JP2017117695A - Thickener for battery separator coating liquid, battery separator coating liquid, and battery separator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery separator coating liquid excellent in fine particle dispersion properties and less in deterioration of viscosity even after being strongly agitated, and also to provide a battery separator coating liquid causing no defect such as striking-through in preparing a battery separator by coating the battery separator coating liquid.SOLUTION: The present invention relates to a thickener for a battery separator coating liquid, containing fine fiber-like cellulose with a fiber width of 1,000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 or more and 2,000 or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、電池用セパレータ塗液用増粘剤、電池用セパレータ塗液及び電池用セパレータに関する。   The present invention relates to a thickener for battery separator coating liquid, a battery separator coating liquid, and a battery separator.

リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特徴を有し、携帯電話や、携帯型音楽プレーヤー、ノート型パーソナルコンピューター等の携帯型電気機器の電源として広く利用されている。通常のリチウムイオン二次電池には、正負極間の接触を防ぐためにセパレータが備えられている。   Lithium ion secondary batteries are characterized by high energy density, and are widely used as power sources for portable electric devices such as mobile phones, portable music players, and notebook personal computers. A normal lithium ion secondary battery is provided with a separator to prevent contact between the positive and negative electrodes.

従来、電池用セパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる多孔性フィルムが用いられている。しかし、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる多孔性フィルムは耐熱性が低く、多孔性フィルムが収縮して内部短絡が起こると、電池内部で局部的な発熱が生じ、発火や破裂等が発生するという安全上の問題を抱えている。   Conventionally, a porous film made of polyethylene or polypropylene has been used as a battery separator. However, a porous film made of polyethylene or polypropylene has low heat resistance, and when the porous film contracts and an internal short circuit occurs, local heat is generated inside the battery, and ignition or rupture occurs. I have a problem.

このような課題に対し、無機微粒子を含有する電池用セパレータが開発されている。無機微粒子を含有する電池用セパレータにおいては、無機微粒子によって細孔径をコントロールすることで、内部短絡の抑制や耐熱性の向上が可能となる。   In response to such problems, battery separators containing inorganic fine particles have been developed. In the battery separator containing inorganic fine particles, the internal short circuit can be suppressed and the heat resistance can be improved by controlling the pore diameter with the inorganic fine particles.

多孔性フィルムに無機微粒子を含有させるために、多孔性フィルムの表面に無機微粒子を含む塗液を塗工することが行われている。しかし、無機微粒子は水や有機溶媒に比べて比重が大きいため、無機微粒子含有スラリー中で沈降しやすく、一度沈降した場合、無機微粒子同士が凝集することがあり問題となっていた。また、無機微粒子の分散状態が良好ではない場合、多孔性フィルムに塗工した際に塗布ムラが生じるといった問題もあり、塗液中における無機微粒子の安定性の向上が求められていた。   In order to contain inorganic fine particles in a porous film, a coating liquid containing inorganic fine particles is applied to the surface of the porous film. However, since the inorganic fine particles have a higher specific gravity than water and organic solvents, they tend to settle in the inorganic fine particle-containing slurry, and once settled, the inorganic fine particles may aggregate to cause a problem. In addition, when the dispersion state of the inorganic fine particles is not good, there is a problem that uneven coating occurs when applied to the porous film, and improvement of the stability of the inorganic fine particles in the coating liquid has been demanded.

塗液中において無機微粒子の分散性を高めるためには、塗液に増粘剤を添加することが検討されている。例えば、特許文献1には、キサンタンガム等の増粘剤を添加した電池用セパレータ塗液が開示されている。また、特許文献2には、分散剤及び増粘剤としてカルボキシメチルセルロース塩といった水溶性高分子を用いた電池用セパレータ塗液が開示されている。さらに特許文献3には、セルロース繊維を含む電池用セパレータ塗液が開示されている。ここでは、バクテリアセルロース繊維や、結晶セルロースを解離することで作製したナノセルロース繊維が用いられている。   In order to increase the dispersibility of the inorganic fine particles in the coating liquid, it has been studied to add a thickener to the coating liquid. For example, Patent Document 1 discloses a battery separator coating liquid to which a thickener such as xanthan gum is added. Patent Document 2 discloses a battery separator coating solution using a water-soluble polymer such as carboxymethyl cellulose salt as a dispersant and a thickener. Further, Patent Document 3 discloses a battery separator coating solution containing cellulose fibers. Here, bacterial cellulose fibers and nanocellulose fibers produced by dissociating crystalline cellulose are used.

国際公開WO2009/096451号公報International Publication WO2009 / 096451 特開2013−115031号公報JP 2013-115031 A 特開2015−84318号公報JP-A-2015-84318

上述したように、電池用セパレータ塗液に増粘剤を含有させることによって、無機微粒子の分散性をある程度高めることはできる。しかしながら、従来使用されていた増粘剤を用いて電池用セパレータ塗液を作製した場合、微粒子の分散性が十分ではないことが本発明者らの検討により明らかとなった。また、無機微粒子の分散時には強撹拌を行うことが多いが、強撹拌を行うことにより電池用セパレータ塗液の粘度が低下してしまうといった問題もあった。   As described above, the dispersibility of the inorganic fine particles can be increased to some extent by adding a thickener to the battery separator coating liquid. However, when the battery separator coating liquid was prepared using a conventionally used thickener, the inventors have clarified that the dispersibility of the fine particles is not sufficient. In addition, strong stirring is often performed when the inorganic fine particles are dispersed, but there is also a problem that the viscosity of the battery separator coating liquid is reduced by performing strong stirring.

また、従来使用されていた増粘剤を含む電池用セパレータ塗液を塗工して電池用セパレータを作製した場合、塗液が多孔性フィルム基材を通過し、裏抜けが発生する場合があり問題となっていた。   In addition, when a battery separator coating solution containing a thickener that has been used in the past is applied to produce a battery separator, the coating solution may pass through the porous film base material, resulting in back-through. It was a problem.

そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、微粒子分散性に優れ、かつ強撹拌後においても粘度低下の少ない電池用セパレータ塗液を提供することを目的として検討を進めた。また、本発明者らは、電池用セパレータ塗液を塗工して電池用セパレータを作製する際に、裏抜け等の不具合が発生しない電池用セパレータ塗液を提供することを目的として検討を進めた。さらに本発明者らは、該電池用セパレータ塗液に用いられる電池用セパレータ塗液用増粘剤を提供することも目的として検討を進めた。   In order to solve such problems of the prior art, the present inventors have studied for the purpose of providing a battery separator coating solution that is excellent in fine particle dispersibility and has little decrease in viscosity even after strong stirring. Proceeded. In addition, the present inventors proceeded with studies for the purpose of providing a battery separator coating liquid that does not cause problems such as back-through when a battery separator coating liquid is applied to produce a battery separator. It was. Furthermore, the present inventors have also studied for the purpose of providing a thickener for a battery separator coating solution used in the battery separator coating solution.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が所定の範囲内にある微細繊維状セルロースを電池用セパレータ塗液用増粘剤として電池用セパレータ塗液に含有させることにより、微粒子分散性に優れ、強撹拌後においても粘度低下が少なく、かつ塗工時の裏抜けの発生を抑制し得る電池用セパレータ塗液が得られることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average polymerization degree within a predetermined range for battery separator coating liquid. By incorporating the battery separator coating liquid as a thickener, the battery separator coating liquid is excellent in fine particle dispersibility, has little decrease in viscosity even after strong stirring, and can suppress the occurrence of back-through during coating. It was found that it can be obtained.
Specifically, the present invention has the following configuration.

[1] 繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースを含む電池用セパレータ塗液用増粘剤。
[2] 微細繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[1]に記載の電池用セパレータ塗液用増粘剤。
[3] 繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースと、微粒子と、分散媒と、を含む電池用セパレータ塗液。
[4] 微細繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[3]に記載の電池用セパレータ塗液。
[5] 微細繊維状セルロースの含有量は、分散媒の100質量部に対して、0.1質量部以上1.3質量部以下である[3]又は[4]に記載の電池用セパレータ塗液。
[6] 微粒子は無機微粒子である[3]〜[5]のいずれかに記載の電池用セパレータ塗液。
[7] 基材と、塗工層を有する電池用セパレータであって、塗工層は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースと、微粒子とを含む電池用セパレータ。
[8] 微細繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[7]に記載の電池用セパレータ。
[9] 微粒子は無機微粒子である[7]又は[8]に記載の電池用セパレータ。
[10] 基材は、ポリオレフィン系樹脂を含む[7]〜[9]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[1] A thickener for battery separator coating liquid containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 or more and 2000 or less.
[2] The thickener for battery separator coating liquid according to [1], wherein the fine fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[3] A battery separator coating solution comprising fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 to 2000, fine particles, and a dispersion medium.
[4] The battery separator coating liquid according to [3], wherein the fine fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[5] The content of the fine fibrous cellulose is 0.1 parts by mass or more and 1.3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dispersion medium. The battery separator coating according to [3] or [4] liquid.
[6] The battery separator coating liquid according to any one of [3] to [5], wherein the fine particles are inorganic fine particles.
[7] A battery separator having a substrate and a coating layer, wherein the coating layer comprises fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 to 2000, and fine particles. Including battery separator.
[8] The battery separator according to [7], wherein the fine fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[9] The battery separator according to [7] or [8], wherein the fine particles are inorganic fine particles.
[10] The battery separator according to any one of [7] to [9], wherein the base material includes a polyolefin resin.

本発明によれば、微粒子分散性に優れ、かつ強撹拌後においても粘度低下の少ない電池用セパレータ塗液を得ることができる。また、本発明の電池用セパレータ塗液を用いれば、塗工時の裏抜けの発生を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a battery separator coating solution that is excellent in fine particle dispersibility and has little decrease in viscosity even after strong stirring. Moreover, if the battery separator coating liquid of the present invention is used, the occurrence of back-through during coating can be suppressed.

図1は、リン酸基を有する繊維原料に対するNaOH滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of dropped NaOH and electrical conductivity for a fiber material having a phosphate group. 図2は、カルボキシル基を有する繊維原料に対するNaOH滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of dropped NaOH and electrical conductivity for a fiber material having a carboxyl group.

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments and specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments.

(電池用セパレータ塗液用増粘剤)
本発明は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースを含む電池用セパレータ塗液用増粘剤に関する。
(Thickener for battery separator coating liquid)
The present invention relates to a thickener for battery separator coating liquid containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 or more and 2000 or less.

本発明の電池用セパレータ塗液用増粘剤は、上記構成を有する微細繊維状セルロースを含むため、電池用セパレータ塗液の微粒子分散性を高めることができる。また、本発明の電池用セパレータ塗液用増粘剤は、電池用セパレータ塗液の粘度低下を抑制することができ、電池用セパレータ塗液を強撹拌した後であってもその粘度低下を抑制することができる。さらに、本発明の電池用セパレータ塗液用増粘剤を含む電池用セパレータ塗液を基材上に塗工する際には、裏抜けの発生が抑制される。   Since the thickener for battery separator coating liquids of the present invention contains fine fibrous cellulose having the above-described configuration, the fine particle dispersibility of the battery separator coating liquid can be enhanced. In addition, the thickener for battery separator coating liquid of the present invention can suppress the decrease in viscosity of the battery separator coating liquid, and suppresses the decrease in viscosity even after the battery separator coating liquid is vigorously stirred. can do. Furthermore, when a battery separator coating liquid containing the battery separator coating liquid thickener of the present invention is applied onto a substrate, occurrence of back-through is suppressed.

電池用セパレータ塗液における増粘剤は、塗工後には不純物となる恐れがあるため、その添加量は少ない方が好ましい。本発明では、上記電池用セパレータ塗液用増粘剤を用いることにより、その添加量を少なく抑えることができる点にも特徴がある。本発明においては、電池用セパレータ塗液用増粘剤の添加量が少ない場合であっても微粒子分散性を高め、かつ粘度低下率を低く抑えることができる。さらに、本発明においては、電池用セパレータ塗液用増粘剤の添加量を抑えることにより、その塗工性(塗工のしやすさ)を高めることができる。   Since the thickener in the battery separator coating solution may become an impurity after coating, it is preferable that the amount added is small. The present invention is also characterized in that the amount of addition can be reduced by using the thickener for battery separator coating liquid. In the present invention, the fine particle dispersibility can be improved and the viscosity reduction rate can be kept low even when the amount of the thickener for the battery separator coating liquid is small. Furthermore, in this invention, the coating property (easiness of coating) can be improved by suppressing the addition amount of the thickener for battery separator coating liquids.

さらに、本発明では、上記電池用セパレータ塗液用増粘剤の添加量を抑えることができるため、電池用セパレータ基材の微多孔が塞がることを抑制することもできる。通常、電池用セパレータ基材の微多孔の閉塞の抑止と、裏抜けの発生の防止はトレードオフの関係にあるが、本発明では、上記電池用セパレータ塗液用増粘剤を用いることにより、基材の微多孔の閉塞の抑止と、裏抜けの発生の防止の両方が達成される。   Furthermore, in this invention, since the addition amount of the said thickener for battery separator coating liquids can be suppressed, it can also suppress that the microporous of a battery separator base material is block | closed. Usually, the suppression of microporous clogging of the battery separator substrate and the prevention of occurrence of back-through are in a trade-off relationship, but in the present invention, by using the battery separator coating liquid thickener, Both suppression of microporous blockage of the substrate and prevention of occurrence of back-through are achieved.

本発明の電池用セパレータ塗液用増粘剤は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースを含む。電池用セパレータ塗液用増粘剤は、このような微細繊維状セルロースを全固形分の質量に対して60質量%以上含むことが好ましく、70質量%以上含むことがより好ましく、80質量%以上含むことがさらに好ましく、90質量%以上含むことが特に好ましい。また、電池用セパレータ塗液用増粘剤は、上記の微細繊維状セルロースからなるものであってもよい。電池用セパレータ塗液用増粘剤には、上記の微細繊維状セルロースの他に、水分等の溶媒、水溶性高分子等が含まれていてもよい。   The thickener for battery separator coating liquid of the present invention contains fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average polymerization degree of 400 or more and 2000 or less. The thickener for battery separator coating liquid preferably contains 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more of such fine fibrous cellulose with respect to the total solid mass. More preferably, it is more preferably 90% by mass or more. Moreover, the thickener for battery separator coating liquids may consist of the above-mentioned fine fibrous cellulose. In addition to the fine fibrous cellulose, the thickener for battery separator coating liquid may contain a solvent such as water, a water-soluble polymer, and the like.

なお、電池用セパレータ塗液用増粘剤の形態としては、例えば、粉末状、ゲル状、スラリー状、溶液状、シート状等を挙げることができる。   In addition, as a form of the thickener for battery separator coating liquids, a powder form, a gel form, a slurry form, a solution form, a sheet form etc. can be mentioned, for example.

電池用セパレータ塗液用増粘剤に含まれる微細繊維状セルロースの平均重合度は400以上であればよく、420以上であることが好ましく、430以上であることがより好ましく、500以上とすることも可能である。また、微細繊維状セルロースの平均重合度は2000以下であればよく、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、600以下であることが特に好ましい。微細繊維状セルロースの平均重合度を上記範囲内とすることにより、電池用セパレータ塗液の微粒子分散性を高めることができ、かつ電池用セパレータ塗液の粘度低下を抑制することがでる。さらに、電池用セパレータ塗液用増粘剤を含む電池用セパレータ塗液を基材上に塗工する際には、裏抜けの発生を抑制することができる。   The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose contained in the battery separator coating solution thickener may be 400 or more, preferably 420 or more, more preferably 430 or more, and 500 or more. Is also possible. The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose may be 2000 or less, preferably 1500 or less, more preferably 1200 or less, further preferably 1000 or less, and preferably 600 or less. Particularly preferred. By setting the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose within the above range, the fine particle dispersibility of the battery separator coating liquid can be increased, and the decrease in the viscosity of the battery separator coating liquid can be suppressed. Furthermore, when a battery separator coating liquid containing a battery separator coating liquid thickener is applied onto a substrate, the occurrence of back-through can be suppressed.

