JP2011174009A - Flame-retardant polyester film for electric storage element electrode, electrode for electric storage element comprising the same, and electric storage element comprising the same - Google Patents
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Abstract
【課題】従来品よりも高い体積・重量エネルギー密度を可能とする厚みの薄いポリエステルフィルムでありながら、蓄電素子電極用途に適した高い耐突刺し性、耐折り曲げ性および難燃性を有する蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートを主たる成分とするポリエステル層Aを少なくとも1層有する難燃ポリエステルフィルムであり、該ポリエステル層Aはカルボキシホスフィン酸化合物またはカルボキシ亜ホスフィン酸化合物の少なくともいずれか1種を該ポリエステル層Aに対しリン原子として0.01重量%以上3重量%以下の範囲で含み、かつ該ポリエステルフィルムにおける広角X線回折測定で得られるブラッグ角25°〜29°の回折ピークに相当する結晶面法線のフィルム面法線に対する一致度が0.95以上であり、フィルム厚みが0.2μm以上30μm以下である蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルム。
【選択図】なしA power storage element having high piercing resistance, bending resistance and flame resistance suitable for a power storage element electrode application while being a thin polyester film capable of higher volume and weight energy density than conventional products. A flame-retardant polyester film for electrodes is provided.
A flame-retardant polyester film having at least one polyester layer A mainly composed of polyethylene naphthalene dicarboxylate, wherein the polyester layer A is at least one of a carboxyphosphinic acid compound and a carboxyphosphinic acid compound. Is equivalent to a diffraction peak having a Bragg angle of 25 ° to 29 ° obtained by wide-angle X-ray diffraction measurement in the polyester film. A flame-retardant polyester film for a storage element electrode, wherein the degree of coincidence of the crystal plane normal to the film plane normal is 0.95 or more and the film thickness is 0.2 μm or more and 30 μm or less.
[Selection figure] None
Description
本発明は蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルム、それからなる蓄電素子用電極およびそれらからなる蓄電素子に関する。更に詳しくは、従来の金属製電極の代わりにポリエステルフィルムを基材材料として用いた、短絡による発火などの安全性に優れた蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルム、それからなる蓄電素子用電極およびそれらからなる蓄電素子に関する。 The present invention relates to a flame retardant polyester film for an electricity storage element electrode, an electrode for an electricity storage element comprising the same, and an electricity storage element comprising the same. More specifically, a flame retardant polyester film for a storage element electrode that uses a polyester film as a base material instead of a conventional metal electrode and has excellent safety such as ignition due to a short circuit, an electrode for a storage element comprising the same, and It is related with the electrical storage element which becomes.
近年、太陽光、風力などの自然エネルギーによる発電、HV、EV、FCVなどの次世代自動車の普及、携帯型電子機器の普及、などにより、ローカルな電気エネルギーの使用場面が増えてきており、それに伴い、蓄電システムの必要性が高まっている。
具体的には、変動が激しい自然エネルギーから供給される電力を消費に合せて一時貯蔵したり、変動する消費電力に燃料電池などの電力供給源を追随させるべく電力貯蔵により補助するなど、入出力の大変動に追随できる蓄電システムや、ローカル使用の利便性を高めるために大容量の貯蔵電力を運搬可能とするような蓄電システムの必要性が高まっている。
In recent years, the use of local electrical energy has increased due to the generation of natural energy such as sunlight and wind power, the spread of next-generation vehicles such as HV, EV, and FCV, and the spread of portable electronic devices. Along with this, the need for power storage systems is increasing.
Specifically, input and output, such as temporarily storing power supplied from fluctuating natural energy according to consumption, or assisting power supply to follow a power supply source such as a fuel cell to fluctuate power consumption. There is an increasing need for a power storage system that can follow the large fluctuations of the power storage system and a power storage system that can carry a large amount of stored power in order to enhance the convenience of local use.
このような蓄電システムの中心となる構成要素は、二次電池やキャパシタなどの蓄電素子であり、特にリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどが、今後有望なものとして上げられる。
これら蓄電素子は、正負電極表面におけるイオンの酸化還元反応や電気二重層生成などにより、電気エネルギーを貯蔵・放出(充放電)するものであるが、該電極には充放電過程において電気エネルギーを取込み、取出しするための集電体としての機能が必要であり、従来10〜30μm程度の厚みの金属箔が電極の基材として用いられている。
The main components of such a power storage system are power storage elements such as secondary batteries and capacitors, and in particular, lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, lithium ion capacitors, etc. will be promising in the future. .
These energy storage devices store and release (charge / discharge) electrical energy through the oxidation / reduction reactions of ions on the positive and negative electrode surfaces and the generation of electric double layers (charge / discharge). A function as a current collector for taking out is necessary, and a metal foil having a thickness of about 10 to 30 μm is conventionally used as a base material for an electrode.
近年、蓄電システムに求められる大容量化、小型化の要求に応えるため、体積エネルギー密度の向上や、可搬化の要求に応えるための重量エネルギー密度の向上を目的として、電極基材の薄膜化が進められている。しかしながら、電極の工程取扱い性、耐折曲げ性、さらにはくぎなどにより電極が突き抜けて導通につながらないよう、耐突刺し性などの特性を保ったままの薄膜化には限度がある。
そこで、金属に代わる新たな素材として、本発明者は機械特性や耐熱寸法安定性に優れる二軸延伸ポリエステル薄膜フィルムの表面に金属薄膜層を設けた構成を有する素材を、集電体機能を持った電極基材として用いることを提案している(特許文献1,2)が、金属板に代わる実用化レベルの諸特性の検討はまだ十分に行われていない。
In order to meet the demand for larger capacity and smaller size required for power storage systems in recent years, the electrode substrate has been made thinner for the purpose of improving volumetric energy density and weight energy density to meet the demand for portability. Is underway. However, there is a limit to thinning the film while maintaining characteristics such as piercing resistance so that the electrode does not penetrate through conduction due to process handling of the electrode, bending resistance, and nail.
Therefore, as a new material to replace metal, the present inventor has a current collector function of a material having a structure in which a metal thin film layer is provided on the surface of a biaxially stretched polyester thin film excellent in mechanical properties and heat-resistant dimensional stability. (
また、きわめて高いエネルギー密度の次世代蓄電システムにおいては、万一の短絡時における発火のリスクが懸念され、次世代蓄電システムに用いられる構成部材には難燃性が求められている。ポリエステルフィルムを電極基材層とする場合も高い難燃性が求められるが、ポリエステル自体は難燃素材とはいえない。近年、ハロゲンを含まない難燃剤を用いてポリエステルフィルムに難燃性を付与するべく種々の検討がなされているものの、難燃性と他特性との両立が難しいことが指摘されている。その中で、難燃性と機械特性などを両立できる難燃剤として、カルボキシホスフィン酸化合物をポリエチレンナフタレートフィルムに用いることが提案されている(特許文献3)。しかしながら、特許文献3に開示されるフィルムでは、蓄電素子の電極基材として求められる特性、例えば耐突刺し性などがまだ十分とはいえない。
Further, in the next generation power storage system with extremely high energy density, there is a concern about the risk of ignition in the event of a short circuit, and the components used in the next generation power storage system are required to be flame retardant. Even when a polyester film is used as an electrode base material layer, high flame retardancy is required, but polyester itself is not a flame retardant material. In recent years, various studies have been made to impart flame retardancy to a polyester film using a flame retardant containing no halogen, but it has been pointed out that it is difficult to achieve both flame retardancy and other properties. Among them, it has been proposed to use a carboxyphosphinic acid compound for a polyethylene naphthalate film as a flame retardant capable of achieving both flame retardancy and mechanical properties (Patent Document 3). However, the film disclosed in
さらに、ポリエステルフィルムを集電体機能を持つ電極基材に用いて蓄電素子の体積・重量エネルギー密度を従来品よりも高くするためには、フィルム厚みが薄いほど効果が高いものの、反面、薄肉化により耐突刺し性、耐折曲げ性は低下しやすくなる。
このように、金属箔に代わる蓄電素子の電極基材として金属箔よりも比重の小さいポリエステルフィルムを用い、その厚みを薄くして用いるにあたり、従来品よりも高い体積・重量エネルギー密度を有しつつ、しかも優れた耐突刺し性、耐折り曲げ性により導通による短絡を防止でき、また万一の短絡による発火に際して難燃機能を具備した蓄電素子電極用のフィルムが求められているのが現状である。
Furthermore, in order to increase the volume / weight energy density of the electricity storage element compared to conventional products using a polyester film as an electrode base material having a current collector function, although the effect is higher as the film thickness is thinner, it is thinner. Therefore, the puncture resistance and the bending resistance are likely to be lowered.
As described above, a polyester film having a specific gravity smaller than that of the metal foil is used as the electrode base material of the electricity storage element instead of the metal foil, and the volume and weight energy density is higher than that of the conventional product when the thickness is reduced. In addition, there is a need for a film for a storage element electrode that can prevent a short circuit due to conduction due to excellent puncture resistance and bending resistance, and has a flame retardant function in the event of ignition due to a short circuit. .
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解消し、従来品よりも高い体積・重量エネルギー密度を可能とするフィルム厚みの薄いポリエステルフィルムでありながら、蓄電素子電極用途に適した高い耐突刺し性、耐折り曲げ性および難燃性を有する蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムを提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate the problems of the prior art and to provide a high puncture resistance suitable for use as a storage element electrode while being a thin polyester film capable of higher volume and weight energy density than conventional products. It is providing the flame retardant polyester film for electrical storage element electrodes which has a property, a bending resistance, and a flame retardance.
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート基材フィルムにリン系難燃剤としてカルボキシホスフィン酸化合物またはカルボキシ亜ホスフィン酸化合物の少なくともいずれか1種を添加した場合に、ポリエステルフィルムの有する高い耐折り曲げ性を阻害することなく難燃性を付与することができ、同時にフィルム面と平行なナフタレン環の割合が極めて高くなるよう配列させることにより、蓄電素子の電極基材用フィルムに求められる高い耐突刺し性が得られ、その結果、蓄電素子電極用途に適した薄膜化が可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have added at least one of a carboxyphosphinic acid compound or a carboxyphosphinic acid compound as a phosphorus flame retardant to a polyethylene naphthalene dicarboxylate base film. In this case, flame retardancy can be imparted without hindering the high bending resistance of the polyester film, and at the same time, by arranging the naphthalene ring parallel to the film surface to be extremely high, It has been found that the high puncture resistance required for an electrode substrate film can be obtained, and as a result, it is possible to reduce the thickness of the electrode substrate electrode, and the present invention has been completed.
すなわち本発明の目的は、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートを主たる成分とするポリエステル層Aを少なくとも1層有する難燃ポリエステルフィルムであり、該ポリエステル層Aはカルボキシホスフィン酸化合物またはカルボキシ亜ホスフィン酸化合物の少なくともいずれか1種に由来する成分を該ポリエステル層Aに対しリン原子として0.01重量%以上3重量%以下の範囲で含み、かつ該ポリエステルフィルムにおける広角X線回折測定で得られるブラッグ角25°〜29°の回折ピークに相当する結晶面法線のフィルム面法線に対する一致度が0.95以上であり、フィルム厚みが0.2μm以上30μm以下である蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムによって達成される。 That is, an object of the present invention is a flame retardant polyester film having at least one polyester layer A mainly composed of polyethylene naphthalene dicarboxylate, and the polyester layer A is at least one of a carboxyphosphinic acid compound and a carboxyphosphinic acid compound. Or a component derived from one kind as a phosphorus atom with respect to the polyester layer A in the range of 0.01% by weight to 3% by weight, and a Bragg angle obtained by wide-angle X-ray diffraction measurement in the polyester film of 25 ° Achieved by a flame-retardant polyester film for a storage element electrode having a degree of coincidence of a crystal plane normal corresponding to a diffraction peak of 29 ° with a film plane normal of 0.95 or more and a film thickness of 0.2 μm or more and 30 μm or less. The
本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムは、その好ましい態様として、該カルボキシホスフィン酸化合物が下記式(I)で表わされる化合物であること、
該カルボキシ亜ホスフィン酸化合物が下記式(II)で表わされる化合物であること、
該難燃ポリエステルフィルムが該ポリエステル層Aの少なくとも片面にさらにポリエステル層Bが積層された積層構成であり、該ポリエステル層Bの主たる成分がポリエチレンナフタレンジカルボキシレートであって、さらに層Bにおけるカルボキシホスフィン酸化合物またはカルボキシ亜ホスフィン酸化合物の少なくともいずれか1種に由来する成分のリン原子としての含有量が層Bを基準として0重量%以上1重量%以下かつ層Aのリン原子含有量以下であること、ポリエステル層Aとポリエステル層Bとが交互に3層以上積層された積層構成であること、の少なくともいずれか一つを具備するものを包含する。
The flame retardant polyester film for an electricity storage element electrode of the present invention is, as a preferred embodiment thereof, the carboxyphosphinic acid compound being a compound represented by the following formula (I):
The carboxyphosphinic acid compound is a compound represented by the following formula (II):
The flame-retardant polyester film has a laminated structure in which a polyester layer B is further laminated on at least one surface of the polyester layer A, the main component of the polyester layer B is polyethylene naphthalene dicarboxylate, and the carboxyphosphine in the layer B The content as a phosphorus atom of a component derived from at least one of an acid compound or a carboxyphosphinic acid compound is 0% by weight or more and 1% by weight or less based on the layer B and less than or equal to the phosphorus atom content of the layer A In other words, the invention includes at least one of the following: a laminated structure in which three or more polyester layers A and polyester layers B are alternately laminated.
