(57)【要約】ポリオレフィン樹脂および可塑剤を押出機へ供給し、押出機内で溶融混練する工程において、樹脂が押出機へ投入された後に、樹脂温度が酸化開始温度以下の段階で、押出機の所定の箇所より不活性ガスを押出機へ供給し、不活性ガス雰囲気下で樹脂組成物の溶融混練を行うことよりなるポリオレフィン微多孔膜の製造方法。製造工程におけるポリオレフィンの溶融加工時の酸化劣化を防止することで、樹脂の性状異常を抑制し、表面外観、膜強度均一性に優れ、かつ、押出機での吐出精度に優れるポリオレフィン微多孔膜を提供する。
2020148946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン樹脂及び可塑剤を押出機により溶融混練してポリオレフィン溶液を調製し、次いでこのポリオレフィン溶液を口金からシート状に吐出した後、延伸及び前記可塑剤の除去を行う工程を含むポリオレフィン微多孔膜の製造方法であって、樹脂および可塑剤を押出機へ供給し、押出機内で加熱、混練する工程において、樹脂が押出機へ投入された後、可塑剤を投入する前の段階で、不活性ガスを押出機へ供給し、不活性ガス雰囲気下で樹脂組成物の溶融混練を行うことよりなるポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
【請求項２】
前記混練工程において、押出機へ供給する前記不活性ガスの流速が１〜２０ｍ／ｓｅｃである請求項１に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
【請求項３】
前記混練工程において、前記不活性ガスを前記押出機原料投入口より押出機スクリュー長の５〜２０％下流の位置より供給する請求項１又は２記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
【請求項４】
前記不活性ガスが窒素であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
【請求項５】
前記ガスを吸引する時の吸引圧が−１０〜−３００ｋＰａの範囲である請求項１〜４の何れか一項記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
【請求項６】
前記ポリオレフィン溶液が前記押出機より押出されてから前記口金よりシート状に吐出されるまでの滞留時間が１０〜１２０分の範囲である請求項１〜５の何れか一項記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
【請求項７】
前記ポリオレフィン樹脂の重量平均分子量が１万以上１０００万以下である請求項１〜６の何れか一項記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
【請求項８】
ポリオレフィン微多孔膜の突刺強度が４００ｇ／２０μｍ以上１５００ｇ／２０μｍ以下、かつ突刺強度の変動偏差が１％以下である請求項１〜７何れか一項記載の製造方法にて製造されたポリオレフィン微多孔膜。
【請求項９】
請求項８記載のポリオレフィン微多孔膜を用いたリチウムイオン二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリオレフィン微多孔膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微多孔膜は、様々な孔径、孔形状、孔数を有し、その特異な構造により発現され得る特性から、ろ過膜、透析膜等のフィルター、電池用セパレータや電解コンデンサー用のセパレータ等の種々の分野に用いられる。これらの中でも、ポリオレフィンを樹脂材料とする微多孔膜は、耐薬品性、絶縁性、機械的強度等に優れ、シャットダウン特性を有するため、二次電池用セパレータとして広く用いられる。【０００３】
これらの用途においては、製造工程中での樹脂の性状異常（低分子量化、変色、炭化物の発生）は製品の品質に大きく影響を及ぼす。【０００４】
ポリオレフィンは溶融混練を行い、フィルム成形が行われるが、溶融時に酸素が混入していた場合、溶融混練時の熱により熱酸化劣化が発生し、樹脂の変色や炭化物の生成、分子鎖切断による低分子量化、強度低下を引き起こすことが知られている。このため、溶融加工時の酸化劣化を防止する技術として、下記に示す特許文献１〜３のような方法がとられている。【０００５】
例えば特許文献１では、樹脂原料の酸化劣化を抑制するため、酸化防止剤を添加しフィルム製膜を行う方法を記載している。【０００６】
特許文献２には、樹脂組成物の劣化を抑制するため、押出機の樹脂原料供給部のスクリュー構成およびバレル温度を特定の範囲とし、原料タンク、ホッパーおよび押出機への原料投入部までの樹脂経路の酸素濃度を窒素ガス供給により制御する方法を記載している。【０００７】
また、特許文献３には、品質劣化抑制のため、押出機の摺胴部が不活性ガスシールされた状態でポリオレフィンの溶融混練を行う方法を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２１５９０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５５６５２号公報
