JP2018063926A - Battery separator, battery, and battery separator coating liquid - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery separator coating liquid which has both of superior fine particle dispersibility and excellent coatability, and which enables the formation of a battery separator having an excellent mechanical strength.SOLUTION: The present invention relates to a battery separator comprising a base material, and a fiber-containing layer. The fiber-containing layer comprises a fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and including an ionic substituent group, fine particles, and a binder resin.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、電池用セパレータ、電池及び電池用セパレータ塗液に関する。   The present invention relates to a battery separator, a battery, and a battery separator coating solution.

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。例えば、特許文献1には、無機微粒子とバインダー高分子を含む活性層を有する電池用セパレータが開示されている。ここでは、バインダー高分子により無機微粒子同士が結びつき、無機微粒子同士の間隙が気孔構造となっている。   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. For example, Patent Document 1 discloses a battery separator having an active layer containing inorganic fine particles and a binder polymer. Here, the inorganic fine particles are connected by the binder polymer, and the gap between the inorganic fine particles has a pore structure.

上述したような活性層を形成する際には、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工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。   When forming an active layer as described above, a coating liquid containing inorganic fine particles is applied to the surface of a 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行われている。このような増粘剤としては、例えばキサンタンガム等の増粘剤が用いられている。また、特許文献2では、増粘剤としてセルロース繊維を用いることが検討されている。特許文献2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おり、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増粘剤として用いられている。   In order to increase the dispersibility of the inorganic fine particles in the coating liquid, a thickener is added to the coating liquid. As such a thickener, for example, a thickener such as xanthan gum is used. Moreover, in patent document 2, using a cellulose fiber as a thickener is examined. Patent Document 2 discloses a battery separator coating solution containing cellulose fibers. Here, bacterial cellulose fibers or nanocellulose fibers prepared by dissociating crystalline cellulose are used as thickeners. .

特表2008−524824号公報Special table 2008-524824 特開2015−84318号公報JP-A-2015-84318

電池用セパレータ塗液においては、優れた微粒子分散性と塗工性が求められる。また、リチウムイオン二次電池は、様々な用途で使用されるものであるから、用途によっては、優れた機械的強度が求められる場合がある。そこで、本発明は、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えた電池用セパレータ塗液であって、優れた機械的強度を有する電池用セパレータを形成し得る電池用セパレータ塗液を提供することを目的とする。   In battery separator coating liquids, excellent fine particle dispersibility and coating properties are required. Moreover, since a lithium ion secondary battery is used for various uses, the outstanding mechanical strength may be calculated | required depending on the use. Therefore, the present invention provides a battery separator coating liquid that has both excellent fine particle dispersibility and coating properties, and can form a battery separator having excellent mechanical strength. For the purpose.

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、電池用セパレータ塗液において、繊維含有層に繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含有させることにより、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えた電池用セパレータ塗液であって、優れた機械的強度を有する電池用セパレータを形成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-mentioned problems, the present inventors have found that in the battery separator coating liquid, the fiber-containing layer has a fiber width of 1000 nm or less and a fibrous cellulose having an ionic substituent. And a fine particle and a binder resin to form a battery separator coating solution having excellent fine particle dispersibility and coating properties, and having excellent mechanical strength. It was found that a battery separator coating solution was obtained.
Specifically, the present invention has the following configuration.

