(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘度平均分子量が３０万〜１０００万の範囲であり、かつ、平均粒子径が５〜５０μｍの範囲の超高分子量ポリオレフィン粒子粉末と不揮発性溶媒との混合物を、焼結時の温度で寸法が変化しない支持体上に塗布してフィルム状に成形し、これを加熱焼結し、その後、前記不揮発性溶媒を除去する厚みが１０から１００μｍの範囲の多孔質フィルムの製造方法。
【請求項２】
不揮発性溶媒が、脂肪族炭化水素、環式炭化水素および鉱油留分の少なくとも一つである請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
不揮発性溶媒が、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、デカリンおよび流動パラフィンからなる群から選択される少なくとも一つである請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
前記超高分子量ポリオレフィン粒子粉末と前記不揮発性溶媒の混合割合は、前記粒子粉末１００質量部に対し、前記溶媒８０から５００質量部の範囲である請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記フィルム状に成形する工程が、前記超高分子量ポリオレフィン粒子粉末と前記不揮発性溶媒の混合物を支持体上にフィルム状に塗布することにより行われる請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質フィルムの製造方法に関する。本発明の製造方法により得られた多孔質フィルムは、例えば、各種フィルター、吸液素材、気体や液体の導通材、電池用セパレータなどに好ましく使用される。
【０００２】
ポリオレフィン粒子のような樹脂粉末を用いて多孔質フィルムを製造する方法としては、例えば、金型に樹脂粉末を充填しこれを加熱焼結し、得られた焼結体をフィルム状に切削する方法がある。この他に、板状若しくはフィルム状の支持体の上に、樹脂粉末を直接塗布し、これを加熱焼結する方法でも、多孔質フィルムを製造することができる。前記後者の方法において、粒径１００μｍ以下の樹脂粉末を使用する時は、凝集を防止するために、分散媒を使用することもある。例えば、特開平４−２９２８５６号公報および特開平４−２９６４４７号公報では、樹脂粉末を有機系および水系分散媒と共に混合して分散物を調製し、これを支持体上に塗布してシート状に成形し、これを徐々に加熱して前記分散媒を蒸発除去し、その後焼結して多孔質フィルムを作製している。しかし、この製造方法により得られる多孔質フィルムの厚みは３００μｍ程度と厚めである。この製造方法で、薄膜フィルムを得るために、分散媒を少なくして支持体上に塗布し、前記分散媒の蒸発除去を行うと、この工程でクラックが生じやすく、得られる多孔質フィルムが欠陥品となる。また、この製造方法において、塗工機等で連続して塗工した場合、機械の振動等によりクラックが発生しやすいため、塗工速度を上げることができない。このように、この製造方法では、クラックを生じることなく薄膜の多孔質フィルムを製造することが困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、クラックを生じることなく薄膜の多孔質フィルムを製造することが可能な製造方法の提供を、その目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の多孔質フィルムの製造方法は、ポリオレフィン粒子粉末と不揮発性溶媒との混合物をフィルム状に成形し、これを加熱焼結し、その後、前記不揮発性溶媒を除去するという製造方法である。この製造方法によれば、クラックを生じることなく薄膜の多孔質フィルムを製造することができる。この製造方法において、多孔質フィルムは、例えば、１０から１００μｍの厚みで製造される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記ポリオレフィン粒子は、粘度平均分子量が１０万以上で１６００万以下の超高分子量ポリオレフィン粒子が好ましい。特に好ましくは、酸性雰囲気、アルカリ性雰囲気および酸化還元雰囲気で高い化学的安定性を示すことから、前記粘度平均分子量の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）および超高分子量ポリプロピレンである。焼結後の粒子形状保持の観点から、前記粘度平均分子量の好ましい範囲は、３０万から１０００万の範囲である。１０００万以下であれば、焼結時間が短時間でも粒子相互が容易に結合し、短時間でフィルム状にすることが可能である。前記ポリオレフィン粒子の平均粒子径は、５から５０μｍの範囲にあることが好ましい。５μｍ以上であれば、粒子結合による体積収縮が大きくなく、クラックの発生をより効果的に防止できる。また、５０μｍ以下であれば、焼結前の分散物（スラリー）において、ポリオレフィン粒子の沈降速度がそんなに大きくならず、攪拌することなしに均一な分散状態とすることが可能である。前記ポリオレフィン粒子の特に好ましい平均粒子径範囲は、１０から３０μｍの範囲である。
