聚烯多孔膜及其制造装置

申请号 CN201020699897.9 申请日 2010-12-31 公开(公告)号 CN202265532U 公开(公告)日 2012-06-06
申请人 日东电工株式会社; 发明人 能见俊祐; 田所功嗣; 近藤善彦; 河村匡俊;
摘要 本实用新型涉及聚烯 烃 多孔膜及其制造装置,该装置具备:熔融部,将包含重均分子量50万以上的聚烯烃和 溶剂 的溶液熔融;混炼部,与所述熔融部连接,对在所述熔融部中熔融的溶液进行混炼而得到混炼物;冷却成型部,与所述混炼部连接,将通过所述混炼部得到的所述混炼物冷却而得到凝胶状成形物;拉伸部,与所述冷却成型部连接,将所述凝胶状成形物拉伸而得到拉伸片;溶剂除去部,与所述拉伸部连接,从所述拉伸片中除去溶剂;一次 热处理 部,与所述溶剂除去部直接或间接连接,将除去所述溶剂而形成有微细多孔的 薄膜 的MD和TD两个方向固定,并沿MD和TD的至少一个方向以超过0%且小于0.1%的拉伸倍数对所述薄膜进行拉伸的同时进行热处理;和二次热处理部,与所述一次热处理部连接,沿所述薄膜的MD和TD的至少一个方向将所述薄膜的宽度缩小的同时进行热处理。
权利要求

1.一种聚烯多孔膜的制造装置,其特征在于,具备:
熔融部,将包含重均分子量50万以上的聚烯烃和溶剂的溶液熔融以得到熔融的溶液;
混炼部,与所述熔融部连接,对所述熔融的溶液进行混炼以得到混炼物;
冷却成型部,与所述混炼部连接,将所述混炼物冷却以得到凝胶状成形物;
拉伸部,与所述冷却成型部连接,将所述凝胶状成形物拉伸以得到拉伸片;
溶剂除去部,与所述拉伸部连接,从所述拉伸片中除去溶剂以得到形成有微细多孔的薄膜
一次热处理部,其功能在于,与所述溶剂除去部直接或间接连接,将所述薄膜的MD和TD两个方向固定并沿MD和TD的至少一个方向以超过0%且小于0.1%的拉伸倍数对所述薄膜进行拉伸的同时进行热处理;和
二次热处理部,其功能在于,与所述一次热处理部连接,沿所述薄膜的MD和TD的至少一个方向将所述薄膜的宽度缩小的同时进行热处理。
2.如权利要求1所述的聚烯烃多孔膜的制造装置,其中,还具备干燥部,其连接在所述溶剂除去部与所述一次热处理部之间,在从所述拉伸片中除去溶剂后使所述拉伸片干燥。
3.一种聚烯烃多孔膜,其特征在于,实质上由重均分子量50万以上的聚烯烃构成,膜厚为5~100μm,透气度为280秒/100cc·20μm以下,并且MD和TD两个方向的热收缩率为4%以下。
4.一种聚烯烃多孔膜,其特征在于,实质上由重均分子量50万 以上的聚烯烃构成,孔隙率为30~50%,透气度为280秒/100cc·20μm以下,并且MD和TD两个方向的热收缩率为4%以下。
5.一种聚烯烃多孔膜,其特征在于,实质上由重均分子量50万以上的聚烯烃构成,膜厚为5~100μm,孔隙率为30~50%,透气度为280秒/100cc·20μm以下,并且MD和TD两个方向的热收缩率为4%以下。
6.如权利要求3至5中任一项所述的聚烯烃多孔膜,其中,实质上仅由重均分子量50万以上的超高分子量聚乙烯构成。

说明书全文

聚烯多孔膜及其制造装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及聚烯烃多孔膜,特别涉及适合锂电池用隔膜的聚烯烃多孔膜、其制造方法及其制造装置。

背景技术