【特許文献３】特開２００１−７９８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし特許文献１〜３に開示される方法では、押出機により樹脂組成物を得る際、樹脂の熱酸化劣化を抑制するための改良がなされているが、酸化劣化抑制および押出機での吐出精度向上の観点では改善の余地があった。【００１０】
樹脂等の酸化劣化物が樹脂組成物中に含有されていると、外観異常、強度低下の原因となる場合がある。酸化劣化抑制のため、溶融混練を不活性ガス雰囲気下にて行う方法が挙げられるが、不活性ガス供給時、投入原料の吹き出しやエア噛みに伴う押出機吐出量の変動、外観不良が発生する場合があった。【００１１】
本発明は、前記事情を考慮し、製造工程におけるポリオレフィンの溶融加工時の酸化劣化を防止することで、樹脂の性状異常を抑制し、表面外観、膜強度均一性に優れ、かつ、押出機での吐出精度に優れるポリオレフィン微多孔膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の状況の下、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、ポリオレフィン樹脂および可塑剤を押出機へ供給し、押出機内で溶融混練する工程において、樹脂が押出機へ投入された後に、樹脂温度が酸化開始温度以下の段階で、押出機の所定の箇所より不活性ガスを押出機へ供給し、不活性ガス雰囲気下で樹脂組成物の溶融混練を行うことが、上記課題に対して従来のポリオレフィン微多孔膜の製造方法よりも優れることを見出し本発明に到達した。【００１３】
すなわち、本発明は以下の通りである。【００１４】
ポリオレフィン樹脂及び可塑剤を押出機により溶融混練してポリオレフィン溶液を調製し、次いでこのポリオレフィン溶液を口金からシート状に吐出した後、延伸及び前記可塑剤の除去を行う工程を含むポリオレフィン微多孔膜の製造方法であって、樹脂および可塑剤を押出機へ供給し、押出機内で加熱、混練する工程において、樹脂が押出機へ投入された後、可塑剤を投入する前の段階で、不活性ガスを押出機へ供給し、不活性ガス雰囲気下で樹脂組成物の溶融混練を行うことよりなるポリオレフィン微多孔膜の製造方法。【００１５】
前記ポリオレフィン微多孔膜の突刺強度が４００ｇ／２０μｍ以上１５００ｇ／２０μｍ以下、かつ突刺強度の変動偏差が１％以下である前記記載の製造方法にて製造されたポリオレフィン微多孔膜。【００１６】
前記記載のポリオレフィン微多孔膜を用いたリチウムイオン二次電池。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、二次電池用セパレータとして好適なポリオレフィン微多孔膜を、歩留まり、品質及び収率が改善された工程にて製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態のポリオレフィン微多孔膜の製造方法の押出工程の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について好ましい実施形態に基づき説明する。なお、本明細書において、ポリオレフィン微多孔膜とは、ポリオレフィンを主成分として含む微多孔膜をいい、好ましくは、ポリオレフィンを微多孔膜全量に対して９０質量％以上含む微多孔膜をいう。また微多孔膜とは、膜内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体及び液体の少なくとも一方が通過可能となっている膜を言う。
【００２０】
［ポリオレフィン樹脂］
ポリオレフィン微多孔膜を構成するポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂を好ましく用いることができる。
【００２１】
［ポリエチレン系樹脂］
ポリエチレン系樹脂は、（ａ）超高分子量ポリエチレン、（ｂ）超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレン、（ｃ）超高分子量ポリエチレンとそれ以外のポリエチレンとの混合物（ポリエチレン組成物）、又は（ｄ）これらの（ａ）〜（ｃ）のいずれかと、ポリエチレン以外のポリオレフィンとの混合物（ポリオレフィン組成物）である。いずれの場合も、ポリエチレン系樹脂の質量平均分子量（Ｍｗ）は特に制限されないが、好ましくは１×１０４〜１×１０７であり、より好ましくは１×１０４〜５×１０６であり、特に好ましくは１×１０４〜４×１０６である。
【００２２】
（ａ）超高分子量ポリエチレンからなる場合
超高分子量ポリエチレンは５×１０５以上のＭｗを有する。超高分子量ポリエチレンは、エチレンの単独重合体のみならず、他のα−オレフィンを少量含有するエチレン・α−オレフィン共重合体でもよい。エチレン以外のα−オレフィンとしては、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１，４−メチルペンテン−１、オクテン−１、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、及びスチレンが好ましい。超高分子量ポリエチレンのＭｗは１×１０６〜１５×１０６が好ましく、１×１０６〜５×１０６がより好ましい。超高分子量ポリエチレンは単独物に限定されず、二種以上の超高分子量ポリエチレン同士の混合物であってもよい。混合物として、例えばＭｗの異なる二種以上の超高分子量ポリエチレン同士の混合物が挙げられる。