【０００６】
前記不揮発性溶媒としては、例えば、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、デカリン、流動パラフィンなどの脂肪族炭化水素または環式炭化水素、沸点がこれらに対応する鉱油留分、およびアルキルジフェニルエーテルなどの芳香族炭化水素系合成油があげられる。前記不揮発性溶媒は、４０℃の動粘度が５から７０ｃＳｔのものが好ましい。前記動粘度が５以上であれば加熱焼結時の揮発が低く、７０以下であれば、前記溶媒の抽出を長時間かけづに行うことができる。前記動粘度の特に好ましい範囲は、１０から６５ｃＳｔの範囲である。前記溶媒の好ましい例は、流動パラフィン、アルキルジフェニルエーテルである。
【０００７】
前記ポリオレフィン粒子粉末と前記不揮発性溶媒の混合割合は、特に制限されず、その種類等により適宜決定されるが、前記粒子粉末１００質量部に対し、前記溶媒８０から５００質量部の範囲が好ましい。８０質量部以上であれば、前記粒子の凝集を防止でき、また５００質量部以下であれば、焼結時に前記粒子が粒子形状を保持しやすくなる。この混合には、例えば、プロペラミキサー、タービンミキサー、ディソルバーなどの一般の攪拌機を使用できる。なお、前記粒子が凝集している場合は、高速回転高剪断型攪拌分散機を使用すればよい。
【０００８】
前記ポリオレフィン粒子と前記不揮発性溶媒との混合物は、支持体上にフィルム状に塗布され、加熱焼結される。前記支持体としては、例えば、耐熱性フィルム、金属製ベルトなどのような、焼結時の温度で寸法が変化しないものであれば特に限定されない。前記耐熱性フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリイミドフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム等がある。焼結温度は、ポリオレフィン粒子の融点以上の温度である。焼結時間は、必要とされる厚み、空孔率などにより適宜調整される。例えば、超高分子量ポリエチレンを使用する場合、焼結温度は１３５℃以上が好ましい。
【０００９】
焼結後のフィルムからの前記不揮発性溶媒の除去には、例えば、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族溶媒、メタノール、エタノール等のアルコール類、クロロホルム、塩化メチレン等のハロゲン化溶媒等が使用される。これらの溶媒に焼結後のフィルムを浸漬すれば前記不揮発性溶媒を抽出除去できる。そして、さらにフィルムを加熱して前記除去用の溶媒を蒸発除去する。この蒸発除去時に、フィルムを固定し、寸法が変化しないようにすることが好ましい。固定すれば、前記蒸発除去時のフィルムの収縮が防止される。
【００１０】
このようにして、多孔質フィルムが製造できる。この多孔質フィルムを、さらに薄膜化もしくは高強度化したい場合は、延伸や圧延などをしてもよい。
【００１１】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例について、比較例と併せて説明する。
【００１２】
（実施例１）
粘度平均分子量３００万のＵＨＰＥ粉末ａ（平均粒子径７０μｍ、ヘキスト社製、商品名ホスタレンＧＵＲ４１８６）を３９０メッシュのふるいにかけて、粗大粒子を除去し、平均粒子径２０μｍのＵＨＰＥ粉末を得た。このＵＨＰＥ１００質量部に対し、流動パラフィン（動粘度６５ｃＳｔ、松村石油社製、商品名スモイルＰ３００）を１７０質量部添加し、ミキサーで攪拌混合してスラリー状物を得た。このスラリー状物を、ＰＥＴフィルム上に、隙間５０μｍのドクターブレード装置を使用して塗布した。その後、熱風乾燥機を用い、１５０℃で１５分間焼結した。その後、室温まで自然冷却し、ＰＥＴフィルムを除去した。得られたフィルムを固定冶具（有効長さ：縦横５×５ｃｍ）に挟み、ヘプタン中に浸漬して流動パラフィンを抽出除去した。そして、このフィルムをヘプタンから引き上げ、前記固定冶具に挟んだ状態で室温に放置し、ヘプタンを蒸発除去し、多孔質フィルムを得た。