[0002] 聚烯烃多孔膜用于电池用隔膜、电解电容器用隔膜等。特别是在锂电池中,由于不溶于有机溶剂而作为对电解质电极活性物质稳定的隔膜使用。最近,对于锂电池用隔膜,要求提高电池特性、安全性、生产率。特别是使电池特性与安全性实现高平的平衡是非常重要的。为了提高电池特性,要求对各种电池体系中使用的电池用隔膜的孔径、孔隙率以及离子透过性等进行优化。另外,在安全性方面,为了防止在电极短路从而电池内部温度上升时产生起火等事故,膜强度的提高和热收缩率的减小受到重视。因此,为了在保持聚烯烃多孔膜的孔径、孔隙率、离子透过性和膜强度的平衡的同时减小热收缩率,提出了各种各样的解决方案。
[0003] 例如,提出了一种聚烯烃多孔膜的制造方法,其特征在于,将由重均分子量50万以上的超高分子量聚烯烃、重均分子量1万以上且低于50万的高密度聚乙烯和溶剂构成的溶液进行熔融混炼,挤出,冷却,并将所得到的凝胶状成形物拉伸,从所得到的拉伸物中除去溶剂,在干燥后进行热定形工序(日本特开2001-172420号公报、日本特开2001-192487号公报)等,也可以列举作为锂离子电池用隔膜的用途例。
[0004] 专利文献1:日本特开2001-172420号公报
[0005] 专利文献2:日本特开2001-192487号公报发明内容
[0006] 本实用新型鉴于以上情况而进行,其目的在于提供保持或者提高上述物性的平衡并且减小热收缩率的聚烯烃多孔膜、其制造方法及其制造装置。
[0007] 即,本实用新型的聚烯烃多孔膜的制造方法,包括以下工序:
[0008] 将包含重均分子量50万以上的聚烯烃和溶剂的溶液进行熔融混炼而得到混炼物的工序(a)、
[0009] 将所述混炼物挤出并冷却而得到凝胶状成形物的工序(b)、
[0010] 将所述凝胶状成形物拉伸而得到拉伸片的工序(c)、
[0011] 从所述拉伸片中除去溶剂并进行干燥从而得到形成有微细多孔(微細多孔)的薄膜的工序(d)、
[0012] 将所述薄膜的MD和TD两个方向固定,沿MD和TD的至少一个方向以超过0%且低于0.1%的拉伸倍数对所述薄膜进行拉伸的同时进行热处理的工序(e)、和 [0013] 沿所述薄膜的MD和TD的至少一个方向将所述薄膜的宽度缩小的同时进行热处理的工序(f)。
[0014] 另外,本实用新型的聚烯烃多孔膜的制造装置,具备:
[0015] 熔融部,将包含重均分子量50万以上的聚烯烃和溶剂的溶液熔融; [0016] 混炼部,与所述熔融部连接,对在所述熔融部中熔融的溶液进行混炼而得到混炼物;
[0017] 冷却成型部,与所述混炼部连接,将通过所述混炼部得到的所述混炼物冷却而得到凝胶状成形物;
[0018] 拉伸部,与所述冷却成型部连接,将所述凝胶状成形物拉伸而得到拉伸片; [0019] 溶剂除去部,与所述拉伸部连接,从所述拉伸片中除去溶剂;
[0020] 一次热处理部,与所述溶剂除去部直接或间接连接,将除去所述溶剂而形成有微细多孔的薄膜的MD和TD两个方向固定,并沿MD 和TD的至少一个方向以超过0%且小于0.1%的拉伸倍数对所述薄膜进行拉伸的同时进行热处理;和
[0021] 二次热处理部,与所述一次热处理部连接,沿所述薄膜的MD和TD的至少一个方向将所述薄膜的宽度缩小的同时进行热处理。
[0022] 发明效果
[0023] 根据本实用新型,可以提供透气度高、并且MD和TD两个方向的热收缩率减小的聚烯烃多孔膜。附图说明
[0024] 图1是表示聚烯烃多孔膜的制造装置的图。
[0025] 标号说明
[0026] 11 熔融单元
[0027] 12 双螺杆挤出机
[0028] 12a 平模
[0029] 13 冷却辊
