode.
그 다음, 전지를 28일간 60℃의 온도에 노출시키면서, 4.3V의 인가 전압에 노출시킨다. "전기화학적 안정성"이라는 용어는 28일간에 걸쳐서 전압원과 전지 사이에 흐르는 적분 전류(mAh)로 정의된다. 전기화학적 안정성은 동일한 조건하에서 3개의 전지에 대해 측정한다(3개의 동일한 조건의 막 시료로부터 동일한 조건의 전지를 3개 제작한다). 평균 전기화학적 안정성(누설 전류값)이란, 측정한 3개의 전지의 전기화학적 안정성의 값의 평균(산술 평균)이다.Then, the battery was exposed to an applied voltage of 4.3V while being exposed to a temperature of 60° C. for 28 days. The term "electrochemical stability" is defined as the integral current (mAh) flowing between the voltage source and the cell over 28 days. The electrochemical stability was measured for three cells under the same conditions (three cells of the same condition were prepared from three membrane samples of the same condition). The average electrochemical stability (leakage current value) is the average (arithmetic mean) of the measured electrochemical stability values of the three batteries.
전기화학적 안정성은 보관 또는 사용 중에 비교적 고온에 노출되는 전지내의 세퍼레이터로서 막을 사용하는 경우의 막의 내산화성과 관련된 막 특성이다. 전기화학적 안정성은 mAh를 단위로 하며, 일반적으로는 보다 낮은 값이 바람직하다(고온에서의 보관 또는 과충전 중의 총합 충전 손실이 보다 적은 것을 나타낸다). 전기자동차나 하이브리드 전기자동차를 움직이기 위한 동력 수단의 시동, 또는 그 동력 수단에의 전력 공급에 이용하는 전지 등의 자동차용 전지 및 전동공구용 전지는 비교적 고출력, 대용량 용도로서 사용되기 때문에, 전지용 세퍼레이터의 전기화학적 불안정성에 기인하는 자기방전 손실 등의 전지용량의 약간의 손실도 중요한 문제가 된다. 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 평균 전기화학적 안정성은 45.0mAh 이하가 바람직하며, 특히 35.0mAh 이하가 바람직하다. "대용량" 전지라는 용어는 통상은 예를 들어 2.0Ah~3.6Ah라는, 1암페어시(1Ah) 이상 공급하는 것이 가능한 전지를 의미한다.Electrochemical stability is a film property related to the oxidation resistance of a film when the film is used as a separator in a battery that is exposed to relatively high temperatures during storage or use. The electrochemical stability is in mAh, and generally a lower value is preferred (indicating less total charge loss during storage at high temperature or overcharging). Since the battery for automobiles and power tool batteries, such as batteries used for starting power means for moving electric vehicles or hybrid electric vehicles, or for supplying power to the power means, are used for relatively high output and large capacity, A slight loss of battery capacity, such as self-discharge loss due to electrochemical instability, is also an important problem. The average electrochemical stability of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is preferably 45.0 mAh or less, particularly preferably 35.0 mAh or less. The term "large capacity" battery generally means a battery capable of supplying at least 1 amp hour (1Ah), for example 2.0Ah to 3.6Ah.
(11) 막 두께(11) film thickness
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막의 막 두께는, 예를 들어 전지용 세퍼레이터로서 사용하는 경우는 5~50㎛가 바람직하며, 5~35㎛가 보다 바람직하고, 10~25㎛가 더욱 더 바람직하다. 막 두께의 측정 방법은 접촉식 두께 측정 방법이든 비접촉식 두께 측정 방법이든 관계없다. 예를 들어, 종방향으로 1.0cm 간격으로 10.0cm의 폭에 걸쳐서 접촉식 두께 측정기로 측정할 수 있으며, 이어서 평균값을 내서 막 두께를 구할 수 있다. 접촉식 두께 측정기로서는 예를 들어 가부시키가이샤 미쓰도요(Mitutoyo Corporation) 제품 라이트매틱(Litematic) 등의 두께 측정기가 적합하다.The film thickness of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is preferably 5 to 50 µm, more preferably 5 to 35 µm, and still more preferably 10 to 25 µm when used as a battery separator, for example. The measurement method of the film thickness is irrelevant whether it is a contact thickness measurement method or a non-contact thickness measurement method. For example, it can be measured with a contact-type thickness gauge over a width of 10.0 cm at 1.0 cm intervals in the longitudinal direction, and then the average value can be calculated to obtain the film thickness. As the contact-type thickness measuring device, for example, a thickness measuring device such as Litematic manufactured by Mitutoyo Corporation is suitable.