【００２３】
（ｂ）超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレンからなる場合
超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレンは１×１０４以上〜５×１０５未満のＭｗを有し、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、分岐状低密度ポリエチレン及び鎖状低密度ポリエチレンが好ましく、高密度ポリエチレンがより好ましい。Ｍｗが１×１０４以上５×１０５未満のポリエチレンは、エチレンの単独重合体のみならず、プロピレン、ブテン−１、ヘキセン−１等の他のα−オレフィンを少量含有する共重合体でも良い。このような共重合体としてシングルサイト触媒により製造されたものが好ましい。超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレンは単独物に限定されず、二種以上の超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレンの混合物であってもよい。混合物として、例えばＭｗの異なる二種以上の高密度ポリエチレン同士の混合物、同様な中密度ポリエチレン同士の混合物、同様な低密度ポリエチレン同士の混合物等が挙げられる。
【００２４】
（ｃ）ポリエチレン組成物からなる場合
ポリエチレン組成物は、Ｍｗが５×１０５以上の超高分子量ポリエチレンと、その他のポリエチレン（高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、分岐状低密度ポリエチレン、及び鎖状低密度ポリエチレンからなる群から選ばれた少なくとも一種）とからなる混合物である。超高分子量ポリエチレン及びそれ以外のポリエチレンは上記と同じで良い。その他のポリエチレンは１×１０４以上〜５×１０５未満のＭｗを有するのが好ましい。このポリエチレン組成物は、用途に応じて分子量分布［質量平均分子量／数平均分子量（Ｍｗ／Ｍｎ）］を容易に制御することができる。ポリエチレン組成物としては、上記超高分子量ポリエチレンと高密度ポリエチレンとの組成物が好ましい。ポリエチレン組成物中の超高分子量ポリエチレンの含有量は、ポリエチレン組成物全体を１００質量％として、１質量％以上が好ましく、１０〜８０質量％がより好ましい。
【００２５】
（ｄ）ポリエチレン以外のポリオレフィンとの混合物（ポリオレフィン組成物）からなる場合
ポリエチレン以外のポリオレフィンとして、各々のＭｗが１×１０４〜４×１０６のポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリペンテン−１、ポリメチルペンテン、ポリヘキセン−１、ポリオクテン−１、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン及びエチレン・α−オレフィン共重合体、並びにＭｗが１×１０３〜１×１０４のポリエチレンワックスからなる群から選ばれた少なくとも一種を用いることができる。ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリペンテン−１、ポリメチルペンテン、ポリヘキセン−１、ポリオクテン−１、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル及びポリスチレンは単独重合体のみならず、他のα−オレフィンを含有する共重合体であってもよい。ポリエチレン以外のポリオレフィンの割合は、ポリオレフィン組成物全体を１００質量％として５０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましい。
【００２６】
［ポリプロピレン系樹脂］
ポリプロピレンの種類は特に限定されず、プロピレンの単独重合体、プロピレンと他のオレフィン及び／又はジオレフィンとの共重合体、あるいはこれらの混合物のいずれでも良いが、単独重合体が好ましい。共重合体としてはランダム共重合体又はブロック共重合体のいずれも用いることができる。プロピレン以外のオレフィンとしてはエチレン又は炭素数４〜８のα−オレフィンが好ましい。炭素数４〜８のα−オレフィンとして、例えばブテン−１、ペンテン−１、へキセン−１、４−メチル−１−ペンテン、オクテン−１等が挙げられる。
【００２７】
ジオレフィンの炭素数は４〜１４が好ましい。炭素数４〜１４のジオレフィンとして、例えばブタジエン、１，５−ヘキサジエン、１，７−オクタジエン、１，９−デカジエン等が挙げられる。ポリプロピレンのＭｗとしては、１×１０５以上〜１×１０７以下であるのが好ましく、１×１０５以上〜５×１０６以下であるのが特に好ましい。
【００２８】
