JP2016104874A - Method for producing cellulose nanofiber-filled polyolefin microporous stretched film, cellulose nanofiber microporous composite film and separator for non-aqueous secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法及びセルロースナノファイバー微多孔複合フィルム及び非水二次電池用セパレータに関し、特に、セルロース粉末を分散させた可塑剤と、それを用いてポリオレフィンなどの高分子と二軸押出機を用いた混練で複合化して、セルロースをナノファイバー状に均一分散させたセルロースナノファイバー微多孔複合フィルムを製造するための新規な改良に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a polyolefin microporous stretched film containing cellulose nanofibers, a cellulose nanofiber microporous composite film, and a separator for a non-aqueous secondary battery, and in particular, a plasticizer in which cellulose powder is dispersed and using the same. The present invention relates to a novel improvement for producing a cellulose nanofiber microporous composite film in which a polymer such as polyolefin is compounded by kneading using a twin screw extruder and cellulose is uniformly dispersed in a nanofiber form.
従来、用いられていたこの種のセルロースナノファイバー微多孔複合フィルムの製造方法としては、次の通りである。
従来、セルロースナノファイバー(CeNF)は水酸基を擁するため親水性であり、ポリオレフィンなどの母材に混ぜて複合化する場合、ＣｅＮＦ同士が水素結合により凝集し塊となり母材中で均一に分散することができなかった。例えばＣｅＮＦを複合化したフィルムを製造する場合、まず親水性のセルロースナノファイバーを水中に分散させた水スラリーを、押出機で混練中のポリオレフィンに注入混合し、その後脱水することでＣｅＮＦ複合ポリオレフィン材料を製造し、これを原料としてフィルムを製造していた。または、ＣｅＮＦ自体を主成分とした不織布として使用していた。
また、微多孔化したポリオレフィンシートは、非水系二次電池のセパレータとしての使用が考えられ、セパレータの製造方法としては、一般的に湿式法により前記ＣｅＮＦ複合ポリオレフィン原料とパラフィンなどの可塑剤を両者の融点以上の温度下で混練してＴダイから押出成形し冷却した後、相分離した可塑剤を塩化メチレンなどの抽出剤で除去して微多孔を開孔したフィルムを製造していた。
A conventional method for producing this kind of cellulose nanofiber microporous composite film is as follows.
Conventionally, cellulose nanofiber (CeNF) is hydrophilic because it has a hydroxyl group, and when mixed with a base material such as polyolefin, CeNF is agglomerated by hydrogen bonding to form a lump and uniformly disperse in the base material. I could not. For example, when producing a film in which CeNF is compounded, first, a water slurry in which hydrophilic cellulose nanofibers are dispersed in water is injected and mixed into the polyolefin being kneaded by an extruder, and then dehydrated to obtain a CeNF composite polyolefin material. The film was manufactured using this as a raw material. Or, it was used as a nonwoven fabric mainly composed of CeNF itself.
In addition, the microporous polyolefin sheet is considered to be used as a separator for non-aqueous secondary batteries. As a method for manufacturing the separator, both the CeNF composite polyolefin raw material and a plasticizer such as paraffin are generally used by a wet method. After being kneaded at a temperature equal to or higher than the melting point, extruded from a T-die and cooled, the phase-separated plasticizer was removed with an extractant such as methylene chloride to produce a microporous film.
次に、ＣｅＮＦのポリオレフィンへの分散・混合による微多孔シート製造方法を説明する。まず、前述のように、ＣｅＮＦはそのままではポリオレフィン中へ均一分散された複合材を作製することは困難であることが知られていた。そこで、セルロースの水酸基の一部をエステル化しスターバースト処理したセルロース水系スラリーを作製した上で、ポリオレフィンと複合化する技術が進められてきた（特許文献１）。ここではそれら知見を超える技術を開発すべく鋭意検討した結果、水酸基の一部をエステル化処理したセルロースをそのままで、流動パラフィンなど可塑剤と混合・膨潤させてスラリーを得、スターバースト処理などのナノファイバー化処理を特段に行うことなく、二軸押出機または加圧ニーダで溶融混練し、セルロースをナノファイバー化しながらポリオレフィンと複合し、良分散させるという従来法に比べより合理的で簡便化させた手法を見出した。これは本発明の目的としているセルロースナノファイバー強化微多孔複合シート（フィルム）製造を実現させる基幹技術となるものである。この二軸押出機または加圧ニーダで混練後、Ｔダイから押出し、キャストロールへ冷却成形することでパラフィンとポリオレフィンが相分離した原反フィルムを製造する。次いで、この物を非水系二次電池用セパレータとして用いるためには、微多孔フィルム化する必要がある。そのためには、原反フィルムを縦横二軸延伸または同時二軸延伸した後、可塑剤を塩化メチレンなどの抽出剤で抽出しヒートセットを行うことで、微多孔フィルムを得る。 Next, a method for producing a microporous sheet by dispersing and mixing CeNF into polyolefin will be described. First, as described above, it has been known that it is difficult to produce a composite material in which CeNF is uniformly dispersed in a polyolefin as it is. Therefore, a technique for producing a cellulose aqueous slurry obtained by esterifying a part of the hydroxyl group of cellulose and subjecting it to a starburst treatment and then combining it with a polyolefin has been advanced (Patent Document 1). Here, as a result of diligent research to develop a technology that surpasses these findings, a cellulose obtained by esterifying a part of the hydroxyl group as it is is mixed and swollen with a plasticizer such as liquid paraffin to obtain a slurry, such as a starburst treatment. Compared to the conventional method of melt-kneading with a twin-screw extruder or pressure kneader without using nanofiber processing, combining cellulose with polyolefin while making cellulose into nanofibers, and making it well dispersed. I found a new technique. This is a basic technology for realizing the production of cellulose nanofiber reinforced microporous composite sheet (film) as the object of the present invention. After kneading with this twin-screw extruder or pressure kneader, it is extruded from a T-die and cooled into a cast roll to produce a raw film in which paraffin and polyolefin are phase separated. Next, in order to use this product as a separator for a non-aqueous secondary battery, it is necessary to form a microporous film. For this purpose, the raw film is subjected to longitudinal and lateral biaxial stretching or simultaneous biaxial stretching, and then the plasticizer is extracted with an extractant such as methylene chloride and heat set to obtain a microporous film.