(12) 외관(12) Appearance
막의 외관은 육안/다점(多點) 막 두께 측정으로 평가했다. 육안으로 두께의 변동이 작은 것에 대해 "양호"로 했다. "양호"는 다점에서의 막 두께 측정에서, 막 두께 변동이 5미크론 미만인 경우에 상당한다.The appearance of the film was evaluated by visual/multipoint film thickness measurement. It was set as "good" for the small variation in thickness visually. "Good" corresponds to the case where the film thickness fluctuation is less than 5 microns in the film thickness measurement at multiple points.
(13) 융점(13) melting point
수지의 융점은 JIS K 7122에 준거하여 이하의 순서로 측정했다. 즉, 수지 샘플을 주사형 시차 열량계(Perkin Elmer, Inc. 제품, DSC-System7형)의 샘플 홀더 내에 정치(靜置)하고, 질소 분위기속, 230℃에서 10분간 열처리하고, 10℃/min으로 40℃까지 냉각한 후, 40℃로 2분간 유지하고, 그 후 10℃/min의 속도로 230℃까지 가열했다. 최대 흡열량이 된 온도(피크 온도)를 융점으로 했다.The melting point of the resin was measured in the following procedure in accordance with JIS K 7122. That is, the resin sample was left standing in a sample holder of a scanning differential calorimeter (manufactured by Perkin Elmer, Inc., DSC-System7 type), heat-treated at 230°C for 10 minutes in a nitrogen atmosphere, and then at 10°C/min. After cooling to 40°C, it was kept at 40°C for 2 minutes, and then heated to 230°C at a rate of 10°C/min. The temperature (peak temperature) at which the maximum endothermic amount became the melting point.
[4]전지 등[4] Batteries, etc.
이상과 같이, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 내산화성 및 전해액 주액성이 우수하여, 전지로서 충방전을 반복한 후에도 흑색화 등이 발생하기 어려우며, 투과성 및 강도 균형이 우수하므로 특히 전지용 세퍼레이터로서 적합하다.As described above, the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is excellent in oxidation resistance and electrolyte injectability, it is difficult to cause blackening even after repeated charging and discharging as a battery, and it is particularly suitable as a battery separator because it has excellent balance of permeability and strength. Do.
본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막으로 이루어지는 세퍼레이터는 전지 및 전기 이중층 콘덴서에 이용할 수 있다. 이를 이용하는 전지/콘덴서의 종류에 특별히 제한은 없지만, 특히 리튬 2차 전지/리튬 이온 캐패시터 용도로 적합하다. 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막으로 이루어지는 세퍼레이터를 이용한 리튬 2차 전지/캐패시터에는 공지된 전극 및 전해액을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막으로 이루어지는 세퍼레이터를 사용하는 리튬 2차 전지/캐패시터의 구조도 공지된 것일 수 있다.The separator made of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention can be used for batteries and electric double layer capacitors. Although there is no particular limitation on the type of battery/capacitor using this, it is particularly suitable for use as a lithium secondary battery/lithium ion capacitor. Known electrodes and electrolytes can be used for the lithium secondary battery/capacitor using the separator made of the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention. Further, the structure of a lithium secondary battery/capacitor using a separator made of a polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention may also be known.
실시예Example
본 발명을 이하의 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 예로 한정되는 것은 아니다. 아울러, 폴리올레핀 다층 미다공막의 각 물성은 상술한 방법으로 구했다.The present invention will be described in more detail by the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, each physical property of the polyolefin multilayer microporous membrane was determined by the above-described method.