また、ポリオレフィン微多孔膜は、本発明の効果を損なわない範囲において、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、ブロッキング防止剤や充填剤、結晶造核剤、結晶化遅延剤等の各種添加剤を含有させてもよい。また、本発明では、結晶造核剤を含有してもよい。結晶造核剤としては、特に限定されず、公知の化合物系、微粒子系結晶造核剤等が使用できる。核剤としては、核剤を予めポリオレフィン樹脂に混合、分散したマスターバッチであってもよい。
【００２９】
［可塑剤］
可塑剤はポリオレフィン樹脂に対して良溶媒であれば制限されないが、室温で液体であることが好ましい。可塑剤としては、例えばノナン、デカン、デカリン、ｐ−キシレン、ウンデカン、ドデカン、流動パラフィン等の脂肪族又は環式の炭化水素、或いは沸点がこれらに対応する鉱油留分等を用いることができる。前述した可塑剤としては、２５℃における粘度が０．０３〜０．５Ｐａ・ｓ、特に０．０５〜０．２Ｐａ・ｓであるのが好ましい。
【００３０】
２５℃における粘度が０．０３Ｐａ・ｓ未満では、不均一吐出を生じ、混練が困難である場合があり、一方０．５Ｐａ・ｓを超えると、後工程での脱可塑剤が容易でなくなる場合がある。可塑剤の中では、ポリオレフィンとの相溶性の観点から、流動パラフィン、デカリン、ｐ−キシレンが好ましい。ポリオレフィン樹脂と可塑剤（総量）との配合割合は、ポリオレフィン樹脂と可塑剤との合計を１００質量％として、ポリオレフィン樹脂が１０〜５０質量％、好ましくは１５〜４０質量％であり、可塑剤が９０〜５０質量％、好ましくは８５〜６０質量％である。ポリオレフィンが１０質量％未満では（可塑剤が９０質量％を超えると）、シート状に成形する際に、口金出口で、スウェルやネックインが大きくシートの成形が困難となる傾向にある。一方、ポリオレフィン樹脂が５０質量％を超えると（可塑剤が５０質量％未満では）、均一な溶液の調製が困難となる傾向にある。
【００３１】
［ポリオレフィン微多孔膜の製造方法］
本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法は、下記の工程を含むことが好ましい。
（１）ポリオレフィン樹脂を押出機内へ投入する工程。
（２）押出機内へ不活性ガスを供給する工程。
（３）ポリオレフィン樹脂を加熱する工程。
（４）加熱された前記ポリオレフィン樹脂に可塑剤を添加し混合・混練する工程。
【００３２】
（５）前記ポリオレフィン溶液を調製後、前記押出機内のガス（空気、不活性ガス）を吸引し排気する工程。
【００３３】
（６）混練後の前記ポリオレフィン溶液を押出機から押し出し、口金からシート状に吐出する工程。
（７）シート状に押出された前記ポリオレフィン溶液を冷却してゲル状シートを形成する工程。
（８）前記ゲル状シートを加熱、延伸する工程。
（９）延伸後のゲル状シートから可塑剤を除去して微多孔膜（フィルム）を形成する工程。
（１０）前記フィルムを乾燥させる工程。
【００３４】
以下、各工程順に説明する。
【００３５】
（１）ポリオレフィン樹脂を押出機内へ投入する工程
本工程ではポリオレフィン樹脂を、押出機の原料投入部より押出機内に供給する。この樹脂投入の際に、ポリオレフィン溶液の酸化の原因となる空気が混入する場合がある。空気の混入を防止するため後述する工程（２）、（５）にて、空気混入、それに伴う酸化劣化を抑制している。
【００３６】
（２）押出機内へ不活性ガスを供給する工程
本工程では、不活性ガスを押出機のガス注入部より押出機内へ供給する。前記不活性ガスとは化学反応性が低いガスを指し、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、窒素ガス等が挙げられる。一般的には窒素ガスを使用することが好ましい。不活性ガスを供給する方法としては、押出機の原料投入部より一定距離以上離した箇所より押出機内樹脂流路へ不活性ガスを供給する方法が、原料の吹き上がりを抑制する観点で好ましく、供給位置としては押出機原料投入口より押出機スクリュー長の５〜２０％下流、より好ましくは５〜１０％下流の位置より供給することが効果的に酸化劣化を抑制する観点で好ましい。
【００３７】
また、不活性ガス供給のタイミングとしては、押出機内で加熱される樹脂原料の温度が、劣化開始温度以下（通常、ポリエチレンであれば２５０℃以下）の時に供給することが好ましい。また、不活性ガス注入によるポリオレフィン溶液中への気泡発生、それに伴う外観不良を抑制する観点より、ポリオレフィン樹脂に可塑剤を添加する前に、不活性ガスを供給することが好ましい。不活性ガスの供給量としては、不活性ガス供給安定性、原料吹き上がり抑制、フィルムにした際の強度バラつき低減の観点より、１〜５０Ｌ／分が好ましく、より好ましくは１０〜２０Ｌ／分である。不活性ガスの供給流速としては、不活性ガス供給部ノズル内の流速として、１〜２０ｍ/ｓが好ましく、５〜１０ｍ/ｓがより好ましい。
【００３８】
（３）ポリオレフィン樹脂を加熱する工程
本工程では、供給されたポリオレフィン樹脂が押出機内部で加熱される。具体的な加熱温度は、使用するポリオレフィンの種類によって異なるが、例えば、ポリエチレンの場合は１４０〜２５０℃、特に１５０〜２５０℃であるのが好ましく、ポリプロピレンの場合は１６０〜２５０℃、特に１８０〜２５０℃であることが好ましい。２５０℃以上の場合、ポリオレフィン樹脂の酸化劣化開始温度以上となるため、劣化が促進される傾向にある。
【００３９】
