多層微多孔フィルム
本発明は、ポリメチルペンテンを含む第１の層と、ポリマーを含み、かつ第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有する第２の層との、少なくとも２つの層を有する微多孔膜に関する。本発明は、かかる膜の作製方法およびリチウムイオン電池等におけるバッテリーセパレーターフィルムとしてのかかる膜の使用にも関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１０年５月２０日出願の米国特許出願第６１／３４６，６７５号の優先権を主張し、２０１０年１月２７日出願の米国特許出願第６１／２９８，７５２号、２０１０年１月２７日出願の米国特許出願第６１／２９８，７５６号、２００９年６月１９日出願の米国特許出願第６１／２１８，７２０号、および２０１０年６月４日出願の米国特許出願第６１／３５１，３８０号の利益および優先権を主張し、それらの全てはその全体が参照により組み込まれるものとする。
【０００２】
本発明は、ポリメチルペンテンを含む第１の層と、ポリマーを含み、かつ第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有する第２の層との、少なくとも２つの層を有する微多孔膜に関する。本発明は、かかる膜の作製方法およびリチウムイオン電池等におけるバッテリーセパレーターフィルムとしてのかかる膜の使用にも関する。
【背景技術】
【０００３】
微多孔膜は、リチウムイオン電池等におけるバッテリーセパレーターフィルム（「ＢＳＦ」）として使用することができる。電気自動車およびハイブリッド電気自動車の動力源として使用することができる電池等の大容量電池は、ＢＳＦのメルトダウン温度、突刺強度、および電解質親和性を上げることによって、多孔性、透過性、および熱安定性（熱収縮）等の他の重要な膜特性を有意に低下させることなく改善することが可能であった。強度を上げることは、ＢＳＦ故障に起因する内部短絡のリスクを低減するので、重要である。電解質親和性の向上は電池の歩留まりの向上につながるが、これは電極−電解質−ＢＳＦアセンブリの平衡化に必要な時間が減少することが原因である。
【０００４】
ポリマーを含む微多孔膜は、高い電池温度にてフェイルセイフ特徴を実現させるためにリチウムイオン電池内のＢＳＦとして使用されている。かかる膜は、高い電池温度でのポリマーの可動性が高く、このことが有意な透気度低下につながっている。シャットダウン温度の上でＢＳＦの透気度が下がると電池の電気化学的活性が低下することになり、それによって過充電、急速放電、または他の高温電池条件下における電池故障のリスクが低下するため、この効果（「シャットダウン」と呼ばれる）は有益である。電池の内部温度は電気化学的活性が下がった時でも上がり続けることがあるため、高温におけるＢＳＦの熱安定性を高めて電池故障のリスクをさらに下げることが望ましい。熱安定性の基準の一つであるＢＳＦのメルトダウン温度は、ＢＳＦが電池の負極と正極とを電気的に分離することが可能な最高温度に関する。ＢＳＦのメルトダウン温度は、ＢＳＦのポリマー中に高融点の種（例えばポリプロピレン）を含ませてＢＳＦのメルトダウン温度を上げることにより上げることができる。
【０００５】
(i)ポリメチルペンテンおよびポリエチレンならびに(ii)ポリメチルペンテンおよびポリプロピレンを含む単層ＢＳＦは２００℃以上のメルトダウン温度を有するが、これらのフィルムは、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンを含むＢＳＦよりも低い突刺強度および低い電解質親和性を有する。
【発明の概要】
【０００６】
ある実施形態においては、本発明は、多層微多孔膜であって、
i.第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層、および
ii.第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、
第２の層が、第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有し、第２の層が、第１の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有する、
多層微多孔膜に関する。
【０００７】
さらに別の実施形態においては、本発明は、微多孔膜の製造方法であって、
(a)第１の希釈剤と、第１のポリマーブレンドの質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１のポリマーブレンドとを含む第１の混合物を形成する工程、
(b)第２の希釈剤と、第２のポリマーブレンドの質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む第２のポリマーブレンドとを含む第２の混合物を形成する工程、
(c)第3の希釈剤と、第3のポリマーブレンドの質量を基準として20.0質量%以下のポリメチルペンテンを含む第3のポリマーブレンドとを含む第3の混合物を形成する工程、
(d)第１の混合物を含む第１の層、第３の混合物を含む第３の層、および第２の混合物を含む第２の層を含むシートであり、第２の層が、第１および第３の層の間に位置し、第１の混合物が、第１および第３の混合物のそれぞれと実質的に異なる組成を有し、第２の層が、第１および第３の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有するシートを製造する工程、ならびに
(e)第１、第２、および第３の希釈剤の少なくとも一部をシートから除去する工程
を含む微多孔膜の製造方法に関する。
【０００８】
さらに別の実施形態においては、負極と、正極と、電解質と、負極と正極の間に位置する少なくとも１つのセパレーターとを含む電池であって、セパレーターが、
iii.第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層、および
iv.第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、
第２の層が、第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有し、第２の層が、第１の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有する電池
である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（膜の質量を基準として）２０．０質量％以上のポリメチルペンテンおよび６０．０質量％以下のポリエチレンを含む微多孔膜は、比較的高いメルトダウン温度および比較的小さい熱収縮を有するが、比較的低い強度および電解質親和性を有することが認められている。１００質量％のポリエチレンまたはポリエチレンとポリプロピレンとの混合物を含む微多孔膜は、より高い強度および電解質親和性を有するが、より低いメルトダウン温度およびより大きい熱収縮を有する。
【００１０】
本発明は、第１および第２の層を有する多層微多孔膜であって、(i)第１の層が、ポリマー（例えばポリエチレンおよび／またはポリプロピレン）および第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含み、(ii)第２の層が、第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、かつ(iii)第１および第２の層が、実質的に同じ組成を有さず、第２の層の厚さが第１の層の厚さの２．０倍以下である、多層微多孔膜の発見に一部基づいている。かかる膜は、ポリメチルペンテンを含む単層膜と比べて、高い強度および電解質親和性、ならびにほぼ同様のメルトダウン温度を有することがわかっている。いかなる理論またはモデルにも拘束されることを望まないが、ポリメチルペンテンの第１の層内の量が２０．０質量％超であり第２の層内の量が４０．０質量％超であると、膜は強度および電解質親和性が低下すると考えられる。また、ポリメチルペンテンの第２の層内の量が９．０質量％未満であると、膜はより低いメルトダウン温度を有するとも考えられる。
【００１１】
本明細書および添付の特許請求の範囲において、「ポリマー」という用語は、複数の高分子を含む組成物を意味し、これらの高分子は１種または複数のモノマーに由来する繰返し単位を含む。高分子は、大きさ、分子構造、原子含有量等が異なっていてもよい。「ポリマー」という用語は、コポリマー、ターポリマー等の高分子を含む。「ポリエチレン」は、５０．０％以上（個数基準）のエチレン由来の繰返し単位、好ましくは、ポリエチレンホモポリマー、および／または繰返し単位の少なくとも８５％（個数基準）がエチレン単位であるポリエチレンコポリマーを含有するポリオレフィンを意味する。「ポリプロピレン」は、５０．０％超（個数基準）のプロピレン由来の繰返し単位、好ましくは、ポリプロピレンホモポリマー、および／または繰返し単位の少なくとも８５％（個数基準）がプロピレン単位であるポリプロピレンコポリマーを含有するポリオレフィンを意味する。「ポリメチルペンテン」は、５０．０％以上（個数基準）のメチルペンテン由来の繰返し単位、好ましくは、ポリメチルペンテンホモポリマー、および／または繰返し単位の少なくとも８５％（個数基準）がメチルペンテン単位であるポリメチルペンテンコポリマーを含有するポリオレフィンを意味する。「微多孔膜」は、細孔を有する薄膜であって、膜の細孔量の９０．０パーセント以上（体積基準）が０．０１μｍ〜１０．０μｍの範囲の平均直径を有する細孔にある膜である。押出物から製造される膜に関しては、機械方向（「ＭＤ」）は、ダイから押出物が製造される方向と定義される。横方向（「ＴＤ」）は、押出物のＭＤおよび厚さ方向の両方に対して垂直な方向と定義される。ＭＤおよびＴＤは膜の平面方向と呼んでもよく、この文脈において「平面」という語は、膜が平らな場合におけるほぼ膜の平面にある方向を意味する。
層の構成成分
【００１２】
ある実施形態においては、膜は、第１および第２の層を含む。第１の層は、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンならびに第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含み、第２の層は、第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む。第２の層の厚さは、第１の層の厚さの、例えば１．５倍以下、例えば１．１倍以下、または１．０倍以下といった、２．０倍以下である。所望により、第１および第２の層は、「Ａ」が第１の層を表し「Ｂ」が第２の層を表すとして、Ａ／Ｂの配置で接触している。膜は、所望により多孔性または微多孔性であり、かつポリマーを含む、追加の層（例えば「Ｃ」、「Ｄ」等）をさらに含んでもよい。例えば膜は、Ａ／Ｂ／Ａ、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ、Ａ／Ｂ／Ｃ、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／Ａ等の構造を有してもよい。層は、例えば第１の層の平坦面が第２の層の平坦面と接触しているといった、平面接触をしていてもよい。ある実施形態においては、膜の２つの外表面の少なくとも１つは、第１の（すなわち「Ａ」）層を含む。第２の層の厚さが第１の層の厚さ以下であると、膜はより高い強度およびより高い電解質親和性の両方を有することが認められている。膜が三層膜の場合、第２の層の厚さは、所望により第１および第３の層のそれぞれの厚さ以下（または未満）である。
ポリメチルペンテン
【００１３】
ある実施形態においては、ポリメチルペンテン（「ＰＭＰ」）は、繰返し単位の少なくとも８０．０％（個数基準）がメチルペンテンに由来する単位であるポリマーまたはコポリマーを含む。望ましいＰＭＰは、例えば２００．０℃〜２５０．０℃の範囲、例えば２１０．０℃〜２４０．０℃、または約２２０．０℃〜約２３０．０℃といった、２００．０℃以上の融解温度（Ｔｍ）を有する。膜が２４０．０℃超、また特に２５０．０℃超のＴｍを有するＰＭＰを含有する場合、膜が１７０．０℃超の温度にさらされると膜は機械的強度の喪失を示すおそれがあるということが認められている。いかなる理論またはモデルにも拘束されることを望まないが、これはＰＥのＴｍとＰＭＰのＴｍの差が大きい場合にＰＭＰとＰＥとの均一な混合物の製造が困難であることが原因であると考えられる。また、膜が２００．０℃未満のＴｍを有するＰＭＰを含有する場合、比較的高いメルトダウン温度を有する膜を製造することがより困難であるということも認められている。ＰＭＰのＴｍは、ポリプロピレンについて以下に説明する方法と同様の示差走査熱量測定法で決定することができる。
【００１４】
ある実施形態においては、ＰＭＰは、例えば約０．５ｄｇ／分〜６０．０ｄｇ／分、例えば約１ｄｇ／分〜約３０ｄｇ／分、例えば１０ｄｇ／分〜４０ｄｇ／分の範囲といった、８０．０ｄｇ／分以下のメルトフローレート（「ＭＦＲ」、ASTM D 1238に従って測定；２６０℃／５．０ｋｇ）を有する。ＰＭＰのＭＦＲが８０．０ｄｇ／分超であると、比較的高いメルトダウン温度を有する膜を製造することがより困難となり得る。１つまたは複数の実施形態においては、ＰＭＰは、１．０×１０４〜４．０×１０６の範囲のＭｗを有する。ＰＭＰのＭｗおよびＭＷＤは、"Macromolecules, Vol. 38, pp. 7181-7183 (2005)"に例示されている、ポリプロピレンについて以下に説明する方法と同様のゲル浸透クロマトグラフィー法で決定することができる。
【００１５】
ＰＭＰは、例えば、（チタン、またはチタンとマグネシウムを含有する触媒系等の）チーグラー・ナッタ触媒系または「シングルサイト触媒」を用いる重合プロセスで製造することができる。ある実施形態においては、ＰＭＰは、４−メチルペンテン−１またはメチルペンテン−１等のメチルペンテン−１モノマーをα−オレフィン等の１つまたは複数のコモノマーとともに用いる配位重合により製造される。所望によりα−オレフィンは、ブタン−１、ペンテン−１、３−メチルブテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、ヘプテン−１、オクタン−１、ノネン−１、およびデセン−１の１つまたは複数である。シクロペンテン、４−メチルシクロペンテン、ノルボルネン、トリシクロ−３−デセン等の、環状コモノマー（１つまたは複数）を用いてもよい。ある実施形態においては、コモノマーは、ヘキセン−１、オクテン−１である。他の実施形態においては、コモノマーは、例えばＣ１６〜Ｃ１８といった、Ｃ１０〜Ｃ１８の範囲の炭素原子数を有する。ＰＭＰ中のコモノマー含有量は、通常は２０．０モル％以下である。
【００１６】
ＰＭＰは、例えば２４０．０℃以下といった２５０．０℃以下のＴｍを有する混合物を製造するために、ＰＭＰの混合物（例えば乾燥混合または反応器ブレンド）であってもよい。
ポリエチレン
【００１７】
ある実施形態においては、ポリエチレン（「ＰＥ」）は、２つ以上のポリエチレン（以下に記載の「ＰＥ１」、「ＰＥ２」、「ＰＥ３」、「ＰＥ４」等）の混合物等の、ＰＥの混合物（例えば乾燥混合物または反応器ブレンド）を含む。例えばＰＥは、(i)第１のＰＥ（ＰＥ１）および／または第２のＰＥ（ＰＥ２）と(ii)第４のＰＥ（ＰＥ４）とのブレンドを含んでもよい。所望により、これらの実施形態は第３のＰＥ（ＰＥ３）をさらに含んでもよい。
ＰＥ１
【００１８】
ある実施形態においては、第１のＰＥ（「ＰＥ１」）は、例えば、例えば約１．０×１０５〜約０．９０×１０６の範囲といった、１．０×１０６未満のＭｗ、約２．０〜約５０．０の範囲の分子量分布（「ＭＷＤ」、Ｍｗを数平均分子量「Ｍｎ」で割ったものと定義される）、および炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０未満の末端不飽和基量を有するものである。所望によりＰＥ１は、約４．０×１０５〜約６．０×１０５の範囲のＭｗおよび約３．０〜約１０．０のＭＷＤを有する。所望によりＰＥ１は、炭素原子１．０×１０４個当たり０．１４以下、または炭素原子１．０×１０４個当たり０．１２以下、例えば炭素原子１．０×１０４個当たり０．０５〜０．１４の範囲（例えば、測定の検出限界よりも下）の末端不飽和基量を有する。ＰＥ１は、例えば、旭化成ケミカルズ株式会社製のSUNFINE SH-800またはSH-810（登録商標）高密度ＰＥであってもよい。
ＰＥ２
【００１９】
ある実施形態においては、第２のＰＥ（「ＰＥ２」）は、例えば、例えば約２．０×１０５〜約０．９×１０６の範囲といった、１．０×１０６未満のＭｗ、約２〜約５０の範囲のＭＷＤ、および炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０以上の末端不飽和基量を有するＰＥであってもよい。所望によりＰＥ２は、炭素原子１．０×１０４個当たり０．３０以上、または炭素原子１．０×１０４個当たり０．５０以上、例えば炭素原子１．０×１０４個当たり約０．６〜約１０．０の範囲の末端不飽和基量を有する。ＰＥ２の非限定的な例としては、例えば約７．５×１０５といった、約３．０×１０５〜約８．０×１０５の範囲のＭｗ、および約４〜約１５のＭＷＤを有するものがある。ＰＥ２は、例えば、バセル（Basell）社製のLupolen（登録商標）であってもよい。
【００２０】
ＰＥ１および／またはＰＥ２は、例えばエチレンホモポリマー、またはα−オレフィン等の１種または複数のコモノマーをモル比で１００％のコポリマーを基準として５．０モル％以下で含有するエチレン／α−オレフィンコポリマーであってもよい。所望によりα−オレフィンは、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、またはスチレンの１種または複数である。かかるＰＥは、１３２℃以上の融点を有してもよい。ＰＥ１は、例えばチーグラー・ナッタ触媒またはシングルサイト重合触媒を用いるプロセスで製造することができるが、これは必須ではない。末端不飽和基量は、例えば国際公開第ＷＯ９７／２３５５４号に記載の手順に従って測定することができる。ＰＥ２は、例えばクロム含有触媒を用いて製造することができる。
ＰＥ３
【００２１】
ある実施形態においては、ＰＥ３は、例えば、１３０．０℃以下のＴｍを有するＰＥであってもよい。１３０．０℃以下のＴｍを有するＰＥ３を用いると、例えば１３０．５℃以下のシャットダウン温度といった、望ましいほどに低いシャットダウン温度を有する最終膜を得ることができる。
【００２２】
所望によりＰＥ３は、例えば１０５．０℃〜１３０．０℃、例えば１１５．０℃〜１２６．０℃の範囲といった、８５．０℃以上のＴｍを有する。所望によりＰＥ３は、例えば１．０×１０３〜４．０×１０５の範囲、例えば１．５×１０３〜約３．０×１０５の範囲といった、５．０×１０５以下のＭｗを有する。所望によりＰＥ３は、例えば１．８〜３．５といった、２．０〜５．０の範囲のＭＷＤを有する。所望によりＰＥ３は、０．９０５ｇ／ｃｍ３〜０．９３５ｇ／ｃｍ３の範囲の質量密度を有する。ポリエチレンの質量密度はASTM D1505に従って決定する。
【００２３】
ある実施形態においては、ＰＥ３は、エチレンと、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、スチレン、または他のモノマーの１つまたは複数等の５．０モル％以下のコモノマーとのコポリマーである。所望により、コモノマーの量は１．０モル％〜５．０モル％の範囲である。ある実施形態においては、コモノマーはヘキセン−１および／またはオクテン−１である。
【００２４】
ＰＥ３は、チーグラー・ナッタ触媒またはシングルサイト重合触媒を用いるプロセス等のいずれかの都合のよいプロセスで製造することができる。所望によりＰＥ３は、低密度ポリエチレン（「ＬＤＰＥ」）、中密度ポリエチレン、分岐状ＬＤＰＥ、またはメタロセン触媒により製造されるポリエチレン等の直鎖状低密度ポリエチレンの１つまたは複数である。ＰＥ３は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第５，０８４，５３４号に開示されている方法（例えば当該特許の実施例２７および４１に開示されている方法）に従って製造することができる。
ＰＥ４
【００２５】
ある実施形態においては、第４のＰＥ（「ＰＥ４」）は、例えば、例えば約１．０×１０６〜約５．０×１０６の範囲といった１．０×１０６以上のＭｗおよび約１．２〜約５０．０のＭＷＤを有するものであってもよい。ＰＥ４の非限定的な例としては、例えば約２．０×１０６といった、約１．０×１０６〜約３．０×１０６のＭｗ、および約２．０〜約２０．０、好ましくは約４．０〜約１５．０のＭＷＤを有するものがある。ＰＥ４は、例えば、エチレンホモポリマー、またはモル比で１００％のコポリマーを基準として５．０モル％以下のα−オレフィン等の１種または複数のコモノマーを含有するエチレン／α−オレフィンコポリマーであってもよい。コモノマーは、例えば、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、またはスチレンの１つまたは複数であってもよい。かかるポリマーまたはコポリマーは、チーグラー・ナッタ触媒またはシングルサイト触媒を用いて製造することができるが、これは必須ではない。かかるＰＥは、１３４℃以上の融点を有してもよい。ＰＥ４は、超高分子量ポリエチレン（「ＵＨＭＷＰＥ」）、例えば三井化学株式会社製のHI-ZEX MILLION 240-m（登録商標）ポリエチレンであってもよい。