[1] 基材と、繊維含有層とを有し、繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む電池用セパレータ。
[2] 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。
[3] 繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、微粒子100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である[1]又は[2]に記載の電池用セパレータ。
[4] 繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1である[1]〜[3]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[5] バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1種を含む[1]〜[4]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[6] 基材は、ポリオレフィン系樹脂を含む[1]〜[5]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の電池用セパレータを備える電池。
[8] 繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む電池用セパレータ塗液。
[9] 繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[8]に記載の電池用セパレータ塗液。
[10] 繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、微粒子100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である[8]又は[9]に記載の電池用セパレータ塗液。
[11] 繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1である[8]〜[10]のいずれかに記載の電池用セパレータ塗液。
[12] バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1種を含む[8]〜[11]のいずれかに記載の電池用セパレータ塗液。
[1] A battery including a base material and a fiber-containing layer, the fiber-containing layer having a fiber width of 1000 nm or less and having fibrous cellulose having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin. Separator.
[2] The battery separator according to [1], wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[3] The battery separator according to [1] or [2], wherein the total content of the fibrous cellulose and the binder resin is 0.1 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles.
[4] The battery separator according to any one of [1] to [3], wherein the mass ratio of the fibrous cellulose content to the binder resin content is 1:99 to 99: 1.
[5] The battery separator according to any one of [1] to [4], wherein the binder resin includes at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin.
[6] The battery separator according to any one of [1] to [5], wherein the base material includes a polyolefin resin.
[7] A battery comprising the battery separator according to any one of [1] to [6].
[8] A battery separator coating solution having a fiber width of 1000 nm or less and containing fibrous cellulose having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin.
[9] The battery separator coating liquid according to [8], wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[10] The battery separator coating according to [8] or [9], wherein the total content of the fibrous cellulose and the binder resin is 0.1 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles. liquid.
[11] The battery separator coating liquid according to any one of [8] to [10], wherein the mass ratio of the fibrous cellulose content to the binder resin content is 1:99 to 99: 1.
[12] The battery separator coating liquid according to any one of [8] to [11], wherein the binder resin includes at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin.

本発明によれば、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えた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から形成された電池用セパレータは、機械的強度に優れている。   According to the present invention, a battery separator coating solution having both excellent fine particle dispersibility and coating properties can be obtained. Moreover, the battery separator formed from the battery separator coating liquid of the present invention is excellent in mechanical strength.

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)
本発明は、基材と、繊維含有層を有する電池用セパレータに関するものでもある。繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む。なお、本明細書においては、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを、微細繊維状セルロースともいう。
(Separator for battery)
The present invention also relates to a battery separator having a substrate and a fiber-containing layer. The fiber-containing layer has a fiber width of 1000 nm or less, and includes fibrous cellulose having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin. In the present specification, fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less is also referred to as fine fibrous cellulose.

本発明の電池用セパレータは、上記構成を有するものであるため、機械的強度に優れている。具体的には、本発明の電池用セパレータにおいては、外部衝撃が加えられた場合であっても爆発の発生が抑制されており、安全性にも優れた電池用セパレータである。   Since the battery separator of the present invention has the above configuration, it is excellent in mechanical strength. Specifically, in the battery separator of the present invention, even when an external impact is applied, the occurrence of explosion is suppressed and the battery separator is excellent in safety.

本発明の電池用セパレータの繊維含有層は、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えた電池用セパレータ塗液を基材上に塗工することで形成されている。このため、形成される繊維含有層中では、微粒子が一様に分散しており、繊維含有層の塗工ムラが発生していない。なお、本明細書においては、塗工性の評価は繊維含有層の塗工ムラの有無で判定できる。
さらに、本発明の電池用セパレータにおいては、繊維含有層の全域にわたって均一な気孔が形成されている点にも特徴がある。このように、本発明の電池用セパレータにおける繊維含有層においては、塗工ムラの発生が抑えられており、微粒子の分散性に優れており、かつ均一な気孔が形成されているから、電池用セパレータとしての性能が良好であることに加え、安全性が高い。
The fiber-containing layer of the battery separator of the present invention is formed by coating a battery separator coating solution having excellent fine particle dispersibility and coating properties on a substrate. For this reason, fine particles are uniformly dispersed in the formed fiber-containing layer, and coating unevenness of the fiber-containing layer does not occur. In the present specification, the applicability can be evaluated based on the presence or absence of coating unevenness of the fiber-containing layer.
Furthermore, the battery separator of the present invention is also characterized in that uniform pores are formed over the entire area of the fiber-containing layer. Thus, in the fiber-containing layer in the battery separator of the present invention, the occurrence of coating unevenness is suppressed, the fine particle dispersibility is excellent, and uniform pores are formed. In addition to good performance as a separator, safety is high.