（４）加熱された前記ポリオレフィン樹脂に可塑剤を添加し混合・混練する工程
本工程では、加熱されたポリオレフィン樹脂に可塑剤を添加し、押出機にて混合、溶融混練しポリオレフィン溶液を調製する。ポリオレフィン溶液の調製は特に限定されないが、二軸押出機中で行うのが好ましい。二軸押出機のスクリューの長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）は２０〜１００の範囲が好ましく、３５〜７０の範囲がより好ましい。Ｌ／Ｄを２０未満にすると、溶融混練が不十分となる場合がある。Ｌ／Ｄを１００超にすると、ポリオレフィン溶液の滞留時間が増大し劣化を促進する場合がある。
【００４０】
（５）前記ポリオレフィン溶液を調製後、前記押出機内のガス（空気、不活性ガス）を吸引し排気する工程
ポリオレフィン樹脂と可塑剤の混練完了時、調製されたポリオレフィン溶液は、押出機内のガス（空気、不活性ガス）が溶存しており、溶液に加わる圧力および温度変化により気泡が発生することがある。本工程では、樹脂の性状異常や外観不良の元となる気泡を吸引し排気することが好ましい。押出機内のガスは、原料の混練開始とともに、原料である樹脂と混在する状態になるが、混練が進むにつれて、押出機内の圧力により気泡同士が徐々に凝集し、混練完了時（押出機の最終段）には、一か所に集まる。このため、空気の排気は、押出機内にて気泡が集まる場所、即ち、混練が完了する最終段に、ベント孔を形成し、排気筒を介して真空ポンプで押出機内を排気する。このようにして、ポリオレフィン溶液に含まれていたガスが排気される。さらに、ガスの吸引は、好ましくは−１０〜−３００ｋＰａ、より好ましくは−５０〜−２００ｋＰａ、特に好ましくは−５０〜−１００ｋＰａの範囲の吸引圧で吸引し排気することが好ましい。このような範囲の吸引圧で吸引することにより、ポリオレフィン樹脂溶液に含まれる気泡が除去され外観に影響を及ぼさないポリオレフィン溶液が得られる。
【００４１】
（６）混練後の前記ポリオレフィン溶液を押出機から押出し、口金からシート状に吐出する工程
本工程では、ポリオレフィン溶液が前記押出機から押出された後、配管を経由し口金からシート状に吐出される。このときの配管の温度は１５０〜３００℃、特に１８０〜２５０℃の範囲であることが好ましい。配管の温度を１５０℃以上に設定することにより、ポリオレフィン溶液の溶融状態を維持できる。また配管の温度を３００℃以下に設定することにより、ポリオレフィン溶液の劣化が最小限に抑制できる。またポリオレフィン溶液の配管内での滞留時間は１０〜１２０分、特に１０〜９０分の範囲に設定されていることが好ましい。滞留時間を１０分以上に設定することにより、ポリオレフィン溶液が配管を滞留する過程において、ポリオレフィン溶液の不純物を除く処理等を十分に行うことができる。また滞留時間を１２０分以下にすることによりポリオレフィン溶液の劣化を最小限度に抑制できる。押出機からポリオレフィン樹脂を押し出す時の押し出し速度は、１〜１０ｍ／分である。口金としては、通常長方形の口金形状をしたシート口金が用いられる。シート口金を用いた場合の口金ギャップは通常０．１〜５ｍｍであり、押出し成形時には１４０〜２５０℃に加熱される。
【００４２】
（７）シート状に押出された前記ポリオレフィン溶液を冷却してゲル状シートを形成する工程
口金からシート状に押出された押出成形体を冷却することによりゲル状シートを形成する。冷却は少なくともゲル化温度以下まで５０℃／分以上の速度で行うのが好ましい。このような冷却を行うことによりポリオレフィン系樹脂相が可塑剤によりミクロ相分離された構造を固定化できる。冷却は２５℃以下まで行うのが好ましい。冷却速度が前記範囲内であると結晶化度が適度な範囲に保たれ、延伸に適したゲル状シートとなる。冷却方法としては冷風、冷却水等の冷媒に接触させる方法、冷却ロールに接触させる方法等を用いることができるが、冷媒で冷却したロールに接触させて冷却させることが好ましい。
【００４３】
（８）前記ゲル状シートを加熱、延伸する工程
次いで、ゲル状シートを延伸する。ゲル状シートの延伸は、湿式延伸ともいう。湿式延伸は、少なくとも一軸方向に行う。ゲル状シートは可塑剤を含むので、均一に延伸できる。ゲル状シートは、加熱後、テンター法、ロール法、インフレーション法、又はこれらの組合せにより所定の倍率で延伸するのが好ましい。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよいが、二軸延伸が好ましい。二軸延伸の場合、同時二軸延伸、逐次延伸及び多段延伸（例えば同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ）のいずれでもよい。
【００４４】
湿式延伸における、最終的な面積延伸倍率（面倍率）は、例えば、一軸延伸の場合、３倍以上が好ましく、４倍以上３０倍以下がより好ましい。また、二軸延伸の場合、最終的な面積延伸倍率は９倍以上が好ましく、１６倍以上がより好ましく、２５倍以上がさらに好ましい。湿式延伸における最終的な面積延伸倍率の上限は１００倍以下が好ましく、６４倍以下がより好ましい。また、湿式延伸における最終的な延伸倍率はＭＤ方向（機械方向：長手方向）及びＴＤ方向（幅方向：横手方向）のいずれでも３倍以上が好ましく、ＭＤ方向とＴＤ方向とで互いに同じでも異なってもよい。延伸倍率を５倍以上とすると、突刺強度の向上が期待できる。なお、本ステップにおける延伸倍率とは、本ステップ直前のゲル状シートを基準として、次ステップに供される直前のゲル状シートの延伸倍率のことをいう。また、ＴＤ方向は、微多孔膜を平面でみたときにＭＤ方向に直交（交差）する方向である。
