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WO2010053172A1 - 積層多孔性フィルム、リチウム電池用セパレータおよび電池 - Google Patents

積層多孔性フィルム、リチウム電池用セパレータおよび電池 Download PDF

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WO2010053172A1
WO2010053172A1 PCT/JP2009/069042 JP2009069042W WO2010053172A1 WO 2010053172 A1 WO2010053172 A1 WO 2010053172A1 JP 2009069042 W JP2009069042 W JP 2009069042W WO 2010053172 A1 WO2010053172 A1 WO 2010053172A1
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WO
WIPO (PCT)
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porous film
laminated porous
laminated
film
layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/069042
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English (en)
French (fr)
Inventor
徹 寺川
美保 山本
剛幹 山田
宇佐見 康
Original Assignee
三菱樹脂株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from JP2008287852A external-priority patent/JP4734396B2/ja
Priority claimed from JP2008287853A external-priority patent/JP4734397B2/ja
Application filed by 三菱樹脂株式会社 filed Critical 三菱樹脂株式会社
Priority to US13/128,449 priority Critical patent/US8288033B2/en
Priority to KR1020117008043A priority patent/KR101071602B1/ko
Priority to EP09824869.3A priority patent/EP2360014B1/en
Priority to CN200980144207.3A priority patent/CN102209632B/zh
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Definitions

  • the present invention relates to a laminated porous film, and as a battery separator, packaging article, sanitary article, livestock article, agricultural article, building article, medical article, separation membrane, light diffusion plate, and reflective sheet using the laminated porous film.
  • a battery separator for a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion secondary battery used as a power source for various electronic devices.
  • the polymer porous body with many fine communication holes is used for separation membranes used for the production of ultrapure water, purification of chemicals, water treatment, waterproof and moisture-permeable films used for clothing and sanitary materials, and batteries. It is used in various fields such as battery separators.
  • secondary batteries are widely used as power sources for portable devices such as OA, FA, household electric appliances, and communication devices.
  • portable devices using lithium ion secondary batteries are increasing because they have a high volumetric efficiency when mounted on devices, leading to a reduction in size and weight of the devices.
  • large-sized secondary batteries are being researched and developed in many fields related to energy / environmental issues, including road leveling, UPS, and electric vehicles, and are excellent in large capacity, high output, high voltage, and long-term storage. Therefore, the use of lithium ion secondary batteries, which are a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery, is expanding.
  • the working voltage of a lithium ion secondary battery is usually designed with an upper limit of 4.1 to 4.2V. At such a high voltage, the aqueous solution undergoes electrolysis and cannot be used as an electrolyte. Therefore, so-called non-aqueous electrolytes using organic solvents are used as electrolytes that can withstand high voltages.
  • the solvent for the non-aqueous electrolyte a high dielectric constant organic solvent capable of causing more lithium ions to be present is used, and organic carbonates such as polypropylene carbonate and ethylene carbonate are mainly used as the high dielectric constant organic solvent. in use.
  • a highly reactive electrolyte such as lithium hexafluorophosphate is dissolved in the solvent and used.
  • a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode from the viewpoint of preventing an internal short circuit.
  • the separator is required to have insulating properties due to its role.
  • a laminated porous film is used as a separator.
  • SD characteristic As a characteristic that contributes to the safety of the battery separator, there is a shutdown characteristic (hereinafter referred to as “SD characteristic”). This SD characteristic is a function that can prevent a subsequent increase in temperature inside the battery because the micropores are blocked when the temperature is about 100 to 140 ° C., and as a result, ion conduction inside the battery is blocked. When used as a battery separator, it is necessary to have this SD characteristic.
  • BD characteristic Another characteristic that contributes to safety is a breakdown characteristic (hereinafter referred to as “BD characteristic”).
  • This BD characteristic is a function in which heat generation does not stop due to the development of the SD characteristic, and the film does not break even when the temperature is higher (160 ° C. or higher) and keeps the positive electrode and the negative electrode separated. If it has BD characteristics, insulation can be maintained even at high temperatures and a wide range of short-circuits between electrodes can be prevented, so that accidents such as ignition due to abnormal heat generation of the battery can be prevented. Therefore, when it is used as a battery separator, it preferably has BD characteristics, and the breakdown temperature (hereinafter referred to as “BD temperature”) is preferably higher.
  • the “BD temperature” refers to the lowest temperature among the temperatures at which the film breaks when the laminated porous film of the present invention is placed in a frame and heated in an oven.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-103624 (Patent Document 1) ⁇ ⁇ stabilizes dimensions at 105 ° C. by kneading and sheeting ultrahigh molecular weight polyethylene and a solvent, extracting the solvent after stretching. It has been proposed that a porous film with good properties can be obtained.
  • Patent Document 2 discloses a method for producing a battery separator, characterized in that a laminated film of polyethylene and polypropylene is made porous by changing the temperature in one axis direction and stretching in two stages. Has been proposed.
  • a feature of this method for producing a porous film is that a porous structure is obtained by using ⁇ crystals, and it is preferable that a lot of ⁇ crystals are contained in the sheet before stretching to obtain a porous structure.
  • this method is a general biaxial stretching method, and is characterized in that productivity is very good as a method for obtaining a porous film.
  • Patent Document 3 a porous resin film is obtained by forming a sheet of a resin composition containing a predetermined amount of a filler and a ⁇ -crystal nucleating agent in polypropylene and stretching the resin composition under specific stretching conditions. A method has been proposed.
  • Patent Document 4 proposes a microporous film of superpermeable polypropylene obtained by biaxial stretching from an original polypropylene film having a high ⁇ crystal content (K> 0.5).
  • Patent Document 5 a specific amide compound is contained in polypropylene, and crystallized under specific conditions to obtain a solidified product containing ⁇ crystals. A method for producing a film has been proposed.
  • JP 2003-103624 A Japanese Patent No. 3852492 Japanese Patent No. 1953202 Japanese Patent No. 2509030 Japanese Patent No. 3443934
  • the porous film manufactured by the manufacturing method of Patent Document 1 has a high thermal shrinkage rate at a temperature equal to or higher than the closed pore temperature.
  • the shrinkage rate at a high temperature such as 150 ° C. is high. It cannot be said that the stability is sufficient.
  • the solvent contained in the entire porous membrane is removed by washing with an organic solvent for washing, a large amount of organic solvent is required, which is not preferable from an environmental viewpoint.
  • Patent Document 2 it is difficult to say that the manufacturing method requires strict control of manufacturing conditions and has good productivity.
  • the polypropylene porous films of Patent Documents 3 to 5 are superior to the polyethylene porous film in BD characteristics because of the high crystal melting temperature of polypropylene.
  • the above characteristics are adversely affected and the SD characteristics cannot be exhibited at all, there is a problem in securing the safety of the battery in order to use these porous films as battery separators.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and it is a first object of the present invention to provide a laminated porous film capable of suppressing tearing in secondary workability and having a balanced mechanical property. It is an issue. Moreover, this invention makes it the 2nd subject to improve the balance of heat shrinkage, and to provide the laminated porous film which has the outstanding shutdown characteristic, ensuring dimensional stability.
  • the first aspect of the present invention is a multilayer porous structure including a layer A mainly composed of a polypropylene resin and a layer B mainly composed of a polyethylene resin and having ⁇ activity.
  • a layer A mainly composed of a polypropylene resin
  • a layer B mainly composed of a polyethylene resin and having ⁇ activity.
  • H MD / H TD The ratio (H MD / H TD ) between the tear strength (H MD ) in the flow direction (MD) and the tear strength (H TD) in the direction perpendicular to MD (H TD ) of the laminated porous film is 0
  • the present invention provides a laminated porous film characterized by having a thickness of 0.08 to 2.0.
  • the laminated porous film of the first invention preferably has the following physical properties. a) Tear strength H MD is the 4.5 N / cm or more. b) Ratio (T MD ) between tensile strength (T MD ) in the flow direction (MD) of the laminated porous film and tensile strength (T TD ) in the direction perpendicular to the flow direction of the laminated porous film (TD) / T TD ) is 0.5-10. c) The tensile strength T TD is 30 MPa or more. d) The tensile elastic modulus at 3% elongation in the flow direction (MD) of the laminated porous film is 500 MPa or more.
  • the laminated porous film of the first invention is excellent in SD characteristics and BD characteristics, and has effective physical properties as a lithium battery separator. In particular, it can suppress tearing in secondary workability, and has a balance of mechanical properties. It is a laminated porous film taken.
  • a laminated porous film having an A layer mainly comprising a polypropylene resin and a B layer containing a polyethylene resin and having ⁇ activity And In the direction perpendicular to the flow direction of the laminated porous film (TD), the shrinkage ratio STD2 after heating for 1 hour at 105 ° C. is 10% or less.
  • the flow direction (MD) of the laminated porous film and MD There is provided a laminated porous film characterized in that the ratio S MD2 / S TD2 of shrinkage after heating for 1 hour at 105 ° C. in the vertical direction (TD) is 0.1 to 3.0.
  • the laminated porous film of the second invention preferably has the following physical properties. e) In the direction perpendicular to the flow direction of the laminated porous film (TD), the shrinkage ratio STD1 after heating at 40 ° C. for 1 hour is less than 1%. f) In the direction perpendicular to the flow direction of the laminated porous film (TD), the shrinkage ratio S TD3 after heating at 150 ° C. for 1 hour is 25% or less. g) In the flow direction (MD) of the laminated porous film, the shrinkage rate SMD1 after heating at 40 ° C. for 1 hour is less than 1%, and the shrinkage rate SMD2 after heating at 105 ° C. for 1 hour is 10%. It is as follows.
  • the shrinkage ratio SMD3 after heating at 150 ° C. for 1 hour is 18% or less.
  • the molecular orientation ratio O MD / O TD determined by wide-angle X-ray diffraction measurement is 5 or more.
  • the laminated porous film of the second invention is excellent in SD characteristics and BD characteristics and has effective physical properties as a lithium battery separator. It is a laminated porous film having excellent shutdown characteristics while ensuring stability.
  • the laminated porous film preferably has the ⁇ activity by adding a ⁇ crystal nucleating agent to the resin composition of the A layer. Further, it is preferable that a ⁇ -crystal nucleating agent is blended with the polypropylene-based resin so that the A layer has the ⁇ -activity. The amount is preferably 0.0001 to 5.0 parts by mass.
  • the presence or absence of “ ⁇ activity” is determined when a crystal melting peak temperature derived from ⁇ crystal is detected by a differential scanning calorimeter described later, or using a wide angle X-ray diffraction measuring device described later.
  • a diffraction peak derived from the ⁇ crystal is detected by the measurement, it is determined that ⁇ activity is present.
  • the ⁇ activity is measured in the state of the laminated porous film when the laminated porous film of the present invention is composed of only the A layer and the B layer, and when any other porous layer is laminated. is doing.
  • the B layer contains a polyethylene resin and has a shutdown temperature (hereinafter referred to as “SD temperature”) lower than that of the A layer. It is said.
  • SD temperature refers to the lowest temperature at which micropores are blocked.
  • the air permeability after heating is the air permeability before heating. It is the lowest temperature among the temperatures that are 10 times or more.
  • the B layer contains at least one compound selected from a modified polyolefin resin, an alicyclic saturated hydrocarbon resin or a modified product thereof, an ethylene copolymer, or a wax.
  • the porosity is 10 to 80%
  • the air permeability at 25 ° C. is 10 to 1000 seconds / 100 ml
  • the air permeability after heating at 135 ° C. for 5 seconds is 10,000 seconds / 100 ml or more. It is preferable that the film is a porous film.
  • a lithium ion battery separator comprising the laminated porous film of the first or second invention. Furthermore, as a fourth invention, there is provided a battery characterized in that the lithium battery separator is incorporated.
  • the laminated porous film of the present invention comprising the first and second inventions comprises a laminated porous film in which at least two porous layers are laminated, and one of the porous layers is a polypropylene resin.
  • SD in which the pores are blocked in an appropriate temperature range while maintaining the BD characteristics of the conventional laminated porous film made of polypropylene resin. It has characteristics.
  • the laminated porous film of the present invention has ⁇ activity, it has micropores, can ensure sufficient communication, and can maintain strength in the A layer, so that pin puncture strength And mechanical strength such as tear strength. Therefore, it is useful for the separator for lithium ion batteries also from a viewpoint of structure maintenance and impact resistance.
  • the laminated porous film of the first invention has effective physical properties that are good in terms of tear strength
  • the laminated porous film of the second invention has a well-balanced shrinkage rate at high temperatures and is dimensionally stable. It has the characteristic that it is excellent in property.
  • FIG. 1 It is a partially broken perspective view of the lithium ion battery which has accommodated the separator for lithium ion batteries of this invention.
  • (A) (B) is a figure explaining the fixing method of the film in the air permeability after heating for 5 second at 135 degreeC, and a wide angle X-ray-diffraction measurement.
  • main component includes the intention to allow other components to be contained within a range that does not interfere with the function of the main component, unless otherwise specified.
  • the content ratio of the main component is not specified, the main component includes 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, particularly preferably 90% by mass or more (including 100%) in the composition.
  • X to Y (X and Y are arbitrary numbers) is intended to mean “X or more and Y or less” unless otherwise specified, and “It is preferably larger than X and smaller than Y”.
  • the laminated porous film of the present embodiment is a laminated porous film in which at least two porous layers are laminated, and one of the two porous layers is an A layer mainly composed of a polypropylene resin. And the other layer is a B layer containing a polyethylene resin, and the laminated porous film has ⁇ activity.
  • the laminated porous film of the present invention is characterized by having the ⁇ activity.
  • the ⁇ activity can be regarded as an index indicating that the polypropylene resin has formed ⁇ crystals in the film-like material before stretching. If the polypropylene resin in the film-like material before stretching produces ⁇ crystals, fine pores are formed by subsequent stretching, so that a laminated porous film having air permeability can be obtained.
  • the presence or absence of ⁇ activity of the laminated porous film can be determined by conducting a differential thermal analysis of the laminated porous film using a differential scanning calorimeter and detecting a crystal melting peak temperature derived from ⁇ crystals of polypropylene resin. Judgment is based on no. Specifically, the laminated porous film is heated from 25 ° C. to 240 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min and held for 1 minute with a differential scanning calorimeter, and then cooled from 240 ° C. to 25 ° C. at a cooling rate of 10 ° C. / When the temperature is lowered for 1 minute and held for 1 minute, and when the temperature is raised again from 25 ° C. to 240 ° C. at a heating rate of 10 ° C./minute, the crystal melting peak temperature (Tm ⁇ ) derived from the ⁇ crystal of polypropylene is If detected, it is determined to have ⁇ activity.
  • Tm ⁇ crystal melting peak temperature
  • the ⁇ activity of the laminated porous film is calculated by the following formula using the heat of crystal melting derived from the ⁇ crystal of the polypropylene resin ( ⁇ Hm ⁇ ) and the heat of crystal melting derived from the ⁇ crystal ( ⁇ Hm ⁇ ).
  • ⁇ activity (%) [ ⁇ Hm ⁇ / ( ⁇ Hm ⁇ + ⁇ Hm ⁇ )] ⁇ 100
  • the heat of crystal fusion derived from ⁇ crystal ( ⁇ Hm ⁇ ) detected mainly in the range of 145 ° C. or higher and lower than 160 ° C. and the ⁇ crystal derived from ⁇ crystal detected mainly at 160 ° C. or higher and 175 ° C. or lower.
  • the ⁇ activity of the laminated porous film is preferably large, and the ⁇ activity is preferably 20% or more. More preferably, it is 40% or more, and particularly preferably 60% or more. If the laminated porous film has a ⁇ activity of 20% or more, it indicates that a large number of ⁇ crystals of polypropylene resin can be formed in the film-like material before stretching, and fine and uniform pores are formed by stretching. Many layers are formed, and as a result, a laminated porous film excellent in electrical performance can be obtained.
  • the upper limit of ⁇ activity is not particularly limited, but the higher the ⁇ activity, the more effective the effect is obtained.
  • a method for obtaining the ⁇ activity of the laminated porous film described above there is a method in which a substance that promotes the formation of ⁇ crystals of the polypropylene resin in the resin composition of the A layer is not added, or in JP 37394811.
  • Examples include a method of adding polypropylene that has been subjected to treatment for generating peroxide radicals, and a method of adding a ⁇ crystal nucleating agent to the resin composition of the A layer.
  • By adding a ⁇ crystal nucleating agent it is possible to promote the generation of ⁇ crystals of polypropylene resin more uniformly and efficiently, and to obtain a laminated porous film having a porous layer having ⁇ activity. .
  • Polypropylene resins contained in layer A include homopropylene (propylene homopolymer), or propylene and ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene. Alternatively, a random copolymer or block copolymer with an ⁇ -olefin such as 1-decene may be mentioned. Among these, homopolypropylene is more preferably used from the viewpoint of the mechanical strength of the laminated porous film.
  • the polypropylene resin preferably has an isotactic pentad fraction (mmmm fraction) exhibiting stereoregularity of 80 to 99%. More preferably 83 to 99%, and still more preferably 85 to 99%. If the isotactic pentad fraction is too low, the mechanical strength of the film may be reduced.
  • the upper limit of the isotactic pentad fraction is defined by the upper limit that can be obtained industrially at the present time. is not.
  • the isotactic pentad fraction (mmmm fraction) is the same direction for all five methyl groups that are side chains with respect to the main chain of carbon-carbon bonds composed of any five consecutive propylene units. Means a three-dimensional structure located at or a proportion thereof. The assignment of the signal of the methyl group region is as follows. It conforms to Zambelli et al (Macromolecules 8,687, (1975)).
  • the polypropylene resin has a polydispersity (ratio of weight average molecular weight Mw and number average molecular weight Mn, expressed as Mw / Mn), which is a parameter indicating a molecular weight distribution, of 1.5 to 10.0. Is preferred. More preferred is 2.0 to 8.0, and still more preferred is 2.0 to 6.0. This means that the smaller the Mw / Mn, the narrower the molecular weight distribution. However, if the Mw / Mn is less than 1.5, problems such as a decrease in extrusion moldability occur, and it is difficult to produce industrially. . On the other hand, when Mw / Mn exceeds 10.0, low molecular weight components increase, and the mechanical strength of the laminated porous film tends to decrease. Mw / Mn is obtained by GPC (gel permeation chromatography) method.
  • the melt flow rate (MFR) of the polypropylene resin is not particularly limited, but usually the MFR is preferably 0.1 to 15 g / 10 minutes, and preferably 0.5 to 10 g / 10 minutes. It is more preferable. When the MFR is less than 0.1 g / 10 min, the resin has a high melt viscosity at the time of molding and the productivity is lowered. On the other hand, if it exceeds 15 g / 10 minutes, the mechanical strength of the film is insufficient, so that problems are likely to occur in practice. MFR is measured in accordance with JIS K7210 under conditions of a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 kg.
  • Examples of the ⁇ crystal nucleating agent used in the present invention include those shown below, but are not particularly limited as long as they increase the formation and growth of ⁇ crystals of polypropylene resin, and two or more types are mixed. May be used.
  • Examples of the ⁇ crystal nucleating agent include amide compounds; tetraoxaspiro compounds; quinacridones; iron oxides having a nanoscale size; potassium 1,2-hydroxystearate, magnesium benzoate or magnesium succinate, magnesium phthalate, etc.
  • Alkali or alkaline earth metal salts of carboxylic acids represented by: aromatic sulfonic acid compounds represented by sodium benzenesulfonate or sodium naphthalenesulfonate; di- or triesters of dibasic or tribasic carboxylic acids; phthalocyanine blue Phthalocyanine pigments typified by: a two-component compound comprising a component a which is an organic dibasic acid and a component b which is an oxide, hydroxide or salt of a Group IIA metal of the periodic table; a cyclic phosphorus compound; Made of magnesium compound Such as the formation thereof.
  • Specific types of other nucleating agents are described in JP-A No. 2003-306585, JP-A No. 06-28966, and JP-A No. 09-194650.
  • ⁇ crystal nucleating agents include ⁇ crystal nucleating agent “NJESTER NU-100” manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., and specific examples of polypropylene resins to which ⁇ crystal nucleating agents are added include Aristech. Examples thereof include polypropylene “Bepol B-022SP”, polypropylene manufactured by Borealis “Beta ( ⁇ ) -PP BE60-7032,” polypropylene manufactured by Mayzo “BNX BETAP-LN”, and the like.
  • the ratio of the ⁇ -crystal nucleating agent added to the polypropylene resin needs to be appropriately adjusted depending on the type of the ⁇ -crystal nucleating agent or the composition of the polypropylene-based resin. 0.0001 to 5.0 parts by mass of the agent is preferred. 0.001 to 3.0 parts by mass is more preferable, and 0.01 to 1.0 part by mass is still more preferable. If it is 0.0001 part by mass or more, ⁇ -crystals of polypropylene resin can be sufficiently produced and grown at the time of production to ensure sufficient ⁇ activity, and sufficient ⁇ activity is ensured even when a laminated porous film is formed. And desired air permeability can be obtained. On the other hand, addition of 5.0 parts by mass or less is preferable because it is economically advantageous and there is no bleeding of the ⁇ crystal nucleating agent on the film surface.
  • the A layer is mainly composed of a polypropylene resin.
  • the total mass of the polypropylene resin and the ⁇ crystal nucleating agent is 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, based on the total mass of the A layer. Preferably it occupies 90 mass% or more.
  • the layer A may contain additives or other components that are generally blended in the resin composition within a range that does not impair the purpose of the present invention and the characteristics of the layer A as described above.
  • the additive examples include recycling resin, silica, talc, kaolin, carbonic acid, etc., which are added for the purpose of improving / adjusting the processability, productivity, and various physical properties of the laminated porous film.
  • Inorganic particles such as calcium, pigments such as titanium oxide and carbon black, flame retardants, weathering stabilizers, heat stabilizers, antistatic agents, melt viscosity improvers, crosslinking agents, lubricants, nucleating agents, plasticizers, anti-aging agents
  • additives such as antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, neutralizers, antifogging agents, antiblocking agents, slip agents, and coloring agents.