(繊維含有層)
本発明の電池用セパレータは繊維含有層を有する。繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、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繊維含有層を有するものであればよく、基材の両面に繊維含有層を有するものであってもよいが、基材の片面に繊維含有層を有するものであることが好ましい。このような繊維含有層は、基材の表面に電池用セパレータ塗液を塗工することで形成される。本明細書においては、このような繊維含有層を塗工層と呼ぶこともある。なお、繊維含有層(塗工層)を形成する電池用セパレータ塗液の一部は、基材の微多孔の内部に侵入していてもよい。このような状態は、電池用セパレータ塗液の一部が、基材の表層領域に染みこんでいる状態とも言える。
(Fiber-containing layer)
The battery separator of the present invention has a fiber-containing layer. The fiber-containing layer has a fiber width of 1000 nm or less, and includes fibrous cellulose having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin.
The battery separator is not limited as long as it has a fiber-containing layer on at least one surface of the substrate, and may have a fiber-containing layer on both surfaces of the substrate, but the fiber-containing layer on one surface of the substrate. It is preferable that it has. Such a fiber-containing layer is formed by applying a battery separator coating solution on the surface of the substrate. In the present specification, such a fiber-containing layer may be referred to as a coating layer. A part of the battery separator coating liquid that forms the fiber-containing layer (coating layer) may penetrate into the microporous interior of the substrate. Such a state can also be said to be a state in which a part of the battery separator coating solution is infiltrated into the surface layer region of the substrate.

繊維含有層の厚みは、基材側の孔径、および厚さ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、0.5μm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 fiber-containing layer varies depending on the pore diameter and thickness on the base material side, but is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and 1 μm or more, for example. Is more preferable. Further, it is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and further preferably 10 μm or less.

<微細繊維状セルロース>
繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース(微細繊維状セルロース)を含む。
<Fine fibrous cellulose>
The fiber-containing layer contains fibrous cellulose (fine fibrous cellulose) having a fiber width of 1000 nm or less.

繊維含有層における微細繊維状セルロースの含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、0.01質量部以上40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、0.05質量部以上であることがより好ましく、0.1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、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、10質量部以下であることが特に好ましい。   The content of fine fibrous cellulose in the fiber-containing layer is preferably 0.01 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. The content of fine fibrous cellulose is more preferably 0.05 parts by mass or more, and further preferably 0.1 parts by mass or more. The content of fine fibrous cellulose is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. It is particularly preferred that

微細繊維状セルロースの平均重合度は、100以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、200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平均重合度は、2000以下であることが好ましく、1500以下であることがより好ましく、1200以下であることがさらに好ましく、1000以下であることが一層好ましく、750以下であることが特に好ましい。なお、微細繊維状セルロースの平均重合度は、400未満であることも好ましい。微細繊維状セルロースの平均重合度を400未満とすることにより、繊維含有層を薄膜(例えば、繊維含有層の坪量を2.5g/m2)にした際の塗工ムラの発生を抑制することができる。 The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, and further preferably 200 or more. Further, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, further preferably 1200 or less, still more preferably 1000 or less, and 750 or less. It is particularly preferred. In addition, it is also preferable that the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is less than 400. By making the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose less than 400, the occurrence of coating unevenness when the fiber-containing layer is made into a thin film (for example, the basis weight of the fiber-containing layer is 2.5 g / m 2 ) is suppressed. be able to.

なお、繊維含有層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。
この場合は、まず、繊維含有層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。
In addition, when calculating the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose in a fiber content layer, it measures after isolating the fine fibrous cellulose from the battery separator in the following procedures.
In this case, first, the surface of the fiber-containing layer 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.

繊維含有層表面に、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。
When the presence of fine fibrous cellulose is confirmed on the surface of the fiber-containing layer, 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.

そして、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。   And 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 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.

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分間置いた後、25℃における落下時間を測定して溶媒落下時間とする。   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 into a Canon Fenske viscometer and leave it for 5 minutes, then measure the drop time at 25 ° C. to make the solvent drop time.