【００２６】
ＰＥ１〜ＰＥ４の融点は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／１４０８３５号に開示されている方法を用いて決定することができる。
ポリプロピレン
【００２７】
ある実施形態においては、ポリプロピレン（「ＰＰ」）は、例えば、例えば７．５×１０５以上、例えば約０．８０×１０６〜約２．０×１０６の範囲、例えば約０．９０×１０６〜約３．０×１０６の範囲といった、６．０×１０５以上のＭｗを有するＰＰであってもよい。所望によりＰＰは、１６０．０℃以上のＴｍ、および例えば１００．０Ｊ／ｇ以上、例えば１１０Ｊ／ｇ〜１２０Ｊ／ｇの範囲といった、９０．０Ｊ／ｇ以上の融解熱（「ΔＨｍ」）を有する。所望によりＰＰは、例えば約１．５〜約１０．０の範囲、例えば約２．０〜約８．５の範囲、または２．５〜６．０の範囲といった、２０．０以下のＭＷＤを有する。所望によりＰＰは、プロピレンと５．０モル％以下のコモノマーとのコポリマー（ランダムまたはブロック）であり、コモノマーは、例えば、エチレン、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、およびスチレン等の１つまたは複数のα−オレフィン、またはブタジエン、１，５−ヘキサジエン、１，７−オクタジエン、１，９−デカジエン等の１つまたは複数のジオレフィンである。
【００２８】
ある実施形態においては、ＰＰはアイソタクチックポリプロピレンである。用語「アイソタクチックポリプロピレン」は、（アイソタクチックＰＰの合計モル数を基準として）約５０．０モル％mmmmペンタッド以上、所望により約９４．０モル％mmmmペンタッド以上、または好ましくは９６．０モル％mmmmペンタッド以上のメソペンタッド分率を有するＰＰを意味する。ある実施形態においては、ＰＰは、(a)約９０．０モル％mmmmペンタッド以上、好ましくは９４．０モル％mmmmペンタッド以上のメソペンタッド分率、および(b)例えば炭素原子１．０×１０４個当たり約２０以下といった、炭素原子１．０×１０４個当たり約５０．０以下の立体的欠陥量、または例えば炭素原子１．０×１０４個当たり約５．０以下といった、炭素原子１．０×１０４個当たり約１０．０以下の立体的欠陥量を有する。所望によりＰＰは、以下の特性の１つまたは複数を有する：(i)１６２．０℃以上のＴｍ、(ii)２３０℃の温度および２５秒−１のひずみ速度における、約５．０×１０４Ｐａ秒以上の伸張粘度、(iii)約２３０℃の温度および２５秒−１のひずみ速度にて測定した場合の、約１５以上のトルートン比、(iv)約０．１ｄｇ／分以下、所望により約０．０１ｄｇ／分以下（すなわち、値が低く事実上ＭＦＲが測定不能）のメルトフローレート（「ＭＦＲ」；ASTM D-1238-95 条件Ｌ、２３０℃および２．１６ｋｇにて）、または(v)ＰＰの質量を基準として、例えば０．２質量％以下、例えば０．１質量％以下といった、０．５質量％以下の抽出可能な種の量（ＰＰと沸騰キシレンとを接触させることにより抽出可能）。
【００２９】
ある実施形態においては、ＰＰは、約０．８×１０６〜約３．０×１０６、所望により０．９×１０６〜約２．０×１０６の範囲のＭｗ、例えば約２．０〜約８．５、所望により２．０〜６．０の範囲といった、８．５以下のＭＷＤ、および９０．０Ｊ／ｇ以上のΔＨｍを有するアイソタクチックＰＰである。通常は、かかるＰＰは、９４．０モル％mmmmペンタッド以上のメソペンタッド分率、炭素原子１．０×１０４個当たり約５．０以下の立体的欠陥量、および１６２．０℃以上のＴｍを有する。
【００３０】
ＰＰの非限定的な例、ならびにＰＰのＴｍ、メソペンタッド分率、立体規則性、固有粘度、トルートン比、立体的欠陥、および抽出可能な種の量の決定方法は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００８／１４０８３５号に記載されている。
【００３１】
ＰＰのΔＨｍは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００７／１３２９４２号に開示されている方法で決定する。Ｔｍは、パーキンエルマーインスツルメント社製、model Pyris 1 DSCによって得た示差走査熱量測定（ＤＳＣ）デ−タから決定することができる。約５．５〜６．５ｍｇの質量の試料をアルミニウム製の試料パンに封入する。温度３０℃で開始し、第一融解（デ−タは記録せず）と呼ぶ、試料を１０℃／分の速度で２３０℃に加熱することによりＴｍを測定する。冷却加熱サイクルを適用する前に、試料を１０分間２３０℃に保持する。次いで、試料を１０℃／分の速度で２３０℃から２５℃に冷却（「結晶化」と呼ぶ）した後、１０分間２５℃に保持し、次いで１０℃／分の速度で２３０℃に加熱（「第二融解」と呼ぶ）する。ＰＭＰのＴｍについては、２３０℃の代わりに２７０℃の温度を使用する。結晶化と第二融解の両方における熱事象を記録する。融解温度（Ｔｍ）は第２の融解曲線のピーク温度であり、結晶化温度（Ｔｃ）は結晶化ピークのピーク温度である。
他の種
【００３２】
所望により、無機種（ケイ素および／またはアルミニウム原子を含有する種等）、ならびに／または国際公開第ＷＯ２００７／１３２９４２号および同第ＷＯ２００８／０１６１７４号（ともにその全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載のポリマー等の耐熱性ポリマーは、第１および／または第２の層中に存在してもよい。
【００３３】
微多孔膜が押出しによって製造される場合、最終微多孔膜は、通常は、押出物の製造に用いるポリマーを含む。処理中に導入する少量の希釈剤または他の種もまた、通常は、膜の質量を基準として１質量％未満の量で存在してもよい。処理中にポリマーの分子量が少量低下することがあるが、これは許容可能なものである。ある形態においては、処理中に分子量の低下があったとしても、膜中のポリマーのＭＷＤの値と膜の製造に用いるポリマーのＭＷＤ（例えば押出し前）との違いは、例えば、わずか約１０％、わずか約１％、またはわずか約０．１％にしかならない。
ＭｗおよびＭＷＤの決定
【００３４】
ポリマーのＭｗおよびＭＷＤは、示差屈折計（ＤＲＩ）を備えた高温サイズ排除クロマトグラフ、すなわち「ＳＥＣ」（GPC PL 220、ポリマーラボラトリーズ社製）を用いて決定することができる。測定は、"Macromolecules, Vol. 34, No.19, pp. 6812-6820 (2001)"に開示されている手順に従って行う。ＭｗおよびＭＷＤの決定には、３本のPLgel Mixed-Bカラム（ポリマーラボラトリーズ社製）を用いる。ＰＥに関しては、公称流量は０．５ｃｍ３／分であり、公称注入量は３００μＬであり、トランスファーライン、カラム、およびＤＲＩ検出器が、１４５℃に維持されたオーブン内に含まれている。ＰＰおよびＰＭＰに関しては、公称流量は１．０ｃｍ３／分であり、公称注入量は３００μＬであり、トランスファーライン、カラム、およびＤＲＩ検出器が、１６０℃に維持されたオーブン内に含まれている。
【００３５】
使用するＧＰＣ溶媒は、約１０００ppmのブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）を含有する、濾過済みの、アルドリッチ社製の、試薬グレードの１，２，４−トリクロロベンゼン（ＴＣＢ）である。ＴＣＢを、ＳＥＣに導入する前にオンライン脱気装置で脱気する。ＳＥＣ溶離液として同じ溶媒を用いる。乾燥ポリマーをガラス容器に入れ、所望の量のＴＣＢ溶媒を加え、次いでこの混合物を１６０℃で継続的に撹拌しながら約２時間加熱することにより、ポリマー溶液を調製する。ポリマー溶液の濃度は０．２５〜０．７５ｍｇ／ｍｌである。試料溶液は、ＧＰＣに注入する前に、モデルSP260 Sample Prep Station（ポリマーラボラトリーズ社製）を用いて２μｍフィルターでオフラインろ過する。
【００３６】
Ｍｐ（「Ｍｐ」はＭｗにおけるピークと定義される）が約５８０〜約１０，０００，０００の範囲の１７種のそれぞれのポリスチレン標準を用いて作成した検量線でカラムセットの分離効率を較正する。ポリスチレン標準はポリマーラボラトリーズ社（マサチューセッツ州アマースト）より入手する。各ＰＳ標準についてＤＲＩ信号のピークにおける保持容量を記録し、このデータセットを二次多項式に当てはめることによって、検量線（logMp対保持容量）を作成する。ウェーブメトリクス社（Wave Metrics, Inc.）製IGOR Proを用いて試料を分析する。
三層構造
【００３７】
本発明の特定の実施形態は、少なくとも３つの層：第１および第３の層と第１および第３の層の間に位置する第２の層、を有する微多孔膜に関する。所望により、第１および第３の層は、実質的に同じ厚さおよび実質的に同じ組成を有する。例えばある実施形態においては、(i)第１および第３の層はそれぞれ、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレン、ならびに場合によって第１または第３の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含み、(ii)第２の層は、第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む。第２の層の厚さは、第１、第２、および第３の層を合わせた厚さの５０．０％未満である。湿式法で製造されるかかる多層膜に関して本発明を説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、この説明は本発明のより広い範囲内にある他の実施形態を除外することを意図するものではない。
第１および第３の層‐ポリエチレンの量
【００３８】
１つまたは複数の実施形態においては、第１および第３の層のそれぞれは、層（場合によって第１または第３の層）の質量を基準として、例えば８０．０質量％以上、例えば９０．０質量％以上といった、６０．０質量％以上のＰＥを含む。所望により、第１および第３の層のそれぞれは、層の質量を基準として、例えば８０．０質量％〜９９．０質量％、例えば９０．０質量％〜９８．０質量％といった、約６０．０質量％〜約１００．０質量％の範囲の量のＰＥを含む。ある実施形態においては、第１および第３の層は、ＰＥからなるかまたは本質的にＰＥからなり、かつ実質的に同じ組成を有する。
【００３９】
ある実施形態においては、第１および第３の層はそれぞれ、層の質量を基準として、例えば５．０質量％以上、例えば１５．０質量％以上、例えば２５．０質量％以上の量のＰＥ４を含む。ある実施形態においては、第１および第３の層はそれぞれ、層の質量を基準として、例えば５０．０質量％以上、例えば６０．０質量％以上といった、４０．０質量％以上の量の、ＰＥ１もしくはＰＥ２、または混合したＰＥ１とＰＥ２を含む。ある実施形態においては、第１および第３の層はそれぞれ、層の質量を基準として、例えば２０．０質量％以下、例えば１０．０質量％以下といった、２５．０質量％以下の量のＰＥ３を含む。
第１および第３の層‐ポリメチルペンテンの量
【００４０】
１つまたは複数の実施形態においては、第１および第３の層はそれぞれ、層（場合によって第１または第３の層）の質量を基準として、例えば１０．０質量％以下、例えば４．０質量％以下といった、２０．０質量％以下のＰＭＰを含む。所望により、第１および第３の層はそれぞれ、層の質量を基準として、例えば０．５質量％〜１０．０質量％、例えば１．０質量％〜５．０質量％の範囲といった、約０．０質量％〜約２０．０質量％の範囲の量のＰＭＰを含む。ある実施形態においては、第１および第３の層のそれぞれはＰＭＰを実質的に含まず、例えばＰＭＰの量は、層の質量を基準として０．０１質量％以下である。
第１および第３の層‐ポリプロピレンの量
【００４１】
所望により、第１および／または第３の層はＰＰを含み、ＰＰは、層（場合によって第１または第３の層）の質量を基準として、例えば１０．０質量％以下、例えば５．０質量％以下といった、２０．０質量％以下の量で存在する。第１および／または第３の層がＰＰを含む場合、ＰＰとＰＭＰとを合わせた量は、所望により、層の質量を基準として、例えば１０．０質量％以下、例えば５．０質量％以下といった、２０．０質量％以下である。
第２の層‐ポリメチルペンテンの量
【００４２】
ある実施形態においては、第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば１０．０質量％以上、例えば１５．０質量％以上といった、９．０質量％以上のＰＭＰを含む。例えば第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば１０．０質量％〜３５．０質量％、例えば１５．０質量％〜３０．０質量％のＰＭＰといった、約９．０．０質量％〜４０．０質量％の範囲の量のＰＭＰを含有してもよい。
【００４３】
ある実施形態においては、(i)第１の層内のＰＭＰの量（「ＰＭＰ１」、第１の層の質量を基準とした質量パーセントで表す）は、第３の層内のＰＭＰの量（ＰＭＰ３、第３の層の質量を基準とした質量パーセントで表す）と実質的に同じである。所望により、(i)第２の層内のＰＭＰの量（「ＰＭＰ２」、第２の層の質量を基準とした質量パーセントで表す）は、ＰＭＰ１以上であり、かつ(ii)ＰＭＰ２−ＰＭＰ１は、例えば５．０質量％≦ＰＭＰ２−ＰＭＰ１≦１０．０質量％といった、０．０質量％≦ＰＭＰ２−ＰＭＰ１≦２０．０質量％の範囲である。本実施形態の膜は、通常、剥離耐性があると考えられる。
第２の層‐ポリプロピレンの量
【００４４】
所望により、第２の層はＰＰを含み、ＰＰの量は、第２の層の質量を基準として、例えば２０．０質量％以下、例えば１０．０質量％以下といった、４０．０質量％以下である。
【００４５】
例えば第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば５．０質量％〜３５．０質量％、例えば１０．０質量％〜３０．０質量％のＰＰといった、約０．０質量％〜４０．０質量％の範囲の量のＰＰを含有してもよい。ある実施形態においては、第２の層はＰＰを実質的に含まず、例えばＰＰの量は、第２の層の質量を基準として０．０１質量％以下である。
第２の層‐ポリプロピレンおよびポリメチルペンテンの量
【００４６】
第２の層がＰＰおよびＰＭＰ（例えばブレンド）を含む実施形態においては、第２の層内のＰＰとＰＭＰとを合わせた量（第２の層の質量を基準とした質量パーセントで表す）は、例えば６０．０質量％以下、例えば５０．０質量％以下といった、６５．０質量％以下である。本実施形態の膜は通常はより高い強度を有すると考えられる。
第２の層‐ポリエチレンの量
【００４７】
ある実施形態においては、第２の層は、第２の層の質量を基準として２０．０質量％以上、他の実施形態においては３０．０質量％以上、他の実施形態においては４０．０質量％以上、他の実施形態においては５５．０質量％以上、他の実施形態においては６０．０質量％以上のＰＥを含む。例えば第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば８５．０質量％以下、例えば７５．０質量％以下といった、９１．０質量％以下のＰＥを含んでもよい。これらの、または他の実施形態においては、第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば３０．０質量％〜８５．０質量％、例えば４０．０質量％〜７５．０質量％といった、約２０．０質量％〜約９１．０質量％の範囲の量のＰＥを含む。ある実施形態においては、第２の層は、第２の層の質量を基準として、(i)例えば１５．０質量％以上といった、５．０質量％以上のＰＥ４および／または(ii)例えば７５．０質量％以上といった、５０．０質量％以上のＰＥ１もしくはＰＥ２またはＰＥ１とＰＥ２の組合せを含有する。
【００４８】
以下の膜の実施形態が代表的であるが、本発明はそれらに限定されるものではない。本実施形態においては、膜は３つの層を含む多層微多孔膜であり、第１および第３の層がスキン層であり、第２の層がコア層である。本実施形態の膜は、例えば２０．０μｍ〜３０．０μｍの範囲の厚さを有し、コア層は２．５μｍ〜３．０μｍの範囲の厚さを有する。本実施形態の膜は、１７５℃以上のメルトダウン温度、１６０．０ｍＮ／μｍ〜２００．０ｍＮ／μｍの範囲の標準化突刺強度、１２秒／１００ｃｍ２／μｍ〜２０．０秒／１００ｃｍ２／μｍの範囲の標準化透気度、および０．６０秒／μｍ〜１．２０秒／μｍのＮＥＡを有する。
【００４９】
本実施形態においては、第１の層および第３の層は、実質的に等しい厚さおよび組成を有し、かつ層（場合によって第１または第３の層）の質量を基準として、例えば９９．０質量％以上のＰＥ、例えば９９．５質量％以上のＰＥといった、９８．０質量％以上のＰＥを含む。所望により第１および第３の層は、層の質量を基準として、７５．０質量％〜８５．０質量％のＰＥ１および１５．０質量％〜２５．０質量％のＰＥ４を含み、ＰＥ１は、(a)約１．０×１０５〜約０．９０×１０６の範囲のＭｗ、(b)約３．０〜約１０．０の範囲のＭＷＤ、および(c)炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０未満の末端不飽和基量を有し、ＰＥ４は、約１．０×１０６〜約５．０×１０６の範囲のＭｗおよび約４．０〜約１５．０の範囲のＭＷＤを有する。本実施形態においては、第２の層は、９．０質量％〜１５．０質量％のＰＭＰ、２１．０質量％〜３５．０質量％のＰＰ、２５．０質量％〜３５．０質量％のＰＥ１、および２５．０質量％〜３５．０質量％のＰＥ４を含み（質量パーセントは層の質量が基準である）、ＰＭＰは、(a)約２２０．０℃〜約２３０．０℃の範囲のＴｍおよび(b)約１０．０ｄｇ／分〜約４０．０ｄｇ／分の範囲のＭＦＲを有し、ＰＰは、(a)約０．８×１０６〜約２．０×１０６の範囲のＭｗ、(b)１６０．０℃以上のＴｍ、(c)９０．０Ｊ／ｇ以上の融解熱（「ΔＨｍ」）、および(d)約２．５〜約６．０の範囲のＭＷＤを有するアイソタクチックＰＰであり、ＰＥ１およびＰＥ４は、第１および第３の層のものと実質的に同じである。
膜の製造方法
【００５０】
微多孔膜の製造を湿式法に関して説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、またこの説明は本発明のより広い範囲内にある他の実施形態を除外することを意図するものではない。
【００５１】
ある実施形態においては、多層微多孔膜は少なくとも３つの層を有する。ある実施形態においては、膜は、第１の層材料を含む第１および第３の層と、第１の層と第３の層の間に位置し第１の層および第３の層と層間接触している、第２の層材料を含む第２の層とを有する三層膜である。第１の層材料（例えば第１のポリマーブレンド）は、通常は、膜の第１の層または第１および第３の層についての先の説明において明記したものと（同じ相対量の）同じポリマーを含む。同様に、第２の層材料（例えば第２のポリマーブレンド）は、通常は、膜の第２の層についての先の説明において明記したものと（同じ相対量の）同じポリマーを含む。
【００５２】
膜の製造プロセスでは、多層押出物からの希釈剤の除去を行う。押出物の第１および第３の層は、第１の層材料および少なくとも第１の希釈剤を含み、押出物の第２の層は、第２の層材料および少なくとも第２の希釈剤を含む。第１および第３の層は、スキン層とも呼ぶ、押出物の外層であってもよい。当業者であれば、押出物の第３の層が、第１の層とは異なる層材料、例えば第３の層材料から製造でき、また第１の層とは異なる厚さを有し得るということを理解するであろう。押出しの後、第１および第２の希釈剤の少なくとも一部を押出物から除去する。このプロセスはＭＤおよび／またはＴＤへの押出物の延伸をさらに含んでもよい。延伸は希釈剤除去の前および／または後に行ってもよい。以下、三層膜を製造するための実施形態についてさらに詳細に説明する。
第１の混合物
【００５３】
第１の混合物は、第１の層材料（所望により乾燥混合または溶融ブレンドされたもの、または例えば反応器ブレンドの形態のもの）と第１の希釈剤とを混合することにより製造される。第１の希釈剤（希釈剤の組合せであってもよい）は、例えば第１の層材料のポリマー用の溶媒であってもよい。第１の混合物は、所望により１種または複数の酸化防止剤等の添加剤を含有してもよい。ある実施形態においては、このような添加剤の量は、ポリマーと希釈剤との混合物の質量を基準として１．０質量％を超えることはない。
【００５４】
希釈剤は、押出温度にて第１の層材料と合わさって単相を形成することが可能な種を含んでもよい。例えば第１の希釈剤は、第１の層材料のポリマー用の溶媒であってもよい。代表的な希釈剤としては、ノナン、デカン、デカリン、およびパラフィン油等の脂肪族または環状炭化水素、ならびにフタル酸ジブチルおよびフタル酸ジオクチル等のフタル酸エステルが挙げられる。４０℃での動粘度が２０〜２００cStであるパラフィン油を用いてもよい。第１の希釈剤、混合条件、押出し条件等の選択は、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に開示されているものと同じであってもよい。
