JPH0575011B2 - - Google Patents
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Description
[産業上の利用分野]
本発明は超高分子量ポリエチレンの微多孔膜を
製造する方法に関する。特に本発明は均一で膜厚
の大きな超高分子量ポリエチレン微多孔膜を効率
的に製造する方法に関する。 [従来の技術] 微多孔膜は電池用セパレーター、電解コンデン
サー用隔膜、各種フイルター、透湿防水衣料、逆
浸透濾過膜、限外濾過膜、精濾過膜等の各種用途
に用いられている。 従来、ポリオレフイン微多孔膜の製造方法とし
ては、例えば異種ポリマー等の微粉体からなる孔
形成剤をポリオレフインに混合してミクロ分散さ
せせた後、孔形成剤を抽出する混合抽出法、ポリ
オレフイン相を溶媒でミクロ相分離することによ
り多孔構造とする相分離法、異種固体がミクロ分
散しているポリオレフイン成形体に延伸などの歪
を与えることにより異種固体間を界面破壊して空
孔を生じさせ多孔化する延伸法などが行われてい
る。しかし、これらの方法で通常分子量が50万未
満程度のポリオレフインが用いられているため、
延伸による薄膜化および高強度化には限界があつ
た。 最近、高強度および高弾性のフイルムに形成し
得る超高分子量ポリオレフインが開発され、これ
による高強度の微多孔膜の製造が種々提案され
た。 例えば特開昭58−5228号は超高分子量ポリエチ
レンを非揮発性溶剤に溶解し、この溶液から繊維
またはフイルムなどのゲルを成形し、この溶剤を
含むゲルを揮発性溶剤で抽出処理した後、加熱延
伸する方法を開示している。しかしながら、非揮
発性溶剤で高度に膨潤した多孔性組織を有するゲ
ルは、2方向に延伸しようとしても高配向の延伸
ができず、網状組織の拡大により破断し易く、得
られるフイルムは強度が小さく、また形成される
孔径が大きくなるという欠点があつた。一方、非
揮発性溶媒を揮発性溶剤で抽出した後に乾燥した
ゲルは網状組織が収縮緻密化するが、揮発性溶剤
の不均一な蒸発によりフイルム原反にそりが発生
し易く、また収縮緻密化により高倍倍率の延伸が
できないという欠点があつた。 これに対し特開昭60−242035号は重量平均分子
量が5×105以上の超高分子量ポリエチレンを溶
媒中で加熱溶解した溶液からゲル状シート成形
し、該ゲル状シート中の溶媒量を10〜80重量%に
脱溶媒処理し、次いで加熱延伸した後、残留溶媒
を除去することにより、厚さが10μm以下、破断
強度が200Kg/cm2以上、空孔率が30%以上である
超高分子量ポリエチレンの微多孔膜を製造する方
法を開示している。 この方法においては、通常1〜10重量%のポリ
エチレン溶液から成形して得られる通常0.1〜5
mm程度の厚さのゲル状物が、脱溶剤処理後1軸方
向に2倍以上でかつ面倍率が10倍以上に二軸延伸
される。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながらこのようにして得られる超高分子
量ポリエチレン微多孔膜は10μm以下と極めて薄
いため、大きな強度及び耐圧を要する用途には適
ない。そこで膜厚を上げるために支持体上に流延
するポリマー溶液の量を多くしようとすると冷却
速度が低下し、結晶化が進みすぎて延伸が容易で
なくなる。またダイスより超高分子量ポリエチレ
ン溶液を押出してゲル状シートを形成する場合に
も、膜厚を大きくすると、ダイスを出たときのス
ウエルやネツクインが大きく均一な膜を形成しに
くいのみならず、冷却速度が不十分であるので結
晶化が進みすぎ、延伸しにくい分子構造となる。 従つて本発明の目的は超高分子量ポリエチレン
から均一かつ厚膜の微多孔膜を効率的に製造する
方法を提供することである。 [問題点を解決するための手段] 上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は
ダイス中で超高分子量ポリエチレン溶液をあらか
じめある程度冷却しておくことにより、微多孔化
が可能な厚膜のゲル状シートを形成することがで
きることを発見し、本発明に想到した。 すなわち、比較的厚い超高分子量ポリエチレン
微多孔膜を製造する本発明の方法は、重量平均分
子量が5×105以上の超高分子量ポリエチレンの
溶液を調製し、前記溶液をダイスを冷却すること
により90℃以下に50℃/分以上の冷却速度で急冷
しながら、前記ダイスより押出してゲル状成形物
を形成し、前記ゲル状成形物に含まれる溶媒の少
なくとも10重量%を除去して前記ゲル状成形物中
の前記超高分子量ポリエチレンの含有量を10〜90
重量%にし、前記超高分子量ポリエチレンの融点
+10℃以下の温度で延伸し、しかる後残存溶媒を
除去することを特徴とする。 本発明において用いる超高分子量ポリエチレン