さらに、本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムの好ましい態様として、該難燃ポリエステルフィルムの少なくとも一方の面に導電性薄膜が形成されてなること、導電性薄膜が金属薄膜であること、金属薄膜がアルミニウム元素を主たる成分とするものであること、金属薄膜が銅元素を主たる成分とするものであること、金属薄膜が該難燃ポリエステルフィルムの両面に形成され、一方の面に形成される金属薄膜がアルミニウム元素を主たる成分とするものであり、他方の面に形成される金属薄膜が銅元素を主たる成分とするものであること、の少なくともいずれか一つを具備するものを包含する。 Furthermore, as a preferred embodiment of the flame retardant polyester film for an electricity storage element electrode of the present invention, a conductive thin film is formed on at least one surface of the flame retardant polyester film, the conductive thin film is a metal thin film, metal The thin film is mainly composed of aluminum element, the metal thin film is composed mainly of copper element, the metal thin film is formed on both sides of the flame-retardant polyester film, and is formed on one side The metal thin film includes an aluminum element as a main component, and the metal thin film formed on the other surface includes at least one of a copper element as a main component.
本発明はまた、本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムの導電性薄膜の面上にさらに電極剤を積層してなる蓄電素子用電極に関するものであり、その好ましい態様として、蓄電素子用電極における電極剤の主たる成分がリチウム・遷移金属複合酸化物であること、蓄電素子用電極における電極剤の主たる成分がアモルファスカーボン構造を有する炭素であること、蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムのアルミニウム元素を主たる成分とする金属薄膜の面上にリチウム・遷移金属複合酸化物を主たる成分とする電極剤が積層され、銅元素を主たる成分とする金属薄膜の面上にアモルファスカーボン構造を有する炭素を主たる成分とする電極剤が積層されること、リチウムイオン二次電池または電気二重層キャパシタに用いられること、の少なくともいずれか一つを具備するものを包含する。
本発明はさらに、本発明の蓄電素子用電極が組み込まれてなる蓄電素子に関するものである。
The present invention also relates to an electrode for an electric storage element obtained by further laminating an electrode agent on the surface of the conductive thin film of the flame-retardant polyester film for an electric storage element electrode of the present invention. The main component of the electrode agent in the battery is a lithium / transition metal composite oxide, the main component of the electrode agent in the electrode for the storage element is carbon having an amorphous carbon structure, and the aluminum element of the flame retardant polyester film for the storage element electrode An electrode agent mainly composed of lithium / transition metal composite oxide is laminated on the surface of the metal thin film mainly composed of copper, and the carbon having the amorphous carbon structure is mainly disposed on the surface of the metal thin film mainly composed of copper element. It is used for laminated electrode materials, lithium ion secondary batteries or electric double layer capacitors. It include those comprising at least one of.
The present invention further relates to a power storage device in which the power storage device electrode of the present invention is incorporated.
本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムは、従来品よりも高い体積・重量エネルギー密度を可能とする薄肉ポリエステルフィルムでありながら、蓄電素子電極用途に適した高い耐突刺し性、耐折り曲げ性および難燃性を有することから、蓄電素子用、特にリチウムイオン二次電池用、電気二重層キャパシタ用、リチウムイオンキャパシタ用の電極に好適なフィルムを提供することができる。 The flame retardant polyester film for power storage element electrode of the present invention is a thin polyester film that enables higher volume and weight energy density than conventional products, but has high puncture resistance and bending resistance suitable for power storage element electrode applications. In addition, since it has flame retardancy, it is possible to provide a film suitable for an electrode for an electricity storage element, particularly for a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, and a lithium ion capacitor.
以下、本発明を詳しく説明する。 The present invention will be described in detail below.
<ポリエステル層A>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートを主たる成分とするポリエステル層A(以下、層Aと称することがある)を少なくとも1層有し、該ポリエステル層Aはカルボキシホスフィン酸化合物またはカルボキシ亜ホスフィン酸化合物の少なくともいずれか1種に由来する成分(以下、リン系成分Pと称することがある)を該ポリエステル層Aに対しリン原子として0.01重量%以上3重量%以下の範囲で含む。
ここで「主たる」とは、層Aの重量に対して65重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上、特に好ましくは85重量%以上を意味する。
本発明のポリエチレンナフタレンジカルボキシレートは、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートであることが好ましい。
<Polyester layer A>
The flame-retardant polyester film of the present invention has at least one polyester layer A (hereinafter sometimes referred to as layer A) containing polyethylene naphthalene dicarboxylate as a main component, and the polyester layer A is a carboxyphosphinic acid compound or A component derived from at least one of carboxyphosphinic acid compounds (hereinafter sometimes referred to as phosphorus-based component P) in the range of 0.01% by weight to 3% by weight as phosphorus atoms with respect to the polyester layer A Including.
Here, “main” means 65% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, particularly preferably 85% by weight or more based on the weight of the layer A.
The polyethylene naphthalene dicarboxylate of the present invention is preferably polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate.
層Aにおいてリン系化合物由来の難燃成分として含むカルボキシホスフィン酸化合物として、具体的に下記式(I)で表わされる化合物が挙げられる。
また、カルボキシ亜ホスフィン酸化合物として、具体的に下記式(II)で表わされる化合物が挙げられる。
難燃成分としてかかるリン系化合物を用いることにより、他のリン化合物を併用しなくても高い難燃性が発現し、しかもポリエチレンナフタレンジカルボキシレートが本来有する耐折り曲げ性の低下が少ないという特徴を有する。一方、カルボキシホスフィン酸化合物またはカルボキシ亜ホスフィン酸化合物以外のリン化合物を用いた場合、難燃剤によるポリエステルフィルムの機械特性低下が生じたり十分な難燃性が得られないなど、耐折り曲げ性と難燃性の両立が難しい。 By using such a phosphorus compound as a flame retardant component, high flame retardancy is exhibited without the use of other phosphorus compounds, and there is little reduction in the bending resistance inherent in polyethylene naphthalene dicarboxylate. Have. On the other hand, when a phosphorus compound other than a carboxyphosphinic acid compound or a carboxyphosphinic acid compound is used, the mechanical properties of the polyester film are reduced by the flame retardant, and sufficient flame resistance cannot be obtained. It is difficult to balance sex.
式(I)で表わされるカルボキシホスフィン酸化合物としては、カルボキシメチルフェニルホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)フェニルホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)トルイルホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)2,5−ジメチルフェニルホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)シクロヘキシルホスフィン酸、(3−カルボキシプロピル)フェニルホスフィン酸、(4−カルボキシフェニル)フェニルホスフィン酸、(3−カルボキシフェニル)フェニルホスフィン酸、およびそれらの低級アルコールエステル、低級アルコールジエステルなど挙げられる。これらの中でも特に好ましい化合物として、下記式(III)で表わされる(2−カルボキシエチル)フェニルホスフィン酸、下記式(IV)で表わされる(3−カルボキシプロピル)フェニルホスフィン酸、2−カルボキシエチルメチルホスフィン酸エチレングリコールエステルが挙げられる。これらのカルボキシホスフィン酸化合物は少なくとも1種を用いることが好ましく、2種以上併用してもよい。 Examples of the carboxyphosphinic acid compound represented by the formula (I) include carboxymethylphenylphosphinic acid, (2-carboxyethyl) phenylphosphinic acid, (2-carboxyethyl) toluylphosphinic acid, (2-carboxyethyl) 2,5- Dimethylphenylphosphinic acid, (2-carboxyethyl) cyclohexylphosphinic acid, (3-carboxypropyl) phenylphosphinic acid, (4-carboxyphenyl) phenylphosphinic acid, (3-carboxyphenyl) phenylphosphinic acid, and their lower alcohols Examples include esters and lower alcohol diesters. Among these, particularly preferred compounds include (2-carboxyethyl) phenylphosphinic acid represented by the following formula (III), (3-carboxypropyl) phenylphosphinic acid represented by the following formula (IV), and 2-carboxyethylmethylphosphine. Examples include acid ethylene glycol esters. At least one of these carboxyphosphinic acid compounds is preferably used, and two or more of them may be used in combination.
また、式(II)で表わされるカルボキシ亜ホスフィン酸化合物として、カルボキシメチルフェニル亜ホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)フェニル亜ホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)トルイル亜ホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)2,5−ジメチルフェニル亜ホスフィン酸、(2−カルボキシエチル)シクロヘキシル亜ホスフィン酸、(3−カルボキシプロピル)フェニル亜ホスフィン酸、(4−カルボキシフェニル)フェニル亜ホスフィン酸、(3−カルボキシフェニル)フェニル亜ホスフィン酸およびそれらの低級アルコールエステル、低級アルコールジエステルなど挙げられる。 Further, as the carboxyphosphinic acid compound represented by the formula (II), carboxymethylphenylphosphinic acid, (2-carboxyethyl) phenylphosphinic acid, (2-carboxyethyl) toluylphosphinic acid, (2-carboxyethyl) ) 2,5-dimethylphenylphosphinic acid, (2-carboxyethyl) cyclohexylphosphinic acid, (3-carboxypropyl) phenylphosphinic acid, (4-carboxyphenyl) phenylphosphinic acid, (3-carboxyphenyl) Examples thereof include phenylphosphinic acid and lower alcohol esters and lower alcohol diesters thereof.
これらリン系成分Pは、ポリエステル層Aの重量に対し、リン原子として0.01重量%以上3重量%以下の範囲で含有される。かかるリン系成分Pの含有量の下限値は、好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは0.5重量%以上、特に好ましくは0.7重量%以上である。また該成分の含有量の上限値は、好ましくは2.0重量%以下、より好ましくは1.5重量%以下、特に好ましくは1.0重量%以下である。
これらリン系成分Pの含有量が下限値に満たない場合にはフィルムとして充分な難燃性能が発現せず、一方、上限値を超える場合、ポリエチレンナフタレンカルボキシレートが本来有する耐折り曲げ性の低下につながる。
These phosphorus-based components P are contained in the range of 0.01 wt% or more and 3 wt% or less as phosphorus atoms with respect to the weight of the polyester layer A. The lower limit of the content of the phosphorus component P is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and particularly preferably 0.7% by weight or more. The upper limit of the content of the component is preferably 2.0% by weight or less, more preferably 1.5% by weight or less, and particularly preferably 1.0% by weight or less.
When the content of these phosphorus-based components P is less than the lower limit value, sufficient flame retardancy is not exhibited as a film, whereas when the content exceeds the upper limit value, the bending resistance inherent in polyethylene naphthalenecarboxylate is reduced. Connected.
また、本発明の難燃ポリエステルフィルムにおいて、リン系成分Pは、層A中に含有する全量に対して30〜100モル%の範囲でポリエステルの共重合成分として共重合化していることが好ましく、より好ましくは60〜100モル%、特に好ましくは80〜100モル%である。リン系成分Pが上述の範囲内でポリエステルに共重合化されることにより、該リン系成分のブリードアウトを抑制しつつ高い難燃性が得られる。 Moreover, in the flame-retardant polyester film of the present invention, the phosphorus component P is preferably copolymerized as a polyester copolymer component in a range of 30 to 100 mol% with respect to the total amount contained in the layer A, More preferably, it is 60-100 mol%, Most preferably, it is 80-100 mol%. When the phosphorus component P is copolymerized with the polyester within the above range, high flame retardancy can be obtained while suppressing bleed-out of the phosphorus component.
ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートは、従来公知の方法、例えばジカルボン酸とグリコールの反応で直接低重合度ポリエステルを得る方法や、ジカルボン酸の低級アルキルエステルとグリコールとを従来公知のエステル交換触媒を用いて反応させた後、重合触媒の存在下で重合反応を行う方法で得ることができる。重合触媒としては、アンチモン化合物、ゲルマニウム化合物、チタン化合物など公知の触媒を用いることができる。
前記リン系成分Pは、ポリエステルの製造時の任意の時期に添加されるが、より好ましい添加時期はエステル化反応あるいはエステル交換反応により低重合体を生成する第1段階の反応の終了後から、得られた低重合体を重縮合反応させる第2段階の開始までの間である。かかる時期にリン系成分Pを添加することにより、ポリエステル共重合成分として存在させやすくなる。
なお、エステル交換触媒を失活させる目的で、重縮合工程でエステル交換触媒の失活剤として通常用いられるリン化合物をリン元素として100ppm以下のごく少量の範囲内で使用してもよいが、その量は極めて少量であって、難燃性能を付与する目的で添加されるものではない。
Polyethylene naphthalene dicarboxylate is a conventionally known method, for example, a method of directly obtaining a low polymerization degree polyester by reaction of dicarboxylic acid and glycol, or a reaction of lower alkyl ester of dicarboxylic acid and glycol using a conventionally known transesterification catalyst. And then a polymerization reaction is performed in the presence of a polymerization catalyst. As the polymerization catalyst, a known catalyst such as an antimony compound, a germanium compound, or a titanium compound can be used.
The phosphorus component P is added at any time during the production of the polyester, but a more preferable addition time is after the completion of the first stage reaction for producing a low polymer by esterification or transesterification, This is until the start of the second stage in which the obtained low polymer is subjected to a polycondensation reaction. By adding the phosphorus-based component P at this time, it becomes easy to exist as a polyester copolymer component.
For the purpose of deactivating the transesterification catalyst, a phosphorus compound usually used as a deactivator of the transesterification catalyst in the polycondensation step may be used as a phosphorus element within a very small range of 100 ppm or less. The amount is extremely small and is not added for the purpose of imparting flame retardancy.
層Aに用いるポリエチレンナフタレンジカルボキシレートは、全ジカルボン酸成分を基準として10モル%以下の範囲内でリン系成分P以外の共重合成分をさらに有することができる。共重合体を構成する共重合成分として、分子内に2つのエステル形成性官能基を有する化合物を用いることができ、蓚酸、アジピン酸、フタル酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、テトラリンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸などのジカルボン酸、p−オキシ安息香酸、p−オキシエトキシ安息香酸などのオキシカルボン酸、あるいはエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールスルホンのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ジエチレングリコール、ポリエチレンオキシドグリコールなどのジオールを好ましく用いることができる。これらの共重合成分は、1種または2種以上用いてもよい。
これらの共重合成分の中で、好ましい酸成分としては、イソフタル酸、テレフタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、p−オキシ安息香酸であり、好ましいジオール成分としては、トリメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールスルホンのエチレンオキサイド付加物である。これらの共重合成分は、モノマー成分として共重合化されたものでもよく、また他のポリエステルとのエステル交換反応により共重合化されたものでもよい。
The polyethylene naphthalene dicarboxylate used for the layer A can further have a copolymer component other than the phosphorus-based component P within a range of 10 mol% or less based on the total dicarboxylic acid component. As a copolymer component constituting the copolymer, a compound having two ester-forming functional groups in the molecule can be used. Succinic acid, adipic acid, phthalic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, isophthalic acid,
Among these copolymer components, preferred acid components are isophthalic acid, terephthalic acid, 4,4′-diphenyldicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, p-oxybenzoic acid, and preferred diol components. Is an ethylene oxide adduct of trimethylene glycol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol, bisphenol sulfone. These copolymer components may be copolymerized as monomer components, or may be copolymerized by transesterification with other polyesters.
ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートの固有粘度は、o−クロロフェノール中、35℃において、0.40dl/g以上であることが好ましく、0.40〜0.90dl/gであることがさらに好ましい。固有粘度が0.40dl/g未満では、工程切断が多発したり、耐折曲げ性、耐突刺し性などを具備しながら電極基材用フィルムとして求められる薄膜化が困難となることがある。また固有粘度が0.9dl/gより高いと溶融押出が困難であるうえ、重合時間が長く不経済である。 The intrinsic viscosity of polyethylene naphthalene dicarboxylate is preferably 0.40 dl / g or more, more preferably 0.40 to 0.90 dl / g in o-chlorophenol at 35 ° C. When the intrinsic viscosity is less than 0.40 dl / g, it may be difficult to reduce the thickness required for an electrode substrate film while frequently causing process cutting, bending resistance, puncture resistance, and the like. If the intrinsic viscosity is higher than 0.9 dl / g, melt extrusion is difficult and the polymerization time is long and uneconomical.
難燃ポリステルフィルムを構成する層Aには、上記のポリエチレンナフタレンジカルボキシレート以外の樹脂成分が更に含まれていてもよく、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテルおよびフェノキシ樹脂が挙げられる。かかる樹脂は、層Aの重量に対して好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下の範囲内で用いることができる。かかる樹脂を上限を超えて用いた場合、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートが本来有する物理的特性を損なうことがある。 The layer A constituting the flame retardant polyester film may further contain a resin component other than the above polyethylene naphthalene dicarboxylate. For example, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polybutylene naphthalate, Examples include polycarbonate, polyarylate, polyetherimide, polyphenylene ether, and phenoxy resin. Such a resin can be used in an amount of preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less based on the weight of the layer A. When such a resin is used in excess of the upper limit, the physical properties inherent to polyethylene naphthalene dicarboxylate may be impaired.
<ポリエステル層B>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは積層構成であってもよく、積層構成の場合には層Aの少なくとも片面に、さらにポリエステル層B(以下、層Bと称することがある)が積層され、該ポリエステル層Bの主たる成分がポリエチレンナフタレンジカルボキシレートであって、さらに層Bにおけるカルボキシホスフィン酸化合物またはカルボキシ亜ホスフィン酸化合物の少なくともいずれか1種に由来する成分のリン原子としての含有量が層Bを基準として0重量%以上1重量%以下かつ層Aのリン原子含有量以下であることが好ましい。
ここで「主たる」とは、該層Bの重量に対しポリエチレンナフタレンジカルボキシレートの含有量が80重量%以上、より好ましくは90重量%以上、特に好ましくは95重量%以上を意味する。
リン系成分Pを含まないかその含有量の少ない層Bをさらに有することにより、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート本来の耐折り曲げ特性をさらに維持することができる。
<Polyester layer B>
The flame-retardant polyester film of the present invention may have a laminated structure. In the case of a laminated structure, a polyester layer B (hereinafter sometimes referred to as layer B) is further laminated on at least one surface of the layer A, and the polyester The main component of the layer B is polyethylene naphthalene dicarboxylate, and the content of the component derived from at least one of the carboxyphosphinic acid compound and the carboxyphosphinic acid compound in the layer B is the layer B. It is preferable that the content is 0% by weight or more and 1% by weight or less and not more than the phosphorus atom content of layer A as a reference.
Here, “main” means that the content of polyethylene naphthalene dicarboxylate is 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, particularly preferably 95% by weight or more based on the weight of the layer B.
By further including the layer B that does not contain the phosphorus-based component P or has a low content, the original bending resistance of polyethylene naphthalene dicarboxylate can be further maintained.
層Bを構成するポリエチレンナフタレンジカルボキシレートは、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートであることが好ましい。該ポリエステルのリン系成分P以外の共重合成分、製造方法などは層Aのポリエチレンナフタレンジカルボキシレートに準じる。 The polyethylene naphthalene dicarboxylate constituting the layer B is preferably polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate. Copolymerization components other than the phosphorus-based component P of the polyester, production methods and the like are the same as those for the polyethylene naphthalene dicarboxylate of the layer A.
また、リン系成分Pの具体的な種類は層Aのリン系成分Pの記載に準じる。リン系成分Pの含有量は、層Bの重量を基準として0重量%以上1重量%以下かつ層Aのリン原子含有量以下であることが好ましい。また該含有量は、より好ましくは、0.5重量%以下、さらに好ましくは0.4重量%以下、特に好ましくは0.2重量%以下である。
ポリエステル層Bは、該層Bの重量に対し20重量%以下、より好ましくは10重量%以下、特に好ましくは5重量%以下の範囲で、不活性粒子、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート以外の熱可塑性樹脂、その他添加剤を含有してもよい。
The specific type of the phosphorus component P conforms to the description of the phosphorus component P of the layer A. The content of the phosphorus component P is preferably 0% by weight or more and 1% by weight or less based on the weight of the layer B and less than or equal to the phosphorus atom content of the layer A. The content is more preferably 0.5% by weight or less, further preferably 0.4% by weight or less, and particularly preferably 0.2% by weight or less.
The polyester layer B is 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, particularly preferably 5% by weight or less based on the weight of the layer B, and is a thermoplastic resin other than inert particles and polyethylene naphthalene dicarboxylate. In addition, other additives may be contained.
<その他成分>
本発明の難燃ポリステルフィルムには、フィルムの取り扱い性を向上させるため、発明の効果を損なわない範囲で不活性粒子などが添加されていても良い。不活性粒子としては、例えば、周期律表第IIA、第IIB、第IVA、第IVBの元素を含有する無機粒子(例えば、カオリン、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素など)、架橋シリコーン樹脂、架橋ポリスチレン、架橋アクリル樹脂粒子等の耐熱性の高いポリマーよりなる粒子が挙げられる。
不活性粒子を含有させる場合、不活性粒子の平均粒径は、0.001〜5μmの範囲が好ましく、フィルム全重量に対して0.01〜10重量%の範囲で含有されることが好ましく、さらに好ましくは0.05〜5重量%、特に好ましくは0.05〜3重量%である。
また難燃ポリエステルフィルムが2層以上の積層構造を有する場合、不活性粒子はいずれの層に配合されても構わない。
<Other ingredients>
In order to improve the handleability of the film, inert particles or the like may be added to the flame-retardant polyester film of the present invention within a range not impairing the effects of the invention. Examples of the inert particles include inorganic particles (for example, kaolin, alumina, titanium oxide, calcium carbonate, silicon dioxide) containing the elements of Periodic Tables IIA, IIB, IVA, and IVB, and crosslinked silicone resins. , Particles made of a polymer having high heat resistance such as crosslinked polystyrene and crosslinked acrylic resin particles.
When the inert particles are contained, the average particle diameter of the inert particles is preferably in the range of 0.001 to 5 μm, and preferably in the range of 0.01 to 10% by weight with respect to the total weight of the film. More preferably, it is 0.05-5 weight%, Most preferably, it is 0.05-3 weight%.
Moreover, when a flame-retardant polyester film has a laminated structure of two or more layers, the inert particles may be blended in any layer.
<結晶配向度>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、広角X線回折測定で得られるブラッグ角25°〜29°の回折ピークに相当する結晶面法線のフィルム面法線に対する一致度(結晶配向度と称することがある)が0.95以上である。
本発明で規定するブラッグ角25〜29°の回折ピークに相当する結晶面は、結晶面間隔に換算すると0.31〜0.36nmであり、本発明のポリエステルを構成するエチレンナフタレンジカルボキシレート成分の結晶構造における、積層したナフタレン環同士の間隔に相当する。すなわち、該結晶面(エチレンナフタレンジカルボキシレート成分の結晶格子における(−110)面、ブラッグ角=約27°)は、ポリエステル分子鎖中のナフタレン環にほぼ平行である。
<Crystal orientation>
The flame-retardant polyester film of the present invention has a degree of coincidence (referred to as crystal orientation) of a crystal plane normal corresponding to a diffraction peak with a Bragg angle of 25 ° to 29 ° obtained by wide-angle X-ray diffraction measurement. Is 0.95 or more.
The crystal plane corresponding to the diffraction peak with a Bragg angle of 25 to 29 ° defined in the present invention is 0.31 to 0.36 nm in terms of the crystal plane spacing, and the ethylene naphthalene dicarboxylate component constituting the polyester of the present invention This corresponds to the interval between the stacked naphthalene rings in the crystal structure. That is, the crystal plane (the (−110) plane in the crystal lattice of the ethylene naphthalene dicarboxylate component, Bragg angle = about 27 °) is substantially parallel to the naphthalene ring in the polyester molecular chain.