[0030] 14 同时双轴拉伸机
[0031] 15 液体槽
[0032] 16、17 拉幅机
[0033] 18 热处理机
[0034] 19 卷取辊
[0035] 100 制造装置

具体实施方式

[0036] 以下,对用于实施本实用新型的方式具体地进行说明。
[0037] 本实用新型的聚烯烃多孔膜的制造中,使用重均分子量50万以上的聚烯烃(以下,称为超高分子量聚烯烃)。作为超高分子量聚烯烃,优选使用重均分子量70万~130万的超高分子量聚烯烃。如果重均分子 量低于50万,则在拉伸时容易产生断裂,因此,稳定地得到缺陷少的多孔膜这一点容易变得困难。另外,重均分子量的上限没有限制,但是,通过设定为500万以下,容易进行熔融挤出。
[0038] 超高分子量聚烯烃的种类没有特别限制,从容易得到等观点考虑,优选使用超高分子量聚乙烯。这些超高分子量聚乙烯不仅可以是乙烯的均聚物,也可以是含有少量其它α-烯烃的共聚物。作为乙烯以外的其它α-烯烃,优选丙烯、丁烯、己烯等。 [0039] 另外,在超高分子量聚烯烃中可以混合重均分子量1万以上且低于50万的聚烯烃。作为重均分子量1万以上且低于50万的聚烯烃,可以列举聚乙烯。聚乙烯的种类有高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯等。这些聚乙烯不仅可以是乙烯的均聚物,也可以是含有少量其它α-烯烃的共聚物。作为乙烯以外的其它α-烯烃,可以列举丙烯、丁烯、己烯等。这些重均分子量1万以上且低于50万的聚烯烃可以仅使用一种,也可以将两种以上混合使用。另外,混合重均分子量1万以上且低于50万的聚烯烃的情况下,如果其混合比例过高,则在作为锂电池等的隔膜使用时,有时与锂离子的透过性相关的透气度下降。因此,相对于超高分子量聚烯烃100重量份,优选将重均分子量1万以上且低于50万的聚烯烃的量设定在0~25重量份的范围内。特别是制造相比于强度更重视透气度的电池用隔膜的情况下,也可以不混合重均分子量1万以上且低于50万的聚烯烃。
[0040] 另外,根据需要可以在不损害本实用新型目的的范围内添加紫外线吸收剂、抗粘连剂、颜料、染料、无机填充材料等各种添加剂。
[0041] 以下,对本实用新型的聚烯烃多孔膜的制造方法进行详细说明。另外,本制造方法如后所述可以通过图1的聚烯烃多孔膜的制造装置100来实施。
[0042] 本实用新型的聚烯烃多孔膜,可以通过如下工序来得到,所述工序为:将包含超高分子量聚烯烃和溶剂的溶液进行熔融混炼而得到混炼物的工序(a)、将所述混炼物挤出并冷却而得到凝胶状成形物的工序(b)、将所述凝胶状成形物拉伸而得到拉伸片的工序(c)、从所述拉伸片中除去溶剂并进行干燥从而得到形成有微细多孔的薄膜的工序(d)、将所述薄膜的MD(Machine direction;纵向)和TD(Transversedirection;横向)两个方向固定,沿MD和TD的至少一个方向以超过0%且低于0.1%的拉伸倍数对所述薄膜进行拉伸的同时进行热处理的工序(e)、和沿所述薄膜的MD和TD的至少一个方向将所述薄膜的宽度缩小的同时进行热处理的工序(f)。以下,对上述各工序进行说明。
[0043] 在本实用新型的聚烯烃多孔膜的制造方法的工序(a)中,作为原料的超高分子量聚烯烃溶液通过将前述的超高分子量聚烯烃加热溶解于溶剂中来制备。作为该溶剂,只要能够充分地溶解超高分子量聚烯烃则没有特别限制,可以列举例如:壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、烷、液体石蜡等脂肪族或环状烃;或者沸点与它们对应的矿物油馏分等。特别是液体石蜡这样的不挥发性溶剂,由于得到溶剂含量稳定的凝胶状成形物,因此优选。优选使2