は、重量平均分子量が5×105以上、好ましくは
1×106〜15×106の範囲のものである。重量平均
分子量が5×105未満では、超高分子量ポリエチ
レンの特徴である高弾性率で高強度のフイルムが
得られない。一方、上限は特に限定的ではない
が、15×106を越えるものは、ゲル状成形物の形
成において成形性に劣る。 なお、上記の超高分子量ポリエチレンには必要
に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、アン
チブロツキング剤、顔料、染料、無機充填剤など
の各種添加剤を本発明の目的を損わない範囲で添
加することができる。 本発明において原料となる超高分子量ポリエチ
レンの溶液は、上記の重量平均分子量5×105以
上のポリエチレンを溶媒に加熱溶解することによ
り調製する。この溶媒としては、超高分子量ポリ
エチレンを十分に溶解できるものであれば特に限
定されない。例えば、ノナン、デカン、ウンデカ
ン、ドデカン、デカリン、パラフイン油などの脂
肪族または環式の炭化水素、あるいは沸点がこれ
らに対応する鉱油留分などがあげられるが、溶媒
含有量が安定なゲル状成形物を得るためにはパラ
フイン油のような不揮発性の溶媒が好ましい。 加熱溶解は、超高分子量ポリエチレンが溶媒中
で完全に溶解する温度で撹拌しながら行う。その
温度は140〜250℃の範囲である。また、超高分子
量ポリエチレン溶液の濃度は1〜10重量%が好ま
ししい。濃度が高すぎると均一な溶液の調製が難
かしい。なお、加熱溶解にあたつてはポリエチレ
ンの酸化劣化を防止するために酸化防止剤を添加
するが好ましい。 次にこの超高分子量ポリエチレンの加熱溶液を
急冷しながらダイスより押出す。急冷は少くとも
50℃/分の速度で90℃以下まで、好ましくは50〜
0℃まで行う。この急冷はダイス内に水を循環さ
せたり、ダイスを水中に浸漬したりして、ダイス
を冷却することにより行う。 超高分子量ポリエチレン溶液がゲル化すると抵
抗が大きくなつてダイスからの押出しが困難なる
と予想されるが、本発明者は思いがけなく比較的
容易にポリエチレンゲルを押出すことができるこ
とを発見した。この理由は必ずしも明確でない
が、パラフイン油等の不揮発性溶媒で膨潤した超
高分子量ポリエチレンゲルが比較スリツト幅の広
いダイス口に対して低いい抵抗を有するためであ
ると考えられる。このため比較的厚い、例えば5
〜20mm、好ましくは5〜10mmの厚さの超高分子量
ポリエチレンゲルの成形物を得ることができる。
このゲル状成形物は通常シート状である。なお押
出し速度は溶液の温度、冷媒の温度、冷却部分の
長によるが、通常2〜3cm乃至2〜3m/分であ
る。 ゲル状成形物は次に脱溶媒処理する。脱溶媒処
理は、ゲル状成形物を易揮発性溶剤に浸漬し抽出
して乾燥する方法、圧縮する方法、加熱する方法
またはこれらの組合せによる方法などにより行う
ことができきる。ゲル状成形物の構造を著しく変
化させることなく溶媒を除去するためには易揮発
性溶剤による抽出除去が好ましいが、抽出時間を
短縮するためには圧縮する方法との組合せによる
方法が効果である。この易揮発性溶剤としては、
ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素、
塩化メチレン、四塩化炭素などの塩素化炭化水
素、三フツ化エタンなどのフツ化炭化水素、ジエ
チルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類など
があげられる。これらの溶剤は超高分子量ポリエ
チレンの溶解に用いた溶媒に応じて適宜選択し、
単独もしくは混合して用いる。 また、ゲル状成形物中の溶媒の除去量は、含ま
れる溶媒に対して少くとも10重量%で、ゲル状成
形物中に含まれる超高分子量ポリエチレンが10〜
90重量%、好ましくは10〜60重量%になるように
脱溶媒処理することが必要である。ゲル状成形物
からの溶媒の除去量が含まれる溶媒に対し10重量
%未満で、ゲル状成形物中に含まれるポリエチレ
ンが10重量%未満では、ゲル状成形物が溶媒で高
度に膨潤しているために加熱延伸においてゲルの
溶解を起し易い。また部分的に不均一延伸を起し
易く、厚さの均一な延伸成形物が得難く、延伸に
ともなう溶媒の滲み出しなど取扱いの上からも好
ましくない。一方、ゲル状成形物中に含まれるポ
リエチレンが90重量%を越えるまで溶媒を除去す
ると、ゲル状成形物の網状組織の緻密化が進み過
ぎて高倍率の延伸ができず、高弾性率および高強
度の微多孔膜が得られない。なお、ゲル状成形物
中に含まれる溶媒の除去量は、ゲル状成形物に対
する易揮発性溶剤の量、時間あるいはゲル状成形
物の圧縮圧力などによつて調節することができ
る。 また、ゲル状成形物の易揮発性溶剤による脱溶
媒処理では、ゲル状成形物中に不揮発性溶媒に代