上記のようにして得られた再生セルロースは、遠沈管に分取して冷凍庫に一晩静置し、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。上記のようにして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分間置いた後、25℃における落下時間を測定する。落下時間の測定は三回行い、その平均値を微細繊維状セルロース溶液の落下時間とする。   The regenerated cellulose obtained as described above is collected in a centrifuge tube, left in a freezer overnight, and frozen. 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. 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 dried regenerated cellulose obtained as described above, 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 Cannon Fenceke viscometer, and after 5 minutes, the drop time at 25 ° C. is measured. The drop time is measured three times, and the average value is taken as the drop time of the fine fibrous cellulose solution.

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
なお、微細繊維状セルロースの平均重合度は、上記方法で算出されるものであるため、粘度平均重合度と呼ばれることもある。
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 fine fibrous cellulose solution 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
In addition, since the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is calculated by the above method, it may be called the viscosity average degree of polymerization.

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。   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. Moreover, semi-chemical pulps such as semi-chemical pulp (SCP) and chemi-ground wood pulp (CGP), mechanical pulps such as ground wood pulp (GP), thermomechanical pulp (TMP, BCTMP) and the like can be mentioned, but are not particularly limited. 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。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 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. In this case, further superior performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion coefficient. 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、イオン性置換基を有する。イオン性置換基はアニオン基又はカチ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)、カルボキシル基又はカルボキシル基に由来する置換基(単にカルボキシル基ということもある)、及び、スルホン基又はスルホン基に由来する置換基(単にスルホン基ということもある)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。   Fine fibrous cellulose has an ionic substituent. The ionic substituent is preferably an anionic group or a cationic group. Examples of the anionic group include a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group (sometimes simply referred to as a phosphate group), a carboxyl group or a substituent derived from a carboxyl group (sometimes simply referred to as a carboxyl group), In addition, it is preferably at least one selected from a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (sometimes simply referred to as a sulfone group), and at least one selected from a phosphate group and a carboxyl group Is more preferable, and a phosphate group is particularly preferable. 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 2018063926
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 2018063926

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を100質量%以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。一方、セルロース繊維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 or more and 50% by mass or less, and most preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. 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. By making the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material 100% by mass or less, it is possible to balance the effect of improving the yield and the cost. On the other hand, a yield can be raised by making the addition amount of the phosphorus atom with respect to a cellulose fiber 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。本発明においては、例えば、リン酸基導入工程を2回行うことも好ましい態様である。   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. In the present invention, for example, it is also a preferred embodiment to perform the phosphate group introduction step twice.

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0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることが特に好ましい。また、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3.65mmol/g以下であることが好ましく、3.50mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。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。なお、本明細書において、微細繊維状セルロースが有するリン酸基の含有量(リン酸基の導入量)は、後述するように微細繊維状セルロースが有するリン酸基の強酸性基量と等しい。   The amount of phosphate group introduced is preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.50 mmol / g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. More preferably, it is particularly preferably 1.00 mmol / g or more. The amount of phosphate groups introduced is preferably 3.65 mmol / g or less, more preferably 3.50 mmol / g or less, and 3.00 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. More preferably. 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. In addition, in this specification, content of the phosphoric acid group which a fine fibrous cellulose has (introduction amount of a phosphoric acid group) is equal to the strongly acidic group amount of the phosphoric acid group which a fine fibrous cellulose has so that it may mention later.

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)。なお、第2領域と第3領域の境界点は、伝導度の2回微分値、すなわち伝導度の増分(傾き)の変化量が最大となる点で定義される。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”). The boundary point between the second region and the third region is defined as a point at which the amount of change in conductivity twice, that is, the increase (inclination) in conductivity is maximized. 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).