  • antioxidants such as copper halides and aromatic amines, triethylene glycol bis [3- (3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate] And phenolic antioxidants such as As what is marketed, there exists "IRGANOX B225” (made by Ciba Specialty Chemicals).
  • the B layer of the present invention is characterized by containing a polyethylene resin.
  • the layer B may have any structure / configuration as long as it has a large number of fine pores communicating in the thickness direction and is composed of a composition containing a polyethylene resin as described above.
  • a structure in which the fine pores are provided in a film-like material made of a polyethylene-based resin composition may be formed, or particulate or fibrous fine objects may be aggregated to form a layer.
  • a structure in which the gap is the fine hole may be used.
  • the B layer of the present invention preferably has the former structure in which uniform fine pores can be formed and the porosity and the like can be easily controlled.
  • the thermal properties of the polyethylene resin contained in the B layer are important. That is, it is necessary to select the polyethylene resin so that the crystal melting peak temperature of the composition constituting the B layer is lower than the crystal melting peak temperature of the composition constituting the A layer.
  • the B layer is preferably a polyethylene resin having a crystal melting peak temperature of 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. This crystal melting peak temperature is a peak value of the crystal melting temperature when the temperature is raised from 25 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter in accordance with JIS K7121.
  • the polyethylene resin not only ultra low density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, or polyethylene resin alone such as ultra high density polyethylene, Examples thereof include an ethylene propylene copolymer or a mixture of a polyethylene resin and another polyolefin resin. Among these, a polyethylene resin alone is preferable.
  • the density of the polyethylene resin is preferably 0.910 to 0.970 g / cm 3 , more preferably 0.930 to 0.970 g / cm 3 , and 0.940 to 0.970 g / cm 3. More preferably, it is 3 .
  • a density of 0.910 g / cm 3 or more is preferable because a B layer having appropriate SD characteristics can be formed when used as a lithium ion battery separator.
  • it is 0.970 g / cm 3 or less, it not only has an appropriate SD characteristic, but it is preferable in terms of maintaining stretchability.
  • the density can be measured according to JIS K7112 using a density gradient tube method.
  • the melt flow rate (MFR) of the polyethylene resin is not particularly limited, but usually the MFR is preferably 0.03 to 15 g / 10 min, and preferably 0.3 to 10 g / 10 min. It is more preferable. If MFR is 0.03 g / 10 min or more, it is close to the melt viscosity of the polypropylene-based resin to be mixed, so that a stable laminated porous film can be obtained in the molding process. On the other hand, if it is 15 g / 10 min or less, the melt viscosity of the resin during the molding process is sufficiently low, which is preferable in production.
  • the production method of the polyethylene resin is not particularly limited, and a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst, for example, a multisite catalyst represented by a Ziegler-Natta type catalyst or a metallocene catalyst. And a polymerization method using a single site catalyst.
  • a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst for example, a multisite catalyst represented by a Ziegler-Natta type catalyst or a metallocene catalyst.
  • a polymerization method using a single site catalyst for example, a multisite catalyst represented by a Ziegler-Natta type catalyst or a metallocene catalyst.
  • the B layer preferably contains at least one compound selected from a modified polyolefin resin, an alicyclic saturated hydrocarbon resin or a modified product thereof, an ethylene copolymer, or a wax (X). preferable.
  • a porous structure can be obtained more efficiently, and the shape and diameter of the pores can be easily controlled.
  • the modified polyolefin resin in the present invention refers to a resin mainly composed of an unsaturated carboxylic acid or its anhydride, or a polyolefin modified with a silane coupling agent.
  • unsaturated carboxylic acids or anhydrides thereof include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, citraconic acid, citraconic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride, or monoepoxy compounds of these derivatives and the above acids.
  • Examples include ester compounds, reaction products of a polymer having a group capable of reacting with these acids in the molecule and an acid. These metal salts can also be used.
  • maleic anhydride is more preferably used.
  • these copolymers can be used individually or in mixture of 2 or more types, respectively.
  • silane coupling agent examples include vinyltriethoxysilane, methacryloyloxytrimethoxysilane, and ⁇ -methacryloyloxypropyltriacetyloxysilane.
  • these modified monomers can be copolymerized in the stage of polymerizing the polymer in advance, or these modified monomers can be graft copolymerized with the polymer once polymerized.
  • these modified monomers are used alone or in combination, and those having a content in the range of 0.1% by mass or more and 5% by mass or less are preferably used. Of these, those that have been graft-modified are preferably used.
  • modified polyolefin resins examples include “Admer” (Mitsui Chemicals) and “Modic” (Mitsubishi Chemical).
  • Examples of alicyclic saturated hydrocarbon resins and modified products thereof include petroleum resins, rosin resins, terpene resins, coumarone resins, indene resins, coumarone-indene resins, and modified products thereof.
  • the petroleum resin in the present invention is a C4 to C10 aliphatic olefin or diolefin obtained from a by-product such as by thermal decomposition of naphtha, or a C8 or more aromatic compound having an olefinically unsaturated bond.
  • An aliphatic, aromatic, and copolymerized petroleum resin obtained by singly or copolymerizing one or more of the compounds contained in the above.
  • Examples of petroleum resins include aliphatic petroleum resins mainly containing C5 fraction, aromatic petroleum resins mainly containing C9 fraction, copolymer petroleum resins thereof, and alicyclic petroleum resins.
  • Examples of terpene resins include terpene resins and terpene-phenol resins from ⁇ -pinene
  • examples of rosin resins include rosin resins such as gum rosin and wood rosin, and esterified rosin resins modified with glycerin and pentaerythritol.
  • the alicyclic saturated hydrocarbon resin and the modified product thereof have relatively good compatibility when mixed with a polyethylene resin, but a petroleum resin is more preferable in terms of color tone and thermal stability, and a hydrogenated petroleum resin is used. More preferably.
  • Hydrogenated petroleum resin is obtained by hydrogenating petroleum resin by a conventional method.
  • Examples thereof include hydrogenated aliphatic petroleum resins, hydrogenated aromatic petroleum resins, hydrogenated copolymer petroleum resins and hydrogenated alicyclic petroleum resins, and hydrogenated terpene resins.
  • hydrogenated petroleum resins hydrogenated alicyclic petroleum resins obtained by copolymerizing and hydrogenating a cyclopentadiene compound and an aromatic vinyl compound are particularly preferable.
  • Examples of commercially available hydrogenated petroleum resins include “ALCON” (manufactured by Arakawa Chemical Industries).
  • the ethylene copolymer in the present invention is a compound obtained by copolymerizing ethylene and one or more of vinyl acetate, unsaturated carboxylic acid, unsaturated carboxylic acid anhydride, or carboxylic acid ester. It is.
  • the ethylene copolymer preferably has an ethylene monomer unit content of 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and still more preferably 65% by mass or more.
  • the content of ethylene monomer units is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and further preferably 85% by mass or less. If the content of the ethylene monomer unit is within a predetermined range, a porous structure can be formed more efficiently.
  • the ethylene copolymer those having an MFR of 0.1 g / 10 min to 10 g / 10 min are preferably used.
  • the MFR is 0.1 g / 10 min or more, the extrudability can be maintained satisfactorily.
  • the MFR is 10 g / 10 min or less, the strength of the film is hardly lowered, which is preferable.
  • the ethylene-based copolymer includes “EVAFLEX” (manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.), “Novatech EVA” (manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) as an ethylene-vinyl acetate copolymer, and “NUC as an ethylene-acrylic acid copolymer.
  • the wax in the present invention is an organic compound that satisfies the following properties (a) and (b).
  • the melting point is 40 ° C to 200 ° C.
  • the melt viscosity at a temperature 10 ° C. higher than the melting point is 50 Pa ⁇ s or less.
  • ⁇ For wax including polar or nonpolar wax, polypropylene wax, polyethylene wax and wax modifier.
  • paraffin wax, polyethylene wax, and microcrystalline wax are preferable from the viewpoint of efficiently forming a porous structure, and microcrystalline wax that can further reduce the pore diameter is more preferable from the viewpoint of SD characteristics.
  • examples of commercially available polyethylene wax include “FT-115” (manufactured by Nippon Seiwa), and examples of microcrystalline wax include “Hi-Mic” (manufactured by Nippon Seiwa).
  • an alicyclic saturated hydrocarbon resin or a modified product thereof, an ethylene copolymer, or a wax is more preferable because the SD characteristic works more effectively. From the viewpoint of moldability, wax is more preferable.
  • the compounding amount of the compound (X) is 1 mass as a lower limit with respect to 100 parts by mass of the polyethylene resin contained in the B layer when the interface between the polyethylene resin and the compound (X) is peeled to form micropores. Part or more, preferably 5 parts by weight or more, more preferably 10 parts by weight or more.
  • the upper limit is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, and still more preferably 30 parts by mass or less.
  • thermoplastic resin In the B layer, a thermoplastic resin is used as long as it does not impair the thermal characteristics of the laminated porous film, specifically, the SD characteristics, in addition to the polyethylene resin and the compound (X) that promotes porosity. Also good.
  • thermoplastic resins that can be mixed with the polyethylene resin include styrene resins such as styrene, AS resin, and ABS resin: polyvinyl chloride, fluorine resin, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polycarbonate.
  • ester resins such as polyarylate
  • Ether resins such as polyacetal, polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone or polyphenylene sulfide
  • polyamides such as 6 nylon, 6-6 nylon, 6-12 nylon
  • thermoplastic resins such as resins.
  • thermoplastic elastomer examples include styrene / butadiene, polyolefin, urethane, polyester, polyamide, 1,2-polybutadiene, polyvinyl chloride, and ionomer.
  • an additive or other component that is generally blended in the resin composition may be included.
  • the additive include recycling resin, silica, talc, kaolin, carbonic acid, etc., which are added for the purpose of improving / adjusting the processability, productivity, and various physical properties of the laminated porous film.
  • Inorganic particles such as calcium, pigments such as titanium oxide and carbon black, flame retardants, weathering stabilizers, heat stabilizers, antistatic agents, melt viscosity improvers, crosslinking agents, lubricants, nucleating agents, plasticizers, anti-aging agents And additives such as antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, neutralizers, antifogging agents, antiblocking agents, slip agents, and coloring agents.
  • the nucleating agent is preferable because it has an effect of controlling the crystal structure of the polyethylene resin and reducing the porous structure at the time of stretching and opening.
  • the laminated structure of the laminated porous film of the present invention will be described.
  • the present invention is not particularly limited as long as at least the A layer and the B layer that are basic structures exist.
  • the simplest structure is a two-layer structure of an A layer and a B layer, and the next simple structure is a two-kind three-layer structure of both outer layers and an intermediate layer, which are preferable structures.
  • it may be A layer / B layer / A layer or B layer / A layer / B layer.
  • the value of the A layer / B layer is preferably 0.05 to 20, more preferably 0.1 to 15, and preferably 0.5 to 12. More preferably it is.
  • the value of A layer / B layer is 0.05 or more, the BD characteristics and strength of the A layer can be sufficiently exhibited.
  • the total thickness of the other layers is preferably 0.05 to 0.5 with respect to the total thickness 1, and preferably 0.1 to 0.3. More preferred.
  • the form of the laminated porous film may be either flat or tube-like, but it is possible to take several pieces as a product, so that the productivity is good, and the inner surface can be treated such as a coat. From the viewpoint, a planar shape is more preferable.
  • the thickness of the laminated porous film of the present invention is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less, and even more preferably 30 ⁇ m or less.
  • the lower limit is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, and further preferably 15 ⁇ m or more.
  • the thickness is 50 ⁇ m or less, the air permeability characteristics of the laminated porous film can be sufficiently expressed, so that the electrical resistance can be reduced and the battery performance is sufficiently ensured. Can do.
  • the thickness is 5 ⁇ m or more, it is possible to maintain the necessary strength as a lithium ion battery separator and to obtain substantially the necessary electrical insulation properties. Excellent.
  • the physical properties of the laminated porous film of the present invention can be freely adjusted by the composition of the A layer or the B layer, the number of laminations and the lamination ratio, combinations with layers having other properties, and the production method.
  • the lower limit of the SD temperature of the laminated porous film of the present invention is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 110 ° C., and still more preferably 120 ° C. or higher.
  • the upper limit is preferably 140 ° C. or lower.
  • SD characteristics are developed at a temperature lower than 100 ° C., for example, when the laminated porous film of the present invention is used as a lithium ion battery separator and the battery is left in a car in summer, the temperature may be 100 ° C.
  • thermoplastic resin having a crystal melting peak temperature close to a desired SD temperature is selected as the thermoplastic resin contained in the B layer, or the thickness of the B layer is relatively increased or decreased. Means are effective.
  • the laminated porous film of the present invention has an air permeability at 25 ° C. of preferably 1000 seconds / 100 ml or less, more preferably 950 seconds / 100 ml or less, still more preferably 900 seconds / 100 ml or less.
  • the battery performance can be sufficiently excellent when used at room temperature.
  • the low air permeability of the laminated porous film at 25 ° C. means that the charge can be easily transferred when used as a separator for a lithium ion battery, and is preferable because of excellent battery performance.
  • the lower limit is not particularly limited, but is preferably 10 seconds / 100 ml or more, more preferably 50 seconds / 100 ml or more, and still more preferably 100 seconds / 100 ml or more.
  • the air permeability at 25 ° C. is 10 seconds / 100 ml or more, troubles such as an internal short circuit can be avoided when used as a separator for a lithium ion battery.
  • the laminated porous film of the present invention preferably has SD characteristics when used as a lithium ion battery separator.
  • the air permeability after heating at 135 ° C. for 5 seconds is preferably 10,000 seconds / 100 ml or more, more preferably 25000 seconds / 100 ml or more, and further preferably 50000 seconds / 100 ml or more.
  • the compound (X) is added to a polyethylene resin, and the type and blending amount of the compound (X) is adjusted, or a nucleating agent is added to crystal the polyethylene resin.
  • the air permeability after heating at 135 ° C. for 5 seconds can be controlled.
  • the air permeability after heating at 135 ° C. for 5 seconds can be set to 10,000 seconds / 100 ml or more by adjusting the draw ratio, the drawing temperature, or the relaxation conditions.
  • the porosity is an important factor for defining the porous structure, and is a numerical value indicating the proportion of the space portion in the film.
  • the porosity is preferably 15% or more, more preferably 20% or more, still more preferably 30% or more, and particularly preferably 40% or more.
  • the upper limit is preferably 80% or less, more preferably 70% or less, and even more preferably 65% or less.
  • the porosity is 15% or more, it is possible to obtain a laminated porous film having sufficient communication properties and excellent air permeability.
  • the porosity is 80% or less, the mechanical strength of the laminated porous film can be sufficiently maintained, which is preferable from the viewpoint of handling.
  • the laminated porous film of the present invention it is important to balance the flow direction of the film (hereinafter referred to as “MD”) and the mechanical properties in the direction perpendicular to the flow direction of the film (hereinafter referred to as “TD”). is there.
  • MD flow direction of the film
  • TD mechanical properties in the direction perpendicular to the flow direction of the film
  • the balance of mechanical properties varies greatly depending on the production method. For example, in the case of a porous film stretched so as to be strongly oriented in MD, the tensile modulus and tensile strength of MD are excellent, while the tear strength of MD and the tensile strength of TD are often lowered.
  • the ratio of the tear strength (H MD) and TD tear strength MD (H TD) is a 0.080 to 2.0 It is important to be. Since H MD / H TD is 0.080 or more, the ease of tearing to MD can be suppressed, so that not only tearing in secondary processing and tearing to MD at the time of projection contact can be suppressed. There is an effect that it becomes easy to cut the film to TD with a cutter such as a cutter. Preferably it is 0.10 or more, More preferably, it is 0.13 or more.
  • H MD / H TD when the upper limit of H MD / H TD is 2.0 or less, the balance between the mechanical properties of MD and TD can be sufficiently maintained, and a porous structure can be formed isotropically. Furthermore, since the tensile elastic modulus of MD can be sufficiently obtained, the film is hardly stretched by tension applied when unwinding from a roll, which is preferable in performing secondary processing. Preferably it is 1.5 or less, More preferably, it is 1.0 or less, More preferably, it is 0.5 or less.
  • H MD it is preferably 4.5 N / cm or more, more preferably 5.5 N / cm or more.
  • H MD is 4.5 N / cm or more, it is possible to suppress the tear ease to MD.
  • a range in which the H MD / H TD does not deviate from the above range is preferable.
  • the ratio (T MD / T TD ) of the tensile strength (T MD ) of MD and the tensile strength (T TD ) of TD is preferably 0.5 to 10.
  • T MD / T TD is 0.5 or more, the balance between the mechanical properties of MD and TD can be maintained, and not only can the porous structure be formed isotropic, but also the tensile modulus of MD can be sufficiently obtained. be able to. More preferably, it is 1.0 or more, More preferably, it is 2.0 or more.
  • TMD / TTD is 10 or less, the ease of tearing into MD can be sufficiently suppressed. More preferably, it is 4.5 or less, More preferably, it is 3.0 or less.
  • T TD is preferably 30 MPa or more, and more preferably 35 MPa or more. If T TD is 30 MPa or more, the film is sufficiently strong in handling the film.
  • the upper limit is not particularly limited, but a range in which the T MD / T TD does not deviate from the above range is preferable.
  • the mechanical properties of MD are important in handling, and the tensile elastic modulus at 3% elongation of MD is preferably 500 MPa or more, more preferably 700 MPa or more.
  • the tensile elastic modulus at 3% elongation of MD is 500 MPa or more, there is little deformation due to the unwinding from the roll or the tension in the secondary processing, and the film is not easily broken or wrinkled.
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 6000 MPa or less as a range in which physical properties such as flexibility can be sufficiently maintained.
  • the laminated porous film of the present invention is preferably obtained by biaxial stretching. Biaxial stretching reduces the anisotropy, and a laminated porous film having a sufficient physical balance can be obtained.
  • the laminated porous film of the present invention other physical properties can be freely adjusted by the composition of the resin composition constituting the A layer and the B layer, the layer configuration, the production method, and the like.
  • a layer porous film (hereinafter referred to as “porous film PP”) mainly composed of polypropylene resin and B layer porous film containing polyethylene resin (hereinafter referred to as “porous film”) PE)), and then laminating at least the porous film PP and the porous film PE.
  • nonporous film-like product PP A film-like material containing a polypropylene resin as a main component
  • PE a film-like material containing a polyethylene resin as a main component
  • a nonporous film-like material is made porous.
  • C After making any one layer out of two layers of the A layer mainly composed of a polypropylene resin and the B layer containing a polyethylene resin, it is laminated with another non-porous film-like material, How to make it porous.
  • Examples of the method (a) include a method of laminating the porous film PP and the porous film PE and a method of laminating with an adhesive or the like.
  • a non-porous film PP and a non-porous film PE are prepared, and the non-porous film PP and the non-porous film PE are laminated with a laminate or an adhesive.
  • Examples thereof include a method for forming a porous structure, and a method for forming a laminated nonporous film by coextrusion and then forming a porous structure.
  • Examples of the method (c) include a method of laminating the porous film PP and the nonporous film-like material PE, or the method of laminating the nonporous film material PP and the porous film PE, and a method of laminating with an adhesive or the like.
  • the method (b) is preferable from the viewpoint of simplicity of the process and productivity, and a method using coextrusion is more preferable.
  • the production method of the laminated porous film of the present invention can be classified by the method for forming the B layer separately from the above classification. That is, when the A layer has ⁇ activity, micropores can be easily formed by stretching.
  • a method for making the layer B porous a known method such as a stretching method, a phase separation method, an extraction method, a chemical treatment method, an irradiation etching method, a foaming method, or a combination of these techniques can be used. Of these, the stretching method is preferably used in the present invention.
  • the stretching method is a method in which a non-porous layer or a non-porous film-like material is formed using a composition in which a compound is mixed with a resin, and the interface between the resin and the compound is separated by stretching to form micropores.
  • the phase separation method is a technique called a conversion method or a microphase separation method, and is a method of forming pores based on a phase separation phenomenon of a polymer solution. Specifically, it is roughly classified into (a) a method of forming micropores by phase separation of polymer, and (b) a method of forming pores while forming micropores during polymerization.
  • the former method there are a solvent gelation method using a solvent and a hot melt rapid solidification method, and either method may be used.
  • an additive that can be removed in a later step is mixed with the thermoplastic resin composition that constitutes the B layer, and after forming a nonporous layer or a nonporous film, the additive is extracted with a chemical or the like.
  • the additive include a polymer additive, an organic additive, and an inorganic additive.
  • a polymer additive a nonporous layer or a nonporous film-like material is formed using two types of polymers having different solubility in an organic solvent, and only one of the two types of polymers is used. A method of extracting the one polymer by immersing in a dissolving organic solvent is mentioned.
  • a method of forming a non-porous layer or non-porous film comprising polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate, and extracting polyvinyl acetate with acetone and n-hexane, or a block or graft copolymer
  • a method of forming a non-porous layer or a non-porous film-like material by containing a hydrophilic polymer, and removing the hydrophilic polymer with water.
  • a non-porous layer or a non-porous film-like material is formed by blending a soluble substance in an organic solvent in which the thermoplastic resin constituting the B layer is insoluble, and the organic solvent There is a method of extracting and removing the substance by dipping.
  • the substance include higher aliphatic alcohols such as stearyl alcohol and seryl alcohol, n-alkanes such as n-decane and n-dodecane, paraffin wax, liquid paraffin, and kerosene. These include isopropanol, ethanol, It can be extracted with an organic solvent such as hexane.
  • water-soluble substances such as sucrose and sugar can also be mentioned as the substance, and these have the advantage of reducing the burden on the environment because they can be extracted with water.
  • the chemical treatment method is a method of forming micropores by chemically cleaving the bond of the polymer substrate or conversely performing a bonding reaction. More specifically, a method of forming micropores by chemical treatment such as oxidation-reduction agent treatment, alkali treatment, and acid treatment can be mentioned.
  • the irradiation etching method is a method of forming minute holes by irradiating with neutron beam or laser.