つて吸収された易揮発性溶剤の蒸発に伴ない、ゲ
ル状成形物が3軸方向へ収縮やたわみを生じやす
い。そこでこれを防止し、平滑で二軸(縦、横)
方向の収縮が小さくて均一で高倍率の延伸が可能
な原反を得るため、ゲル状成形物を厚さ方向に選
択的に収縮することが好ましい。その収縮率は、
厚さ方向に50%以上、好ましくは70%以上で、ま
た2軸方向には20%以下であるのが好ましい。ゲ
ル状成形物の厚さ方向への選択的な収縮は、例え
ばゲル状成形物を平滑な支持体へ密着したり、2
軸方向からの把持あるいは多孔質板で挟むなどの
状態で易揮発性溶剤を蒸発させる方法により行う
ことができる。 延伸は、脱溶媒処理したゲル状成形物の原反を
加熱し、通常のテンター法、ロール法、インフレ
ーシヨン法、圧延法もしくはこれらの方法の組合
せによつて所定の倍率で行う。2軸延伸が好まし
く、縦横同時延伸または逐次延伸のいずれでもよ
い。 延伸温度では、超高分子量ポリエチレンの融点
+10℃以下、好ましくは結晶分散温度から結晶融
点未満の範囲である。例えば、90〜140℃で、よ
り好ましくは110〜130℃の範囲である。延伸温度
が融点+10℃を越える場合は、樹脂の溶融により
延伸による分子鎖の配向ができない。また、延伸
温度が結晶分散温度未満では、樹脂の軟化が不十
分で、延伸において破壊し易く、高倍率の延伸が
できない。 また、延伸倍率は、原反の厚さによつて異なる
が、1軸方向で少くとも2倍以上、好ましくは5
〜20倍、面倍率で10倍以上、好ましくは25〜400
倍である。面倍率が10倍未満では延伸が不十分で
高弾性、高強度の微多孔膜が得られない。一方、
面倍率が400倍を越えると延伸装置、延伸操作な
どの点で制約が生じる。 延伸成形物は、前記の易揮発性溶剤に浸漬して
残留する溶媒を抽出除去した後、溶剤を蒸発して
乾燥する。溶媒の抽出は、延伸成形物中の溶媒が
1重量%未満になるまで行うことが必要である。 以上のようにして製造した超高分子量ポリエチ
レン微多孔膜は、空孔率が30%以上で貫通孔径が
0.001〜0.5μmである。また本発明の方法により
微多孔膜を比較的厚く、すなわち10μmより厚
く、好ましくは10〜50μmの厚さにすることがで
きる。本発明の方法により得られた微多孔膜はこ
のように厚いため、大きな強度と耐圧性を要する
用途に特に有効である。 [実施例] 以下に、本発明の実施例を示す。なお、実施例
における試験方法は次の通りである。 (1) フイルムの厚さ:断面を走査型電子顕微鏡に
より測定。 (2) 引張破断強度:幅15mmの短冊状試験片の破断
荷重をASTM D882に準拠して測定。 (3) 通気度:JIS P8117に準拠 (4) 透水度:微多孔膜を平膜モジユールに組み込
み、蒸留水/エタノール混合液(50/50容積
比)で通水して親水化処理を行い、蒸留水で
充分に洗浄した後、380mmHgの水圧をかけ
たときの濾液の透過量を測定して求めた。 (5) 糖類の阻止率:上記(4)で記載したモジユール
を用いて、380mmHgの差圧下で0.05重量%
のプルラン(昭和電工社製、分子量10万及び
20万の糖類)の水溶液を循環させたときに、
濾液中に含まれるプルランの濃度を示差屈折
率測定から求め、次式により計算した。 糖類の阻止率={1−(澣液中のプルラン濃度/
原液中プルラン濃度)}×100 実施例 1 重量平均分子量(w)が2×106のポリエチ
レン4.0重量%と流動パラフイン(64cst/40℃)
96.0重量%との混合液100重量部に、2,6−ジ
−t−ブチル−p−クレゾール(「BHT」、住友
化学工業社製)0.125重量部とテトラキス(メチ
レン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒド
ロキシフエニル)−プロピオネート)メタン(「イ
ルガノツクス1010」、チバガイギー社製)0.25重
量部との酸化防止剤を加えて混合した。この混合
液を撹拌機付のオートクレーブに充填し、200℃
で90分間撹拌して均一な溶液を得た。 この溶液を直径45mmの押出機により、ダイリツ
プ先端部を水冷したロングリツプTダイ(ダイリ
ツプ開度6mm)に供給し、厚さ6mmのゲル状シー
トを押出した。Tダイから押出された直後のシー
トの温度は60℃であり、シートは十分にゲル化し
ていた。 このゲル状シートを塩化メチレン250ml中に60
分間浸漬した後、平滑板にはり付けた状態で塩化
メチレンを蒸発乾燥し、流動パラフイン含有量が
84.0重量%の原反を作成した。 得られた原反シートを9×9cmに切断し、二軸
延伸機にセツトして、温度125℃、延伸速度30
cm/分で7×7倍に同時二軸延伸を行つた。得ら
れた延伸膜を塩化メチレンで洗浄して残留する流
動パラフインを抽出除去した後、乾燥して超高分
子量ポリエチレン微多孔膜を得た。その特性を表