用40℃下的动态粘度在25~70mm/s范围内的液体石蜡。加热溶解通过在超高分子量聚烯烃完全溶解的温度下搅拌或者在挤出机中均匀混合来溶解的方法进行。该温度根据在挤出机中或溶剂中进行搅拌的同时溶解的情况下使用的聚合物及溶剂而不同,优选例如140~
250℃的范围。在由超高分子量聚烯烃的高浓度溶液制造多孔膜时,优选在可以进行熔融混炼的双螺杆挤出机中进行溶解。
[0044] 向挤出机中投入原料可以列举如下方法:(1)供给超高分子量聚烯烃使其熔融,在挤出机的中段使用侧进料器来供给溶剂的方法;(2)准备搅拌釜,将超高分子量聚烯烃与溶剂在低于溶解温度的温度下搅拌分散而制作均匀的浆料,并将该浆料供给到挤出机中的方法;(3) 用侧进料器追加溶剂的方法;等。特别是(2)中的将利用搅拌釜搅拌超高分子量聚烯烃和溶剂而得到的浆料供给到挤出机中的方法,对树脂施加的剪切能量减少,从而可以减小使挤出机的螺杆旋转的负荷,并且也可以减少树脂的劣化,因此特别优选。混炼温度根据使用的超高分子量聚烯烃的种类而不同,优选超高分子量聚烯烃的熔点+20~100℃(另外,在本说明书中,熔点是指基于JIS K 7121,通过DSC测定的值)。例如,在超高分子量聚乙烯的情况下优选为160~230℃,特别优选170~210℃。
[0045] 超高分子量聚烯烃与溶剂的配合比例,将超高分子量聚烯烃与溶剂的总量设为100重量%时,超高分子量聚烯烃为10~50重量%、优选10~30重量%,溶剂为90~50重量%、优选90~70重量%。如果超高分子量聚烯烃低于10重量%(溶剂超过90重量%时),在成形为片状时,在模具出口溶胀或缩颈增大,片的成形性、自支撑性变得困难。另一方面,如果超高分子量聚烯烃超过50重量%(溶剂少于50重量%时),成形加工性下降。 [0046] 另外,以制造品质稳定的聚烯烃多孔膜为目的,为了防止加热溶解时超高分子量聚烯烃的化,优选在超高分子量聚烯烃与溶剂的混合浆料中添加抗氧化剂。作为抗氧化剂,特别是添加高分子型(高分子型)受阻酚类抗氧化剂,由于在作为电池用隔膜使用时,在各工序中以及作为聚烯烃多孔膜制造后渗出的可能性小,因此优选。具体而言,优选使用季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](商品名:Irganox 1010,汽巴精化公司制造,注册商标)。抗氧化剂也可以与其它的一种以上抗氧化剂混合使用。 [0047] 然后,在工序(b)中,将混炼物直接或者另外经由另一个挤出机从模具等中挤出成形使得最终制品的膜厚为5~100μm。模具通常使用具有长方形口模(口金)形状的片材模具,也可以使用双圆筒状的吹塑模具等。使用片材模具的情况下的模隙通常为0.1~
5mm,挤出成形 温度为140~250℃。此时,该挤出速度通常为20~30cm/分钟至10m/分钟。
[0048] 将这样从模具挤出的混炼物冷却,由此得到凝胶状成形物。冷却以至少50℃/分钟以上的速度进行。作为冷却方法,可以使用与冷却辊接触的方法、与冷冷却水、其它冷却介质直接接触的方法等。使用冷却辊的情况下,将冷却辊的温度设定为80℃以下,优选20~50℃的范围内。超过80℃时,将从模具挤出的溶液冷却到具有强度的状态比较慢,难以操作。也可以使用气刀等辅助与冷却辊的接触。