電池用セパレータ塗液用増粘剤に含まれる微細繊維状セルロースの平均重合度は、下記の論文を参考にして算出する。
TAPPI International Standard; ISO/FDIS 5351, 2009.
Smith, D. K.; Bampton, R. F.; Alexander, W. J. Ind. Eng. Chem.,Process Des. Dev. 1963, 2, 57−62.
The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose contained in the battery separator coating liquid thickener is calculated with reference to the following paper.
TAPPI International Standard; ISO / FDIS 5351, 2009.
Smith, DK; Bampton, RF; Alexander, WJ Ind.Eng. Chem., Process Des. Dev. 1963, 2, 57−62.

具体的には、微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が2±0.3質量%となるように希釈した懸濁液30gを遠沈管に分取して液体窒素中に30分間静置し、凍結させる。さらに凍結乾燥機で5日間以上乾燥させた後、105℃に設定した定温乾燥機で3時間以上4時間以下加熱し、絶乾状態の微細繊維状セルロースを得る。
リファレンスを測定するために、空の50ml容量のスクリュー管に純水15mlと1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液を調製する。キャノンフェンスケ粘度計に上記の0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分置いた後、落下時間を測定して溶媒落下時間とする。
Specifically, 30 g of a suspension obtained by diluting fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so as to have a content of 2 ± 0.3% by mass is collected in a centrifuge tube and left in liquid nitrogen for 30 minutes. And freeze. Further, after drying for 5 days or more with a freeze dryer, heating is performed for 3 hours or more and 4 hours or less with a constant temperature dryer set at 105 ° C. to obtain absolutely dry fine fibrous cellulose.
In order to measure the reference, 15 ml of pure water and 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine are added to an empty 50 ml screw tube to prepare a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. Put 10 ml of the above 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution in a Canon Fenceke viscometer, leave it for 5 minutes, and then measure the drop time to determine the solvent drop time.

次に、微細繊維状セルロースの粘度を測定するため、絶乾状態の微細繊維状セルロース0.14g以上0.16g以下を空の50ml容量のスクリュー管に量り取り、純水15mlを添加する。さらに1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、自転公転式スーパーミキサーで1000rpm、10分撹拌し、微細繊維状セルロースが溶解した0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液とする。リファレンスの測定と同様に、キャノンフェンスケ粘度計に調製した0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分置いた後、落下時間を測定する。評価は、二回以上の測定を行ない、その平均値を用いることが好ましい。   Next, in order to measure the viscosity of the fine fibrous cellulose, 0.14 g or more and 0.16 g or less of the dried fine fibrous cellulose is weighed into an empty 50 ml capacity screw tube, and 15 ml of pure water is added. Further, 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine is added, and stirred at 1000 rpm for 10 minutes with a rotation / revolution supermixer to obtain a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution in which fine fibrous cellulose is dissolved. Similarly to the measurement of the reference, 10 ml of a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution prepared in a Cannon Fenceke viscometer is added, and after 5 minutes, the falling time is measured. The evaluation is preferably performed twice or more, and the average value is used.

測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロースの質量、溶媒落下時間、及び微細繊維状セルロースを溶解させた銅エチレンジアミン溶液の落下時間から下式を用いて重合度を算出する。なお、下記の平均重合度は二回以上測定した場合は、各回の平均値である。
測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロース質量:a(g)(但し、aは0.14以上0.16以下)
溶液のセルロース濃度:c=a/30(g/mL)
溶媒落下時間:t0(sec)
微細繊維状セルロース溶液の落下時間:t(sec)
溶液の相対粘度:ηrel=t/t0
溶液の比粘度:ηsp=ηrel―1
固有粘度:[η]=ηsp/c(1+0.28ηsp
重合度:DP=[η]/0.57
The degree of polymerization is calculated from the mass of the absolutely dry fine fibrous cellulose used for the measurement, the solvent dropping time, and the dropping time of the copper ethylenediamine solution in which the fine fibrous cellulose is dissolved, using the following equation. In addition, when the following average degree of polymerization is measured twice or more, it is an average value of each time.
Absolutely dry fine fibrous cellulose used for measurement Mass: a (g) (where a is 0.14 to 0.16)
Cellulose concentration of the solution: c = a / 30 (g / mL)
Solvent falling time: t 0 (sec)
Drop time of fine fibrous cellulose solution: t (sec)
Relative viscosity of the solution: η rel = t / t 0
Specific viscosity of the solution: η sp = η rel -1
Intrinsic viscosity: [η] = η sp /c(1+0.28η sp )
Degree of polymerization: DP = [η] /0.57

なお、電池用セパレータ塗液用増粘剤に微細繊維状セルロース以外の成分が含まれる場合は、微細繊維状セルロースを単離した後に、微細繊維状セルロースの平均重合度を算出する。   In addition, when components other than fine fibrous cellulose are contained in the thickener for battery separator coating liquids, after the fine fibrous cellulose is isolated, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is calculated.

<増粘剤液の観察>
まず、電池用セパレータ塗液用増粘剤を希釈し、乾燥させた後に、透過型電子顕微鏡で観察し、微細繊維状セルロースの存在を確認する。次いで、固体NMRを用いて、微細繊維状セルロースのI型結晶を検出する。
<Observation of thickener solution>
First, the thickener for battery separator coating liquid is diluted and dried, and then observed with a transmission electron microscope to confirm the presence of fine fibrous cellulose. Subsequently, the type I crystal | crystallization of a fine fibrous cellulose is detected using solid state NMR.

<増粘剤中の微細繊維状セルロースの単離>
電池用セパレータ塗液用増粘剤中に、微細繊維状セルロースの存在が確認された場合、以下の手順に従って微細繊維状セルロースを単離する。
まず、50ml容量のアルミカップに電池用セパレータ塗液用増粘剤20±5gを量り取る。同様にして、電池用セパレータ塗液用増粘剤を量り取ったアルミカップを複数個用意する。送風定温乾燥機にて105℃で16時間加熱し電池用セパレータ塗液用増粘剤を乾燥させる。乾燥させた電池用セパレータ塗液用増粘剤1gに対し、200mlの割合となるように0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌して微細繊維状セルロースを溶解する。得られた溶解液を、ろ過して 残渣を取り除いた後、水中に滴下し、再生セルロースを得る。この再生セルロースは微細繊維状セルロースが銅エチレンジアミン溶液中で溶解し、水中で再生されたものである。得られた再生セルロース はろ別し、十分に水洗後、乾燥させる。
<Isolation of fine fibrous cellulose in thickener>
When the presence of fine fibrous cellulose is confirmed in the thickener for battery separator coating liquid, the fine fibrous cellulose is isolated according to the following procedure.
First, 20 ± 5 g of thickener for battery separator coating liquid is weighed into a 50 ml capacity aluminum cup. Similarly, a plurality of aluminum cups prepared by measuring the thickener for battery separator coating liquid are prepared. It heats at 105 degreeC with a ventilation constant temperature dryer for 16 hours, and dries the thickener for battery separator coating liquids. A 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 1 g of the thickening agent for battery separator coating liquid thus dried so as to have a ratio of 200 ml, and stirred to dissolve the fine fibrous cellulose. The obtained solution is filtered to remove the residue, and then dropped into water to obtain regenerated cellulose. This regenerated cellulose is obtained by dissolving fine fibrous cellulose in a copper ethylenediamine solution and regenerating it in water. The obtained regenerated cellulose is filtered off, washed thoroughly with water and dried.

<増粘剤中の微細繊維状セルロース含有量の測定>
得られた再生セルロースの乾燥重量を測定する。この重量と、この重量を得るために用いた電池用セパレータ塗液用増粘剤の重量とから電池用セパレータ塗液用増粘剤中に含まれる微細繊維状セルロースの含有量を求める。
<Measurement of fine fibrous cellulose content in thickener>
The dry weight of the obtained regenerated cellulose is measured. From this weight and the weight of the thickener for battery separator coating solution used to obtain this weight, the content of fine fibrous cellulose contained in the thickener for battery separator coating solution is determined.

<増粘剤中から単離した微細繊維状セルロースの重合度測定>
得られた再生セルロースの乾燥物0.14g以上0.16g以下に対し、30mlの0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌してセルロースを再度溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除く。その後キャノンフェンスケ粘度計に調製したろ液10mlを入れ、5分置いた後、落下時間を測定する。測定した落下時間から、前述の方法に従って固有粘度を求め、重合度に換算する。
<Measurement of polymerization degree of fine fibrous cellulose isolated from thickener>
30 ml of 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 0.14 g or more and 0.16 g or less of the obtained regenerated cellulose dried product, and stirred to dissolve the cellulose again. The resulting solution is filtered to remove the residue. Then, 10 ml of the prepared filtrate is put into a Canon Fenceke viscometer, and after 5 minutes, the fall time is measured. From the measured dropping time, the intrinsic viscosity is determined according to the method described above and converted to the degree of polymerization.

<微細繊維状セルロース>
微細繊維状セルロースを得るための繊維状セルロース原料としては特に限定されないが、入手しやすく安価である点から、パルプを用いることが好ましい。パルプとしては、木材パルプ、非木材パルプ、脱墨パルプを挙げることができる。木材パルプとしては例えば、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)、酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ等が挙げられる。また、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられるが、特に限定されない。非木材パルプとしてはコットンリンターやコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わら、バガス等の非木材系パルプ、ホヤや海草等から単離されるセルロース、キチン、キトサン等が挙げられるが、特に限定されない。脱墨パルプとしては古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられるが、特に限定されない。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中で、入手のしやすさという点で、セルロースを含む木材パルプ、脱墨パルプが好ましい。木材パルプの中でも化学パルプはセルロース比率が大きいため、繊維微細化(解繊)時の微細繊維状セルロースの収率が高く、またパルプ中のセルロースの分解が小さく、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる点で好ましい。中でもクラフトパルプ、サルファイトパルプが最も好ましく選択される。軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると高粘度が得られる傾向がある。
<Fine fibrous cellulose>
Although it does not specifically limit as a fibrous cellulose raw material for obtaining a fine fibrous cellulose, It is preferable to use a pulp from the point of being easy to acquire and cheap. Examples of the pulp include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolved pulp (DP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP), oxygen bleached craft Chemical pulps such as pulp (OKP) are listed. Further, semi-chemical pulps such as semi-chemical pulp (SCP) and chemiground wood pulp (CGP), mechanical pulps such as ground wood pulp (GP), and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP) are exemplified, but not limited thereto. Non-wood pulp includes cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse, cellulose isolated from sea squirts and seaweed, chitin, chitosan, etc., but is not particularly limited. . The deinking pulp includes deinking pulp made from waste paper, but is not particularly limited. The pulp of this embodiment may be used alone or in combination of two or more. Among the above pulps, wood pulp containing cellulose and deinked pulp are preferable in terms of availability. Among wood pulps, chemical pulp has a large cellulose ratio, so the yield of fine fibrous cellulose during fiber refinement (defibration) is high, and the degradation of cellulose in the pulp is small, and the fineness of long fibers with a large axial ratio is high. It is preferable at the point from which fibrous cellulose is obtained. Of these, kraft pulp and sulfite pulp are most preferably selected. When long fiber fine fibrous cellulose having a large axial ratio is used, high viscosity tends to be obtained.

微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、電子顕微鏡で観察して、1000nm以下である。平均繊維幅は、好ましくは2nm以上1000nm以下、より好ましくは2nm以上100nm以下であり、より好ましくは2nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは2nm以上10nm以下であるが、特に限定されない。微細繊維状セルロースの平均繊維幅が2nm未満であると、セルロース分子として水に溶解しているため、微細繊維状セルロースとしての物性(強度や剛性、寸法安定性)が発現しにくくなる傾向がある。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば繊維幅が1000nm以下である単繊維状のセルロースである。   The average fiber width of the fine fibrous cellulose is 1000 nm or less as observed with an electron microscope. The average fiber width is preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and further preferably 2 nm or more and 10 nm or less, but is not particularly limited. When the average fiber width of the fine fibrous cellulose is less than 2 nm, the physical properties (strength, rigidity, dimensional stability) as the fine fibrous cellulose tend to be difficult to be expressed because the cellulose molecules are dissolved in water. . The fine fibrous cellulose is monofilamentous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, for example.

微細繊維状セルロースの電子顕微鏡観察による平均繊維幅の測定は以下のようにして行う。濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の微細繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。構成する繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。   Measurement of the average fiber width of the fine fibrous cellulose by observation with an electron microscope is performed as follows. An aqueous suspension of fine fibrous cellulose having a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less is prepared, and the suspension is cast on a carbon film-coated grid subjected to a hydrophilic treatment to prepare a sample for TEM observation. To do. When a wide fiber is included, an SEM image of the surface cast on glass may be observed. Observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50000 times depending on the width of the constituent fibers. However, the sample, observation conditions, and magnification are adjusted to satisfy the following conditions.

(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
(1) One straight line X is drawn at an arbitrary location in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) A straight line Y perpendicular to the straight line is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.

上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を目視で読み取る。こうして少なくとも重なっていない表面部分の画像を3組以上観察し、各々の画像に対して、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を読み取る。このように少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。微細繊維状セルロースの平均繊維幅(単に、「繊維幅」ということもある。)はこのように読み取った繊維幅の平均値である。   The width of the fiber that intersects with the straight line X and the straight line Y is visually read from the observation image that satisfies the above conditions. In this way, at least three sets of images of the surface portion that do not overlap each other are observed, and the width of the fiber intersecting with the straight line X and the straight line Y is read for each image. Thus, at least 20 × 2 × 3 = 120 fiber widths are read. The average fiber width (sometimes simply referred to as “fiber width”) of fine fibrous cellulose is an average value of the fiber widths read in this way.

微細繊維状セルロースの繊維長は特に限定されないが、0.1μm以上1000μm以下が好ましく、0.1μm以上800μm以下がさらに好ましく、0.1μm以上600μm以下が特に好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制でき、また微細繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることができる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、TEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。   The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and particularly preferably 0.1 μm or more and 600 μm or less. By making the fiber length within the above range, the destruction of the crystalline region of the fine fibrous cellulose can be suppressed, and the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose can be made an appropriate range. Note that the fiber length of the fine fibrous cellulose can be determined by image analysis using TEM, SEM, or AFM.

微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造をとっていることは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。
微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は30%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。
The fine fibrous cellulose preferably has an I-type crystal structure. Here, the fact that the fine fibrous cellulose has a type I crystal structure can be identified in a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.5418Å) monochromatized with graphite. Specifically, it can be identified by having typical peaks at two positions of 2θ = 14 ° to 17 ° and 2θ = 22 ° to 23 °.
The proportion of the I-type crystal structure in the fine fibrous cellulose is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 70% or more.

微細繊維状セルロースが含有する結晶部分の比率は、本発明においては特に限定されないが、X線回折法によって求められる結晶化度が60%以上であるセルロースを使用することが好ましい。結晶化度は、好ましくは65%以上であり、より好ましくは70%以上であり、この場合、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。   The ratio of the crystal part contained in the fine fibrous cellulose is not particularly limited in the present invention, but it is preferable to use cellulose having a crystallinity obtained by an X-ray diffraction method of 60% or more. The degree of crystallinity is preferably 65% or more, more preferably 70% or more. In this case, further excellent performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion. The degree of crystallinity is obtained by measuring an X-ray diffraction profile and determining the crystallinity by a conventional method (Seagal et al., Textile Research Journal, 29, 786, 1959).

微細繊維状セルロースは、置換基を有するものであることが好ましく、置換基はアニオン基であることが好ましい。アニオン基としては、例えば、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基(単にリン酸基ということもある)、カルボキシル基及びスルホン基から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リン酸基で及びカルボキシル基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リン酸基であることが特に好ましい。すなわち、本発明で用いられる微細繊維状セルロースはリン酸化セルロースであることが好ましい。   The fine fibrous cellulose is preferably one having a substituent, and the substituent is preferably an anionic group. The anionic group is preferably at least one selected from, for example, a phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group (sometimes simply referred to as a phosphoric acid group), a carboxyl group, and a sulfone group. It is more preferably at least one selected from a group and a carboxyl group, and particularly preferably a phosphate group. That is, the fine fibrous cellulose used in the present invention is preferably phosphorylated cellulose.