실시예Example 1 One
(1) 제1 폴리올레핀 용액의 조제(1) Preparation of the first polyolefin solution
제1 폴리올레핀 조성물의 전체 중량에 대해, (a) Mw가 2.5×105인 HDPE(Mw/Mn: 8.6, 말단 비닐기 농도 0.1개/10000탄소당)) 97중량%, (b) Mw가 9.7×104인 폴리프로필렌(Mw/Mn: 2.6, 융점: 155℃) 3중량%를 포함하는 제1 폴리올레핀 조성물을 드라이 블렌딩에 의해 조제했다. 산화방지제로서 테트라키스[메틸렌-3-(3, 5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트]메탄을 제1 폴리올레핀 조성물 100중량부당 0.2중량부 드라이 블렌딩하여 제1 폴리올레핀 수지를 조제했다.With respect to the total weight of the first polyolefin composition, (a) Mw of 2.5×10 5 HDPE (Mw/Mn: 8.6, terminal vinyl group concentration 0.1 per/10000 carbon)) 97% by weight, (b) Mw is 9.7 A 1st polyolefin composition containing 3 weight% of x10 4 phosphorus polypropylene (Mw/Mn: 2.6, melting point: 155°C) was prepared by dry blending. As an antioxidant, 0.2 parts by weight of tetrakis[methylene-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionate] methane is dry blended per 100 parts by weight of the first polyolefin composition, and the first polyolefin is Resin was prepared.
30중량부의 제1 폴리올레핀 수지를 강혼련 2축 압출기에 공급하고, 70중량부의 액체 파라핀(40℃에서 50cSt)을 사이드 피더(side feeder)로부터 2축 압출기로 공급했다. 210℃, 200rpm으로 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제했다.30 parts by weight of the first polyolefin resin was supplied to a strong kneading twin screw extruder, and 70 parts by weight of liquid paraffin (50 cSt at 40°C) was supplied from a side feeder to the twin screw extruder. It melt-kneaded at 210 degreeC and 200 rpm, and prepared the 1st polyolefin solution.
(2) 제2 폴리올레핀 용액의 조제(2) Preparation of the second polyolefin solution
제2 폴리올레핀 용액은 이하의 점을 제외하고 제1 폴리올레핀 용액의 조제 방법과 동일하게 조제했다. 제2 폴리올레핀 조성물의 전체 중량에 대해, (a) Mw가 2.0×106인 UHMwPE(Mw/Mn: 8.0) 20중량%, (b) Mw가 3.0×105인 HDPE(Mw/Mn: 13.5, 말단 비닐기 농도 0.9개/10000탄소당) 80중량%를 포함하는 제2 폴리올레핀 조성물을 드라이 블렌딩에 의해 조제했다. 산화방지제로서 테트라키스[메틸렌-3-(3, 5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트]메탄을 제2 폴리올레핀 조성물 100중량부당 0.2중량부 드라이 블렌딩하여 제2 폴리올레핀 수지를 조제했다. 수득된 제2 폴리올레핀 조성물 25중량부를 강혼련 2축 압출기에 공급하고, 75중량부의 액체 파라핀(40℃에서 50 cSt)을 사이드 피더로부터 2축 압출기로 공급했다. 210℃, 200rpm으로 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제했다.The second polyolefin solution was prepared in the same manner as the method for preparing the first polyolefin solution except for the following points. Based on the total weight of the second polyolefin composition, (a) 20% by weight of UHMwPE (Mw/Mn: 8.0) having an Mw of 2.0×10 6 , (b) HDPE having a Mw of 3.0×10 5 (Mw/Mn: 13.5, A second polyolefin composition containing 80% by weight of a terminal vinyl group concentration of 0.9 per/10000 carbon) was prepared by dry blending. As an antioxidant, 0.2 parts by weight of tetrakis[methylene-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionate] methane is dry blended per 100 parts by weight of the second polyolefin composition, and the second polyolefin is Resin was prepared. 25 parts by weight of the obtained second polyolefin composition was fed to a strong kneading twin screw extruder, and 75 parts by weight of liquid paraffin (50 cSt at 40°C) was fed from the side feeder to the twin screw extruder. It melt-kneaded at 210 degreeC and 200 rpm, and prepared the 2nd polyolefin solution.