1に示す。 実施例 2 ダイリツプ開度を6mmにして厚さ6mmのゲル状
シートを押出し、脱溶媒処理により流動パラフイ
ン80.1重量%を含有する原反を作成し、116℃で
5×5倍に同時二軸延伸した以外は実施例1と同
一条件で、厚さ22μmの超高分子量ポリエチレン
微多孔膜を得た。その特性を表1に示す。 実施例 3 ダイリツプ開度を8mmにして厚さ8mmのゲル状
シートを押出し、脱溶媒処理により流動パラフイ
ン78.8重量%を含有する原反を作成し、118℃で
6×6倍に同時二軸延伸した以外は実施例1と同
一条件で、厚さ38μmの超高分子量ポリエチレン
微多孔膜を得た。その特性を表1に示す。 実施例 4 ダイリツプ開度を10mmにして厚さ10mmのゲル状
シートを押出し、脱溶媒処理により流動パラフイ
ン85.0重量%を含有する原反を作成し、122℃で
7×7倍に同時二軸延伸した以外は実施例と同一
条件で、厚さ16μmの超高分子量ポリエチレン微
多孔膜を得た。その特性を表1に示す。
製造する方法に関する。特に本発明は均一で膜厚
の大きな超高分子量ポリエチレン微多孔膜を効率
的に製造する方法に関する。 [従来の技術] 微多孔膜は電池用セパレーター、電解コンデン
サー用隔膜、各種フイルター、透湿防水衣料、逆
浸透濾過膜、限外濾過膜、精濾過膜等の各種用途
に用いられている。 従来、ポリオレフイン微多孔膜の製造方法とし
ては、例えば異種ポリマー等の微粉体からなる孔
形成剤をポリオレフインに混合してミクロ分散さ
せせた後、孔形成剤を抽出する混合抽出法、ポリ
オレフイン相を溶媒でミクロ相分離することによ
り多孔構造とする相分離法、異種固体がミクロ分
散しているポリオレフイン成形体に延伸などの歪
を与えることにより異種固体間を界面破壊して空
孔を生じさせ多孔化する延伸法などが行われてい
る。しかし、これらの方法で通常分子量が50万未
満程度のポリオレフインが用いられているため、
延伸による薄膜化および高強度化には限界があつ
た。 最近、高強度および高弾性のフイルムに形成し
得る超高分子量ポリオレフインが開発され、これ
による高強度の微多孔膜の製造が種々提案され
た。 例えば特開昭58−5228号は超高分子量ポリエチ
レンを非揮発性溶剤に溶解し、この溶液から繊維
またはフイルムなどのゲルを成形し、この溶剤を
含むゲルを揮発性溶剤で抽出処理した後、加熱延
伸する方法を開示している。しかしながら、非揮
発性溶剤で高度に膨潤した多孔性組織を有するゲ
ルは、2方向に延伸しようとしても高配向の延伸
ができず、網状組織の拡大により破断し易く、得
られるフイルムは強度が小さく、また形成される
孔径が大きくなるという欠点があつた。一方、非
揮発性溶媒を揮発性溶剤で抽出した後に乾燥した
ゲルは網状組織が収縮緻密化するが、揮発性溶剤
の不均一な蒸発によりフイルム原反にそりが発生
し易く、また収縮緻密化により高倍倍率の延伸が
できないという欠点があつた。 これに対し特開昭60−242035号は重量平均分子
量が5×105以上の超高分子量ポリエチレンを溶
媒中で加熱溶解した溶液からゲル状シート成形
し、該ゲル状シート中の溶媒量を10〜80重量%に
脱溶媒処理し、次いで加熱延伸した後、残留溶媒
を除去することにより、厚さが10μm以下、破断
強度が200Kg/cm2以上、空孔率が30%以上である
超高分子量ポリエチレンの微多孔膜を製造する方
法を開示している。 この方法においては、通常1〜10重量%のポリ
エチレン溶液から成形して得られる通常0.1〜5
mm程度の厚さのゲル状物が、脱溶剤処理後1軸方
向に2倍以上でかつ面倍率が10倍以上に二軸延伸
される。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながらこのようにして得られる超高分子
量ポリエチレン微多孔膜は10μm以下と極めて薄
いため、大きな強度及び耐圧を要する用途には適
ない。そこで膜厚を上げるために支持体上に流延
するポリマー溶液の量を多くしようとすると冷却
速度が低下し、結晶化が進みすぎて延伸が容易で
なくなる。またダイスより超高分子量ポリエチレ
ン溶液を押出してゲル状シートを形成する場合に
も、膜厚を大きくすると、ダイスを出たときのス
ウエルやネツクインが大きく均一な膜を形成しに
くいのみならず、冷却速度が不十分であるので結
晶化が進みすぎ、延伸しにくい分子構造となる。 従つて本発明の目的は超高分子量ポリエチレン
から均一かつ厚膜の微多孔膜を効率的に製造する
方法を提供することである。 [問題点を解決するための手段] 上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は
ダイス中で超高分子量ポリエチレン溶液をあらか
じめある程度冷却しておくことにより、微多孔化
が可能な厚膜のゲル状シートを形成することがで