また、一般的な非水系二次電池用セパレータの基本的な機能について説明する。リチウムイオン電池用セパレータは正負極間に位置し、連通微細孔に電解液を保持した状態で存在する。充電時に正極のリチウムイオンは電子を残して電解液中に電離し、セパレータの微細孔を通過して負極に到達し、カーボン格子間に貯蔵される。この時、電子は回路を通って負極へ運ばれるが、セパレータは正負極間で短絡しないように絶縁体であることが必要である。その他、リチウムイオン電池で使用されるセパレータには、両極間のイオン伝導を妨げないこと、電解液を保持できること、電解液に対して耐性を有すること等が求められる。電極捲回時における巻き締まりや充放電時の電極の膨張・収縮による圧力、あるいは電池を落下させたときの衝撃などでのセパレータの破膜を防止するためにも、高い突刺し強度が求められている。また、高い突刺し強度は、継時的にリチウムイオン電池が劣化すると、炭素負極にリチウムが析出し針状結晶化するため、セパレータを突破り正極と接触することで短絡を起こし、さらに異常発熱による暴走を引起すことに対しても重要である。 The basic function of a general non-aqueous secondary battery separator will be described. The lithium ion battery separator is located between the positive and negative electrodes, and exists in a state in which the electrolyte is held in the communicating micropores. At the time of charging, the lithium ion of the positive electrode leaves the electrons and is ionized in the electrolyte, passes through the fine pores of the separator, reaches the negative electrode, and is stored between the carbon lattices. At this time, electrons are transported to the negative electrode through the circuit, but the separator needs to be an insulator so as not to be short-circuited between the positive and negative electrodes. In addition, separators used in lithium ion batteries are required not to impede ion conduction between both electrodes, to be able to hold an electrolytic solution, and to be resistant to the electrolytic solution. High piercing strength is also required to prevent separator film breakage due to pressure due to electrode tightening during electrode winding, electrode expansion / contraction during charge / discharge, or impact when a battery is dropped. ing. In addition, the high piercing strength causes lithium to deposit on the carbon negative electrode and crystalize needle-like when the lithium-ion battery deteriorates over time, causing a short circuit by breaking through the separator and coming into contact with the positive electrode. It is also important to cause runaway by.
また、ポリオレフィン材料にセルロースナノファイバーを複合化することが有効であることは特許文献２ですでに確認されている。その具体的な製造工程は、水に分散させたセルロースナノファイバーを一旦２軸混練機にてポリオレフィンと複合化しペレットを作製する。それを再度、もう一台の２軸混練機にてパラフィンと混合するというものである。 Moreover, it has already been confirmed in Patent Document 2 that it is effective to combine cellulose nanofibers with a polyolefin material. Specifically, the cellulose nanofibers dispersed in water are once combined with polyolefin in a biaxial kneader to produce pellets. This is again mixed with paraffin in another twin-screw kneader.
すなわち、特許文献２の方法では、従来の湿式法で製造する工程の前に、ＣｅＮＦ複合ポリオレフィンペレット原料を製造する必要があることが、この材料の製造工程増大、ひいてはコストアップに繋がるという課題があった。また、作製された材料は、セルロースが水懸濁液中に残留してしまうことで含有率の低下が起こったり、一旦ペレットにしたものを再度混練することで混練の際にポリオレフィン中で再凝集させてしまう。このため分散状態を悪化させ、本来得られるべき、突刺し強度、熱収縮性を満足できない場合があった。
この発明は従来のものの課題を解決するためになされたもので、リチウムイオン電池用セパレータとして要求される機械的、熱的特性のうち、特に突刺し強度とショート温度を改善したＣｅＮＦ複合ポリオレフィンセパレータを高品質にかつ従来法と比べて安価に提供することを目的としている。
また、本発明は粉末粒径のセルロースの水酸基を二塩基酸無水物を用いて親油性処理したものを、可塑剤に均一分散させて得たセルロース粉末分散混合物を得、それを用いてポリオレフィンと混練・解繊し、高分散状態で複合化することで、一般的な湿式法の装置構成およびプロセスを変えることなく、かつ、工程中で二軸押出機は一度だけの使用として、非水系二次電池用微多孔シート等のセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムを製造可能とする。
That is, in the method of Patent Document 2, it is necessary to produce a CeNF composite polyolefin pellet raw material before the step of producing by a conventional wet method, which leads to an increase in the production process of this material and, consequently, an increase in cost. there were. In addition, the material produced has a decrease in content due to cellulose remaining in the aqueous suspension, or it is re-agglomerated in polyolefin during kneading by kneading the pellet once again. I will let you. For this reason, the dispersion state is deteriorated, and there are cases where the puncture strength and heat shrinkability which should be originally obtained cannot be satisfied.
The present invention was made in order to solve the problems of the prior art, and among the mechanical and thermal properties required as a separator for a lithium ion battery, in particular, a CeNF composite polyolefin separator having improved puncture strength and short-circuit temperature. The purpose is to provide high quality and low cost compared to conventional methods.
The present invention also provides a cellulose powder dispersion mixture obtained by uniformly dispersing a hydroxyl group of cellulose having a powder particle size using a dibasic acid anhydride and dispersing it in a plasticizer. By kneading, defibrating, and compounding in a highly dispersed state, the twin screw extruder can be used only once in the process without changing the equipment configuration and process of a general wet method. A polyolefin microporous stretched film containing cellulose nanofibers such as a microporous sheet for a secondary battery can be produced.