[0049] 然后,在工序(c)中,将该凝胶状成形物拉伸。拉伸通过将凝胶状成形物加热到100~140℃,利用通常的拉幅机法、辊法、吹塑法、压延法或这些方法的组合以预定的倍数进行。拉伸可以是单轴拉伸也可以是双轴拉伸,优选双轴拉伸。另外,双轴拉伸的情况下,可以是纵横同时拉伸或者依次拉伸中的任一种。从最终所得到的聚烯烃多孔膜的均匀性、强度的观点考虑,更优选同时双轴拉伸。另外,拉伸倍数根据凝胶状成形物的厚度而不同,如果是双轴拉伸,优选面倍数为3倍以上,考虑到设备设计的制约等时,更优选将面倍数设定在5~100倍的范围内。
[0050] 然后,在工序(d)中,将工序(c)中得到的拉伸片用清洗溶剂除去残留的溶剂,从而得到形成有微细多孔的薄膜。作为清洗溶剂,可以使用戊烷、己烷、庚烷等烃;二氯甲烷、四氯化等氯代烃;三氟乙烷等氟代烃;乙醚、二氧杂环己烷等醚类等易挥发性的溶剂。这些清洗溶剂可以根据超高分子量聚烯烃的溶解中使用的溶剂而适当选择,单独或混合使用。清洗方法可以通过浸渍到清洗溶剂中进行萃取的方法、喷淋清洗溶剂的方法或者将它们进行组合的方法等来进行。进行上述清洗直到拉伸片中的残留溶剂低于1重量%。之后,将清洗溶剂干燥,清洗溶剂的干燥方法可以通过加热干燥、风干等方法来进行。如果在高于萃取溶剂的沸点的温度下进行干燥,则溶剂残留能够大幅 减少。但是,在高于80℃的温度下进行干燥时,最终得到的聚烯烃多孔膜的透气性差,因此优选控制为80℃以下的温度。另外,干燥时产生薄膜的收缩,因此以不收缩的方式固定后进行干燥。此时,优选用拉幅机以不收缩的方式进行固定。另外,如果限定为60℃以下的干燥温度,只要以0%以上且小于20%的范围沿TD方向进行拉伸,则可以在不降低最终得到的聚烯烃多孔膜的特性的情况下促进溶剂的干燥,因此优选。另外,此时沿TD方向进行20%以上的拉伸时,有时薄膜会破损,因此需要注意。
[0051] 然后,在工序(e)中,将形成有微细多孔的薄膜的MD和TD两个方向固定,沿MD和TD的至少一个方向以超过0%且低于0.1%的拉伸倍数对所述薄膜进行拉伸的同时进行热处理。另外,在后述的实施例和表1中,将该工序的热处理记作“热处理1”。该热处理时的热处理温度(装置内温度)可以任意调节,优选在90~150℃的温度下进行。超过150℃时,薄膜不能保持多孔结构,有时最终得到的聚烯烃多孔膜的透气度变差。低于90℃时,薄膜的热收缩率的减小效果不充分,不能得到最终得到的聚烯烃多孔膜的尺寸稳定性改善的效果。热处理时间也根据温度设定适当调节。热处理温度特别优选设定为120~140℃。热处理时间没有特别限制,通常为1秒以上且10分钟以下,优选进行3秒~3分钟。通过该工序,随时间产生与热处理温度相对应的超高分子量聚烯烃的结晶化和薄膜的内部应缓和,结果,最终得到的聚烯烃多孔膜的尺寸稳定性提高。
[0052] 另外,在工序(e)中,可以采用拉幅机方式、辊方式、压延方式等任意一种方式。优选可以用夹头固定宽度的拉幅机。夹头当部件自身的温度低于工序内温度时位于在装置构成方面容易阻碍空气循环的位置,因此为了减少其影响,作为夹头结构,优选能够以小面积夹住薄膜,并且有多个。
[0053] 在该工序中拉伸倍数为0%以下(即宽度缩小)时,虽然能够减小 热收缩率,但是透气度变高,物性变差。另一方面,此时拉伸倍数如果为0.1%以上,则最终不能以良好的成品率制造聚烯烃多孔膜。该理由如前所述,推测与本实用新型中在混合重均分子量为1万以上且低于50万的聚烯烃的情况下,相对于超高分子量聚烯烃100重量份设定在0~