きることを発見し、本発明に想到した。 すなわち、比較的厚い超高分子量ポリエチレン
微多孔膜を製造する本発明の方法は、重量平均分
子量が5×105以上の超高分子量ポリエチレンの
溶液を調製し、前記溶液をダイスを冷却すること
により90℃以下に50℃/分以上の冷却速度で急冷
しながら、前記ダイスより押出してゲル状成形物
を形成し、前記ゲル状成形物に含まれる溶媒の少
なくとも10重量%を除去して前記ゲル状成形物中
の前記超高分子量ポリエチレンの含有量を10〜90
重量%にし、前記超高分子量ポリエチレンの融点
+10℃以下の温度で延伸し、しかる後残存溶媒を
除去することを特徴とする。 本発明において用いる超高分子量ポリエチレン
は、重量平均分子量が5×105以上、好ましくは
1×106〜15×106の範囲のものである。重量平均
分子量が5×105未満では、超高分子量ポリエチ
レンの特徴である高弾性率で高強度のフイルムが
得られない。一方、上限は特に限定的ではない
が、15×106を越えるものは、ゲル状成形物の形
成において成形性に劣る。 なお、上記の超高分子量ポリエチレンには必要
に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、アン
チブロツキング剤、顔料、染料、無機充填剤など
の各種添加剤を本発明の目的を損わない範囲で添
加することができる。 本発明において原料となる超高分子量ポリエチ
レンの溶液は、上記の重量平均分子量5×105以
上のポリエチレンを溶媒に加熱溶解することによ
り調製する。この溶媒としては、超高分子量ポリ
エチレンを十分に溶解できるものであれば特に限
定されない。例えば、ノナン、デカン、ウンデカ
ン、ドデカン、デカリン、パラフイン油などの脂
肪族または環式の炭化水素、あるいは沸点がこれ
らに対応する鉱油留分などがあげられるが、溶媒
含有量が安定なゲル状成形物を得るためにはパラ
フイン油のような不揮発性の溶媒が好ましい。 加熱溶解は、超高分子量ポリエチレンが溶媒中
で完全に溶解する温度で撹拌しながら行う。その
温度は140〜250℃の範囲である。また、超高分子
量ポリエチレン溶液の濃度は1〜10重量%が好ま
ししい。濃度が高すぎると均一な溶液の調製が難
かしい。なお、加熱溶解にあたつてはポリエチレ
ンの酸化劣化を防止するために酸化防止剤を添加
するが好ましい。 次にこの超高分子量ポリエチレンの加熱溶液を
急冷しながらダイスより押出す。急冷は少くとも
50℃/分の速度で90℃以下まで、好ましくは50〜
0℃まで行う。この急冷はダイス内に水を循環さ
せたり、ダイスを水中に浸漬したりして、ダイス
を冷却することにより行う。 超高分子量ポリエチレン溶液がゲル化すると抵
抗が大きくなつてダイスからの押出しが困難なる
と予想されるが、本発明者は思いがけなく比較的
容易にポリエチレンゲルを押出すことができるこ
とを発見した。この理由は必ずしも明確でない
が、パラフイン油等の不揮発性溶媒で膨潤した超
高分子量ポリエチレンゲルが比較スリツト幅の広
いダイス口に対して低いい抵抗を有するためであ
ると考えられる。このため比較的厚い、例えば5
〜20mm、好ましくは5〜10mmの厚さの超高分子量
ポリエチレンゲルの成形物を得ることができる。
このゲル状成形物は通常シート状である。なお押
出し速度は溶液の温度、冷媒の温度、冷却部分の
長によるが、通常2〜3cm乃至2〜3m/分であ
る。 ゲル状成形物は次に脱溶媒処理する。脱溶媒処
理は、ゲル状成形物を易揮発性溶剤に浸漬し抽出
して乾燥する方法、圧縮する方法、加熱する方法
またはこれらの組合せによる方法などにより行う
ことができきる。ゲル状成形物の構造を著しく変
化させることなく溶媒を除去するためには易揮発
性溶剤による抽出除去が好ましいが、抽出時間を
短縮するためには圧縮する方法との組合せによる
方法が効果である。この易揮発性溶剤としては、
ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素、
塩化メチレン、四塩化炭素などの塩素化炭化水
素、三フツ化エタンなどのフツ化炭化水素、ジエ
チルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類など
があげられる。これらの溶剤は超高分子量ポリエ
チレンの溶解に用いた溶媒に応じて適宜選択し、
単独もしくは混合して用いる。 また、ゲル状成形物中の溶媒の除去量は、含ま
れる溶媒に対して少くとも10重量%で、ゲル状成
形物中に含まれる超高分子量ポリエチレンが10〜
90重量%、好ましくは10〜60重量%になるように
脱溶媒処理することが必要である。ゲル状成形物
からの溶媒の除去量が含まれる溶媒に対し10重量
%未満で、ゲル状成形物中に含まれるポリエチレ
ンが10重量%未満では、ゲル状成形物が溶媒で高