本発明によるセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法は、粉末粒形のセルロースの水酸基を二塩基酸無水物を用いて親油性処理したものを、可塑剤に均一分散させてセルロース粉末分散混合物を得る第1工程と、前記セルロース粉末分散混合物とポリオレフィンとを溶融混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る第２工程と、前記ポリオレフィン樹脂組成物を押出成形して押出成形体を得る第３工程と、前記押出成形体をフィルム延伸機(1)で延伸してフィルムを得る第４工程と、前記フィルムから可塑剤を抽出する第５工程と、前記可塑剤を抽出後に前記ポリオレフィン原料の融点以下の温度で前記フィルムを延伸しつつ収縮性を抑えるための熱固定を行う第６工程とからなり、二軸混練押出機(2)は前記第２、第３工程を通して一度だけの使用である方法であり、また、前記親油性処理は、半エステル化処理を行う方法、あるいは、二次的にプロピレンオキシド付加処理を行う方法であり、また、前記可塑剤として、流動パラフィン、ノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、ウンデカン、ドデカンの鎖状又は環式の脂肪族炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分、並びにジブチルフタレート、ジオクチルフタレートの室温では液状のフタル酸エステルのうち一種類又は数種類の混合物を用いる方法であり、また、前記セルロース粉末分散混合物中のセルロース粉末が０．０１〜３０重量パーセントである方法であり、また、本発明によるセルロースナノファイバー微多孔複合フィルムは、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムからなる構成であり、また、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記ポリオレフィン微多孔延伸フィルム中のセルロース粉末が前記ポリオレフィン微多孔延伸フィルム全重量に対して０．０１〜３０重量パーセントである構成であり、また、本発明による非水二次電池用セパレータは、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムからなる構成である。
また、本発明による非水二次電池用セパレータは、請求項１から５の何れかの製造方法で製造した前記セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムからなる構成である。
A method for producing a polyolefin microporous stretched film containing cellulose nanofibers according to the present invention is obtained by dispersing a powdered cellulose hydroxyl group using a dibasic acid anhydride, and then uniformly dispersing it in a plasticizer to disperse the cellulose powder. A first step of obtaining a mixture, a second step of melt-kneading the cellulose powder dispersion mixture and polyolefin to obtain a polyolefin resin composition, and a third step of extruding the polyolefin resin composition to obtain an extruded product. A fourth step of obtaining the film by stretching the extruded product with a film stretching machine (1), a fifth step of extracting the plasticizer from the film, and the melting point of the polyolefin raw material after the plasticizer is extracted. And a sixth step of heat setting to suppress shrinkage while stretching the film at a temperature of 2, a method that is used only once through the third step, and the lipophilic treatment is a method of performing a half esterification treatment, or a method of performing a propylene oxide addition treatment secondarily, Examples of the plasticizer include liquid paraffin, nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, linear or cyclic aliphatic hydrocarbons of dodecane, mineral oil fractions corresponding to these boiling points, and dibutyl phthalate and dioctyl phthalate. It is a method using one or several kinds of liquid phthalates at room temperature, and a method in which the cellulose powder in the cellulose powder dispersion mixture is 0.01 to 30 weight percent, and the present invention. The cellulose nanofiber microporous composite film according to claim 1 is produced by the production method according to any one of claims 1 to 4. It is the structure which consists of the said polyolefin nanoporous stretched film containing a cellulose nanofiber, Moreover, the cellulose powder in the said polyolefin microporous stretched film manufactured with the manufacturing method in any one of Claim 1 to 4 is the said polyolefin microporous stretched film whole. It is the structure which is 0.01-30 weight% with respect to a weight, Moreover, the separator for non-aqueous secondary batteries by this invention contains the said cellulose nanofiber manufactured with the manufacturing method in any one of Claim 1 to 4. It is the structure which consists of a polyolefin microporous stretched film.
Moreover, the separator for nonaqueous secondary batteries by this invention is the structure which consists of the said polyolefin nanoporous stretched film containing the cellulose nanofiber manufactured with the manufacturing method in any one of Claim 1-5.
本発明によるセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法及びセルロースナノファイバー微多孔複合フィルムは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、粉末粒形のセルロースの水酸基を二塩基酸無水物を用いて親油性処理したものを、可塑剤に均一分散させてセルロース粉末分散混合物を得る第1工程と、前記セルロース粉末分散混合物とポリオレフィンとを溶融混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る第２工程と、前記ポリオレフィン樹脂組成物を押出成形して押出成形体を得る第３工程と、前記押出成形体をフィルム延伸機(1)で延伸してフィルムを得る第４工程と、前記フィルムから可塑剤を抽出する第５工程と、前記可塑剤を抽出後に前記ポリオレフィン原料の融点以下の温度で前記シートフィルムを延伸しつつ収縮性を抑えるための熱固定を行う第６工程とからなり、二軸混練押出機(2)は前記第２、第３工程を通して一度だけの使用であることにより、親油性処理化などの修飾処理を施したセルロース粉末を可塑剤であるパラフィン中に分散させた混合物を用いて、従来の湿式法と同じ方法でポリオレフィンに添加して、ポリオレフィンと可塑剤を相溶化し、同時にＣｅＮＦをポリオレフィン中に分散・複合化する事で、従来のセパレータと比較し２軸混練機を１度使用するだけでよいため、複合セパレータ中へのセルロースの収率も制御しやすく、またポリオレフィン中での均一分散が可能となる。このことにより、コストダウンとなる。また得られた材料の機械強度および熱特性が改善され、安全性が向上した製品とすることが可能となる。
また、所定の粉末粒形のセルロースの水酸基を二塩基酸無水物を用いて半エステル化処理したものを、流動パラフィンからなる前記ポリオレフィンの前記セルロース粉末分散可塑剤に均一分散させたことを特徴とする請求項１記載のセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法により、従来の装置構成を変えずに複合化が可能になる効果が得られる。
また、前記親油性処理として半エステル化処理を行った後、二次的にプロピレンオキシド付加処理を行ったことを特徴とする請求項１記載のセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法により、大きな分子であるプロピレンオキシドが付加され、立体的障害効果とより高い親油性の付与により、さらなる高分散、凝集抑制の効果が得られる。
また、前記可塑剤として流動パラフィン、ノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、ウンデカン、ドデカンの鎖状又は環式の脂肪族炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分、並びにジブチルフタレート、ジオクチルフタレートの室温では液状のフタル酸エステルのうち一種類又は数種類の混合物を用いることを特徴とする請求項１記載のセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法により、原料ポリオレフィンに対する適切な組合せを選定できる効果が得られる。
また、前記セルロース粉末分散混合物中のセルロース粉末が０．０１〜３０重量パーセントであることを特徴とする請求項１記載のセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法により、要求に応じた特性の付与が可能となる効果が得られる。
また、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムからなることを特徴とするセルロースナノファイバーポリオレフィン微多孔複合フィルムにより、シートの耐熱性、強度向上の効果が得られる。
また、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記ポリオレフィン微多孔延伸フィルム中のセルロース粉末が前記ポリオレフィン微多孔延伸フィルム全重量に対して０．０１〜３０重量パーセントであることを特徴とするセルロースナノファイバー微多孔複合フィルムにより、目的に適した配合による、最適な特性が付与できる効果が得られる。
また、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムからなることを特徴とする非水二次電池用セパレータにより、セパレータの安全性向上の効果が得られる。
Since the method for producing a cellulose nanofiber-containing polyolefin microporous stretched film and the cellulose nanofiber microporous composite film according to the present invention are configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, a first step of obtaining a cellulose powder dispersion mixture by uniformly dispersing in a plasticizer a lipophilic treatment of a powdered granule hydroxyl group using a dibasic acid anhydride, and the cellulose powder dispersion mixture and polyolefin A second step of obtaining a polyolefin resin composition by melt kneading, a third step of extruding the polyolefin resin composition to obtain an extruded product, and stretching the extruded product with a film stretching machine (1) In order to suppress the shrinkage while stretching the sheet film at a temperature not higher than the melting point of the polyolefin raw material after extracting the plasticizer after the fourth step of obtaining a film and a fifth step of extracting the plasticizer from the film. The biaxial kneading and extruding machine (2) is used only once through the second and third steps, so that the lipophilic treatment can be achieved. Using a mixture of the modified cellulose powder dispersed in the plasticizer paraffin, it is added to the polyolefin by the same method as the conventional wet method, and the polyolefin and the plasticizer are made compatible. At the same time, CeNF is added to the polyolefin. By dispersing and compounding inside, it is only necessary to use a twin-screw kneader once compared to conventional separators, so the yield of cellulose in the composite separator is easy to control and uniform in polyolefin Dispersion is possible. This reduces costs. Further, the mechanical strength and thermal characteristics of the obtained material are improved, and a product with improved safety can be obtained.