25重量份的范围内,或者也可以不混合重均分子量为1万以上且低于50万的聚烯烃相关联。本实用新型中,仅含有超高分子量聚烯烃或者其比例非常高,因此强度高,例如,在超高分子量聚烯烃的比例低的上述专利文献1和专利文献2中进行的热处理不适合。特别是在专利文献2中,其特征在于,与本实用新型同样地通过实施两阶段以上的热处理,可以抑制聚烯烃多孔膜的热收缩率,并且初始的热处理在将MD和TD两个方向固定并沿MD或TD的任意一个方向进行拉伸的同时来进行。但是,专利文献2的[0027]段具体记载了初始热处理中的拉伸倍数,记载了“拉伸倍数低于0.1%时,不能得到拉伸强度、穿刺强度高的多孔膜”。
该记载也支持以上推测。
[0054] 然后,在工序(f)中,沿薄膜的MD和TD的至少一个方向将薄膜的宽度缩小的同时进行热处理。另外,后述的实施例和表1中,将本工序的热处理记作“热处理2”。该工序中,通过薄膜的自由收缩,可以进一步提高最终得到的聚烯烃多孔膜的尺寸稳定性。此时的宽度缩小率优选在薄膜的至少一个方向上在1~10%的范围内。低于1%时,几乎不出现尺寸稳定性改善效果,超过10%时,有时透气度或孔隙率显著下降。
[0055] 工序(f)中,优选温度低于作为初始热处理的工序(e)的热处理机内的温度。具体而言,优选90~118℃。低于90℃时,难以进行宽度缩小,难以得到尺寸稳定性的效果。另外,超过118℃时,透气度显著下降。另外,越接近树脂的熔点则分子的运动越快,可以在短时间内得到尺寸稳定性的效果,因此优选在容许的范围内设定为较高温度。 [0056] 另外,本工序也可以通过使用例如浮动式加热器(フロ一テイング)、 加热鼓的方法进行,使用具有充分的空转距离(轧槽间隔)、内部设置有以保持( き )为
10°以上的方式配置的辊的烘箱的方法,可以自由收缩,并且不需要高精度的风压控制,因此优选。
[0057] 另外,在工序(e)的最终阶段,从固定把持工具(夹头等)上取下薄膜,此时有时产生薄膜的收缩。因此,将工序(e)和工序(f)连续地构成生产线的情况下,在最终得到的聚烯烃多孔膜的特性不下降的范围内,通过使工序(f)的线速度稍低于工序(e)(例如,将(工序(f)的线速度/工序(e)的线速度)设定为0.98等),可以减少工序(f)的装置入口处薄膜的MD方向的张力
[0058] 另外,本实施方式中,在工序(e)和工序(f)之间,也可以设置薄膜在室温下暴露的区域。通过进行这样的装置设计,可以排除工序(e)和工序(f)之间相互的温度影响。 [0059] 通过上述的制造方法得到的本实用新型的聚烯烃多孔膜,具有膜厚5~100μm、孔隙率30~50%、透气度为280秒/100cc·20μm以下、穿刺强度为4000mN/20μm以上、MD和TD两个方向的105℃、1小时条件下的热收缩率为4%以下的优良物性平衡。 [0060] 这样的聚烯烃多孔膜的透气度高、并且热收缩率非常低,因此非常适合作为锂电池用隔膜。
[0061] 实施例
[0062] 基于实施例和比较例更详细地说明本实用新型,但是,本实用新型不限于所述实施例。另外,对于各种特性,根据下述要领进行测定。
[0063] (重均分子量)
[0064] 使用Waters公司制造的凝胶渗透色谱仪[GPC-150C],使用邻二氯苯作为溶剂,并且使用昭和电工株式会社制造的[Shodex-80M]作为色谱 柱,在135℃下进行测定。数据处理使用TRC公司制造的数据收集系统进行。分子量以聚苯乙烯为基准进行计算。 [0065] (厚度)