度に膨潤しているために加熱延伸においてゲルの
溶解を起し易い。また部分的に不均一延伸を起し
易く、厚さの均一な延伸成形物が得難く、延伸に
ともなう溶媒の滲み出しなど取扱いの上からも好
ましくない。一方、ゲル状成形物中に含まれるポ
リエチレンが90重量%を越えるまで溶媒を除去す
ると、ゲル状成形物の網状組織の緻密化が進み過
ぎて高倍率の延伸ができず、高弾性率および高強
度の微多孔膜が得られない。なお、ゲル状成形物
中に含まれる溶媒の除去量は、ゲル状成形物に対
する易揮発性溶剤の量、時間あるいはゲル状成形
物の圧縮圧力などによつて調節することができ
る。 また、ゲル状成形物の易揮発性溶剤による脱溶
媒処理では、ゲル状成形物中に不揮発性溶媒に代
つて吸収された易揮発性溶剤の蒸発に伴ない、ゲ
ル状成形物が3軸方向へ収縮やたわみを生じやす
い。そこでこれを防止し、平滑で二軸(縦、横)
方向の収縮が小さくて均一で高倍率の延伸が可能
な原反を得るため、ゲル状成形物を厚さ方向に選
択的に収縮することが好ましい。その収縮率は、
厚さ方向に50%以上、好ましくは70%以上で、ま
た2軸方向には20%以下であるのが好ましい。ゲ
ル状成形物の厚さ方向への選択的な収縮は、例え
ばゲル状成形物を平滑な支持体へ密着したり、2
軸方向からの把持あるいは多孔質板で挟むなどの
状態で易揮発性溶剤を蒸発させる方法により行う
ことができる。 延伸は、脱溶媒処理したゲル状成形物の原反を
加熱し、通常のテンター法、ロール法、インフレ
ーシヨン法、圧延法もしくはこれらの方法の組合
せによつて所定の倍率で行う。2軸延伸が好まし
く、縦横同時延伸または逐次延伸のいずれでもよ
い。 延伸温度では、超高分子量ポリエチレンの融点
+10℃以下、好ましくは結晶分散温度から結晶融
点未満の範囲である。例えば、90〜140℃で、よ
り好ましくは110〜130℃の範囲である。延伸温度
が融点+10℃を越える場合は、樹脂の溶融により
延伸による分子鎖の配向ができない。また、延伸
温度が結晶分散温度未満では、樹脂の軟化が不十
分で、延伸において破壊し易く、高倍率の延伸が
できない。 また、延伸倍率は、原反の厚さによつて異なる
が、1軸方向で少くとも2倍以上、好ましくは5
〜20倍、面倍率で10倍以上、好ましくは25〜400
倍である。面倍率が10倍未満では延伸が不十分で
高弾性、高強度の微多孔膜が得られない。一方、
面倍率が400倍を越えると延伸装置、延伸操作な
どの点で制約が生じる。 延伸成形物は、前記の易揮発性溶剤に浸漬して
残留する溶媒を抽出除去した後、溶剤を蒸発して
乾燥する。溶媒の抽出は、延伸成形物中の溶媒が
1重量%未満になるまで行うことが必要である。 以上のようにして製造した超高分子量ポリエチ
レン微多孔膜は、空孔率が30%以上で貫通孔径が
0.001〜0.5μmである。また本発明の方法により
微多孔膜を比較的厚く、すなわち10μmより厚
く、好ましくは10〜50μmの厚さにすることがで
きる。本発明の方法により得られた微多孔膜はこ
のように厚いため、大きな強度と耐圧性を要する
用途に特に有効である。 [実施例] 以下に、本発明の実施例を示す。なお、実施例
における試験方法は次の通りである。 (1) フイルムの厚さ:断面を走査型電子顕微鏡に
より測定。 (2) 引張破断強度:幅15mmの短冊状試験片の破断
荷重をASTM D882に準拠して測定。 (3) 通気度:JIS P8117に準拠 (4) 透水度:微多孔膜を平膜モジユールに組み込
み、蒸留水/エタノール混合液(50/50容積
比)で通水して親水化処理を行い、蒸留水で
充分に洗浄した後、380mmHgの水圧をかけ
たときの濾液の透過量を測定して求めた。 (5) 糖類の阻止率:上記(4)で記載したモジユール
を用いて、380mmHgの差圧下で0.05重量%
のプルラン(昭和電工社製、分子量10万及び
20万の糖類)の水溶液を循環させたときに、
濾液中に含まれるプルランの濃度を示差屈折
率測定から求め、次式により計算した。 糖類の阻止率={1−(澣液中のプルラン濃度/
原液中プルラン濃度)}×100 実施例 1 重量平均分子量(w)が2×106のポリエチ
レン4.0重量%と流動パラフイン(64cst/40℃)
96.0重量%との混合液100重量部に、2,6−ジ
−t−ブチル−p−クレゾール(「BHT」、住友
化学工業社製)0.125重量部とテトラキス(メチ
レン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒド
ロキシフエニル)−プロピオネート)メタン(「イ
ルガノツクス1010」、チバガイギー社製)0.25重
量部との酸化防止剤を加えて混合した。この混合
液を撹拌機付のオートクレーブに充填し、200℃
で90分間撹拌して均一な溶液を得た。 この溶液を直径45mmの押出機により、ダイリツ