  • the fusion method is a method of using a polymer fine powder such as polytetrafluoroethylene, polyethylene, or polypropylene and sintering the polymer fine powder after molding. Examples of the foaming method include a mechanical foaming method, a physical foaming method, and a chemical foaming method, and any of them can be used in the present invention.
  • a resin composition mainly comprising a polypropylene resin having ⁇ activity, and a resin composition containing a polyethylene resin and compound (X) are used.
  • the manufacturing method of the laminated porous film characterized by these is mentioned.
  • the production method of the laminated non-porous film is not particularly limited, and a known method may be used.
  • the resin composition is melted using an extruder, coextruded from a T die, and cooled and solidified with a cast roll. Is mentioned.
  • the method of cutting open the film manufactured by the tubular method and making it flat is also applicable.
  • the method of stretching the laminated nonporous film-like material there are methods such as a roll stretching method, a rolling method, a tenter stretching method, and a simultaneous biaxial stretching method. preferable.
  • Examples include a resin composition mainly composed of a polypropylene resin having ⁇ activity that constitutes the A layer, and a polyethylene resin and the compound (X) that constitute the B layer.
  • a laminated nonporous film-like material having a two-layer / three-layer structure is produced by coextrusion from a T-die so as to be porous by a stretching method using a resin composition, and the laminated nonporous film-like material is biaxially stretched. The manufacturing method of the laminated porous film which becomes porous by this will be described below.
  • the resin composition constituting the A layer contains at least a polypropylene resin and a ⁇ crystal nucleating agent.
  • These raw materials are preferably mixed using a Henschel mixer, a super mixer, a tumbler type mixer or the like, or mixed by hand blending with all ingredients in a bag, and then preferably a single screw or twin screw extruder, a kneader, etc. Is melt-kneaded with a twin-screw extruder and then pelletized.
  • the raw materials such as the polyethylene resin, the compound (X) and other additives as described in the description of the B layer, a Henschel mixer, a super mixer, a tumbler mixer, etc. After mixing using, it is melt-kneaded with a single or twin screw extruder, a kneader or the like, preferably a twin screw extruder, and then pelletized.
  • the pellets of the resin composition for the A layer and the pellets of the resin composition for the B layer are put into an extruder and extruded from a die for T-die coextrusion.
  • the type of T-die may be a multi-manifold type for type 2 and 3 layers or a feed block type for type 2 and 3 layers.
  • the gap of the T die to be used is determined from the final required film thickness, stretching conditions, draft ratio, various conditions, etc., but is generally about 0.1 to 3.0 mm, preferably 0.5. -1.0 mm. If it is less than 0.1 mm, it is not preferable from the viewpoint of production speed, and if it is more than 3.0 mm, it is not preferable from the viewpoint of production stability because the draft rate increases.
  • the extrusion temperature is appropriately adjusted depending on the flow characteristics and moldability of the resin composition, but is preferably about 150 to 300 ° C., more preferably 180 to 280 ° C.
  • the temperature is 150 ° C. or higher, the viscosity of the molten resin is preferably sufficiently low and excellent in moldability.
  • the deterioration of the resin composition can be suppressed.
  • the cooling and solidification temperature by the cast roll is very important in the present invention, and ⁇ crystals in the film-like material before stretching can be generated and grown, and the ⁇ -crystal ratio in the film-like material can be adjusted.
  • the cooling and solidification temperature of the cast roll is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 90 to 140 ° C, and still more preferably 100 to 130 ° C.
  • the cooling and solidification temperature is preferably 80 ° C. or higher, the ⁇ crystal ratio in the cooled and solidified film can be sufficiently increased, which is preferable.
  • the ⁇ crystal ratio of the obtained film-like material before stretching is adjusted to 30 to 100% by setting the cast roll in the temperature range. It is more preferably 40 to 100%, further preferably 50 to 100%, and particularly preferably 60 to 100%.
  • the ⁇ crystal ratio of the film before stretching is detected when the film is heated from 25 ° C. to 240 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter.
  • the crystal melting calorie ( ⁇ Hm ⁇ ) derived from the ⁇ crystal and the crystal melting calorie ( ⁇ Hm ⁇ ) derived from the ⁇ crystal are calculated by the following formula.
  • ⁇ crystal ratio (%) [ ⁇ Hm ⁇ / ( ⁇ Hm ⁇ + ⁇ Hm ⁇ )] ⁇ 100
  • Biaxial stretching may be simultaneous biaxial stretching or sequential biaxial stretching.
  • sequential biaxial stretching is more preferred because the stretching conditions can be selected in each stretching step and the porous structure can be easily controlled.
  • stretching to the take-up (flow) direction (MD) of a film-like thing is called “longitudinal stretching”
  • vertical to MD is called “lateral stretching.”
  • the longitudinal stretching ratio is preferably 2 to 10 times, more preferably 3 to 8 times, and still more preferably 3 to 7 times.
  • the stretching temperature needs to be appropriately selected according to the composition of the resin composition used, the crystal melting peak temperature, the crystallinity, etc., but the stretching temperature in the longitudinal stretching is generally controlled at 0 to 135 ° C., preferably 15 to 130 ° C. Is done. If it is the said temperature range, control of a porous structure will be easy and it will be easy to balance various physical properties, such as mechanical strength and a shrinkage
  • the temperature is lower than 0 ° C.
  • the stretching stress becomes very strong, so that it is easy to break.
  • the load on the equipment is large, and the adhesion between the roll and the film-like material before stretching deteriorates. There arises a problem that stretching unevenness is likely to occur.
  • the temperature exceeds 135 ° C., the polyethylene resin in the B layer flows, so that stable stretching becomes difficult.
  • the draw ratio in the transverse drawing is preferably 1.1 to 10 times, more preferably 1.2 to 8 times, still more preferably 1.4 to 7 times.
  • the stretching temperature in the transverse stretching is generally 80 to 150 ° C, preferably 90 to 140 ° C.
  • the stretching speed in the stretching step is preferably 500 to 12000% / min, more preferably 1500 to 10,000% / min, and further preferably 2500 to 8000% / min.
  • the draw ratio between the draw ratio in the longitudinal draw and the draw ratio in the transverse draw is preferably 1.0 or more, more preferably 1.2 or more, and further preferably 1.5 or more.
  • the lower limit is preferably 2.5 or less, more preferably 2.4 or less, and even more preferably 2.2 or less.
  • the laminated porous film thus obtained is preferably heat-treated at a temperature of about 100 to 150 ° C., more preferably about 110 to 140 ° C. for the purpose of improving dimensional stability. During the heat treatment step, a relaxation treatment of 1 to 25% may be performed as necessary.
  • the laminated porous film of the present invention can be obtained by uniformly cooling and winding after this heat treatment.
  • both electrodes of the positive electrode plate 21 and the negative electrode plate 22 are wound in a spiral shape so as to overlap each other via the battery separator 10, and the outside is stopped with a winding tape to form a wound body.
  • the battery separator 10 has a thickness of preferably 5 to 40 ⁇ m, particularly preferably 5 to 30 ⁇ m. By making the thickness 5 ⁇ m or more, the battery separator is hardly broken, and by making the thickness 40 ⁇ m or less, it is possible to increase the battery area when wound in a predetermined battery can and to increase the battery capacity. it can.
  • the wound body in which the positive electrode plate 21, the battery separator 10 and the negative electrode plate 22 are integrally wound is accommodated in a bottomed cylindrical battery case and welded to the positive and negative electrode lead bodies 24 and 25.
  • the electrolyte is injected into the battery can, and after the electrolyte has sufficiently penetrated into the battery separator 10 or the like, the positive electrode lid 27 is sealed around the opening periphery of the battery can via the gasket 26, and precharging and aging are performed.
  • a cylindrical non-aqueous electrolyte battery is manufactured.
  • an electrolytic solution in which a lithium salt is used as an electrolytic solution and is dissolved in an organic solvent is used.
  • the organic solvent is not particularly limited.
  • esters such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, dimethyl carbonate, methyl propionate or butyl acetate, and nitriles such as acetonitrile.
  • ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran or 4-methyl-1,3-dioxolane, or sulfolane.
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • an alkali metal or an alkali metal compound integrated with a current collecting material such as a stainless steel net is used as the negative electrode.
  • the alkali metal include lithium, sodium, and potassium.
  • the compound containing an alkali metal include, for example, an alloy of an alkali metal and aluminum, lead, indium, potassium, cadmium, tin or magnesium, a compound of an alkali metal and a carbon material, a low potential alkali metal and a metal oxide. Or a compound with a sulfide or the like.
  • the carbon material may be any material that can be doped and dedoped with lithium ions, such as graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, a fired body of an organic polymer compound, Mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon and the like can be used.
  • a carbon material having an average particle size of 10 ⁇ m is mixed with a solution in which vinylidene fluoride is dissolved in N-methylpyrrolidone to form a slurry, and this negative electrode mixture slurry is passed through a 70-mesh net. After removing the large particles, uniformly apply to both sides of the negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 18 ⁇ m and dry, and then compression-molded with a roll press machine, cut, strip-shaped negative electrode plate and We use what we did.
  • lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, manganese dioxide, metal oxide such as vanadium pentoxide or chromium oxide, metal sulfide such as molybdenum disulfide, etc. are used as active materials.
  • These positive electrode active materials are combined with conductive additives and binders such as polytetrafluoroethylene as appropriate, and finished with a current collector material such as a stainless steel mesh as a core material. It is done.
  • a strip-like positive electrode plate produced as follows is used as the positive electrode. That is, lithium graphite oxide (LiCoO 2 ) is added with phosphorous graphite as a conductive additive at a mass ratio of 90: 5 (lithium cobalt oxide: phosphorous graphite) and mixed, and this mixture and polyvinylidene fluoride are mixed with N Mix with a solution in methylpyrrolidone to make a slurry.
  • This positive electrode mixture slurry is passed through a 70-mesh net to remove large particles, and then uniformly applied to both sides of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 ⁇ m, dried, and then compressed by a roll press. After forming, it is cut into a strip-like positive electrode plate.
  • Example and a comparative example are shown and it demonstrates in detail about the laminated porous film of this invention, this invention is not limited to these.
  • a resin composition A1 that was melt-kneaded at 280 ° C. and processed into a pellet was obtained.
  • a polyethylene resin hydrogenated petroleum resin (Arakawa Chemical Industries, Ltd.) is added to 80 parts by mass of high density polyethylene (manufactured by Prime Polymer, Hi-Zex3300F, density: 0.950 g / cm 3 , MFR: 1.1 g / 10 min).
  • high density polyethylene manufactured by Prime Polymer, Hi-Zex3300F, density: 0.950 g / cm 3 , MFR: 1.1 g / 10 min.
  • Resin compositions A1 and B1 were extruded at 200 ° C.
  • Example 2 Resin compositions A1 and B1 were laminated in the same manner as in Example 1, and then cooled and solidified with a cast roll at 125 ° C. to produce a laminated nonporous film-like material.
  • the laminated non-porous membrane was biaxially stretched successively at 110 ° C. to MD 3.8 times, then 100 ° C. to 2.5 times TD, and then relaxed 14% to TD at 115 ° C. to give laminated porous material. A film was obtained.
  • Example 3 60 parts by mass of polypropylene copolymer resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., D101, MFR: 0.5 g / 10 min) with respect to 40 parts by mass of polypropylene resin (manufactured by Prime Polymer, Prime Polypro F300SV, MFR: 3 g / 10 min)
  • a ⁇ crystal nucleating agent 0.1 part by mass of 3,9-bis [4- (N-cyclohexylcarbamoyl) phenyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane was added.
  • the laminated non-porous film was successively biaxially stretched at 90 ° C. by 5.0 times in MD, then at 90 ° C. by 2.5 times in TD, and then thermally relaxed at 125 ° C. by 22% to obtain a laminated porous film.
  • Example 4 Resin compositions A1 and B1 were laminated in the same manner as in Example 1, and then cooled and solidified with a cast roll at 127 ° C. to produce a laminated nonporous film-like material.
  • the laminated non-porous film was biaxially stretched at 95 ° C. to MD 5.4 times, then at 95 ° C. to TD 2.5 times, and then thermally relaxed at 125 ° C. 22%, and laminated porous film.
  • a polypropylene resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., Prime Polypro F300SV, MFR: 3 g / 10 min
  • a polypropylene resin manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., Prime Polypro F300SV, MFR: 3 g / 10 min
  • antioxidant IR
  • high-density polyethylene manufactured by Prime Polymer, Hi-Zex3300F, density: 0.950 g / cm 3 , MFR: 1.1 g / 10 min
  • microcrystalline wax Natural Seiki
  • Resin compositions A5 and B4 were laminated in the same manner as in Example 1, and then cooled and solidified with a cast roll at 125 ° C. to produce a laminated nonporous film-like material.
  • the laminated non-porous film was successively biaxially stretched 4.5 times to MD at 110 ° C. and then 2.4 times to TD at 110 ° C., and then thermally relaxed at 125 ° C. for 15% to obtain a laminated porous film.
  • Example 7 Resin compositions A5 and B4 were laminated in the same manner as in Example 1, and then cooled and solidified with a cast roll at 125 ° C. to produce a laminated nonporous film-like material.
  • the laminated nonporous film was subjected to sequential biaxial stretching at 110 ° C. to MD to 5.0 times, and then at 110 ° C. to 2.4 times to TD, and then thermally relaxed at 125 ° C. by 8% to obtain a laminated porous film.
  • polyethylene resin 80 parts by mass of high-density polyethylene (manufactured by Prime Polymer, Hi-Zex3300F, density: 0.950 g / cm 3 , MFR: 1.1 g / 10 min), microcrystalline wax (Nippon Seiki)
  • a resin composition obtained by adding 20 parts by mass (Hi-Mic 1090), and melting and kneading at 200 ° C. using (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., caliber ⁇ 35 mm, screw effective length L / D 32).
  • B3 was obtained.
  • Resin compositions A4 and B3 were extruded at 200 ° C.
  • the outermost layer is a polypropylene resin (Prime Polymer, Prime Polypro F300SV, MFR: 3 g / 10 min), and the intermediate layer is a high-density polyethylene (Prime Polymer, Hi-Zex3300F, density: 0.00) as a polyethylene resin. 950 g / cm 3 , MFR: 1.1 g / 10 min.)
  • Extruded in separate extruders extruded from a T-die for multi-layer molding through two types and three layers of feed blocks, and the film thickness ratio after stretching is After laminating to 1/1/1, it was cooled and solidified with a 100 ° C. casting roll to obtain a laminated non-porous film.
  • the laminated non-porous film was heat-treated by being left in a hot air circulation oven heated to 120 ° C. for 24 hours. Subsequently, the heat-treated laminated non-porous membrane was stretched 1.7 times to MD at 25 ° C. and then further to 2.0 times MD at 100 ° C. to obtain a laminated porous film.
  • Examples 1 to 7 are summarized in Table 1, and the production conditions of Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 2.
  • the physical property values of Examples 1 to 7 are summarized in Table 3, and the production conditions of Comparative Examples 1 to 3 are summarized in Table 4.
  • Porosity (%) ⁇ (W0 ⁇ W1) / W0 ⁇ ⁇ 100 (4)
  • Tensile strength For the measurement, a tensile / compression tester (manufactured by Intesco, 200X type) was used. As the test piece, a laminated porous film cut into a rectangle having a length of 80 mm and a width of 15 mm in the measurement direction was used. Both ends in the length direction of the test piece were chucked at a distance between chucks of 40 mm, pulled at a crosshead speed of 200 mm / min, and the stress at the breaking point was recorded as the tensile strength. The said measurement was performed 5 times and the average value was computed.
  • Air permeability The air permeability (seconds / 100 ml) was measured in an air atmosphere at 25 ° C in accordance with JIS P8117. For the measurement, a digital type Oken type air permeability dedicated machine (Asahi Seiko Co., Ltd.) was used. (6) Air permeability after heating at 135 ° C. for 5 seconds A laminated porous film was cut into 60 mm ⁇ 60 mm square, and an aluminum with a circular hole of ⁇ 40 mm in the center as shown in FIG.
  • FIG. 2 (A) Clip between the two plates (material: JIS A5052, size: 60 mm long, 60 mm wide, 1 mm thick) and clip the surroundings as shown in FIG. 2 (B) (double clip “Kuri-J35” manufactured by KOKUYO) ).
  • B double clip “Kuri-J35” manufactured by KOKUYO
  • glycerin manufactured by Nacalai Tesque, grade 1
  • test piece a laminated porous film cut out in a length of 200 mm in MD and a width of 5 mm in TD was used.
  • the test piece was pulled under conditions of a distance between chucks of 150 mm and a crosshead speed of 5 mm / min. From the load applied to the load cell when the gap between the chucks was extended by 3%, the tensile elastic modulus at the time of 3% extension was obtained from the following formula. The thickness of the sample was determined from the average value measured at three locations.
  • Tensile modulus (MPa) ⁇ Load (kg) ⁇ 9.8 (m / s 2 ) / Extension distance (mm) ⁇ / Cross sectional area (mm 2 ) ⁇ Chuck distance (mm) The average value of the tensile modulus measured at five points was taken as the tensile modulus.
  • Tm ⁇ crystal melting peak temperature
  • FIGS. 2 (A) and 2 (B) The laminated porous film was cut into a 60 mm long x 60 mm wide square and fixed as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B).
  • the film in a state of being restrained by two aluminum plates is placed in a ventilation constant temperature thermostat (model DKN602, manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.) having a set temperature of 180 ° C. and a display temperature of 180 ° C., and held for 3 minutes.
  • the temperature was changed and gradually cooled to 100 ° C. over 10 minutes.
  • the display temperature reaches 100 ° C., the film is taken out and cooled in an atmosphere of 25 ° C. for 5 minutes while being restrained by two aluminum plates.
  • Wide-angle X-ray diffraction measurement was performed on a circular portion having a diameter of 40 mm.
  • -Wide-angle X-ray diffraction measurement device manufactured by Mac Science Co., Ltd.
  • Model No. XMP18A X-ray source CuK ⁇ ray, output: 40 kV, 200 mA
  • Scanning method 2 ⁇ / ⁇ scan, 2 ⁇ range: 5 ° to 25 °, scanning interval: 0.05 °, scanning speed: 5 ° / min
  • the presence or absence of ⁇ activity was evaluated as follows from the peak derived from the (300) plane of the ⁇ crystal of polypropylene.
  • the sample When the film piece cannot be cut into a 60 mm ⁇ 60 mm square, the sample may be prepared by adjusting the film so that the film is placed in a circular hole having a central portion of ⁇ 40 mm.
  • the laminated porous films of the examples configured within the range defined by the value of H MD / H TD are more balanced than the films of the comparative examples configured within the range other than defined by the present invention. It can be seen that it has excellent mechanical properties.
  • the laminated porous film of the comparative example that deviates from the range in which the value of the H MD / H TD is defined has anisotropy in a specific direction, the laminated porous film is likely to be cracked in the secondary processing. Film.
  • a laminated porous film that is prone to tearing tends to become unstable or torn when the separator is cut into a specific shape such as a Thomson type in a button type battery application.
  • Examples 1, 2, and 5 are more preferable than the protrusion contact tear resistance test.
  • the laminated porous film of the second invention is characterized by imparting physical properties having a good thermal shrinkage rate in the temperature, the flow direction during film production, and the direction orthogonal to the flow direction.
  • the laminated porous film of the first invention described above has physical properties characterized by tear strength, and the second invention differs from the first invention in this respect. This difference is mainly due to the fact that the stretching ratio, stretching temperature, relaxation conditions, etc. of biaxial stretching are different from those of the first invention.
  • the basic structure in the laminated porous film of the second invention that is, the structure of the A layer, the ⁇ crystal nucleating agent blended in the A layer, the structure of the B layer, blended in the B layer in order to promote porosity
  • the laminated structure such as the compound (X) and the ratio of the A layer to the B layer is the same as that of the laminated porous film of the first invention.
  • the method for producing a laminated porous film excluding the draw ratio of biaxial stretching, the point that the battery is assembled using the laminated porous film as a separator for a lithium battery as in the first invention, etc. are also described above. This is the same as the first invention. Therefore, the detailed description of the same points as in the first invention is omitted, and the laminated porous film of the second invention is described below with respect to the differences from the first invention.
  • the laminated porous film of the second invention expresses SD characteristics equivalent to those of the laminated porous film of the first invention, but is also characterized by developing BD characteristics at 160 ° C. or higher. That is, the BD temperature of the laminated porous film of the present invention is 160 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher. When the BD temperature is less than 160 ° C., there is no difference between the SD temperature and the BD temperature. For example, when the laminated porous film of the present invention is used as a separator for a lithium ion battery, it is possible to provide a battery with sufficiently secured safety. Can not.
  • BD temperature Preferably it is 300 degrees C or less.
  • a means for adjusting the BD temperature a means such as increasing the layer ratio of the A layer is effective.
  • the laminated porous film of the second invention has an air permeability at 25 ° C., and the air permeability after heating at 135 ° C. for 5 seconds is the same as that of the laminated porous film of the first invention. .
  • the porosity is equivalent to that of the laminated porous film of the first invention, and the porosity is preferably 15% or more, more preferably 20% or more, still more preferably 30% or more, and particularly preferably 40% or more. It is. On the other hand, the upper limit is preferably 80% or less, more preferably 70% or less, and even more preferably 65% or less. If the porosity is 15% or more, it is possible to obtain a laminated porous film having sufficiently high communication properties and excellent air permeability. Moreover, if the porosity is 80% or less, the mechanical strength of the laminated porous film can be sufficiently maintained, which is preferable from the viewpoint of handling.
  • the upper limit of the TD shrinkage ratio S TD2 at 105 ° C. of the laminated porous film of the present invention is important to be 10% or less, preferably 9% or less, more preferably 8% or less.
  • the shrinkage ratio STD2 of TD at 105 ° C. is larger than 10%, when used as a lithium ion battery separator, when the laminated porous film is dried in the form of a roll, there is a risk that tightening and wrinkling may occur. .
  • the shrinkage rate SMD2 is high, the end of the electrode is strongly pressed against the separator, so that the separator is easily cracked and short-circuited easily.