[0066] 使用1/10000厚度规进行测定。
[0067] (孔隙率)
[0068] 将测定对象的多孔薄膜切割为6cm×4cm的长方形,求出其体积和重量,并由所得结果使用下式进行计算。
[0069] 孔隙率(体积%)=100×(体积(cm3)-重量(g)/树脂和无机物的平均密度(g/3 3
cm))/体积(cm)
[0070] (透气度(Gurley值))
[0071] 根据JIS P8117进行测定。
[0072] (穿刺强度)
[0073] 使用カト一テツク株式会社制造的压缩试验机“KES-G5”,进行穿刺试验。从所得到的负荷-位移曲线读取最大负荷,将其作为穿刺强度。针使用直径1.0mm、前端的曲率半径为0.5mm的针,以2mm/秒的速度进行穿刺。
[0074] (热收缩率)
[0075] 将冲裁为MD方向60mm、TD方向40mm的形状的长方形的测定方法试样在105℃的高温干燥机中保持1小时,取出后使用投影仪(PJ-A3000,ミツトヨ公司制造),测定MD、TD方向的试样的尺寸,并使用下式求出收缩率。
[0076] 收缩率(MD)=100×(60-L1)/60
[0077] [在此,L1为收缩后的MD的尺寸(mm)]
[0078] 收缩率(TD)=100×(40-L2)/40
[0079] [在此,L2为收缩后的TD的尺寸(mm)]
[0080] 以下,例示说明本实用新型的优选实施例。本实施例使用图1所示的制造装置100来实施。制造装置100具备:作为熔融部的熔融单元11、作为具有平模12a的混炼部的双螺杆挤出机12、作为冷却成型部的冷却辊13、作为拉伸部的同时双轴拉伸机14、作为溶剂除去部的液体槽15、作为干燥部的拉幅机16、作为一次热处理部的拉幅机17、作为二次热处理部的热处理机18、和卷取辊19。
[0081] (实施例1)
[0082] 首先,使用熔融单元11将重均分子量100万的超高分子量聚乙烯(テイコナGUR4012、熔点137℃)15重量份、液体石蜡85重量份和抗氧化剂(商品名:Irganox 1010,汽巴精化公司制,注册商标)0.04重量份均匀混合为浆状。然后,在170℃下使用双螺杆挤出机12以100rpm的螺杆旋转速度进行熔融混炼。将所得混炼物由模唇间隔2mm的平模12a呈片状挤出,在收取的同时使片与冷却辊(设定为35℃)13接触将其冷却,制作厚度
1.75mm的凝胶状成形片。使用同时双轴拉伸机14在126℃下将所得凝胶状成形片沿MD方向拉伸5倍、沿TD方向拉伸5倍(即以5倍×5倍的25倍面积率进行拉伸),得到拉伸片。
将该拉伸片在充满二氯甲烷(沸点40℃)的液体槽15中浸渍3分钟将液体石蜡萃取除去,使用拉幅机16在50℃的温度下沿宽度方向拉伸10%的同时进行干燥。将所得薄膜利用机内温度130℃的拉幅机17沿TD方向拉伸0.05%的同时进行2分钟热处理(以下,为了方便将该工序称为“热处理1”)。接着,以相对于130℃的拉幅机17中的速度为1.0倍的速度通过机内温度110℃的热处理机18,通过自由收缩而在TD方向上宽度缩小3.5%(以下,为了方便将该工序称为“热处理2”),利用卷取辊19进行卷取,得到聚烯烃多孔膜。所得聚烯烃多孔膜的物性评价结果如表1所示。
[0083] (实施例2)
[0084] 在热处理2的热处理机18中,设定为相对于130℃的拉幅机17中的速度为0.98倍速度,除此以外,在与实施例1完全相同的条件下得到聚烯烃多孔膜。所得聚烯烃多孔膜的物性评价结果如表1所示。