微細繊維状セルロースは、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基を有するものであることが好ましい。リン酸基はリン酸からヒドロキシル基を取り除いたものにあたる、2価の官能基である。具体的には−PO32で表される基である。リン酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮重合した基、リン酸基の塩、リン酸エステル基などの置換基が含まれ、イオン性置換基であっても、非イオン性置換基であってもよい。 The fine fibrous cellulose is preferably one having a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group. The phosphoric acid group is a divalent functional group equivalent to the phosphoric acid obtained by removing the hydroxyl group. Specifically, it is a group represented by —PO 3 H 2 . Substituents derived from phosphoric acid groups include substituents such as groups obtained by polycondensation of phosphoric acid groups, salts of phosphoric acid groups, and phosphoric acid ester groups. It may be a group.

本発明では、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基は、下記式(1)で表される置換基であってもよい。

Figure 2017117695
In the present invention, the phosphate group or the substituent derived from the phosphate group may be a substituent represented by the following formula (1).
Figure 2017117695

式(1)中、a、b、m及びnはそれぞれ独立に整数を表す(ただし、a=b×mである);αn(n=1以上n以下の整数)およびα’はそれぞれ独立にR又はORを表す。Rは、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、芳香族基、又はこれらの誘導基である;βは有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。 In the formula (1), a, b, m and n each independently represent an integer (where a = b × m); α n (n is an integer from 1 to n) and α ′ are each independently Represents R or OR. R represents a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched hydrocarbon group. , An aromatic group, or a derivative group thereof; β is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.

<リン酸基導入工程>
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(以下、「リン酸化試薬」又は「化合物A」という)を反応させることにより行うことができる。このようなリン酸化試薬は、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に粉末や水溶液の状態で混合してもよい。また別の例としては、繊維原料のスラリーにリン酸化試薬の粉末や水溶液を添加してもよい。
<Phosphate group introduction process>
In the phosphate group introduction step, the fiber raw material containing cellulose is reacted with at least one selected from a compound having a phosphate group and a salt thereof (hereinafter referred to as “phosphorylation reagent” or “compound A”). Can be performed. Such a phosphorylating reagent may be mixed in a powder or aqueous solution with a dry or wet fiber raw material. As another example, a phosphorylating reagent powder or an aqueous solution may be added to the fiber raw material slurry.

リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(リン酸化試薬又は化合物A)を反応させることにより行うことができる。なお、この反応は、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」という)の存在下で行ってもよい。   The phosphoric acid group introduction step can be performed by reacting at least one selected from a compound having a phosphoric acid group and a salt thereof (a phosphorylating reagent or compound A) with a fiber raw material containing cellulose. This reaction may be carried out in the presence of at least one selected from urea and derivatives thereof (hereinafter referred to as “compound B”).

化合物Aを化合物Bの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を混合する方法が挙げられる。また別の例としては、繊維原料のスラリーに化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの水溶液を添加する方法、または湿潤状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が好ましい。また、化合物Aと化合物Bは同時に添加してもよいし、別々に添加してもよい。また、初めに反応に供試する化合物Aと化合物Bを水溶液として添加して、圧搾により余剰の薬液を除いてもよい。繊維原料の形態は綿状や薄いシート状であることが好ましいが、特に限定されない。   As an example of a method for causing compound A to act on a fiber raw material in the presence of compound B, a method of mixing powder or an aqueous solution of compound A and compound B with a dry or wet fiber raw material can be mentioned. Another example is a method in which powders and aqueous solutions of Compound A and Compound B are added to the fiber raw material slurry. Among these, since the uniformity of the reaction is high, a method of adding an aqueous solution of Compound A and Compound B to a dry fiber material, or a powder or an aqueous solution of Compound A and Compound B to a wet fiber material The method is preferred. Moreover, the compound A and the compound B may be added simultaneously, or may be added separately. Moreover, you may add the compound A and the compound B first used for reaction as aqueous solution, and remove an excess chemical | medical solution by pressing. The form of the fiber raw material is preferably cotton or thin sheet, but is not particularly limited.

本実施態様で使用する化合物Aは、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種である。
リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸のリチウム塩、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩などが挙げられるが、特に限定されない。リン酸のリチウム塩としては、リン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウム、ピロリン酸リチウム、またはポリリン酸リチウムなどが挙げられる。リン酸のナトリウム塩としてはリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、またはポリリン酸ナトリウムなどが挙げられる。リン酸のカリウム塩としてはリン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、またはポリリン酸カリウムなどが挙げられる。リン酸のアンモニウム塩としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウムなどが挙げられる。
Compound A used in this embodiment is at least one selected from a compound having a phosphate group and a salt thereof.
Examples of the compound having a phosphate group include, but are not limited to, phosphoric acid, lithium salt of phosphoric acid, sodium salt of phosphoric acid, potassium salt of phosphoric acid, ammonium salt of phosphoric acid, and the like. Examples of the lithium salt of phosphoric acid include lithium dihydrogen phosphate, dilithium hydrogen phosphate, trilithium phosphate, lithium pyrophosphate, and lithium polyphosphate. Examples of the sodium salt of phosphoric acid include sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, and sodium polyphosphate. Examples of the potassium salt of phosphoric acid include potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, and potassium polyphosphate. Examples of the ammonium salt of phosphoric acid include ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, and ammonium polyphosphate.

これらのうち、リン酸基の導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、またはリン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましい。リン酸二水素ナトリウム、またはリン酸水素二ナトリウムがより好ましい。   Among these, phosphoric acid and phosphoric acid are introduced efficiently from the viewpoint that the introduction efficiency of phosphate groups is high, the fibrillation efficiency is easily improved in the fibrillation process described later, the cost is low, and the industrial application is easy. Sodium salt, potassium salt of phosphoric acid, and ammonium salt of phosphoric acid are preferable. Sodium dihydrogen phosphate or disodium hydrogen phosphate is more preferable.

また、反応の均一性が高まり、かつリン酸基導入の効率が高くなることから化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。化合物Aの水溶液のpHは特に限定されないが、リン酸基の導入の効率が高くなることから7以下であることが好ましく、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3以上pH7以下がさらに好ましい。化合物Aの水溶液のpHは例えば、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものとアルカリ性を示すものを併用し、その量比を変えて調整してもよい。化合物Aの水溶液のpHは、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものに無機アルカリまたは有機アルカリを添加すること等により調整してもよい。   In addition, compound A is preferably used as an aqueous solution because the uniformity of the reaction is increased and the efficiency of introduction of phosphate groups is increased. The pH of the aqueous solution of Compound A is not particularly limited, but is preferably 7 or less because the efficiency of introduction of phosphate groups is increased, and more preferably pH 3 or more and pH 7 or less from the viewpoint of suppressing the hydrolysis of pulp fibers. The pH of the aqueous solution of Compound A may be adjusted by, for example, using a phosphoric acid group-containing compound that exhibits acidity and an alkalinity, and changing the amount ratio thereof. You may adjust pH of the aqueous solution of the compound A by adding an inorganic alkali or an organic alkali to the thing which shows acidity among the compounds which have a phosphoric acid group.

繊維原料に対する化合物Aの添加量は特に限定されないが、化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量は0.5質量%以上100質量%以下が好ましく、1質量%以上50質量%以下がより好ましく、2質量%以上30質量%以下が最も好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量が上記範囲内であれば、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。繊維原料に対するリン原子の添加量が100質量%を超えると、収率向上の効果は頭打ちとなり、使用する化合物Aのコストが上昇する。一方、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記下限値以上とすることにより、収率を高めることができる。   The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but when the amount of compound A added is converted to phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material (absolute dry mass) is 0.5 mass% to 100 mass%. Or less, more preferably 1% by mass to 50% by mass, and most preferably 2% by mass to 30% by mass. If the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material is within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. When the addition amount of phosphorus atoms with respect to the fiber raw material exceeds 100% by mass, the effect of improving the yield reaches a peak and the cost of the compound A to be used increases. On the other hand, a yield can be raised by making the addition amount of the phosphorus atom with respect to a fiber raw material more than the said lower limit.

本実施態様で使用する化合物Bとしては、尿素、ビウレット、1−フェニル尿素、1−ベンジル尿素、1−メチル尿素、1−エチル尿素などが挙げられる。   Examples of the compound B used in this embodiment include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, 1-ethylurea and the like.

化合物Bは化合物A同様に水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性が高まることから化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましく、150質量%以上300質量%以下であることが特に好ましい。   Compound B is preferably used as an aqueous solution in the same manner as Compound A. Moreover, since the uniformity of reaction increases, it is preferable to use the aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved. The amount of Compound B added to the fiber raw material (absolute dry mass) is preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less, and 100% by mass or more and 350% by mass or less. More preferably, it is more preferably 150% by mass or more and 300% by mass or less.

化合物Aと化合物Bの他に、アミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。   In addition to Compound A and Compound B, amides or amines may be included in the reaction system. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like. Among these, triethylamine is known to work as a good reaction catalyst.

リン酸基導入工程においては加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リン酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。具体的には50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱には減圧乾燥機、赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置を用いてもよい。   In the phosphoric acid group introduction step, it is preferable to perform a heat treatment. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which a phosphate group can be efficiently introduced while suppressing thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber. Specifically, it is preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and further preferably 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Moreover, you may use a vacuum dryer, an infrared heating apparatus, and a microwave heating apparatus for a heating.

加熱処理の際、化合物Aを添加した繊維原料スラリーに水が含まれている間において、繊維原料を静置する時間が長くなると、乾燥に伴い水分子と溶存する化合物Aが繊維原料表面に移動する。そのため、繊維原料中の化合物Aの濃度にムラが生じる可能性があり、繊維表面へのリン酸基の導入が均一に進行しない恐れがある。乾燥による繊維原料中の化合物Aの濃度ムラ発生を抑制するためには、ごく薄いシート状の繊維原料を用いるか、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は攪拌しながら加熱乾燥又は減圧乾燥させる方法を採ればよい。   During the heat treatment, while water is contained in the fiber raw material slurry to which compound A is added, if the time for allowing the fiber raw material to stand still becomes long, the compound A dissolved with water molecules moves to the fiber raw material surface with drying. To do. Therefore, the concentration of the compound A in the fiber raw material may be uneven, and the introduction of phosphate groups on the fiber surface may not proceed uniformly. In order to suppress the occurrence of unevenness in concentration of Compound A in the fiber material due to drying, a very thin sheet-like fiber material is used, or the fiber material and Compound A are kneaded or stirred with a kneader or the like and dried by heating or reduced pressure. The method should be taken.

加熱処理に用いる加熱装置としては、スラリーが保持する水分及びリン酸基などの繊維の水酸基への付加反応で生じる水分を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましく、例えば送風方式のオーブン等が好ましい。装置系内の水分を常に排出すれば、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもでき、軸比の高い微細繊維を得ることができる。   The heating device used for the heat treatment is preferably a device that can always discharge the moisture retained by the slurry and the moisture generated by the addition reaction of the fibers such as phosphate groups to the hydroxyl group of the fiber, such as a blower oven. Etc. are preferred. If water in the system is always discharged, the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of the esterification, can be suppressed, and the acid hydrolysis of the sugar chain in the fiber can also be suppressed. A fine fiber having a high axial ratio can be obtained.

加熱処理の時間は、加熱温度にも影響されるが繊維原料スラリーから実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本発明では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リン酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。   The heat treatment time is also affected by the heating temperature, but it is preferably 1 second or more and 300 minutes or less, preferably 1 second or more and 1000 seconds or less after moisture is substantially removed from the fiber raw material slurry. Preferably, it is 10 seconds or more and 800 seconds or less. In the present invention, the amount of phosphate groups introduced can be within a preferred range by setting the heating temperature and the heating time to appropriate ranges.

リン酸基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.1mmol/g以上3.5mmol/g以下であることが好ましく、0.14mmol/g2.5mmol/g以下がより好ましく、0.2mmol/g2.0mmol/g以下がさらに好ましく、0.2mmol/g1.8mmol/g以下よりさらに好ましく、0.4mmol/g1.8mmol/g以下が特に好ましく、最も好ましくは0.6mmol/g1.8mmol/g以下である。リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。また、リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、電池用セパレータ塗液用増粘剤として良好な特性を発揮することができる。   The amount of phosphate groups introduced is preferably 0.1 mmol / g or more and 3.5 mmol / g or less, more preferably 0.14 mmol / g 2.5 mmol / g or less, per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. 0.2 mmol / g 2.0 mmol / g or less, more preferably 0.2 mmol / g 1.8 mmol / g or less, particularly preferably 0.4 mmol / g 1.8 mmol / g or less, and most preferably 0.6 mmol / g 1. It is 8 mmol / g or less. By making the introduction amount of the phosphoric acid group within the above range, the fiber raw material can be easily refined, and the stability of the fine fibrous cellulose can be enhanced. Moreover, by setting the introduction amount of phosphate groups within the above range, good characteristics can be exhibited as a thickener for battery separator coating liquid.

リン酸基の繊維原料への導入量は、伝導度滴定法により測定することができる。具体的には、解繊処理工程により微細化を行い、得られた微細繊維状セルロース含有スラリーをイオン交換樹脂で処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら電気伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定することができる。   The amount of phosphate group introduced into the fiber material can be measured by a conductivity titration method. Specifically, by performing the defibration process step, after treating the resulting fine fibrous cellulose-containing slurry with an ion exchange resin, by determining the change in electrical conductivity while adding an aqueous sodium hydroxide solution, The amount introduced can be measured.

伝導度滴定では、アルカリを加えていくと、図1に示した曲線を与える。最初は、急激に電気伝導度が低下する(以下、「第1領域」という)。その後、わずかに伝導度が上昇を始める(以下、「第2領域」という)。さらにその後、伝導度の増分が増加する(以下、「第3領域」という)。すなわち、3つの領域が現れる。このうち、第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の強酸性基量と等しく、第2領域で必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の弱酸性基量と等しくなる。リン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上弱酸性基が失われ、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、強酸性基量は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致することから、単にリン酸基導入量(またはリン酸基量)、または置換基導入量(または置換基量)と言った場合は、強酸性基量のことを表す。すなわち、図1に示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して、置換基導入量(mmol/g)とする。   In conductivity titration, when alkali is added, the curve shown in FIG. 1 is given. Initially, the electrical conductivity rapidly decreases (hereinafter referred to as “first region”). Thereafter, the conductivity starts to increase slightly (hereinafter referred to as “second region”). Thereafter, the conductivity increment increases (hereinafter referred to as “third region”). That is, three areas appear. Among these, the amount of alkali required in the first region is equal to the amount of strongly acidic groups in the slurry used for titration, and the amount of alkali required in the second region is the amount of weakly acidic groups in the slurry used for titration. Will be equal. When the phosphoric acid group undergoes condensation, apparently weakly acidic groups are lost, and the amount of alkali required in the second region is reduced compared to the amount of alkali required in the first region. On the other hand, the amount of strongly acidic groups coincides with the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation, so that the amount of phosphate groups introduced (or the amount of phosphate groups) or the amount of substituent introduced (or the amount of substituents) is simply When said, it represents the amount of strongly acidic group. That is, the alkali amount (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 1 is divided by the solid content (g) in the titration target slurry to obtain the substituent introduction amount (mmol / g).

リン酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、複数回繰り返すこともできる。この場合、より多くのリン酸基が導入されるので好ましい。   The phosphate group introduction step may be performed at least once, but may be repeated a plurality of times. In this case, more phosphoric acid groups are introduced, which is preferable.