  • the lower limit of the shrinkage rate S TD2 is preferably 2% or more, and more preferably 2.3% or more. Since a certain amount of heat shrinkage is required to show the SD characteristics, if the shrinkage ratio STD2 is 2% or more, sufficient SD characteristics can be obtained.
  • the upper limit of the shrinkage percentage SMD2 at 105 ° C. of the laminated porous film of the present invention is preferably 10% or less, more preferably 8% or less, still more preferably 6% or less. If the shrinkage percentage SMD2 at 105 ° C. is larger than 10%, the dimensional stability is poor, and there is a risk of wrinkling during drying or short circuit in the battery, which is not preferable.
  • the lower limit of the shrinkage rate SMD2 is preferably 0% or more. When the shrinkage rate SMD2 is less than 0%, that is, when it expands, it is not preferable because a winding shift occurs during storage in the state of a roll, and wrinkles and breakage occur.
  • the upper limit of the ratio S MD2 / S TD2 of MD and TD shrinkage ratios at 105 ° C. of the laminated porous film of the present invention is 3.0 or less, preferably 2.5 or less, and more preferably 2.0 or less.
  • the lower limit of SMD2 / STD2 is 0.1 or more, preferably 0.3 or more, and more preferably 0.5 or more.
  • the shrinkage rate is small for both MD and TD, but some degree of thermal shrinkage is necessary to develop SD characteristics, and the shrinkage rate in each direction is more isotropic. is required.
  • the TD shrinkage rate is too high, and if it is greater than 3.0, the MD shrinkage rate is too high. In either case, the anisotropy increases. It is not preferable.
  • the shrinkage percentage STD1 at 40 ° C. of the laminated porous film of the present invention is preferably less than 1%. More preferably, it is less than 0.9%, More preferably, it is less than 0.8%.
  • the shrinkage ratio S TD1 at 40 ° C. is 1% or more, it is difficult to handle as a product because deformation occurs during transportation or storage.
  • the lower limit of the shrinkage rate S TD1 is preferably 0% or more.
  • the shrinkage rate STD1 is less than 0%, that is, when it expands, for example, it is not preferable because winding displacement occurs during storage in the state of a roll, and wrinkles and breakage occur.
  • contraction rate SMD1 in 40 degreeC of the laminated porous film of this invention is less than 1%. More preferably, it is less than 0.9%, More preferably, it is less than 0.8%.
  • the shrinkage rate at 40 ° C. is 1% or more, it is difficult to handle as a product because deformation occurs during transportation and storage.
  • the lower limit of the shrinkage rate SMD1 is preferably 0% or more. When the shrinkage rate SMD1 is less than 0%, that is, when it expands, for example, a winding shift occurs during storage in the state of a roll, which is not preferable because wrinkles and breakage occur.
  • the shrinkage ratio S TD3 of TD at 150 ° C. of the laminated porous film of the present invention is 25% or less, more preferably 23% or less. If the STD3 is greater than 25%, the electrodes separated by the separator come into contact with each other and short-circuit when used as a lithium ion battery separator.
  • the lower limit of the shrinkage ratio S TD3 is preferably 0% or more.
  • the MD shrinkage SMD3 at 150 ° C. of the laminated porous film of the present invention is preferably 18% or less, more preferably 15% or less.
  • the shrinkage percentage SMD3 is larger than 18%, the separator is wound together with the wound body with the electrode when used as a lithium ion battery separator, which is not preferable.
  • the lower limit of the shrinkage rate SMD3 is preferably 0% or more.
  • the shrinkage percentage SMD3 is less than 0%, that is, when it is expanded, when it is stored in the form of a roll, winding deviation occurs and wrinkles and breakage occur, which is not preferable.
  • the reduction of the draw ratio is accompanied by other physical properties necessary for a lithium ion battery separator, such as a reduction in strength and elastic modulus.
  • the laminated porous film of the present invention is used for a separator for a lithium ion battery, since the separator and the electrode are wound with a high tension applied to the MD, the MD has a high tensile elastic modulus so that winding does not occur. Is desirable.
  • the tensile modulus of MD is preferably 500 MPa or more, and more preferably 700 MPa.
  • Biaxial stretching may be simultaneous biaxial stretching or sequential biaxial stretching.
  • sequential biaxial stretching is more preferred because the stretching conditions can be selected in each stretching step and the porous structure can be easily controlled.
  • stretching to the take-up (flow) direction (MD) of a film-like thing is called “longitudinal stretching”
  • stretching to the perpendicular direction (TD) is called “lateral stretching.”
  • the stretching temperature in the longitudinal stretching is generally controlled in the range of 0 to 135 ° C, preferably 10 to 130 ° C.
  • the longitudinal stretching may be performed in one step at a constant temperature, or may be performed at different temperatures in multiple steps.
  • the longitudinal draw ratio is preferably 2 to 10 times, more preferably 3 to 8 times, and still more preferably 4 to 7 times.
  • the stretching temperature in transverse stretching is generally preferably 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, and the upper limit is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or lower.
  • the transverse draw ratio is preferably 1.1 times or more, more preferably 1.2 times or more, and further preferably 1.4 times or more.
  • the upper limit of the transverse draw ratio is preferably 10 times or less, more preferably 8 times or less, and even more preferably 7 times or less.
  • the stretching speed in the stretching step is preferably 500 to 12000% / min, more preferably 1500 to 10,000% / min, and further preferably 2500 to 8000% / min.
  • the laminated porous film thus obtained is preferably heat-treated at a temperature of about 100 to 150 ° C., preferably about 110 to 140 ° C. for the purpose of improving dimensional stability.
  • a relaxation treatment may be performed as necessary.
  • the relaxation rate in the lateral direction is preferably 1% or more, more preferably 5% or more, and still more preferably 16% or more.
  • the upper limit is preferably 25% or less, and more preferably 22% or less.
  • Example 8 0.2 parts by weight of an antioxidant (Ciba Specialty Chemicals, Irganox B225) and 100 parts by weight of 100 parts by weight of a polypropylene resin (Prime Polymer, Prime Polypro F300SV, MFR: 3 g / 10 min)
  • a resin composition A1 that was melt-kneaded at 270 ° C. and processed into a pellet was obtained.
  • polyethylene-based resin 80 parts by mass of high-density polyethylene (manufactured by Prime Polymer, Hi-ZEX3300F, density: 0.950 g / cm 3 , MFR: 1.1 g / 10 min), microcrystalline wax (Nippon Seiwa Co., Ltd.) And 20 parts by mass of Hi-Mic 1090) and 0.2 parts by weight of dibenzylidene sorbitol (manufactured by Nippon Nippon Chemical Co., Ltd., Gelol D) as a nucleating agent, and melted at 230 ° C. using the same type of unidirectional twin screw extruder A resin composition B1 kneaded and processed into a pellet was obtained.
  • high-density polyethylene manufactured by Prime Polymer, Hi-ZEX3300F, density: 0.950 g / cm 3 , MFR: 1.1 g / 10 min
  • microcrystalline wax Nippon Seiwa Co., Ltd.
  • Hi-Mic 1090
  • the laminated nonporous membrane was biaxially stretched sequentially at 110 ° C. 5 times in MD, then at 110 ° C. 2.4 times in TD, and then relaxed 22% in TD at 125 ° C. to obtain a laminated porous film. It was.
  • Various characteristics of the obtained laminated porous film were measured and evaluated, and the results are summarized in Table 5.
  • Example 9 Resin compositions A1 and B1 were laminated in the same manner as in Example 8, and then cooled and solidified with a cast roll at 130 ° C. to produce a laminated nonporous film-like material having a thickness of 80 ⁇ m.
  • the laminated nonporous membrane was biaxially stretched successively at 93 ° C to MD, then 98 times to TD at 98 ° C, and then relaxed by 18% to TD at 125 ° C to give laminated porous material.
  • a film was obtained.
  • Various characteristics of the obtained laminated porous film were measured and evaluated, and the results are summarized in Table 5.
  • the laminated non-porous film was stretched 1.7 times to MD at 40 ° C., and then stretched 3.2 times to MD at 120 ° C.
  • the film was sequentially biaxially stretched 2.3 times to TD at 98 ° C., and then relaxed 19% in the width direction at 125 ° C. to obtain a laminated porous film.
  • Various characteristics of the obtained laminated porous film were measured and evaluated, and the results are summarized in Table 5.
  • Example 5 The process was performed in the same manner as in Example 8, except that the stretching ratio was stretched 2.2 times to TD and then 15% was relaxed to TD at 125 ° C.
  • Various properties of the obtained laminated porous film were measured and evaluated, and the results are summarized in Table 6.
  • a baking test apparatus (DK-1M) manufactured by Daiei Kagaku Seisakusho was used.
  • the laminated porous film was cut into a size of 60 mm ⁇ 60 mm, and marked lines were drawn at intervals of 50 mm ⁇ 50 mm to obtain a measurement sample.
  • This was sandwiched between glass plates having an area of 100 mm ⁇ 100 mm and a thickness of 5 mm, and placed in a pre-heated baking test apparatus (DK-1M, manufactured by Daiei Scientific Instruments). After 1 hour, the sample was taken out and allowed to cool to room temperature while sandwiched between glasses, and then the length between the marked lines of the sample was measured with a metal scale, and the change before and after heating was taken as the shrinkage rate.
  • Optical system Pinhole optical system (2mm ⁇ ) manufactured by Rigaku Corporation ⁇ Goniometer: RINT200 Vertical goniometer ⁇ Detector: Scintillation counter ⁇ Divergent slit: 2 mm ⁇ , 1 ° ⁇ Light receiving slit: 4mm ⁇ ⁇ Scattering slit: 1mm ⁇ ⁇ Measuring method: reflection method ⁇
  • Sample stage Multi-purpose sample stage for poles The film was aligned and cut out so that the thickness was about 1 mm, and the ends were fixed with a bond and used for measurement.
  • O MD and O TD Integral intensities O MD and O TD were calculated as the area of the portion surrounded by the base line and the X-ray intensity curve in the following ⁇ range.
  • O MD 45 ⁇ ⁇ ⁇ 135 °
  • O TD 0 ⁇ ⁇ ⁇ 45 ° and 135 ⁇ ⁇ ⁇ 180 ° 3-3 From this, O MD / O TD was calculated, and the obtained value was used as a measure of the orientation balance of crystal chains in the film plane.
  • Tables 5 and 6 show the production conditions and physical property values of the examples and comparative examples.
  • the laminated porous films of Examples 8 to 10 configured within the range specified in the present invention have superior dimensional stability and SD characteristics as compared with the comparative film configured in a range other than specified in the present invention. It can be seen that On the other hand, it can be seen from Comparative Example 4 that when the value of the shrinkage ratio S MD2 / S TD2 is large, the SD characteristic is not exhibited. Further, from Comparative Example 5, even if the SD characteristic is exhibited, the dimensional stability is insufficient, and a battery safety problem such as an internal short circuit occurs.
  • Examples 8 and 10 are more preferable from the viewpoint of tensile elastic modulus.
  • the laminated film of the present invention has excellent dimensional stability and SD characteristics, and has high air permeability, it is a packaging product, sanitary product, livestock product, agricultural product, building product, medical product, separation product. It can be used as a film, a light diffusing plate, a reflection sheet, or a battery separator, and can be suitably used as a lithium ion battery separator used as a power source for various electronic devices.

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Abstract

 シャットダウン特性およびブレイクダウン特性に優れ、かつ、引裂強度、寸法安定性のよい積層多孔性フィルムを提供する。ポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層と、ポリエチレン系樹脂を含むB層とを有し、かつ、β活性を有する積層多孔性フィルムであり、該積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)の引裂強度(HMD)と、前記積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)の引裂強度(HTD)との比(HMD/HTD)が、0.08~2.0である。

Description

積層多孔性フィルム、リチウム電池用セパレータおよび電池
 本発明は、積層多孔性フィルムに関し、該積層多孔性フィルムを用いた電池用セパレータ、包装用品、衛生用品、畜産用品、農業用品、建築用品、医療用品、分離膜、光拡散板、反射シートとして利用でき、特に各種電子機器等の電源として利用されるリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池用セパレータとして好適に用いられるものである。