【００４５】
延伸温度は、ポリオレフィン樹脂の結晶分散温度（Ｔｃｄ）〜（Ｔｃｄ）＋３０℃の範囲内にすることが好ましく、結晶分散温度（Ｔｃｄ）＋５℃〜結晶分散温度（Ｔｃｄ）＋２８℃の範囲内にすることがより好ましく、（Ｔｃｄ）＋１０℃〜（Ｔｃｄ）＋２６℃の範囲内にすることが特に好ましい。延伸温度が前記範囲内であるとポリオレフィン樹脂延伸による破膜が抑制され、高倍率の延伸が可能となる。ここで結晶分散温度（Ｔｃｄ）とは、ＡＳＴＭ  Ｄ４０６５に基づいて動的粘弾性の温度特性測定により求められる値をいう。前記の超高分子量ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレン及びポリエチレン組成物は、約９０〜１００℃の結晶分散温度を有する。従って、ポチエチレンを原料として用いた場合の延伸温度は、例えば、９０℃以上１３０℃以下とすることができる。
【００４６】
以上のような延伸によりポリエチレンラメラ間に開裂が起こり、ポリエチレン相が微細化し、多数のフィブリルが形成される。フィブリルは三次元的に不規則に連結した網目構造を形成する。延伸により機械的強度が向上するとともに細孔が拡大するが、適切な条件で延伸を行うと、貫通孔径を制御し、さらに薄い膜厚でも高い空孔率を有する事が可能となる。このため、より安全で高性能な電池用セパレータに好適である。
【００４７】
（９）延伸後のゲル状シートから可塑剤を除去して微多孔膜（フィルム）を形成する工程
次いで、前記延伸後のゲル状シートから可塑剤を除去して微多孔膜（フィルム）とする。可塑剤の除去は、洗浄溶媒を用いた洗浄により行う。ポリオレフィン相は成膜用溶剤相と相分離しているので、可塑剤を除去すると、微細な三次元網目構造を形成するフィブリルからなり、三次元的に不規則に連通する孔（空隙）を有する多孔質の膜が得られる。洗浄溶媒及びこれを用いた可塑剤の除去方法は公知であるので説明を省略する。例えば特公平６−１０４７３６号公報や特開２００２−２５６０９９号公報に開示の方法を利用することができる。
【００４８】
（１０）前記フィルムを乾燥させる工程
次いで、可塑剤を除去した微多孔膜を、加熱乾燥法又は風乾法により乾燥する。乾燥温度はポリオレフィン樹脂の結晶分散温度（Ｔｃｄ）以下であるのが好ましく、特にＴｃｄより５℃以上低いのが好ましい。乾燥は、微多孔膜フィルムを１００質量％（乾燥重量）として、残存洗浄溶媒が５質量％以下になるまで行うのが好ましく、３質量％以下になるまで行うのがより好ましい。残存洗浄溶媒が前記範囲内であると、後段の微多孔膜フィルムの延伸工程及び熱処理工程を行ったときにポリオレフィン微多孔膜の空孔率が維持され、透過性の悪化が抑制される。
【００４９】
また、乾燥後のフィルムポリオレフィン微多孔膜は、熱処理が行われてもよい。熱処理によって結晶が安定化し、ラメラが均一化される。熱処理方法としては、熱固定処理及び熱緩和処理の少なくとも一方を用いることができる。熱固定処理とは、膜のＴＤ方向の寸法が変わらないように膜のＴＤ方向両端部を保持しながら加熱する熱処理である。熱固定処理は、テンター方式又はロール方式により行うのが好ましい。熱緩和処理とは、膜を加熱中にＭＤ方向やＴＤ方向に熱収縮させる熱処理である。例えば、熱緩和処理方法としては特開２００２−２５６０９９号公報に開示の方法があげられる。熱処理温度はポリオレフィン樹脂の結晶分散温度（Ｔｃｄ）〜融点（Ｔｍ）の範囲内が好ましい。
【００５０】
また、熱処理後のポリオレフィン微多孔膜に対して、さらに、架橋処理及び親水化処理を行うこともできる。例えば、微多孔膜に対して、α線、β線、γ線、電子線等の電離放射線を照射することにより、架橋処理を行う。電子線の照射の場合、０．１〜１００Ｍｒａｄの電子線量が好ましく、１００〜３００ｋＶの加速電圧が好ましい。架橋処理により微多孔膜のメルトダウン温度が上昇する。また、親水化処理は、モノマーグラフト、界面活性剤処理、コロナ放電等により行うことができる。モノマーグラフトは架橋処理後に行うのが好ましい。
【００５１】
なお、下記条件等を採用することにより、突刺強度が４００ｇ／２０μｍ以上１５００ｇ／２０μｍ以下、かつ突刺強度の変動偏差が１％以下であるポリオレフィン微多孔膜を製造することができる。
【００５２】
窒素供給位置：押出機原料投入口より押出機スクリュー長の１０％下流位置
窒素供給量：１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ
供給流速：１０〜２０ｍ／ｓｅｃ
面積延伸倍率：２５〜６４倍。
【００５３】
以上説明した本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法により得られたポリオレフィン微多孔膜は、樹脂の性状異常がなく品質に優れ、二次電池用セパレータとして好適に使用できる。
【００５４】
［電池用セパレータ］