<アルカリ処理>
微細繊維状セルロースを製造する場合、リン酸基導入工程と、後述する解繊処理工程の間にアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ溶液中に、リン酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されないが、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。アルカリ溶液における溶媒としては水または有機溶媒のいずれであってもよい。溶媒は、極性溶媒(水、またはアルコール等の極性有機溶媒)が好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒がより好ましい。
また、アルカリ溶液のうちでは、汎用性が高いことから、水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が特に好ましい。
<Alkali treatment>
When manufacturing a fine fibrous cellulose, you may perform an alkali treatment between a phosphate group introduction | transduction process and the defibration process mentioned later. Although it does not specifically limit as a method of an alkali treatment, For example, the method of immersing a phosphate group introduction | transduction fiber in an alkaline solution is mentioned.
The alkali compound contained in the alkali solution is not particularly limited, but may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. The solvent is preferably a polar solvent (polar organic solvent such as water or alcohol), and more preferably an aqueous solvent containing at least water.
Of the alkaline solutions, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution is particularly preferred because of its high versatility.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は特に限定されないが、5℃以上80℃以下が好ましく、10℃以上60℃以下がより好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液への浸漬時間は特に限定されないが、5分以上30分以下が好ましく、10分以上20分以下がより好ましい。
アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は特に限定されないが、リン酸基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。
Although the temperature of the alkali solution in an alkali treatment process is not specifically limited, 5 to 80 degreeC is preferable and 10 to 60 degreeC is more preferable.
The immersion time in the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or longer and 30 minutes or shorter, and more preferably 10 minutes or longer and 20 minutes or shorter.
Although the usage-amount of the alkaline solution in an alkali treatment is not specifically limited, It is preferable that it is 100 mass% or more and 100,000 mass% or less with respect to the absolute dry mass of a phosphate group introduction | transduction fiber, and is 1000 mass% or more and 10000 mass% or less. It is more preferable.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液使用量を減らすために、アルカリ処理工程の前に、リン酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄しても構わない。アルカリ処理後には、取り扱い性を向上させるために、解繊処理工程の前に、アルカリ処理済みリン酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。   In order to reduce the amount of alkaline solution used in the alkali treatment step, the phosphate group-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent before the alkali treatment step. After the alkali treatment, in order to improve the handleability, it is preferable to wash the alkali-treated phosphate group-introduced fiber with water or an organic solvent before the defibrating treatment step.

<酸処理>
微細繊維状セルロースを製造する場合、リン酸基導入工程と、後述する解繊処理工程の間に酸処理を行ってもよい。また、リン酸基導入工程、酸処理、アルカリ処理及び解繊処理をこの順で行ってもよい。
<Acid treatment>
In the case of producing fine fibrous cellulose, acid treatment may be performed between the phosphate group introduction step and the defibration treatment step described later. Moreover, you may perform a phosphate group introduction | transduction process, an acid treatment, an alkali treatment, and a defibration process in this order.

酸処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、酸を含有する酸性液中に、リン酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は特に限定されないが、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下である。酸性液に含まれる酸としては、例えば、無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。中でも、酸としては塩酸を用いることが好ましい。   Although it does not specifically limit as a method of an acid treatment, For example, the method of immersing a phosphate group introduction | transduction fiber in the acidic liquid containing an acid is mentioned. Although the density | concentration of the acidic liquid to be used is not specifically limited, 10 mass% or less is preferable, More preferably, it is 5 mass% or less. As the acid contained in the acidic liquid, for example, an inorganic acid, a sulfonic acid, a carboxylic acid, or the like can be used. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and the like. Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, and tartaric acid. Of these, hydrochloric acid is preferably used as the acid.

酸処理工程における酸溶液の温度は特に限定されないが、5℃以上80℃以下が好ましく、10℃以上60℃以下がより好ましい。
酸処理工程における酸溶液への浸漬時間は特に限定されないが、5分以上30分以下が好ましく、10分以上20分以下がより好ましい。
酸処理における酸溶液の使用量は特に限定されないが、リン酸基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。
Although the temperature of the acid solution in an acid treatment process is not specifically limited, 5 to 80 degreeC is preferable and 10 to 60 degreeC is more preferable.
Although the immersion time in the acid solution in an acid treatment process is not specifically limited, 5 minutes or more and 30 minutes or less are preferable, and 10 minutes or more and 20 minutes or less are more preferable.
Although the usage-amount of the acid solution in an acid treatment is not specifically limited, It is preferable that it is 100 mass% or more and 100,000 mass% or less with respect to the absolute dry mass of a phosphate group introduction | transduction fiber, and is 1000 mass% or more and 10000 mass% or less. It is more preferable.

<解繊処理>
リン酸基導入繊維は、解繊処理工程で解繊処理される。解繊処理工程では、通常、解繊処理装置を用いて、繊維を解繊処理して、微細繊維状セルロース含有スラリーを得るが、処理装置、処理方法は、特に限定されない。
解繊処理装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミルなどを使用できる。あるいは、解繊処理装置としては、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできる。解繊処理装置は、上記に限定されるものではない。好ましい解繊処理方法としては、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミの心配が少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーが挙げられる。
<Defibration processing>
The phosphate group-introduced fiber is defibrated in the defibrating process. In the defibrating process, the fiber is usually defibrated using a defibrating apparatus to obtain a fine fibrous cellulose-containing slurry, but the processing apparatus and the processing method are not particularly limited.
As the defibrating apparatus, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill type pulverizer), a high-pressure homogenizer, an ultra-high pressure homogenizer, a high-pressure collision type pulverizer, a ball mill, a bead mill, or the like can be used. Alternatively, as a defibrating apparatus, a device for wet grinding such as a disk type refiner, a conical refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater should be used. You can also. The defibrating apparatus is not limited to the above. Preferable defibrating treatment methods include a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, and an ultra-high pressure homogenizer that are less affected by the grinding media and less worried about contamination.

解繊処理の際には、繊維原料を水と有機溶媒を単独または組み合わせて希釈してスラリー状にすることが好ましいが、特に限定されない。分散媒としては、水の他に、極性有機溶剤を使用することができる。好ましい極性有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、またはジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられるが、特に限定されない。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、またはt−ブチルアルコール等が挙げられる。ケトン類としては、アセトンまたはメチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。分散媒は1種であってもよいし、2種以上でもよい。また、分散媒中に繊維原料以外の固形分、例えば水素結合性のある尿素などを含んでも構わない。   In the defibrating process, it is preferable to dilute the fiber raw material with water and an organic solvent alone or in combination to form a slurry, but there is no particular limitation. As the dispersion medium, in addition to water, a polar organic solvent can be used. Preferable polar organic solvents include alcohols, ketones, ethers, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and the like, but are not particularly limited. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, and t-butyl alcohol. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of ethers include diethyl ether and tetrahydrofuran (THF). The dispersion medium may be one type or two or more types. Further, the dispersion medium may contain a solid content other than the fiber raw material, such as urea having hydrogen bonding property.

本発明では、微細繊維状セルロースを濃縮、乾燥させた後に解繊処理を行ってもよい。この場合、濃縮、乾燥の方法は特に限定されないが、例えば、微細繊維状セルロースを含有するスラリーに濃縮剤を添加する方法、一般に用いられる脱水機、プレス、乾燥機を用いる方法等が挙げられる。また、公知の方法、例えばWO2014/024876、WO2012/107642、およびWO2013/121086に記載された方法を用いることができる。また、濃縮した微細繊維状セルロースをシート化してもよい。該シートを粉砕して解繊処理を行うこともできる。   In the present invention, the fibrillation treatment may be performed after the fine fibrous cellulose is concentrated and dried. In this case, the concentration and drying methods are not particularly limited, and examples thereof include a method of adding a concentrating agent to a slurry containing fine fibrous cellulose, a generally used dehydrator, a press, and a method using a dryer. Moreover, a well-known method, for example, the method described in WO2014 / 024876, WO2012 / 107642, and WO2013 / 121086 can be used. Further, the concentrated fine fibrous cellulose may be formed into a sheet. The sheet can be pulverized to perform a defibrating process.

微細繊維状セルロースを粉砕する際に粉砕に用いる装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、ビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできるが特に限定されない。また、処理条件も好ましい重合度が得られる条件であれば特に限定されない。   The equipment used for pulverization of fine fibrous cellulose includes high-speed defibrator, grinder (stone mill type pulverizer), high-pressure homogenizer, ultra-high pressure homogenizer, high-pressure collision type pulverizer, ball mill, bead mill, disk type refiner, conical An apparatus for wet pulverization such as a refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, a beater, and the like can be used, but is not particularly limited. The treatment conditions are not particularly limited as long as a preferable degree of polymerization is obtained.

本発明においては、微細繊維状セルロースの原料や製造条件をそれぞれ適切に選択することにより微細繊維状セルロースの平均重合度を好ましい範囲内に制御することが可能となる。このような製造条件としては、特に限定されないが、たとえば解繊処理工程における圧力条件や処理回数を調整したり、製造装置の種類を選択することなどが挙げられる。例えば、湿式微粒化装置を用いて245MPaの圧力にて解繊処理を行う場合、処理回数を1回以上8回以下とすることで微細繊維状セルロースの平均重合度を好ましい範囲内に制御してもよい。   In the present invention, it is possible to control the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose within a preferable range by appropriately selecting the raw materials and production conditions of the fine fibrous cellulose. Such production conditions are not particularly limited, and examples thereof include adjusting pressure conditions and the number of treatments in the defibrating process, and selecting the type of production apparatus. For example, when the defibrating process is performed at a pressure of 245 MPa using a wet atomizer, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is controlled within a preferable range by setting the number of processes to 1 to 8 times. Also good.

上述した方法で得られたリン酸基を有する微細繊維状セルロースは、スラリー状であってもよく、所望の濃度となるように、水で希釈して用いてもよい。   The fine fibrous cellulose having a phosphoric acid group obtained by the above-described method may be in the form of a slurry or may be diluted with water so as to have a desired concentration.

(電池用セパレータ塗液)
本発明は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースと、微粒子と、分散媒と、を含む電池用セパレータ塗液に関するものでもある。すなわち、電池用セパレータ塗液は電池用セパレータ塗液用増粘剤を含むものであり、上述した微細繊維状セルロースを含み、リン酸化セルロースを含むことが好ましい。
(Battery separator coating liquid)
The present invention also relates to a battery separator coating solution containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 to 2000, fine particles, and a dispersion medium. That is, the battery separator coating liquid contains a thickener for battery separator coating liquid, preferably contains the fine fibrous cellulose described above, and preferably contains phosphorylated cellulose.

微細繊維状セルロースの平均重合度は、400以上であればよく、420以上であることが好ましく、430以上であることがより好ましい。また、微細繊維状セルロースの平均重合度は2000以下であればよく、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、600以下であることが特に好ましい。   The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose may be 400 or more, preferably 420 or more, and more preferably 430 or more. The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose may be 2000 or less, preferably 1500 or less, more preferably 1200 or less, further preferably 1000 or less, and preferably 600 or less. Particularly preferred.

なお、電池用セパレータ塗液中の微細繊維状セルロースの平均重合度を算出する際には、以下の手順にて微細繊維状セルロースを電池用セパレータ塗液から単離した後に、測定を行う。   In addition, when calculating the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose in the battery separator coating liquid, the measurement is performed after the fine fibrous cellulose is isolated from the battery separator coating liquid by the following procedure.

<電池用セパレータ塗液の観察>
まず、電池用セパレータ塗液を希釈し、乾燥させた後に、透過型電子顕微鏡で観察し、微細繊維状セルロースの存在を確認する。次いで、固体NMRを用いて、セルロースのI型結晶を検出する。
<Observation of battery separator coating liquid>
First, the battery separator coating solution is diluted and dried, and then observed with a transmission electron microscope to confirm the presence of fine fibrous cellulose. Subsequently, the type I crystal of cellulose is detected using solid-state NMR.

<電池用セパレータ塗液中の微細繊維状セルロースの単離>
電池用セパレータ塗液中に、微細繊維状セルロースの存在が確認された場合、以下の手順に従って微細繊維状セルロースを単離する。
まず、50ml容量のアルミカップに電池用セパレータ塗液20±5gを量り取る。同様にして、電池用セパレータ塗液を量り取ったアルミカップを複数個用意する。送風定温乾燥機にて105℃で16時間加熱し電池用セパレータ塗液を乾燥させる。乾燥させた電池用セパレータ塗液1gに対し、100mlの割合となるように0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌して微細繊維状セルロースを溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除いた後、水中に滴下し、再生セルロースを得る。この再生セルロースは微細繊維状セルロースが銅エチレンジアミン溶液中で溶解し、水中で再生されたものである。得られた再生セルロースはろ別し、十分に水洗後、乾燥させる。
<Isolation of fine fibrous cellulose in battery separator coating solution>
When the presence of fine fibrous cellulose is confirmed in the battery separator coating liquid, the fine fibrous cellulose is isolated according to the following procedure.
First, 20 ± 5 g of battery separator coating solution is weighed into a 50 ml capacity aluminum cup. Similarly, a plurality of aluminum cups prepared by weighing battery separator coating liquid are prepared. It heats at 105 degreeC with a ventilation constant temperature dryer for 16 hours, and dries the separator coating liquid for batteries. A 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 1 g of the dried battery separator coating solution so as to have a ratio of 100 ml and stirred to dissolve the fine fibrous cellulose. The obtained solution is filtered to remove the residue, and then dropped into water to obtain regenerated cellulose. This regenerated cellulose is obtained by dissolving fine fibrous cellulose in a copper ethylenediamine solution and regenerating it in water. The obtained regenerated cellulose is filtered off, sufficiently washed with water, and dried.

<電池用セパレータ塗液中の微細繊維状セルロースの含有量測定>
得られた再生セルロースの乾燥重量を測定する。この重量と、この重量を得るために用いた電池用セパレータ塗液の重量とから電池用セパレータ塗液に含まれる微細繊維状セルロースの含有量を求める。
<Measurement of content of fine fibrous cellulose in battery separator coating solution>
The dry weight of the obtained regenerated cellulose is measured. The content of fine fibrous cellulose contained in the battery separator coating solution is determined from this weight and the weight of the battery separator coating solution used to obtain this weight.

<電池用セパレータ塗液から単離した微細繊維状セルロースの重合度測定>
得られた再生セルロースの乾燥物0.14g以上0.16g以下に対し、30mlの0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌してセルロースを再度溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除く。その後キャノンフェンスケ粘度計に調製したろ液10mlを入れ、5分置いた後、落下時間を測定する。測定した落下時間から、前述の方法に従って固有粘度を求め、重合度に換算する。
<Measurement of polymerization degree of fine fibrous cellulose isolated from battery separator coating solution>
30 ml of 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 0.14 g or more and 0.16 g or less of the obtained regenerated cellulose dried product, and stirred to dissolve the cellulose again. The resulting solution is filtered to remove the residue. Then, 10 ml of the prepared filtrate is put into a Canon Fenceke viscometer, and after 5 minutes, the fall time is measured. From the measured dropping time, the intrinsic viscosity is determined according to the method described above and converted to the degree of polymerization.

微細繊維状セルロースの含有量は、分散媒の100質量部に対して、0.1質量部以上2.0質量部以下であることが好ましい。微細繊維状セルロースの含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.3質量部以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースの含有量は、分散媒の100質量部に対して、1.3質量部以下であることがより好ましく、1.1質量部以下であることがさらに好ましく、1.0質量部以下であることが特に好ましい。   The content of fine fibrous cellulose is preferably 0.1 parts by mass or more and 2.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dispersion medium. The content of fine fibrous cellulose is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.3 parts by mass or more. Further, the content of the fine fibrous cellulose is more preferably 1.3 parts by mass or less, further preferably 1.1 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the dispersion medium. It is particularly preferable that the amount is not more than part by mass.

本発明においては、電池用セパレータ塗液における微細繊維状セルロースの含有量が少ない点にも特徴がある。本発明においては、微細繊維状セルロースの添加量が少ない場合であっても微粒子分散性を高め、かつ撹拌後の粘度低下率を低く抑えることができる。撹拌後の粘度低下率が小さければ、強い撹拌力で十分に塗液を撹拌することが出来るため均一な塗液を得ることができる。加えて電池用セパレータの製造時にも塗工開始時と終了時の塗液変化がないため、安定的な生産を実現する。さらに、本発明においては、微細繊維状セルロースの添加量を抑えることにより、その塗工性(塗工のしやすさ)を高めることもできる。   The present invention is also characterized in that the content of fine fibrous cellulose in the battery separator coating liquid is small. In the present invention, even when the amount of fine fibrous cellulose added is small, the fine particle dispersibility can be improved and the viscosity reduction rate after stirring can be kept low. If the rate of decrease in viscosity after stirring is small, the coating solution can be sufficiently stirred with a strong stirring force, so that a uniform coating solution can be obtained. In addition, since there is no change in the coating liquid at the start and end of coating even when manufacturing battery separators, stable production is realized. Furthermore, in this invention, the coating property (easiness of coating) can also be improved by suppressing the addition amount of a fine fibrous cellulose.