(3) 미다공막의 제조(3) Preparation of microporous membrane
제1 및 제2 폴리올레핀 용액을 각각의 2축 압출기로부터 3층 T다이로 공급하고, 층 구성이 제1 폴리올레핀 용액/제2 폴리올레핀 용액/제1 폴리올레핀 용액이고 층 두께비가 8.5/83/8.5인 3층의 압출 성형체를 형성했다. 이 압출 성형체를 20℃로 제어된 냉각 롤에 통과시켜 냉각하여 3층의 겔상 적층 시트를 형성했다. 아울러, 압출 성형체의 다이내에서의 전단 속도를 210/sec, 냉각 롤에서의 냉각 속도를 38℃/sec으로 했다. 수득된 겔상 적층 시트에 대해, 텐터 연신기를 이용하여 116℃의 온도에서 연신 배율 5×5배의 동시 2축 연신(제1 연신)을 실시하고 권취했다. 그 다음, 권취한 연신물로부터 일부를 채취하고 틀판(frame plate)[사이즈: 20cm×20cm, 알루미늄제(이하 동일)]에 고정하고, 25℃로 온도 조절한 염화메틸렌의 세정조 내에 침지하고, 100rpm으로 3분간 요동시키면서 세정했다. 세정한 막을 실온에서 풍건했다. 건조한 미다공막을 배치(batch) 연신기를 통해 126℃에서 TD 방향으로 1.4배의 연신 배율로 제2 연신(재연신)한 후, 배치 연신기에 장착한 상태로 재연신의 온도에서 10분간 열고정 처리하여 폴리올레핀 다층 미다공막을 제작했다.The first and second polyolefin solutions are supplied from each twin screw extruder to a three-layer T-die, and the layer structure is 3 with a first polyolefin solution/second polyolefin solution/first polyolefin solution and a layer thickness ratio of 8.5/83/8.5. A layer of extruded body was formed. This extruded body was passed through a cooling roll controlled at 20°C and cooled to form a three-layer gel-like laminated sheet. In addition, the shear rate in the die of the extruded body was 210/sec, and the cooling rate in the cooling roll was 38°C/sec. The obtained gel-like laminated sheet was subjected to simultaneous biaxial stretching (first stretching) of 5×5 times the stretching ratio at a temperature of 116°C using a tenter stretching machine and wound up. Then, a part of the wound was taken from the stretched material, fixed on a frame plate [size: 20cm×20cm, made of aluminum (the same below)], and immersed in a washing tank of methylene chloride controlled at a temperature of 25°C. Washing was carried out while shaking at 100 rpm for 3 minutes. The washed membrane was air-dried at room temperature. The dried microporous membrane is second stretched (re-stretched) at 126°C in the TD direction at a draw ratio of 1.4 times through a batch drawer, and then heat-set for 10 minutes at the temperature of re-stretching while mounted on the batch drawer. A polyolefin multilayer microporous membrane was produced.
실시예Example 2~ 2~ 실시예Example 7 및 7 and 비교예Comparative example 1~ 1~ 비교예Comparative example 8 8
표 1 및 표 2에 나타내는 원료 및 조건으로 실시예 1과 동일하게 폴리올레핀 다층 미다공막을 제작했다. 실시예 2, 7, 비교예 2~4는 표에 나타내는 온도 및 배율로 제2 연신(재연신)을 실시한 후, TD 방향으로 열완화 처리하고, 그 후 배치 연신기에 장착한 상태로 재연신의 온도에서 10분간 열고정 처리하여 폴리올레핀 다층 미다공막을 제작했다. 아울러, 표 1 및 표 2에서의 「-」은 표 안의 UHMwPE 또는 HDPE2를 포함하지 않는 것 및 열완화 처리를 실시하지 않은 것을 나타낸다.Using the raw materials and conditions shown in Tables 1 and 2, a polyolefin multilayer microporous membrane was produced in the same manner as in Example 1. In Examples 2, 7, and Comparative Examples 2 to 4, after the second stretching (re-stretching) was performed at the temperature and magnification shown in the table, heat relaxation treatment was performed in the TD direction, and then the temperature of the re-stretching in a state mounted on a batch stretching machine. Heat-setting treatment was performed for 10 minutes to prepare a polyolefin multilayer microporous membrane. In addition, "-" in Table 1 and Table 2 indicates that UHMwPE or HDPE2 in the table was not included and that thermal relaxation treatment was not performed.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
표 3 및 표 4에 실시예 1~7 및 비교예 1~8의 폴리올레핀 미다공막의 물성을 나타낸다. 아울러, 표 4에서 비교예 2의 "-"은 표면이 육안으로 판단 가능한 큰 요철이 있어 측정할 수 없었던 것을 나타낸다.Tables 3 and 4 show the physical properties of the polyolefin microporous membranes of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8. In addition, "-" in Comparative Example 2 in Table 4 indicates that the surface has large irregularities that can be judged by the naked eye, and thus cannot be measured.