【００５５】
第１の混合物中の第１の希釈剤の量は重要ではない。ある実施形態においては、第１の希釈剤の量は、第１の混合物の混合質量を基準として、例えば６０質量％〜８０質量％といった、約５０質量％〜約８５質量％の範囲である。混合中に第１の混合物がさらされる温度は、押出し用の単相混合物を製造するのに十分高くあるべきであり、例えば２１０．０℃以上、例えば２２０．０℃以上、例えば２３０．０℃以上、またはさらには２４０．０℃以上ではあるが、例えば希釈剤やポリマーが有意な分子量の低下を起こす温度は超えない温度である。
第２の混合物
【００５６】
第２の混合物は、第２の層材料および第２の希釈剤から製造される。第２の混合物は、第１の混合物の製造に用いるのと同じ方法により製造してもよいが、第１（または第３）の混合物と実質的に同じ組成ではない。第２の希釈剤は、第１の希釈剤と同じ希釈剤の中から選択してもよい。また第２の希釈剤は第１の希釈剤とは独立して選択してもよい（また通常は独立して選択される）が、希釈剤は、第１の希釈剤と同じであってもよく、また第１の希釈剤を第１の混合物中で使用するのと同じ相対濃度で使用してもよい。混合中に第２の混合物がさらされる温度は、押出し用の単相混合物を製造するのに十分高くあるべきであり、例えば２１０．０℃以上、例えば２２０．０℃以上、例えば２３０．０℃以上、またはさらには２４０．０℃以上ではあるが、例えば希釈剤やポリマーが有意な分子量の低下を起こす温度は超えない温度である。
押出し
【００５７】
ある実施形態においては、第１の混合物は、第１の押出機から第１および第３のダイへと導かれ、第２の混合物は、第２の押出機から第２のダイへと導かれる。シート状の層状押出物（すなわち、厚さ方向よりも平面方向の方が有意に大きい物体）を第１、第２、および第３のダイから押し出して、第１の混合物を含む第１のスキン層、第１の混合物と実質的に同じであってもよい第３の混合物を含む第２のスキン層、および第２の混合物を含むコア層を有する多層押出物を製造することができる。第２の層の厚さは、第１および第３の層のそれぞれの厚さの、例えば１．５倍以下、例えば１．１倍以下、または１．０倍以下といった、２．０倍以下である。
【００５８】
ダイ（１つまたは複数）および押出し条件の選択は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に開示されているものと同じであってもよい。ダイ中で第１および第２の混合物がさらされる温度は、押出し中に第１および第２の混合物のそれぞれを（例えば溶融状態の）単相として維持するために十分に高くあるべきであり、例えば２１０．０℃以上、２２０．０℃以上、例えば２３０．０℃以上、またはさらには２４０．０℃以上ではあるが、例えば希釈剤やポリマーが有意な分子量の低下を起こす温度は超えない。第１および第２の混合物の粘度を一致させることは、最終膜における厚さ変動の量を低減するのに有益であると考えられている。これは、例えば、(i)コア層のＰＭＰ含有量（質量パーセント、層内のポリマーの質量が基準）をスキン層のＰＭＰ含有量（質量パーセント、層内のポリマーの質量が基準）の約２０．０％以内に保つこと、(ii)押出し温度およびダイ温度を調節すること、または(iii)少なくとも１つのポリマー−希釈剤混合物中の希釈剤の量を調節することの１つまたは複数によって達成することができる。
押出物の冷却（随意）
【００５９】
所望により、多層押出物を１５℃〜５０℃の範囲の温度にさらして冷却押出物を形成する。例えば押出物は、押出物の温度（冷却した温度）が押出物のゲル化温度とほぼ同じ（またはそれ以下）になるまで、最低でも約３０℃／分の冷却速度で冷却してもよい。冷却の処理条件は、例えば、国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７号に開示されているものと同じであってもよい。ある実施形態においては、冷却押出物は、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍまたは０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲といった、１０ｍｍ以下の厚さを有する。通常は、冷却押出物の第２の層は、冷却押出物の全厚さの５０％以下の厚さを有し、冷却押出物の第１および第３の層は、所望により実質的に同じ厚さを有する。
押出物の延伸（上流延伸）
【００６０】
押出物または冷却押出物は、少なくとも一つの方向、例えばＭＤまたはＴＤ等の平面方向に延伸してもよい（「上流延伸」または「湿式延伸」と呼ぶ）。このような延伸により、押出物中のポリマーが少なくともいくつかの方向に延伸することになると考えられる。この延伸は「上流」延伸と呼ばれる。押出物は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に記載されている、例えばテンター法、ロール法、インフレーション法、またはそれらの組合せにより延伸することができる。延伸は、一軸に、または二軸に行ってもよく、ある特定の実施形態においては押出物を二軸に延伸する。二軸延伸の場合、同時二軸延伸、逐次延伸、または多段階延伸（例えば同時二軸延伸と逐次延伸の組合せ）のいずれを用いてもよく、ある特定の実施形態においては押出物を同時に二軸に延伸する。二軸延伸を用いる場合、倍率は各延伸方向で同じである必要はない。
【００６１】
所望により、押出物をＴＤおよびＭＤに同時に４〜６の範囲の倍率に延伸する。好適な延伸方法は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に記載されている。必須ではないが、ＭＤおよびＴＤの倍率は同じであってもよい。ある実施形態においては、延伸倍率はＭＤおよびＴＤにおいて５に等しい。倍率はフィルムの大きさに乗法的に影響する。例えば、ＴＤに４倍の倍率まで延伸される、最初の幅（ＴＤ）が２．０ｃｍであるフィルムは、最終幅が８．０ｃｍとなる。
【００６２】
必須ではないが、延伸は、押出物をおよそＴｃｄからＴｍの範囲の温度にさらしながら行ってもよく、ここでＴｃｄおよびＴｍは、結晶分散温度、および押出物の製造に用いるポリエチレンの中で最も融点の低いＰＥの融点と定義される。結晶分散温度は、ASTM D 4065に従って動的粘弾性の温度特性を測定することにより決定する。Ｔｃｄが約９０℃〜約１００℃の範囲である実施形態においては、延伸温度は、約９０℃〜約１２５℃、好ましくは約１００℃〜約１２５℃、より好ましくは１０５℃〜１２５℃であってもよい。
【００６３】
所望により延伸押出物は、希釈剤除去の前に熱的処理にかけられてもよい。熱的処理では、延伸押出物は、押出物が延伸中にさらされる温度より高い（温かい）温度にさらされる。延伸押出物がそのより高い温度にさらされている間、延伸押出物の平面寸法（ＭＤの長さおよびＴＤの幅）は一定に保つことができる。押出物はポリマーおよび希釈剤を含有しているため、その長さおよび幅は「湿潤」長さおよび「湿潤」幅と呼ばれる。ある実施形態においては、延伸押出物は、１秒〜１００秒の範囲の時間、１１０℃〜１２５℃の範囲の温度にさらされるが、その間は、テンタークリップを用いて延伸押出物をその外周に沿って保持すること等により、湿潤長さおよび湿潤幅は一定に保たれる。言い換えれば、熱的処理の間はＭＤまたはＴＤへの延伸押出物の拡大または縮小（すなわち寸法変化）はない。
【００６４】
この工程、および試料（例えば押出物、乾燥押出物、膜等）を高温にさらす下流延伸および熱処理等のその他の工程において、こうした暴露は、空気を熱し、次いでこの加熱空気を試料の近くに運ぶことにより行うことができる。加熱空気の温度は、通常は所望の温度と等しい設定値に制御され、次いでプレナム等を通して試料に向けて導かれる。試料を加熱面にさらす方法、オーブンでの赤外線加熱等の従来の方法を含む、試料を高温にさらすその他の方法を、加熱空気とともに、または加熱空気の代わりに用いてもよい。
希釈剤の除去
【００６５】
ある実施形態においては、第１および第２の希釈剤の少なくとも一部を押出物から除去（または置換）して膜を形成する。置換（または「洗浄」）溶媒を用いて第１および第２の希釈剤を除去（洗浄、または置換）してもよい。第１および第２の希釈剤を除去するための処理条件は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に開示されているものと同じであってもよい。「乾燥膜」という用語は、希釈剤の少なくとも一部が除去されている押出物を指す。全ての希釈剤を押出物から除去する必要はないが、希釈剤を除去すると最終膜の多孔度が増加するのでそうすることが望ましいと言える。
【００６６】
ある実施形態においては、洗浄溶媒等の残留したいずれかの揮発性種の少なくとも一部を、希釈剤除去後のいずれかの時点において乾燥膜から除去してもよい。加熱乾燥、風乾（空気を動かすこと）等の従来の方法を含む、洗浄溶媒を除去することが可能ないずれの方法を用いてもよい。洗浄溶媒等の揮発性種を除去するための処理条件は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号および同第ＷＯ２００７／１３２９４２号に開示されているものと同じであってもよい。
膜の延伸（下流延伸）
【００６７】
乾燥膜は、少なくとも１つの方向、例えばＭＤおよび／またはＴＤに延伸してもよい（希釈剤の少なくとも一部が除去または移動されるため、「下流延伸」または「乾燥延伸」と呼ぶ）。このような延伸により、膜中のポリマーが少なくともいくつかの方向に延伸することになると考えられる。この延伸は下流延伸と呼ばれる。下流延伸の前には、乾燥膜は、ＭＤの最初の大きさ（第１の乾燥長さ）およびＴＤの最初の大きさ（第１の乾燥幅）を有する。本明細書で用いる用語「第１の乾燥幅」は、乾燥延伸開始前における乾燥膜のＴＤへの大きさを指す。用語「第１の乾燥長さ」は、乾燥延伸開始前における乾燥膜のＭＤへの大きさを指す。例えば、ＷＯ２００８／０１６１７４に記載の種類のテンター延伸装置を用いることができる。
【００６８】
下流延伸は、ＭＤ、ＴＤ、または両方の方向に行ってもよい。膜は、第１の乾燥長さから、約１．１〜約１．５の範囲の倍率（「ＭＤ乾燥延伸倍率」）で第１の乾燥長さより長い第２の乾燥長さへＭＤに延伸してもよい。ＴＤ乾燥延伸を用いる場合、乾燥膜は、第１の乾燥幅から、ある倍率（「ＴＤ乾燥延伸倍率」）で第１の乾燥幅より広い第２の乾燥幅へＴＤに延伸してもよい。ＴＤ乾燥延伸倍率は、約１．１〜約１．６の範囲であってもよい。延伸をＭＤおよびＴＤの両方に行う場合、逐次的または同時的であってもよい。通常は、ＴＤ熱収縮はＭＤ熱収縮よりも電池の特性に与える影響が大きいため、ＴＤ乾燥倍率の大きさは、通常はＭＤ乾燥倍率の大きさを超えることはない。二軸乾燥延伸を用いる場合、乾燥延伸は、ＭＤおよびＴＤに同時的、または逐次的であってもよい。乾燥延伸が逐次的の場合、通常はＭＤ延伸を最初に行い、続いてＴＤ延伸を行う。(i)第２の層のＰＥ４含有量が５．０質量％未満、(ii)第２の層のＰＭＰ含有量が３０．０質量％以上、かつ(iii)第２の層の厚さが第１、第２、および第３の層を合わせた厚さの４５％以上である場合、１．２×１０２ｍＮ／μｍ以上の標準化突刺強度および４０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下の標準化透気度を有する膜を製造するためには、１．２以上の倍率への下流延伸が必要となり得る。
【００６９】
下流延伸は通常は、乾燥膜を、例えばおよそＴｃｄ−３０℃〜Ｔｍの範囲といった、Ｔｍ以下の温度にさらしながら行う。ある実施形態においては、延伸温度は通常は、例えば約１２０℃〜約１３２℃、または約１２２℃〜約１３０℃といった、約７０〜約１３５℃の範囲の温度にさらした膜で行う。
【００７０】
延伸率は延伸方向（ＭＤまたはＴＤ）に３％／秒以上であることが好ましく、この率はＭＤおよびＴＤ延伸について独立して選択してもよい。延伸率は好ましくは５％／秒以上、より好ましくは１０％／秒以上、例えば５％／秒〜２５％／秒の範囲である。重要ではないが、延伸率の上限は膜の破裂を防ぐために５０％／秒であることが好ましい。
制御された幅の縮小（随意）
【００７１】
下流延伸に続き、乾燥膜に、第２の乾燥幅から第３の幅への幅の制御された縮小を施してもよいが、第３の乾燥幅は、第１の乾燥幅から第１の乾燥幅の約１．４倍の範囲である。通常は、幅の縮小は、Ｔｃｄ−３０℃以上であるがＴｍ未満である温度に膜をさらしながら行う。例えば膜を、例えば約１２０℃〜約１３２℃、または約１２５℃〜約１３０℃といった、約７０℃〜約１３５℃の範囲の温度にさらしてもよい。ある実施形態においては、膜の幅の減少は、膜をＴｍよりも低い温度にさらしながら行う。ある実施形態においては、第３の乾燥幅は、第１の乾燥幅の約１．１倍〜第１の乾燥幅の約１．４倍の範囲である。
【００７２】
制御された幅の縮小中に、ＴＤ延伸中に膜がさらされた温度以上の温度に膜をさらすと、最終膜の耐熱収縮性がより高くなると考えられる。
熱処理（随意）
【００７３】
所望により、例えば下流延伸の後、制御された幅の縮小の後、またはその両方の後に、希釈剤の除去に続いて、一回または複数回、膜を熱的に処理（熱処理）する。熱処理により、結晶が安定化して膜中に均一な薄層が形成されると考えられる。ある実施形態においては、熱処理は、例えば約１００℃〜約１３５℃の範囲、例えば約１２０℃〜約１３２℃または約１２２℃〜約１３０℃といった、ＴｃｄからＴｍの範囲の温度に膜をさらしながら行われる。通常、熱処理は、例えば１，０００秒以下、例えば１〜６００秒の範囲の時間といった、膜中に薄層を形成するのに十分な時間行われる。ある実施形態においては、熱処理は一般的な熱処理「熱固定」条件下で実施する。「熱固定」という用語は、例えば熱処理中に膜の外周をテンタークリップで保持すること等によって膜の長さおよび幅を実質的に一定に維持しながら行う熱処理を指す。
【００７４】
随意である、アニーリング処理、熱ローラー処理、熱溶媒処理、架橋処理、親水性処理、およびコーティング処理を、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に記載されているように所望により行ってもよい。
膜の構造および特性
【００７５】
ある実施形態においては、膜は、各層が上記のポリマーに由来する組成物を有する少なくとも２つの層を有する、寸法安定性のある（例えば離層に対して抵抗性である）微多孔膜である。
【００７６】
膜は通常は、押出物の製造に用いるポリマーを含む。処理中に導入する少量の希釈剤または他の種もまた、通常は、膜の質量を基準として１．０質量％以下の量で存在してもよい。処理中にポリマーの分子量が少量低下することがあるが、これは許容可能なものである。ある実施形態においては、膜中のポリマーのＭｗは、膜の製造に用いるポリマーのＭｗに対して、１０％以下、例えば１．０％以下、または０．１％以下だけ低下する。
【００７７】
所望により膜は、以下の特性の１つまたは複数を有する。
厚さ
【００７８】
１つまたは複数の実施形態においては、微多孔膜は、厚さＴ１を有する第１の層、厚さＴ２を有する第２の層、および厚さＴ３を有する第３の層を含み、第２の層が第１および第３の層の間に位置する。ある実施形態においては、Ｔ２≦Ｔ１＋Ｔ３である。ある実施形態においては、Ｔ１はＴ３の０．８倍以上であり、例えばＴ１はＴ３の０．９倍以上であり、例えばＴ１＝Ｔ３である。例えば、ある実施形態においては、(i)Ｔ１はＴ３と実質的に同じであり、(ii)Ｔ２は、例えばＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３の合計の５％〜３３．３％、例えばＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３の合計の１０．０％〜３０．０％、例えばＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３の合計の１２．０％〜２５．０％の範囲といった、Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３の合計の５０．０％以下である。所望により、Ｔ１はＴ３と実質的に同じであり、かつＴ２≦Ｔ１である。
【００７９】
ある実施形態においては、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３はそれぞれ、例えば５．０μｍ以上、例えば１０．０μｍ以上といった、１．５μｍ以上である。例えば一実施形態においては、(i)Ｔ１はＴ３と実質的に同じであり、(ii)Ｔ１は８．０μｍ〜３０μｍの範囲であり、(iii)Ｔ２は１．５μｍ〜１０．０μｍの範囲であり、Ｔ３は８．０μｍ〜３０μｍの範囲である。
【００８０】
ある実施形態においては、膜は多層微多孔膜である。膜の厚さは、通常は、例えば２０．０μｍ以上、例えば約１０．０μｍ〜約２．０×１０２μｍ、例えば約１０．０μｍ〜約３０．０μｍの範囲といった、１０．０μｍ以上である。所望により、第２の層は、膜の総厚さの１２．０％〜２５．０％の範囲の厚さを有し、第１および第３の層の厚さは、それぞれ膜の総厚さの３７．５％〜４４％の範囲である。膜の厚さは、例えば、縦方向に１．０ｃｍ間隔で１０．０ｃｍの幅にわたって接触式厚さ計により測定することができ、次いで平均値を出して膜厚さを得ることができる。株式会社ミツトヨ製ライトマチック等の厚さ計が好適である。例えば光学的厚さ測定法等の、非接触式厚さ測定方法もまた好適である。
多孔度
【００８１】
膜の多孔度は、膜の実質量と、１００％ポリマーの同等の非多孔性膜（同じポリマー組成、長さ、幅、および厚さを有するという意味において同等）の質量とを比較することにより従来法で測定する。次に、以下の式を用いて多孔度を求める：多孔度％＝１００×（ｗ２−ｗ１）／ｗ２。式中、「ｗ１」は膜の実質量であり、「ｗ２」は、同じ大きさおよび厚さを有する（同じポリマーの）同等の非多孔性膜の質量である。所望により膜の多孔度は、例えば２５．０％〜８５．０％の範囲、例えば３５．０〜６０．０％の範囲といった、２０．０％以上である。
標準化透気度
【００８２】
ある実施形態においては、膜は、例えば３０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下、例えば２０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下といった、４０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下の標準化透気度を有する（JIS P8117に従って測定）。透気度値は、１．０μｍのフィルム厚さを有する同等の膜の透気度値に標準化するため、膜の透気度値は「秒／１００ｃｍ３／μｍ」の単位で表す。所望により膜の標準化透気度は、約１．０秒／１００ｃｍ３／μｍ〜約３０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ、または約５．０秒／１００ｃｍ３／μｍ〜約２０．０秒／１００ｃｍ３／μｍの範囲である。標準化透気度はJIS P8117に従って測定し、その結果を、Ａ＝１．０μｍ＊（Ｘ）／Ｔ１の式を用いて、１．０μｍの厚さを有する同等の膜の透気度値に標準化する。式中、Ｘは実厚さＴ１を有する膜の透気度の実測値であり、Ａは１．０μｍの厚さを有する同等の膜の標準化透気度である。
標準化突刺強度
【００８３】
膜の突刺強度は、１．０μｍの厚さ［ｍＮ／μｍ］を有する同等の膜の突刺強度として表す。突刺強度は、厚さＴ１を有する膜を、末端が球面（曲率半径Ｒ：０．５ｍｍ）である直径１ｍｍの針で２ｍｍ／秒の速度で突き刺した時に２３℃にて測定した最大荷重、と定義される。この突刺強度（「Ｓ」）を、Ｓ＝［１．０μｍ×（Ｓ１）］／（Ｔ１）（式中、Ｓ１は突刺強度の「実測値」であり、Ｔ１は膜の平均厚さである）の式を用いて、１．０μｍの厚さを有する同等の膜の突刺強度値に標準化する。所望により膜の標準化突刺強度は、例えば１．４×１０２ｍＮ／μｍ以上、例えば１．６×１０２ｍＮ／μｍ以上といった、１．２×１０２ｍＮ／μｍ以上である。ある実施形態においては、膜は、約１．１×１０２ｍＮ／μｍ〜約２．５×１０２ｍＮ／μｍの範囲の標準化突刺強度を有する。
シャットダウン温度
【００８４】
微多孔膜のシャットダウン温度は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００７／０５２６６３号に開示されている方法によって測定する。この方法に従い、微多孔膜を上昇していく温度（３０℃で開始して５℃／分）にさらし、その間に膜の透気度を測定する。微多孔膜のシャットダウン温度は、微多孔膜の透気度（ガーレー値）が最初に１．０×１０５秒／１００ｃｍ３を超える時の温度と定義される。膜のメルトダウン温度およびシャットダウン温度を測定する目的で、透気度を、例えば透気度計（旭精工株式会社製、ＥＧＯ−１Ｔ）を用いてJIS P8117に従って測定してもよい。ある実施形態においては、膜は、例えば約１２０．０℃〜約１４０．０℃の範囲、例えば１３０．０℃〜１３８．０℃の範囲といった、１４０．０℃以下のシャットダウン温度を有する。