かかる結晶配向度は、具体的にはポリエステル分子鎖中のナフタレン環の結晶面の法線と、z軸と呼ばれることの多いフィルム面に垂直な方向との一致度を数値化したものである。この結晶面の法線のフィルム面法線(z方向)に対する一致度が0.95以上であるということは、本発明のポリエステルフィルムにおける分子鎖中のナフタレン環がフィルム面に平行に位置している結晶成分が多い、ということを意味する(以下、このような分子配向状態を「面配向度が高い」などと表現することがある)。
該結晶配向度は、広角X線回折測定により、観察したい結晶面に対応するブラッグ角に固定したサンプルを全球にわたり回転させてX線回折ポールフィギュアを測定し、得られた結晶配向方向の全球中の分布挙動から、評価したいフィルムの軸(本発明においてはフィルム面法線(z方向))に対する一致度を算出して求められる。
算出される結晶配向度は、−0.5〜1の値をとり、結晶配向度が1に近いほど測定結晶面の法線ベクトルと評価している方向が平行なものが多く分布し、結晶配向度が−0.5に近いほど測定結晶面の法線ベクトルと評価方向が直交しているものが多く分布する。
Specifically, the degree of crystal orientation is obtained by quantifying the degree of coincidence between the normal to the crystal plane of the naphthalene ring in the polyester molecular chain and the direction perpendicular to the film plane, often referred to as the z-axis. That the degree of coincidence of the crystal plane normal to the film plane normal (z direction) is 0.95 or more means that the naphthalene ring in the molecular chain in the polyester film of the present invention is located parallel to the film plane. (Hereinafter, such a molecular orientation state is sometimes expressed as “high degree of plane orientation”).
The degree of crystal orientation is determined by measuring the X-ray diffraction pole figure by rotating a sample fixed at a Bragg angle corresponding to the crystal plane to be observed over the whole sphere by wide-angle X-ray diffraction measurement. From the distribution behavior, the degree of coincidence with the axis of the film to be evaluated (in the present invention, the film surface normal (z direction)) is calculated.
The calculated degree of crystal orientation takes a value of -0.5 to 1, and the closer the degree of crystal orientation is to 1, the more the distribution in which the normal vector of the measured crystal plane is parallel to the evaluated direction is distributed. The closer the degree of orientation is to -0.5, the more distributed the normal vector of the measured crystal plane and the evaluation direction are orthogonal.
ナフタレン環は剛直な分子構造を持つため、該結晶配向度が0.95以上である面配向度の高いフィルムは、突刺しなどのフィルム面方向へのダメージに強く、薄膜化された電極用基材として十分な耐突刺し性が発現する。特に本発明のような難燃化されたフィルムの場合は機械強度が低下しやすいが、本発明のリン系成分Pを難燃成分として用い、しかもフィルムの該結晶配向度を極めて高くすることにより、薄膜化された電極用基材として十分な耐突刺し性が発現する。該結晶配向度が下限値に満たないと十分な耐突刺し性が得られない。
該結晶配向度の好ましい範囲は、0.975以上、さらに好ましくは0.985以上である。
Since the naphthalene ring has a rigid molecular structure, a film with a high degree of plane orientation having a crystal orientation of 0.95 or more is highly resistant to damage in the direction of the film surface such as piercing, and has a thinned electrode substrate. Sufficient puncture resistance is exhibited as a material. In particular, in the case of a flame-retarded film as in the present invention, the mechanical strength tends to decrease, but by using the phosphorus-based component P of the present invention as a flame retardant component and further increasing the crystal orientation of the film. In addition, sufficient puncture resistance is developed as a thinned electrode substrate. If the degree of crystal orientation is less than the lower limit, sufficient puncture resistance cannot be obtained.
The preferable range of the crystal orientation is 0.975 or more, more preferably 0.985 or more.
かかる結晶配向度のフィルムを得るためには、フィルム製造方法において詳述するように、フィルム長手方向(以下、フィルム連続製膜方向、縦方向またはMD方向と称することがある)およびフィルム幅方向(以下、フィルム長手方向と直交する方向、横方向またはTD方向と称することがある)の延伸倍率がいずれも3.6倍を超え8.0以下となる範囲、好ましくは3.8倍以上7.0倍以下、さらに好ましくは3.9倍以上6.0倍以下の範囲で延伸処理を行うことによって達成される。 In order to obtain a film having such a degree of crystal orientation, as described in detail in the film production method, the film longitudinal direction (hereinafter sometimes referred to as film continuous film-forming direction, longitudinal direction or MD direction) and film width direction ( Hereinafter, the stretching ratio of the direction perpendicular to the film longitudinal direction, the transverse direction or the TD direction) may be more than 3.6 times and not more than 8.0, preferably 3.8 times or more and 7. It is achieved by performing the stretching treatment in a range of 0 times or less, more preferably 3.9 times or more and 6.0 times or less.
<面外複屈折>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、面外複屈折が0.25以上であることが好ましく、さらに好ましくは0.27以上である。また、面外複屈折の上限値は、結晶化度が100%のα型単結晶の値に制限され、0.42以下の範囲内である。
前述の結晶配向度は結晶領域に着目した分子配向であるのに対し、面外複屈折は結晶領域に加え、非晶領域も含めた全体的な分子配向を規定した特性であり、下記式(1)で定義される。
Ns=(nMD+nTD)/2−nZ ・・・(1)
(上式中、Nsは面外複屈折、nMDはMD方向の屈折率、nTDはTD方向の屈折率、nZはフィルム厚み方向の屈折率をそれぞれ表す)
<Out-of-plane birefringence>
The flame retardant polyester film of the present invention preferably has an out-of-plane birefringence of 0.25 or more, and more preferably 0.27 or more. Further, the upper limit value of the out-of-plane birefringence is limited to the value of the α-type single crystal having a crystallinity of 100%, and is in the range of 0.42 or less.
The degree of crystal orientation described above is a molecular orientation focusing on the crystalline region, whereas the out-of-plane birefringence is a characteristic that defines the overall molecular orientation including the amorphous region in addition to the crystalline region. Defined in 1).
Ns = (n MD + n TD ) / 2−n Z (1)
(In the above formula, Ns represents out-of-plane birefringence, n MD represents the refractive index in the MD direction, n TD represents the refractive index in the TD direction, and n Z represents the refractive index in the film thickness direction.)
面外複屈折がかかる範囲内であることにより、薄膜化された電極基材として用いた場合に優れた耐突刺し性を有する。かかる面外複屈折率特性を得るための具体的手段は、結晶配向度と同じ方法を用いることができ、エチレンナフタレンジカルボキシレート成分のナフタレン環は、環平面方向への大きな分極率、環法線方向への小さな分極率を持つため、延伸による分子配向によりナフタレン環が結晶・非晶部分問わずフィルム面に平行に配向することで、面外複屈折の値は大きくなる。 By having out-of-plane birefringence within such a range, it has excellent puncture resistance when used as a thin electrode substrate. The specific means for obtaining such out-of-plane birefringence characteristics can use the same method as the degree of crystal orientation, and the naphthalene ring of the ethylene naphthalene dicarboxylate component has a large polarizability in the ring plane direction. Since it has a small polarizability in the linear direction, the value of out-of-plane birefringence is increased by orienting the naphthalene ring in parallel to the film surface regardless of the crystalline or amorphous part due to molecular orientation by stretching.
<フィルム厚み>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、フィルム厚みが0.2μm以上30μm以下である。上限値をこえる厚いフィルムを電極基材とするのでは従来の金属箔より厚くなってしまい、蓄電素子のエネルギー密度、特に体積エネルギー密度の向上につながらない。一方、フィルム厚みが下限値に満たないほど薄い場合、フィルムの製造が極めて困難となる。より好ましいフィルム厚みとしては、0.2μm以上20μm以下、さらに好ましくは0.2μm以上12μm以下、特に好ましくは0.5μm以上10μm以下である。本発明の難燃ポリエステルフィルムが積層構成を有する場合も、かかるフィルム厚みの範囲であることが好ましい。
<Film thickness>
The flame-retardant polyester film of the present invention has a film thickness of 0.2 μm or more and 30 μm or less. If a thick film exceeding the upper limit is used as the electrode base material, it becomes thicker than the conventional metal foil, and does not lead to an improvement in the energy density of the electricity storage device, particularly the volume energy density. On the other hand, when the film thickness is so thin that it does not reach the lower limit, the production of the film becomes extremely difficult. The film thickness is more preferably 0.2 μm or more and 20 μm or less, further preferably 0.2 μm or more and 12 μm or less, and particularly preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. Even when the flame-retardant polyester film of the present invention has a laminated structure, the film thickness is preferably within the range.
<熱収縮率>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、150℃×30分の非拘束熱処理後のフィルム収縮率が、フィルムMD方向、フィルムTD方向のいずれにおいても5%以下であることが、後工程における加工の精度、短絡の防止などのために好ましく、また反応面積を安定化させることができる。かかる熱収縮率は、さらに好ましくは3%以下であり、特に好ましくは2%以下である。
これらの熱収縮率特性を得るための手段として、延伸後のフィルムに該ポリエステルのガラス転移点以上、(融点−15℃)以下の範囲で熱固定処理を行うことが好ましい。また、ボーイング現象によりフィルム両端部の光軸安定性が損なわれない範囲内でトーインをつけてもよい。
<Heat shrinkage>
In the flame-retardant polyester film of the present invention, the film shrinkage ratio after unrestrained heat treatment at 150 ° C. for 30 minutes is 5% or less in both the film MD direction and the film TD direction. In order to prevent short circuit, etc., the reaction area can be stabilized. Such thermal shrinkage is more preferably 3% or less, and particularly preferably 2% or less.
As a means for obtaining these heat shrinkage characteristics, it is preferable to perform heat setting treatment on the stretched film in the range of not less than the glass transition point of the polyester and not more than (melting point−15 ° C.). Moreover, you may attach toe-in within the range by which the optical axis stability of the both ends of a film is not impaired by a bowing phenomenon.
<層構成>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、難燃成分にあたるリン系成分Pを所定量含み、一定の結晶配向度を有するポリエステル層Aを少なくとも1層有することを特徴とする。かかる層を有することにより、蓄電素子電極の基板フィルムとして用いたときに、万一の短絡による発火に際して難燃機能が発現すると同時に蓄電素子電極用途に適した高い耐突刺し性、耐折り曲げ性も具備する。
<Layer structure>
The flame-retardant polyester film of the present invention is characterized by having at least one polyester layer A containing a predetermined amount of a phosphorus-based component P corresponding to a flame-retardant component and having a certain degree of crystal orientation. By having such a layer, when used as a substrate film for a storage element electrode, a flame retardant function is exhibited upon ignition due to a short circuit, and at the same time, high puncture resistance and bending resistance suitable for storage element electrode applications It has.
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、前記層Aの少なくとも片面に該リン系成分Pの含有量が0重量%以上1重量%以下でかつ層Aのリン原子含有量以下であり、主たる成分がポリエチレンナフタレンジカルボキシレートである層Bがさらに積層された積層構成であることが好ましい。
また、本発明の難燃ポリエステルフィルムは、さらに層Bを有する場合、層A|層Bのような2層構成や、層Aと層Bとが交互に3層以上積層された積層構成であってもよい。例えば3層の場合は、層A|層B|層A、層B|層A|層Bが例示される。
In the flame-retardant polyester film of the present invention, the content of the phosphorous component P is at least 0% by weight and not more than 1% by weight on at least one side of the layer A, and the phosphorous atom content of the layer A is not more than the main component. It is preferable that the layer B which is the naphthalene dicarboxylate is further laminated.
In addition, when the flame-retardant polyester film of the present invention further has a layer B, it has a two-layer structure such as a layer A | layer B or a laminated structure in which three or more layers A and B are alternately laminated. May be. For example, in the case of three layers, layer A | layer B | layer A, layer B | layer A | layer B are exemplified.
3層以上の交互積層構成の場合、層数はさらに11層以上であってもよい。層数が多いほど優れた耐折曲げ性や耐突刺し性が得られる。
かかる層数の上限は特にないが、耐折曲げ性や耐突刺し性効果は一定の層数を超えると更なる効果の発現に乏しく、また層A用、層B用の両樹脂の合流装置のサイズの観点で2001層以下に制限される。積層数は、さらには1001層以下、通常は201層以下に制限される。
In the case of three or more layers, the number of layers may be 11 or more. The greater the number of layers, the better the bending resistance and puncture resistance.