本発明のポリオレフィン微多孔膜は、水系電解液を使用する電池、非水系電解質を使用する電池のいずれにも好適に使用できる。具体的には、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−亜鉛電池、銀−亜鉛電池、リチウム二次電池、リチウムポリマー二次電池等の二次電池のセパレータとして好ましく用いることができる。中でも、非水系電解質を使用するリチウムイオン二次電池のセパレータとして用いることが好ましい。
【００５５】
リチウムイオン二次電池は、正極と負極がセパレータを介して積層されており、セパレータが電解液（電解質）を含有している。電極の構造は特に限定されず、従来公知の構造を用いることができ、例えば、円盤状の正極および負極が対向するように配設された電極構造（コイン型）、平板状の正極および負極が交互に積層された電極構造（積層型）、積層された帯状の正極および負極が巻回された電極構造（捲回型）等にすることができる。
【００５６】
リチウムイオン二次電池に使用される、集電体、正極、正極活物質、負極、負極活物質および電解液は、特に限定されず、従来公知の材料を適宜組み合わせて用いることができる。
【００５７】
以下、本発明を実施例等によりさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００５８】
測定方法および評価方法は次の通りである。
【００５９】
（１）メルトフローレイト（ＭＩ）
ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０−１（２０１４）のＡ法に準じて、試験温度及び荷重をそれぞれ２３０℃、２．１６ｋｇｆ（２１．１８Ｎ）に設定して測定した（単位：ｇ／１０ｍｉｎ）。
【００６０】
（２）重量平均分子量（Ｍｗ）
Ｍｗは以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により求めた。
測定装置：Waters Corporation製GPC-150C
カラム：昭和電工株式会社製Shodex UT806M
カラム温度：１４５℃
溶媒（移動相）：１，２，４−トリクロロベンゼン
溶媒流速：１．０ｍｌ／分
試料濃度：０．１質量％（溶解条件：145℃／１ｈ）
インジェクション量：500μｌ
検出器：Waters Corporation製ディファレンシャルリフラクトメーター
検量線：単分散ポリスチレン標準試料を用いて得られた検量線から、所定の換算定数を用いて作成した。
【００６１】
（３）フィルム外観
微多孔膜を９５ｍｍ×９５ｍｍに切り出し、照明付き拡大鏡ルーペ（ＰＥＡＫ社製、ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＮＧ  ＬＵＰＥ）の上に皺なく広げ、透過光で微多孔膜を観察した。長径０．３ｃｍ以上の透明な斑点を数え、斑点の数が３個以内の物をＳ（優）、３個を超え５個以内のものをＡ（良）、５個を超え１０個以内のものをＢ（可）、１０個を超えたものをＣ（不可）と評価した。
【００６２】
（４）投入原料の吹き上がり
所定の条件にて押出機へ不活性ガスを供給した状態で、パウダー原料をフィーダーから押出機投入口へ投入し、ホッパー内部の不活性ガスによる原料の吹き上がり状態を目視にて観察した。原料が吹き上がらない状態をＡ（良）、１〜１０ｃｍ程度原料の吹き上がりが発生した状態をＢ（可）、１０ｃｍ以上原料の吹き上がりが発生した状態をＣ（不可）と評価した。
【００６３】
（５）不活性ガスの供給安定性評価
所定の条件にて押出機へ不活性ガスを供給した状態で、２４時間押出機連続運転を行い、ガス流量の供給安定性を評価した。運転開始時の供給流量に対して、２４時間後の供給流量の変化率が１％以下のものをＡ（良）、２〜５％のものをＢ（可）、５%以上のものをＣ（不可）とした。
【００６４】
（６）吐出変動量
規定量の原料を押出機へ投入し、混合、混練したポリオレフィン溶液を押出機より押出し、１分毎に押出されるポリオレフィン溶液の重量を計量し、１０回測定した後に、１分当りの押出量の平均値、標準偏差を算出した。押出量の標準偏差を平均値で除した割合を押出変動量として算出、評価した。押出変動量が１％以下のものをＳ（優）、１〜２％のものをＡ（良）、２〜５％のものをＢ（可）、５％以上のものをＣ（不可）とした。
【００６５】
（７）突刺強度および変動量
先端が球面（曲率半径Ｒ：０．５ｍｍ）の直径１ｍｍの針で、膜厚Ｔ１の多層微多孔膜を２ｍｍ／秒の速度で突刺したときの最大荷重を測定した。最大荷重の測定値Ｌ１を、式：Ｌ２＝（Ｌ１×２０）／Ｔ１により、膜厚を２０μｍとしたときの最大荷重Ｌ２に換算し、突刺強度とした。１０回測定を行い、平均値、標準偏差を算出した。標準偏差を平均値で除した割合を強度変動量として算出、評価した。強度変動量が１％以下のものをＡ（良）、１〜４％のものをＢ（可）、５％以上のものをＣ（不可）とした。
【００６６】
［実施例１、２]