[0085] (实施例3)
[0086] 除了制作厚度0.90mm的片、并使用同时双轴拉伸机14在124℃下对该片进行拉伸以外,在与实施例2完全相同的条件下得到聚烯烃多孔膜。所得聚烯烃多孔膜的物性评价结果如表1所示。
[0087] (实施例4)
[0088] 除了将冷却辊13的温度设定为40℃、热处理1的拉幅机17中的机内温度变更为126℃、热处理2的热处理机18中的机内温度变更为115℃、TD方向上的宽度缩小设定为
5%以外,在与实施例2完全相同的条件下得到聚烯烃多孔膜。所得聚烯烃多孔膜的物性评价结果如表1所示。
[0089] (实施例5)
[0090] 除了将热处理2的热处理机18中的温度变更为115℃、TD方向上的宽度缩小设定为5%以外,在与实施例2完全相同的条件下得到聚烯烃多孔膜。所得聚烯烃多孔膜的物性评价结果如表1所示。
[0091] (比较例1)
[0092] 除了使用热处理1的拉幅机17在进行3.00%宽度缩小的同时进行2分钟热处理以外,在与实施例1完全相同的条件下得到聚烯烃多孔膜。所得聚烯烃多孔膜的物性评价结果如表1所示。
[0093] (比较例2)
[0094] 除了使用热处理1的拉幅机17在TD方向进行1.00%拉伸的同时进行2分钟热处理以外,在与实施例1完全相同的条件下得到聚烯烃多孔膜。所得聚烯烃多孔膜的物性评价结果如表1所示。
[0095]
[0096] 将聚烯烃多孔膜作为隔膜组装到电池中时,由于锂离子通过隔膜的孔中而移动,因此在高输出功率电池中要求能够尽可能减少隔膜的电阻。因此,要求孔隙率和透气度高。 [0097] 另一方面,高输出功率电池也要求安全性,要求尽可能抑制作为短路原因之一的隔膜的热收缩。
[0098] 将实施例1~5与比较例1比较时,最终得到的聚烯烃多孔膜的热收缩率并没有太大的差异,但是实施例1~5的聚烯烃多孔膜的孔隙率和透气度提高,因此可以看出,本实用新型的制造方法是可以得到优选特性的特殊范围。
[0099] 另外,如比较例2所示,在热处理1中沿TD方向进行大幅拉伸时,夹头附近的膜破裂。热处理1的拉幅机具有多个夹住薄膜将其保持的夹头,但是该夹头附近薄膜上产生的张力局部地集中,容易形成孔。产生这样的孔的情况下,在热处理1的加热条件下产生局部地自由收缩,在夹头附近薄膜的物性中均匀性显著下降。因此,聚烯烃多孔膜的生产成品率下降。
[0100] 另外,本实用新型并不限定于上述实施方式中所示的方式,基于说明书的记载以及公知的技术,本领域技术人员进行变更、应用也是本实用新型的预定内容,包含在要求保护的范围内。
[0101] 参考特定的方式对本实用新型进行了详细说明,但是,对本领域技术人员显而易见的是,在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种变更和修正。 [0102] 另外,本申请基于2010年8月5日提出的日本专利申请(日本特愿2010-176807)及2010年12月28日提出的日本专利申请(日本特愿2010-293506),该两申请的内容通过引用进行援引。
[0103] 另外,在此引用的全部内容整体并入本说明书。
[0104] 产业实用性
[0105] 本实用新型的制造方法可以用于提供电池用隔膜、特别是发热大的锂电池用隔膜,可以适合用于得到有助于锂电池的高电池特性和安全性的隔膜的情况。作为电池用隔膜,通过本实用新型的制造方法得到的聚烯烃多孔膜比以往的多孔膜更优良,具有更高性能。
QQ群二维码
意见反馈