The upper limit of the number of layers is not particularly limited, but if the bending resistance and puncture resistance effects exceed a certain number of layers, the further effect is poor, and the merging device for both resins for layer A and layer B From the viewpoint of the size, it is limited to 2001 layers or less. The number of stacked layers is further limited to 1001 layers or less, usually 201 layers or less.
また層Aと層Bの層厚み比は特に制限されないが、層Aの合計厚みと層Bの合計厚みの比が1:5〜5:1の範囲であることが、難燃性と突刺し強度特性のバランスの点から好ましい。
層Bを有する積層構成の場合には、層Aが主に難燃性を発現する機能を有し、層Bにより耐折り曲げ性や加工性をさらに高めることができる。
The layer thickness ratio of layer A and layer B is not particularly limited, but the ratio of the total thickness of layer A to the total thickness of layer B is in the range of 1: 5 to 5: 1. It is preferable from the point of balance of strength characteristics.
In the case of a laminated structure having the layer B, the layer A mainly has a function of expressing flame retardancy, and the layer B can further improve the bending resistance and workability.
<フィルム表面加工>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、後述する導電性薄膜との接着性を向上させる目的で表面加工されていてもよい。表面加工の方法は特に限定されないが、易接剤層の塗布、コロナ処理、プラズマ処理などが好ましく例示される。これらの表面加工は、フィルムを製膜する工程中で行っても、また製膜工程とは別の工程で行ってもよい。
<Film surface processing>
The flame-retardant polyester film of the present invention may be surface-treated for the purpose of improving adhesiveness with a conductive thin film described later. The method of surface treatment is not particularly limited, but preferred examples include easy-contact layer application, corona treatment, and plasma treatment. These surface treatments may be performed in the process of forming a film, or may be performed in a process different from the film forming process.
<導電性薄膜>
本発明の難燃ポリエステルフィルムは、少なくとも一方の面に導電性薄膜が形成されることが好ましい。本発明のポリエステルフィルムを蓄電素子における集電体としての機能を持つ電極用基材フィルムとして使用するために、フィルム上に電極剤を塗布などにより設けて使用される。しかしながら、かかる電極剤層は電極剤化合物の微粒子をバインダー樹脂でつなぎ合わせて形成されるケースが多く、該層の一端から集電するのでは内部抵抗が大きくなるため、望まない発熱が生じたり電池としての電圧のロスが生じることがある。
そのため、電極剤層を設けるにあたり、難燃ポリエステルフィルムの少なくとも一方の面にまず導電性薄膜を設けて導電性を持たせ、該導電性薄膜上に電極剤層を設けることにより、電極表面全体から集電することが可能となり、内部抵抗によるロスを少なくすることができる。すなわち、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の面に導電性薄膜が形成されることにより、導電性薄膜を介して電極剤とポリエステルフィルムとの電気的接続を高めることができ、蓄電素子の電極として十分に機能させることができる。
<Conductive thin film>
In the flame-retardant polyester film of the present invention, a conductive thin film is preferably formed on at least one surface. In order to use the polyester film of the present invention as an electrode base film having a function as a current collector in a power storage device, an electrode agent is provided on the film by coating or the like. However, in many cases, such electrode agent layers are formed by joining fine particles of an electrode agent compound with a binder resin, and collecting current from one end of the layer increases internal resistance. As a result, voltage loss may occur.
Therefore, in providing the electrode agent layer, by first providing a conductive thin film on at least one surface of the flame retardant polyester film to impart conductivity, and providing the electrode agent layer on the conductive thin film, It is possible to collect current, and loss due to internal resistance can be reduced. That is, by forming a conductive thin film on at least one surface of the polyester film, the electrical connection between the electrode agent and the polyester film can be enhanced via the conductive thin film, and it can function sufficiently as an electrode of a storage element. Can be made.
導電性薄膜は十分な導電性を得るため、金属薄膜であることが好ましい。薄膜を形成する金属としては、本発明の目的から導電性のものであれば特に限定はされない。例えばアルミニウム、ニッケル、金、銀、銅、カドミウムなどが挙げられる。導電度の高さ、成膜容易性、取扱い性、さらには安定性、すなわち電極剤化合物に好ましくない反応を起こさせないための正負両極の電位差(「電位窓」と呼ばれる)などの観点から、蓄電素子がリチウムイオン二次電池である場合は、正極用電極にはアルミニウム元素を主たる成分とするもの、負極用電極には銅元素を主たる成分とするものを用いることが好ましい。また、蓄電素子が電気二重層キャパシタの場合、電気化学反応は起こさないため、例示した金属薄膜のいずれを用いてもよく、また両極とも同じ種類の金属薄膜を用いてもよい。 In order to obtain sufficient conductivity, the conductive thin film is preferably a metal thin film. The metal forming the thin film is not particularly limited as long as it is conductive for the purpose of the present invention. For example, aluminum, nickel, gold, silver, copper, cadmium, etc. are mentioned. From the viewpoint of high conductivity, film formation, handling, and stability, that is, the potential difference between the positive and negative electrodes (called “potential window”) to prevent the electrode agent compound from causing an undesirable reaction. In the case where the element is a lithium ion secondary battery, it is preferable to use a positive electrode having an aluminum element as a main component and a negative electrode having a copper element as a main component. Moreover, when an electrical storage element is an electric double layer capacitor, since an electrochemical reaction does not occur, any of the exemplified metal thin films may be used, and the same type of metal thin film may be used for both electrodes.
導電性薄膜の厚みは、1nm以上5000nm以下の範囲であることが好ましく、電池の内部抵抗発熱を抑える目的から、10nm以上5000nm以下であることがさらに好ましい。また、軽量化への寄与、薄膜の耐折曲げ性の観点からは10nm以上3000nm以下であることがさらに好ましい。
導電性薄膜の作成方法は限定されないが、めっき、真空蒸着、エレクトロプレーティング、スパッタリングなどの方法を例示できる。
金属薄膜以外の導電性薄膜の具体例として、金属酸化物のような無機導電体や、有機導電体などであってもよい。
The thickness of the conductive thin film is preferably in the range of 1 nm to 5000 nm, and more preferably in the range of 10 nm to 5000 nm for the purpose of suppressing the internal resistance heat generation of the battery. Further, from the viewpoint of contribution to weight reduction and bending resistance of the thin film, the thickness is more preferably from 10 nm to 3000 nm.
The method for producing the conductive thin film is not limited, and examples thereof include plating, vacuum deposition, electroplating, and sputtering.
Specific examples of the conductive thin film other than the metal thin film may be an inorganic conductor such as a metal oxide or an organic conductor.
また本発明の導電性薄膜は、ポリエステルフィルムの少なくとも一方の面に形成されていてもよく、両面に積層されていてもよい。フィルムの両面に導電性薄膜を積層する場合は、同種の材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。
例えばポリエステルフィルムの片面または両面に銅元素を主たる成分とする金属薄膜を形成することができ、さらにその上に後述する負極用の電極剤を積層することにより負極用電極として用いることができる。
また、例えばポリエステルフィルムの片面または両面にアルミニウム元素を主たる成分とする金属薄膜を形成することができ、さらにその上に後述する正極用の電極剤を積層することにより正極用電極として用いることができる。
Moreover, the electroconductive thin film of this invention may be formed in the at least one surface of the polyester film, and may be laminated | stacked on both surfaces. When laminating a conductive thin film on both surfaces of a film, the same kind of material may be used, or different materials may be used.
For example, a metal thin film containing a copper element as a main component can be formed on one or both sides of a polyester film, and a negative electrode agent described later can be further laminated thereon to be used as a negative electrode.
Further, for example, a metal thin film mainly composed of an aluminum element can be formed on one side or both sides of a polyester film, and a positive electrode agent described later can be further laminated thereon to be used as a positive electrode. .
さらに、ポリエステルフィルムの両面に金属薄膜を形成し、両面が異種の材料である具体例として、一方の面に形成される金属薄膜がアルミニウム元素を主たる成分とするものであり、他方の面に形成される金属薄膜が銅元素を主たる成分とするものである態様が挙げられる。この場合は、アルミニウム元素を主たる成分とする金属薄膜の上に正極用の電極剤を積層することにより、一方の面は正極用電極として機能させ、他方、銅元素を主たる成分とする金属薄膜の上に負極用の電極剤を積層することにより、反対面は負極用電極として機能させることができる。
このような異種の金属薄膜を両面に形成する構成の場合、特に、リチウムイオン二次電池の電極基材として用いる際、正極集電体であるアルミニウム層と負極集電体である銅層が、絶縁体であるポリエステルフィルムにより隔てられるため、短絡の可能性が少なくなる利点がある。また、セパレータや電解質層などと積層した後、巻回や積層により電池を製造する際にも、構成要素の種類が従来品より少なくなるため、生産性にも優れ、きわめて好ましい。
Furthermore, as a specific example in which a metal thin film is formed on both sides of a polyester film and the both sides are of different materials, the metal thin film formed on one side is mainly composed of aluminum element and formed on the other side. An embodiment in which the metal thin film to be formed is mainly composed of a copper element. In this case, by laminating an electrode agent for a positive electrode on a metal thin film containing aluminum as a main component, one surface functions as a positive electrode, while the metal thin film containing a copper element as a main component is used. By laminating an electrode agent for a negative electrode thereon, the opposite surface can function as a negative electrode.
In the case of such a structure in which different types of metal thin films are formed on both sides, particularly when used as an electrode base material of a lithium ion secondary battery, an aluminum layer that is a positive electrode current collector and a copper layer that is a negative electrode current collector are: Since it is separated by the polyester film which is an insulator, there is an advantage that the possibility of a short circuit is reduced. Also, when a battery is manufactured by winding or laminating after laminating with a separator, an electrolyte layer, etc., the number of constituent elements is less than that of the conventional product, which is excellent in productivity and extremely preferable.
<蓄電素子用電極および蓄電素子>
本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムの少なくとも一方の面に導電性薄膜を形成し、さらにその面上に電極剤を積層することにより、蓄電素子用電極として用いることができる。
本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムを電極用基材層として用いることにより、従来品の金属基材に対し、基材の薄膜化による蓄電素子の体積エネルギー密度の向上が可能となる。また、金属基材に代えてポリエステルフィルムを用いることにより、電極基材の軽量化による蓄電素子の重量エネルギー密度の向上が可能となる。
さらに、本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムを電極用基材層として用いることにより、厚みの薄い樹脂基材でありながら優れた耐突刺し性、耐折り曲げ性を有するため導通による短絡を防止でき、また万一の短絡による発火に際しても難燃機能を発現することができる。
<Electrode for power storage element and power storage element>
By forming a conductive thin film on at least one surface of the flame retardant polyester film for an electricity storage device electrode of the present invention and further laminating an electrode agent on the surface, it can be used as an electrode for an electricity storage device.
By using the flame retardant polyester film for an electricity storage element electrode of the present invention as an electrode base material layer, the volume energy density of the electricity storage element can be improved by making the base material thinner than a conventional metal base material. In addition, by using a polyester film instead of the metal substrate, it is possible to improve the weight energy density of the electricity storage element by reducing the weight of the electrode substrate.
Furthermore, by using the flame retardant polyester film for an electricity storage element electrode of the present invention as an electrode base material layer, it has excellent puncture resistance and bending resistance while being a thin resin base material, so that short-circuiting due to conduction is prevented. It can be prevented, and can exhibit a flame retardant function even in the event of ignition due to a short circuit.
リチウムイオン二次電池の電極として用いる場合には、リチウムイオンに対するインターカレーション機能を持つ電極剤を積層することが好ましい。かかる電極剤の具体例として、従来から知られているもの、例えば正極用にはコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリチウム・遷移金属複合酸化物を主たる成分とする電極剤、また負極用には黒鉛、カーボンナノチューブなどのアモルファスカーボン構造を有する炭素を主たる成分とする電極剤を用いることができる。 When used as an electrode of a lithium ion secondary battery, it is preferable to stack an electrode agent having an intercalation function for lithium ions. Specific examples of such an electrode agent include those conventionally known, for example, an electrode agent mainly composed of a lithium / transition metal composite oxide such as lithium cobaltate, lithium nickelate and lithium manganate for a positive electrode, For the negative electrode, an electrode agent mainly composed of carbon having an amorphous carbon structure such as graphite and carbon nanotube can be used.