 多数の微細連通孔を有する高分子多孔体は、超純水の製造、薬液の精製、水処理などに使用する分離膜、衣類・衛生材料などに使用する防水透湿性フィルム、あるいは電池などに使用する電池セパレータなど各種の分野で利用されている。
 特に、二次電池はOA、FA、家庭用電器または通信機器等のポータブル機器用電源として幅広く使用されている。特に機器に装備した場合に容積効率がよく機器の小型化および軽量化につながることからリチウムイオン二次電池を使用したポータブル機器が増加している。
 一方、大型の二次電池はロードレベリング、UPS、電気自動車をはじめ、エネルギー/環境問題に関連する多くの分野において研究開発が進められ、大容量、高出力、高電圧および長期保存性に優れている点より非水電解液二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池の用途が広がっている。
 リチウムイオン二次電池の使用電圧は通常4.1から4.2Vを上限として設計されている。このような高電圧では水溶液は電気分解を起こすので電解液として使うことができない。そのため、高電圧でも耐えられる電解液として有機溶媒を使用したいわゆる非水電解液が用いられている。
 非水電解液用の溶媒としては、より多くのリチウムイオンを存在させることができる高誘電率有機溶媒が用いられ、該高誘電率有機溶媒としてポリプロピレンカーボネートやエチレンカーボネート等の有機炭酸エステルが主に使用されている。溶媒中でリチウムイオン源となる支持電解質として、6フッ化リン酸リチウム等の反応性の高い電解質を溶媒中に溶かして使用している。
 リチウムイオン二次電池には内部短絡の防止の点からセパレータが正極と負極の間に介在されている。当該セパレータにはその役割から当然絶縁性が要求される。また、リチウムイオンの通路となる透気性と電解液の拡散・保持機能を付与するために微細孔構造である必要がある。これらの要求を満たすためセパレータとしては積層多孔性フィルムが使用されている。
 最近の電池の高容量化に伴い、電池の安全性に対する重要度が増してきている。
 電池用セパレータの安全に寄与する特性として、シャットダウン特性(以後、「SD特性」と称す)がある。このSD特性は、100~140℃程度の高温状態になると微細孔が閉塞され、その結果電池内部のイオン伝導が遮断されるため、その後の電池内部の温度上昇を防止できるという機能である。電池用セパレータとして使用する場合は、このSD特性を具備していることが必要である。
 安全に寄与するもう一つの特性としてブレイクダウン特性(以後、「BD特性」と称す)がある。このBD特性は、SD特性の発現によっても発熱が収まらず、より高温(160℃以上)の状態となった場合でも、フィルムが破膜せず、正極と負極を隔て続けるという機能である。BD特性を有すれば高温になっても絶縁を保ち、電極間の広範囲な短絡を防止することができるため、電池の異常発熱による発火等の事故を防止できる。そのため、電池用セパレータとして使用する場合は、BD特性も具備していることが好ましく、ブレイクダウン温度(以後、「BD温度」と称す)はより高い温度であることが好ましい。
 ここで、「BD温度」とは、本発明の積層多孔性フィルムを枠にはめてオーブンで加熱したときにフィルムが破膜する温度のうち最も低い温度をいう。
 優れたBD特性の為に、温度上昇時の寸法安定性は重要な要求特性の一つである。電池の異常発熱時、セパレータの熱収縮に伴う破膜などにより両極が短絡し、さらなる発熱を引き起こす危険性があり、耐熱性のさらなる改善が求められている。
 一方で、優れたSD特性の為には100℃前後の高温で適度な収縮率を有している方が望ましい。このことは寸法安定性とは背反するので、収縮率とSD特性とのバランスをとることは極めて重要である。
 このような要望に対して、特開2003-103624号公報(特許文献1) では超高分子量ポリエチレンと溶媒を混練・シート化し、延伸処理したのち溶媒を抽出することにより、105℃での寸法安定性が良好な多孔膜が得られることが提案されている。
 また、特許第3852492号公報(特許文献2)ではポリエチレンとポリプロピレンの積層フィルムを1軸方向に温度を変えて2段階で延伸することにより多孔質化せしめることを特徴とする電池用セパレータの製造方法が提案されている。
 一方、β晶を含むポリプロピレンシートを延伸して多孔性フィルムを得る方法が種々提案されている。この多孔性フィルムの製造方法の特徴はβ晶を利用することにより多孔構造を得ることであり、延伸前のシートにβ晶が沢山含まれる方が延伸して多孔構造を得るには好ましい。また、この方法は一般的な二軸延伸の方法であり、多孔性フィルムを得る方法としては生産性が非常に良い点でも特徴がある。
 例として、特許1953202号公報(特許文献3)では、ポリプロピレンにフィラーとβ晶核剤を所定量含有させた樹脂組成物をシート化し、特定の延伸条件で延伸することにより多孔性フィルムを得る製造方法が提案されている。また、特許2509030号公報(特許文献4)では、β晶含有率が高い(K>0.5)オリジナルポリプロピレンフィルムより二軸延伸して得られる超透過性ポリプロピレンのミクロポーラスフィルムが提案されている。また、特許3443934号公報(特許文献5)では、ポリプロピレンに特定のアミド系化合物を含有させて、特定条件で結晶化してβ晶を含む固化物を得、これを延伸することによりポリプロピレン製多孔性フィルムを製造する方法が提案されている。
特開2003-103624号公報 特許第3852492号公報 特許1953202号公報 特許2509030号公報 特許3443934号公報
 しかしながら、前記特許文献1の製法で製造された多孔膜は、閉孔温度以上における熱収縮率が高く、例えば特許第3307231号にあるように、150℃などの高温での収縮率が高く、寸法安定性が十分であるとは言えない。
 さらに、当該方法では、多孔膜全体に含まれている溶媒を洗浄用の有機溶媒で洗浄することにより除去しているため、有機溶媒が大量に必要となり、環境上の観点から好ましくない。
 また、前記特許文献2について、当該製造方法は厳密な製造条件の制御を必要とし、かつ生産性が良いとは言い難い。例えば、多孔質化する前の積層フィルムの作成時に高いドラフト比で高次構造を制御しながら製膜を行っているが、このような高いドラフト比で安定的な製膜を行うことは非常に困難である。また、多孔構造の発現を行うためには、低温度領域と高温度領域の2段階でかつ小さい延伸速度で多段延伸を行う必要があり、延伸速度が大きく制限され、生産性が非常に悪くなる。
 さらに、当該製造方法により製造されたセパレータはフィルムの流れ方向への一軸延伸で製造されるため、フィルムの流れ方向に対して垂直方向の寸法安定性が悪いだけでなく、フィルムの流れ方向に対して垂直方向の引裂きに非常に弱く、流れ方向に裂け目が生じやすいという問題点もある。
 また、前記特許文献3~5のポリプロピレン多孔性フィルムは、ポリプロピレンの結晶融解温度が高いことからBD特性においてはポリエチレン多孔性フィルムよりも優れている。しかしながら、前記特性が逆に災いしてSD特性については全く発揮し得ない為、これらの多孔性フィルムを電池用セパレータとして使用するには電池の安全性を確保するという点で問題があった。
 本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、本発明は、二次加工性において引き裂きを抑制することができ、力学特性のバランスのとれた積層多孔性フィルムを提供することを第一の課題としている。
 また、本発明は、熱収縮率のバランスを改良し、寸法安定性を確保しつつ、優れたシャットダウン特性を有する積層多孔性フィルムを提供することを第二の課題としている。
 前記第一の課題を解決するため、第1の発明として、ポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層と、ポリエチレン系樹脂を主成分とするB層とを含み、かつ、β活性を有する積層多孔性フィルムであり、
 前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)の引裂強度(HMD)と、MDに対して垂直な方向(TD)の引裂強度(HTD)との比(HMD/HTD)が、0.08~2.0であることを特徴とする積層多孔性フィルムを提供している。
 前記第1の発明の積層多孔性フィルムは、下記の物性を有することが好ましい。
 a)引裂強度HMDが4.5N/cm以上である。
 b)積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)の引張強度(TMD)と、前記積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)の引張強度(TTD)との比(TMD/TTD)が、0.5~10である。
 c)前記引張強度TTDが、30MPa以上である。
 d)前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)の3%伸張時の引張弾性率が、500MPa以上である。
 前記第1の発明の積層多孔性フィルムは、SD特性およびBD特性に優れリチウム電池用セパレータとして有効な物性を備え、特に、二次加工性において引き裂きを抑制することができ、力学特性のバランスのとれた積層多孔性フィルムであることを特徴とする。
 前記第二の課題を解決するため、第2の発明として、ポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層と、ポリエチレン系樹脂を含むB層とを有し、かつ、β活性を有する積層多孔性フィルムであり、
 該積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)において、105℃で1時間加熱後の収縮率STD2が10%以下
 積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)、及びMDに対して垂直方向(TD)における105℃で1時間加熱後の収縮率の比SMD2/STD2が、0.1~3.0であることを特徴とする積層多孔性フィルムを提供している。
 前記第2の発明の積層多孔性フィルムは、下記の物性を有することが好ましい。
 e)前記積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)において、40℃で1時間加熱後の収縮率STD1が1%未満である。
 f)前記積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)において、150℃で1時間加熱後の収縮率STD3が、25%以下である。
 g)前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)において、40℃で1時間加熱後の収縮率SMD1が1%未満で、かつ、105℃で1時間加熱後の収縮率SMD2が10%以下である。
 h)前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)において、150℃で1時間加熱後の収縮率SMD3が、18%以下である。
 i)前記積層多孔膜フィルムの流れ方向(MD)、及び、MDに対して垂直方向(TD)において、広角X線回折測定より求められる分子配向の比OMD/OTDが5以上である。
 前記第2の発明の積層多孔性フィルムは、第1の発明と同様に、SD特性およびBD特性に優れリチウム電池用セパレータとして有効な物性を備え、特に、熱収縮率のバランスを改良し、寸法安定性を確保しつつ、優れたシャットダウン特性を有する積層多孔性フィルムであることを特徴とする。
 前記第1の発明および第2の発明の積層多孔性フィルムは、いずれも、少なくとも1層は、β活性を有するものとしているため、微細な多孔質層を設けることができ、優れた透気特性を発揮させることができる。
 前記積層多孔性フィルムは、前記A層の樹脂組成物にβ晶核剤を配合することにより、前記β活性を有するものとしていることが好ましい。さらに、前記ポリプロピレン系樹脂にβ晶核剤を配合して、前記A層が前記β活性を得ていることが好ましく、該β晶核剤の配合量は、前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.0001~5.0質量部であることが好ましい。
 前記積層多孔性フィルムにおいて、「β活性」の有無は、後述する示差走査型熱量計によりβ晶に由来する結晶融解ピーク温度が検出された場合、もしくは、後述する広角X線回折測定装置を用いた測定により、β晶に由来する回折ピークが検出された場合、β活性を有すると判断している。
 前記β活性は、本発明の積層多孔性フィルムが前記A層及び前記B層のみで構成される場合、さらに他の多孔質層が積層される場合のいずれにおいても積層多孔性フィルムの状態で測定している。
 また、第1の発明および第2の発明の積層多孔性フィルムにおいて、前記B層は、ポリエチレン系樹脂を含み、前記A層よりも低いシャットダウン温度(以後、「SD温度」と称す)を有する層としている。
 本発明において、「SD温度」とは微細孔が閉塞する最も低い温度をいい、具体的には本発明の積層多孔性フィルムで加熱した際に加熱後の透気度が加熱前の透気度の10倍以上になる温度のうち最も低い温度をいう。
 前記B層に、変性ポリオレフィン樹脂、脂環族飽和炭化水素樹脂若しくはその変性体、エチレン系共重合体、またはワックスから選ばれる化合物(X)のうち少なくとも1種が含まれていることが好ましい。
 かつ、空孔率が10~80%であり、25℃での透気度が10~1000秒/100mlであり、かつ、135℃で5秒間加熱した後の透気度が10000秒/100ml以上であることを特徴とする多孔性フィルムであることが好ましい。
 さらに、第3の発明として、前記第1あるいは第2発明の積層多孔性フィルムからなることを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータを提供している。
 さらに、第4の発明として、前記リチウム電池用セパレータが組み込まれていることを特徴とする電池を提供している。
 前述したように、第1および第2の発明からなる本発明の積層多孔性フィルムは、少なくとも2層の多孔質層を積層した積層多孔性フィルムからなり、多孔質層の1層がポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層と、ポリエチレン系樹脂を含むB層とを有するので、従来のポリプロピレン系樹脂製の積層多孔性フィルムのBD特性を維持したまま、適切な温度範囲で孔が閉塞するSD特性を備えている。
 さらに、本発明の積層多孔性フィルムは、β活性を有するので、微細孔を有し、十分な連通性を確保することができ、前記A層で強度を保持することができるので、ピン刺し強度や引裂強度などの機械的強度においても優れている。そのため、構造維持や耐衝撃性の観点からもリチウムイオン電池用セパレータに有用である。
 特に、第1の発明の積層多孔性フィルムは、引裂強度に関してバラスの良い有効な物性を備え、かつ、第2の発明の積層多孔性フィルムは、高温における収縮率がバランス良く制御され、寸法安定性に優れている特徴を有する。
本発明のリチウムイオン電池用セパレータを収容しているリチウムイオン電池の一部破断斜視図である。 (A)(B)は、135℃で5秒間加熱後の透気度及び広角X線回折測定におけるフィルムの固定方法を説明する図である
 以下、本発明の積層多孔性フィルムの実施形態について詳細に説明する。
 まず、前記第1の発明の積層多孔性フィルムの実施形態について説明する。
 なお、該第1の発明と前記第2の発明の積層多孔性フィルムとは、主たる構成要件は同様である。よって、以下の説明において、第1の発明の積層多孔性フィルム、あるいは第2の発明の積層多孔性フィルムと特定してして記載していない限り、第1、第2の積層多孔性フィルムが共通して有する構成である。
 また、以下の記載において、「主成分」と表現した場合には、特に記載しない限り、当該主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容する意を包含し、特に当該主成分の含有割合を特定するものではないが、主成分は組成物中の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、特に好ましくは90質量%以上(100%含む)を占める意を包含するものである。
 また、「X~Y」(X,Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」を意図し、「Xより大きくYよりも小さいことが好ましい」旨の意図も包含する。
 本実施形態の積層多孔性フィルムは、少なくとも2層の多孔質層を積層した積層多孔性フィルムであり、前記2層の多孔質層のうち1層がポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層であり、他の1層がポリエチレン系樹脂を含有するB層であり、かつ、該積層多孔性フィルムはβ活性を有している。
 本発明の積層多孔性フィルムは、前記β活性を有することを重要な特徴としている。
 β活性は、延伸前の膜状物においてポリプロピレン系樹脂がβ晶を生成していたことを示す一指標と捉えることができる。延伸前の膜状物中のポリプロピレン系樹脂がβ晶を生成していれば、その後延伸を施すことで微細孔が形成されるため、透気特性を有する積層多孔性フィルムを得ることができる。
 前記積層多孔性フィルムのβ活性の有無は、示差走査型熱量計を用いて、積層多孔性フィルムの示差熱分析を行い、ポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度が検出されるか否かで判断している。
 具体的には、示差走査型熱量計で積層多孔性フィルムを25℃から240℃まで加熱速度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に240℃から25℃まで冷却速度10℃/分で降温後1分間保持し、更に25℃から240℃まで加熱速度10℃/分で再昇温させた際に、再昇温時にポリプロピレンのβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)が検出された場合、β活性を有すると判断している。
 また、前記積層多孔性フィルムのβ活性度は、検出されるポリプロピレン系樹脂のα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)とβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)を用いて下記式で計算している。
 β活性度(%)=〔ΔHmβ/(ΔHmβ+ΔHmα)〕×100
 例えば、ホモポリプロピレンの場合は、主に145℃以上160℃未満の範囲で検出されるβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)と、主に160℃以上175℃以下に検出されるα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)から計算することができる。また、例えばエチレンが1~4モル%共重合されているランダムポリプロピレンの場合は、主に120℃以上140℃未満の範囲で検出されるβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)と、主に140℃以上165℃以下の範囲に検出されるα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)から計算することができる。
 積層多孔性フィルムのβ活性度は大きい方が好ましく、β活性度は20%以上であることが好ましい。40%以上であることがさらに好ましく、60%以上であることが特に好ましい。積層多孔性フィルムが20%以上のβ活性度を有すれば、延伸前の膜状物中においてもポリプロピレン系樹脂のβ晶が多く生成することができることを示し、延伸により微細かつ均一な孔が多く形成され、結果として電気性能に優れた積層多孔性フィルムとすることができる。
 β活性度の上限値は特に限定されないが、β活性度が高いほど前記効果がより有効に得られるので100%に近いほど好ましい。
 前記β活性の有無は、特定の熱処理を施した積層多孔性フィルムの広角X線回折測定により得られる回折プロファイルでも判断することができる。
 詳細には、ポリプロピレン系樹脂の融点を超える温度である170~190℃の熱処理を施し、徐冷してβ晶を生成・成長させたセパレータ用積層多孔性フィルムについて広角X線回折測定を行い、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の(300)面に由来する回折ピークが2θ=16.0~16.5°の範囲に検出された場合、β活性があると判断している。
 ポリプロピレン系樹脂のβ晶構造と広角X線回折測定に関する詳細は、Macromol.Chem.187,643-652(1986)、Prog.Polym.Sci.Vol.16,361-404(1991)、Macromol.Symp.89,499-511(1995)、Macromol.Chem.75,134(1964)、及びこれらの文献中に挙げられた参考文献を参照することができる。β活性の詳細な評価方法については、後述の実施例にて示す。
 前述した積層多孔性フィルムのβ活性を得る方法としては、前記A層の樹脂組成物のポリプロピレン系樹脂のα晶の生成を促進させる物質を添加しない方法や、特許3739481号公報に記載されているように過酸化ラジカルを発生させる処理を施したポリプロピレンを添加する方法、及び前記A層の樹脂組成物にβ晶核剤を添加する方法などが挙げられる。
 中でも、前記A層の樹脂組成物にβ晶核剤を添加してβ活性を得ることが特に好ましい。β晶核剤を添加することで、より均質に効率的にポリプロピレン系樹脂のβ晶の生成を促進させることができ、β活性を有する多孔質層を備えた積層多孔性フィルムを得ることができる。
 以下に、本発明の積層多孔性フィルムを構成する各層の成分の詳細について説明する。
 [A層の説明]
 まず、A層について以下に詳細に説明する。
(ポリプロピレン系樹脂の説明)
 A層に含まれるポリプロピレン系樹脂としては、ホモプロピレン(プロピレン単独重合体)、またはプロピレンとエチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-へキセン、1-へプテン、1-オクテン、1-ノネンもしくは1-デセンなどα-オレフィンとのランダム共重合体またはブロック共重合体などが挙げられる。この中でも、積層多孔性フィルムの機械的強度の観点からはホモポリプロピレンがより好適に使用される。
 また、ポリプロピレン系樹脂としては、立体規則性を示すアイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率)が80~99%であることが好ましい。より好ましくは83~99%、更に好ましくは85~99%であるものを使用する。アイソタクチックペンタッド分率が低すぎるとフィルムの機械的強度が低下するおそれがある。一方、アイソタクチックペンタッド分率の上限については現時点において工業的に得られる上限値で規定しているが、将来的に工業レベルで更に規則性の高い樹脂が開発された場合についてはこの限りではない。
 アイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率)とは、任意の連続する5つのプロピレン単位で構成される炭素-炭素結合による主鎖に対して側鎖である5つのメチル基がいずれも同方向に位置する立体構造あるいはその割合を意味する。メチル基領域のシグナルの帰属は、A.Zambelli et al(Macromolecules8,687,(1975))に準拠している。
 また、ポリプロピレン系樹脂は、分子量分布を示すパラメータである多分散度(重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比、Mw/Mnで表される)が1.5~10.0であることが好ましい。より好ましくは2.0~8.0、更に好ましくは2.0~6.0であるものが使用される。Mw/Mnが小さいほど分子量分布が狭いことを意味するが、Mw/Mnが1.5未満であると押出成形性が低下する等の問題が生じるほか、工業的に生産することも困難である。一方、Mw/Mnが10.0を超えた場合は低分子量成分が多くなり、積層多孔性フィルムの機械的強度が低下しやすい。Mw/MnはGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法によって得られる。
 また、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常、MFRは0.1~15g/10分であることが好ましく、0.5~10g/10分であることがより好ましい。MFRが0.1g/10分未満では成形加工時の樹脂の溶融粘度が高く生産性が低下する。一方、15g/10分を超えるとフィルムの機械的強度が不足するため実用上問題が生じやすい。
 MFRはJIS K7210に従い、温度190℃、荷重2.16kgの条件で測定している。
(β晶核剤の説明)
 本発明で用いるβ晶核剤としては以下に示すものが挙げられるが、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の生成・成長を増加させるものであれば特に限定される訳ではなく、また2種類以上を混合して用いても良い。
 β晶核剤としては、例えば、アミド化合物;テトラオキサスピロ化合物;キナクリドン類;ナノスケールのサイズを有する酸化鉄;1,2-ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウムもしくはコハク酸マグネシウム、フタル酸マグネシウムなどに代表されるカルボン酸のアルカリもしくはアルカリ土類金属塩;ベンゼンスルホン酸ナトリウムもしくはナフタレンスルホン酸ナトリウムなどに代表される芳香族スルホン酸化合物;二もしくは三塩基カルボン酸のジもしくはトリエステル類;フタロシアニンブルーなどに代表されるフタロシアニン系顔料;有機二塩基酸である成分aと周期律表第IIA族金属の酸化物、水酸化物もしくは塩である成分bとからなる二成分系化合物;環状リン化合物とマグネシウム化合物からなる組成物などが挙げられる。そのほかの核剤の具体的な種類については、特開2003-306585号公報、特開平06-289566号公報、特開平09-194650号公報に記載されている。
 市販されているβ晶核剤の具体例としては、新日本理化社製β晶核剤「エヌジェスターNU-100」、β晶核剤の添加されたポリプロピレン系樹脂の具体例としては、Aristech社製ポリプロピレン「Bepol B-022SP」、Borealis社製ポリプロピレン「Beta(β)-PP BE60-7032」、mayzo社製ポリプロピレン「BNX BETAPP-LN」などが挙げられる。
 前記ポリプロピレン系樹脂に添加するβ晶核剤の割合は、β晶核剤の種類またはポリプロピレン系樹脂の組成などにより適宜調整することが必要であるが、ポリプロピレン系樹脂100質量部に対しβ晶核剤0.0001~5.0質量部が好ましい。0.001~3.0質量部がより好ましく、0.01~1.0質量部が更に好ましい。0.0001質量部以上であれば、製造時において十分にポリプロピレン系樹脂のβ晶を生成・成長させ、十分なβ活性が確保でき、積層多孔性フィルムとした際にも十分なβ活性が確保でき、所望の透気性能が得られる。一方、5.0質量部以下の添加であれば、経済的にも有利になるほか、フィルム表面へのβ晶核剤のブリードなどがなく好ましい。
 前記A層はポリプロピレン系樹脂が主成分であることが重要である。具体的には、ポリプロピレン系樹脂、β晶核剤を用いる場合はポリプロピレン系樹脂とβ晶核剤の総和質量がA層の全質量に対して70質量%以上、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上を占める。
 A層には、前述のような本発明の目的やA層の特性を損なわない程度の範囲で、一般に樹脂組成物に配合される添加剤または他の成分を含んでいてもよい。前記添加剤としては、成形加工性、生産性および積層多孔性フィルムの諸物性を改良・調整する目的で添加される、耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂やシリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤または着色剤などの添加剤が挙げられる。具体的には、酸化防止剤として、ハロゲン化銅、芳香族アミン等のアミン系酸化防止剤、トリエチレングリコールビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等のフェノール系酸化防止剤等が挙げられる。市販されているものとしては、「IRGANOX B225」(チバスペシャルティケミカルズ社製)がある。他にも、「プラスチックス配合剤」のP178~P182に記載されている紫外線吸収剤、P271~P275に記載されている帯電防止剤としての界面活性剤、P283~P294に記載されている滑剤などが挙げられる。
[B層の説明]
 次に、B層について説明する。
(ポリエチレン系樹脂の説明)