さらに、本発明では、微細繊維状セルロースの添加量を抑えることができるため、電池用セパレータ基材の微多孔が塞がることを抑制することもできる。通常、電池用セパレータ基材の微多孔の閉塞の抑止と、裏抜けの発生の防止はトレードオフの関係にあるが、本発明の電池用セパレータ塗液は、所定の構造を有する微細繊維状セルロースを上記含有量となるように含むことで、基材の微多孔の閉塞の抑止と、裏抜けの発生の防止の両方の機能を兼ね備えている。   Furthermore, in this invention, since the addition amount of a fine fibrous cellulose can be suppressed, it can also suppress that the microporous of the battery separator base material is block | closed. Usually, there is a trade-off relationship between the prevention of microporous clogging of the battery separator substrate and the prevention of back-through, but the battery separator coating liquid of the present invention is a fine fibrous cellulose having a predetermined structure. Is contained so as to have the above-mentioned content, it has both functions of suppressing the microporous blockage of the base material and preventing the occurrence of back-through.

電池用セパレータ塗液の粘度は、100mPa・s以上であることが好ましく、300mPa・s以上であることがより好ましく、400mPa・s以上であることがさらに好ましい。また、電池用セパレータ塗液の粘度は、40000mPa・s以下であることが好ましく、20000mPa・s以下であることがより好ましく、10000mPa・s以下であることがさらに好ましい。電池用セパレータ塗液の粘度はB型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて回転数3rpm 、測定時間3分、液温25℃にて測定する。
なお、本発明においては、強撹拌後においても電池用セパレータ塗液の粘度が上記範囲内であることに特徴がある。ここで、本願明細書における強撹拌とは、ホモディスパーなどの適度なせん断力の生じる高速撹拌装置にて2000rpm以上の条件で撹拌をすることである。例えば、本発明では、撹拌機としてホモディスパーを用い、3000rpmで3時間撹拌した場合であっても、電池用セパレータ塗液の粘度低下が少ない。
The viscosity of the battery separator coating liquid is preferably 100 mPa · s or more, more preferably 300 mPa · s or more, and further preferably 400 mPa · s or more. The viscosity of the battery separator coating liquid is preferably 40000 mPa · s or less, more preferably 20000 mPa · s or less, and further preferably 10000 mPa · s or less. The viscosity of the battery separator coating solution is measured using a B-type viscometer (manufactured by BLOOKFIELD, analog viscometer T-LVT) at a rotation speed of 3 rpm, a measurement time of 3 minutes, and a liquid temperature of 25 ° C.
The present invention is characterized in that the viscosity of the battery separator coating liquid is within the above range even after strong stirring. Here, the strong agitation in the present specification means that the agitation is performed under a condition of 2000 rpm or more with a high-speed agitation device in which an appropriate shearing force such as a homodisper is generated. For example, in the present invention, even when a homodisper is used as a stirrer and the mixture is stirred for 3 hours at 3000 rpm, there is little decrease in the viscosity of the battery separator coating liquid.

電池用セパレータ塗液の粘度低下率(%)は、20%未満であることが好ましく、10%未満であることがより好ましい。ここで、電池用セパレータ塗液の粘度低下率(%)は、下記の方法により測定できる。まず、調製後の電池用セパレータ塗液の粘度をB型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて25℃にて測定する。その後T.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)で3000rpmにて3時間撹拌し、再度粘度の測定を行う。粘度低下率は、下記式で算出する。
粘度低下率(%)=(撹拌前の粘度−撹拌後の粘度)/撹拌前の粘度×100
The viscosity reduction rate (%) of the battery separator coating liquid is preferably less than 20%, and more preferably less than 10%. Here, the viscosity reduction rate (%) of the battery separator coating liquid can be measured by the following method. First, the viscosity of the battery separator coating solution after preparation is measured at 25 ° C. using a B-type viscometer (manufactured by BLOOKFIELD, analog viscometer T-LVT). Then T. K. The mixture is stirred for 3 hours at 3000 rpm with a homodisper (manufactured by Koki Kogyo Kogyo), and the viscosity is measured again. The viscosity reduction rate is calculated by the following formula.
Viscosity reduction rate (%) = (viscosity before stirring−viscosity after stirring) / viscosity before stirring × 100

<微粒子>
電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子としては、有機微粒子及び無機微粒子を挙げることができる。中でも微粒子は、無機微粒子であることが好ましい。
<Fine particles>
Examples of the fine particles contained in the battery separator coating liquid include organic fine particles and inorganic fine particles. Among these, the fine particles are preferably inorganic fine particles.

有機微粒子を構成する樹脂としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等の(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリロニトリル等のビニルシアン化合物、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル化合物及びブタジエン等のビニル単量体を1種又は2種以上組み合わせて重合した樹脂が挙げられる。   Examples of the resin constituting the organic fine particles include aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, and p-methylstyrene, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and the like. (Meth) acrylic acid esters, vinyl cyanides such as (meth) acrylonitrile, vinyl halide compounds such as vinyl chloride and vinylidene chloride, and vinyl monomers such as butadiene, and a polymer obtained by combining one or more types Is mentioned.

無機微粒子としては、例えば、酸化鉄、Al23(アルミナ)、SiO2(シリカ)、TiO2、BaTiO3、ZrO2などの酸化物微粒子;窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶微粒子;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子;タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子;ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイトなどの鉱物資源由来物質またはそれらの人造物;などが挙げられる。また、金属微粒子;SnO2、スズ−インジウム酸化物(ITO)などの酸化物微粒子;カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子;などを挙げることができる。中でも、アルミナ、シリカ及びベーマイトから選択される少なくとも1種の微粒子であることが好ましい。
また、上記微粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料(例えば、上記絶縁性微粒子を構成する材料など)で表面被覆することで、電気絶縁性を持たせた微粒子とすることが好ましい。
Examples of the inorganic fine particles include oxide fine particles such as iron oxide, Al 2 O 3 (alumina), SiO 2 (silica), TiO 2 , BaTiO 3 , and ZrO 2 ; nitride fine particles such as aluminum nitride and silicon nitride; Slightly soluble ionic crystal particles such as calcium fluoride, barium fluoride and barium sulfate; Covalent crystal particles such as silicon and diamond; Clay particles such as talc and montmorillonite; Boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine , Sericite, bentonite and other mineral resource-derived substances or artificial products thereof. Also, metal fine particles; oxide fine particles such as SnO 2 and tin-indium oxide (ITO); carbonaceous fine particles such as carbon black and graphite; Among these, at least one kind of fine particles selected from alumina, silica, and boehmite is preferable.
Further, it is preferable that the surface of the fine particles is coated with a material having electrical insulating properties (for example, a material constituting the insulating fine particles, etc.) so that the fine particles have electrical insulating properties.

微粒子の形態としては、球状、多面体形状、板状などいずれの形態であってもよい。また、微粒子の1次平均粒子径は0.01μm以上であることが好ましく、5μm以下であることが好ましい。なお、微粒子が球状ではない場合は、同体積の球状であると仮定して1次平均粒子径を算出した値が上記範囲内であることが好ましい。   The form of the fine particles may be any form such as a spherical shape, a polyhedral shape, and a plate shape. The primary average particle diameter of the fine particles is preferably 0.01 μm or more, and preferably 5 μm or less. In addition, when the fine particles are not spherical, it is preferable that the value obtained by calculating the primary average particle diameter assuming that the fine particles are spherical with the same volume is within the above range.

微粒子の含有量は、電池用セパレータ塗液の全質量に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。また、微粒子の含有量は、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることがさらに好ましい。微粒子の含有量を上記範囲内とすることにより、後述する電池用セパレータ基材の耐熱性をより効果的に高めることができる。
なお、微粒子の含有量は例えば10質量%以下であると、微粒子同士の衝突確率が減り、より沈降し易い傾向が見られる。しかし、本発明の電池用セパレータ塗液は、所定の構造を有する微細繊維状セルロースを含有するため、微粒子の含有量が少ない場合であっても、微粒子の沈降を抑制することができる。
The content of the fine particles is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more with respect to the total mass of the battery separator coating liquid. The content of the fine particles is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and further preferably 70% by mass or less. By making content of microparticles | fine-particles in the said range, the heat resistance of the battery separator base material mentioned later can be improved more effectively.
In addition, when the content of the fine particles is, for example, 10% by mass or less, the collision probability between the fine particles decreases, and a tendency to settle more easily is observed. However, since the battery separator coating liquid of the present invention contains fine fibrous cellulose having a predetermined structure, sedimentation of fine particles can be suppressed even when the content of fine particles is small.

<分散媒>
電池用セパレータ塗液は分散媒を含む。分散媒としては、水や有機溶媒、及びこれらの混合物が挙げられる。中でも分散媒は水であることが好ましい。有機溶媒としては、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソプロピルアルコール等が挙げられる。なお、本願明細書において分散媒とは、電池用セパレータ塗液中において、塗工層形成時の乾燥の際に残る固形分を除いた残りの部分を指す。
<Dispersion medium>
The battery separator coating liquid contains a dispersion medium. Examples of the dispersion medium include water, organic solvents, and mixtures thereof. Of these, the dispersion medium is preferably water. Examples of the organic solvent include toluene, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, isopropyl alcohol and the like. In the present specification, the dispersion medium refers to the remaining part of the battery separator coating liquid excluding the solid content remaining upon drying when the coating layer is formed.

分散媒の含有量は、電池用セパレータ塗液の全質量に対して、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましい。また、分散媒の含有量は、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましい。   The content of the dispersion medium is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and further preferably 30% by mass or more with respect to the total mass of the battery separator coating liquid. . Further, the content of the dispersion medium is preferably 90% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.

<他の成分>
電池用セパレータ塗液は、上記成分のほかに、バインダー成分をさらに含んでもよい。上記バインダー成分の具体例としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体;エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルメタクリレート共重合体などの(メタ)アクリル酸共重合体;フッ素系ゴム;スチレン−ブタジエンゴム(SBR);ポリビニルアルコール(PVA);ポリビニルブチラール(PVB);ポリビニルピロリドン(PVP);ポリN−ビニルアセトアミド;架橋アクリル樹脂;ポリウレタン;エポキシ樹脂;などが挙げられる。これらのバインダー成分は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。電池用セパレータ塗液がバインダー成分をさらに含むことにより、後述する電池用セパレータ基材との接着性を高めることができる。上記バインダー成分の含有量は電池用セパレータ塗液中の微粒子の全質量に対して2質量%以上15質量%以下であることが好ましい。
<Other ingredients>
The battery separator coating liquid may further contain a binder component in addition to the above components. Specific examples of the binder component include, for example, ethylene-vinyl acetate copolymer; (meth) acrylic acid copolymer such as ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-ethyl methacrylate copolymer; fluorine-based rubber; styrene -Butadiene rubber (SBR); Polyvinyl alcohol (PVA); Polyvinyl butyral (PVB); Polyvinyl pyrrolidone (PVP); Poly N-vinyl acetamide; Cross-linked acrylic resin; Polyurethane; Epoxy resin; These binder components may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When the battery separator coating liquid further contains a binder component, adhesion to the battery separator substrate described later can be enhanced. The content of the binder component is preferably 2% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the total mass of the fine particles in the battery separator coating liquid.

また、電池用セパレータ塗液に含まれる他の成分としては、例えば親水性高分子や有機イオン等が挙げられる。親水性高分子としては、例えば、ポリエチレングリコール、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、カゼイン、デキストリン、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール等)、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、ポリアクリルアミド、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体などを挙げることができる。有機イオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンやテトラアルキルホスホニウムイオンを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、オクチルジメチルエチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルエチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、トリブチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。テトラアルキルホスホニウムイオンとしては、例えばテトラメチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラプロピルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、およびラウリルトリメチルホスホニウムイオンが挙げられる。また、テトラプロピルオニウムイオン、テトラブチルオニウムイオンとして、それぞれテトラn−プロピルオニウムイオン、テトラn−ブチルオニウムイオンなども挙げることができる。親水性高分子や有機イオンの含有量は、電池用セパレータ塗液中の微粒子の全質量に対して20質量%以下であることが好ましい。なお、親水性高分子や有機イオンの含有量の下限値は、特に限定されないが、たとえば0.1質量%とすることができ、実質的に含有されていなくてもよい。   Examples of other components contained in the battery separator coating liquid include hydrophilic polymers and organic ions. Examples of hydrophilic polymers include polyethylene glycol, cellulose derivatives (hydroxyethylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, etc.), casein, dextrin, starch, modified starch, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, etc.), Examples thereof include polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyacrylates, polyacrylamide, alkyl acrylate copolymer, urethane copolymer, and the like. Examples of organic ions include tetraalkylammonium ions and tetraalkylphosphonium ions. Examples of tetraalkylammonium ions include tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, tetrapentylammonium ion, tetrahexylammonium ion, tetraheptylammonium ion, tributylmethylammonium ion, and lauryltrimethyl. Examples include ammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, stearyltrimethylammonium ion, octyldimethylethylammonium ion, lauryldimethylethylammonium ion, didecyldimethylammonium ion, lauryldimethylbenzylammonium ion, and tributylbenzylammonium ion. Examples of tetraalkylphosphonium ions include tetramethylphosphonium ions, tetraethylphosphonium ions, tetrapropylphosphonium ions, tetrabutylphosphonium ions, and lauryltrimethylphosphonium ions. In addition, examples of the tetrapropylonium ion and the tetrabutylonium ion include a tetra n-propylonium ion and a tetra n-butylonium ion, respectively. The content of the hydrophilic polymer or organic ion is preferably 20% by mass or less based on the total mass of the fine particles in the battery separator coating liquid. In addition, the lower limit value of the content of the hydrophilic polymer or organic ion is not particularly limited, but may be 0.1% by mass, for example, and may not be substantially contained.

(電池用セパレータ)
本発明は、基材と、塗工層を有する電池用セパレータに関するものでもある。塗工層は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースと、微粒子とを含む。
電池用セパレータは、基材の少なくとも一方の面に塗工層を有するものであればよく、基材の両面に塗工層を有するものであってもよいが、基材の片面に塗工層を有するものであることが好ましい。なお、電池用セパレータは塗工層を有するものであるが塗工層を形成する電池用セパレータ塗液の一部は、基材の表層領域に染みこんでいる。
(Separator for battery)
The present invention also relates to a battery separator having a substrate and a coating layer. The coating layer includes fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 to 2000 and fine particles.
The battery separator is not limited as long as it has a coating layer on at least one surface of the substrate, and may have a coating layer on both surfaces of the substrate. It is preferable that it has. The battery separator has a coating layer, but a part of the battery separator coating liquid that forms the coating layer soaks into the surface layer region of the substrate.

電池用セパレータは上述した電池用セパレータ塗液を基材上に塗工することにより形成される。塗工により形成された塗工層は電池用セパレータ塗液用増粘剤を含むものであり、上述した微細繊維状セルロースを含む。微細繊維状セルロースは、リン酸化セルロースであることが好ましい。   The battery separator is formed by coating the above-described battery separator coating liquid on a substrate. The coating layer formed by coating contains a thickener for battery separator coating liquid and contains the above-described fine fibrous cellulose. The fine fibrous cellulose is preferably phosphorylated cellulose.

微細繊維状セルロースの平均重合度は、400以上であればよく、420以上であることが好ましく、430以上であることがより好ましい。また、微細繊維状セルロースの平均重合度は2000以下であればよく、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、600以下であることが特に好ましい。   The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose may be 400 or more, preferably 420 or more, and more preferably 430 or more. The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose may be 2000 or less, preferably 1500 or less, more preferably 1200 or less, further preferably 1000 or less, and preferably 600 or less. Particularly preferred.

なお、電池用セパレータ中の微細繊維状セルロースの平均重合度を算出する際には、以下の手順にて微細繊維状セルロースを電池用セパレータから単離した後に、測定を行う。   In addition, when calculating the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose in the battery separator, the measurement is performed after the fine fibrous cellulose is isolated from the battery separator by the following procedure.