Further, the cellulose powder having a predetermined powder particle shape, which is semi-esterified with dibasic acid anhydride, is uniformly dispersed in the cellulose powder-dispersed plasticizer of the polyolefin comprising liquid paraffin. According to the method for producing a polyolefin microporous stretched film containing cellulose nanofibers according to claim 1, an effect is obtained in which the composition can be made without changing the conventional apparatus configuration.
The method for producing a microporous stretched polyolefin film with cellulose nanofibers according to claim 1, wherein a semi-esterification treatment is performed as the lipophilic treatment followed by a secondary propylene oxide addition treatment. Further, propylene oxide, which is a large molecule, is added, and further high dispersion and aggregation suppression effects can be obtained by providing steric hindrance effect and higher lipophilicity.
Further, as the plasticizer, liquid paraffin, nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, a linear or cyclic aliphatic hydrocarbon of dodecane, a mineral oil fraction having a boiling point corresponding to these, and dibutyl phthalate, dioctyl phthalate A suitable combination of raw material polyolefin is selected by the method for producing a polyolefin microporous stretched film with cellulose nanofibers according to claim 1, wherein one kind or a mixture of several kinds of liquid phthalates at room temperature is used. The effect that can be obtained.
The cellulose powder in the cellulose powder dispersion mixture is 0.01 to 30 percent by weight, wherein the characteristics according to demands are obtained by the method for producing a polyolefin microporous stretched film with cellulose nanofibers according to claim 1 The effect that can be imparted is obtained.
In addition, the cellulose nanofiber polyolefin microporous composite film comprising the cellulose nanofiber-containing polyolefin microporous stretch film produced by the production method according to any one of claims 1 to 4 improves sheet heat resistance and strength. The effect is obtained.
Moreover, the cellulose powder in the said polyolefin fine porous stretched film manufactured with the manufacturing method in any one of Claim 1 to 4 is 0.01-30 weight% with respect to the said polyolefin microporous stretched film total weight. According to the cellulose nanofiber microporous composite film, an effect of imparting optimum characteristics by blending suitable for the purpose is obtained.
In addition, the separator for non-aqueous secondary battery comprising the cellulose microfiber-containing polyolefin microporous stretched film produced by the production method according to any one of claims 1 to 4 has an effect of improving the safety of the separator. can get.
本発明は、粉末粒形のセルロースの水酸基を二塩基酸無水物を用いて親油性処理したものを、可塑剤に均一分散させてセルロース粉末分散混合物を得、それを用いてポリオレフィンなどの高分子と一度だけ使用の二軸押出機を用いた混練で複合化して、セルロースをナノファイバー状に均一分散させたセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法及びセルロースナノファイバー微多孔複合フィルム及び非水二次電池用セパレータを提供することである。 The present invention provides a cellulose powder dispersion mixture obtained by uniformly dispersing a hydroxyl group of cellulose in a powder particle form using a dibasic acid anhydride to a plasticizer to obtain a cellulose powder dispersion mixture. And a method for producing a polyolefin microporous stretched film containing cellulose nanofibers, in which cellulose is uniformly dispersed in a nanofiber shape, and a cellulose nanofiber microporous composite film and non- It is to provide a separator for a water secondary battery.
以下、図面と共に本発明によるセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法及びセルロースナノファイバー微多孔複合フィルム及び非水二次電池用セパレータの好適な実施の形態について説明する。
本発明はＣｅＮＦ複合化セパレータを製造するために、一般的な湿式法で用いられるパラフィンなどの可塑剤へＣｅＮＦを高度に均一分散させることで、従来の装置構成は変えずに、二軸混練押出機を一度だけ用いることにより、高強度・高耐熱なセルロースナノファイバー微多孔複合フィルムによる非水系二次電池用セパレータの供給を可能としたものである。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a method for producing a cellulose nanofiber-containing polyolefin microporous stretched film, a cellulose nanofiber microporous composite film, and a separator for a nonaqueous secondary battery will be described with reference to the drawings.
In the present invention, in order to produce a CeNF composite separator, CeNF is highly uniformly dispersed in a plasticizer such as paraffin used in a general wet method, so that the conventional apparatus configuration is not changed, and twin-screw kneading extrusion is performed. By using the machine only once, it is possible to supply a separator for a non-aqueous secondary battery using a cellulose nanofiber microporous composite film having high strength and high heat resistance.