[표 3][Table 3]
[표 4][Table 4]
표 3 및 표 4를 보면, 실시예 1~8의 폴리올레핀 미다공막은 모두 전해액 주액성이 우수하며, PP 분포가 균일하다. 또한, 누설 전류값이 45mAh 이하가 되어 우수한 내산화성을 나타낸다. 또한, 셧다운 온도도 132℃ 이하이며, 전지에 사용 시 더욱 안전성이 우수하고 물성 균형이 우수하다. 도 1은 실시예 1의 폴리올레핀 다층 미다공막의 표층의 규격화 PP/PE 비율의 분포도를 나타내는 그래프이며, 규격화 PP/PE 비율이 0.5 이상의 좁은 범위로 집중해 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 도 2는 실시예 1의 폴리올레핀 다층 미다공막의 표층의 규격화 PP/PE 비율의 2차원 분포도를 나타내며, 폴리프로필렌 농도가 낮은 영역(색이 진한 부분)이 거의 보이지 않고, 또한 폴리프로필렌이 평균적으로 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 도 3은 비교예 1의 폴리올레핀 다층 미다공막의 표층의 규격화 PP/PE 비율의 2차원 분포도를 나타내며, 폴리프로필렌 농도가 낮은 영역(색이 진한 부분)이 많고, 폴리프로필렌이 표층에 평균적으로 존재하고 있지 않은 것을 알 수 있다.Referring to Tables 3 and 4, the polyolefin microporous membranes of Examples 1 to 8 all have excellent electrolyte solution injection properties, and have a uniform PP distribution. In addition, the leakage current value is 45 mAh or less, thereby exhibiting excellent oxidation resistance. In addition, the shutdown temperature is 132°C or less, and when used in a battery, the safety is more excellent and the balance of physical properties is excellent. 1 is a graph showing the distribution of the normalized PP/PE ratio of the surface layer of the polyolefin multilayer microporous membrane of Example 1, and it can be seen that the standardized PP/PE ratio is concentrated in a narrow range of 0.5 or more. FIG. 2 shows a two-dimensional distribution of the normalized PP/PE ratio of the surface layer of the polyolefin multilayer microporous membrane of Example 1, and a region with a low polypropylene concentration (a dark part) is hardly visible, and polypropylene is present on average. You can see what you are doing. On the other hand, FIG. 3 shows a two-dimensional distribution of the normalized PP/PE ratio of the surface layer of the polyolefin multilayer microporous membrane of Comparative Example 1, and there are many areas with a low polypropylene concentration (dark part), and polypropylene is on average in the surface layer. You can see that it doesn't exist.
이에 대해 비교예 1의 폴리올레핀 다층 미다공막은 중량 평균 분자량이 3.0×105 이상인 폴리프로필렌을 포함하고 있으며, 투기도가 악화되고, 전해액 주액성이 현저히 저하되며, 내산화성도 우수하지 않았다.On the other hand, the polyolefin multilayer microporous membrane of Comparative Example 1 contained polypropylene having a weight average molecular weight of 3.0×10 5 or more, the air permeability was deteriorated, the electrolyte solution injection property was remarkably decreased, and the oxidation resistance was not excellent.
비교예 2의 폴리올레핀 미다공막은 실시예 1~8에서 이용한 폴리프로필렌과 동일한 폴리프로필렌을 8중량% 포함하고 있다. 공공률이 상승하여 투기도가 저하되었지만, 강도가 저하되었다. 막의 외관은 육안으로 요철이 보여, 전지용 세퍼레이터로서의 일반 물성의 면에서 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.The polyolefin microporous membrane of Comparative Example 2 contains 8% by weight of the same polypropylene as the polypropylene used in Examples 1 to 8. The porosity increased and the air permeability decreased, but the strength decreased. The appearance of the film was visually uneven, and it was confirmed that the film was inferior in terms of general physical properties as a battery separator.
비교예 3의 폴리올레핀 다층 미다공막은 실시예 1~8에서 이용한 폴리프로필렌과 동일한 폴리프로필렌을 0.3중량% 포함하고 있다. 폴리프로필렌의 분산성(표준편차, 첨도)은 양호하지만, 표면 근방의 폴리프로필렌 농도가 불충분해져 내산화성이 향상되지 않은 것으로 생각된다.The polyolefin multilayer microporous membrane of Comparative Example 3 contains 0.3% by weight of the same polypropylene as the polypropylene used in Examples 1 to 8. Although the dispersibility (standard deviation, kurtosis) of polypropylene is good, it is considered that the polypropylene concentration in the vicinity of the surface is insufficient and the oxidation resistance is not improved.