表１に示す組成及び条件にて、ポリオレフィン樹脂と可塑剤である流動パラフィンと酸化防止剤としてのテトラキス［メチレン−３−（３，５−ジターシャリーブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオネート］メタン（ポリオレフィン樹脂１００質量部当たり０．３質量部）を、図１に示す不活性ガス供給口Ａ（押出機原料投入口より押出機スクリュー長の１０％下流位置）より窒素を供給する二軸押出機にて、溶融混練し、ポリオレフィン樹脂組成物を調製し、二軸押出機からＴ形状の口金に供給し、押出した。その後、押出し成形体を、冷却ロールで引き取りながら冷却し、ゲル状シートを形成した。形成したゲル状シートを、表１に記載の延伸条件にてテンター延伸機により同時二軸延伸（湿式延伸）した。延伸したゲル状シートは２０ｃｍ×２０ｃｍのアルミニウム枠板に固定し、２５℃に温調した塩化メチレン浴中に浸漬し、１００ｒｐｍで３分間揺動しながら流動パラフィンを除去し、室温で風乾し、乾燥膜を得た。乾燥膜を、バッチ式延伸機を用いて、１２６℃で表１に記載の乾式延伸倍率にてＭＤ方向、ＴＤ方向に乾式延伸した。次に、この膜をテンター法により、１２６℃で８％収縮させながら熱緩和処理を行った。得られたポリオレフィン微多孔質膜の評価結果を表１に併せて記載した。なお、表１中、ＵＨＭｗＰＥは、Ｍｗが２．０×１０６の超高分子量ポリエチレンを示し、ＨＤＰＥは、Ｍｗが６．０×１０５の高密度ポリエチレンを示し、ＰＰは、Ｍｗが３．０×１０６のポリプロピレンを示す。溶融混練物（樹脂組成物）中の樹脂濃度（質量％）とは、ポリオレフィン樹脂と可塑剤の合計に対するポリオレフィン樹脂の含有量を示す。溶融混練物（樹脂組成物）中の樹脂濃度（質量％）とは、ポリオレフィン樹脂と可塑剤の合計に対するポリオレフィン樹脂の含有量を示す。滞留時間（分）は、押出機より押出されてから口金に到達するまでの時間とし、「ポリマーラインの総体積／吐出量」にて算出する。延伸倍率は、湿式延伸前のゲル状シートを基準として、延伸後（熱固定処理前）のポリオレフィン微多孔膜の面積延伸倍率を示す。
【００６７】
［比較例１、２]
原料を二軸押出機に供給する際に、窒素を供給しなかったこと以外は実施例１、２と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作成した。
【００６８】
［比較例３]
原料を二軸押出機に供給する際に、窒素の供給量を５０Ｌ/ｍｉｎ、窒素供給流速を２０ｍ/ｓとしたこと以外は実施例１と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作成した。
【００６９】
［比較例４]
原料を二軸押出機に供給する際に、窒素の供給量を５Ｌ/ｍｉｎ、窒素供給流速を２ｍ/ｓとしたこと以外は実施例１と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作成した。
【００７０】
［比較例５]
原料を二軸押出機に供給する際に、窒素の供給量を１５Ｌ/ｍｉｎ、窒素供給流速を２０ｍ/ｓとしたこと以外は実施例１と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作成した。
【００７１】
［比較例６]
原料を二軸押出機に供給する際に、窒素の供給位置を図１に示す供給位置Ｂ（押出機原料投入口位置）にしたこと以外は実施例１と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作成した。
【００７２】
［比較例７]
原料を二軸押出機に供給する際に、窒素の供給位置を図１に示す供給位置Ｃ（押出機原料投入口より押出機スクリュー長の３０％下流位置）にしたこと以外は実施例１と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作成した。
【００７３】
［比較例８]
原料を二軸押出機に供給する際に、窒素の供給量を２０Ｌ/ｍｉｎ、窒素供給流速を３０ｍ/ｓとしたこと以外は実施例１と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作成した。
【００７４】
［比較例９]
原料を二軸押出機に供給する際に、押出機ベント部での吸引圧を０ｋＰａとしたこと以外は実施例１と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を作成した。
【００７５】
比較例で得られたポリオレフィン微多孔質膜の評価結果を表１に記載した。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
表１の結果から明らかなように、本実施形態の製造方法は、製造工程におけるポリオレフィン溶液の性状異常を抑制し、押出機での吐出精度が優れるため、ポリオレフィン微多孔膜を歩留まり、品質及び収率が改善された工程にて製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法は、製造工程におけるポリオレフィン溶液の性状異常が抑制されているため、ポリオレフィン微多孔膜を、歩留まり、品質及び収率が向上した工程にて製造することができ、二次電池用セパレータ用のポリオレフィン樹脂組成物の製造方法として好適である。
【図１】
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【国際調査報告】
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