ここで、使用する原料セルロースはそのままでは親水性であり、パラフィン中への分散は困難である。本発明では、セルロースナノファイバー分子構造中の水酸基をエステル化やエーテル化したもの、またはエステル化処理後にプロピレンオキシドなどを二次的に付加処理したものをパラフィンなどの可塑剤へ分散させた懸濁液を用いて、従来の装置構成およびプロセスと同じ湿式法で微多孔シートの製造を可能としたものである。 Here, the raw material cellulose to be used is hydrophilic as it is, and dispersion in paraffin is difficult. In the present invention, a suspension in which a hydroxyl group in a cellulose nanofiber molecular structure is esterified or etherified, or a secondary addition treatment of propylene oxide or the like after esterification treatment is dispersed in a plasticizer such as paraffin. Using the liquid, the microporous sheet can be produced by the same wet method as the conventional apparatus configuration and process.
尚、本発明におけるポリオレフィン樹脂は、通常の押出、射出、インフレーション、及びブロー成形等に使用するポリオレフィン樹脂をいい、エチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル―１−ペンテン、１−ヘキセン、及び１−オクテン等のホモ重合体及び共重合体、多段重合体等を使用することができる。また、これらのホモ重合体及び共重合体、多段重合体の群から選んだポリオレフィンを単独、もしくは混合して使用することもできる。前記重合体の代表例としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、エチレン−プロピレンランダム共重合体、ポリブテン、エチレンプロピレンラバー等が挙げられる。本発明の微多孔膜を電池セパレータとして使用する場合、高融点であり、かつ高強度の要求性能から、特に高密度ポリエチレンを主成分とする樹脂を使用することが好ましく、シャットダウン性等の点から、樹脂成分の５０重量％以上をポリエチレン樹脂が占めることが好ましい。またポリオレフィンの分子量が１００万以上の超高分子量ポリオレフィンが１０重量部を超すと均一に混練することが困難となることから１０重量部以下であることが好ましい。 The polyolefin resin in the present invention refers to a polyolefin resin used for ordinary extrusion, injection, inflation, blow molding and the like, and includes ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and Homopolymers and copolymers such as 1-octene, multistage polymers and the like can be used. In addition, polyolefins selected from the group of these homopolymers, copolymers, and multistage polymers can be used alone or in combination. Representative examples of the polymer include low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultrahigh molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, ethylene-propylene random copolymer, polybutene. And ethylene propylene rubber. When using the microporous membrane of the present invention as a battery separator, it is preferable to use a resin mainly composed of high-density polyethylene from the required performance of high melting point and high strength, from the viewpoint of shutdown properties, etc. The polyethylene resin preferably accounts for 50% by weight or more of the resin component. Further, when the amount of the ultra-high-molecular-weight polyolefin having a molecular weight of 1 million or more exceeds 10 parts by weight, it becomes difficult to uniformly knead, and therefore the amount is preferably 10 parts by weight or less.
本発明に使用するＣｅＮＦは、ポリオレフィン中に分散された状態において繊維径がナノオーダーで、繊維表面に存在する水酸基の一部が多塩基酸モノエステル化されている。これにより、自身の凝集を押さえポリオレフィンとの均一分散性が高く、混練とシート化が容易で且つ、従来のセパレータ特性より優れた機械的、熱的特性を有するセパレータを提供できる。尚、ＣｅＮＦはモノエステル化後に、さらに分散性を向上させるためにプロピレンオキシド付加（ＰＯ付加）などの二次処理を施しても良い。
また、本発明に用いる可塑剤は流動パラフィンなどの他にノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、ウンデカン、ドデカンの鎖状又は環式の脂肪族炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分、並びにジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の室温では液状のフタル酸エステルなどが挙げられる。
CeNF used in the present invention has a fiber diameter of nano-order when dispersed in a polyolefin, and a part of hydroxyl groups present on the fiber surface is polyesterified monoester. Thereby, it is possible to provide a separator that suppresses its own agglomeration, has high uniform dispersibility with polyolefin, is easily kneaded and formed into a sheet, and has mechanical and thermal characteristics superior to conventional separator characteristics. CeNF may be subjected to a secondary treatment such as propylene oxide addition (PO addition) in order to further improve dispersibility after monoesterification.
In addition to liquid paraffin and the like, the plasticizer used in the present invention is nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, a linear or cyclic aliphatic hydrocarbon of dodecane, and a mineral oil fraction having a boiling point corresponding to these, In addition, phthalic acid esters which are liquid at room temperature such as dibutyl phthalate and dioctyl phthalate can be used.
さらに、本発明のＣｅＮＦ複合多孔フィルムは単層であっても多層であってもよく、多層フィルムの場合構成する少なくとも一層にＣｅＮＦが含まれていればよい。最終的な膜厚は５μｍ以上５０μｍ以下の範囲が好ましい。膜厚が５μｍ以上であれば機械強度が十分であり、また、５０μｍ以下であればセパレータの占有体積が減るため、電池の高容量化の点において有利となる傾向がある。本発明の多孔フィルムの透気度は５０秒／１００ｃｃ以上１０００秒／１００ｃｃ以下の範囲が好ましい。電池用セパレータとして使用した際に透気度が５０秒／１００ｃｃ以上では自己放電が少なく、１０００秒／１００ｃｃ以下では良好な充放電特性が得られる。 Further, the CeNF composite porous film of the present invention may be a single layer or a multilayer, and it is sufficient that at least one layer constituting the multilayer film contains CeNF. The final film thickness is preferably in the range of 5 μm to 50 μm. If the film thickness is 5 μm or more, the mechanical strength is sufficient, and if it is 50 μm or less, the occupied volume of the separator is reduced, which tends to be advantageous in increasing the battery capacity. The air permeability of the porous film of the present invention is preferably in the range of 50 seconds / 100 cc to 1000 seconds / 100 cc. When used as a battery separator, self-discharge is small when the air permeability is 50 seconds / 100 cc or more, and good charge / discharge characteristics are obtained when the air permeability is 1000 seconds / 100 cc or less.