正極用電極剤は、アルミニウム金属薄膜などの導電性薄膜の面上に形成される。また、負極用電極剤は、銅金属薄膜などの導電性薄膜の面上に形成される。具体的には、蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムのアルミニウム元素を主たる成分とする金属薄膜の面上にリチウム・遷移金属複合酸化物を主たる成分とする電極剤が積層され、銅元素を主たる成分とする金属薄膜の面上にアモルファスカーボン構造を有する炭素を主たる成分とする電極剤が積層された二次電池用電極が例示される。
電極剤をかかる導電性薄膜上に積層する方法は特に制限されないが、例えば電極剤の原料をポリフッ化ビニリデンやスチレンブタジエンゴムと混ぜて塗布する方法が挙げられる。
The positive electrode agent is formed on the surface of a conductive thin film such as an aluminum metal thin film. Moreover, the electrode agent for negative electrodes is formed on the surface of electroconductive thin films, such as a copper metal thin film. Specifically, an electrode agent mainly composed of a lithium / transition metal composite oxide is laminated on the surface of a metal thin film mainly composed of an aluminum element of a flame retardant polyester film for a storage element electrode, and a component mainly composed of a copper element. An electrode for a secondary battery in which an electrode agent mainly composed of carbon having an amorphous carbon structure is laminated on the surface of the metal thin film is exemplified.
The method for laminating the electrode agent on such a conductive thin film is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a raw material for the electrode agent is mixed with polyvinylidene fluoride or styrene butadiene rubber and applied.
また、本発明はかかる蓄電素子用電極が組み込まれた蓄電素子も包含するものであり、かかる蓄電素子用電極を少なくとも1つ有し、その片面または両面にセパレータや電解質層などを積層し、巻回や積層により製造した蓄電素子が例示される。
蓄電素子用電極の具体的構成として、本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムの片面に導電性薄膜を形成し、その上に電極剤を積層した構成、または該ポリエステルフィルムの両面に同種の導電性薄膜を形成し、その上に両面とも同種の電極剤を積層した構成の場合は、1つの電極部材で1つの極として機能する。かかる場合、正極用に作成した電極部材と負極用に作成した電極部材をそれぞれ少なくとも1つ用い、さらに少なくともセパレータを1層有することにより、蓄電素子としての機能を奏する。
The present invention also includes a power storage element in which such a power storage element electrode is incorporated. The power storage element has at least one power storage element electrode, and a separator, an electrolyte layer, or the like is laminated on one or both sides of the power storage element. A power storage device manufactured by times or lamination is exemplified.
As a specific configuration of the electrode for the storage element, a configuration in which a conductive thin film is formed on one side of the flame retardant polyester film for the storage element electrode of the present invention, and an electrode agent is laminated thereon, or the same kind on both sides of the polyester film is used. In the case of a configuration in which a conductive thin film is formed and the same type of electrode agent is laminated on both surfaces, one electrode member functions as one pole. In such a case, by using at least one electrode member prepared for the positive electrode and at least one electrode member prepared for the negative electrode, and further having at least one separator layer, a function as a power storage element is achieved.
また、蓄電素子用電極の別の具体的構成として、本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムの両面にそれぞれ異種の導電性薄膜を形成し、さらにそれぞれの極に適した電極剤を積層して一方を正極、他方と負極とした場合、かかる電極部材を少なくとも1つ用い、さらに少なくともセパレータを1層有することにより、蓄電素子としての機能を奏する。 In addition, as another specific configuration of the electrode for the storage element, different types of conductive thin films are formed on both sides of the flame retardant polyester film for the storage element electrode of the present invention, and an electrode agent suitable for each electrode is further laminated. When one is a positive electrode and the other is a negative electrode, at least one of the electrode members is used, and at least one separator is provided, so that a function as a power storage element is achieved.
リチウムイオンキャパシタ用の電極として用いる場合には、リチウムイオン二次電池負極用と同様な電極と組合せて、リチウム塩の電解質を用いることで、リチウムイオンキャパシタを作成することができる。
電気二重層キャパシタの電極として用いる場合には、電極に接触した電解質界面の電気二重層を十分な量発生させるため、本発明のフィルムの導電性薄膜面に活性炭素を主たる成分とする導電性かつ表面積の大きな物質(多孔質のカーボンなど)を電極剤として積層させることが好ましい。
When used as an electrode for a lithium ion capacitor, a lithium ion capacitor can be prepared by using an electrolyte of a lithium salt in combination with an electrode similar to that for a lithium ion secondary battery negative electrode.
When used as an electrode of an electric double layer capacitor, in order to generate a sufficient amount of an electric double layer at the electrolyte interface in contact with the electrode, the conductive thin film surface of the film of the present invention has a conductive and main component of activated carbon. A substance having a large surface area (porous carbon or the like) is preferably laminated as an electrode agent.
本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムを電極基材層とする蓄電素子用電極を用いて得られた蓄電素子は、従来品よりも高い体積・重量エネルギー密度が可能であり、しかも従来よりも薄い基材層でありながら、高い耐突刺し性、耐折り曲げ性を有するため、導通による短絡を防止でき、また万一の短絡による発火に際しても難燃機能を発現することができ、電池の安全性に優れるものである。蓄電素子の具体例として、二次電池、キャパシタなどが挙げられ、さらに詳しくは、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタが挙げられる。 The electricity storage device obtained by using the electrode for electricity storage device comprising the flame retardant polyester film for electricity storage device electrode of the present invention as an electrode base material layer is capable of higher volume and weight energy density than conventional products, and moreover than before Although it is a thin substrate layer, it has high piercing resistance and bending resistance, so it can prevent short circuit due to conduction, and can also exhibit a flame retardant function even in the event of ignition due to a short circuit. It is excellent in safety. Specific examples of the power storage element include a secondary battery and a capacitor, and more specifically, a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, and a lithium ion capacitor.
<フィルムの製造方法>
本発明のポリエステルフィルムを製造する方法として、ポリエステルを溶融押出し固化成形したシートをフィルム長手方向、幅方向の二方向に延伸する二軸延伸のフィルム製造方法が挙げられる。
フィルム製膜方法は公知の製膜方法を用いて製造することができ、例えば層A用に調整したリン系成分Pを含む共重合ポリエステルを十分に乾燥させた後、融点〜(融点+70)℃の温度で押出機内で溶融させる。また、層Bを積層した積層フィルムの場合は、層B用に調整したポリエステルを十分に乾燥させた後、他の押出機に供給し、融点〜(融点+70)℃の温度で溶融させる。
<Film production method>
Examples of the method for producing the polyester film of the present invention include a biaxially stretched film production method in which a sheet obtained by melt-extruding and solidifying polyester is stretched in two directions, ie, the film longitudinal direction and the width direction.
The film-forming method can be manufactured using a known film-forming method. For example, after sufficiently drying the copolyester containing the phosphorus-based component P prepared for the layer A, the melting point to (melting point + 70) ° C. Melt in the extruder at a temperature of Moreover, in the case of the laminated | multilayer film which laminated | stacked the layer B, after fully drying the polyester adjusted for the layer B, it is supplied to another extruder and is made to melt | dissolve at the temperature of melting | fusing point- (melting | fusing point +70) degreeC.
溶融樹脂をTダイを通じてシート状に成形し、冷却ドラムで冷却して未延伸フィルムを製造する。積層フィルムの場合は、両方の溶融樹脂をダイ内部で積層する方法、例えばマルチマニホールドダイを用いた同時積層押出法により、積層された未延伸フィルムが製造される。かかる同時積層押出法によると、一つの層を形成する樹脂の溶融物と別の層を形成する樹脂の溶融物はダイ内部で積層され、積層形態を維持した状態でTダイよりシート状に成形される。 The molten resin is formed into a sheet through a T-die and cooled with a cooling drum to produce an unstretched film. In the case of a laminated film, a laminated unstretched film is produced by a method of laminating both molten resins inside a die, for example, a simultaneous laminated extrusion method using a multi-manifold die. According to this simultaneous lamination extrusion method, the melt of the resin forming one layer and the melt of the resin forming another layer are laminated inside the die, and formed into a sheet form from the T-die while maintaining the laminated form. Is done.
次いで該未延伸フィルムを逐次二軸延伸または同時二軸延伸し、熱固定する方法で製造することができる。逐次二軸延伸により製膜する場合、フィルム延伸温度はポリエステルのガラス転移点(Tg)〜(Tg+40℃)の温度とすることが好ましい。また延伸倍率は、フィルム長手方向およびフィルム幅方向のいずれも3.6倍を超え8.0以下となる範囲で延伸処理を行うことが必要である。二方向に高度に延伸することにより、本発明の結晶配向度を達成することができる。かかる延伸倍率は、好ましくは3.8倍以上7.0倍以下であり、さらに好ましくは3.9倍以上6.0倍以下である。 Next, the unstretched film can be produced by a method of sequentially biaxially stretching or simultaneously biaxially stretching and heat-setting. In the case of forming a film by sequential biaxial stretching, the film stretching temperature is preferably a temperature of the glass transition point (Tg) to (Tg + 40 ° C.) of the polyester. Moreover, it is necessary to perform a extending | stretching process in the range from which a draw ratio exceeds 3.6 times and becomes 8.0 or less in both the film longitudinal direction and a film width direction. By highly stretching in two directions, the crystal orientation of the present invention can be achieved. The draw ratio is preferably 3.8 times or more and 7.0 times or less, and more preferably 3.9 times or more and 6.0 times or less.
また、延伸を行うに際し、下記式(2)で表わされるフィルム長手方向およびフィルム幅方向の延伸倍率比が0.75を超え1.33以下であると、分子鎖の方向が一方向に偏ることによる突刺し強度の低下を防止することができ好ましい。
フィルム延伸倍率比=RTD/RMD ・・・(2)
(上式中、RTDはフィルム幅方向の延伸倍率、RMDはフィルム長手方向の延伸倍率をそれぞれ表わす)
In addition, when the stretching is performed, when the stretching ratio in the film longitudinal direction and the film width direction represented by the following formula (2) is more than 0.75 and 1.33 or less, the molecular chain direction is biased in one direction. It is possible to prevent a drop in the piercing strength due to the above.
Film stretch ratio = R TD / R MD (2)
(In the above formula, R TD represents the stretching ratio in the film width direction, and R MD represents the stretching ratio in the film longitudinal direction.)
延伸後、さらに熱固定処理を行うことが好ましく、熱固定温度の下限値はポリエステルのガラス転移点、熱固定温度の上限値はポリエステルの融点より15℃低い温度であることが好ましい。熱固定温度は、さらに好ましくは180℃以上240℃以下である。かかる熱固定処理を行うことによって、本発明に規定する熱収縮率特性を得ることができる。
延伸したフィルムは、他部材との貼合時の接着性向上などの必要に応じて、表面活性化処理(コーティング、コロナ放電、プラズマ処理など)などの後加工を施してもよい。この後加工は、フィルム延伸工程中に行ってもよく、また別工程で行ってもよい。
After the stretching, it is preferable to further perform a heat setting treatment. The lower limit value of the heat setting temperature is preferably a glass transition point of the polyester, and the upper limit value of the heat setting temperature is preferably 15 ° C. lower than the melting point of the polyester. The heat setting temperature is more preferably 180 ° C. or higher and 240 ° C. or lower. By performing such heat setting treatment, it is possible to obtain the heat shrinkage characteristic defined in the present invention.
The stretched film may be subjected to post-processing such as surface activation treatment (coating, corona discharge, plasma treatment, etc.) as necessary, such as improvement in adhesion at the time of pasting with another member. This post-processing may be performed during the film stretching process or may be performed in a separate process.
以下、実施例により本発明を詳述するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、各特性値は以下の方法で測定した。また、実施例中の部および%は、特に断らない限り、それぞれ重量部および重量%を意味する。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited only to these Examples. Each characteristic value was measured by the following method. Moreover, unless otherwise indicated, the part and% in an Example mean a weight part and weight%, respectively.
(1)ポリエステル成分
フィルムサンプルの各層について、1H−NMR測定よりポリエステルの成分および共重合成分を特定した。
(1) Polyester component About each layer of the film sample, the component of the polyester and the copolymerization component were specified by 1 H-NMR measurement.
(2)リン量の測定方法
得られたポリエステルのリン原子含有量を蛍光X線により測定した。
(2) Method for measuring phosphorus content The phosphorus atom content of the obtained polyester was measured by fluorescent X-rays.