<電池用セパレータの表面分析>
まず、電池用セパレータの表面を透過型電子顕微鏡で観察し、微細繊維状セルロースの存在を確認する。次いで、固体NMRを用いて、セルロースのI型結晶を検出する。
<Surface analysis of battery separator>
First, the surface of the battery separator is observed with a transmission electron microscope to confirm the presence of fine fibrous cellulose. Subsequently, the type I crystal of cellulose is detected using solid-state NMR.

<電池用セパレータの微細繊維状セルロースの単離>
電池用セパレータ表面に、微細繊維状セルロースの存在が確認された場合、以下の手順に従って微細繊維状セルロースを単離する。
まず、電池用セパレータを1cm角程度に断裁後、カッターミルを用いて1mm角程度にまで粉砕する。次いで、電池用セパレータの粉砕物1gに対し、100mlの割合となるように0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌して微細繊維状セルロースを溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除いた後、水中に滴下し、再生セルロースを得る。この再生セルロースは微細繊維状セルロースが銅エチレンジアミン溶液中で溶解し、水中で再生されたものである。得られた再生セルロースはろ別し、十分に水洗後、乾燥させる。
<Isolation of fine fibrous cellulose for battery separator>
When the presence of fine fibrous cellulose is confirmed on the surface of the battery separator, the fine fibrous cellulose is isolated according to the following procedure.
First, the battery separator is cut to about 1 cm square, and then pulverized to about 1 mm square using a cutter mill. Next, a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 1 g of the pulverized product of the battery separator so as to have a ratio of 100 ml and stirred to dissolve the fine fibrous cellulose. The obtained solution is filtered to remove the residue, and then dropped into water to obtain regenerated cellulose. This regenerated cellulose is obtained by dissolving fine fibrous cellulose in a copper ethylenediamine solution and regenerating it in water. The obtained regenerated cellulose is filtered off, sufficiently washed with water, and dried.

<電池用セパレータの微細繊維状セルロース含有量>
得られた再生セルロースの乾燥重量を測定する。この重量と、この重量を得るために用いた電池用セパレータの重量とから電池用セパレータに含まれる微細繊維状セルロースの含有量を求める。
<Fine fibrous cellulose content of battery separator>
The dry weight of the obtained regenerated cellulose is measured. The content of the fine fibrous cellulose contained in the battery separator is determined from this weight and the weight of the battery separator used to obtain this weight.

<電池用セパレータ塗液から単離した微細繊維状セルロースの重合度測定>
得られた再生セルロースの乾燥物0.14g以上0.16g以下に対し、30mlの0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌してセルロースを再度溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除く。その後キャノンフェンスケ粘度計に調製したろ液10mlを入れ、5分置いた後、落下時間を測定する。測定した落下時間から、前述の方法に従って固有粘度を求め、重合度に換算する。
<Measurement of polymerization degree of fine fibrous cellulose isolated from battery separator coating solution>
30 ml of 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 0.14 g or more and 0.16 g or less of the obtained regenerated cellulose dried product, and stirred to dissolve the cellulose again. The resulting solution is filtered to remove the residue. Then, 10 ml of the prepared filtrate is put into a Canon Fenceke viscometer, and after 5 minutes, the fall time is measured. From the measured dropping time, the intrinsic viscosity is determined according to the method described above and converted to the degree of polymerization.

塗工層は微粒子を含む。微粒子としては、上述した微粒子を列挙することができ、無機微粒子であることが好ましい。好ましい具体例は上述した通りである。   The coating layer contains fine particles. The fine particles described above can be listed as the fine particles, and inorganic fine particles are preferable. Preferred specific examples are as described above.

塗工層の厚みは、基材側の孔径によって異なってくるが、例えば、0.1μm以上であることが好ましく、0.5m以上であることがより好ましく、1μm以上であることがさらに好ましい。また、20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。   The thickness of the coating layer varies depending on the pore size on the substrate side, but is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 m or more, and further preferably 1 μm or more. Further, it is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and further preferably 10 μm or less.

<基材>
電池用セパレータは基材を含む。基材は、電解液に対し安定なものであって、多孔性基材であることが好ましい。
<Base material>
The battery separator includes a base material. The base material is stable with respect to the electrolytic solution, and is preferably a porous base material.

基材の具体的な構成材料としては、例えば、セルロース、セルロース変成体(カルボキシメチルセルロースなど)、ポリオレフィン(ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、エチレン由来の構造単位が85モル%以上の共重合ポリオレフィン等)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの樹脂;ガラス、アルミナ、シリカなどの無機材料(無機酸化物)が挙げられる。
中でも基材の構成材料は、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましく、ポリプロピレン又はポリエチレンであることがより好ましい。基材はポリプロピレン又はポリエチレンからなる不織布もしくはフィルムであることが特に好ましい。
Specific examples of the constituent material of the substrate include, for example, cellulose, modified cellulose (such as carboxymethyl cellulose), polyolefin (polypropylene (PP), polyethylene (PE), and copolymerized polyolefin having a structural unit derived from ethylene of 85 mol% or more. Etc.), polyester (polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), etc.), polyacrylonitrile (PAN), aramid, polyamideimide, polyimide and other resins; glass, alumina, silica, etc. An inorganic material (inorganic oxide) is mentioned.
Among them, the constituent material of the substrate is preferably a polyolefin resin, and more preferably polypropylene or polyethylene. The substrate is particularly preferably a nonwoven fabric or film made of polypropylene or polyethylene.

基材がポリエチレンからなる不織布である場合は、ポリエチレン繊維を湿式抄紙法にて抄紙し不織布を形成することが好ましい。不織布においては、ポリエチレン繊維はランダムに配向していることが好ましい。   When the base material is a non-woven fabric made of polyethylene, it is preferable to form a non-woven fabric by making paper using polyethylene fibers by a wet paper making method. In the nonwoven fabric, the polyethylene fibers are preferably oriented randomly.

基材がポリエチレンからなるフィルムである場合は、フィルムは延伸フィルムであることが好ましく、二軸延伸フィルムであることがより好ましい。   When the base material is a film made of polyethylene, the film is preferably a stretched film, and more preferably a biaxially stretched film.

電池用セパレータ基材は接着剤を有してもよい。電池用セパレータ基材が接着剤を有する場合は、接着剤としてアクリル系樹脂を含有することが好ましい。アクリル系樹脂としては、例えば、エチレン−(メタ)アクリル酸系樹脂、プロピレン−(メタ)アクリル酸系樹脂などを挙げることができる。接着剤は基材表面に噴霧されることが好ましく、基材の表層領域に存在することが好ましい。このような接着剤は、基材と塗工層の接着性を高める働きをする。
また、必要に応じて、他の樹脂を併用することもできる。併用可能な樹脂としては、塩化ビニル樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン/アクリル酸エステル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル/(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂や、SBR、NBR等のゴム系エマルジョンなどが挙げられる。
The battery separator substrate may have an adhesive. When the battery separator substrate has an adhesive, it is preferable to contain an acrylic resin as the adhesive. Examples of the acrylic resin include ethylene- (meth) acrylic acid resin, propylene- (meth) acrylic acid resin, and the like. The adhesive is preferably sprayed on the surface of the substrate, and is preferably present in the surface layer region of the substrate. Such an adhesive acts to increase the adhesion between the substrate and the coating layer.
Moreover, other resin can also be used together as needed. Resins that can be used in combination include vinyl chloride resin, (meth) acrylic ester resin, styrene / acrylic ester copolymer resin, vinyl acetate resin, vinyl acetate / (meth) acrylic ester copolymer resin, urethane resin, Examples thereof include silicone resins, epoxy resins, ethylene / vinyl acetate copolymer resins, polyester resins, polyvinyl alcohol resins, ethylene vinyl alcohol copolymer resins, and rubber emulsions such as SBR and NBR.

基材の坪量は、10g/m2以上であることが好ましく、20g/m2以上であることがより好ましい。また、基材の坪量は、100g/m2以下であることが好ましく、80g/m2以下であることがより好ましい。 The basis weight of the substrate is preferably 10 g / m 2 or more, and more preferably 20 g / m 2 or more. The basis weight of the substrate is preferably 100 g / m 2 or less, more preferably 80 g / m 2 or less.

基材の密度は、0.1g/cm3以上であることが好ましく、0.2g/cm3以上であることがより好ましく、0.3g/cm3以上であることがさらに好ましい。また、基材の密度は、3.0g/cm3以下であることが好ましく、2.0g/cm3以下であることがより好ましく、1.0g/cm3以下であることがさらに好ましい。 The density of the substrate is preferably 0.1 g / cm 3 or more, more preferably 0.2 g / cm 3 or more, and further preferably 0.3 g / cm 3 or more. The density of the substrate is preferably 3.0 g / cm 3 or less, more preferably 2.0 g / cm 3 or less, and further preferably 1.0 g / cm 3 or less.

<電池用セパレータの製造方法>
電池用セパレータの製造工程は、基材の少なくとも一方の面に電池用セパレータ塗液を塗布する工程と、電池用セパレータ塗液が塗布された基材を乾燥する工程とを含むことが好ましい。電池用セパレータ塗液を基材表面に塗布する際には、従来から知られている塗工機を用いることができる。塗工機としては、例えば、ダイコーター、グラビアコーター、リバースロールコーター、スクイズロールコーター、カーテンコーター、ブレードコーター、ナイフコーターなどを挙げることができる。なお、電池用セパレータ塗液は基材の片面に塗布されることが好ましい。
<Method for producing battery separator>
The battery separator manufacturing process preferably includes a step of applying the battery separator coating liquid to at least one surface of the substrate and a step of drying the substrate coated with the battery separator coating liquid. When applying the battery separator coating solution to the surface of the substrate, a conventionally known coating machine can be used. Examples of the coating machine include a die coater, a gravure coater, a reverse roll coater, a squeeze roll coater, a curtain coater, a blade coater, and a knife coater. The battery separator coating solution is preferably applied to one side of the substrate.

電池用セパレータ塗液の塗布量(基材への付着量)は、1g/m2以上であることが好ましく、2g/m2以上であることがより好ましい。また、電池用セパレータ塗液の塗布量は50g/m2以下であることが好ましく、20g/m2以下であることがより好ましい。 The coating amount of the battery separator coating liquid (the amount of adhesion to the base material) is preferably 1 g / m 2 or more, and more preferably 2 g / m 2 or more. Further, the coating amount of the battery separator coating liquid is preferably 50 g / m 2 or less, and more preferably 20 g / m 2 or less.

(用途)
本発明の電池用セパレータは、リチウム二次電池等に代表される電気化学素子に好ましく用いられる。電気化学素子としては、有機電解液を用いるリチウム電池(一次電池および二次電池)の他、スーパーキャパシタなどの用途にも用いることができる。
(Use)
The battery separator of the present invention is preferably used for an electrochemical element typified by a lithium secondary battery. As an electrochemical element, it can be used for applications such as supercapacitors as well as lithium batteries (primary batteries and secondary batteries) using organic electrolytes.

リチウム二次電池の形態としては、スチール缶やアルミニウム缶などを外装缶として使用した筒形(角筒形や円筒形など)や金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ形とすることもできる。   Lithium secondary batteries can be in the form of cylinders (such as square cylinders or cylinders) that use steel cans or aluminum cans as exterior canisters, or soft package forms that use metal-deposited laminated films as exterior bodies. You can also.

正極としては、従来から知られているリチウム二次電池に用いられている正極であれば特に制限はない。正極は、Li+イオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する。
負極としては、従来から知られているリチウム二次電池に用いられている負極、であれば特に制限はない。負極はLi+イオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する。
The positive electrode is not particularly limited as long as it is a positive electrode used in a conventionally known lithium secondary battery. The positive electrode contains an active material capable of occluding and releasing Li + ions.
The negative electrode is not particularly limited as long as it is a negative electrode used in a conventionally known lithium secondary battery. The negative electrode contains an active material capable of occluding and releasing Li + ions.

正極と負極とは、本発明の電池用セパレータを介して積層した積層構造の電極群や、更にこれを巻回した巻回構造の電極群の形態で用いることができる。   The positive electrode and the negative electrode can be used in the form of a laminated electrode group laminated via the battery separator of the present invention, or a wound electrode group in which this is wound.

有機電解液としては、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してLi+イオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に制限はない。有機溶媒としては、上記リチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。 As the organic electrolytic solution, a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used. The lithium salt is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form Li + ions and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. The organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery.

上述したようリチウム二次電池は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピューターなどの携帯機器、電気自動車、ハイブリッド式自動車、電動バイク、電動アシスト自転車、電動工具、シェーバーなどの各種機器の電源用途などに加えて、従来から知られている各種用途に用いられる。   As described above, the lithium secondary battery is used for power supply of various devices such as portable devices such as mobile phones and notebook personal computers, electric vehicles, hybrid vehicles, electric motorcycles, electric assist bicycles, electric tools, shavers, and the like. It is used for various conventionally known applications.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。   The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.

<微細繊維状セルロース1(実施例用)の製造>
乾燥質量100質量部の針葉樹クラフトパルプに、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を含浸させ、リン酸二水素アンモニウムが49質量部、尿素が130質量部となるように圧搾し、薬液含浸パルプを得た。得られた薬液含浸パルプを105℃の乾燥機で乾燥し、水分を蒸発させてプレ乾燥させた。その後、140℃に設定した送風乾燥機で、10分間加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リン酸化パルプを得た。
<Production of Fine Fibrous Cellulose 1 (for Examples)>
Impregnated kraft pulp with a dry mass of 100 parts by weight is impregnated with a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea, and compressed to 49 parts by weight of ammonium dihydrogen phosphate and 130 parts by weight of urea. Got. The obtained chemical solution-impregnated pulp was dried with a dryer at 105 ° C. to evaporate the moisture and pre-dried. Then, it heated for 10 minutes with the ventilation dryer set to 140 degreeC, the phosphate group was introduce | transduced into the cellulose in a pulp, and the phosphorylated pulp was obtained.

得られたリン酸化パルプをパルプ質量で100g分取し、10Lのイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。次いで、得られた脱水シートを10Lのイオン交換水で希釈し、撹拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加し、pHが12以上13以下のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、10Lのイオン交換水を添加した。撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。   The obtained phosphorylated pulp was fractionated by 100 g, and 10 L of ion-exchanged water was poured, stirred and dispersed uniformly, and then subjected to filtration and dehydration to obtain a dehydrated sheet, which was repeated twice. Next, the obtained dehydrated sheet was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and a 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less. Thereafter, the pulp slurry was dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then 10 L of ion exchange water was added. The step of stirring and dispersing uniformly, followed by filtration and dehydration to obtain a dehydrated sheet was repeated twice.

得られた脱水シートに対し、先と同様にして、リン酸基を導入する工程、濾過脱水する工程を繰り返し、二回リン酸化セルロースの脱水シート1を得た。得られた脱水シート1をFT−IRで赤外線吸収スペクトルを測定した。その結果、1230cm-1以上1290cm-1以下にリン酸基に基づく吸収が観察され、リン酸基の付加が確認された。得られた脱水シート1(二回リン酸化セルロース)は、セルロースのヒドロキシル基の一部が下記構造式(1)の官能基で置換されたものであった。 In the same manner as described above, the step of introducing phosphate groups and the step of filtration and dehydration were repeated for the obtained dehydrated sheet to obtain a twice-phosphorylated cellulose dehydrated sheet 1. The obtained dehydration sheet 1 was measured for infrared absorption spectrum by FT-IR. As a result, absorption based on phosphate groups was observed at 1230 cm −1 or more and 1290 cm −1 or less, and addition of phosphate groups was confirmed. The obtained dehydrated sheet 1 (double-phosphorylated cellulose) was obtained by substituting a part of the hydroxyl group of cellulose with a functional group of the following structural formula (1).

Figure 2017117695
Figure 2017117695

式中、a,b,m及びnはそれぞれ独立に自然数を表す(ただし、a=b×mである。)。α1,α2,・・・,αnおよびα’はそれぞれ独立にR又はORを表す。Rは、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、芳香族基、およびこれらの誘導基のいずれかである。βは有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。 In the formula, a, b, m and n each independently represent a natural number (where a = b × m). α 1 , α 2 ,..., α n and α ′ each independently represent R or OR. R represents a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched hydrocarbon group. , Aromatic groups, and any of these derived groups. β is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.