以下、この発明の各実施例について説明する。しかし、本発明はこれらの実施例等により何ら限定されるものではない。尚、本発明の微多孔膜についての諸特性は次の試験方法により評価した。
膜厚と空孔率：膜厚はサンプルを５０×５０ｍｍ角に切出し、マイクロケージを用いてシートの各部２５点を計測し、平均値を膜厚とした。空孔率はシートの実測重量と密度と体積から算出した理論重量より算出した。
ガーレ値：ガーレ値の測定には、ガーレ式自動計測機（TESTING MACHINES INC 社製)
を用いて測定した。本測定は、ＪＩＳＰ８１７７に規定されている通り、１００ｃｃの空気がシートを通過するまでに要する時間をガーレ値とした。
突刺し強度：突刺し強度の測定には、自動化突刺し強度計（カトーテック社製：KES-FB3-AUTO）を用いて計測を行った。作製したシートを５０×５０ｍｍ角に切出し、５ｍｍ間隔で各位置の突刺強度を算出して各シートの平均値を求めた。
ＦＥ−ＳＥＭ観察：作製したシートはイオンスパッタ装置（エリオクス社製ESC-101)を使用し、約３ｎｍの厚さでプラチナ蒸着を行い、ＦＥ−ＳＥＭ（カールツァイス社製SUPRA55VP）を使用して表面をミクロ観察した。
Each embodiment of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these examples. Various characteristics of the microporous membrane of the present invention were evaluated by the following test methods.
Film thickness and porosity: For the film thickness, a sample was cut into a 50 × 50 mm square, 25 points of each part of the sheet were measured using a micro cage, and the average value was taken as the film thickness. The porosity was calculated from the theoretical weight calculated from the actual weight, density and volume of the sheet.
Gurley value: Gurley automatic measuring machine (manufactured by TESTING MACHINES INC)
It measured using. In this measurement, as defined in JISP8177, the time required for 100 cc of air to pass through the sheet was taken as the Gurley value.
Puncture strength: The puncture strength was measured using an automated puncture strength meter (manufactured by Kato Tech Co., Ltd .: KES-FB3-AUTO). The produced sheet was cut into a 50 × 50 mm square, and the puncture strength at each position was calculated at intervals of 5 mm to obtain the average value of each sheet.
FE-SEM observation: The surface of the prepared sheet is ion-sputtered (ELIOX ESC-101), platinum is deposited at a thickness of about 3 nm, and FE-SEM (Carl Zeiss SUPRA55VP) is used. Was observed microscopically.
（実施例１）
セルロース粉末試料としてセオラスＦＤ−１０１（旭化成ケミカルズ(株)製）を用いてセルロース：無水コハク酸(SA)＝100:11.81の重量比で加圧ニーダにて１２５℃、２０分間混練による半エステル化反応を行い、その後アセトン抽出により未反応物を除去した（周知のＳＡ化処理）。その後、そのＳＡ化処理セルロース微粉末をパラフィン中に混合して２４時間膨潤と撹拌処理を行った。原料の組成を表１の実施例１に示した。これを図１のニーダで上記パラフィン７０重量部に対し三井ハイゼックス（030Ｓ）３０重量部を混合して混練後、図２のテンターで同時二軸延伸を行った。混練条件および延伸条件は表２、表３に示した。テンターで二軸延伸を行った後に、塩化メチレンにて流動パラフィンを脱脂し、１１８℃で１０分間ヒートセットを行った。
Example 1
Semi-esterification by kneading with a pressure kneader at 125 ° C. for 20 minutes in a weight ratio of cellulose: succinic anhydride (SA) = 100: 11.81 using Ceraus FD-101 (manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) as a cellulose powder sample Reaction was performed, and then unreacted substances were removed by extraction with acetone (a well-known SA treatment). Thereafter, the SA-treated cellulose fine powder was mixed in paraffin and subjected to swelling and stirring for 24 hours. The composition of the raw materials is shown in Example 1 in Table 1. This was kneaded by mixing 30 parts by weight of Mitsui Hi-Zex (030S) with 70 parts by weight of the paraffin using the kneader in FIG. 1, and then subjected to simultaneous biaxial stretching with the tenter of FIG. The kneading conditions and stretching conditions are shown in Tables 2 and 3. After biaxial stretching with a tenter, liquid paraffin was degreased with methylene chloride and heat set at 118 ° C. for 10 minutes.
（実施例２）
実施例１の方法で、ＳＡ化処理後に二次処理としてプロピレンオキシドを付加したセルロースナノファイバーを用いた。原料組成は表１の実施例２に示した。それ以外は、実施例１と同様である。
（実施例３）
実施例１の方法で、原料として周知のＳＡ化処理を行わないセルロースを用いた。原料組成を表１の実施例３に示した。それ以外は、実施例１と同様である。
(Example 2)
In the method of Example 1, cellulose nanofibers to which propylene oxide was added as a secondary treatment after the SA treatment was used. The raw material composition is shown in Example 2 of Table 1. The rest is the same as in the first embodiment.
(Example 3)
In the method of Example 1, cellulose not subjected to a known SA treatment was used as a raw material. The raw material composition is shown in Example 3 of Table 1. The rest is the same as in the first embodiment.
（比較例１）
実施例１の方法で、セルロースナノファイバーを用いない原料でシートを製作した。原料組成は後述の表１の比較例１に示した。それ以外は実施例１同様である。
（比較例２）
実施例１の方法で、原料セルロースをＳＡ化してスターバースト処理を施した水スラリーを０３０Ｓと混練・脱水して製造したセルロースナノファイバー複合ポリエチレンペレットを使用してシートを製造した。原料組成は表１の比較例２に示した。その他は実施例１と同様とした。
（比較例３）
原料セルロースをＳＡ化してスターバースト処理を施した水スラリーを０３０Ｓと混練・脱水して製造したセルロースナノファイバー複合ポリエチレンペレットを使用して、図３のＴＥＸ３０αで連続的に混練して原反を製造した。原料組成は表１の比較例３に示した。その後の同時二軸延伸と脱脂およびヒートセットは実施例１と同様とした。
結果比較
前記ＳＡ化前後、１８時間膨潤および撹拌処理後４０分経過時のパラフィン中への分散状況を図４に示したが、処理無しに比べて周知のＳＡ化したセルロースは格段にパラフィン中への分散が向上している。
(Comparative Example 1)
By the method of Example 1, a sheet was produced from a raw material not using cellulose nanofibers. The raw material composition is shown in Comparative Example 1 in Table 1 described later. Other than that is the same as in Example 1.
(Comparative Example 2)
A sheet was produced using cellulose nanofiber composite polyethylene pellets produced by kneading and dewatering a water slurry obtained by converting the raw material cellulose into SA and performing a starburst treatment by the method of Example 1. The raw material composition is shown in Comparative Example 2 in Table 1. Others were the same as in Example 1.