(3)フィルム厚み
フィルムサンプルをスピンドル検出器(安立電気(株)製K107C)にはさみ、デジタル差動電子マイクロメーター(安立電気(株)製K351)にて、異なる位置で厚みを10点測定し、平均値を求めフィルム厚みとした。
(3) Film thickness A film sample is sandwiched between spindle detectors (K107C manufactured by Anritsu Electric Co., Ltd.), and 10 points of thickness are measured at different positions using a digital differential electronic micrometer (K351 manufactured by Anritsu Electric Co., Ltd.). Then, the average value was obtained and defined as the film thickness.
(4)結晶配向度
X線回折装置(理学電機製ROTAFLEX RINT2500HL)および極点試料台(理学電機製多目的試料台)を用いた広角X線回折極点測定により、フィルムサンプルについて、評価する結晶面の法線ベクトルのフィルム厚み方向における方向余弦の積分平均値である<cos2ΦZ>を求め、次式(3)より結晶配向度(−110)を求めた。
fcZ=2/3<cos2ΦZ>−1/2 ・・・(3)
評価すべき結晶面は、以下の方法で求めた。得られたフィルムについて、粉末X線回折装置(理学電機RINT2500HL)を用いた広角X線回折2θ−θスキャン(反射法)(X線源CuK−α、発散スリット1/2°、散乱スリット1/2°、受光スリット0.15mm、スキャンスピード1.000°/分)により回折強度の2θ依存性を測定し、ブラッグ角25°〜29°の間のもっとも大きな回折ピークについてPseudo Voightピークモデルを用いた多重ピーク分離法により、結晶面由来の回折ピークと、アモルファス由来のハロー、バックグラウンドを分離した上で、ピーク位置を検出し、上述の極点測定においては該角度に光学系を固定して測定した。なお、本発明の実施例における該結晶面は、多くはポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)の結晶格子における(−110)面に由来するものと考えられ、ブラッグ角は約27°である。
(4) Degree of crystal orientation Method of crystal plane to be evaluated for film samples by wide-angle X-ray diffraction pole measurement using an X-ray diffractometer (ROTAFLEX RINT2500HL manufactured by Rigaku Corporation) and a pole sample table (multipurpose sample table manufactured by Rigaku Corporation) <Cos 2 Φ Z >, which is the integral average value of the direction cosine of the line vector in the film thickness direction, was determined, and the degree of crystal orientation (−110) was determined from the following equation (3).
fc Z = 2/3 <cos 2 Φ Z > −1/2 (3)
The crystal plane to be evaluated was determined by the following method. About the obtained film, wide-angle X-ray diffraction 2θ-θ scan (reflection method) using a powder X-ray diffractometer (Rigaku Denki RINT2500HL) (X-ray source CuK-α, divergence slit 1/2 °, scattering
(5)面外複屈折
得られたフィルムについて、以下の方法でNaD線(589.3nm)に対する屈折率を測定し、面外複屈折の算出に供した。すなわち、波長473nm、633nm、830nmの3種のレーザー光にて、屈折率計(Metricon社製、プリズムカプラ)を用いて測定された、フィルムの3方向における屈折率nx、ny、nzを、下記のCauchyの屈折率波長分散フィッティング式
ni(λ)=a/λ4+b/λ2+c
(ここで、ni(λ):波長λ(nm)における各方向の屈折率(i=MD、TD、Z)、a、b、c:定数、をそれぞれ示す)
に代入し、得られた3つの式からa、b、cの定数を求め、しかる後に589.3nmにおける屈折率(nMD(589.3)、nTD(589.3)、nZ(589.3))を算出した。得られた屈折率から、下記式に従い、面外複屈折Nsを算出した。
Ns=(nMD+nTD)/2−nZ
(上式中、Nsは面外複屈折、nMDはMD方向の屈折率、nTDはTD方向の屈折率、nZはフィルム厚み方向の屈折率をそれぞれ表す)
(5) Out-of-plane birefringence About the obtained film, the refractive index with respect to NaD line | wire (589.3 nm) was measured with the following method, and it used for calculation of out-of-plane birefringence. That is, the refractive indexes nx, ny, and nz in the three directions of the film measured with a refractometer (manufactured by Metricon, prism coupler) with three types of laser light having wavelengths of 473 nm, 633 nm, and 830 nm are shown below. Cauchy's refractive index chromatic dispersion fitting equation n i (λ) = a / λ 4 + b / λ 2 + c
(Where n i (λ): refractive index in each direction at wavelength λ (nm) (i = MD, TD, Z), a, b, c: constants, respectively)
And the constants of a, b, and c are obtained from the obtained three equations, and then the refractive index at 589.3 nm (n MD (589.3), n TD (589.3), n Z (589) .3)) was calculated. Out-of-plane birefringence Ns was calculated from the obtained refractive index according to the following formula.
Ns = (n MD + n TD ) / 2−n Z
(In the above formula, Ns represents out-of-plane birefringence, n MD represents the refractive index in the MD direction, n TD represents the refractive index in the TD direction, and n Z represents the refractive index in the film thickness direction.)
(6)熱収縮率
温度150℃に設定されたオーブン中に、フィルムの縦方向(MD方向)および横方向(TD方向)がマーキングされ、あらかじめ正確な長さを測定した長さ30cm四方のフィルムを無荷重で入れ、30分間保持処理した後取り出し、室温に戻してからその寸法の変化を読み取る。熱処理前の長さ(L0)と熱処理による寸法変化量(ΔL)より、下記式(4)からMD方向およびTD方向の熱収縮率(%)をそれぞれ求めた。
熱収縮率=(ΔL/L0)×100 ・・・(4)
(6) Heat shrinkage rate A 30 cm square film in which the longitudinal direction (MD direction) and the lateral direction (TD direction) of the film are marked in an oven set at a temperature of 150 ° C., and an accurate length is measured in advance. Is loaded with no load, taken out after holding for 30 minutes, returned to room temperature, and the change in dimensions is read. From the length (L 0 ) before the heat treatment and the dimensional change (ΔL) due to the heat treatment, the thermal shrinkage rates (%) in the MD direction and the TD direction were obtained from the following formula (4).
Thermal contraction rate = (ΔL / L 0 ) × 100 (4)
(7)突刺し強度
JAS P1019に準じて測定した。得られたフィルムサンプルを面状に固定し、サンプル面に垂直に、直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針を毎分50±0.5mmの速度で突刺し、針が貫通するまでの最大荷重を測定し、突刺し強度とした。
(7) Puncture strength Measured according to JAS P1019. The obtained film sample was fixed in a plane, and a semicircular needle having a diameter of 1.0 mm and a tip shape radius of 0.5 mm was pierced at a speed of 50 ± 0.5 mm per minute perpendicular to the sample surface. The maximum load until penetrating was measured and used as the piercing strength.
(8)耐折り曲げ強度
MIT耐折度試験機を用い、JIS C5016に準じて、折り曲げ部極率半径0.38mm、荷重10N、折り曲げ速度175cpmにてフィルムサンプルが破断するまでの折り曲げ回数を測定した。
(8) Bending strength Using a MIT folding resistance tester, the number of times of bending until the film sample broke was measured according to JIS C5016 at a bending portion polar radius of 0.38 mm, a load of 10 N, and a bending speed of 175 cpm. .
(9)難燃性
UL−94VTM法に準拠して評価した。得られたフィルムを20cm×5cmにカットし、23±2℃、50±5%RH中で48時間放置し、その後、試料下端をバーナーから10mm上方に離し垂直に保持した。該試料の下端を内径9.5mm、炎長19mmのブンゼンバーナーを加熱源とし、3秒間接炎した。VTM−0,VTM−1,VTM−2の評価基準に沿って難燃性を評価した。
(9) Flame retardancy Evaluation was made according to the UL-94 VTM method. The obtained film was cut into 20 cm × 5 cm and allowed to stand in 23 ± 2 ° C. and 50 ± 5% RH for 48 hours. Thereafter, the lower end of the sample was separated from the burner by 10 mm and held vertically. The bottom end of the sample was indirectly heated for 3 seconds using a Bunsen burner having an inner diameter of 9.5 mm and a flame length of 19 mm as a heating source. Flame retardancy was evaluated according to the evaluation criteria of VTM-0, VTM-1, and VTM-2.
(10)リチウムイオン電池の評価
(10−1)リチウムイオン電池の作製
実施例、比較例で得られたフィルムの両面に、真空蒸着法にて500nm厚のアルミニウム薄膜を成膜した。乾燥後のコバルト酸リチウム含有量が95wt%となるよう、コバルト酸リチウム粉末をポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン溶液と混合して製造したスラリーを用い、乾燥後厚みが100μmとなるようアルミニウム薄膜表面に塗布し、乾燥、カレンダリングした後、21cm×30cmの大きさに裁断し、正極を作成した。
また、負極用サンプルとして、実施例、比較例で得られたフィルムの両面に、スパッタリング法にて250nm厚の銅薄膜を成膜した。乾燥後の黒鉛含有量が95wt%となるよう、黒鉛粉末をスチレンブタジエンゴムラテックス水分散液と混合して製造したスラリーを用い、乾燥後厚みが100μmとなるよう銅薄膜表面に塗布し、乾燥、カレンダリングした後、21cm×30cmの大きさに裁断し、負極を作成した。
多孔質ポリエチレンフィルムからなるセパレータ(20cm×30cm)を、正極/セパレータ/負極/セパレータ・・・となるよう、図1に示すように20組積層し、リードを取付け、ポリエチレン製ラミネート型容器に格納した後、電解液(6フッ化リン酸リチウムの有機溶媒(炭酸エチレン+炭酸ジエチル=1:1)溶液(濃度1mol/L))を充填、容器を封止し、試験用電池を作成した。
(10) Evaluation of Lithium Ion Battery (10-1) Production of Lithium Ion Battery An aluminum thin film having a thickness of 500 nm was formed on both surfaces of the films obtained in Examples and Comparative Examples by vacuum deposition. The surface of the aluminum thin film so as to have a thickness of 100 μm after drying using a slurry prepared by mixing lithium cobaltate powder with an N-methylpyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride so that the lithium cobaltate content after drying is 95 wt% After coating, drying and calendering, it was cut into a size of 21 cm × 30 cm to prepare a positive electrode.
Moreover, as a sample for negative electrodes, a copper thin film having a thickness of 250 nm was formed on both surfaces of the films obtained in Examples and Comparative Examples by sputtering. Using a slurry prepared by mixing graphite powder with an aqueous dispersion of styrene butadiene rubber latex so that the graphite content after drying is 95 wt%, it is applied to the surface of the copper thin film so that the thickness after drying is 100 μm, dried, After calendering, it was cut into a size of 21 cm × 30 cm to prepare a negative electrode.
As shown in Fig. 1, 20 sets of separators (20cm x 30cm) made of porous polyethylene film are laminated as shown in Fig. 1, attached with leads, and stored in a polyethylene laminated container. After that, an electrolytic solution (an organic solvent of lithium hexafluorophosphate (ethylene carbonate + diethyl carbonate = 1: 1) solution (concentration: 1 mol / L)) was filled, and the container was sealed to prepare a test battery.
(10−2)長期耐久性
(10−1)の手順で作成した電池50個について100℃の条件下で繰返し充/放電試験を行い、電池総数の10%に短絡が発生するまでの劣化サイクルが500回以上のものを良好(表1において「○」と記載)、劣化サイクルが500回に満たないものを不良(×)とする。
(10-2) Long-term durability Deterioration cycle until 50 batteries prepared by the procedure of (10-1) are repeatedly charged / discharged under the condition of 100 ° C. and a short circuit occurs in 10% of the total number of batteries. Is determined to be good (denoted as “◯” in Table 1) at 500 times or more, and defective (×) when the deterioration cycle is less than 500 times.
(10−3)耐突刺し性
(10−1)の手順で作成した電池について、電圧計を取り付けた満充電状態の電池サンプルを面状に固定し、サンプル面に垂直に、直径2.5mmの鉄製の釘の針を毎分50±0.5mmの速度で突刺し、電圧をモニターしながら釘刺しに伴う荷重を測定した。釘の貫通に起因する電圧の大きな変化が観測されるときの荷重が20kg以上のものを良好(表1において「○」)、荷重が20kg未満のものを不良(表1において「×」)とする。
(10-3) Puncture resistance For the battery created in the procedure of (10-1), a fully charged battery sample equipped with a voltmeter is fixed in a planar shape, and the diameter is 2.5 mm perpendicular to the sample surface. The iron nail needle was pierced at a speed of 50 ± 0.5 mm per minute, and the load accompanying the nail penetration was measured while monitoring the voltage. When a large change in voltage due to penetration of the nail is observed, a load of 20 kg or more is good (“◯” in Table 1), and a load of less than 20 kg is bad (“×” in Table 1). To do.