プ先端部を水冷したロングリツプTダイ(ダイリ
ツプ開度6mm)に供給し、厚さ6mmのゲル状シー
トを押出した。Tダイから押出された直後のシー
トの温度は60℃であり、シートは十分にゲル化し
ていた。 このゲル状シートを塩化メチレン250ml中に60
分間浸漬した後、平滑板にはり付けた状態で塩化
メチレンを蒸発乾燥し、流動パラフイン含有量が
84.0重量%の原反を作成した。 得られた原反シートを9×9cmに切断し、二軸
延伸機にセツトして、温度125℃、延伸速度30
cm/分で7×7倍に同時二軸延伸を行つた。得ら
れた延伸膜を塩化メチレンで洗浄して残留する流
動パラフインを抽出除去した後、乾燥して超高分
子量ポリエチレン微多孔膜を得た。その特性を表
1に示す。 実施例 2 ダイリツプ開度を6mmにして厚さ6mmのゲル状
シートを押出し、脱溶媒処理により流動パラフイ
ン80.1重量%を含有する原反を作成し、116℃で
5×5倍に同時二軸延伸した以外は実施例1と同
一条件で、厚さ22μmの超高分子量ポリエチレン
微多孔膜を得た。その特性を表1に示す。 実施例 3 ダイリツプ開度を8mmにして厚さ8mmのゲル状
シートを押出し、脱溶媒処理により流動パラフイ
ン78.8重量%を含有する原反を作成し、118℃で
6×6倍に同時二軸延伸した以外は実施例1と同
一条件で、厚さ38μmの超高分子量ポリエチレン
微多孔膜を得た。その特性を表1に示す。 実施例 4 ダイリツプ開度を10mmにして厚さ10mmのゲル状
シートを押出し、脱溶媒処理により流動パラフイ
ン85.0重量%を含有する原反を作成し、122℃で
7×7倍に同時二軸延伸した以外は実施例と同一
条件で、厚さ16μmの超高分子量ポリエチレン微
多孔膜を得た。その特性を表1に示す。
【表】
比較例
実施例1において、ダイリツプ先端部を冷却し
ないでTダイから超高分子量ポリエチレン加熱溶
液を押出し、通常のチルロール法により急冷し
た。しかしダイリツプから押出し直後にスウエル
及びネツクインが生じ、均一な厚さのゲル状シー
トを得ることができなかつた。またチルロール法
の代りに冷水に浸漬することにより急冷する方法
を採用しても結果は同様であつた。 以上の結果から明らかな通り、本発明の方法に
より得られた超高分子量ポリエチレン微多孔膜は
大きな通気性及び透水性を有するが、糖類等の微
粒子の阻止率は高く、また十分大きな膜厚を有す
るために機械的強度が大きいことがわかる。 [発明の効果] 本発明の方法は超高分子量ポリエチレン溶液を
ダイス押出し前に急冷してゲル状化しているの
で、押出されたゲル状成形物にはスウエルやネツ
クインが起らず、均一で厚膜のものとすることが
できる。従つて得られる微多孔膜は厚膜化により
高強度、高耐圧性であるのみならず、不織布等と
積層する際の取扱い性や加工性に優れている。か
かる微多孔膜は電池セパレータ、電解コンデンサ
ー用隔膜、超精密濾過膜、限外濾過膜、透湿防水
衣料用多孔質膜などの各種用途に好適である。
ないでTダイから超高分子量ポリエチレン加熱溶
液を押出し、通常のチルロール法により急冷し
た。しかしダイリツプから押出し直後にスウエル
及びネツクインが生じ、均一な厚さのゲル状シー
トを得ることができなかつた。またチルロール法
の代りに冷水に浸漬することにより急冷する方法
を採用しても結果は同様であつた。 以上の結果から明らかな通り、本発明の方法に
より得られた超高分子量ポリエチレン微多孔膜は
大きな通気性及び透水性を有するが、糖類等の微
粒子の阻止率は高く、また十分大きな膜厚を有す
るために機械的強度が大きいことがわかる。 [発明の効果] 本発明の方法は超高分子量ポリエチレン溶液を
ダイス押出し前に急冷してゲル状化しているの
で、押出されたゲル状成形物にはスウエルやネツ
クインが起らず、均一で厚膜のものとすることが
できる。従つて得られる微多孔膜は厚膜化により
高強度、高耐圧性であるのみならず、不織布等と
積層する際の取扱い性や加工性に優れている。か
かる微多孔膜は電池セパレータ、電解コンデンサ
ー用隔膜、超精密濾過膜、限外濾過膜、透湿防水
衣料用多孔質膜などの各種用途に好適である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 比較的厚い超高分子量ポリエチレン微多孔膜
を製造する方法において、重量平均分子量が5×
105以上の超高分子量ポリエチレンの溶液を調製
し、前記溶液をダイスを冷却することにより90℃
以下に50℃/分以上の冷却速度で急冷しながら、
前記ダイスより押出してゲル状成形物を形成し、
前記ゲル状成形物に含まれる溶媒の少なくとも10
重量%を除去して前記ゲル状成形物中の前記超高
分子量ポリエチレンの含有量を10〜90重量%に
し、前記超高分子量ポリエチレンの融点+10℃以
下の温度で延伸し、しかる後残存溶媒を除去する