メルトダウン温度（膜の破裂により測定）
【００８５】
メルトダウン温度は次のようにして測定する。５ｃｍ×５ｃｍの微多孔膜の試料を、それぞれが直径１２ｍｍの円形の開口部を有する金属ブロックの間に挟むことによってその外周に沿って固定する。次いでこれらのブロックを膜の平面が水平になるような配置にする。直径１０ｍｍの炭化タングステンの球を上側のブロックの円形の開口部内の微多孔膜上に置く。３０℃で開始した後、膜を５℃／分の速度で上昇する温度にさらす。膜のメルトダウン温度は、球が試料を完全に貫通する温度、すなわち試料が破壊する温度と定義される。ある実施形態においては、膜は、例えば１８０．０℃以上、例えば２００．０℃以上といった、１７０．０℃以上のメルトダウン温度を有してもよい。ある実施形態においては、膜は、例えば１８０．０℃〜２０５．０℃の範囲といった、約１７５．０℃〜約２１０．０℃の範囲のメルトダウン温度を有する。
標準化電解質親和性
【００８６】
５０ｍｍ×５０ｍｍの膜試料を調製し、このフィルムよりも面積の大きいガラス基板上に平らに置く。可視光線を用いて上方からフィルムに照射するが、測定開始時には不透明である（透過しない）。(i)９７．０質量％のプロピレンカーボネート（純度９９体積％以上）と(ii)３．０質量％のジメチルカーボネートとの混合物（質量パーセントは混合物の質量が基準である）の液滴５００．０μＬを、膜を２５℃＋／−３℃の温度にさらしながら、フィルムの表面に施す。膜の電解質親和性（「ＥＡ」）は、液滴が最初にフィルムと接触してからフィルムが透明になるまでの平均経過時間と定義される。測定を５回繰り返して平均値を得る。
【００８７】
標準化電解質親和性（「ＮＥＡ」）は、ＥＡ／（平均膜厚、単位：μｍ）と定義される。ＮＥＡは［秒／μｍ］を単位とする。ある実施形態においては、膜は、例えば２．０秒／μｍ以下、例えば０．１秒／μｍ〜１．５秒／μｍの範囲といった、４．０秒／μｍ以下のＮＥＡを有する。
少なくとも１つの平面方向への１０５℃における熱収縮
【００８８】
ＭＤおよびＴＤへの１０５℃における膜の収縮は、次のようにして測定する：(i)周囲温度における微多孔膜の試験片の大きさをＭＤおよびＴＤの両方について測定し、(ii)微多孔膜の試験片を、荷重をかけずに８時間１０５．０℃の温度にて平衡化させ、次いで(iii)膜の大きさをＭＤおよびＴＤの両方について測定する。ＭＤおよびＴＤへの熱（すなわち「熱による」）収縮は、測定結果(i)を測定結果で割り、(ii)得られた商を百分率で表すことによって得ることができる。
【００８９】
所望により膜は、例えば５．０％以下、例えば０．１０％〜５．０％の範囲、例えば０．２０％〜１．０％といった、１０．０％以下の少なくとも１つの平面方向（例えばＭＤまたはＴＤ）への１０５℃における熱収縮を有する。
１３０℃におけるＴＤ熱収縮≦２５．０％、および１７０℃におけるＴＤ熱収縮≦５５．０％
【００９０】
ある実施形態においては、膜は、例えば約１．０％〜約２５．０％の範囲といった、２５．０％以下の１３０℃におけるＴＤ熱収縮、および／または例えば約１．０％〜約５０．０％といった、５０．０％以下の１７０℃におけるＴＤ熱収縮を有する。
【００９１】
１３０℃および１７０℃の熱収縮の測定値は、１０５℃における熱収縮の測定値とはわずかに異なるが、これは、横方向と平行である膜の端が、通常は電池内で固定され、特にＭＤと平行である端の中心付近においてはＴＤへの拡大または縮小（収縮）を可能にする自由度が限られている、という事実を反映している。したがって、ＴＤに沿って５０ｍｍ、ＭＤに沿って５０ｍｍの正方形の微多孔性フィルムの試料を、ＴＤと平行である端を（例えばテープにより）フレームに固定して、ＭＤに３５ｍｍでＴＤに５０ｍｍの開放口を残し、２３．０℃でフレームに設置する。次に、試料を取り付けたフレームを３０分間１３０℃または１７０℃の温度にさらし、次いで冷却する。通常は、ＴＤ熱収縮によって、ＭＤと平行であるフィルムの端が内側に（フレームの開口の中心に向かって）わずかに弓なりに曲がる。ＴＤへの収縮（パーセントで表す）は、加熱前の試料のＴＤの長さを加熱後の試料のＴＤの（フレーム内の）最短長さで割り１００パーセントを掛けたものと等しい。
バッテリーセパレーターフィルムおよび電池
【００９２】
膜は常圧で液体（水性および非水性）を透過させる。したがって膜は、バッテリーセパレーター、濾過膜等として使用することができる。熱可塑性フィルムは、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、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池等の二次電池用のＢＳＦとして特に有用である。ある実施形態においては、本発明は、熱可塑性フィルムを含むＢＳＦを含有するリチウムイオン二次電池に関する。かかる電池は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に記載されている。かかる電池は、例えば電気自動車およびハイブリッド電気自動車用の電源として用いることができる。
【００９３】
以下の非限定的な例を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
実施例１
(1)第１の混合物の調製
【００９４】
第１の混合物を次のようにして調製する。まず、８２．０質量％の、５．６×１０５のＭｗおよび１３４．０℃のＴｍを有するＰＥ（ＰＥ１）と、１８．０質量％の、１．９×１０６のＭｗおよび１３６．０℃のＴｍを有するＰＥ（ＰＥ４）を混合する（質量パーセントは混合したポリマーの質量が基準である）。
【００９５】
次に、２５．０質量％の混合したポリマーを、５８ｍｍの内径および４２のＬ／Ｄを有する強混合型二軸スクリュー押出機内に充填し、７５．０質量％の流動パラフィン（４０℃で５０cst）を、サイドフィーダーを介して二軸スクリュー押出機に供給する。２２０℃および２００rpmにて混合を行って第１の混合物を製造する（質量パーセントは第１の混合物の質量が基準である）。
(2)第２の混合物の調製
【００９６】
第２の混合物を、以下のことを除いて第１の混合物と同じように調製する。混合したポリマーは、(a)１０．０質量％の、２１ｄｇ／分のＭＦＲおよび２２２．０℃のＴｍを有するポリメチルペンテン（三井化学株式会社、ＴＰＸ：ＭＸ００２）（ＰＭＰ）、(b)３０．０質量％の、１．１×１０６のＭｗおよび１６３．８℃のＴｍを有するアイソタクチックポリプロピレン（ＰＰ）、(c)５８．６質量％のＰＥ１、ならびに(d)１．４質量％のＰＥ４を含む（質量パーセントは混合したポリマーの質量が基準である）。３０．０質量％の混合したポリマーを強混合型二軸スクリュー押出機内に充填し、７０．０質量％の流動パラフィンをサイドフィーダーに供給する。２２０℃および４００rpmにて混合を行って第２の混合物を調整する。
(3)膜の製造
【００９７】
第１および第２の混合物を、それぞれの二軸スクリュー押出機から三層押出Ｔダイに供給し、そこから押し出して、層厚さ比４３／１４／４３の第１の混合物／第２の混合物／第１の混合物の層状押出物を形成する。押出物を、２０℃に制御された冷却ローラーに通しながら冷却して三層ゲル状シートを形成し、これを、テンター延伸機で、ＭＤおよびＴＤの両方に５倍の倍率に１１３℃にて同時二軸延伸（上流延伸）する。延伸した三層ゲル状シートを２０ｃｍ×２０ｃｍのアルミニウムフレームに固定し、２５℃に制御された塩化メチレン浴に浸漬して３分間の１００rpmの振動で流動パラフィンを除去し、室温の気流で乾燥させる。次に、(i)膜の長さを一定に保ちながら、また(ii)膜を１２６℃の温度にさらしながら、膜の幅を１．４の倍率に拡大する（ＴＤ下流延伸）。下流延伸に続き、膜を１２６℃の温度にさらしながら膜を制御された幅の縮小にかけ、下流延伸開始時のＴＤへの膜の幅を基準として１．２の最終倍率を達成する。次いで、膜の大きさ（長さおよび幅）をほぼ一定に保ちながら、膜を１２６℃で１０分間熱処理して最終微多孔膜を製造する。選択した出発物質、処理条件、および膜特性を表１に示す。
実施例２および３、ならびに比較例１〜４
【００９８】
表１に記載したことを除き実施例１を繰り返す。出発物質および処理条件は、表に記載したことを除き実施例１で使用したものと同じである。例えば、比較例１〜４は下流延伸にはかけない。
【表１】
（続き）
【表１−１】
結果
【００９９】
実施例１、２、および３は、(i)ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンならびに第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層と、(ii)第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む第２の層とを有し、第２の層が第１の層の厚さ以下の厚さを有する、寸法安定性のある多層膜が製造できることを実証している。
【０１００】
これらの膜は、１７５．０℃以上のメルトダウン温度、１．６０×１０２ｍＮ／μｍ以上の標準化突刺強度、４０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下の標準化透気度、５．０％以下の１０５℃ＴＤ熱収縮、および４．０秒／μｍ以下のＮＥＡを有している。コア層の厚さが比較的大きい比較例１〜４では、強度は同じかまたは低くて、より低い透気度およびより長いＮＥＡという結果になっている。
【０１０１】
優先権書類を含む、本明細書で引用した全ての特許、試験手順、およびその他の文献は、参照により、かかる開示が本発明に矛盾しない範囲で完全に組み込まれ、またかかる組込みが許容される全ての権限について、完全に組み込まれる。
【０１０２】
本明細書中に開示した例示的形態は特定のものについて記載しているが、種々の他の変形態様が、当業者にとっては明らかであり、かつ当業者によって本開示の精神および範囲から逸脱することなく容易に行われ得ることが理解されるであろう。したがって、本明細書に添付した特許請求の範囲の範囲は本明細書中に示した実施例および説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲は、本開示が属する分野の当業者によってその等価物として扱われる全ての特徴を含む、本明細書に備わる全ての新規な特徴を包含するものとして解釈されることが意図されている。
【０１０３】
数値の下限および数値の上限が本明細書中に列挙されている場合、あらゆる下限からあらゆる上限までの範囲が想定されている。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１０年５月２０日出願の米国特許出願第６１／３４６，６７５号の優先権を主張し、２０１０年１月２７日出願の米国特許出願第６１／２９８，７５２号、２０１０年１月２７日出願の米国特許出願第６１／２９８，７５６号、２００９年６月１９日出願の米国特許出願第６１／２１８，７２０号、および２０１０年６月４日出願の米国特許出願第６１／３５１，３８０号の利益および優先権を主張し、それらの全てはその全体が参照により組み込まれるものとする。
【０００２】
本発明は、ポリメチルペンテンを含む第１の層と、ポリマーを含み、かつ第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有する第２の層との、少なくとも２つの層を有する微多孔膜に関する。本発明は、かかる膜の作製方法およびリチウムイオン電池等におけるバッテリーセパレーターフィルムとしてのかかる膜の使用にも関する。
【背景技術】
【０００３】
微多孔膜は、リチウムイオン電池等におけるバッテリーセパレーターフィルム（「ＢＳＦ」）として使用することができる。電気自動車およびハイブリッド電気自動車の動力源として使用することができる電池等の大容量電池は、ＢＳＦのメルトダウン温度、突刺強度、および電解質親和性を上げることによって、多孔性、透過性、および熱安定性（熱収縮）等の他の重要な膜特性を有意に低下させることなく改善することが可能であった。強度を上げることは、ＢＳＦ故障に起因する内部短絡のリスクを低減するので、重要である。電解質親和性の向上は電池の歩留まりの向上につながるが、これは電極−電解質−ＢＳＦアセンブリの平衡化に必要な時間が減少することが原因である。
【０００４】
ポリマーを含む微多孔膜は、高い電池温度にてフェイルセイフ特徴を実現させるためにリチウムイオン電池内のＢＳＦとして使用されている。かかる膜は、高い電池温度でのポリマーの可動性が高く、このことが有意な透気度低下につながっている。シャットダウン温度の上でＢＳＦの透気度が下がると電池の電気化学的活性が低下することになり、それによって過充電、急速放電、または他の高温電池条件下における電池故障のリスクが低下するため、この効果（「シャットダウン」と呼ばれる）は有益である。電池の内部温度は電気化学的活性が下がった時でも上がり続けることがあるため、高温におけるＢＳＦの熱安定性を高めて電池故障のリスクをさらに下げることが望ましい。熱安定性の基準の一つであるＢＳＦのメルトダウン温度は、ＢＳＦが電池の負極と正極とを電気的に分離することが可能な最高温度に関する。ＢＳＦのメルトダウン温度は、ＢＳＦのポリマー中に高融点の種（例えばポリプロピレン）を含ませてＢＳＦのメルトダウン温度を上げることにより上げることができる。
【０００５】
(i)ポリメチルペンテンおよびポリエチレンならびに(ii)ポリメチルペンテンおよびポリプロピレンを含む単層ＢＳＦは２００℃以上のメルトダウン温度を有するが、これらのフィルムは、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンを含むＢＳＦよりも低い突刺強度および低い電解質親和性を有する。
【発明の概要】
【０００６】
ある実施形態においては、本発明は、多層微多孔膜であって、
i.第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層、および
ii.第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、
第２の層が、第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有し、第２の層が、第１の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有する、
多層微多孔膜に関する。
【０００７】
さらに別の実施形態においては、本発明は、微多孔膜の製造方法であって、
(a)第１の希釈剤と、第１のポリマーブレンドの質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１のポリマーブレンドとを含む第１の混合物を形成する工程、
(b)第２の希釈剤と、第２のポリマーブレンドの質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む第２のポリマーブレンドとを含む第２の混合物を形成する工程、
(c)第3の希釈剤と、第3のポリマーブレンドの質量を基準として20.0質量%以下のポリメチルペンテンを含む第3のポリマーブレンドとを含む第3の混合物を形成する工程、
(d)第１の混合物を含む第１の層、第３の混合物を含む第３の層、および第２の混合物を含む第２の層を含むシートであり、第２の層が、第１および第３の層の間に位置し、第１の混合物が、第１および第３の混合物のそれぞれと実質的に異なる組成を有し、第２の層が、第１および第３の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有するシートを製造する工程、ならびに
(e)第１、第２、および第３の希釈剤の少なくとも一部をシートから除去する工程
を含む微多孔膜の製造方法に関する。
【０００８】
さらに別の実施形態においては、負極と、正極と、電解質と、負極と正極の間に位置する少なくとも１つのセパレーターとを含む電池であって、セパレーターが、
iii.第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層、および
iv.第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、
第２の層が、第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有し、第２の層が、第１の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有する電池
である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（膜の質量を基準として）２０．０質量％以上のポリメチルペンテンおよび６０．０質量％以下のポリエチレンを含む微多孔膜は、比較的高いメルトダウン温度および比較的小さい熱収縮を有するが、比較的低い強度および電解質親和性を有することが認められている。１００質量％のポリエチレンまたはポリエチレンとポリプロピレンとの混合物を含む微多孔膜は、より高い強度および電解質親和性を有するが、より低いメルトダウン温度およびより大きい熱収縮を有する。
【００１０】
本発明は、第１および第２の層を有する多層微多孔膜であって、(i)第１の層が、ポリマー（例えばポリエチレンおよび／またはポリプロピレン）および第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含み、(ii)第２の層が、第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、かつ(iii)第１および第２の層が、実質的に同じ組成を有さず、第２の層の厚さが第１の層の厚さの２．０倍以下である、多層微多孔膜の発見に一部基づいている。かかる膜は、ポリメチルペンテンを含む単層膜と比べて、高い強度および電解質親和性、ならびにほぼ同様のメルトダウン温度を有することがわかっている。いかなる理論またはモデルにも拘束されることを望まないが、ポリメチルペンテンの第１の層内の量が２０．０質量％超であり第２の層内の量が４０．０質量％超であると、膜は強度および電解質親和性が低下すると考えられる。また、ポリメチルペンテンの第２の層内の量が９．０質量％未満であると、膜はより低いメルトダウン温度を有するとも考えられる。
【００１１】
本明細書および添付の特許請求の範囲において、「ポリマー」という用語は、複数の高分子を含む組成物を意味し、これらの高分子は１種または複数のモノマーに由来する繰返し単位を含む。高分子は、大きさ、分子構造、原子含有量等が異なっていてもよい。「ポリマー」という用語は、コポリマー、ターポリマー等の高分子を含む。「ポリエチレン」は、５０．０％以上（個数基準）のエチレン由来の繰返し単位、好ましくは、ポリエチレンホモポリマー、および／または繰返し単位の少なくとも８５％（個数基準）がエチレン単位であるポリエチレンコポリマーを含有するポリオレフィンを意味する。「ポリプロピレン」は、５０．０％超（個数基準）のプロピレン由来の繰返し単位、好ましくは、ポリプロピレンホモポリマー、および／または繰返し単位の少なくとも８５％（個数基準）がプロピレン単位であるポリプロピレンコポリマーを含有するポリオレフィンを意味する。「ポリメチルペンテン」は、５０．０％以上（個数基準）のメチルペンテン由来の繰返し単位、好ましくは、ポリメチルペンテンホモポリマー、および／または繰返し単位の少なくとも８５％（個数基準）がメチルペンテン単位であるポリメチルペンテンコポリマーを含有するポリオレフィンを意味する。「微多孔膜」は、細孔を有する薄膜であって、膜の細孔量の９０．０パーセント以上（体積基準）が０．０１μｍ〜１０．０μｍの範囲の平均直径を有する細孔にある膜である。押出物から製造される膜に関しては、機械方向（「ＭＤ」）は、ダイから押出物が製造される方向と定義される。横方向（「ＴＤ」）は、押出物のＭＤおよび厚さ方向の両方に対して垂直な方向と定義される。ＭＤおよびＴＤは膜の平面方向と呼んでもよく、この文脈において「平面」という語は、膜が平らな場合におけるほぼ膜の平面にある方向を意味する。
層の構成成分
【００１２】
ある実施形態においては、膜は、第１および第２の層を含む。第１の層は、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンならびに第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含み、第２の層は、第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む。第２の層の厚さは、第１の層の厚さの、例えば１．５倍以下、例えば１．１倍以下、または１．０倍以下といった、２．０倍以下である。所望により、第１および第２の層は、「Ａ」が第１の層を表し「Ｂ」が第２の層を表すとして、Ａ／Ｂの配置で接触している。膜は、所望により多孔性または微多孔性であり、かつポリマーを含む、追加の層（例えば「Ｃ」、「Ｄ」等）をさらに含んでもよい。例えば膜は、Ａ／Ｂ／Ａ、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ、Ａ／Ｂ／Ｃ、Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｂ／Ａ等の構造を有してもよい。層は、例えば第１の層の平坦面が第２の層の平坦面と接触しているといった、平面接触をしていてもよい。ある実施形態においては、膜の２つの外表面の少なくとも１つは、第１の（すなわち「Ａ」）層を含む。第２の層の厚さが第１の層の厚さ以下であると、膜はより高い強度およびより高い電解質親和性の両方を有することが認められている。膜が三層膜の場合、第２の層の厚さは、所望により第１および第３の層のそれぞれの厚さ以下（または未満）である。