 本発明のB層はポリエチレン系樹脂を含有することを特徴としている。B層は厚み方向に連通性を有する微細孔を多数有し、かつ前述したようにポリエチレン系樹脂を含有する組成物から構成されるのであれば、いかなる構造・構成を有していてもよい。例えば、ポリエチレン系樹脂組成物からなる膜状物に前記微細孔が設けられている構造であってもよいし、粒子状もしくは繊維状の微小物が凝集して層を成し、微小物同士の間隙が前記微細孔となっている構造であってもよい。本発明のB層は、均一な微細孔を形成でき、かつ空孔率等の制御を行いやすい前者の構造を有することが好ましい。
 B層に含まれているポリエチレン系樹脂は、その熱的特性が重要である。すなわち、B層を構成する組成物の結晶融解ピーク温度が前記A層を構成する組成物の結晶融解ピーク温度よりも低くなるようにポリエチレン系樹脂を選択する必要がある。具体的には、B層は結晶融解ピーク温度が100℃以上150℃以下であるポリエチレン系樹脂が好ましい。
 この結晶融解ピーク温度は、JIS K7121に準拠して、示差走査型熱量計を用いて、25℃から加熱速度10℃/分で昇温させた際の結晶融解温度のピーク値である。
 前記ポリエチレン系樹脂の種類として、具体的に超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、または超高密度ポリエチレンのようなポリエチレン系樹脂単独だけでなく、エチレンプロピレン共重合体、またはポリエチレン系樹脂と他のポリオレフィン系樹脂との混合物が挙げられる。中でも、ポリエチレン系樹脂単独が好ましい。
 前記ポリエチレン系樹脂の密度は、0.910~0.970g/cmであることが好ましく、0.930~0.970g/cmであることがより好ましく、0.940~0.970g/cmであることが更に好ましい。密度が0.910g/cm以上であれば、リチウムイオン電池用セパレータとして用いる場合、適度なSD特性を有するB層を形成することができるため好ましい。一方、0.970g/cm以下であれば適度なSD特性を有するだけでなく、延伸性が維持される点で好ましい。密度の測定は、密度勾配管法を用いるJIS K7112に準じて測定することができる。
 また、前記ポリエチレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常MFRは0.03~15g/10分であることが好ましく、0.3~10g/10分であることがより好ましい。MFRが0.03g/10分以上であれば、混合するポリプロピレン系樹脂の溶融粘度に近いため、成形加工において安定した積層多孔性フィルムを得ることができる。一方、15g/10分以下であれば、成形加工時の樹脂の溶融粘度が十分に低いため、製造上において好ましい。
 なお、ポリエチレン系樹脂の製造方法は特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えばチーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン系触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた重合方法等が挙げられる。
(化合物(X)の説明)
 B層には多孔化を促進させる物質を添加することが好ましい。中でも、B層には変性ポリオレフィン樹脂、脂環族飽和炭化水素樹脂若しくはその変性体、エチレン系共重合体、またはワックスから選ばれる化合物(X)のうち少なくとも1種が含まれていることがより好ましい。前記化合物(X)を添加することにより、より効率的に多孔構造を得ることができ、孔の形状や孔径を制御しやすくなる。
 本発明における変性ポリオレフィン樹脂とは、不飽和カルボン酸又はその無水物、あるいはシラン系カップリング剤で変性されたポリオレフィンを主成分とする樹脂をいう。不飽和カルボン酸又はその無水物としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸あるいはこれらの誘導体のモノエポキシ化合物と前記酸とのエステル化合物、分子内にこれらの酸と反応し得る基を有する重合体と酸との反応生成物などが挙げられる。また、これらの金属塩も使用することができる。これらの中でも、無水マレイン酸がより好ましく用いられる。また、これらの共重合体は、各々単独に、又は2種以上を混合して使用することができる。
 また、シラン系カップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、メタクロイルオキシトリメトキシシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリアセチルオキシシランなどを挙げることができる。
 変性ポリオレフィン樹脂を製造するには、例えば、予めポリマーを重合する段階でこれらの変性モノマーを共重合させることもできるし、一旦重合したポリマーにこれらの変性モノマーをグラフト共重合させることもできる。また変性はこれらの変性モノマーを単独で又は複数を併用し、その含有率が0.1質量%以上5質量%以下の範囲のものが好適に使用される。この中でもグラフト変性したものが好適に用いられる。
 市販されている変性ポリオレフィン系樹脂を例示すれば、例えば「アドマー」(三井化学社製)、「モディック」(三菱化学社製)などが挙げられる。
 脂環族飽和炭化水素樹脂及びその変性体について、石油樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、クマロン-インデン樹脂、及びそれらの変性体等が挙げられる。
 本発明における石油樹脂とは、ナフサの熱分解などによる副生物から得られるC4~C10の脂肪族オレフィン類やジオレフィン類、オレフィン性不飽和結合を有するC8以上の芳香族化合物で、それらの中に含まれる化合物の一種又は二種以上を単独若しくは共重合することにより得られる脂肪族系、 芳香族系及び共重合系石油樹脂を言う。
 石油樹脂としては、例えばC5留分を主原料とする脂肪族系石油樹脂、C9留分を主原料とする芳香族系石油樹脂、それらの共重合系石油樹脂、脂環族系石油樹脂がある。テルペン樹脂としてはβ-ピネンからのテルペン樹脂やテルペン-フェノール樹脂が、またロジン系樹脂としては、ガムロジン、ウッドロジンなどのロジン樹脂、グリセリンやペンタエリスリトールで変性したエステル化ロジン樹脂などが例示できる。脂環族飽和炭化水素樹脂及びその変性体はポリエチレン系樹脂に混合した場合に比較的良好な相溶性を示すが、色調や熱安定性といった面から石油樹脂がより好ましく、水添石油樹脂を用いることが更に好ましい。
 水添石油樹脂は、石油樹脂を慣用の方法によって水素化することにより得られるものである。例えば、水素化脂肪族系石油樹脂、水素化芳香族系石油樹脂、水素化共重合系石油樹脂及び水素化脂環族系石油樹脂、並びに水素化テルペン系樹脂が挙げられる。水添石油樹脂の中でも、水素化脂環族系石油樹脂で、シクロペンタジエン系化合物と芳香族ビニル系化合物とを共重合して水素添加したものが特に好ましい。市販されている水添石油樹脂としては、「アルコン」(荒川化学工業社製)などが挙げられる。
 本発明におけるエチレン系共重合体とは、エチレンと、酢酸ビニル、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、またはカルボン酸エステル等の中から1種類以上とを共重合させることにより得られる化合物である。
 エチレン系共重合体は、エチレン単量体単位の含有率が好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは65質量%以上である。一方、上限については、エチレン単量体単位の含有率が好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下であることが望ましい。エチレン単量体単位の含有率が所定の範囲内であれば、より効率的に多孔構造を形成することができる。
 前記エチレン系共重合体は、MFRが0.1g/10分以上10g/10分以下のものが好適に用いられる。MFRが0.1g/10分以上であれば、押出加工性を良好に維持でき、一方、MFRが10g/10分以下で有ればフィルムの強度低下を起こしにくく、好ましい。
 前記エチレン系共重合体は、エチレン-酢酸ビニル共重合体として「EVAFLEX」(三井・デュポン ポリケミカル社製)、「ノバテックEVA」(日本ポリエチレン社製)、エチレン-アクリル酸共重合体として「NUCコポリマー」 (日本ユニカー社製)、「エバフレックス-EAA 」(三井・デュポンポリケミカル社製)、「REXPEARL EAA」(日本エチレン社製)、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体として「ELVALOY」(三井・デュポンポリケミカル社製)、「REXPEARL EMA」(日本エチレン社製)、エチレン-アクリル酸エチル共重合体として「REXPEARL EEA」(日本エチレン社製)、エチレン-メチル(メタ)アクリル酸共重合体として「アクリフト」(住友化学社製)、エチレン-酢酸ビニル-無水マレイン酸三元共重合体として「ボンダイン」(住友化学社製)、エチレン-メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン-酢酸ビニル-メタクリル酸グリシジル三元共重合体、エチレン-アクリル酸エチル-メタクリル酸グリシジル三元共重合体として「ボンドファースト」(住友化学社製)などが商業的に入手できる。
 本発明におけるワックスとは、以下の(ア)および(イ)の性質を満たす有機化合物のことである。
 (ア)融点が40℃~200℃である。
 (イ)融点より10℃高い温度での溶融粘度が50Pa・s以下である。
 ワックスについて、極性または非極性ワックス、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス及びワックス改質剤を含む。具体的には、極性ワックス、非極性ワックス、フィッシャー-トロプシュワックス、酸化フィッシャー-トロプシュワックス、ヒドロキシステアロマイドワックス、機能化ワックス、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ワックス改質剤、アモルファスワックス、カルナウバワックス、キャスター・オイルワックス、マイクロクリスタリンワックス、蜜蝋、カルナウバ蝋、キャスターワックス、植物蝋、カンデリラ蝋、日本蝋、ouricuryワックス、ダグラスファーバーク・ワックス、米ぬかワックス、ホホバワックス、ヤマモモワックス、モンタンワックス、オゾケライトワックス、セレシンワックス、石油蝋、パラフィンワックス、化学変性炭化水素ワックス、置換アミドワックス、及びこれらの組み合わせ及び誘導体が挙げられる。中でも多孔構造を効率的に形成できる点から、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワックスが好ましく、SD特性の観点より孔径をより微小化できるマイクロクリスタリンワックスが更に好ましい。市販されているポリエチレンワックスとしては「FT-115」(日本精蝋社製)、マイクロクリスタリンワックスとしては「Hi-Mic」(日本精蝋社製)などが挙げられる。
 前記化合物(X)のうち、リチウムイオン電池用セパレータとして用いる場合、SD特性がより効果的に働くものとして脂環族飽和炭化水素樹脂若しくはその変性体、エチレン系共重合体、またはワックスがより好ましく、成形性の観点からワックスが更に好ましい。
 前記化合物(X)の配合量は、ポリエチレン系樹脂と化合物(X)との界面を剥離させて微細孔を形成させる場合、B層に含まれるポリエチレン系樹脂100質量部に対し、下限として1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上が更に好ましい。一方、上限として50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、30質量部以下が更に好ましい。前記化合物(X)の配合量がポリエチレン系樹脂100質量部に対し、1質量部以上とすることで、目的とする良好な多孔構造が発現する効果が十分に得られる。また、化合物(X)の配合量が50質量部以下とすることで、より安定した成形性を確保することができる。
 B層においては、必要に応じてポリエチレン系樹脂や多孔化を促進させる化合物(X)以外に、積層多孔性フィルムの熱特性、具体的にはSD特性を損なわない範囲で熱可塑性樹脂を用いても良い。前述のポリエチレン系樹脂との混合させることができる他の熱可塑性樹脂としては、スチレン、AS樹脂、もしくはABS樹脂等のスチレン系樹脂:ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートもしくはポリアリレート等のエステル系樹脂;ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトンもしくはポリフェニレンサルファイド等のエーテル系樹脂;6ナイロン、6-6ナイロン、6-12ナイロン等のポリアミド系樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
 またB層には、必要に応じて熱可塑性エラストマー等のゴム成分と呼ばれているものを添加しても良い。熱可塑性エラストマーとしては、スチレン・ブタジエン系、ポリオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、1,2-ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル系、アイオノマーなどが挙げられる。
 B層においては、ポリエチレン系樹脂や多孔化を促進させる化合物(X)以外に、一般に樹脂組成物に配合される添加剤または他の成分を含んでいてもよい。前記添加剤としては、成形加工性、生産性および積層多孔性フィルムの諸物性を改良・調整する目的で添加される、耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂やシリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤または着色剤などの添加剤が挙げられる。
 中でも、核剤はポリエチレン系樹脂の結晶構造を制御し、延伸開孔時の多孔構造を細かくするという効果があるため好ましい。市販されているものとして、「ゲルオールD」(新日本理化社製)、「アデカスタブ」(旭電化工業社製)、「Hyperform」(ミリケンケミカル社製)、または「IRGACLEAR D」(チバスペシャルティケミカルズ社製)等が挙げられる。また、核剤の添加されたポリエチレン系樹脂の具体例としては、「リケマスター」(理研ビタミン社製)等が商業的に入手できる。
[積層構造の説明]
 本発明の積層多孔性フィルムの積層構成について説明する。
 基本的な構成となるA層とB層が少なくとも存在すれば特に限定されるものではない。最も単純な構成がA層とB層の2層構造、次に単純な構造が両外層と中層の2種3層構造であり、これらは好ましい構成である。2種3層の形態の場合、A層/B層/A層であってもB層/A層/B層であっても構わない。また、必要に応じて他の機能を持つ層と組み合わせて3種3層の様な形態も可能である。更に層数としては4層、5層、6層、7層と必要に応じて増やしても良い。
 A層とB層との総厚み比については、A層/B層の値が0.05~20であることが好ましく、0.1~15であることがより好ましく、0.5~12であることが更に好ましい。A層/B層の値が0.05以上とすることで、A層のBD特性及び強度を十分に発揮することができる。また20以下とすることで、例えば電池に適用した時にSD特性が十分に発揮することができ、安全性を確保することができる。また、A層およびB層以外の他の層が存在する場合、他の層の厚みの合計は全体の厚み1に対して0.05~0.5が好ましく、0.1~0.3がより好ましい。
[積層多孔性フィルムの形状および物性の説明]
 積層多孔性フィルムの形態としては平面状、チューブ状の何れであってもよいが、製品として数丁取りが可能であることから生産性がよく、さらに内面にコートなどの処理が可能できること等の観点から、平面状がより好ましい。
 本発明の積層多孔性フィルムの厚みは、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下が更に好ましい。一方で下限として、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、15μm以上が更に好ましい。リチウムイオン電池用セパレータとして使用する場合、厚みが50μm以下であれば、積層多孔性フィルムの透気特性を十分に発現することができるため電気抵抗を小さくでき、電池の性能を十分に確保することができる。また、厚みが5μm以上あれば、リチウムイオン電池用セパレータとして必要な強度を維持できるとともに実質的に必要な電気絶縁性を得ることができ、例えば大きな電圧がかかった場合にも短絡しにくく安全性に優れる。
 本発明の積層多孔性フィルムの物性は、A層またはB層の組成、積層数や積層比、他の性質の層との組み合わせ、製造方法によって自由に調整できる。
 本発明の積層多孔性フィルムのSD温度は、下限として100℃以上が好ましく、110℃がより好ましく、120℃以上が更に好ましい。一方で上限として140℃以下が好ましい。100℃未満でSD特性が発現してしまうと、例えば本発明の積層多孔性フィルムをリチウムイオン電池用セパレータとして使用し、その電池が夏場に自動車車内に放置された場合に、場所によっては100℃近くまで上昇する可能性があるので、この状態で電池としての機能しなくなることは好ましくない。一方、140℃より高い温度の場合は、電池として安全性を確保するという意味では不十分である。
 SD温度を調整する手段としては、B層に含まれる熱可塑性樹脂として希望するSD温度に近い結晶融解ピーク温度を有する熱可塑性樹脂を選択する、またはB層の厚みを相対的に増減させるなどの手段が有効である。
(25℃での透気度)
 本発明の積層多孔性フィルムは、25℃での透気度は1000秒/100ml以下であることが好ましく、より好ましくは950秒/100ml以下、更に好ましくは900秒/100ml以下である。1000秒/100ml以下とすることで、リチウムイオン電池用セパレータとして使用する場合、室温使用時に十分に優れた電池性能を有することができる。
 また、積層多孔性フィルムの25℃での透気度が低いということは、リチウムイオン電池用セパレータとして使用時に電荷の移動が容易であることを意味し、電池性能に優れるため好ましい。一方、下限については特に限定しないが、10秒/100ml以上が好ましく、より好ましくは50秒/100ml以上、更に好ましくは100秒/100ml以上である。25℃での透気度が10秒/100ml以上であれば、リチウムイオン電池用セパレータとして使用時において、内部短絡等のトラブルを回避することができる。
(135℃で5秒間加熱後の透気度)
 本発明の積層多孔性フィルムは、リチウムイオン電池用セパレータとして使用時において、SD特性を有することが好ましい。具体的には135℃で5秒間加熱した後の透気度は10000秒/100ml以上であることが好ましく、より好ましくは25000秒/100ml以上、さらに好ましくは50000秒/100ml以上である。135℃で5秒間加熱した後の透気度が10000秒/100ml以上とすることで、異常発熱時において空孔が速やかに閉塞し、電流が遮断されるため、電池の破裂等のトラブルを回避することができる。
 また、前記SD特性は、空孔率や孔径に左右される。以下の内容に限られないが、例えば、ポリエチレン系樹脂に化合物(X)を加え、前記化合物(X)の種類や配合量を調整すること、若しくは、核剤を添加してポリエチレン系樹脂の結晶を微小化することによって、135℃で5秒間加熱した後の透気度を制御することができる。
 また、製造方法において、延伸倍率、延伸温度、または弛緩条件等を調整することによって、135℃で5秒間加熱後の透気度を10000秒/100ml以上とすることが可能である。
 空孔率は多孔構造を規定する為の重要なファクターであって、フィルム中の空間部分の割合を示す数値である。本発明の積層多孔性フィルムにおいては、空孔率が15%以上であることが好ましく、より好ましくは20%以上、更に好ましくは30%以上、特に好ましくは40%以上である。一方で、上限については80%以下が好ましく、70%以下がより好ましく、65%以下が更に好ましい。空孔率が15%以上であれば、連通性を十分に確保し透気特性に優れた積層多孔性フィルムとすることができる。また、空孔率が80%以下であれば、積層多孔性フィルムの機械的強度を十分に保持することができ、ハンドリングの観点からも好ましい。
 また、本発明の積層多孔性フィルムは、フィルムの流れ方向(以後、「MD」と称する)、およびフィルムの流れ方向と垂直方向(以後、「TD」と称する)の力学特性のバランスが重要である。
 一般に、延伸により製造される積層多孔質フィルムにおいては、製造方法によって力学特性のバランスは大きく変わる。
 例えば、MDに強く配向するように延伸された多孔質フィルムの場合、MDの引張弾性率および引張強度に優れる一方で、MDの引裂強度やTDの引張強度はしばしば低下する。反対にTDに強く配向するように延伸された積層多孔質フィルムの場合、TDの引張弾性率および引張強度に優れる一方で、TDの引裂強度やMDの引張強度はしばしば低下する。
 MDとTDとの二軸延伸をした場合も、MDおよびTDの延伸倍率や延伸温度によって力学特性は大きく変化する。
 種々の力学特性を好適に有する多孔性フィルムにおいて、MDの引裂強度(HMD)とTDの引裂強度(HTD)との比(HMD/HTD)は、0.080~2.0であることが重要である。
 HMD/HTDが0.080以上であることによって、MDへの裂けやすさを抑制することができるため、二次加工における裂け、並びに突起物接触時のMDへの裂けを抑制できるだけでなく、カッター等の刃物でTDへフィルムをカットしやすくなるという効果がある。好ましくは0.10以上であり、より好ましくは0.13以上である。
 一方で、HMD/HTDの上限は2.0以下であることによって、MDとTDの力学特性のバランスを十分に保つことができ、多孔構造を等方的に形成できる。さらに、MDの引張弾性率を十分に得ることができるため、ロールから巻き出す際などにかかる張力でフィルムが伸びにくくなり、二次加工を行う上では好ましい。好ましくは1.5以下であり、より好ましくは1.0以下、さらに好ましくは0.5以下である。
 またHMDについて、4.5N/cm以上であることが好ましく、より好ましくは5.5N/cm以上である。前記HMDが4.5N/cm以上であることによって、MDへの裂けやすさを抑制できる。上限値としては特に無いが、前記HMD/HTDが前述の範囲から外れない範囲が好ましい。
 MDの引張強度(TMD)とTDの引張強度(TTD)との比(TMD/TTD)は、0.5~10であることが好ましい。
 TMD/TTDが0.5以上であることによって、MDとTDの力学特性のバランスを保つことができ、多孔構造を等方的に形成できるだけでなく、MDの引張弾性率も十分に得ることができる。より好ましくは1.0以上であり、さらに好ましくは2.0以上である。
 一方で、TMD/TTDが10以下であることによって、MDへの裂けやすさを十分に抑制することができる。より好ましくは4.5以下であり、さらに好ましくは3.0以下である。
 またTTDについて、30MPa以上であることが好ましく、より好ましくは35MPa以上である。TTDが30MPa以上であれば、フィルムのハンドリングにおいて十分な強度である。一方、上限は特に限定しないが、前記TMD/TTDが前述の範囲から外れない範囲が好ましい。
 本発明の積層多孔性フィルムは、ハンドリングにおいてMDの力学特性が重要であり、MDの3%伸張時の引張弾性率は500MPa以上が好ましく、より好ましくは700MPa以上である。
 MDの3%伸張時の引張弾性率が500MPa以上であることによって、ロールからの巻き出し、または二次加工における張力による変形が少なく、フィルムの折れや皺が発生しにくい。一方、上限は特に限定しないが、柔軟性等の物性を十分に保持することができる範囲として、6000MPa以下が好ましい。
 本発明の積層多孔性フィルムは、二軸延伸により得ることが好ましい。二軸延伸によって異方性が小さくなり、物性的なバランスが十分に取れた積層多孔性フィルムを得ることができる。
 また本発明の積層多孔性フィルムは、他の物性もA層、B層を構成する樹脂組成物の組成、層構成、製造方法などによって自由に調整することができる。
[製造方法の説明]
 次に本発明の積層多孔性フィルムの製造方法について説明するが、本発明はかかる製造方法により製造される積層多孔性フィルムのみに限定されるものではない。
本発明の積層多孔性フィルムの製造方法は、多孔化と積層の順序によって次の3つに大別される。
(a)ポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層の多孔性フィルム(以後、「多孔性フィルムPP」と称する)と、ポリエチレン系樹脂を含有するB層の多孔性フィルム(以後、「多孔性フィルムPE」と称する)を作製し、ついで少なくとも多孔性フィルムPPと多孔性フィルムPEを積層する方法。
(b)ポリプロピレン系樹脂を主成分とする膜状物(以後、「無孔膜状物PP」と称する)とポリエチレン系樹脂を主成分とする膜状物(以後、「無孔膜状物PE」と称する)の少なくとも2層からなる積層無孔膜状物を作製し、ついで該無孔膜状物を多孔化する方法。
(c)ポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層とポリエチレン系樹脂を含有するB層の2層のうちいずれか1層を多孔化したのち、もう1層の無孔膜状物と積層し、多孔化する方法。
 前記(a)の方法としては、多孔性フィルムPPと多孔性フィルムPEをラミネートする方法や接着剤等で積層化する方法が挙げられる。
 前記(b)の方法としては、無孔膜状物PPと無孔膜状物PEをそれぞれ作製し、無孔膜状物PPと無孔膜状物PEをラミネートや接着剤等で積層した後に多孔化する方法、または、共押出で積層無孔膜状物を作製した後、多孔化する方法などが挙げられる。
 前記(c)の方法としては、多孔性フィルムPPと無孔膜状物PE、または無孔膜状物PPと多孔性フィルムPEをラミネートする方法や接着剤等で積層化する方法が挙げられる。本発明においては、その工程の簡略さ、生産性の観点から(b)の方法が好ましく、共押出を用いる方法がより好ましい。
 本発明の積層多孔性フィルムの製造方法は、前記分類とは別にB層の多孔化方法により分類することもできる。
 すなわち、A層はβ活性を有する場合、延伸することにより微細孔を容易に形成することができる。一方、B層を多孔化する方法としては、例えば延伸法、相分離法、抽出法、化学処理法、照射エッチング法、発泡法、またはこれらの技術の組み合わせなど公知の方法を用いることができる。なかでも本発明においては延伸法を用いることが好ましい。
 前記延伸法とは、樹脂に化合物を混合した組成物を用いて無孔層または無孔膜状物を形成し、延伸することにより樹脂と化合物の界面を剥離させて微細孔を形成する方法である。前記相分離法は、転換法またはミクロ相分離法とも呼ばれる技術で、高分子溶液の相分離現象に基づき細孔を形成する方法である。具体的には、(a)高分子の相分離により微細孔を形成する方法、(b)重合時に微細孔を形成させながら多孔化する方法に大別される。前者の方法としては溶媒を用いる溶媒ゲル化法と熱溶融急冷凝固法があり、いずれを用いてもよい。
 前記抽出法では、後工程で除去可能な添加剤を、B層を構成する熱可塑性樹脂組成物に混合し、無孔層または無孔膜状物を形成したのち前記添加剤を薬品などで抽出して微細孔を形成する方法である。添加剤としては高分子添加剤、有機物添加剤、無機物添加剤などが挙げられる。
 高分子添加剤を用いた例としては、有機溶媒に対する溶解性が異なる2種のポリマーを用いて無孔層または無孔膜状物を形成し、前記2種のポリマーのうち一方のポリマーのみが溶解する有機溶媒に浸漬して該一のポリマーを抽出する方法が挙げられる。より具体的にはポリビニルアルコールとポリ酢酸ビニルからなる無孔層または無孔膜状物を形成し、アセトンおよびn-ヘキサンを用いてポリ酢酸ビニルを抽出する方法、または、ブロックあるいはグラフト共重合体に親水性重合体を含有させて無孔層または無孔膜状物を形成し、水を用いて親水性重合体を除去する方法などが挙げられる。
 有機物添加剤を用いた例としては、B層を構成する熱可塑性樹脂が不溶である有機溶媒に可溶な物質を配合して無孔層または無孔膜状物を形成し、前記有機溶媒に浸漬して前記物質を抽出除去する方法が挙げられる。
 前記物質としては、例えばステアリルアルコールもしくはセリルアルコールなどの高級脂肪族アルコール、n-デカンもしくはn-ドデカンなどのn-アルカン類、パラフィンワックス、流動パラフィンまたは灯油等が挙げられ、これらはイソプロパノール、エタノール、ヘキサンなどの有機溶媒で抽出できる。また、前記物質としてショ糖や砂糖などの水可溶性物質も挙げられ、これらは水で抽出できるため環境への負担が少ないという利点がある。