비교예 4에서는, 말단 비닐기가 0.2개 이상인 폴리에틸렌을 중간층에 포함하지 않기 때문에, 내산화성, 주액성, 투기도/찌름 강도 균형이 우수하지만, 셧다운 온도가 132℃를 초과하여, 셧다운 온도가 높았다.In Comparative Example 4, since polyethylene having 0.2 or more terminal vinyl groups was not included in the intermediate layer, the balance of oxidation resistance, liquid injectability, air permeability/prick strength was excellent, but the shutdown temperature exceeded 132°C and the shutdown temperature was high.
비교예 5에서는, 중간층에 Mw가 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMwPE) 및 PE(C)의 함유량이 적기 때문에 셧다운 온도가 충분히 내려가지 않았다.In Comparative Example 5, the shutdown temperature did not fall sufficiently because the content of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMwPE) and PE (C) having Mw of 1.0×10 6 or more in the intermediate layer was small.
비교예 8에서는, PE(C)를 표층에 포함하고 있기 때문에 내산화성이 불충분했다.In Comparative Example 8, since PE (C) was contained in the surface layer, oxidation resistance was insufficient.
비교예 7에서는, 실시예 1과 동일한 수지 조성을 이용하여, T다이로부터의 전단 속도를 저하시키고 있으며, 투과성이 악화되는 동시에 전해액 주액성의 저하 및 내산화성의 악화가 보였다.In Comparative Example 7, using the same resin composition as in Example 1, the shear rate from the T-die was lowered, the permeability was deteriorated, and the electrolyte solution injectability and oxidation resistance were deteriorated.
비교예 8에서는, 실시예 1과 동일한 수지 조성을 이용하여, 냉각 속도를 저하시키고 있으며, 투과성이 악화되는 동시에 전해액 주액성의 저하 및 내산화성의 악화가 보였다.In Comparative Example 8, using the same resin composition as in Example 1, the cooling rate was lowered, the permeability was deteriorated, and the electrolyte solution injectability and oxidation resistance were deteriorated.
산업상 이용가능성Industrial applicability
이상으로부터, 본 발명의 폴리올레핀 다층 미다공막은 내산화성, 전해액 주액성 및 셧다운 특성이 우수하며, 또한 투과성 및 강도 균형이 우수하고, 전지의 장수명화 및 안전성을 높일 수 있다. 이 폴리올레핀 다층 미다공막은 캐패시터 용도, 콘덴서 용도, 전지 용도 등의 비수계 전해액의 축전 디바이스로서 적합한 성능을 가지며, 안전성 및 신뢰성의 향상에 공헌할 수 있다. 그 중에서도 전지용 세퍼레이터, 보다 구체적으로는 리튬 이온 전지용 세퍼레이터로서 적합하게 이용할 수 있다. 그 외 용도로서, 연료 전지의 일 구성부품, 가습막, 여과막 등의 각종 분리막으로서도 이용되므로, 그 분야에서 산업상 이용 가능성이 있다.From the above, the polyolefin multilayer microporous membrane of the present invention is excellent in oxidation resistance, electrolyte injectability, and shutdown properties, and also has excellent permeability and strength balance, and can increase battery life and safety. This polyolefin multilayer microporous membrane has suitable performance as a storage device for non-aqueous electrolyte solutions such as capacitors, capacitors, and batteries, and can contribute to improvement in safety and reliability. Among them, it can be suitably used as a battery separator, more specifically, a lithium ion battery separator. As other uses, since it is also used as a component part of a fuel cell, various separation membranes such as a humidification membrane and a filtration membrane, there is a possibility of industrial use in the field.
Claims (10)
상기 제1 미다공층의 라만 분광법에 의해 측정한 규격화 폴리프로필렌/폴리에틸렌 비율의 평균값이 0.5 이상, 규격화 폴리프로필렌/폴리에틸렌 비율의 표준편차가 0.2 이하, 규격화 폴리프로필렌/폴리에틸렌 비율의 첨도가 1.0 이하 -1.0 이상인 폴리올레핀 다층 미다공막.It has a first microporous layer containing polypropylene, an electrolyte solution injectability of 20 seconds or less, a shutdown temperature of 132°C or less, at least one surface layer is the first microporous layer, and the polypropylene distribution of the first microporous layer is Uniform in the in-plane direction,
The average value of the standardized polypropylene/polyethylene ratio measured by Raman spectroscopy of the first microporous layer is 0.5 or more, the standard deviation of the standardized polypropylene/polyethylene ratio is 0.2 or less, and the kurtosis of the standardized polypropylene/polyethylene ratio is 1.0 or less -1.0 The above polyolefin multilayer microporous membrane.