ポリメチルペンテン
【００１３】
ある実施形態においては、ポリメチルペンテン（「ＰＭＰ」）は、繰返し単位の少なくとも８０．０％（個数基準）がメチルペンテンに由来する単位であるポリマーまたはコポリマーを含む。望ましいＰＭＰは、例えば２００．０℃〜２５０．０℃の範囲、例えば２１０．０℃〜２４０．０℃、または約２２０．０℃〜約２３０．０℃といった、２００．０℃以上の融解温度（Ｔｍ）を有する。膜が２４０．０℃超、また特に２５０．０℃超のＴｍを有するＰＭＰを含有する場合、膜が１７０．０℃超の温度にさらされると膜は機械的強度の喪失を示すおそれがあるということが認められている。いかなる理論またはモデルにも拘束されることを望まないが、これはＰＥのＴｍとＰＭＰのＴｍの差が大きい場合にＰＭＰとＰＥとの均一な混合物の製造が困難であることが原因であると考えられる。また、膜が２００．０℃未満のＴｍを有するＰＭＰを含有する場合、比較的高いメルトダウン温度を有する膜を製造することがより困難であるということも認められている。ＰＭＰのＴｍは、ポリプロピレンについて以下に説明する方法と同様の示差走査熱量測定法で決定することができる。
【００１４】
ある実施形態においては、ＰＭＰは、例えば約０．５ｄｇ／分〜６０．０ｄｇ／分、例えば約１ｄｇ／分〜約３０ｄｇ／分、例えば１０ｄｇ／分〜４０ｄｇ／分の範囲といった、８０．０ｄｇ／分以下のメルトフローレート（「ＭＦＲ」、ASTM D 1238に従って測定；２６０℃／５．０ｋｇ）を有する。ＰＭＰのＭＦＲが８０．０ｄｇ／分超であると、比較的高いメルトダウン温度を有する膜を製造することがより困難となり得る。１つまたは複数の実施形態においては、ＰＭＰは、１．０×１０４〜４．０×１０６の範囲のＭｗを有する。ＰＭＰのＭｗおよびＭＷＤは、"Macromolecules, Vol. 38, pp. 7181-7183 (2005)"に例示されている、ポリプロピレンについて以下に説明する方法と同様のゲル浸透クロマトグラフィー法で決定することができる。
【００１５】
ＰＭＰは、例えば、（チタン、またはチタンとマグネシウムを含有する触媒系等の）チーグラー・ナッタ触媒系または「シングルサイト触媒」を用いる重合プロセスで製造することができる。ある実施形態においては、ＰＭＰは、４−メチルペンテン−１またはメチルペンテン−１等のメチルペンテン−１モノマーをα−オレフィン等の１つまたは複数のコモノマーとともに用いる配位重合により製造される。所望によりα−オレフィンは、ブタン−１、ペンテン−１、３−メチルブテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、ヘプテン−１、オクタン−１、ノネン−１、およびデセン−１の１つまたは複数である。シクロペンテン、４−メチルシクロペンテン、ノルボルネン、トリシクロ−３−デセン等の、環状コモノマー（１つまたは複数）を用いてもよい。ある実施形態においては、コモノマーは、ヘキセン−１、オクテン−１である。他の実施形態においては、コモノマーは、例えばＣ１６〜Ｃ１８といった、Ｃ１０〜Ｃ１８の範囲の炭素原子数を有する。ＰＭＰ中のコモノマー含有量は、通常は２０．０モル％以下である。
【００１６】
ＰＭＰは、例えば２４０．０℃以下といった２５０．０℃以下のＴｍを有する混合物を製造するために、ＰＭＰの混合物（例えば乾燥混合または反応器ブレンド）であってもよい。
ポリエチレン
【００１７】
ある実施形態においては、ポリエチレン（「ＰＥ」）は、２つ以上のポリエチレン（以下に記載の「ＰＥ１」、「ＰＥ２」、「ＰＥ３」、「ＰＥ４」等）の混合物等の、ＰＥの混合物（例えば乾燥混合物または反応器ブレンド）を含む。例えばＰＥは、(i)第１のＰＥ（ＰＥ１）および／または第２のＰＥ（ＰＥ２）と(ii)第４のＰＥ（ＰＥ４）とのブレンドを含んでもよい。所望により、これらの実施形態は第３のＰＥ（ＰＥ３）をさらに含んでもよい。
ＰＥ１
【００１８】
ある実施形態においては、第１のＰＥ（「ＰＥ１」）は、例えば、例えば約１．０×１０５〜約０．９０×１０６の範囲といった、１．０×１０６未満のＭｗ、約２．０〜約５０．０の範囲の分子量分布（「ＭＷＤ」、Ｍｗを数平均分子量「Ｍｎ」で割ったものと定義される）、および炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０未満の末端不飽和基量を有するものである。所望によりＰＥ１は、約４．０×１０５〜約６．０×１０５の範囲のＭｗおよび約３．０〜約１０．０のＭＷＤを有する。所望によりＰＥ１は、炭素原子１．０×１０４個当たり０．１４以下、または炭素原子１．０×１０４個当たり０．１２以下、例えば炭素原子１．０×１０４個当たり０．０５〜０．１４の範囲（例えば、測定の検出限界よりも下）の末端不飽和基量を有する。ＰＥ１は、例えば、旭化成ケミカルズ株式会社製のSUNFINE SH-800またはSH-810（登録商標）高密度ＰＥであってもよい。
ＰＥ２
【００１９】
ある実施形態においては、第２のＰＥ（「ＰＥ２」）は、例えば、例えば約２．０×１０５〜約０．９×１０６の範囲といった、１．０×１０６未満のＭｗ、約２〜約５０の範囲のＭＷＤ、および炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０以上の末端不飽和基量を有するＰＥであってもよい。所望によりＰＥ２は、炭素原子１．０×１０４個当たり０．３０以上、または炭素原子１．０×１０４個当たり０．５０以上、例えば炭素原子１．０×１０４個当たり約０．６〜約１０．０の範囲の末端不飽和基量を有する。ＰＥ２の非限定的な例としては、例えば約７．５×１０５といった、約３．０×１０５〜約８．０×１０５の範囲のＭｗ、および約４〜約１５のＭＷＤを有するものがある。ＰＥ２は、例えば、バセル（Basell）社製のLupolen（登録商標）であってもよい。
【００２０】
ＰＥ１および／またはＰＥ２は、例えばエチレンホモポリマー、またはα−オレフィン等の１種または複数のコモノマーをモル比で１００％のコポリマーを基準として５．０モル％以下で含有するエチレン／α−オレフィンコポリマーであってもよい。所望によりα−オレフィンは、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、またはスチレンの１種または複数である。かかるＰＥは、１３２℃以上の融点を有してもよい。ＰＥ１は、例えばチーグラー・ナッタ触媒またはシングルサイト重合触媒を用いるプロセスで製造することができるが、これは必須ではない。末端不飽和基量は、例えば国際公開第ＷＯ９７／２３５５４号に記載の手順に従って測定することができる。ＰＥ２は、例えばクロム含有触媒を用いて製造することができる。
ＰＥ３
【００２１】
ある実施形態においては、ＰＥ３は、例えば、１３０．０℃以下のＴｍを有するＰＥであってもよい。１３０．０℃以下のＴｍを有するＰＥ３を用いると、例えば１３０．５℃以下のシャットダウン温度といった、望ましいほどに低いシャットダウン温度を有する最終膜を得ることができる。
【００２２】
所望によりＰＥ３は、例えば１０５．０℃〜１３０．０℃、例えば１１５．０℃〜１２６．０℃の範囲といった、８５．０℃以上のＴｍを有する。所望によりＰＥ３は、例えば１．０×１０３〜４．０×１０５の範囲、例えば１．５×１０３〜約３．０×１０５の範囲といった、５．０×１０５以下のＭｗを有する。所望によりＰＥ３は、例えば１．８〜３．５といった、２．０〜５．０の範囲のＭＷＤを有する。所望によりＰＥ３は、０．９０５ｇ／ｃｍ３〜０．９３５ｇ／ｃｍ３の範囲の質量密度を有する。ポリエチレンの質量密度はASTM D1505に従って決定する。
【００２３】
ある実施形態においては、ＰＥ３は、エチレンと、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、スチレン、または他のモノマーの１つまたは複数等の５．０モル％以下のコモノマーとのコポリマーである。所望により、コモノマーの量は１．０モル％〜５．０モル％の範囲である。ある実施形態においては、コモノマーはヘキセン−１および／またはオクテン−１である。
【００２４】
ＰＥ３は、チーグラー・ナッタ触媒またはシングルサイト重合触媒を用いるプロセス等のいずれかの都合のよいプロセスで製造することができる。所望によりＰＥ３は、低密度ポリエチレン（「ＬＤＰＥ」）、中密度ポリエチレン、分岐状ＬＤＰＥ、またはメタロセン触媒により製造されるポリエチレン等の直鎖状低密度ポリエチレンの１つまたは複数である。ＰＥ３は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第５，０８４，５３４号に開示されている方法（例えば当該特許の実施例２７および４１に開示されている方法）に従って製造することができる。
ＰＥ４
【００２５】
ある実施形態においては、第４のＰＥ（「ＰＥ４」）は、例えば、例えば約１．０×１０６〜約５．０×１０６の範囲といった１．０×１０６以上のＭｗおよび約１．２〜約５０．０のＭＷＤを有するものであってもよい。ＰＥ４の非限定的な例としては、例えば約２．０×１０６といった、約１．０×１０６〜約３．０×１０６のＭｗ、および約２．０〜約２０．０、好ましくは約４．０〜約１５．０のＭＷＤを有するものがある。ＰＥ４は、例えば、エチレンホモポリマー、またはモル比で１００％のコポリマーを基準として５．０モル％以下のα−オレフィン等の１種または複数のコモノマーを含有するエチレン／α−オレフィンコポリマーであってもよい。コモノマーは、例えば、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、またはスチレンの１つまたは複数であってもよい。かかるポリマーまたはコポリマーは、チーグラー・ナッタ触媒またはシングルサイト触媒を用いて製造することができるが、これは必須ではない。かかるＰＥは、１３４℃以上の融点を有してもよい。ＰＥ４は、超高分子量ポリエチレン（「ＵＨＭＷＰＥ」）、例えば三井化学株式会社製のHI-ZEX MILLION 240-m（登録商標）ポリエチレンであってもよい。
【００２６】
ＰＥ１〜ＰＥ４の融点は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／１４０８３５号に開示されている方法を用いて決定することができる。
ポリプロピレン
【００２７】
ある実施形態においては、ポリプロピレン（「ＰＰ」）は、例えば、例えば７．５×１０５以上、例えば約０．８０×１０６〜約２．０×１０６の範囲、例えば約０．９０×１０６〜約３．０×１０６の範囲といった、６．０×１０５以上のＭｗを有するＰＰであってもよい。所望によりＰＰは、１６０．０℃以上のＴｍ、および例えば１００．０Ｊ／ｇ以上、例えば１１０Ｊ／ｇ〜１２０Ｊ／ｇの範囲といった、９０．０Ｊ／ｇ以上の融解熱（「ΔＨｍ」）を有する。所望によりＰＰは、例えば約１．５〜約１０．０の範囲、例えば約２．０〜約８．５の範囲、または２．５〜６．０の範囲といった、２０．０以下のＭＷＤを有する。所望によりＰＰは、プロピレンと５．０モル％以下のコモノマーとのコポリマー（ランダムまたはブロック）であり、コモノマーは、例えば、エチレン、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、およびスチレン等の１つまたは複数のα−オレフィン、またはブタジエン、１，５−ヘキサジエン、１，７−オクタジエン、１，９−デカジエン等の１つまたは複数のジオレフィンである。
【００２８】
ある実施形態においては、ＰＰはアイソタクチックポリプロピレンである。用語「アイソタクチックポリプロピレン」は、（アイソタクチックＰＰの合計モル数を基準として）約５０．０モル％mmmmペンタッド以上、所望により約９４．０モル％mmmmペンタッド以上、または好ましくは９６．０モル％mmmmペンタッド以上のメソペンタッド分率を有するＰＰを意味する。ある実施形態においては、ＰＰは、(a)約９０．０モル％mmmmペンタッド以上、好ましくは９４．０モル％mmmmペンタッド以上のメソペンタッド分率、および(b)例えば炭素原子１．０×１０４個当たり約２０以下といった、炭素原子１．０×１０４個当たり約５０．０以下の立体的欠陥量、または例えば炭素原子１．０×１０４個当たり約５．０以下といった、炭素原子１．０×１０４個当たり約１０．０以下の立体的欠陥量を有する。所望によりＰＰは、以下の特性の１つまたは複数を有する：(i)１６２．０℃以上のＴｍ、(ii)２３０℃の温度および２５秒−１のひずみ速度における、約５．０×１０４Ｐａ秒以上の伸張粘度、(iii)約２３０℃の温度および２５秒−１のひずみ速度にて測定した場合の、約１５以上のトルートン比、(iv)約０．１ｄｇ／分以下、所望により約０．０１ｄｇ／分以下（すなわち、値が低く事実上ＭＦＲが測定不能）のメルトフローレート（「ＭＦＲ」；ASTM D-1238-95 条件Ｌ、２３０℃および２．１６ｋｇにて）、または(v)ＰＰの質量を基準として、例えば０．２質量％以下、例えば０．１質量％以下といった、０．５質量％以下の抽出可能な種の量（ＰＰと沸騰キシレンとを接触させることにより抽出可能）。
【００２９】
ある実施形態においては、ＰＰは、約０．８×１０６〜約３．０×１０６、所望により０．９×１０６〜約２．０×１０６の範囲のＭｗ、例えば約２．０〜約８．５、所望により２．０〜６．０の範囲といった、８．５以下のＭＷＤ、および９０．０Ｊ／ｇ以上のΔＨｍを有するアイソタクチックＰＰである。通常は、かかるＰＰは、９４．０モル％mmmmペンタッド以上のメソペンタッド分率、炭素原子１．０×１０４個当たり約５．０以下の立体的欠陥量、および１６２．０℃以上のＴｍを有する。
【００３０】
ＰＰの非限定的な例、ならびにＰＰのＴｍ、メソペンタッド分率、立体規則性、固有粘度、トルートン比、立体的欠陥、および抽出可能な種の量の決定方法は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００８／１４０８３５号に記載されている。
【００３１】
ＰＰのΔＨｍは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００７／１３２９４２号に開示されている方法で決定する。Ｔｍは、パーキンエルマーインスツルメント社製、model Pyris 1 DSCによって得た示差走査熱量測定（ＤＳＣ）デ−タから決定することができる。約５．５〜６．５ｍｇの質量の試料をアルミニウム製の試料パンに封入する。温度３０℃で開始し、第一融解（デ−タは記録せず）と呼ぶ、試料を１０℃／分の速度で２３０℃に加熱することによりＴｍを測定する。冷却加熱サイクルを適用する前に、試料を１０分間２３０℃に保持する。次いで、試料を１０℃／分の速度で２３０℃から２５℃に冷却（「結晶化」と呼ぶ）した後、１０分間２５℃に保持し、次いで１０℃／分の速度で２３０℃に加熱（「第二融解」と呼ぶ）する。ＰＭＰのＴｍについては、２３０℃の代わりに２７０℃の温度を使用する。結晶化と第二融解の両方における熱事象を記録する。融解温度（Ｔｍ）は第２の融解曲線のピーク温度であり、結晶化温度（Ｔｃ）は結晶化ピークのピーク温度である。
他の種
【００３２】
所望により、無機種（ケイ素および／またはアルミニウム原子を含有する種等）、ならびに／または国際公開第ＷＯ２００７／１３２９４２号および同第ＷＯ２００８／０１６１７４号（ともにその全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載のポリマー等の耐熱性ポリマーは、第１および／または第２の層中に存在してもよい。
【００３３】
微多孔膜が押出しによって製造される場合、最終微多孔膜は、通常は、押出物の製造に用いるポリマーを含む。処理中に導入する少量の希釈剤または他の種もまた、通常は、膜の質量を基準として１質量％未満の量で存在してもよい。処理中にポリマーの分子量が少量低下することがあるが、これは許容可能なものである。ある形態においては、処理中に分子量の低下があったとしても、膜中のポリマーのＭＷＤの値と膜の製造に用いるポリマーのＭＷＤ（例えば押出し前）との違いは、例えば、わずか約１０％、わずか約１％、またはわずか約０．１％にしかならない。
ＭｗおよびＭＷＤの決定
【００３４】
ポリマーのＭｗおよびＭＷＤは、示差屈折計（ＤＲＩ）を備えた高温サイズ排除クロマトグラフ、すなわち「ＳＥＣ」（GPC PL 220、ポリマーラボラトリーズ社製）を用いて決定することができる。測定は、"Macromolecules, Vol. 34, No.19, pp. 6812-6820 (2001)"に開示されている手順に従って行う。ＭｗおよびＭＷＤの決定には、３本のPLgel Mixed-Bカラム（ポリマーラボラトリーズ社製）を用いる。ＰＥに関しては、公称流量は０．５ｃｍ３／分であり、公称注入量は３００μＬであり、トランスファーライン、カラム、およびＤＲＩ検出器が、１４５℃に維持されたオーブン内に含まれている。ＰＰおよびＰＭＰに関しては、公称流量は１．０ｃｍ３／分であり、公称注入量は３００μＬであり、トランスファーライン、カラム、およびＤＲＩ検出器が、１６０℃に維持されたオーブン内に含まれている。
【００３５】
使用するＧＰＣ溶媒は、約１０００ppmのブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）を含有する、濾過済みの、アルドリッチ社製の、試薬グレードの１，２，４−トリクロロベンゼン（ＴＣＢ）である。ＴＣＢを、ＳＥＣに導入する前にオンライン脱気装置で脱気する。ＳＥＣ溶離液として同じ溶媒を用いる。乾燥ポリマーをガラス容器に入れ、所望の量のＴＣＢ溶媒を加え、次いでこの混合物を１６０℃で継続的に撹拌しながら約２時間加熱することにより、ポリマー溶液を調製する。ポリマー溶液の濃度は０．２５〜０．７５ｍｇ／ｍｌである。試料溶液は、ＧＰＣに注入する前に、モデルSP260 Sample Prep Station（ポリマーラボラトリーズ社製）を用いて２μｍフィルターでオフラインろ過する。
【００３６】
Ｍｐ（「Ｍｐ」はＭｗにおけるピークと定義される）が約５８０〜約１０，０００，０００の範囲の１７種のそれぞれのポリスチレン標準を用いて作成した検量線でカラムセットの分離効率を較正する。ポリスチレン標準はポリマーラボラトリーズ社（マサチューセッツ州アマースト）より入手する。各ＰＳ標準についてＤＲＩ信号のピークにおける保持容量を記録し、このデータセットを二次多項式に当てはめることによって、検量線（logMp対保持容量）を作成する。ウェーブメトリクス社（Wave Metrics, Inc.）製IGOR Proを用いて試料を分析する。
三層構造
【００３７】
本発明の特定の実施形態は、少なくとも３つの層：第１および第３の層と第１および第３の層の間に位置する第２の層、を有する微多孔膜に関する。所望により、第１および第３の層は、実質的に同じ厚さおよび実質的に同じ組成を有する。例えばある実施形態においては、(i)第１および第３の層はそれぞれ、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレン、ならびに場合によって第１または第３の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含み、(ii)第２の層は、第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む。第２の層の厚さは、第１、第２、および第３の層を合わせた厚さの５０．０％未満である。湿式法で製造されるかかる多層膜に関して本発明を説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、この説明は本発明のより広い範囲内にある他の実施形態を除外することを意図するものではない。
第１および第３の層‐ポリエチレンの量
【００３８】
１つまたは複数の実施形態においては、第１および第３の層のそれぞれは、層（場合によって第１または第３の層）の質量を基準として、例えば８０．０質量％以上、例えば９０．０質量％以上といった、６０．０質量％以上のＰＥを含む。所望により、第１および第３の層のそれぞれは、層の質量を基準として、例えば８０．０質量％〜９９．０質量％、例えば９０．０質量％〜９８．０質量％といった、約６０．０質量％〜約１００．０質量％の範囲の量のＰＥを含む。ある実施形態においては、第１および第３の層は、ＰＥからなるかまたは本質的にＰＥからなり、かつ実質的に同じ組成を有する。
【００３９】
ある実施形態においては、第１および第３の層はそれぞれ、層の質量を基準として、例えば５．０質量％以上、例えば１５．０質量％以上、例えば２５．０質量％以上の量のＰＥ４を含む。ある実施形態においては、第１および第３の層はそれぞれ、層の質量を基準として、例えば５０．０質量％以上、例えば６０．０質量％以上といった、４０．０質量％以上の量の、ＰＥ１もしくはＰＥ２、または混合したＰＥ１とＰＥ２を含む。ある実施形態においては、第１および第３の層はそれぞれ、層の質量を基準として、例えば２０．０質量％以下、例えば１０．０質量％以下といった、２５．０質量％以下の量のＰＥ３を含む。