 前記化学処理法は、高分子基体の結合を化学的に切断したり、逆に結合反応を行ったりすることにより、微細孔を形成する方法である。より具体的には、酸化還元剤処理、アルカリ処理、酸処理などの薬品処理により微細孔を形成する方法が挙げられる。
 前記照射エッチング法は中性子線またはレーザーなどを照射して微小な穴を形成させる方法である。
 前記融着法は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリマー微細パウダーを用い、成形後に前記ポリマー微細パウダーを焼結する方法である。
 前記発泡法としては機械的発泡法、物理的発泡法、または化学的発泡法等があり、本発明においてはいずれも用いることができる。
 本発明の積層多孔性フィルムの製造方法の好ましい態様としては、β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物と、ポリエチレン系樹脂および化合物(X)が含まれている樹脂組成物を用いて、A層とB層の少なくとも2層からなる積層無孔膜状物を作製し、前記積層無孔膜状物を延伸することにより厚み方向に連通性を有する微細孔を多数形成させることを特徴とする積層多孔性フィルムの製造方法が挙げられる。
 積層無孔膜状物の作製方法は特に限定されず公知の方法を用いてよいが、例えば押出機を用いて樹脂組成物を溶融し、Tダイから共押出し、キャストロールで冷却固化するという方法が挙げられる。また、チューブラー法により製造したフィルムを切り開いて平面状とする方法も適用できる。
 積層無孔膜状物の延伸方法については、ロール延伸法、圧延法、テンター延伸法、同時二軸延伸法などの手法があり、これらを単独あるいは2つ以上組み合わせて二軸延伸を行うことが好ましい。
 例として、A層を構成することになるβ活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物と、B層を構成することになるポリエチレン系樹脂と化合物(X)とが含まれている樹脂組成物を用いて延伸法にて多孔化するように、Tダイから共押出により2種3層構成の積層無孔膜状物を作製し、前記積層無孔膜状物を二軸延伸することにより多孔化する積層多孔性フィルムの製造方法を以下に説明する。
 A層を構成する樹脂組成物は、少なくともポリプロピレン系樹脂およびβ晶核剤を含有することが好ましい。これらの原材料を、好ましくはヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、タンブラー型ミキサー等を用いて、または袋の中に全成分を入れてハンドブレンドにて混合した後、一軸あるいは二軸押出機、ニーダー等、好ましくは二軸押出機で溶融混練した後、ペレット化する。
 B層を構成する樹脂組成物を作製する場合、B層の説明で述べたポリエチレン系樹脂、化合物(X)および必要によりその他添加物等の原材料を、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、タンブラー型ミキサー等を用いて混合した後、一軸あるいは二軸押出機、ニーダー等、好ましくは二軸押出機で溶融混練した後、ペレット化する。
 前記A層用樹脂組成物のペレットと前記B層用樹脂組成物のペレットを押出機に投入し、Tダイ共押出用口金から押出す。Tダイの種類としては、2種3層用マルチマニホールドタイプでも構わないし、2種3層用フィードブロックタイプでも構わない。
 使用するTダイのギャップは、最終的に必要なフィルムの厚み、延伸条件、ドラフト率、各種条件等から決定されるが、一般的には0.1~3.0mm程度、好ましくは0.5~1.0mmである。0.1mm未満では生産速度という観点から好ましくなく、また3.0mmより大きければ、ドラフト率が大きくなるので生産安定性の観点から好ましくない。
 押出成形において、押出加工温度は樹脂組成物の流動特性や成形性等によって適宜調整されるが、概ね150~300℃が好ましく、180~280℃の範囲であることが更に好ましい。150℃以上の場合、溶融樹脂の粘度が十分に低く成形性に優れて好ましい。一方、300℃以下では樹脂組成物の劣化を抑制できる。
 キャストロールによる冷却固化温度は、本発明において非常に重要であり、延伸前の膜状物中のβ晶を生成・成長させ、膜状物中のβ晶比率を調整することができる。キャストロールの冷却固化温度は好ましくは80~150℃、より好ましくは90~140℃、更に好ましくは100~130℃である。冷却固化温度を80℃以上とすることで冷却固化させた膜状物中のβ晶比率を十分に増加させることができ好ましい。また、150℃以下とすることで押出された溶融樹脂がキャストロールへ粘着し巻き付いてしまうなどのトラブルが起こりにくく、効率よく膜状物化することが可能であるので好ましい。
 前記温度範囲にキャストロールを設定することで、得られる延伸前の膜状物のβ晶比率は30~100%に調整することが好ましい。40~100%がより好ましく、50~100%が更に好ましく、60~100%が特に好ましい。延伸前の膜状物のβ晶比率を30%以上とすることで、その後の延伸操作により多孔化が行われやすく、透気特性の優れた多孔性フィルムを得ることができる。
 延伸前の膜状物のβ晶比率は、示差走査型熱量計を用いて、該膜状物を25℃から240℃まで加熱速度10℃/分で昇温させた際に、検出されるポリプロピレンのα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)とβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)を用いて下記式で計算される。
  β晶比率(%)=〔ΔHmβ/(ΔHmβ+ΔHmα)〕×100
 ついで、得られた積層無孔膜状物を二軸延伸する。二軸延伸は同時二軸延伸であってもよいし、逐次二軸延伸であってもよい。本発明の目的であるSD特性に優れた積層多孔性フィルムを作製する場合には、各延伸工程で延伸条件を選択でき、多孔構造を制御し易い逐次二軸延伸がより好ましい。なお、膜状物の引き取り(流れ)方向(MD)への延伸を「縦延伸」といい、MDに対して垂直な方向(TD)への延伸を「横延伸」という。
 逐次二軸延伸を用いる場合、縦延伸倍率は好ましくは2~10倍、より好ましくは3~8倍、更に好ましくは3~7倍である。2倍以上で縦延伸を行うことで適度な空孔起点を発生させることができる。10倍以下で縦延伸を行うことで、適度な空孔起点を発現させることができる。
 延伸温度は、用いる樹脂組成物の組成、結晶融解ピーク温度、結晶化度等によって適時選択する必要があるが、縦延伸での延伸温度は概ね0~135℃、好ましくは15~130℃で制御される。前記温度範囲であれば多孔構造の制御が容易であり、機械強度や収縮率などの諸物性のバランスがとりやすい。
 さらに、0℃を下回ると延伸応力が非常に強くなるため延伸破断をしやすく、またロールで延伸する場合、設備への負荷が大きい、ロールと延伸前膜状物との密着性が悪くなるため延伸ムラが発生しやすいといった問題が生じる。一方、135℃を越えるとB層中のポリエチレン系樹脂が流動するため安定的な延伸が難しくなる。
 横延伸での延伸倍率は好ましくは1.1~10倍、より好ましくは1.2~8倍、更に好ましくは1.4~7倍である。前記範囲内で横延伸することで、縦延伸により形成された空孔起点を適度に拡大させ、微細な多孔構造を発現させることができるとともに、物性のバランスをとりやすくなる。
 横延伸での延伸温度は概ね80~150℃、好ましくは90~140℃である。前記範囲内で横延伸することで、縦延伸により形成された空孔起点を適度に拡大させ、微細な多孔構造を発現させることができる。また、前記延伸工程の延伸速度としては、500~12000%/分が好ましく、1500~10000%/分がより好ましく、2500~8000%/分であることが更に好ましい。
 中でも、縦延伸での延伸倍率と横延伸での延伸倍率との延伸倍率比は、1.0以上が好ましく、1.2以上がより好ましく、1.5以上が更に好ましい。一方で下限としては、2.5以下が好ましく、2.4以下がより好ましく、2.2以下がより好ましい。前記範囲内に延伸倍率比を調整することによって、フィルムの流れ方向と流れ方向に対して垂直方向において、引裂強度のバランスの取れた積層多孔性フィルムを得ることができる。
 このようにして得られた積層多孔性フィルムは、寸法安定性の改良等を目的として好ましくは100~150℃程度、より好ましくは110~140℃程度の温度で熱処理を行う。熱処理工程中には、必要に応じて1~25%の弛緩処理を施しても良い。この熱処理後均一に冷却して巻き取ることにより、本発明の積層多孔性フィルムが得られる。
[電池用セパレータの説明]
 次に、本発明の前記積層多孔性フィルムを電池用セパレータとして収容している非水電解液電池について、図1に参照して説明する。
 正極板21、負極板22の両極は電池用セパレータ10を介して互いに重なるようにして渦巻き状に捲回し、巻き止めテープで外側を止めて捲回体としている。この渦巻き状に巻回する際、電池用セパレータ10は厚みが5~40μmであることがなかでも好ましく、5~30μmであることが特に好ましい。厚みを5μm以上にすることにより電池用セパレータが破れにくくなり、40μm以下にすることにより所定の電池缶に捲回して収納する際電池面積を大きくとることができ、ひいては電池容量を大きくすることができる。
 前記正極板21、電池用セパレータ10および負極板22を一体的に巻き付けた捲回体を有底円筒状の電池ケース内に収容し、正極および負極のリード体24、25と溶接する。ついで、前記電解質を電池缶内に注入し、電池用セパレータ10などに十分に電解質が浸透した後、電池缶の開口周縁にガスケット26を介して正極蓋27を封口し、予備充電、エージングを行い、筒型の非水電解液電池を作製している。
 電解液としては、リチウム塩を電解液とし、これを有機溶媒に溶解した電解液が用いられる。有機溶媒としては特に限定されるものではないが、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、ジメチルカーボネート、プロピオン酸メチルもしくは酢酸ブチルなどのエステル類、アセトニトリル等のニトリル類、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジメトキシメタン、ジメトキシプロパン、1,3-ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランもしくは4-メチル-1,3-ジオキソランなどのエーテル類、またはスルホランなどが挙げられ、これらを単独でまたは二種類以上を混合して用いることができる。なかでも、エチレンカーボネート1質量部に対してメチルエチルカーボネートを2質量部混合した溶媒中に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1.0mol/Lの割合で溶解した電解質が好ましい。
 負極としてはアルカリ金属またはアルカリ金属を含む化合物をステンレス鋼製網などの集電材料と一体化させたものが用いられる。前記アルカリ金属としては、例えばリチウム、ナトリウムまたはカリウムなどが挙げられる。前記アルカリ金属を含む化合物としては、例えばアルカリ金属とアルミニウム、鉛、インジウム、カリウム、カドミウム、スズもしくはマグネシウムなどとの合金、さらにはアルカリ金属と炭素材料との化合物、低電位のアルカリ金属と金属酸化物もしくは硫化物との化合物などが挙げられる。
 負極に炭素材料を用いる場合、炭素材料としてはリチウムイオンをドープ、脱ドープできるものであればよく、例えば黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭などを用いることができる。
 本実施形態では、負極として、フッ化ビニリデンをN-メチルピロリドンに溶解させた溶液に平均粒径10μmの炭素材料を混合してスラリーとし、この負極合剤スラリーを70メッシュの網を通過させて大きな粒子を取り除いた後、厚み18μmの帯状の銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布して乾燥させ、その後、ロールプレス機により圧縮成形した後、切断し、帯状の負極板としたものを用いている。
 正極としては、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、二酸化マンガン、五酸化バナジウムもしくはクロム酸化物などの金属酸化物、二硫化モリブデンなどの金属硫化物などが活物質として用いられ、これらの正極活物質に導電助剤やポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤などを適宜添加した合剤を、ステンレス鋼製網などの集電材料を芯材として成形体に仕上げたものが用いられる。
 本実施形態では、正極としては、下記のようにして作製される帯状の正極板を用いている。すなわち、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)に導電助剤としてリン状黒鉛を(リチウムコバルト酸化物:リン状黒鉛)の質量比90:5で加えて混合し、この混合物と、ポリフッ化ビニリデンをN-メチルピロリドンに溶解させた溶液とを混合してスラリーにする。この正極合剤スラリーを70メッシュの網を通過させて大きな粒子を取り除いた後、厚み20μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布して乾燥し、その後、ロールプレス機により圧縮成形した後、切断し、帯状の正極板としている。
[実施例の説明]
 次に実施例および比較例を示し、本発明の積層多孔性フィルムについて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
 ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロF300SV、MFR:3g/10分)100質量部に対し、β晶核剤として、3,9-ビス[4-(N-シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン0.1質量部を加え、同方向二軸押出機(東芝機械社製、口径φ40mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて280℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物A1を得た。
 またポリエチレン系樹脂として、高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、Hi-Zex3300F、密度:0.950g/cm、MFR:1.1g/10分)80質量部に水添石油樹脂(荒川化学工業社製、アルコンP115)20質量部を加え、同方向二軸押出機(東芝機械社製、口径φ35mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて230℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物B1を得た。
 樹脂組成物A1およびB1を別々の押出機にて200℃で押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイより押出し、延伸後の膜厚比率がA1/B1/A1=2/1/2となるように積層させた後、125℃のキャスティングロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を得た。
 前記積層無孔膜状物を110℃でMDに3.8倍、次いで105℃でTDに2.5倍に逐次二軸延伸をした後、115℃で14%熱弛緩して積層多孔性フィルムを得た。
(実施例2)
 樹脂組成物A1およびB1を実施例1と同様に積層させた後、125℃のキャストロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を、110℃でMDに3.8倍、次いで100℃でTDに2.5倍に逐次二軸延伸した後、115℃でTDに14%弛緩して積層多孔質フィルムを得た。
(実施例3)
 ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、MFR:3g/10分)40質量部に対し、ポリプロピレン系コポリマー樹脂(住友化学社製、D101、MFR:0.5g/10分)60質量部、β晶核剤として、3,9-ビス[4-(N-シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン0.1質量部を加え、同方向二軸押出機(東芝機械社製、口径φ40mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて280℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物A2を得た。
 またポリエチレン系樹脂として、高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、Hi-Zex3300F、密度:0.950g/cm、MFR:1.1g/10分)90質量部に水添石油樹脂(荒川化学工業社製、アルコンP115)10質量部を加え、(東芝機械社製、口径φ35mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて230℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物B2を得た。
 樹脂組成物A2およびB2を別々の押出機にて200℃で押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイより押出し、延伸後の膜厚比率がA2/B2/A2=2/1/2となるように積層させた後、127℃のキャスティングロールで冷却固化させて積層無孔膜状物を得た。
 前記積層無孔膜状物を90℃でMDに5.0倍、次いで90℃でTDに2.5倍に逐次二軸延伸をした後、125℃で22%熱弛緩して積層多孔性フィルムを得た。
(実施例4)
 樹脂組成物A1およびB1を実施例1と同様に積層させた後、127℃のキャストロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を95℃でMDに5.4倍、次いで95℃でTDに2.5倍に逐次二軸延伸をした後、125℃で22%熱弛緩して積層多孔性フィルムを得た。
(実施例5)
 ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、MFR:3g/10分)100質量部に対し、β晶核剤として、3,9-ビス[4-(N-シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン0.1質量部、酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ社製、IRGANOX-B225)0.2質量部を加え、同方向二軸押出機(東芝機械社製、口径φ40mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて280℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物A3を得た。
 樹脂組成物A3およびB1を別々の押出機にて200℃で押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイより押出し、延伸後の膜厚比率がA3/B1/A3=2/1/2となるように積層させた後、127℃のキャスティングロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を得た。
 前記積層無孔膜状物を95℃でMDに4.3倍、次いで95℃でTDに2.5倍に逐次二軸延伸をした後、125℃で22%熱弛緩して積層多孔性フィルムを得た。
(実施例6)
 ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、MFR:3g/10分)100質量部に対し、β晶核剤として、3,9-ビス[4-(N-シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン0.2質量部、酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ社製、IRGANOX-B225)0.2質量部を加え、同方向二軸押出機(東芝機械社製、口径φ40mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて280℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物A5を得た。
 またポリエチレン系樹脂として、高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、Hi-Zex3300F、密度:0.950g/cm、MFR:1.1g/10分)90質量部に、マイクロクリスタリングワックス(日本精鑞社製、Hi-Mic1090)10質量部を加え、(東芝機械社製、口径φ35mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて200℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物B4を得た。
 樹脂組成物A5およびB4を実施例1と同様に積層させた後、125℃のキャストロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を110℃でMDに4.5倍、次いで110℃でTDに2.4倍に逐次二軸延伸をした後、125℃で15%熱弛緩して積層多孔性フィルムを得た。
(実施例7)
 樹脂組成物A5およびB4を実施例1と同様に積層させた後、125℃のキャストロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を110℃でMDに5.0倍、次いで110℃でTDに2.4倍に逐次二軸延伸をした後、125℃で8%熱弛緩して積層多孔性フィルムを得た。
(比較例1)
 ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、MFR:3g/10分)100質量部に対し、β晶核剤として、3,9-ビス[4-(N-シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン0.2質量部、酸化防止剤(チバスペシャルティケミカルズ社製、IRGANOX-B225)0.2質量部を加え、同方向二軸押出機(東芝機械社製、口径φ40mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて280℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物A4を得た。
 またポリエチレン系樹脂として、高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、Hi-Zex3300F、密度:0.950g/cm、MFR:1.1g/10分)80質量部に、マイクロクリスタリングワックス(日本精鑞社製、Hi-Mic1090)20質量部を加え、(東芝機械社製、口径φ35mm、スクリュ有効長L/D=32)を用いて200℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物B3を得た。
 樹脂組成物A4およびB3を別々の押出機にて200℃で押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイより押出し、延伸後の膜厚比率がA4/B3/A4=3/1/3となるように積層させた後、127℃のキャスティングロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を得た。
 前記積層無孔膜状物を90℃でMDに5.0倍、次いで90℃でTDに2.5倍に逐次二軸延伸をした後、125℃で22%熱弛緩して積層多孔性フィルムを得た。
(比較例2)
 最外層にポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、MFR:3g/10分)、および、中間層にポリエチレン系樹脂として高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、Hi-Zex3300F、密度:0.950g/cm、MFR:1.1g/10分)になるように別々の押出機にて押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイより押出し、延伸後の膜厚比率が1/1/1となるように積層させた後、100℃のキャスティングロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を得た。
 前記積層無孔膜状物は、120℃に加熱された熱風循環オ-ブン中で24時間放置して熱処理した。続いて、熱処理した積層無孔膜状物は、ロール延伸機にて25℃でMDに1.7倍、引き続き100℃で更にMDに2.0倍延伸させ、積層多孔性フィルムを得た。
(比較例3)
 樹脂組成物A5およびB4を実施例1と同様に積層させた後、125℃のキャストロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を110℃でMDに5.0倍、次いで110℃でTDに2.2倍に逐次二軸延伸をした後、125℃で15%熱弛緩して積層多孔性フィルムを得た。
 実施例、比較例で得られた多孔性フィルムについて、実施例1~7を表1に、比較例1~3の製造条件は表2にそれぞれまとめた。また、実施例1~7の物性値を表3に比較例1~3の製造条件を表4にまとめた。
(1)層比
 積層多孔性フィルムの断面を切り出し、走査型電子顕微鏡(日立製作所社製、S-4500)にて観察し、その層構成及び厚みから層比を測定した。
(2)厚み
 1/1000mmのダイアルゲージにて、面内の厚みを不特定に30箇所測定しその平均を厚みとした。
(3)空孔率
 積層多孔性フィルムの実質量W1を測定し、樹脂組成物の密度と厚みから空孔率0%の場合の質量W0を計算し、それらの値から下記式に基づき算出した。
  空孔率(%)={(W0-W1)/W0}×100
(4)引張強度
 測定には、引張圧縮試験機(インテスコ社製、200X型)を用いた。試験片としては、積層多孔性フィルムを測定方向に長さ80mm、幅15mmの長方形に切り出したものを使用した。試験片の長さ方向における両端部をチャック間距離40mmでチャックし、クロスヘッドスピード200mm/分で引っ張り、破断点における応力を引張強度として記録した。上記測定を5回行い、その平均値を算出した。
 試験片における測定方向をMDとした際の引張強度をTMD、TDとした際の引張強度をTTDとした。
(5)透気度
 25℃の空気雰囲気下にて、JIS P8117に準拠して透気度(秒/100ml)を測定した。測定には、デジタル型王研式透気度専用機(旭精工社製)を用いた。
(6)135℃で5秒間加熱後の透気度
 積層多孔性フィルムを縦60mm×横60mm角に切り出し、図2(A)に示すように中央部にφ40mmの円状の穴を空けたアルミ板(材質:JIS A5052、サイズ:縦60mm、横60mm、厚さ1mm)2枚の間にはさみ、図2(B)に示すように周囲をクリップ(コクヨ社製、ダブルクリップ「クリ-J35」)で固定した。次に、グリセリン(ナカライテスク社製、1級)を底面から100mmとなるまで満たした、135℃のオイルバス(アズワン社製、OB-200A)の中央部に、アルミ板2枚で固定された状態のフィルムを浸漬し、5秒間加熱した。加熱後直ちに、別途用意した25℃のグリセリンを満たした冷却槽に浸漬して5分間冷却した後、2-プロパノール(ナカライテスク社製、特級)、アセトン(ナカライテスク社製、特級)で洗浄し、25℃の空気雰囲気下にて15分間乾燥した。この乾燥後のフィルムの透気度を前記(5)の方法に従い測定した。
(7)引裂強度
 JIS K7128-1に準拠して測定した。試験片におけるスリット方向をMDとした際の引裂強度をHMD、TDとした際の引裂強度をHTDとした。
(8)3%伸張時の引張弾性率
 測定には、引張圧縮試験機(インテスコ社製、200X型)を用いた。試験片としては、積層多孔性フィルムをMDに長さ200mm、TDに幅5mmで切り出したものを使用した。試験片のチャック間距離150mm、クロスヘッドスピード5mm/minの条件で引張した。チャック間が3%伸張したときロードセルにかかる負荷より、次の式から3%伸張時の引張弾性率を求めた。サンプルの厚みは3ヶ所測定した平均値から求めた。
 引張弾性率(MPa)={負荷(kg)×9.8(m/s)/伸張距離(mm)}/断面積(mm)×チャック間距離(mm)
 5点測定した引張弾性率の平均値を引張弾性率とした。
 さらに、得られた積層多孔性フィルムについて次のようにしてβ活性の評価を行った。
(9)示差走査型熱量測定(DSC)