상기 폴리프로필렌의 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만이고, 그 함유량이 상기 제1 미다공층 중에 상기 제1 미다공층의 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.5중량% 이상 5중량% 미만인 폴리올레핀 다층 미다공막.The method of claim 1,
The weight average molecular weight of the polypropylene is greater than 6.0 × 10 4 and less than 3.0 × 10 5 , and the content is 0.5% by weight or more based on the total weight of the polyolefin resin of the first microporous layer in the first microporous layer as 100% by weight. Polyolefin multilayer microporous membrane of less than 5% by weight.
양 표층 사이에 배치된 제2 미다공층을 포함하며, 상기 제2 미다공층이, 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상인 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀 다층 미다공막.The method of claim 1,
A polyolefin multilayer microporous membrane comprising a second microporous layer disposed between both surface layers, wherein the second microporous layer comprises polyethylene having a terminal vinyl group concentration of 0.2 or more per 10,000 carbon atoms by infrared spectroscopy.
상기 제1 미다공층으로 이루어지는 양 표층 사이에 상기 제2 미다공층이 배치되어 이루어지는 3층 구조를 갖는 폴리올레핀 다층 미다공막.The method of claim 4,
A polyolefin multilayer microporous membrane having a three-layer structure in which the second microporous layer is disposed between both surface layers of the first microporous layer.
상기 제2 미다공층이, 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상인 폴리에틸렌을 제2 미다공층의 전체 폴리올레핀 중량을 100중량%로 하여 20중량% 이상 포함하는 폴리올레핀 다층 미다공막.The method of claim 5,
The second microporous layer is a polyolefin multilayer microporous membrane comprising at least 20% by weight of polyethylene having a terminal vinyl group concentration of 0.2 or more per 10,000 carbon atoms as 100% by weight of the total polyolefin of the second microporous layer.
상기 제1 미다공층이 제1 폴리올레핀 수지로 이루어지며, 상기 제1 폴리올레핀 수지가, 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고 중량 평균 분자량이 1.0×106 미만인 폴리에틸렌 및 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 폴리프로필렌을 포함하여 이루어지는 폴리올레핀 다층 미다공막.The method of claim 4,
The first microporous layer is made of a first polyolefin resin, and the first polyolefin resin has a polyethylene having a terminal vinyl group concentration of less than 0.2 per 10,000 carbon atoms and a weight average molecular weight of less than 1.0×10 6 and a weight average molecular weight. A polyolefin multilayer microporous membrane comprising polypropylene that is greater than 6.0×10 4 and less than 3.0×10 5.
상기 제1 폴리올레핀 수지가, 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고 중량 평균 분자량이 5.0×104 이상 5.0×105 미만인 고밀도 폴리에틸렌(제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 45.0중량% 이상 99.5중량% 이하가 되는 양), 중량 평균 분자량이 1.0×106 이상 3.0×106 미만인 초고분자량 폴리에틸렌(제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.0중량% 이상 50.0중량% 이하가 되는 양) 및 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 폴리프로필렌(제1 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.5중량% 이상 5.0중량% 미만이 되는 양)을 포함하여 이루어지는 폴리올레핀 다층 미다공막.The method of claim 7,
The first polyolefin resin is a high-density polyethylene having a terminal vinyl group concentration of less than 0.2 per 10,000 carbon atoms and a weight average molecular weight of 5.0×10 4 or more and less than 5.0×10 5 (the total weight of the first polyolefin resin is 100% by weight). 45.0% by weight or more and 99.5% by weight or less), ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0×10 6 or more and less than 3.0×10 6 (0.0% by weight or more and 50.0% by weight based on the total weight of the first polyolefin resin as 100% by weight) Or less) and polypropylene having a weight average molecular weight of greater than 6.0×10 4 and less than 3.0×10 5 (an amount of 0.5% by weight or more and less than 5.0% by weight based on the total weight of the first polyolefin resin being 100% by weight). A polyolefin multilayer microporous membrane obtained by doing so.