第１および第３の層‐ポリメチルペンテンの量
【００４０】
１つまたは複数の実施形態においては、第１および第３の層はそれぞれ、層（場合によって第１または第３の層）の質量を基準として、例えば１０．０質量％以下、例えば４．０質量％以下といった、２０．０質量％以下のＰＭＰを含む。所望により、第１および第３の層はそれぞれ、層の質量を基準として、例えば０．５質量％〜１０．０質量％、例えば１．０質量％〜５．０質量％の範囲といった、約０．０質量％〜約２０．０質量％の範囲の量のＰＭＰを含む。ある実施形態においては、第１および第３の層のそれぞれはＰＭＰを実質的に含まず、例えばＰＭＰの量は、層の質量を基準として０．０１質量％以下である。
第１および第３の層‐ポリプロピレンの量
【００４１】
所望により、第１および／または第３の層はＰＰを含み、ＰＰは、層（場合によって第１または第３の層）の質量を基準として、例えば１０．０質量％以下、例えば５．０質量％以下といった、２０．０質量％以下の量で存在する。第１および／または第３の層がＰＰを含む場合、ＰＰとＰＭＰとを合わせた量は、所望により、層の質量を基準として、例えば１０．０質量％以下、例えば５．０質量％以下といった、２０．０質量％以下である。
第２の層‐ポリメチルペンテンの量
【００４２】
ある実施形態においては、第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば１０．０質量％以上、例えば１５．０質量％以上といった、９．０質量％以上のＰＭＰを含む。例えば第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば１０．０質量％〜３５．０質量％、例えば１５．０質量％〜３０．０質量％のＰＭＰといった、約９．０．０質量％〜４０．０質量％の範囲の量のＰＭＰを含有してもよい。
【００４３】
ある実施形態においては、(i)第１の層内のＰＭＰの量（「ＰＭＰ１」、第１の層の質量を基準とした質量パーセントで表す）は、第３の層内のＰＭＰの量（ＰＭＰ３、第３の層の質量を基準とした質量パーセントで表す）と実質的に同じである。所望により、(i)第２の層内のＰＭＰの量（「ＰＭＰ２」、第２の層の質量を基準とした質量パーセントで表す）は、ＰＭＰ１以上であり、かつ(ii)ＰＭＰ２−ＰＭＰ１は、例えば５．０質量％≦ＰＭＰ２−ＰＭＰ１≦１０．０質量％といった、０．０質量％≦ＰＭＰ２−ＰＭＰ１≦２０．０質量％の範囲である。本実施形態の膜は、通常、剥離耐性があると考えられる。
第２の層‐ポリプロピレンの量
【００４４】
所望により、第２の層はＰＰを含み、ＰＰの量は、第２の層の質量を基準として、例えば２０．０質量％以下、例えば１０．０質量％以下といった、４０．０質量％以下である。
【００４５】
例えば第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば５．０質量％〜３５．０質量％、例えば１０．０質量％〜３０．０質量％のＰＰといった、約０．０質量％〜４０．０質量％の範囲の量のＰＰを含有してもよい。ある実施形態においては、第２の層はＰＰを実質的に含まず、例えばＰＰの量は、第２の層の質量を基準として０．０１質量％以下である。
第２の層‐ポリプロピレンおよびポリメチルペンテンの量
【００４６】
第２の層がＰＰおよびＰＭＰ（例えばブレンド）を含む実施形態においては、第２の層内のＰＰとＰＭＰとを合わせた量（第２の層の質量を基準とした質量パーセントで表す）は、例えば６０．０質量％以下、例えば５０．０質量％以下といった、６５．０質量％以下である。本実施形態の膜は通常はより高い強度を有すると考えられる。
第２の層‐ポリエチレンの量
【００４７】
ある実施形態においては、第２の層は、第２の層の質量を基準として２０．０質量％以上、他の実施形態においては３０．０質量％以上、他の実施形態においては４０．０質量％以上、他の実施形態においては５５．０質量％以上、他の実施形態においては６０．０質量％以上のＰＥを含む。例えば第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば８５．０質量％以下、例えば７５．０質量％以下といった、９１．０質量％以下のＰＥを含んでもよい。これらの、または他の実施形態においては、第２の層は、第２の層の質量を基準として、例えば３０．０質量％〜８５．０質量％、例えば４０．０質量％〜７５．０質量％といった、約２０．０質量％〜約９１．０質量％の範囲の量のＰＥを含む。ある実施形態においては、第２の層は、第２の層の質量を基準として、(i)例えば１５．０質量％以上といった、５．０質量％以上のＰＥ４および／または(ii)例えば７５．０質量％以上といった、５０．０質量％以上のＰＥ１もしくはＰＥ２またはＰＥ１とＰＥ２の組合せを含有する。
【００４８】
以下の膜の実施形態が代表的であるが、本発明はそれらに限定されるものではない。本実施形態においては、膜は３つの層を含む多層微多孔膜であり、第１および第３の層がスキン層であり、第２の層がコア層である。本実施形態の膜は、例えば２０．０μｍ〜３０．０μｍの範囲の厚さを有し、コア層は２．５μｍ〜３．０μｍの範囲の厚さを有する。本実施形態の膜は、１７５℃以上のメルトダウン温度、１６０．０ｍＮ／μｍ〜２００．０ｍＮ／μｍの範囲の標準化突刺強度、１２秒／１００ｃｍ２／μｍ〜２０．０秒／１００ｃｍ２／μｍの範囲の標準化透気度、および０．６０秒／μｍ〜１．２０秒／μｍのＮＥＡを有する。
【００４９】
本実施形態においては、第１の層および第３の層は、実質的に等しい厚さおよび組成を有し、かつ層（場合によって第１または第３の層）の質量を基準として、例えば９９．０質量％以上のＰＥ、例えば９９．５質量％以上のＰＥといった、９８．０質量％以上のＰＥを含む。所望により第１および第３の層は、層の質量を基準として、７５．０質量％〜８５．０質量％のＰＥ１および１５．０質量％〜２５．０質量％のＰＥ４を含み、ＰＥ１は、(a)約１．０×１０５〜約０．９０×１０６の範囲のＭｗ、(b)約３．０〜約１０．０の範囲のＭＷＤ、および(c)炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０未満の末端不飽和基量を有し、ＰＥ４は、約１．０×１０６〜約５．０×１０６の範囲のＭｗおよび約４．０〜約１５．０の範囲のＭＷＤを有する。本実施形態においては、第２の層は、９．０質量％〜１５．０質量％のＰＭＰ、２１．０質量％〜３５．０質量％のＰＰ、２５．０質量％〜３５．０質量％のＰＥ１、および２５．０質量％〜３５．０質量％のＰＥ４を含み（質量パーセントは層の質量が基準である）、ＰＭＰは、(a)約２２０．０℃〜約２３０．０℃の範囲のＴｍおよび(b)約１０．０ｄｇ／分〜約４０．０ｄｇ／分の範囲のＭＦＲを有し、ＰＰは、(a)約０．８×１０６〜約２．０×１０６の範囲のＭｗ、(b)１６０．０℃以上のＴｍ、(c)９０．０Ｊ／ｇ以上の融解熱（「ΔＨｍ」）、および(d)約２．５〜約６．０の範囲のＭＷＤを有するアイソタクチックＰＰであり、ＰＥ１およびＰＥ４は、第１および第３の層のものと実質的に同じである。
膜の製造方法
【００５０】
微多孔膜の製造を湿式法に関して説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、またこの説明は本発明のより広い範囲内にある他の実施形態を除外することを意図するものではない。
【００５１】
ある実施形態においては、多層微多孔膜は少なくとも３つの層を有する。ある実施形態においては、膜は、第１の層材料を含む第１および第３の層と、第１の層と第３の層の間に位置し第１の層および第３の層と層間接触している、第２の層材料を含む第２の層とを有する三層膜である。第１の層材料（例えば第１のポリマーブレンド）は、通常は、膜の第１の層または第１および第３の層についての先の説明において明記したものと（同じ相対量の）同じポリマーを含む。同様に、第２の層材料（例えば第２のポリマーブレンド）は、通常は、膜の第２の層についての先の説明において明記したものと（同じ相対量の）同じポリマーを含む。
【００５２】
膜の製造プロセスでは、多層押出物からの希釈剤の除去を行う。押出物の第１および第３の層は、第１の層材料および少なくとも第１の希釈剤を含み、押出物の第２の層は、第２の層材料および少なくとも第２の希釈剤を含む。第１および第３の層は、スキン層とも呼ぶ、押出物の外層であってもよい。当業者であれば、押出物の第３の層が、第１の層とは異なる層材料、例えば第３の層材料から製造でき、また第１の層とは異なる厚さを有し得るということを理解するであろう。押出しの後、第１および第２の希釈剤の少なくとも一部を押出物から除去する。このプロセスはＭＤおよび／またはＴＤへの押出物の延伸をさらに含んでもよい。延伸は希釈剤除去の前および／または後に行ってもよい。以下、三層膜を製造するための実施形態についてさらに詳細に説明する。
第１の混合物
【００５３】
第１の混合物は、第１の層材料（所望により乾燥混合または溶融ブレンドされたもの、または例えば反応器ブレンドの形態のもの）と第１の希釈剤とを混合することにより製造される。第１の希釈剤（希釈剤の組合せであってもよい）は、例えば第１の層材料のポリマー用の溶媒であってもよい。第１の混合物は、所望により１種または複数の酸化防止剤等の添加剤を含有してもよい。ある実施形態においては、このような添加剤の量は、ポリマーと希釈剤との混合物の質量を基準として１．０質量％を超えることはない。
【００５４】
希釈剤は、押出温度にて第１の層材料と合わさって単相を形成することが可能な種を含んでもよい。例えば第１の希釈剤は、第１の層材料のポリマー用の溶媒であってもよい。代表的な希釈剤としては、ノナン、デカン、デカリン、およびパラフィン油等の脂肪族または環状炭化水素、ならびにフタル酸ジブチルおよびフタル酸ジオクチル等のフタル酸エステルが挙げられる。４０℃での動粘度が２０〜２００cStであるパラフィン油を用いてもよい。第１の希釈剤、混合条件、押出し条件等の選択は、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に開示されているものと同じであってもよい。
【００５５】
第１の混合物中の第１の希釈剤の量は重要ではない。ある実施形態においては、第１の希釈剤の量は、第１の混合物の混合質量を基準として、例えば６０質量％〜８０質量％といった、約５０質量％〜約８５質量％の範囲である。混合中に第１の混合物がさらされる温度は、押出し用の単相混合物を製造するのに十分高くあるべきであり、例えば２１０．０℃以上、例えば２２０．０℃以上、例えば２３０．０℃以上、またはさらには２４０．０℃以上ではあるが、例えば希釈剤やポリマーが有意な分子量の低下を起こす温度は超えない温度である。
第２の混合物
【００５６】
第２の混合物は、第２の層材料および第２の希釈剤から製造される。第２の混合物は、第１の混合物の製造に用いるのと同じ方法により製造してもよいが、第１（または第３）の混合物と実質的に同じ組成ではない。第２の希釈剤は、第１の希釈剤と同じ希釈剤の中から選択してもよい。また第２の希釈剤は第１の希釈剤とは独立して選択してもよい（また通常は独立して選択される）が、希釈剤は、第１の希釈剤と同じであってもよく、また第１の希釈剤を第１の混合物中で使用するのと同じ相対濃度で使用してもよい。混合中に第２の混合物がさらされる温度は、押出し用の単相混合物を製造するのに十分高くあるべきであり、例えば２１０．０℃以上、例えば２２０．０℃以上、例えば２３０．０℃以上、またはさらには２４０．０℃以上ではあるが、例えば希釈剤やポリマーが有意な分子量の低下を起こす温度は超えない温度である。
押出し
【００５７】
ある実施形態においては、第１の混合物は、第１の押出機から第１および第３のダイへと導かれ、第２の混合物は、第２の押出機から第２のダイへと導かれる。シート状の層状押出物（すなわち、厚さ方向よりも平面方向の方が有意に大きい物体）を第１、第２、および第３のダイから押し出して、第１の混合物を含む第１のスキン層、第１の混合物と実質的に同じであってもよい第３の混合物を含む第２のスキン層、および第２の混合物を含むコア層を有する多層押出物を製造することができる。第２の層の厚さは、第１および第３の層のそれぞれの厚さの、例えば１．５倍以下、例えば１．１倍以下、または１．０倍以下といった、２．０倍以下である。
【００５８】
ダイ（１つまたは複数）および押出し条件の選択は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に開示されているものと同じであってもよい。ダイ中で第１および第２の混合物がさらされる温度は、押出し中に第１および第２の混合物のそれぞれを（例えば溶融状態の）単相として維持するために十分に高くあるべきであり、例えば２１０．０℃以上、２２０．０℃以上、例えば２３０．０℃以上、またはさらには２４０．０℃以上ではあるが、例えば希釈剤やポリマーが有意な分子量の低下を起こす温度は超えない。第１および第２の混合物の粘度を一致させることは、最終膜における厚さ変動の量を低減するのに有益であると考えられている。これは、例えば、(i)コア層のＰＭＰ含有量（質量パーセント、層内のポリマーの質量が基準）をスキン層のＰＭＰ含有量（質量パーセント、層内のポリマーの質量が基準）の約２０．０％以内に保つこと、(ii)押出し温度およびダイ温度を調節すること、または(iii)少なくとも１つのポリマー−希釈剤混合物中の希釈剤の量を調節することの１つまたは複数によって達成することができる。
押出物の冷却（随意）
【００５９】
所望により、多層押出物を１５℃〜５０℃の範囲の温度にさらして冷却押出物を形成する。例えば押出物は、押出物の温度（冷却した温度）が押出物のゲル化温度とほぼ同じ（またはそれ以下）になるまで、最低でも約３０℃／分の冷却速度で冷却してもよい。冷却の処理条件は、例えば、国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７号に開示されているものと同じであってもよい。ある実施形態においては、冷却押出物は、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍまたは０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲といった、１０ｍｍ以下の厚さを有する。通常は、冷却押出物の第２の層は、冷却押出物の全厚さの５０％以下の厚さを有し、冷却押出物の第１および第３の層は、所望により実質的に同じ厚さを有する。
押出物の延伸（上流延伸）
【００６０】
押出物または冷却押出物は、少なくとも一つの方向、例えばＭＤまたはＴＤ等の平面方向に延伸してもよい（「上流延伸」または「湿式延伸」と呼ぶ）。このような延伸により、押出物中のポリマーが少なくともいくつかの方向に延伸することになると考えられる。この延伸は「上流」延伸と呼ばれる。押出物は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に記載されている、例えばテンター法、ロール法、インフレーション法、またはそれらの組合せにより延伸することができる。延伸は、一軸に、または二軸に行ってもよく、ある特定の実施形態においては押出物を二軸に延伸する。二軸延伸の場合、同時二軸延伸、逐次延伸、または多段階延伸（例えば同時二軸延伸と逐次延伸の組合せ）のいずれを用いてもよく、ある特定の実施形態においては押出物を同時に二軸に延伸する。二軸延伸を用いる場合、倍率は各延伸方向で同じである必要はない。
【００６１】
所望により、押出物をＴＤおよびＭＤに同時に４〜６の範囲の倍率に延伸する。好適な延伸方法は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に記載されている。必須ではないが、ＭＤおよびＴＤの倍率は同じであってもよい。ある実施形態においては、延伸倍率はＭＤおよびＴＤにおいて５に等しい。倍率はフィルムの大きさに乗法的に影響する。例えば、ＴＤに４倍の倍率まで延伸される、最初の幅（ＴＤ）が２．０ｃｍであるフィルムは、最終幅が８．０ｃｍとなる。
【００６２】
必須ではないが、延伸は、押出物をおよそＴｃｄからＴｍの範囲の温度にさらしながら行ってもよく、ここでＴｃｄおよびＴｍは、結晶分散温度、および押出物の製造に用いるポリエチレンの中で最も融点の低いＰＥの融点と定義される。結晶分散温度は、ASTM D 4065に従って動的粘弾性の温度特性を測定することにより決定する。Ｔｃｄが約９０℃〜約１００℃の範囲である実施形態においては、延伸温度は、約９０℃〜約１２５℃、好ましくは約１００℃〜約１２５℃、より好ましくは１０５℃〜１２５℃であってもよい。
【００６３】
所望により延伸押出物は、希釈剤除去の前に熱的処理にかけられてもよい。熱的処理では、延伸押出物は、押出物が延伸中にさらされる温度より高い（温かい）温度にさらされる。延伸押出物がそのより高い温度にさらされている間、延伸押出物の平面寸法（ＭＤの長さおよびＴＤの幅）は一定に保つことができる。押出物はポリマーおよび希釈剤を含有しているため、その長さおよび幅は「湿潤」長さおよび「湿潤」幅と呼ばれる。ある実施形態においては、延伸押出物は、１秒〜１００秒の範囲の時間、１１０℃〜１２５℃の範囲の温度にさらされるが、その間は、テンタークリップを用いて延伸押出物をその外周に沿って保持すること等により、湿潤長さおよび湿潤幅は一定に保たれる。言い換えれば、熱的処理の間はＭＤまたはＴＤへの延伸押出物の拡大または縮小（すなわち寸法変化）はない。
【００６４】
この工程、および試料（例えば押出物、乾燥押出物、膜等）を高温にさらす下流延伸および熱処理等のその他の工程において、こうした暴露は、空気を熱し、次いでこの加熱空気を試料の近くに運ぶことにより行うことができる。加熱空気の温度は、通常は所望の温度と等しい設定値に制御され、次いでプレナム等を通して試料に向けて導かれる。試料を加熱面にさらす方法、オーブンでの赤外線加熱等の従来の方法を含む、試料を高温にさらすその他の方法を、加熱空気とともに、または加熱空気の代わりに用いてもよい。
希釈剤の除去
【００６５】
ある実施形態においては、第１および第２の希釈剤の少なくとも一部を押出物から除去（または置換）して膜を形成する。置換（または「洗浄」）溶媒を用いて第１および第２の希釈剤を除去（洗浄、または置換）してもよい。第１および第２の希釈剤を除去するための処理条件は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に開示されているものと同じであってもよい。「乾燥膜」という用語は、希釈剤の少なくとも一部が除去されている押出物を指す。全ての希釈剤を押出物から除去する必要はないが、希釈剤を除去すると最終膜の多孔度が増加するのでそうすることが望ましいと言える。
【００６６】
ある実施形態においては、洗浄溶媒等の残留したいずれかの揮発性種の少なくとも一部を、希釈剤除去後のいずれかの時点において乾燥膜から除去してもよい。加熱乾燥、風乾（空気を動かすこと）等の従来の方法を含む、洗浄溶媒を除去することが可能ないずれの方法を用いてもよい。洗浄溶媒等の揮発性種を除去するための処理条件は、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号および同第ＷＯ２００７／１３２９４２号に開示されているものと同じであってもよい。
膜の延伸（下流延伸）
【００６７】
乾燥膜は、少なくとも１つの方向、例えばＭＤおよび／またはＴＤに延伸してもよい（希釈剤の少なくとも一部が除去または移動されるため、「下流延伸」または「乾燥延伸」と呼ぶ）。このような延伸により、膜中のポリマーが少なくともいくつかの方向に延伸することになると考えられる。この延伸は下流延伸と呼ばれる。下流延伸の前には、乾燥膜は、ＭＤの最初の大きさ（第１の乾燥長さ）およびＴＤの最初の大きさ（第１の乾燥幅）を有する。本明細書で用いる用語「第１の乾燥幅」は、乾燥延伸開始前における乾燥膜のＴＤへの大きさを指す。用語「第１の乾燥長さ」は、乾燥延伸開始前における乾燥膜のＭＤへの大きさを指す。例えば、ＷＯ２００８／０１６１７４に記載の種類のテンター延伸装置を用いることができる。
【００６８】
下流延伸は、ＭＤ、ＴＤ、または両方の方向に行ってもよい。膜は、第１の乾燥長さから、約１．１〜約１．５の範囲の倍率（「ＭＤ乾燥延伸倍率」）で第１の乾燥長さより長い第２の乾燥長さへＭＤに延伸してもよい。ＴＤ乾燥延伸を用いる場合、乾燥膜は、第１の乾燥幅から、ある倍率（「ＴＤ乾燥延伸倍率」）で第１の乾燥幅より広い第２の乾燥幅へＴＤに延伸してもよい。ＴＤ乾燥延伸倍率は、約１．１〜約１．６の範囲であってもよい。延伸をＭＤおよびＴＤの両方に行う場合、逐次的または同時的であってもよい。通常は、ＴＤ熱収縮はＭＤ熱収縮よりも電池の特性に与える影響が大きいため、ＴＤ乾燥倍率の大きさは、通常はＭＤ乾燥倍率の大きさを超えることはない。二軸乾燥延伸を用いる場合、乾燥延伸は、ＭＤおよびＴＤに同時的、または逐次的であってもよい。乾燥延伸が逐次的の場合、通常はＭＤ延伸を最初に行い、続いてＴＤ延伸を行う。(i)第２の層のＰＥ４含有量が５．０質量％未満、(ii)第２の層のＰＭＰ含有量が３０．０質量％以上、かつ(iii)第２の層の厚さが第１、第２、および第３の層を合わせた厚さの４５％以上である場合、１．２×１０２ｍＮ／μｍ以上の標準化突刺強度および４０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下の標準化透気度を有する膜を製造するためには、１．２以上の倍率への下流延伸が必要となり得る。