ことを特徴とする方法。 2 特許請求の範囲第1項に記載の方法におい
て、前記ゲル状成形物の延伸温度が結晶分散温度
乃至結晶融点の範囲であることを特徴とする方
法。 3 特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の方
法において、前記超高分子量ポリエチレン溶液の
溶媒が不揮発性溶媒であることを特徴とする方
法。 4 特許請求の範囲第3項に記載の方法におい
て、前記不揮発性溶媒がパラフイン油であること
を特徴とする方法。 5 特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか
に記載の方法において、前記残存溶媒の除去を易
揮発性溶剤による抽出により行うことを特徴とす
る方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108169A JPS63273651A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 超高分子量ポリエチレン微多孔膜の製造方法 |
| EP88306777A EP0355214B1 (en) | 1987-04-30 | 1988-07-22 | Process for producing microporous ultra-high molecular weight polyolefin membrane |
| US07/223,123 US4873034A (en) | 1987-04-30 | 1988-07-22 | Process for producing microporous ultra-high-molecular-weight polyolefin membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108169A JPS63273651A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 超高分子量ポリエチレン微多孔膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63273651A JPS63273651A (ja) | 1988-11-10 |
| JPH0575011B2 true JPH0575011B2 (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=14477732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62108169A Granted JPS63273651A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 超高分子量ポリエチレン微多孔膜の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4873034A (ja) |
| EP (1) | EP0355214B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63273651A (ja) |
Families Citing this family (70)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06104736B2 (ja) * | 1989-08-03 | 1994-12-21 | 東燃株式会社 | ポリオレフィン微多孔膜 |
| US5120594A (en) * | 1989-11-20 | 1992-06-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Microporous polyolefin shaped articles with patterned surface areas of different porosity |
| US5238623A (en) * | 1989-11-20 | 1993-08-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method for preparing microporous polyolefin shaped articles |
| NL9100278A (nl) * | 1991-02-18 | 1992-09-16 | Stamicarbon | Microporeuze folie en werkwijze voor de vervaardiging daarvan. |
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