【００１３】
（実施例２）
流動パラフィンの抽出除去時に、固定冶具を使用しなかった以外は、実施例１と同様にして多孔質フィルムを作製した。
【００１４】
（実施例３）
前記平均粒子径２０μｍのＵＨＰＥ粉末１００質量部に対し前記流動パラフィン３００質量部を添加した以外は、実施例１と同様にして多孔質フィルムを作製した。
【００１５】
（実施例４）
前記平均粒子径２０μｍのＵＨＰＥ粉末１００質量部に対し前記流動パラフィン９０質量部を添加した以外は、実施例１と同様にして多孔質フィルムを作製した。
【００１６】
（実施例５）
粘度平均分子量２００万のＵＨＰＥ粉末ｂ（三井化学社製、商品名ミペロンＸＭ−２２１Ｕ、平均粒子径３０μｍ）１００質量部に対し、前記流動パラフィン１７０質量部を添加してミキサーで攪拌混合し、スラリー状物を得た。この後、実施例１と同様の条件で同様の操作を行い、多孔質フィルムを作製した。
【００１７】
（実施例６）
前記ＵＨＰＥ粉末ａを２００メッシュのふるいを用いて粗大粒子を除去し、平均粒子径４５μｍのＵＨＰＥ粉末を得た。このＵＨＰＥ粉末１００質量部に前記流動パラフィン１７０質量部を添加し、ミキサーで攪拌混合してスラリー状物を得た。この後、実施例１と同様の条件で同様の操作を行い多孔質フィルムを製造した。
【００１８】
（実施例７）
焼結条件を１５０℃で３０分間とした以外は、実施例１と同様にして多孔質フィルムを作製した。
【００１９】
（実施例８）
ドクターブレード装置の隙間を１２．５μｍにし、焼結条件を１４０℃で５分間とした以外は、実施例１と同様にして多孔質フィルムを作製した。
【００２０】
（実施例９）
焼結条件を１５０℃で５分間とした以外は、実施例８と同様にして多孔質フィルムを作製した。
【００２１】
（実施例１０）
粘度平均分子量１０００万のＵＨＰＥ粉末ｃ（三井化学社製、商品名ハイゼックスミリオン６３０Ｍ、平均粒子径１８０μｍ）を３９０メッシュのふるいにかけて粗大粒子を除去し、平均粒子径３５μｍのＵＨＰＥ粉末を得た。このＵＨＰＥ粉末１００質量部に対し前記流動パラフィン１７０質量部を添加し、ミキサーで攪拌混合してスラリー状物を得た。このスラリー状物をＰＥＴフィルム上に、隙間１００μｍのドクターブレード装置を用いて塗布した。この後は、実施例１と同様の条件で同様の操作をして、多孔質フィルムを作製した。
【００２２】
（比較例１）
前記平均粒子径２０μｍのＵＨＰＥ粉末１００質量部にイソプロパノール１７０質量部を添加し、ミキサーで攪拌混合してスラリー状物を得た。このスラリー状物をＰＥＴフィルム上に、隙間３０μｍのドクターブレード装置を用いて塗布した。その後、熱風乾燥機を用い、１５０℃で２０分間焼結し、その後、室温まで自然冷却し、ＰＥＴフィルムを除去し、多孔質フィルムを得た。
【００２３】
（比較例２）
前記ＵＨＰＥ粉末ｂ１００質量部にトルエン２００質量部を添加し、ミキサーで攪拌混合して、スラリー状物を調製し、これをシート状に成形した。これを恒温器内に入れ、６０℃で３０分間加熱してトルエンを蒸発させ、その後、１５０℃で３０分間焼結して、多孔質フィルムを作製した。
【００２４】
このようにして作製した実施例１から１０および比較例１，２の各多孔質フィルムについて、厚み、空孔率およびクラックの有無を下記の方法で調べた。この結果を下記の表１に示す。
【００２５】
（フィルム厚み）
フィルム厚みは、１／１０００ｍｍダイヤルゲージを用いて測定した。
【００２６】
（空孔率）
多孔質フィルムの面積Ｓ（ｃｍ2）、膜厚ｄ（ｃｍ）、質量ｍ（ｇ）の測定値と、使用材料の比重ｒから、下記の式を用いて算出した。
空孔率（体積％）＝（１−（（ｍ／ｒ）／（Ｓ×ｄ）））×１００
【００２７】
（クラックの有無）
多孔質フィルムを光学顕微鏡で観察し、短径１００μｍ以上の穴があるものをクラック有りと評価した。
【００２８】
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【００２９】
前記表１から分かるように、実施例の多孔質フィルムは、フィルム厚みが薄いにもかかわらず、クラックが発生しなかった。これに対し、比較例の多孔質フィルムではクラックが発生した。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の多孔質フィルムの製造方法によれば、クラックが発生することなく薄膜の多孔質フィルムを製造することが可能である。