(Comparative Example 3)
Using cellulose nanofiber composite polyethylene pellets produced by kneading and dewatering water slurry obtained by converting the raw material cellulose into SA and starburst treatment with 030S, the raw fabric is produced by continuously kneading with TEX30α in FIG. did. The raw material composition is shown in Comparative Example 3 in Table 1. Subsequent simultaneous biaxial stretching, degreasing and heat setting were the same as in Example 1.
Comparison of Results FIG. 4 shows the state of dispersion in paraffin before and after the SA conversion, and after 18 minutes of swelling and stirring for 40 minutes, but the well-known SA-converted cellulose is significantly more paraffinized than without treatment. The dispersion of is improved.
図５、図６、図７に実施例１〜３の条件で製作した微多孔膜のＳＥＭ像を示した。図７は未処理セルロース粉末をそのまま流動パラフィン及び超高分子量ポリエチレン粉末と混合した原料をニーダで混練したのちフィルム化したサンプルである。これから、ポリエチレン結晶繊維中に節となるような塊が多く見られる。この部分にセルロースが凝集していると考えられ、ポリエチレン中の分散状態が良くないと推定される。図５は事前にＳＡ化したセルロース粉末を用いたサンプルであるが、図７と比較して節となる塊が少なくなっており、分散状態が改善されたと推定される。さらに、図６は事前にＳＡ化したのち、二次的にＰＯ付加処理したサンプルでの結果である。図５に比べて、ほとんど塊が見られなくなっており、超高分子量ＨＤＰＥ中でセルロースナノファイバーが良好に均一分散していると考えられる。 5, 6, and 7 show SEM images of the microporous membranes manufactured under the conditions of Examples 1 to 3. FIG. 7 shows a sample formed by kneading a raw material obtained by mixing untreated cellulose powder with liquid paraffin and ultrahigh molecular weight polyethylene powder as it is, and then forming a film. From this, many lumps which become nodes are seen in the polyethylene crystal fiber. It is considered that cellulose is aggregated in this portion, and it is estimated that the dispersion state in polyethylene is not good. FIG. 5 is a sample using cellulose powder that has been converted to SA in advance, but there are fewer clumps as nodes compared to FIG. 7, and it is presumed that the dispersion state has been improved. Further, FIG. 6 shows a result of a sample that has been converted to SA in advance and then subjected to secondary PO addition processing. Compared to FIG. 5, almost no lumps are seen, and it is considered that the cellulose nanofibers are well dispersed uniformly in the ultrahigh molecular weight HDPE.
表４に実施例１〜３、比較例１〜３での主なセパレータ特性を示した。実施例１〜３の結果を比較すると、リチウムイオン電池の電池特性に影響する透気度の数値は実施例２＜実施例１＜実施例３の順になっている。ガーレ値が低いということはリチウムイオンが通り易いことを示している。このことは、実施例２が他に比べてＣｅＮＦの分散が良好で凝集が無いことで微細孔が良好に形成していることを示している。空孔率は実施例１の方が大きいが、微多孔分布にムラがあり、実施例２に比べて、径が大きな孔が不均一に開いていることが原因と考えられる。
突刺強度は電池の巻捲時に異物による破膜防止、経時的劣化で生じるリチウムイオンデンドライトによる破膜での短絡防止などに重要である。実施例１、２は３と比較して突刺強度が大きく増加しており、ＣｅＮＦの添加効果での結果と考えられる。
熱収縮性は電池の安全に寄与するものであるが、特にＴＤの収縮性が小さければ電池の暴走時の異常発熱によるシートの収縮による正負極間での短絡を防止する。実施例１〜３のＴＤで比較すると、実施例３よりも実施例１、２に改善効果が見られる。特に、実施例２が小さな値となっており、ＣｅＮＦの添加効果によるものと考えられる。
Table 4 shows main separator characteristics in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. Comparing the results of Examples 1 to 3, the numerical values of the air permeability that affect the battery characteristics of the lithium ion battery are in the order of Example 2 <Example 1 <Example 3. A low Gurley value indicates that lithium ions can pass easily. This indicates that the fine pores are well formed in Example 2 because the dispersion of CeNF is good and there is no aggregation compared to the others. The porosity is higher in Example 1, but the microporous distribution is uneven, which is considered to be caused by uneven opening of holes having a large diameter compared to Example 2.
The puncture strength is important for prevention of film breakage due to foreign matters during winding of the battery and prevention of short circuit due to film breakage caused by lithium ion dendrite caused by deterioration over time. In Examples 1 and 2, the puncture strength is greatly increased as compared with 3, which is considered to be a result of the addition effect of CeNF.
The heat shrinkage contributes to the safety of the battery. However, when the shrinkage of the TD is small, a short circuit between the positive and negative electrodes due to the shrinkage of the sheet due to abnormal heat generation during the battery runaway is prevented. When compared with the TD of Examples 1 to 3, the improvement effect is seen in Examples 1 and 2 rather than Example 3. In particular, Example 2 has a small value, which is considered to be due to the addition effect of CeNF.
実施例１〜３をＣｅＮＦを複合化しない従来のセパレータと比較すると、実施例３以外は透気度、突刺強度、１２０℃熱収縮のどの特性値も改善された値を示している。ただ、実施例３の空孔率と透気度はＣｅＮＦを複合化しないサンプルに比べて特性が悪くなった。これは、ＣｅＮＦの分散状態が悪いことで微多孔が均一に成形されないことが空孔率、透気度に影響していると考えられる。
比較例２は事前にＣｅＮＦを複合化したポリエチレンペレットを同様な方法でフィルム化した結果であるが、ニーダでフィルム成形を他と同条件で行うと、全ての特性値で悪くなる。一方、比較例３で示したように、パラフィンを連続的にＴＥＸ３０αで混練したフィルムの特性は各特性値が良好な結果を示している。湿式セパレータ製造プロセスでは一般的に混練時の状態で結果が大きく違ってくるが、特にパラフィンとの相溶化に影響する膨潤がペレット状態では不足することで、上手く微多孔が形成されないためと考えられる。つまり、比較例２と３の結果と同様に、実施例１、２の結果は、連続的混練によるシート形成でさらに最適化されることを示しており、ＳＡ化処理したＣｅＮＦをパラフィンに分散させたものを用いるだけで従来法では到達できない特性が改善されたセパレータが提供可能であることを示している。
When Examples 1 to 3 are compared with a conventional separator that does not combine CeNF, all the characteristic values of air permeability, puncture strength, and heat shrinkage at 120 ° C. are improved except for Example 3. However, the porosity and air permeability of Example 3 were poorer than those of the sample not composited with CeNF. This is thought to be because the porosity and the air permeability are affected by the fact that the fine pores are not uniformly formed due to the poor dispersion state of CeNF.