[実施例1]
ナフタレン−2,6−ジカルボン酸ジメチルエステル100重量部、エチレングリコール60重量部を、エステル交換触媒として酢酸マンガン四水塩0.03重量部を使用して常法に従ってエステル交換反応させた後、エチレングリコールに分散させた平均粒径0.3μmの球状シリカ粒子0.07重量部を添加した。ついで、下記式(III)で表わされる2−カルボキシエチルフェニルホスフィン酸を6重量部添加し、三酸化アンチモン0.024重量部を添加して、引き続き高温高真空下で常法にて重縮合反応を行い、固有粘度0.61dl/gのポリエステルを得た。ポリエステル中のリン原子濃度は、表1に示すとおりであった。
[Example 1]
After 100 parts by weight of naphthalene-2,6-dicarboxylic acid dimethyl ester and 60 parts by weight of ethylene glycol were transesterified according to a conventional method using 0.03 parts by weight of manganese acetate tetrahydrate as a transesterification catalyst, 0.07 part by weight of spherical silica particles having an average particle size of 0.3 μm dispersed in glycol was added. Subsequently, 6 parts by weight of 2-carboxyethylphenylphosphinic acid represented by the following formula (III) is added, 0.024 part by weight of antimony trioxide is added, and then polycondensation reaction is performed in a conventional manner under high temperature and high vacuum. To obtain a polyester having an intrinsic viscosity of 0.61 dl / g. The phosphorus atom concentration in the polyester was as shown in Table 1.
得られたポリエステルを180℃ドライヤーで6時間乾燥後、押出機に投入し、295℃で溶融混練し、290℃のダイスよりシート状に成形した。この溶融物を表面温度60℃の回転冷却ドラム上に押出し、厚み88μmの未延伸フィルムを得た。
得られた未延伸フィルムを140℃に加熱したロール群に導き、長手方向(縦方向)に4.1倍で延伸し、60℃のロール群で冷却した。続いて、縦延伸したフィルムの両端をクリップで保持しながらテンターに導き、150℃に加熱された雰囲気中で長手方向に垂直な方向(横方向)に4.3倍で延伸した。その後テンタ−内で230℃の熱固定を行い、180℃で3%の弛緩後、均一に除冷して室温まで冷やし、4.5μm厚みの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。
The obtained polyester was dried with a 180 ° C. dryer for 6 hours, put into an extruder, melt-kneaded at 295 ° C., and formed into a sheet form from a 290 ° C. die. This melt was extruded onto a rotary cooling drum having a surface temperature of 60 ° C. to obtain an unstretched film having a thickness of 88 μm.
The obtained unstretched film was led to a roll group heated to 140 ° C., stretched 4.1 times in the longitudinal direction (longitudinal direction), and cooled with a roll group at 60 ° C. Subsequently, the both ends of the longitudinally stretched film were guided to a tenter while being held by clips, and stretched 4.3 times in a direction (lateral direction) perpendicular to the longitudinal direction in an atmosphere heated to 150 ° C. Thereafter, heat setting was performed at 230 ° C. in a tenter, and after 3% relaxation at 180 ° C., the film was uniformly removed and cooled to room temperature to obtain a biaxially stretched film having a thickness of 4.5 μm. The properties of the obtained film are shown in Table 1.
[実施例2]
実施例1と同様の方法によって得られたポリエステルを180℃ドライヤーで6時間乾燥後、押出機に投入し、295℃で溶融混練した(層A)。
一方、層B用ポリエステルを次の方法により得た。ナフタレン−2,6−ジカルボン酸ジメチルエステル100重量部、エチレングリコール60重量部を、エステル交換触媒として酢酸マンガン四水塩0.03重量部を使用して常法に従ってエステル交換反応させた後、トリメチルフォスフェート0.023重量部を添加し実質的にエステル交換反応を停止した。ついで、三酸化アンチモン0.024重量部を添加し、引き続き高温高真空下で常法にて重縮合反応を行い、固有粘度0.61dl/g、ジエチレングリコール共重合量1.3モル%のポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(PEN)を得た。得られたポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを180℃ドライヤーで6時間乾燥後、他方の押出機に投入し(層B)、それぞれ溶融した状態で3層に積層し(厚み比率 層A:層B:層A=1:8:1)、かかる積層構造を維持した状態でダイスよりシート状に成形したのち、実施例1と同様にして未延伸フィルムを得た。フィルム厚みは80μmであった。
延伸倍率を縦方向3.9倍、横方向4.1倍とした以外は、実施例1と同様の条件で延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。
[Example 2]
The polyester obtained by the same method as in Example 1 was dried with a 180 ° C. dryer for 6 hours, then charged into an extruder, and melt-kneaded at 295 ° C. (Layer A).
On the other hand, the polyester for layer B was obtained by the following method. After 100 parts by weight of naphthalene-2,6-dicarboxylic acid dimethyl ester and 60 parts by weight of ethylene glycol were transesterified according to a conventional method using 0.03 part by weight of manganese acetate tetrahydrate as a transesterification catalyst, The transesterification reaction was substantially stopped by adding 0.023 part by weight of phosphate. Subsequently, 0.024 parts by weight of antimony trioxide was added, and subsequently a polycondensation reaction was carried out in a conventional manner under high temperature and high vacuum to obtain a polyethylene having an intrinsic viscosity of 0.61 dl / g and a diethylene glycol copolymerization amount of 1.3 mol%. 2,6-Naphthalenedicarboxylate (PEN) was obtained. The obtained polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate was dried with a 180 ° C. dryer for 6 hours and then charged into the other extruder (layer B), and laminated in three layers in a melted state (thickness ratio layer A). : Layer B: layer A = 1: 8: 1), and after forming into a sheet form from a die while maintaining such a laminated structure, an unstretched film was obtained in the same manner as in Example 1. The film thickness was 80 μm.
A stretched film was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the stretching ratio was 3.9 times in the longitudinal direction and 4.1 times in the transverse direction. The properties of the obtained film are shown in Table 1.
[実施例3]
層Aのポリエステル用に用いたリン化合物として、リン化合物(III)に代えて下記式(V)で表わされる2−カルボキシエチルメチルホスフィン酸エチレングリコールエステルを用い、表1のリン原子量に変更した以外は実施例2と同様の方法によって延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。なお、層A用のポリエスエルの固有粘度は0.61dl/gであった。
[Example 3]
As the phosphorus compound used for the polyester of the layer A, 2-carboxyethylmethylphosphinic acid ethylene glycol ester represented by the following formula (V) was used instead of the phosphorus compound (III), and the phosphorus atomic weights in Table 1 were changed. Obtained a stretched film by the same method as in Example 2. The properties of the obtained film are shown in Table 1. In addition, the intrinsic viscosity of the polyester for layer A was 0.61 dl / g.
[実施例4]
層Aのポリエステル用に用いたリン化合物として、リン化合物(III)に代えて下記式(VI)で表わされる2−カルボキシエチルフェニル亜ホスフィン酸を用い、表1のリン原子量に変更した以外は実施例2と同様の方法によって延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。なお、層A用のポリエスエルの固有粘度は0.61dl/gであった。
[Example 4]
As the phosphorus compound used for the polyester of layer A, 2-carboxyethylphenylphosphinic acid represented by the following formula (VI) was used in place of the phosphorus compound (III), and the phosphorus atomic weight was changed to that shown in Table 1. A stretched film was obtained in the same manner as in Example 2. The properties of the obtained film are shown in Table 1. In addition, the intrinsic viscosity of the polyester for layer A was 0.61 dl / g.
[実施例5]
層Aのリン化合物の添加量を変更し、表1に示すリン原子量に変更した以外は実施例2と同様の方法によって延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。なお、層A用のポリエスエルの固有粘度は0.61dl/gであった。
[Example 5]
A stretched film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of the phosphorus compound in layer A was changed and changed to the phosphorus atomic weight shown in Table 1. The properties of the obtained film are shown in Table 1. In addition, the intrinsic viscosity of the polyester for layer A was 0.61 dl / g.
[実施例6]
未延伸フィルムの厚みを65μmとし、延伸倍率を縦方向3.7倍、横方向3.9倍とした以外は、実施例2と同様の方法によって延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。
[Example 6]
A stretched film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the unstretched film was 65 μm and the stretch ratio was 3.7 times in the longitudinal direction and 3.9 times in the transverse direction. The properties of the obtained film are shown in Table 1.
[比較例1]
実施例1で用いたポリエステルに代えて実施例2の層B用のポリエステルを用いた以外は実施例1と同様の方法で延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。リン系成分を含有していないため、難燃性に劣っていた。
[Comparative Example 1]
A stretched film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polyester for layer B of Example 2 was used instead of the polyester used in Example 1. The properties of the obtained film are shown in Table 1. Since it did not contain a phosphorus component, it was inferior in flame retardancy.
[比較例2]
未延伸フィルムの厚みを36.5μmとし、延伸倍率を縦方向2.8倍、横方向2.9倍とした以外は、実施例2と同様の方法で延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。結晶配向度が十分ではなく、十分な突刺し特性が得られなかった。
[Comparative Example 2]
A stretched film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the unstretched film was 36.5 μm and the stretch ratio was 2.8 times in the longitudinal direction and 2.9 times in the transverse direction. The properties of the obtained film are shown in Table 1. The degree of crystal orientation was not sufficient, and sufficient piercing characteristics could not be obtained.
[比較例3]
ナフタレン−2,6−ジカルボン酸ジメチルエステルに換え、テレフタル酸ジメチルエステルを用いた以外は、実施例2と同様の条件で延伸フィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に示す。なお、本比較例における測定結晶面は、ポリエチレンテレフタレートの結晶格子における(100)面に由来すると考えられ、ブラッグ角は約26°であった。本発明に規定するようにナフタレン−2,6−ジカルボキシレート成分を主たる構成成分として含有しないため、耐突刺し性が十分ではなかった。
[Comparative Example 3]
A stretched film was obtained under the same conditions as in Example 2, except that dimethyl terephthalate was used instead of dimethyl ester naphthalene-2,6-dicarboxylic acid. The properties of the obtained film are shown in Table 1. In addition, it is thought that the measurement crystal plane in this comparative example originates from the (100) plane in the crystal lattice of polyethylene terephthalate, and the Bragg angle was about 26 °. Since the naphthalene-2,6-dicarboxylate component is not contained as a main constituent as defined in the present invention, the puncture resistance was not sufficient.
[比較例4]
金属膜を積層した延伸フィルムの代わりに、表1に示す金属箔を正負の電極集電体として、上記(10)の方法で電池を作成し、同様の評価を行った。本発明に規定するようなポリエステルフィルムを用いていないため、耐突刺し性が十分ではなかった。
[Comparative Example 4]
A battery was prepared by the above method (10) using the metal foil shown in Table 1 as a positive and negative electrode current collector instead of the stretched film laminated with the metal film, and the same evaluation was performed. Since a polyester film as defined in the present invention was not used, the puncture resistance was not sufficient.
本発明の蓄電素子電極用難燃ポリエステルフィルムは、従来品よりも高い体積・重量エネルギー密度を可能とする薄肉ポリエステルフィルムでありながら、蓄電素子電極用途に適した高い耐突刺し性、耐折り曲げ性および難燃性を有することから、蓄電素子用、特にリチウムイオン二次電池用、電気二重層キャパシタ用、リチウムイオンキャパシタ用の電極に好適なフィルムを提供することができる。 The flame retardant polyester film for power storage element electrode of the present invention is a thin polyester film that enables higher volume and weight energy density than conventional products, but has high puncture resistance and bending resistance suitable for power storage element electrode applications. In addition, since it has flame retardancy, it is possible to provide a film suitable for an electrode for an electricity storage element, particularly for a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, and a lithium ion capacitor.
1: ポリエステルフィルム
2: アルミニウム薄膜
3: 正極
4: 銅薄膜
5: 負極
6: セパレーター
1: Polyester film 2: Aluminum thin film 3: Positive electrode 4: Copper thin film 5: Negative electrode 6: Separator
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