【００６９】
下流延伸は通常は、乾燥膜を、例えばおよそＴｃｄ−３０℃〜Ｔｍの範囲といった、Ｔｍ以下の温度にさらしながら行う。ある実施形態においては、延伸温度は通常は、例えば約１２０℃〜約１３２℃、または約１２２℃〜約１３０℃といった、約７０〜約１３５℃の範囲の温度にさらした膜で行う。
【００７０】
延伸率は延伸方向（ＭＤまたはＴＤ）に３％／秒以上であることが好ましく、この率はＭＤおよびＴＤ延伸について独立して選択してもよい。延伸率は好ましくは５％／秒以上、より好ましくは１０％／秒以上、例えば５％／秒〜２５％／秒の範囲である。重要ではないが、延伸率の上限は膜の破裂を防ぐために５０％／秒であることが好ましい。
制御された幅の縮小（随意）
【００７１】
下流延伸に続き、乾燥膜に、第２の乾燥幅から第３の幅への幅の制御された縮小を施してもよいが、第３の乾燥幅は、第１の乾燥幅から第１の乾燥幅の約１．４倍の範囲である。通常は、幅の縮小は、Ｔｃｄ−３０℃以上であるがＴｍ未満である温度に膜をさらしながら行う。例えば膜を、例えば約１２０℃〜約１３２℃、または約１２５℃〜約１３０℃といった、約７０℃〜約１３５℃の範囲の温度にさらしてもよい。ある実施形態においては、膜の幅の減少は、膜をＴｍよりも低い温度にさらしながら行う。ある実施形態においては、第３の乾燥幅は、第１の乾燥幅の約１．１倍〜第１の乾燥幅の約１．４倍の範囲である。
【００７２】
制御された幅の縮小中に、ＴＤ延伸中に膜がさらされた温度以上の温度に膜をさらすと、最終膜の耐熱収縮性がより高くなると考えられる。
熱処理（随意）
【００７３】
所望により、例えば下流延伸の後、制御された幅の縮小の後、またはその両方の後に、希釈剤の除去に続いて、一回または複数回、膜を熱的に処理（熱処理）する。熱処理により、結晶が安定化して膜中に均一な薄層が形成されると考えられる。ある実施形態においては、熱処理は、例えば約１００℃〜約１３５℃の範囲、例えば約１２０℃〜約１３２℃または約１２２℃〜約１３０℃といった、ＴｃｄからＴｍの範囲の温度に膜をさらしながら行われる。通常、熱処理は、例えば１，０００秒以下、例えば１〜６００秒の範囲の時間といった、膜中に薄層を形成するのに十分な時間行われる。ある実施形態においては、熱処理は一般的な熱処理「熱固定」条件下で実施する。「熱固定」という用語は、例えば熱処理中に膜の外周をテンタークリップで保持すること等によって膜の長さおよび幅を実質的に一定に維持しながら行う熱処理を指す。
【００７４】
随意である、アニーリング処理、熱ローラー処理、熱溶媒処理、架橋処理、親水性処理、およびコーティング処理を、例えば国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に記載されているように所望により行ってもよい。
膜の構造および特性
【００７５】
ある実施形態においては、膜は、各層が上記のポリマーに由来する組成物を有する少なくとも２つの層を有する、寸法安定性のある（例えば離層に対して抵抗性である）微多孔膜である。
【００７６】
膜は通常は、押出物の製造に用いるポリマーを含む。処理中に導入する少量の希釈剤または他の種もまた、通常は、膜の質量を基準として１．０質量％以下の量で存在してもよい。処理中にポリマーの分子量が少量低下することがあるが、これは許容可能なものである。ある実施形態においては、膜中のポリマーのＭｗは、膜の製造に用いるポリマーのＭｗに対して、１０％以下、例えば１．０％以下、または０．１％以下だけ低下する。
【００７７】
所望により膜は、以下の特性の１つまたは複数を有する。
厚さ
【００７８】
１つまたは複数の実施形態においては、微多孔膜は、厚さＴ１を有する第１の層、厚さＴ２を有する第２の層、および厚さＴ３を有する第３の層を含み、第２の層が第１および第３の層の間に位置する。ある実施形態においては、Ｔ２≦Ｔ１＋Ｔ３である。ある実施形態においては、Ｔ１はＴ３の０．８倍以上であり、例えばＴ１はＴ３の０．９倍以上であり、例えばＴ１＝Ｔ３である。例えば、ある実施形態においては、(i)Ｔ１はＴ３と実質的に同じであり、(ii)Ｔ２は、例えばＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３の合計の５％〜３３．３％、例えばＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３の合計の１０．０％〜３０．０％、例えばＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３の合計の１２．０％〜２５．０％の範囲といった、Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３の合計の５０．０％以下である。所望により、Ｔ１はＴ３と実質的に同じであり、かつＴ２≦Ｔ１である。
【００７９】
ある実施形態においては、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３はそれぞれ、例えば５．０μｍ以上、例えば１０．０μｍ以上といった、１．５μｍ以上である。例えば一実施形態においては、(i)Ｔ１はＴ３と実質的に同じであり、(ii)Ｔ１は８．０μｍ〜３０μｍの範囲であり、(iii)Ｔ２は１．５μｍ〜１０．０μｍの範囲であり、Ｔ３は８．０μｍ〜３０μｍの範囲である。
【００８０】
ある実施形態においては、膜は多層微多孔膜である。膜の厚さは、通常は、例えば２０．０μｍ以上、例えば約１０．０μｍ〜約２．０×１０２μｍ、例えば約１０．０μｍ〜約３０．０μｍの範囲といった、１０．０μｍ以上である。所望により、第２の層は、膜の総厚さの１２．０％〜２５．０％の範囲の厚さを有し、第１および第３の層の厚さは、それぞれ膜の総厚さの３７．５％〜４４％の範囲である。膜の厚さは、例えば、縦方向に１．０ｃｍ間隔で１０．０ｃｍの幅にわたって接触式厚さ計により測定することができ、次いで平均値を出して膜厚さを得ることができる。株式会社ミツトヨ製ライトマチック等の厚さ計が好適である。例えば光学的厚さ測定法等の、非接触式厚さ測定方法もまた好適である。
多孔度
【００８１】
膜の多孔度は、膜の実質量と、１００％ポリマーの同等の非多孔性膜（同じポリマー組成、長さ、幅、および厚さを有するという意味において同等）の質量とを比較することにより従来法で測定する。次に、以下の式を用いて多孔度を求める：多孔度％＝１００×（ｗ２−ｗ１）／ｗ２。式中、「ｗ１」は膜の実質量であり、「ｗ２」は、同じ大きさおよび厚さを有する（同じポリマーの）同等の非多孔性膜の質量である。所望により膜の多孔度は、例えば２５．０％〜８５．０％の範囲、例えば３５．０〜６０．０％の範囲といった、２０．０％以上である。
標準化透気度
【００８２】
ある実施形態においては、膜は、例えば３０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下、例えば２０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下といった、４０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下の標準化透気度を有する（JIS P8117に従って測定）。透気度値は、１．０μｍのフィルム厚さを有する同等の膜の透気度値に標準化するため、膜の透気度値は「秒／１００ｃｍ３／μｍ」の単位で表す。所望により膜の標準化透気度は、約１．０秒／１００ｃｍ３／μｍ〜約３０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ、または約５．０秒／１００ｃｍ３／μｍ〜約２０．０秒／１００ｃｍ３／μｍの範囲である。標準化透気度はJIS P8117に従って測定し、その結果を、Ａ＝１．０μｍ＊（Ｘ）／Ｔ１の式を用いて、１．０μｍの厚さを有する同等の膜の透気度値に標準化する。式中、Ｘは実厚さＴ１を有する膜の透気度の実測値であり、Ａは１．０μｍの厚さを有する同等の膜の標準化透気度である。
標準化突刺強度
【００８３】
膜の突刺強度は、１．０μｍの厚さ［ｍＮ／μｍ］を有する同等の膜の突刺強度として表す。突刺強度は、厚さＴ１を有する膜を、末端が球面（曲率半径Ｒ：０．５ｍｍ）である直径１ｍｍの針で２ｍｍ／秒の速度で突き刺した時に２３℃にて測定した最大荷重、と定義される。この突刺強度（「Ｓ」）を、Ｓ＝［１．０μｍ×（Ｓ１）］／（Ｔ１）（式中、Ｓ１は突刺強度の「実測値」であり、Ｔ１は膜の平均厚さである）の式を用いて、１．０μｍの厚さを有する同等の膜の突刺強度値に標準化する。所望により膜の標準化突刺強度は、例えば１．４×１０２ｍＮ／μｍ以上、例えば１．６×１０２ｍＮ／μｍ以上といった、１．２×１０２ｍＮ／μｍ以上である。ある実施形態においては、膜は、約１．１×１０２ｍＮ／μｍ〜約２．５×１０２ｍＮ／μｍの範囲の標準化突刺強度を有する。
シャットダウン温度
【００８４】
微多孔膜のシャットダウン温度は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００７／０５２６６３号に開示されている方法によって測定する。この方法に従い、微多孔膜を上昇していく温度（３０℃で開始して５℃／分）にさらし、その間に膜の透気度を測定する。微多孔膜のシャットダウン温度は、微多孔膜の透気度（ガーレー値）が最初に１．０×１０５秒／１００ｃｍ３を超える時の温度と定義される。膜のメルトダウン温度およびシャットダウン温度を測定する目的で、透気度を、例えば透気度計（旭精工株式会社製、ＥＧＯ−１Ｔ）を用いてJIS P8117に従って測定してもよい。ある実施形態においては、膜は、例えば約１２０．０℃〜約１４０．０℃の範囲、例えば１３０．０℃〜１３８．０℃の範囲といった、１４０．０℃以下のシャットダウン温度を有する。
メルトダウン温度（膜の破裂により測定）
【００８５】
メルトダウン温度は次のようにして測定する。５ｃｍ×５ｃｍの微多孔膜の試料を、それぞれが直径１２ｍｍの円形の開口部を有する金属ブロックの間に挟むことによってその外周に沿って固定する。次いでこれらのブロックを膜の平面が水平になるような配置にする。直径１０ｍｍの炭化タングステンの球を上側のブロックの円形の開口部内の微多孔膜上に置く。３０℃で開始した後、膜を５℃／分の速度で上昇する温度にさらす。膜のメルトダウン温度は、球が試料を完全に貫通する温度、すなわち試料が破壊する温度と定義される。ある実施形態においては、膜は、例えば１８０．０℃以上、例えば２００．０℃以上といった、１７０．０℃以上のメルトダウン温度を有してもよい。ある実施形態においては、膜は、例えば１８０．０℃〜２０５．０℃の範囲といった、約１７５．０℃〜約２１０．０℃の範囲のメルトダウン温度を有する。
標準化電解質親和性
【００８６】
５０ｍｍ×５０ｍｍの膜試料を調製し、このフィルムよりも面積の大きいガラス基板上に平らに置く。可視光線を用いて上方からフィルムに照射するが、測定開始時には不透明である（透過しない）。(i)９７．０質量％のプロピレンカーボネート（純度９９体積％以上）と(ii)３．０質量％のジメチルカーボネートとの混合物（質量パーセントは混合物の質量が基準である）の液滴５００．０μＬを、膜を２５℃＋／−３℃の温度にさらしながら、フィルムの表面に施す。膜の電解質親和性（「ＥＡ」）は、液滴が最初にフィルムと接触してからフィルムが透明になるまでの平均経過時間と定義される。測定を５回繰り返して平均値を得る。
【００８７】
標準化電解質親和性（「ＮＥＡ」）は、ＥＡ／（平均膜厚、単位：μｍ）と定義される。ＮＥＡは［秒／μｍ］を単位とする。ある実施形態においては、膜は、例えば２．０秒／μｍ以下、例えば０．１秒／μｍ〜１．５秒／μｍの範囲といった、４．０秒／μｍ以下のＮＥＡを有する。
少なくとも１つの平面方向への１０５℃における熱収縮
【００８８】
ＭＤおよびＴＤへの１０５℃における膜の収縮は、次のようにして測定する：(i)周囲温度における微多孔膜の試験片の大きさをＭＤおよびＴＤの両方について測定し、(ii)微多孔膜の試験片を、荷重をかけずに８時間１０５．０℃の温度にて平衡化させ、次いで(iii)膜の大きさをＭＤおよびＴＤの両方について測定する。ＭＤおよびＴＤへの熱（すなわち「熱による」）収縮は、測定結果(i)を測定結果で割り、(ii)得られた商を百分率で表すことによって得ることができる。
【００８９】
所望により膜は、例えば５．０％以下、例えば０．１０％〜５．０％の範囲、例えば０．２０％〜１．０％といった、１０．０％以下の少なくとも１つの平面方向（例えばＭＤまたはＴＤ）への１０５℃における熱収縮を有する。
１３０℃におけるＴＤ熱収縮≦２５．０％、および１７０℃におけるＴＤ熱収縮≦５５．０％
【００９０】
ある実施形態においては、膜は、例えば約１．０％〜約２５．０％の範囲といった、２５．０％以下の１３０℃におけるＴＤ熱収縮、および／または例えば約１．０％〜約５０．０％といった、５０．０％以下の１７０℃におけるＴＤ熱収縮を有する。
【００９１】
１３０℃および１７０℃の熱収縮の測定値は、１０５℃における熱収縮の測定値とはわずかに異なるが、これは、横方向と平行である膜の端が、通常は電池内で固定され、特にＭＤと平行である端の中心付近においてはＴＤへの拡大または縮小（収縮）を可能にする自由度が限られている、という事実を反映している。したがって、ＴＤに沿って５０ｍｍ、ＭＤに沿って５０ｍｍの正方形の微多孔性フィルムの試料を、ＴＤと平行である端を（例えばテープにより）フレームに固定して、ＭＤに３５ｍｍでＴＤに５０ｍｍの開放口を残し、２３．０℃でフレームに設置する。次に、試料を取り付けたフレームを３０分間１３０℃または１７０℃の温度にさらし、次いで冷却する。通常は、ＴＤ熱収縮によって、ＭＤと平行であるフィルムの端が内側に（フレームの開口の中心に向かって）わずかに弓なりに曲がる。ＴＤへの収縮（パーセントで表す）は、加熱前の試料のＴＤの長さを加熱後の試料のＴＤの（フレーム内の）最短長さで割り１００パーセントを掛けたものと等しい。
バッテリーセパレーターフィルムおよび電池
【００９２】
膜は常圧で液体（水性および非水性）を透過させる。したがって膜は、バッテリーセパレーター、濾過膜等として使用することができる。熱可塑性フィルムは、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、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池等の二次電池用のＢＳＦとして特に有用である。ある実施形態においては、本発明は、熱可塑性フィルムを含むＢＳＦを含有するリチウムイオン二次電池に関する。かかる電池は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２００８／０１６１７４号に記載されている。かかる電池は、例えば電気自動車およびハイブリッド電気自動車用の電源として用いることができる。
【００９３】
以下の非限定的な例を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
実施例１
(1)第１の混合物の調製
【００９４】
第１の混合物を次のようにして調製する。まず、８２．０質量％の、５．６×１０５のＭｗおよび１３４．０℃のＴｍを有するＰＥ（ＰＥ１）と、１８．０質量％の、１．９×１０６のＭｗおよび１３６．０℃のＴｍを有するＰＥ（ＰＥ４）を混合する（質量パーセントは混合したポリマーの質量が基準である）。
【００９５】
次に、２５．０質量％の混合したポリマーを、５８ｍｍの内径および４２のＬ／Ｄを有する強混合型二軸スクリュー押出機内に充填し、７５．０質量％の流動パラフィン（４０℃で５０cst）を、サイドフィーダーを介して二軸スクリュー押出機に供給する。２２０℃および２００rpmにて混合を行って第１の混合物を製造する（質量パーセントは第１の混合物の質量が基準である）。
(2)第２の混合物の調製
【００９６】
第２の混合物を、以下のことを除いて第１の混合物と同じように調製する。混合したポリマーは、(a)１０．０質量％の、２１ｄｇ／分のＭＦＲおよび２２２．０℃のＴｍを有するポリメチルペンテン（三井化学株式会社、ＴＰＸ：ＭＸ００２）（ＰＭＰ）、(b)３０．０質量％の、１．１×１０６のＭｗおよび１６３．８℃のＴｍを有するアイソタクチックポリプロピレン（ＰＰ）、(c)５８．６質量％のＰＥ１、ならびに(d)１．４質量％のＰＥ４を含む（質量パーセントは混合したポリマーの質量が基準である）。３０．０質量％の混合したポリマーを強混合型二軸スクリュー押出機内に充填し、７０．０質量％の流動パラフィンをサイドフィーダーに供給する。２２０℃および４００rpmにて混合を行って第２の混合物を調整する。
(3)膜の製造
【００９７】
第１および第２の混合物を、それぞれの二軸スクリュー押出機から三層押出Ｔダイに供給し、そこから押し出して、層厚さ比４３／１４／４３の第１の混合物／第２の混合物／第１の混合物の層状押出物を形成する。押出物を、２０℃に制御された冷却ローラーに通しながら冷却して三層ゲル状シートを形成し、これを、テンター延伸機で、ＭＤおよびＴＤの両方に５倍の倍率に１１３℃にて同時二軸延伸（上流延伸）する。延伸した三層ゲル状シートを２０ｃｍ×２０ｃｍのアルミニウムフレームに固定し、２５℃に制御された塩化メチレン浴に浸漬して３分間の１００rpmの振動で流動パラフィンを除去し、室温の気流で乾燥させる。次に、(i)膜の長さを一定に保ちながら、また(ii)膜を１２６℃の温度にさらしながら、膜の幅を１．４の倍率に拡大する（ＴＤ下流延伸）。下流延伸に続き、膜を１２６℃の温度にさらしながら膜を制御された幅の縮小にかけ、下流延伸開始時のＴＤへの膜の幅を基準として１．２の最終倍率を達成する。次いで、膜の大きさ（長さおよび幅）をほぼ一定に保ちながら、膜を１２６℃で１０分間熱処理して最終微多孔膜を製造する。選択した出発物質、処理条件、および膜特性を表１に示す。
実施例２および３、ならびに比較例１〜４
【００９８】
表１に記載したことを除き実施例１を繰り返す。出発物質および処理条件は、表に記載したことを除き実施例１で使用したものと同じである。例えば、比較例１〜４は下流延伸にはかけない。
【表１】
（続き）
【表１−１】
結果
【００９９】
実施例１、２、および３は、(i)ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンならびに第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層と、(ii)第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む第２の層とを有し、第２の層が第１の層の厚さ以下の厚さを有する、寸法安定性のある多層膜が製造できることを実証している。
【０１００】
これらの膜は、１７５．０℃以上のメルトダウン温度、１．６０×１０２ｍＮ／μｍ以上の標準化突刺強度、４０．０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下の標準化透気度、５．０％以下の１０５℃ＴＤ熱収縮、および４．０秒／μｍ以下のＮＥＡを有している。コア層の厚さが比較的大きい比較例１〜４では、強度は同じかまたは低くて、より低い透気度およびより長いＮＥＡという結果になっている。
【０１０１】
優先権書類を含む、本明細書で引用した全ての特許、試験手順、およびその他の文献は、参照により、かかる開示が本発明に矛盾しない範囲で完全に組み込まれ、またかかる組込みが許容される全ての権限について、完全に組み込まれる。
【０１０２】
本明細書中に開示した例示的形態は特定のものについて記載しているが、種々の他の変形態様が、当業者にとっては明らかであり、かつ当業者によって本開示の精神および範囲から逸脱することなく容易に行われ得ることが理解されるであろう。したがって、本明細書に添付した特許請求の範囲の範囲は本明細書中に示した実施例および説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲は、本開示が属する分野の当業者によってその等価物として扱われる全ての特徴を含む、本明細書に備わる全ての新規な特徴を包含するものとして解釈されることが意図されている。
【０１０３】
数値の下限および数値の上限が本明細書中に列挙されている場合、あらゆる下限からあらゆる上限までの範囲が想定されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層微多孔膜であって、
i.第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層、および
ii.第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、
第２の層が、第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有し、第２の層が、第１の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有することを特徴とする多層微多孔膜。