상기 제2 미다공층이 제2 폴리올레핀 수지로 이루어지며, 상기 제2 폴리올레핀 수지가, 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상이고 중량 평균 분자량이 5.0×104 이상 1.0×106 미만인 폴리에틸렌(제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 20.0중량% 이상 99.0중량% 이하가 되는 양), 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고 중량 평균 분자량이 5.0×104 이상 1.0×106 미만인 고밀도 폴리에틸렌(제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 0.0중량% 이상 79.0중량% 이하가 되는 양), 중량 평균 분자량이 1.0×106 이상 3.0×106 미만인 초고분자량 폴리에틸렌(제2 폴리올레핀 수지 전체 중량을 100중량%로 하여 1.0중량% 이상 50.0중량% 이하가 되는 양)을 포함하여 이루어지며, 폴리프로필렌을 포함하지 않는 폴리올레핀 다층 미다공막.The method of claim 8,
The second microporous layer is made of a second polyolefin resin, and the second polyolefin resin has a terminal vinyl group concentration of 0.2 per 10,000 carbon atoms or more and a weight average molecular weight of 5.0×10 4 or more and less than 1.0×10 6 (Amount of 20.0% by weight or more and 99.0% by weight or less based on the total weight of the second polyolefin resin as 100% by weight), the terminal vinyl group concentration is less than 0.2 per 10,000 carbon atoms, and the weight average molecular weight is 5.0 × 10 4 or more 1.0 High-density polyethylene less than ×10 6 (an amount of 0.0% by weight or more and 79.0% by weight or less based on the total weight of the second polyolefin resin), ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0 × 10 6 or more and less than 3.0 × 10 6 ( A polyolefin multilayer microporous membrane comprising an amount of 1.0% by weight or more and 50.0% by weight or less based on the total weight of the second polyolefin resin as 100% by weight, and does not contain polypropylene.
(a-1) 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 미만이고 중량 평균 분자량이 1.0×106 미만인 폴리에틸렌 및 중량 평균 분자량이 6.0×104보다 크고 3.0×105 미만인 폴리프로필렌을 포함하는 제1 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제1 폴리올레핀 용액을 조제하는 공정 및
(a-2) 적외 분광법에 의한 말단 비닐기 농도가 10,000개의 탄소 원자당 0.2개 이상이고 중량 평균 분자량이 1.0×106 미만인 폴리에틸렌 및 중량 평균 분자량이 1.0×106 이상인 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 제2 폴리올레핀 수지와 막 형성용 용제를 용융 혼련하여 제2 폴리올레핀 용액을 조제하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정,
(b) 전단 속도 60/sec 이상으로 폴리올레핀 용액을 압출하여 성형체를 형성하는 공정,
(c) 수득된 압출 성형체를 냉각 속도 30℃/sec 이상으로 냉각하여 겔상 시트를 형성하는 공정,
(d) 수득된 겔상 시트를 적어도 1축 방향으로 연신하여 연신물을 제작하는 공정 및
(e) 수득된 연신물에서 상기 막 형성용 용제를 제거하는 공정을 포함하는 폴리올레핀 다층 미다공막의 제조 방법.(a) As a step of preparing a polyolefin solution by melt-kneading a polyolefin resin and a film-forming solvent,
(a-1) Polyethylene having a terminal vinyl group concentration of less than 0.2 per 10,000 carbon atoms and a weight average molecular weight of less than 1.0×10 6 by infrared spectroscopy, and a poly having a weight average molecular weight greater than 6.0×10 4 and less than 3.0×10 5 A step of preparing a first polyolefin solution by melt-kneading a first polyolefin resin containing propylene and a solvent for film formation, and
(a-2) A preparation containing polyethylene having a terminal vinyl group concentration of 0.2 or more per 10,000 carbon atoms and a weight average molecular weight of less than 1.0×10 6 by infrared spectroscopy and ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1.0×10 6 or more 2 A process comprising the step of preparing a second polyolefin solution by melt-kneading a polyolefin resin and a film-forming solvent,
(b) forming a molded article by extruding a polyolefin solution at a shear rate of 60/sec or more,
(c) cooling the obtained extruded product at a cooling rate of 30° C./sec or more to form a gel-like sheet,
(d) a step of producing a stretched product by stretching the obtained gel-like sheet in at least uniaxial direction, and
(e) A method for producing a polyolefin multilayer microporous membrane comprising a step of removing the solvent for film formation from the obtained stretched product.
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