得られた二回リン酸化セルロースにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、さらに湿式微粒化装置(スギノマシン社製、アルティマイザー)で245MPaの圧力にて6回処理し、微細繊維状セルロース1を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロース1はセルロースI型結晶を維持していることが確認された。   Ion exchange water was added to the obtained twice phosphorylated cellulose to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was further treated 6 times at a pressure of 245 MPa with a wet atomization apparatus (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., an optimizer) to obtain fine fibrous cellulose 1. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose 1 maintained the cellulose I type crystal.

<微細繊維状セルロース2(実施例用)の製造>
湿式微粒化装置における245MPaの圧力処理の回数を3回とした以外は、微細繊維状セルロース1の製造と同様にして、微細繊維状セルロース2を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロース2はセルロースI型結晶を維持していることが確認された。
<Manufacture of fine fibrous cellulose 2 (for Examples)>
A fine fibrous cellulose 2 was obtained in the same manner as in the production of the fine fibrous cellulose 1 except that the number of pressure treatments at 245 MPa in the wet atomization apparatus was set to three. It was confirmed by X-ray diffraction that the fine fibrous cellulose 2 maintained the cellulose I type crystal.

<微細繊維状セルロース3(実施例用)の製造>
微細繊維状セルロース1の製造と同様にしてリン酸化パルプを得た後、リン酸化パルプの脱水シート1の絶乾質量として100質量部に5000質量部のイオン交換水を加え、希釈した。次いで、撹拌しながら、1N塩酸を少しずつ添加し、pHが2以上3以下のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、再びイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた。次いで、濾過脱水して脱水シートを得る操作を繰り返すことにより、余剰の塩酸を十分に洗い流し、リン酸化パルプ(H型)を得た。
<Manufacture of fine fibrous cellulose 3 (for Examples)>
After obtaining phosphorylated pulp in the same manner as in the production of fine fibrous cellulose 1, 5000 parts by mass of ion-exchanged water was added to 100 parts by mass as the absolutely dry mass of the dehydrated sheet 1 of phosphorylated pulp and diluted. Next, 1N hydrochloric acid was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 2 or more and 3 or less. Thereafter, the pulp slurry was dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then ion-exchanged water was poured again, and the mixture was stirred and dispersed uniformly. Subsequently, the operation of obtaining a dehydrated sheet by filtration and dehydration was repeated to sufficiently wash away excess hydrochloric acid, thereby obtaining phosphorylated pulp (H type).

リン酸化パルプ(H型)の絶乾質量として100質量部に5000質量部のイオン交換水を加え、希釈した。次いで、撹拌しながら、10質量%のテトラブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を少しずつ添加し、pHが10以上12以下のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、再びイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた。次いで、濾過脱水して脱水シートを得る操作を繰り返すことにより、余剰のテトラブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を十分に洗い流し、リン酸化パルプ(TBA型)(対イオンの炭素数16)を得た。
得られたリン酸化パルプ(TBA型)に、イソプロパノール/水の混合溶媒(質量比率:70/30)を添加し、リン酸化パルプ(TBA)の絶乾固形分濃度が1質量%となるように調製した。このようにして、微細化前スラリーを得た。
得られた微細化前スラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、アルティマイザー)で245MPaの圧力にて3回処理し、微細繊維状セルロース3を得た。
As an absolutely dry mass of phosphorylated pulp (H type), 5000 parts by mass of ion-exchanged water was added to 100 parts by mass for dilution. Next, a 10% by mass tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 10 or more and 12 or less. Thereafter, the pulp slurry was dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then ion-exchanged water was poured again, and the mixture was stirred and dispersed uniformly. Subsequently, the operation of obtaining a dehydrated sheet by filtration and dehydration was repeated to sufficiently wash away the excess tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution to obtain phosphorylated pulp (TBA type) (carbon number of counter ion 16).
A mixed solvent of isopropanol / water (mass ratio: 70/30) is added to the resulting phosphorylated pulp (TBA type) so that the absolute dry solid concentration of phosphorylated pulp (TBA) is 1% by mass. Prepared. In this way, a slurry before refinement was obtained.
The obtained pre-micronized slurry was treated three times at a pressure of 245 MPa with a wet atomizer (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., an optimizer) to obtain fine fibrous cellulose 3.

<微細繊維状セルロースA(比較例用)の製造>
乾燥質量100質量部相当の未乾燥の針葉樹晒クラフトパルプと、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン 1−オキシル)1.25質量部と、臭化ナトリウム12.5質量部とを水10000質量部に分散させた。次いで、13質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、パルプ1.0gに対して次亜塩素酸ナトリウムの量が8.0mmolになるように加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10以上11以下に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なした。
<Manufacture of fine fibrous cellulose A (for comparative example)>
Undried softwood bleached kraft pulp equivalent to 100 parts by mass of dry mass, 1.25 parts by mass of TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl), and 12.5 parts by mass of sodium bromide It was dispersed in 10,000 parts by weight of water. Subsequently, 13 mass% sodium hypochlorite aqueous solution was added so that the quantity of sodium hypochlorite might be 8.0 mmol with respect to 1.0 g of pulp, and reaction was started. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to maintain the pH at 10 or more and 11 or less, and the reaction was regarded as complete when no change in pH was observed.

その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、5000質量部のイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。得られた脱水シートをFT−IRで赤外線吸収スペクトルを測定した。その結果、1730cm-1にカルボキシル基に基づく吸収が観察され、カルボキシル基の付加が確認された。この脱水シート(TEMPO酸化セルロース)を用いて、微細繊維状セルロースを調製した。 Thereafter, this pulp slurry is dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then the process of pouring 5000 parts by mass of ion exchange water, stirring and dispersing uniformly, and then dehydrating by filtration to obtain a dehydrated sheet is repeated twice. It was. An infrared absorption spectrum of the obtained dehydrated sheet was measured by FT-IR. As a result, absorption based on a carboxyl group was observed at 1730 cm −1 , confirming the addition of a carboxyl group. Using this dehydrated sheet (TEMPO oxidized cellulose), fine fibrous cellulose was prepared.

得られたTEMPO酸化セルロースにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、さらに湿式微粒化装置(スギノマシン社製、アルティマイザー)で245MPaの圧力にて3回処理し、微細繊維状セルロースAを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースはセルロースI型結晶を維持していることが確認された。   Ion exchange water was added to the obtained TEMPO oxidized cellulose to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was further treated three times at a pressure of 245 MPa with a wet atomization apparatus (manufactured by Sugino Machine, Optimizer) to obtain fine fibrous cellulose A. X-ray diffraction confirmed that the fine fibrous cellulose maintained cellulose I type crystals.

(微細繊維状セルロースの物性)
<繊維幅の測定>
微細繊維状セルロースの繊維幅を下記の方法で測定した。
湿式微粒化装置にて処理をした微細繊維状セルロースの上澄み液を、微細繊維状セルロースの濃度が0.01質量%以上0.1質量%以下となるように水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。乾燥後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子社製、JEOL−2000EX)により観察した。微細繊維状セルロース1〜3及び微細繊維状セルロースAは、繊維幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることを確認した。
(Physical properties of fine fibrous cellulose)
<Measurement of fiber width>
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured by the following method.
The supernatant of the fine fibrous cellulose treated with the wet atomization apparatus was diluted with water so that the concentration of the fine fibrous cellulose was 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and subjected to a hydrophilic treatment. It was dripped on the carbon grid film. After drying, it was stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.). It was confirmed that the fine fibrous cellulose 1 to 3 and the fine fibrous cellulose A were fine fibrous cellulose having a fiber width of about 4 nm.

<置換基量の測定>
置換基導入量は、繊維原料へのリン酸基もしくはカルボン酸基の導入量であり、この値が大きいほど、多くのリン酸基もしくはカルボン酸基が導入されている。置換基導入量は、対象となる微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈した後、イオン交換樹脂による処理、アルカリを用いた滴定によって測定した。イオン交換樹脂による処理では、0.2質量%繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った。その後、目開き90μmのメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離した。アルカリを用いた滴定では、イオン交換後の微細繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、スラリーが示す電気伝導度の値の変化を計測した。すなわち、図1(リン酸基)及び図2(カルボキシル基)に示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して、置換基導入量(mmol/g)とした。算出した結果は以下の表1に示した。
<Measurement of substituent amount>
The introduction amount of the substituent is the introduction amount of the phosphoric acid group or carboxylic acid group to the fiber raw material. The larger this value, the more phosphoric acid groups or carboxylic acid groups are introduced. The amount of substituent introduced was measured by diluting the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so that the content was 0.2% by mass, and then treating with ion-exchange resin and titration with alkali. In the treatment with an ion exchange resin, 1/10 by volume of a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Co., Ltd., conditioned) is added to the 0.2 mass% fibrous cellulose-containing slurry and shaken for 1 hour. Went. Thereafter, the mixture was poured onto a mesh having an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry. In the titration using an alkali, the change in the value of electrical conductivity exhibited by the slurry was measured while adding a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution to the fine fibrous cellulose-containing slurry after ion exchange. That is, the alkali amount (mmol) required in the first region of the curves shown in FIG. 1 (phosphate group) and FIG. 2 (carboxyl group) is divided by the solid content (g) in the titration target slurry, The amount of substituent introduced (mmol / g). The calculated results are shown in Table 1 below.

<重合度の測定>
微細繊維状セルロースを構成するセルロース分子の平均重合度の評価は下記の論文を参考に行なった。
TAPPI International Standard; ISO/FDIS 5351, 2009.
Smith, D. K.; Bampton, R. F.; Alexander, W. J. Ind. Eng. Chem.,Process Des. Dev. 1963, 2, 57−62.
<Measurement of degree of polymerization>
The average degree of polymerization of cellulose molecules constituting fine fibrous cellulose was evaluated with reference to the following paper.
TAPPI International Standard; ISO / FDIS 5351, 2009.
Smith, DK; Bampton, RF; Alexander, WJ Ind.Eng. Chem., Process Des. Dev. 1963, 2, 57−62.

対象となる微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が2±0.3質量%となるように希釈した懸濁液30gを遠沈管に分取して冷凍庫に一晩静置し、凍結させた。さらに凍結乾燥機で5日間以上乾燥させた後、105℃に設定した定温乾燥機で3時間以上4時間以下加熱し、絶乾状態の微細繊維状セルロースを得た。
リファレンスを測定するために、空の50ml容量のスクリュー管に純水15mlと1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液を調製した。キャノンフェンスケ粘度計に上記の0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分置いた後、落下時間を測定して溶媒落下時間とした。
30 g of a suspension of fine fibrous cellulose that has been diluted with ion-exchanged water so that the content is 2 ± 0.3% by mass is collected in a centrifuge tube, left in a freezer overnight, and frozen. It was. Furthermore, after drying with a freeze dryer for 5 days or more, it was heated for 3 hours or more and 4 hours or less with a constant temperature dryer set at 105 ° C. to obtain absolutely dry fine fibrous cellulose.
In order to measure the reference, 15 ml of pure water and 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine were added to an empty 50 ml capacity screw tube to prepare a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. The above-mentioned 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution (10 ml) was put into a Canon Fenske viscometer, and after 5 minutes, the drop time was measured to determine the solvent drop time.

次に、微細繊維状セルロースの粘度を測定するため、絶乾状態の微細繊維状セルロース0.14g以上0.16g以下を空の50ml容量のスクリュー管に量り取り、純水15mlを添加した。さらに1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、自転公転式スーパーミキサーで1000rpm10分撹拌し、0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液とした。リファレンスの測定と同様に、キャノンフェンスケ粘度計に調製した0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分置いた後、落下時間を測定した。三回測定し、その平均値を用いた。   Next, in order to measure the viscosity of the fine fibrous cellulose, 0.14 g or more and 0.16 g or less of the dried fine fibrous cellulose was weighed into an empty 50 ml capacity screw tube, and 15 ml of pure water was added. Furthermore, 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine was added, and the mixture was stirred at 1000 rpm for 10 minutes with a rotation / revolution super mixer to obtain a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. Similarly to the measurement of the reference, 10 ml of a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution prepared in a Cannon Fenceke viscometer was added and left for 5 minutes, and then the drop time was measured. Three measurements were taken and the average value was used.

測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロースの質量、溶媒落下時間、及び微細繊維状セルロースを溶解させた銅エチレンジアミン溶液の落下時間から下式を用いて重合度を算出した。なお、下記の平均重合度は三回測定した値の平均値である。
測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロース質量:a(g)(但し、aは0.14以上0.16以下)
溶液のセルロース濃度:c=a/30(g/mL)
溶媒落下時間:t0(sec)
微細繊維状セルロース溶液の落下時間:t(sec)
溶液の相対粘度:ηrel=t/t0
溶液の比粘度:ηsp=ηrel―1
固有粘度:[η]=ηsp/c(1+0.28ηsp
重合度:DP=[η]/0.57
The degree of polymerization was calculated from the mass of the absolutely dry fine fibrous cellulose used for the measurement, the solvent dropping time, and the dropping time of the copper ethylenediamine solution in which the fine fibrous cellulose was dissolved, using the following equation. In addition, the following average degree of polymerization is an average value of the values measured three times.
Absolutely dry fine fibrous cellulose used for measurement Mass: a (g) (where a is 0.14 to 0.16)
Cellulose concentration of the solution: c = a / 30 (g / mL)
Solvent falling time: t 0 (sec)
Drop time of fine fibrous cellulose solution: t (sec)
Relative viscosity of the solution: η rel = t / t 0
Specific viscosity of the solution: η sp = η rel -1
Intrinsic viscosity: [η] = η sp /c(1+0.28η sp )
Degree of polymerization: DP = [η] /0.57

Figure 2017117695
Figure 2017117695

<実施例1>
シリカ微粒子(富士シリシア化学(株)製、サイリシア310、粒子径:1.4μm)100gに分散媒として水51gを加え、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)で3000rpmにて15分間撹拌した。その後、固形分濃度が2質量%の微細繊維状セルロース1の懸濁液50g(微細繊維状セルロース1の固形分1gと水49gの懸濁液)を加え、ディスパーザーでさらに1時間撹拌した。このようにして、シリカ微粒子50質量%、分散媒100質量部(上記分散媒51g+水49g)に対する微細繊維状セルロースの固形分濃度が1質量部の電池用セパレータ塗液を得た。
<Example 1>
51 g of water was added as a dispersion medium to 100 g of silica fine particles (Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., Sylycia 310, particle size: 1.4 μm). K. The mixture was stirred for 15 minutes at 3000 rpm with a homodisper (manufactured by Tokushu Kika Kogyo). Thereafter, 50 g of a suspension of fine fibrous cellulose 1 having a solid content concentration of 2 mass% (a suspension of 1 g of the solid content of fine fibrous cellulose 1 and 49 g of water) was added, and the mixture was further stirred for 1 hour with a disperser. In this way, a battery separator coating liquid was obtained in which the solid content concentration of fine fibrous cellulose was 1 part by mass with respect to 50% by mass of silica fine particles and 100 parts by mass of the dispersion medium (51 g of the dispersion medium + 49 g of water).

<実施例2>
実施例1においてシリカ微粒子にあらかじめ加える水の量を65.7gとし、固形分濃度が2質量%の微細繊維状セルロース1の懸濁液の添加量を35g(微細繊維状セルロース1の固形分0.7g、水34.3g)として電池用セパレータ塗液を調製した以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Example 2>
In Example 1, the amount of water added to the silica fine particles in advance was 65.7 g, and the added amount of the suspension of the fine fibrous cellulose 1 having a solid content concentration of 2% by mass was 35 g (the solid content of the fine fibrous cellulose 1 was 0%). The same procedure as in Example 1 was carried out except that a battery separator coating solution was prepared as 0.7 g and water 34.3 g).