【請求項２】
第１の層が、層の質量を基準として２０．０質量％未満のポリプロピレンを含み、６０．０質量％以上のポリエチレンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の膜。
【請求項３】
膜が、１７５．０℃以上のメルトダウン温度および４．０秒以下のＮＥＡを有することを特徴とする請求項１または２に記載の膜。
【請求項４】
第２の層が、層の質量を基準として４０．０質量％未満のポリプロピレンを含み、２０．０質量％以上のポリエチレンをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の膜。
【請求項５】
膜が、第３の層をさらに含み、第２の層が、第１および第３の層の間に位置し、第２の層内のポリプロピレンとポリメチルペンテンの総量が、第２の層の質量を基準として６５．０質量％以下であることを特徴とする請求項４に記載の膜。
【請求項６】
ポリエチレンが、１．０×１０６未満のＭｗを有する第１のポリエチレンおよび１．０×１０６以上のＭｗを有する第２のポリエチレンを含み、ポリプロピレンが、０．８×１０６超のＭｗを有するアイソタクチックポリプロピレンであり、ポリメチルペンテンが、１．０×１０４〜４．０×１０６の範囲のＭｗおよび２００℃以上のＴｍを有することを特徴とする請求項５に記載の膜。
【請求項７】
(i)第１、第２、および第３の層を合わせた厚さが、１０．０μｍ以上であり、(ii)第２の層の厚さが、第１および第３の層のそれぞれの厚さ以下であり、第３の層が、第１層と実質的に同じ組成および厚さを有することを特徴とする請求項６に記載の膜。
【請求項８】
膜が、３０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下の標準化透気度、１．４×１０２Ｍｎ／μｍ以上の範囲の標準化突刺強度、１８０．０℃以上のメルトダウン温度、および２．０秒／μｍ以下のＮＥＡを有することを特徴とする請求項７に記載の膜。
【請求項９】
(i)第１の層および第３の層が、層の質量を基準として、７５．０質量％〜８５．０質量％の第１のポリエチレンおよび１５．０質量％〜２５．０質量％の第２のポリエチレンを含み、(ii)第２の層が、９．０質量％〜１５．０質量％のポリメチルペンテン、２１．０質量％〜３５．０質量％のポリプロピレン、２５．０質量％〜３５．０質量％の第１のポリエチレン、および２５．０質量％〜３５．０質量％の第２のポリエチレンを含み（質量パーセントは第２の層の質量が基準である）、(iii)第１のポリエチレンが、１．０×１０５〜０．９０×１０６の範囲のＭｗ、３．０〜１０．０の範囲のＭＷＤ、および炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０未満の末端不飽和基量を有し、(iv)第２のポリエチレンが、１．０×１０６〜５．０×１０６の範囲のＭｗおよび約４．０〜約１５．０の範囲のＭＷＤを有し、(v)ポリメチルペンテンが、２２０．０℃〜２３０．０℃の範囲のＴｍおよび１０．０ｄｇ／分〜４０．０ｄｇ／分の範囲のＭＦＲを有し、(vi)ポリプロピレンが、０．８×１０６〜２．０×１０６の範囲のＭｗ、１６０．０℃以上のＴｍ、９０．０Ｊ／ｇ以上のΔＨｍ、および約２．５〜約６．０の範囲のＭＷＤを有することを特徴とする請求項８に記載の膜。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の微多孔膜を含むことを特徴とするバッテリーセパレーターフィルム。
【請求項１１】
微多孔膜の製造方法であって、
(a)第１の希釈剤と、第１のポリマーブレンドの質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１のポリマーブレンドとを含む第１の混合物を形成すること工程、
(b)第２の希釈剤と、第２のポリマーブレンドの質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む第２のポリマーブレンドとを含む第２の混合物を形成すること工程、
(c)第３の希釈剤と、第３のポリマーブレンドの質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第３のポリマーブレンドとを含む第３の混合物を形成すること工程、
(d)第１の混合物を含む第１の層、第３の混合物を含む第３の層、および第２の混合物を含む第２の層を含むシートであり、第２の層が、第１および第３の層の間に位置し、第１の混合物が、第１および第３の混合物のそれぞれと実質的に異なる組成を有し、第２の層が、第１および第３の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有するシートを製造する工程、ならびに
(e)第１、第２、および第３の希釈剤の少なくとも一部をシートから除去する工程
を含むことを特徴とする微多孔膜の製造方法。
【請求項１２】
第１および第３の混合物が、実質的に同じ混合物であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１、第２、および第３の希釈剤が、実質的に同じ希釈剤であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
第２のポリマーブレンドが、第２のポリマーブレンドの質量を基準として４０．０質量％未満のポリプロピレンを含み、２０．０質量％以上のポリエチレンをさらに含むことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
第２のポリマーブレンド中のポリプロピレンおよびポリメチルペンテンの総量が、第２のポリマーブレンドの質量を基準として６５．０質量％以下であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
ポリエチレンが、１．０×１０６未満のＭｗを有する第１のポリエチレンおよび１．０×１０６以上ののＭｗを有する第２のポリエチレンを含み、ポリプロピレンが、０．８×１０６超のＭｗを有するアイソタクチックポリプロピレンであり、ポリメチルペンテンが、１．０×１０４〜４．０×１０６の範囲のＭｗおよび２００℃以上のＴｍを有することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
(i)第１のポリマーブレンドおよび第３のポリマーブレンドが、ポリマーブレンドの質量を基準として、７５．０質量％〜８５．０質量％の第１のポリエチレンおよび１５．０質量％〜２５．０質量％の第２のポリエチレンを含み、(ii)第２のポリマーブレンドが、９．０質量％〜１５．０質量％のポリメチルペンテン、２１．０質量％〜３５．０質量％のポリプロピレン、２５．０質量％〜３５．０質量％の第１のポリエチレン、および２５．０質量％〜３５．０質量％の第２のポリエチレンを含み（質量パーセントは第２のポリマーブレンドの質量が基準である）、(iii)第１のポリエチレンが、１．０×１０５〜０．９０×１０６の範囲のＭｗ、３．０〜１０．０の範囲のＭＷＤ、および炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０未満の末端不飽和基量を有し、(iv)第２のポリエチレンが、１．０×１０６〜５．０×１０６の範囲のＭｗおよび約４．０〜約１５．０の範囲のＭＷＤを有し、(v)ポリメチルペンテンが、２２０．０℃〜２３０．０℃の範囲のＴｍおよび１０．０ｄｇ／分〜４０．０ｄｇ／分の範囲のＭＦＲを有し、(vi)ポリプロピレンが、０．８×１０６〜２．０×１０６の範囲のＭｗ、１６０．０℃以上のＴｍ、９０．０Ｊ／ｇ以上のΔＨｍ、および約２．５〜約６．０の範囲のＭＷＤを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
工程(d)に続いてシートを冷却する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
工程(e)の前および／または後に少なくとも１つの方向にシートを延伸する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
延伸が、工程(e)の前および後に行われ、かつ工程(e)の後の延伸が、シートを１２０℃〜１３２℃の範囲の温度にさらしながら行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１１〜２０のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とする微多孔膜。
【請求項２２】
負極と、正極と、電解質と、負極と正極の間に位置する少なくとも１つのセパレーターとを含む電池であって、セパレーターが、
i.第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層、および
ii.第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、
第２の層が、第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有し、第２の層が、第１の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有することを特徴とする電池。
【請求項２３】
請求項２２に記載の電池および電池に電気的に接続された負荷。
【請求項２４】
電解質が、リチウムイオンを含有することを特徴とする請求項２２または２３に記載の電池。
【請求項２５】
電池が、電気自動車またはハイブリッド電気自動車用の電源として使用されるリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項２４に記載の電池。
【請求項１】
多層微多孔膜であって、
i.第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層、および
ii.第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、
第２の層が、第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有し、第２の層が、第１の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有することを特徴とする多層微多孔膜。
【請求項２】
第１の層が、層の質量を基準として２０．０質量％未満のポリプロピレンを含み、６０．０質量％以上のポリエチレンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の膜。
【請求項３】
膜が、１７５．０℃以上のメルトダウン温度および４．０秒以下のＮＥＡを有することを特徴とする請求項１または２に記載の膜。
【請求項４】
第２の層が、層の質量を基準として４０．０質量％未満のポリプロピレンを含み、２０．０質量％以上のポリエチレンをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の膜。
【請求項５】
膜が、第３の層をさらに含み、第２の層が、第１および第３の層の間に位置し、第２の層内のポリプロピレンとポリメチルペンテンの総量が、第２の層の質量を基準として６５．０質量％以下であることを特徴とする請求項４に記載の膜。
【請求項６】
ポリエチレンが、１．０×１０６未満のＭｗを有する第１のポリエチレンおよび１．０×１０６以上のＭｗを有する第２のポリエチレンを含み、ポリプロピレンが、０．８×１０６超のＭｗを有するアイソタクチックポリプロピレンであり、ポリメチルペンテンが、１．０×１０４〜４．０×１０６の範囲のＭｗおよび２００℃以上のＴｍを有することを特徴とする請求項５に記載の膜。
【請求項７】
(i)第１、第２、および第３の層を合わせた厚さが、１０．０μｍ以上であり、(ii)第２の層の厚さが、第１および第３の層のそれぞれの厚さ以下であり、第３の層が、第１層と実質的に同じ組成および厚さを有することを特徴とする請求項６に記載の膜。
【請求項８】
膜が、３０秒／１００ｃｍ３／μｍ以下の標準化透気度、１．４×１０２Ｍｎ／μｍ以上の範囲の標準化突刺強度、１８０．０℃以上のメルトダウン温度、および２．０秒／μｍ以下のＮＥＡを有することを特徴とする請求項７に記載の膜。
【請求項９】
(i)第１の層および第３の層が、層の質量を基準として、７５．０質量％〜８５．０質量％の第１のポリエチレンおよび１５．０質量％〜２５．０質量％の第２のポリエチレンを含み、(ii)第２の層が、９．０質量％〜１５．０質量％のポリメチルペンテン、２１．０質量％〜３５．０質量％のポリプロピレン、２５．０質量％〜３５．０質量％の第１のポリエチレン、および２５．０質量％〜３５．０質量％の第２のポリエチレンを含み（質量パーセントは第２の層の質量が基準である）、(iii)第１のポリエチレンが、１．０×１０５〜０．９０×１０６の範囲のＭｗ、３．０〜１０．０の範囲のＭＷＤ、および炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０未満の末端不飽和基量を有し、(iv)第２のポリエチレンが、１．０×１０６〜５．０×１０６の範囲のＭｗおよび約４．０〜約１５．０の範囲のＭＷＤを有し、(v)ポリメチルペンテンが、２２０．０℃〜２３０．０℃の範囲のＴｍおよび１０．０ｄｇ／分〜４０．０ｄｇ／分の範囲のＭＦＲを有し、(vi)ポリプロピレンが、０．８×１０６〜２．０×１０６の範囲のＭｗ、１６０．０℃以上のＴｍ、９０．０Ｊ／ｇ以上のΔＨｍ、および約２．５〜約６．０の範囲のＭＷＤを有することを特徴とする請求項８に記載の膜。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の微多孔膜を含むことを特徴とするバッテリーセパレーターフィルム。
【請求項１１】
微多孔膜の製造方法であって、
(a)第１の希釈剤と、第１のポリマーブレンドの質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１のポリマーブレンドとを含む第１の混合物を形成すること工程、
(b)第２の希釈剤と、第２のポリマーブレンドの質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含む第２のポリマーブレンドとを含む第２の混合物を形成すること工程、
(c)第３の希釈剤と、第３のポリマーブレンドの質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第３のポリマーブレンドとを含む第３の混合物を形成すること工程、
(d)第１の混合物を含む第１の層、第３の混合物を含む第３の層、および第２の混合物を含む第２の層を含むシートであり、第２の層が、第１および第３の層の間に位置し、第１の混合物が、第１および第３の混合物のそれぞれと実質的に異なる組成を有し、第２の層が、第１および第３の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有するシートを製造する工程、ならびに
(e)第１、第２、および第３の希釈剤の少なくとも一部をシートから除去する工程
を含むことを特徴とする微多孔膜の製造方法。
【請求項１２】
第１および第３の混合物が、実質的に同じ混合物であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１、第２、および第３の希釈剤が、実質的に同じ希釈剤であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
第２のポリマーブレンドが、第２のポリマーブレンドの質量を基準として４０．０質量％未満のポリプロピレンを含み、２０．０質量％以上のポリエチレンをさらに含むことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
第２のポリマーブレンド中のポリプロピレンおよびポリメチルペンテンの総量が、第２のポリマーブレンドの質量を基準として６５．０質量％以下であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
ポリエチレンが、１．０×１０６未満のＭｗを有する第１のポリエチレンおよび１．０×１０６以上ののＭｗを有する第２のポリエチレンを含み、ポリプロピレンが、０．８×１０６超のＭｗを有するアイソタクチックポリプロピレンであり、ポリメチルペンテンが、１．０×１０４〜４．０×１０６の範囲のＭｗおよび２００℃以上のＴｍを有することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
(i)第１のポリマーブレンドおよび第３のポリマーブレンドが、ポリマーブレンドの質量を基準として、７５．０質量％〜８５．０質量％の第１のポリエチレンおよび１５．０質量％〜２５．０質量％の第２のポリエチレンを含み、(ii)第２のポリマーブレンドが、９．０質量％〜１５．０質量％のポリメチルペンテン、２１．０質量％〜３５．０質量％のポリプロピレン、２５．０質量％〜３５．０質量％の第１のポリエチレン、および２５．０質量％〜３５．０質量％の第２のポリエチレンを含み（質量パーセントは第２のポリマーブレンドの質量が基準である）、(iii)第１のポリエチレンが、１．０×１０５〜０．９０×１０６の範囲のＭｗ、３．０〜１０．０の範囲のＭＷＤ、および炭素原子１．０×１０４個当たり０．２０未満の末端不飽和基量を有し、(iv)第２のポリエチレンが、１．０×１０６〜５．０×１０６の範囲のＭｗおよび約４．０〜約１５．０の範囲のＭＷＤを有し、(v)ポリメチルペンテンが、２２０．０℃〜２３０．０℃の範囲のＴｍおよび１０．０ｄｇ／分〜４０．０ｄｇ／分の範囲のＭＦＲを有し、(vi)ポリプロピレンが、０．８×１０６〜２．０×１０６の範囲のＭｗ、１６０．０℃以上のＴｍ、９０．０Ｊ／ｇ以上のΔＨｍ、および約２．５〜約６．０の範囲のＭＷＤを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
工程(d)に続いてシートを冷却する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
工程(e)の前および／または後に少なくとも１つの方向にシートを延伸する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
延伸が、工程(e)の前および後に行われ、かつ工程(e)の後の延伸が、シートを１２０℃〜１３２℃の範囲の温度にさらしながら行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１１〜２０のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とする微多孔膜。
【請求項２２】
負極と、正極と、電解質と、負極と正極の間に位置する少なくとも１つのセパレーターとを含む電池であって、セパレーターが、
i.第１の層の質量を基準として２０．０質量％以下のポリメチルペンテンを含む第１の層、および
ii.第２の層の質量を基準として９．０質量％〜４０．０質量％のポリメチルペンテンを含み、
第２の層が、第１の層の組成と実質的に同じではない組成を有し、第２の層が、第１の層の厚さの２．０倍以下の厚さを有することを特徴とする電池。
【請求項２３】
請求項２２に記載の電池および電池に電気的に接続された負荷。
【請求項２４】
電解質が、リチウムイオンを含有することを特徴とする請求項２２または２３に記載の電池。
【請求項２５】
電池が、電気自動車またはハイブリッド電気自動車用の電源として使用されるリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項２４に記載の電池。
【公表番号】特表２０１２−５３０６１９（Ｐ２０１２−５３０６１９Ａ）
【公表日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１６１２６（Ｐ２０１２−５１６１２６）
【出願日】平成２２年６月８日（２０１０．６．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３７７６２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４７８００
【国際公開日】平成２２年１２月２３日（２０１０．１２．２３）
【出願人】（５１０１５７５８０）東レバッテリーセパレータフィルム株式会社 (31)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月８日（２０１０．６．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３７７６２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４７８００
【国際公開日】平成２２年１２月２３日（２０１０．１２．２３）
【出願人】（５１０１５７５８０）東レバッテリーセパレータフィルム株式会社 (31)
【Ｆターム（参考）】
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