Comparative Example 2 is a result of filming polyethylene pellets composited with CeNF in advance by the same method. However, when film forming is performed with a kneader under the same conditions as the others, all characteristic values are deteriorated. On the other hand, as shown in Comparative Example 3, the characteristics of the film in which paraffin is continuously kneaded with TEX30α indicate that each characteristic value is good. In wet separator manufacturing processes, the results generally vary greatly depending on the state of kneading, but it is thought that the micropores are not formed well due to insufficient swelling in the pellet state, particularly affecting the compatibilization with paraffin. . That is, similar to the results of Comparative Examples 2 and 3, the results of Examples 1 and 2 indicate that the sheet formation by continuous kneading is further optimized, and the SANF-treated CeNF is dispersed in paraffin. It is shown that it is possible to provide a separator with improved characteristics that cannot be achieved by the conventional method simply by using one.
次に、前述の本発明の各実施例１〜３の要旨をまとめると、次の通りである。
すなわち、粉末粒形のセルロースの水酸基を二塩基酸無水物を用いて親油性処理したものを、可塑剤に均一分散させてセルロース粉末分散混合物を得る第1工程と、前記セルロース粉末分散混合物とポリオレフィンとを溶融混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る第２工程と、前記ポリオレフィン樹脂組成物を押出成形して押出成形体を得る第３工程と、前記押出成形体をフィルム延伸機(1)で延伸してフィルムを得る第４工程と、前記フィルムから可塑剤を抽出する第５工程と、前記可塑剤を抽出後に前記ポリオレフィン原料の融点以下の温度で前記フィルムを延伸しつつ収縮性を抑えるための熱固定を行う第６工程とからなり、二軸混練押出機(2)は前記第２、第３工程を通して一度だけの使用であることを特徴とするセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法であり、また、前記親油性処理は、半エステル化処理を行った後、二次的にプロピレンオキシド付加処理を行うことを特徴とする請求項１記載のセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法であり、また、前記可塑剤として、流動パラフィン、ノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、ウンデカン、ドデカンの鎖状又は環式の脂肪族炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分、並びにジブチルフタレート、ジオクチルフタレートの室温では液状のフタル酸エステルのうち一種類又は数種類の混合物を用いることを特徴とする請求項１または２記載のセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法であり、また、前記セルロース粉末分散混合物中のセルロース粉末が０．０１〜３０重量パーセントであることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法であり、また、本発明によるセルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔複合フィルムは、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムからなることを特徴とするセルロースナノファイバー微多孔複合フィルムであり、また、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記ポリオレフィン微多孔延伸フィルム中のセルロース粉末が前記ポリオレフィン微多孔延伸フィルム全重量に対して０．０１〜３０重量パーセントであることを特徴とするセルロースナノファイバー微多孔複合フィルムであり、本発明による非水二次電池用セパレータは、請求項１から４の何れかの製造方法で製造した前記セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムからなることを特徴とする非水二次電池用セパレータである。
Next, it is as follows when the summary of each Examples 1-3 of the above-mentioned this invention is put together.
That is, a first step of obtaining a cellulose powder dispersion mixture by uniformly dispersing in a plasticizer a lipophilic treatment of a powdered granule hydroxyl group using a dibasic acid anhydride, and the cellulose powder dispersion mixture and polyolefin A second step of obtaining a polyolefin resin composition by melt kneading, a third step of extruding the polyolefin resin composition to obtain an extruded product, and stretching the extruded product with a film stretching machine (1) And a fourth step for obtaining a film, a fifth step for extracting a plasticizer from the film, and a method for suppressing shrinkage while stretching the film at a temperature below the melting point of the polyolefin raw material after extracting the plasticizer. The cellulose nanofibre is characterized by comprising a sixth step of heat setting, and the biaxial kneading extruder (2) is used only once through the second and third steps. The method according to claim 1, wherein the polyolefin microporous stretched film is a method for producing a stretched polyolefin film, and the lipophilic treatment is secondarily subjected to a half-esterification treatment followed by a second propylene oxide addition treatment. A method for producing a polyolefin microporous stretched film containing cellulose nanofibers, and as the plasticizer, liquid paraffin, nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, a linear or cyclic aliphatic hydrocarbon of dodecane, and The cellulose nanofiber-containing cellulose nanofiber according to claim 1 or 2, wherein a mineral oil fraction having a boiling point corresponding thereto and dibutyl phthalate or dioctyl phthalate use one or a mixture of several kinds of liquid phthalates at room temperature. A method for producing a polyolefin microporous stretched film, The cellulose powder in the cellulose powder dispersion mixture is 0.01 to 30 weight percent, and the method for producing a polyolefin microporous stretched film with cellulose nanofibers according to any one of claims 1 to 3, The polyolefin microporous composite film with cellulose nanofibers according to the present invention comprises the above-mentioned polyolefin microporous stretched film with cellulose nanofibers produced by the production method according to any one of claims 1 to 4. It is a porous composite film, and the cellulose powder in the said polyolefin fine porous stretched film manufactured with the manufacturing method in any one of Claim 1 to 4 is 0.01-30 weight with respect to the said polyolefin microporous stretched film total weight Characterized by percent The separator for a non-aqueous secondary battery according to the present invention is a cellulose nanofiber microporous composite film to be made of the polyolefin nanoporous stretched film with cellulose nanofibers produced by the production method according to any one of claims 1 to 4. This is a separator for a non-aqueous secondary battery.
本発明による、セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法及びセルロースナノファイバー微多孔複合フィルム及び非水二次電池用セパレータは、突刺し強度を向上させたフィルム製品の実現に寄与できる。 The method for producing a polyolefin microporous stretched film containing cellulose nanofibers, the cellulose nanofiber microporous composite film, and the separator for a nonaqueous secondary battery according to the present invention can contribute to the realization of a film product having improved puncture strength.
(1) フィルム延伸機
(2) 二軸混練押出機
(1) Film stretching machine
(2) Twin-screw kneading extruder
Claims (7)
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