<実施例3>
実施例1においてシリカ微粒子にあらかじめ加える水の量を80.4gとし、固形分濃度が2質量%の微細繊維状セルロース1の懸濁液の添加量を20g(微細繊維状セルロース1の固形分0.4g、水19.6g)として電池用セパレータ塗液を調製した以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Example 3>
In Example 1, the amount of water added to the silica fine particles in advance was 80.4 g, and the added amount of the suspension of the fine fibrous cellulose 1 having a solid content concentration of 2% by mass was 20 g (the solid content of the fine fibrous cellulose 1 was 0%). All were performed in the same manner as in Example 1 except that a battery separator coating solution was prepared as .4 g and water 19.6 g).

<実施例4>
実施例1において微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロース2に代えた以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Example 4>
The same procedure as in Example 1 was performed except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose 2 in Example 1.

<実施例5>
実施例2において微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロース2に代えた以外は全て実施例2と同様に行なった。
<Example 5>
The same procedure as in Example 2 was performed except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose 2 in Example 2.

<実施例6>
実施例3において微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロース2に代えた以外は全て実施例3と同様に行なった。
<Example 6>
The same procedure as in Example 3 was performed except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose 2 in Example 3.

<実施例7>
実施例1においてシリカ微粒子をベーマイト(河合石灰工業(株)製、セラシュールBMB、粒子径:1.5μm以上2μm以下)に代えた以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Example 7>
The same procedure as in Example 1 was performed except that the silica fine particles were replaced with boehmite (manufactured by Kawai Lime Industry Co., Ltd., Cerasur BMB, particle diameter: 1.5 μm to 2 μm).

<実施例8>
実施例2においてシリカ微粒子をベーマイト(河合石灰工業(株)製、セラシュールBMB、粒子径:1.5μm以上2μm以下)に代えた以外は全て実施例2と同様に行なった。
<Example 8>
The same procedure as in Example 2 was performed except that the silica fine particles were replaced with boehmite (manufactured by Kawai Lime Industry Co., Ltd., Cerasur BMB, particle diameter: 1.5 μm to 2 μm).

<実施例9>
実施例3においてシリカ微粒子をベーマイト(河合石灰工業(株)製、セラシュールBMB、粒子径:1.5μm以上2μm以下)に代えた以外は全て実施例3と同様に行なった。
<Example 9>
The same procedure as in Example 3 was performed except that the silica fine particles were replaced with boehmite (manufactured by Kawai Lime Industry Co., Ltd., Cerasur BMB, particle size: 1.5 μm to 2 μm) in Example 3.

<実施例10>
実施例1においてシリカ微粒子をアルミナ(日本軽金属(株)製、微粒アルミナA32、粒子径:1μm)に代えた以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Example 10>
The same procedure as in Example 1 was conducted except that silica fine particles were replaced with alumina (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., fine alumina A32, particle diameter: 1 μm) in Example 1.

<実施例11>
実施例2においてシリカ微粒子をアルミナ((日本軽金属(株)製、微粒アルミナA32、粒子径:1μm)に代えた以外は全て実施例2と同様に行なった。
<Example 11>
The same procedure as in Example 2 was performed except that the silica fine particles were replaced with alumina (produced by Nippon Light Metal Co., Ltd., fine alumina A32, particle diameter: 1 μm) in Example 2.

<実施例12>
実施例3においてシリカ微粒子をアルミナ(日本軽金属(株)製、微粒アルミナA32、粒子径:1μm)に代えた以外は全て実施例3と同様に行なった。
<Example 12>
The same procedure as in Example 3 was conducted except that the silica fine particles were replaced with alumina (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., fine alumina A32, particle size: 1 μm) in Example 3.

<実施例13>
実施例1において微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロース3とし、シリカ微粒子にあらかじめ加える分散媒をイソプロピルアルコール(IPA)/水=70/30(質量比)の混合溶媒60.4gとし、固形分濃度が1質量%の微細繊維状セルロース3の懸濁液の添加量を40g(微細繊維状セルロース3の固形分0.4g、分散媒39.6g)として電池用セパレータ塗液を調製した以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Example 13>
In Example 1, the fine fibrous cellulose 1 is the fine fibrous cellulose 3, the dispersion medium added in advance to the silica fine particles is a mixed solvent of isopropyl alcohol (IPA) / water = 70/30 (mass ratio) 60.4 g, and the solid content The battery separator coating liquid was prepared except that the addition amount of the suspension of fine fibrous cellulose 3 having a concentration of 1% by mass was 40 g (the solid content of fine fibrous cellulose 3 was 0.4 g and the dispersion medium was 39.6 g). All were carried out in the same manner as in Example 1.

<実施例14>
実施例1においてシリカ微粒子の添加量を25gとした以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Example 14>
The same procedure as in Example 1 was performed except that the amount of silica fine particles added in Example 1 was 25 g.

<実施例15>
実施例2においてシリカ微粒子の添加量を25gとした以外は全て実施例2と同様に行なった。
<Example 15>
The procedure of Example 2 was repeated except that the amount of silica fine particles added was 25 g.

<実施例16>
実施例3においてシリカ微粒子の添加量を25gとした以外は全て実施例3と同様に行なった。
<Example 16>
The procedure of Example 3 was repeated except that the amount of silica fine particles added was 25 g.

<実施例17>
実施例14においてシリカ微粒子にあらかじめ加える水の量を26.5gとし、固形分濃度が2質量%の微細繊維状セルロース1の懸濁液の添加量を75g(微細繊維状セルロース1の固形分1.5g、水73.5g)として電池用セパレータ塗液を調製した以外は全て実施例14と同様に行なった。
<Example 17>
In Example 14, the amount of water added to the silica fine particles in advance was 26.5 g, and the added amount of the suspension of fine fibrous cellulose 1 having a solid content concentration of 2 mass% was 75 g (solid content 1 of fine fibrous cellulose 1). All were carried out in the same manner as in Example 14 except that the battery separator coating solution was prepared as 0.5 g and water 73.5 g).

<比較例1>
実施例1において微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロースAに代えた以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Comparative Example 1>
The same procedure as in Example 1 was performed except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose A in Example 1.

<比較例2>
実施例1において微細繊維状セルロース1をカルボキシメチルセルロース(株式会社テルナイト製、テルポリマーH)に代えた以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Comparative example 2>
The same procedure as in Example 1 was performed except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with carboxymethyl cellulose (Telnite H, manufactured by Ternite Co., Ltd.) in Example 1.

<比較例3>
実施例1において微細繊維状セルロース1をキサンタンガム(東京化成(株)製)に代えた以外は全て実施例1と同様に行なった。
<Comparative Example 3>
The same procedure as in Example 1 was conducted except that fine fibrous cellulose 1 was replaced with xanthan gum (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in Example 1.

<比較例4>
実施例14において微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロースAに代えた以外は全て実施例14と同様に行なった。
<Comparative example 4>
The same procedure as in Example 14 was performed except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose A in Example 14.

<比較例5>
実施例14において微細繊維状セルロース1をカルボキシメチルセルロースに代えた以外は全て実施例14と同様に行なった。
<Comparative Example 5>
The same procedure as in Example 14 was conducted except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with carboxymethyl cellulose in Example 14.

(基材の作製)
ポリエチレン繊維(繊維長:5mm、繊維強度:28cN/dtex、弾性率:900cN/dtex)を0.2質量%となるように水に分散し、湿式抄紙法にて、ランダムな配向のウェブを形成した。このウェブに接着剤としてエチレン−(メタ)アクリル酸系樹脂(東邦化学製、ハイテックS−3148、エチレン/アクリル酸=80質量部/20質量部、樹脂末端にウレタン基を有する)を対ポリエチレン繊維比で10質量%となるように噴霧した後、110℃に設定した熱風乾燥機にて乾燥することによって30g/m2の不織布を得た。この不織布に対しカレンダー処理を行い密度が0.64g/cm3の不織布を得た。この不織布を、電池用セパレータ塗液を塗工するための不織布基材とした。
(Preparation of base material)
Polyethylene fiber (fiber length: 5 mm, fiber strength: 28 cN / dtex, elastic modulus: 900 cN / dtex) is dispersed in water so as to be 0.2% by mass, and a randomly oriented web is formed by wet papermaking. did. Ethylene- (meth) acrylic acid resin (manufactured by Toho Chemical Co., Ltd., Hitech S-3148, ethylene / acrylic acid = 80 parts by mass / 20 parts by mass, having a urethane group at the end of the resin) as an adhesive to the web, and polyethylene fiber After spraying so that it might become 10 mass% in ratio, it dried with the hot air dryer set to 110 degreeC, and the nonwoven fabric of 30 g / m < 2 > was obtained. The nonwoven fabric was calendered to obtain a nonwoven fabric having a density of 0.64 g / cm 3 . This non-woven fabric was used as a non-woven fabric substrate for applying a battery separator coating solution.

(電池用セパレータの作製)
上記不織布基材に乾燥後の電池用セパレータ塗液付着量が5g/m2となるよう、電池用セパレータ塗液を塗工して電池用セパレータを作製した。
(Preparation of battery separator)
A battery separator coating solution was applied to the nonwoven fabric substrate so that the amount of the battery separator coating solution deposited after drying was 5 g / m 2 to prepare a battery separator.

(電池用セパレータ塗液の評価)
電池用セパレータ塗液の安定性を確認するために、以下の評価を行なった。電池用セパレータ塗液においては、撹拌後も粘度低下が小さく、微粒子分散性が良好なものが塗液安定性が高いといえる。
(Evaluation of battery separator coating solution)
In order to confirm the stability of the battery separator coating liquid, the following evaluation was performed. In the battery separator coating solution, it can be said that the coating solution stability is high when the viscosity decrease is small after stirring and the fine particle dispersibility is good.

<粘度低下度評価>
調製後の電池用セパレータ塗液の粘度をB型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて25℃にて測定した後、
T.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)で3000rpmにて3時間撹拌し、再度粘度の測定を行なった。粘度低下率は、下記式で算出し、以下の基準で評価した。
粘度低下率(%)=(撹拌前の粘度−撹拌後の粘度)/撹拌前の粘度×100
○:粘度低下率が10%未満
△:粘度低下率が10%以上20%未満
×:粘度低下率が20%以上
<Viscosity reduction evaluation>
After measuring the viscosity of the battery separator coating liquid after preparation at 25 ° C. using a B-type viscometer (BLOOKFIELD, analog viscometer T-LVT),
T.A. K. The mixture was stirred for 3 hours at 3000 rpm with a homodisper (manufactured by Koki Kogyo Co., Ltd.), and the viscosity was measured again. The viscosity reduction rate was calculated by the following formula and evaluated according to the following criteria.
Viscosity reduction rate (%) = (viscosity before stirring−viscosity after stirring) / viscosity before stirring × 100
○: Viscosity reduction rate is less than 10% Δ: Viscosity reduction rate is 10% or more and less than 20% ×: Viscosity reduction rate is 20% or more

<微粒子分散性>
電池用セパレータ塗液を23℃で1日静置した後、粒子の沈降の有無を確認し、以下の基準で評価した。
○:微粒子の沈降がなく、上澄み層が存在しない。
×:微粒子の沈降があり、上澄み層が存在する。
<Fine particle dispersibility>
After leaving the battery separator coating liquid at 23 ° C. for one day, the presence or absence of particle sedimentation was confirmed and evaluated according to the following criteria.
○: There is no sedimentation of fine particles, and there is no supernatant layer.
X: There is sedimentation of fine particles, and there is a supernatant layer.

(電池用セパレータの評価)
<塗工性>
不織布基材に乾燥後の電池用セパレータ塗液付着量が5g/m2となるよう、電池用セパレータ塗液を塗工し、塗工性(塗工できるか否か)を以下の基準で評価した。
○:塗工後の外観観察で全面にムラがない。
△:塗工後の外観観察で一部にムラ部分がある。
×:塗工後の外観観察で全面にムラがみられる。もしくは塗工自体が出来ない。
(Evaluation of battery separator)
<Coating property>
The battery separator coating solution was applied to the nonwoven fabric substrate so that the amount of the battery separator coating solution after drying would be 5 g / m 2, and the coating property (whether coating was possible) was evaluated according to the following criteria. did.
○: There is no unevenness on the entire surface in the appearance observation after coating.
(Triangle | delta): There exists a nonuniformity part in the external appearance observation after coating.
X: Unevenness is observed on the entire surface by appearance observation after coating. Or coating itself is not possible.

<裏抜け>
不織布基材に乾燥後の電池用セパレータ塗液付着量が5g/m2となるよう、電池用セパレータ塗液を塗工し、電池用セパレータ塗液の裏抜け有無を確認した。
○:ラボ塗工時に塗工台紙へ塗液の付着がない。
×:ラボ塗工時に塗工台紙へ塗液の付着が見られる。
<Back-through>
The battery separator coating liquid was applied to the nonwoven fabric substrate so that the amount of the battery separator coating liquid adhered after drying was 5 g / m 2, and the presence or absence of back-through of the battery separator coating liquid was confirmed.
○: There is no adhesion of the coating liquid to the coating board during lab coating.
X: Adhesion of the coating solution to the coating board is observed during lab coating.

Figure 2017117695
Figure 2017117695

Figure 2017117695
Figure 2017117695

表2及び3からわかるように、実施例で得られた電池用セパレータ塗液は、粘度低下率が小さくかつ微粒子分散性に優れている。また、実施例で得られた電池用セパレータ塗液を塗工して電池用セパレータを作製する際には、塗工性が良好であり、塗液の裏抜けも抑制されていた。
一方、比較例で得られた電池用セパレータ塗液は微粒子分散性に劣っていた。また、粘度低下率も良好ではないものがあった。比較例で得られた電池用セパレータ塗液を塗工して作製した電池用セパレータにおいては、塗液の裏抜けが発生していた。
As can be seen from Tables 2 and 3, the battery separator coating liquids obtained in the examples have a low viscosity reduction rate and excellent fine particle dispersibility. Moreover, when the battery separator coating liquid obtained in the examples was applied to produce a battery separator, the coating property was good and the back-through of the coating liquid was suppressed.
On the other hand, the battery separator coating solution obtained in the comparative example was inferior in fine particle dispersibility. In addition, there were some cases where the viscosity reduction rate was not good. In the battery separator produced by applying the battery separator coating liquid obtained in the comparative example, the coating liquid was broken through.

Claims (10)

繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースを含む電池用セパレータ塗液用増粘剤。   A thickener for battery separator coating liquid containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 or more and 2000 or less. 前記微細繊維状セルロースはリン酸化セルロースである請求項1に記載の電池用セパレータ塗液用増粘剤。   The thickener for battery separator coating liquid according to claim 1, wherein the fine fibrous cellulose is phosphorylated cellulose. 繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースと、微粒子と、分散媒と、を含む電池用セパレータ塗液。   A battery separator coating solution comprising fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 to 2000, fine particles, and a dispersion medium. 前記微細繊維状セルロースはリン酸化セルロースである請求項3に記載の電池用セパレータ塗液。   The battery separator coating liquid according to claim 3, wherein the fine fibrous cellulose is phosphorylated cellulose. 前記微細繊維状セルロースの含有量は、前記分散媒の100質量部に対して、0.1質量部以上1.3質量部以下である請求項3又は4に記載の電池用セパレータ塗液。   The battery separator coating liquid according to claim 3 or 4, wherein the content of the fine fibrous cellulose is 0.1 parts by mass or more and 1.3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dispersion medium. 前記微粒子は無機微粒子である請求項3〜5のいずれか1項に記載の電池用セパレータ塗液。   The battery separator coating liquid according to claim 3, wherein the fine particles are inorganic fine particles. 基材と、塗工層を有する電池用セパレータであって、
前記塗工層は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400以上2000以下の微細繊維状セルロースと、微粒子とを含む電池用セパレータ。
A battery separator having a substrate and a coating layer,
The coating layer is a battery separator including fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of 400 to 2000 and fine particles.
前記微細繊維状セルロースはリン酸化セルロースである請求項7に記載の電池用セパレータ。   The battery separator according to claim 7, wherein the fine fibrous cellulose is phosphorylated cellulose. 前記微粒子は無機微粒子である請求項7又は8に記載の電池用セパレータ。   The battery separator according to claim 7 or 8, wherein the fine particles are inorganic fine particles. 前記基材は、ポリオレフィン系樹脂を含む請求項7〜9のいずれか1項に記載の電池用セパレータ。   The battery separator according to any one of claims 7 to 9, wherein the base material includes a polyolefin-based resin.
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