 積層多孔性フィルムをパーキンエルマー社製の示差走査型熱量計(DSC-7)を用いて、25℃から240℃まで加熱速度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に240℃から25℃まで冷却速度10℃/分で降温後1分間保持し、更に25℃から240℃まで加熱速度10℃/分で再昇温した。再昇温時にポリプロピレンのβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)である145℃~160℃にピークが検出されるか否かにより、以下のようにβ活性の有無を評価した。
  ○:Tmβ が145℃~160℃の範囲内に検出された場合(β活性あり)
  ×:Tmβ が145℃~160℃の範囲内に検出されなかった場合(β活性なし)
 なお、β活性の測定は、試料量10mgで、窒素雰囲気下にて行った。
(10)広角X線回折測定
 積層多孔性フィルムを縦60mm×横60mm角に切り出し、図2(A)(B)に示すように固定した。
 アルミ板2枚に拘束した状態のフィルムを設定温度180℃、表示温度180℃である送風定温恒温器(ヤマト科学株式会社製、型式DKN602)に入れ3分間保持した後、設定温度を100℃に変更し、10分以上の時間をかけて100℃まで徐冷を行った。表示温度が100℃になった時点でフィルムを取り出し、アルミ板2枚に拘束した状態のまま25℃の雰囲気下で5分間冷却して得られたフィルムについて、以下の測定条件で、中央部がφ40mmの円状の部分について広角X線回折測定を行った。
  ・広角X線回折測定装置:マックサイエンス社製 型番XMP18A
  ・X線源:CuKα 線、出力:40kV、200mA
  ・走査方法:2θ/θ スキャン、2θ 範囲:5°~25°、走査間隔:0.05°、走査速度:5°/min
 得られた回折プロファイルについて、ポリプロピレンのβ晶の(300)面に由来するピークより、β活性の有無を以下のように評価した。
  ○:ピークが2θ=16.0~16.5°の範囲に検出された場合(β活性あり)
  ×:ピークが2θ=16.0~16.5°の範囲に検出されなかった場合(β活性なし)
 なお、フィルム片が60mm×60mm角に切り出せない場合は、中央部がφ40mmの円状の穴にフィルムが設置されるように調整し、試料を作成しても構わない。
(11)突起物接触裂け耐性試験
 FUDOHレオメータ(レオテック社製、J型)に、曲率半径0.5mmの針を取り付けて試験した。フィルムに針を垂直に300mm/分の速度で押し付ける試験を5回行った中で、針の接触によってフィルムがMDに裂けた回数(n)を記録した。なお、×以外のものを実用レベルとした。
 ◎:MDに裂けが全く見られなかった。(n=0)
 ○:MDに裂けが一部生じた。(n=1,2)
 △:MDに裂けが生じないものがあった。(n=3,4)
 ×:MDに裂けが常に生じた。(n=5)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
[規則91に基づく訂正 19.11.2009] 
Figure WO-DOC-TABLE-3
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 本発明で前記HMD/HTDの値が規定する範囲内で構成された実施例の積層多孔性フィルムは、本発明で規定する以外の範囲で構成された比較例のフィルムに比しバランスの取れた力学特性を有することがわかる。
 一方で、前記HMD/HTDの値が規定した範囲から外れる比較例の積層多孔性フィルムは、特定の方向への異方性があるために、二次加工において裂けが発生しやすい積層多孔性フィルムとなった。裂けの発生しやすい積層多孔性フィルムは、ボタン型電池用途においてセパレータをトムソン型等で特定の形にくりぬく場合、形状が不安定になったり破れが発生したりしやすい。
 なお、実施例の中でも、突起物接触裂け耐性試験より実施例1,2,5がより好ましい態様である。
 次に、前記第2の発明の積層多孔性フィルムの実施形態について説明する。
 第2の発明の積層多孔性フィルムは、温度および、フィルム製造時の流れ方向と該流れ方向と直交方向にバランスの良い熱収縮率を有する物性を付与していることを特徴とする。これに対して、前述した第1の発明の積層多孔性フィルムは引裂強度に特徴を有する物性を持たせており、この点で第2の発明は第1の発明と相違させている。該相違は主として二軸延伸の延伸倍率、延伸温度、または弛緩条件等を第1の発明と相違させていることに起因する。
 よって、本第2の発明の積層多孔性フィルムにおける基本的構成、即ち、A層の構成、A層に配合するβ晶核剤、B層の構成、多孔化を促進させるためにB層に配合する化合物(X)、A層とB層の比等の積層構造は、第1の発明の積層多孔性フィルムと同様である。また、二軸延伸の延伸倍率を除く積層多孔性フィルムの製造方法、該積層多孔性フィルムを第1の発明と同様にリチウム電池用セバレータとて用いて電池を組み立てている点等も
前述した第1の発明と同様である。よって、第1の発明と同様な点の詳述を省略し、第2の発明の積層多孔性フィルムについては、第1の発明との相違している事項について、以下に記載する。
[積層多孔性フィルムの物性の説明]
 第2の発明の積層多孔性フィルムは、第1の発明の積層多孔性フィルムと同等なSD特性を発現するものとしているが、160℃以上でBD特性を発現することも特徴としている。すなわち、本発明の積層多孔性フィルムのBD温度は160℃以上であり、好ましくは180℃以上、より好ましくは200℃以上である。BD温度が160℃未満ではSD温度とBD温度の差が無く、例えば本発明の積層多孔性フィルムをリチウムイオン電池用セパレータとして使用した場合、十分に安全性を確保された電池を提供することはできない。一方、BD温度の高温側については特に制限はないが、好ましくは300℃以下である。BD温度を調整する手段としては、A層の層比を増加させるなどの手段が有効である。
(25℃での透気度)
 第2の発明の積層多孔性フィルムは、25℃での透気度、135℃で5秒間加熱後の透気度は前記第1の発明の積層多孔性フィルムと同等であるため説明を省略する。
(空孔率)
 空孔率は第1の発明の積層多孔性フィルムと同等とし、空孔率が15%以上であることが好ましく、より好ましくは20%以上、更に好ましくは30%以上、特に好ましくは40%以上である。一方で、上限については80%以下が好ましく、70%以下がより好ましく、65%以下が更に好ましい。空孔率が15%以上であれば、連通性を十分に確保し透気特性に優れた積層多孔性フィルムとすることができる。また、空孔率が80%以下であれば、積層多孔性フィルムの機械的強度を十分に保持することができ、ハンドリングの観点からも好ましい。
(収縮率)
 第2の発明の積層多孔性フィルムの特徴であり、バランスの良い収縮率を示すものとしている。
本発明の積層多孔性フィルムの105℃におけるTDの収縮率STD2の上限は10%以下であることが重要であり、好ましくは9%以下、より好ましくは8%以下である。105℃におけるTDの収縮率STD2が10%より大きいと、リチウムイオン電池用セパレータとして使用する際に、積層多孔性フィルムを巻物の状態で乾燥させる時、巻き締まりやシワが発生する恐れがある。また、電極と共に捲回した後は、収縮率SMD2が高いと電極の端がセパレータに強く押付けられる為、セパレータに亀裂が発生し易くなり、短絡し易くなる。
 一方、収縮率STD2の下限については2%以上が好ましく、より好ましくは2.3%以上である。SD特性を示すにはある程度の熱収縮が必要であるため、収縮率STD2が2%以上あれば、十分なSD特性を有することができる。
 本発明の積層多孔性フィルムの105℃における収縮率SMD2の上限は、10%以下が好ましく、より好ましくは8%以下、更に好ましくは6%以下である。105℃における収縮率SMD2が10%より大きければ、寸法安定性が悪く、乾燥時のシワの発生や電池内で短絡する恐れがあるため好ましくない。
 一方、前記収縮率SMD2の下限については0%以上が好ましい。収縮率SMD2が0%未満、すなわち膨張した場合、巻物の状態で保存時に巻きズレが起こり、シワや折れが発生するため好ましくない。
 本発明の積層多孔性フィルムの105℃におけるMD及びTDの収縮率の比SMD2/STD2について、上限は3.0以下であり、2.5以下が好ましく、2.0以下がより好ましい。一方で、SMD2/STD2の下限は0.1以上であり、0.3以上が好ましく、0.5以上がより好ましい。
 寸法安定性の為にはMD及びTDとも収縮率が小さい方が好ましいが、SD特性を発現する為にはある程度の熱収縮が必要であり、各方向の収縮率はより等方的であることが必要である。前記SMD2/STD2が0.1未満であればTDの収縮率が大きくなり過ぎ、3.0より大きいと、MDの収縮率が大きくなり過ぎるため、いずれの場合も異方性が大きくなり好ましくない。
 本発明の積層多孔性フィルムの40℃における収縮率STD1は、1%未満であることが好ましい。より好ましくは0.9%未満、更に好ましくは0.8%未満である。40℃における収縮率STD1が1%以上であると、運搬中や保管中に変形が起こるため製品として取り扱いが困難である。
 一方、前記収縮率STD1の下限は、0%以上が好ましい。収縮率STD1が0%未満、すなわち膨張した場合、たとえば巻物の状態で保存時に巻きズレが起こり、シワや折れが発生するため好ましくない。
 また、本発明の積層多孔性フィルムの40℃における収縮率SMD1は、1%未満であることが好ましい。より好ましくは0.9%未満、更に好ましくは0.8%未満である。40℃における収縮率が1%以上であると、運搬中や保管中に変形が起こるため製品として取り扱いが困難である。
 一方、前記収縮率SMD1の下限は、0%以上が好ましい。収縮率SMD1が0%未満、すなわち膨張した場合、たとえば巻物の状態で保存時に巻きズレが起こり、シワや折れが発生するため好ましくない。
 本発明の積層多孔性フィルムの150℃におけるTDの収縮率STD3は、25%以下であり、より好ましくは23%以下である。前記STD3が25%より大きいと、リチウムイオン電池用セパレータとして使用時に、セパレータが隔てていた電極同士が接触し短絡する。
 一方、前記収縮率STD3の下限は、0%以上が好ましい。収縮率STD3が0%未満、すなわち膨張した場合、巻物の状態で保存した場合に巻きズレが起こり、シワや折れが発生するため好ましくない。
 本発明の積層多孔性フィルムの150℃におけるMDの収縮率SMD3は、18%以下が好ましく、より好ましくは15%以下である。前記収縮率SMD3が18%より大きいと、リチウムイオン電池用セパレータとして使用時に、セパレータが電極との捲回体ごと巻き締まり、短絡する恐れがあるため好ましくない。
 一方、前記収縮率SMD3の下限は0%以上が好ましい。前記収縮率SMD3が0%未満、すなわち膨張した場合、巻物の状態で保存した場合に巻きズレが起こり、シワや折れが発生するため好ましくない。
 収縮率を低減させる有効な手段の一つとして延伸倍率を下げる方法がある。しかし、延伸倍率の低下はリチウムイオン電池用セパレータとして必要な他の諸物性、例えば強度や弾性率の低下をも伴う。特に本発明の積層多孔性フィルムをリチウムイオン電池用セパレータに用いる場合、MDに高いテンションをかけてセパレータと電極と捲回するので、巻き締まりが起こらない為にMDに高い引張弾性率を持つことが望ましい。この時、MDの引張弾性率は500MPa以上が好ましく、700MPaがより好ましい。
 ついで、得られた積層無孔膜状物を二軸延伸する。二軸延伸は同時二軸延伸であってもよいし、逐次二軸延伸であってもよい。本発明の目的であるSD特性に優れた積層多孔性フィルムを作製する場合には、各延伸工程で延伸条件を選択でき、多孔構造を制御し易い逐次二軸延伸がより好ましい。なお、膜状物の引き取り(流れ)方向(MD)への延伸を「縦延伸」といい、その直角方向(TD)への延伸を「横延伸」という。
 逐次二軸延伸を用いる場合、延伸温度は用いる樹脂組成物の組成、結晶融解ピーク温度、結晶化度等によって適時選択する必要があるが、多孔構造の制御が容易であり、機械強度や収縮率など他の諸物性とのバランスがとりやすい。特に延伸条件と弛緩条件は積層多孔性フィルムの性能に大きな影響を与える重要な要因のひとつである。
 縦延伸での延伸温度は概ね0~135℃、好ましくは10~130℃の範囲で制御される。縦延伸は一定の温度にて一段階で延伸しても、多段階に分けて異なる温度で延伸しても構わない。また、縦延伸倍率は好ましくは2~10倍、より好ましくは3~8倍、更に好ましくは4~7倍である。前記範囲内で縦延伸を行うことで、延伸時の破断を抑制しつつ、適度な空孔起点を発現させることができる。縦延伸倍率が小さい場合は十分な空孔起点を得られず、横延伸中に破断する。
 一方、横延伸での延伸温度は概ね80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、上限としては、150℃以下が好ましく、140℃以下がより好ましい。また横延伸倍率について、好ましくは1.1倍以上、より好ましくは1.2倍以上、更に好ましくは1.4倍以上である。一方で、横延伸倍率の上限は10倍以下が好ましく、8倍以下がより好ましく、7倍以下が更に好ましい。前記範囲内で横延伸することで、縦延伸により形成された空孔起点を適度に拡大させ、微細な多孔構造を発現させることができるだけでなく、十分な寸法安定性や収縮率STD2を得ることができるために好ましい。また、前記延伸工程の延伸速度としては、500~12000%/分が好ましく、1500~10000%/分がより好ましく、2500~8000%/分であることが更に好ましい。
 このようにして得られた積層多孔性フィルムは、寸法安定性の改良等を目的として100~150℃程度、好ましくは110~140℃程度の温度で熱処理を行うことが好ましい。熱処理工程中には、必要に応じて弛緩処理を施しても良い。横方向の弛緩率は、1%以上が好ましく、5%以上がより好ましく、16%以上が更に好ましい。一方で、上限については25%以下が好ましく、22%以下がより好ましい。前記弛緩率を1%以上とすることによって、十分な寸法安定性を有することができるために好ましく、また、25%以下とすることによって、十分な収縮率STD2を得ることができるために好ましい。前記熱処理工程後に均一に冷却して巻き取ることにより、本発明の積層多孔性フィルムが得られる。
[実施例の説明]
 次に、 第二の発明の実施例および比較例を示し、本発明の積層多孔性フィルムについて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例8)
 ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、MFR:3g/10分)100質量部に対し、酸化防止剤(チバ スペシャルティケミカルズ社製、イルガノックスB225)0.2重量部、及びβ晶造核剤として、N,N’-ジシクロヘキシル-2,6-ナフタレンジカルボン酸アミド0.2質量部を加え、東芝機械株式会社製の同方向二軸押出機(口径40mmφ、L/D=32)を用いて270℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物A1を得た。
 また ポリエチレン系樹脂として、高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、Hi-ZEX3300F、密度:0.950g/cm、MFR:1.1g/10分)80質量部に、マイクロクリスタリンワックス(日本精蝋社製、Hi-Mic1090)20質量部、及び核剤としてジベンジリデンソルビトール(新日本理化社製、ゲルオールD)0.2重量部加え、同型の同方向二軸押出機を用いて230℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物B1を得た。
 樹脂組成物A1およびB1を別々の押出機にて200℃で押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイを用いて共押出し、延伸後の膜厚比率がA1/B1/A1=3/1/3となるように積層させた後、125℃のキャストロールで冷却固化させて、厚さ80μmの積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を110℃でMDに5倍、次いで110℃でTDに2.4倍に逐次二軸延伸した後、125℃でTDに22%弛緩して積層多孔質フィルムを得た。
 得られた積層多孔性フィルムの諸特性の測定および評価を行い、その結果を表5にまとめた。
(実施例9)
 樹脂組成物A1およびB1を実施例8と同様に積層させた後、130℃のキャストロールで冷却固化させて、厚さ80μmの積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を、93℃でMDに3.6倍、次いで98℃でTDに2.6倍に逐次二軸延伸した後、125℃でTDに18%弛緩して積層多孔質フィルムを得た。
 得られた積層多孔性フィルムの諸特性の測定および評価を行い、その結果を表5にまとめた。
(実施例10)
 樹脂組成物A1およびB1を別々の押出機にて200℃で押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイを用いて共押出し、延伸後の膜厚比率がA1/B1/A1=3/1/3となるように積層させた後、129℃のキャストロールで冷却固化させて、厚さ80μmの積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を、40℃でMDに1.7倍延伸し、次いで120℃でMDに3.2倍延伸した。次いで98℃でTDに2.3倍に逐次二軸延伸した後、125℃で幅方向に19%弛緩して積層多孔質フィルムを得た。
 得られた積層多孔性フィルムの諸特性の測定および評価を行い、その結果を表5にまとめた。
(比較例4)
 樹脂組成物A1およびB1を実施例8と同様に積層させた後、131℃のキャストロールで冷却固化させて、厚さ80μmの積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を、98℃でMDに3.6倍、次いで108℃でTDに2倍に逐次二軸延伸した後、125℃でTDに19%弛緩して積層多孔質フィルムを得た。
 得られた積層多孔性フィルムの諸特性の測定および評価を行い、その結果を表6にまとめた。
(比較例5)
 延伸倍率をTDに2.2倍延伸した後、125℃でTDに15%弛緩した以外は、実施例8と同様に行った。
 得られた積層多孔性フィルムの諸特性の測定および評価を行い、その結果を表6にまとめた。
(比較例6)
 樹脂組成物A1およびB1を別々の押出機にて200℃で押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイを用いて共押出し、延伸後の膜厚比率がA1/B1/A1=3/1/3となるように積層させた後、125℃のキャストロールで冷却固化させて、厚さ80μmの積層無孔膜状物を作製した。
 前記積層無孔膜状物を、95℃でMDに4.5倍、次いで110℃でTDに2.4倍に逐次二軸延伸した後、125℃で幅方向に15%弛緩して積層多孔質フィルムを得た。
 得られた積層多孔性フィルムの諸特性の測定および評価を行い、その結果を表6にまとめた。
 得られた実施例及び比較例のフィルムについて、表5,6に示す各種特性(1)~(11)の測定および評価を行った。
(1)層比、(2)厚み、(3)空孔率、(6)25℃での透気度、(7)135℃で5秒間加熱後の透気度、(8)引張弾性率、(9)示差走査型熱量測定(DSC)、(10)広角X線回折測定は前記第一の発明の実施例の測定と同様であるため説明を省略する。
(4)40℃及び105℃における収縮率
 測定には、大栄科学精器製作所製ベーキング試験装置(DK-1M)を用いた。
 積層多孔性フィルムを測定方向に150mm、測定方向に対して垂直方向に15mmの大きさに切り、測定方向に沿って100mmの間隔で標線を引き、あらかじめ予熱したベーキング試験装置(大栄科学精器製作所製、DK-1M)の中に吊るした。1時間後サンプルを取出し、室温まで放冷した後、サンプルの標線間の長さを金属スケールで測定し、加熱前後の変化を収縮率とした。
(5)150℃における収縮率
 測定には、大栄科学精器製作所製ベーキング試験装置(DK-1M)を用いた。
 積層多孔性フィルムを60mmx60mmの大きさに切り、標線を50mmx50mmの間隔で引き、測定サンプルとした。これを面積100mmx100mm、厚み5mmのガラス板に挟み、あらかじめ予熱したベーキング試験装置(大栄科学精器製作所製、DK-1M)の中に入れた。1時間後サンプルを取出し、ガラスに挟んだまま室温まで放冷した後、サンプルの標線間の長さを金属スケールで測定し、加熱前後の変化を収縮率とした。
(11)分子配向比
 広角X線回折測定(ディフラクトメーター法)により、2θ=41°付近に観測される(-113)面の回折ピークについて、下記の測定条件下で円周方向(方位角(β)方向)の強度分布を測定した。
・ 広角X線測定装置:マックサイエンス社製 型番XMP18A
・ X線源:CuKα線
・ 出力:40kV、20mA
・ 2θ/θ測定:2θ範囲:35°~55°、走査間隔:0.05°、走査速度:1.5°/min
・ 配向測定:2θ=41°(固定)、β測定範囲0~180°、0.5°ステップ走査速度:1.5°/min
・ 光学系:理学電機(株)製ピンホール光学系(2mmφ)
・ ゴニオメーター:RINT200 縦型ゴニオメーター
・ 検出器:シンチレーションカウンター
・ 発散スリット:2mmφ、1°
・ 受光スリット:4mmφ
・ 散乱スリット:1mmφ
・ 測定方法:反射法
・ 試料台:極点用多目的試料台
1.フィルムの方向を揃えて、厚みが1mm程度になるよう重ね合わせて切り出し、端をボンドで固定して測定に用いた。
2.まず、β=0°をTDに固定し、前記条件で2θ/θスキャンする。次に、2θ=41°付近のピークの頂点となるθ、2θに、サンプル、およびカウンターの位置を固定する。引き続き、サンプルをβ方向に前記条件でスキャンし、目的のX線強度分布を得た。
3.得られたβ方向プロファイルを用い、下記の手法で縦方向の積分強度(OMD)、横方向の積分強度(OTD)を求めた。
 3-1 0~180°のβの範囲において、データ回析プログラムの加重平均法にて自動でスムージングを行い、最低強度を通るベースラインを引いた。
 3-2 それぞれ下記のβの範囲でベースラインとX線強度曲線に囲まれる部分の面積として、積分強度OMD、OTDを算出した。
 OMD:45≦β≦135°、OTD:0≦β≦45°及び135≦β≦180°
 3-3 これより、OMD/OTDを算出し、得られた値をフィルム面内における結晶鎖の配向バランスの尺度とした。
[規則91に基づく訂正 19.11.2009] 
Figure WO-DOC-TABLE-5
[規則91に基づく訂正 19.11.2009] 
Figure WO-DOC-TABLE-6
 表5、表6に、各実施例及び比較例の製造条件及び物性値を示す。
 本発明で規定する範囲内で構成された実施例8~10の積層多孔性フィルムは、本発明で規定する以外の範囲で構成された比較例のフィルムに比し優れた寸法安定性及びSD特性を有することがわかる。
 一方、比較例4から収縮率の比SMD2/STD2の値が大きい場合には、SD特性を発現しないことがわかる。また、比較例5から、SD特性を発現しても寸法安定性が不十分であり、内部短絡等の電池の安全上の問題が生じる。
 なお、実施例の中でも、引張弾性率の観点から実施例8、10がより好ましい態様である。
 本発明の積層フィルムは、優れた寸法安定性及びSD特性を有し、かつ高い透気特性を具備しているため、包装用品、衛生用品、畜産用品、農業用品、建築用品、医療用品、分離膜、光拡散板、反射シートまたは電池用セパレータとして利用でき、特に各種電子機器等の電源として利用されるリチウムイオン電池用セパレータとして好適に利用することができる。
 10 電池用セパレータ
 20 リチウムイオン電池
 21 正極板
 22 負極板
 31 アルミ板
 32 フィルム
 33 クリップ
 34 フィルム縦方向
 35 フィルム横方向

Claims (16)

  1.  ポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層と、ポリエチレン系樹脂を含有するB層とを有し、かつ、β活性を有する積層多孔性フィルムであり、
     前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)の引裂強度(HMD)と、前記積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)の引裂強度(HTD)との比(HMD/HTD)が、0.08~2.0であることを特徴とする積層多孔性フィルム。
  2.  前記引裂強度HMDが、4.5N/cm以上である請求項1に記載の積層多孔性フィルム。
  3.  前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)の引張強度(TMD)と、前記積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)の引張強度(TTD)との比(TMD/TTD)が、0.5~10である請求項1または2に記載の積層多孔性フィルム。
  4.  前記引張強度TTDが、30MPa以上である請求項3に記載の積層多孔性フィルム。
  5.  前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)の3%伸張時の引張弾性率が、500MPa以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルム。
  6.  ポリプロピレン系樹脂を主成分とするA層と、ポリエチレン系樹脂を含むB層とを有し、かつ、β活性を有する積層多孔性フィルムであり、
     該積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)において、105℃で1時間加熱後の収縮率STD2が10%以下
     積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)、及びMDに対して垂直方向(TD)における105℃で1時間加熱後の収縮率の比SMD2/STD2が、0.1~3.0であることを特徴とする積層多孔性フィルム。
  7.  前記積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)において、40℃で1時間加熱後の収縮率STD1が1%未満である請求項6に記載の積層多孔性フィルム。
  8.  前記積層多孔性フィルムの流れ方向に対して垂直方向(TD)において、150℃で1時間加熱後の収縮率STD3が、25%以下である請求項6又は請求項7に記載の積層多孔性フィルム。
  9.  前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)において、
     40℃で1時間加熱後の収縮率SMD1が1%未満、105℃で1時間加熱後の収縮率SMD2が10%以下であることを請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルム。
  10.  前記積層多孔性フィルムの流れ方向(MD)において、150℃で1時間加熱後の収縮率SMD3が、18%以下である請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルム。
  11.  前記積層多孔膜フィルムの流れ方向(MD)、及び、MDに対して垂直方向(TD)において、広角X線回折測定より求められる分子配向の比OMD/OTDが5以上である請求項6乃至請求項10のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルム。
  12.  前記B層に、変性ポリオレフィン樹脂、脂環族飽和炭化水素樹脂若しくはその変性体、エチレン系共重合体、またはワックスから選ばれる化合物(X)のうち少なくとも1種が含まれている請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルム。
  13.  空孔率が15~80%である請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルム。
  14.  25℃での透気度が10~1000秒/100mlであり、かつ、135℃で5秒間加熱した後の透気度が10000秒/100ml以上である請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルム。
  15.  請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルムからなることを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータ。
  16.  請求項15に記載のリチウム電池用セパレータが組み込まれていることを特徴とする電池。
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