<カルボキシル基導入工程>
微細繊維状セルロースがカルボキシル基を有するものである場合、カルボキシル基導入工程を経ることで微細繊維状セルロースにカルボキシル基を導入することができる。カルボキシル基導入工程では、TEMPO酸化処理などの酸化処理やカルボン酸由来の基を有する化合物、その誘導体、またはその酸無水物もしくはその誘導体によって繊維原料を処理することで、微細繊維状セルロースにカルボキシル基を導入することができる。
<Carboxyl group introduction step>
When the fine fibrous cellulose has a carboxyl group, the carboxyl group can be introduced into the fine fibrous cellulose through a carboxyl group introduction step. In the carboxyl group introduction step, the fiber raw material is treated with an oxidation treatment such as a TEMPO oxidation treatment or a compound having a group derived from a carboxylic acid, a derivative thereof, or an acid anhydride or a derivative thereof, whereby a carboxyl group is added to the fine fibrous cellulose. Can be introduced.

カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されないが、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等トリカルボン酸化合物が挙げられる。   The compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid and itaconic acid, and tricarboxylic acid compounds such as citric acid and aconitic acid. .

カルボキシル基を有する化合物の酸無水物としては特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。   The acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, but examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. It is done.

カルボキシル基を有する化合物の誘導体としては特に限定されないが、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては特に限定されないが、マレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a derivative of the compound which has a carboxyl group, The derivative of the acid anhydride of the compound which has a carboxyl group and the acid anhydride imidation of a compound which has a carboxyl group are mentioned. Although it does not specifically limit as an acid anhydride imidation thing of a compound which has a carboxyl group, Imidation thing of dicarboxylic acid compounds, such as maleimide, succinic acid imide, and phthalic acid imide, is mentioned.

カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては特に限定されない。例えば、ジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等の、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が置換基(例えば、アルキル基、フェニル基等)で置換されたものが挙げられる。   The acid anhydride derivative of the compound having a carboxyl group is not particularly limited. For example, at least some of the hydrogen atoms of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group, such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, diphenylmaleic anhydride, etc. are substituted (for example, alkyl group, phenyl group, etc. ) Are substituted.

カルボキシル基導入工程において、TEMPO酸化処理を行う場合、その処理をpHが6以上8以下の条件で行うことも好ましい。このような処理工程は中性TEMPO酸化処理ともいう。中性TEMPO酸化処理は、例えば、リン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に、パルプと、触媒としてTEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)等のニトロキシラジカル、犠牲試薬として次亜塩素酸ナトリウムを添加することで行うことができる。さらに亜塩素酸ナトリウムを共存させることによって、酸化の過程で発生するアルデヒドを、効率的にカルボキシル基まで酸化することが出来る。   In the carboxyl group introduction step, when the TEMPO oxidation treatment is performed, it is also preferable to perform the treatment under conditions where the pH is 6 or more and 8 or less. Such a treatment process is also called neutral TEMPO oxidation treatment. Neutral TEMPO oxidation treatment includes, for example, sodium phosphate buffer (pH = 6.8), nitroxy such as pulp and TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) as a catalyst. This can be done by adding sodium hypochlorite as a radical or sacrificial reagent. Furthermore, by allowing sodium chlorite to coexist, an aldehyde generated during the oxidation process can be efficiently oxidized to a carboxyl group.

カルボキシル基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることが特に好ましい。また、カルボキシル基の導入量は、3.65mmol/g以下であることが好ましく、3.50mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。   The amount of carboxyl groups introduced is preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.50 mmol / g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. Is more preferable, and 0.90 mmol / g or more is particularly preferable. The amount of carboxyl group introduced is preferably 3.65 mmol / g or less, more preferably 3.50 mmol / g or less, and further preferably 3.00 mmol / g or less.

カルボキシル基の導入量は伝導度滴定法で測定することができる。伝導度滴定法による測定の際には、得られた微細繊維状セルロース含有スラリーに、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定する。   The amount of carboxyl group introduced can be measured by a conductivity titration method. In the measurement by the conductivity titration method, the introduction amount is measured by obtaining a change in conductivity while adding an aqueous sodium hydroxide solution to the obtained fine fibrous cellulose-containing slurry.

伝導度滴定法では、アルカリを加えていくと、図2に示した曲線を与える。この曲線は、電気伝導度が減少した後、伝導度の増分(傾き)がほぼ一定となるまでを第1領域、その後、伝導度の増分(傾き)が増加する第2領域に区分される。なお、第1領域、第2領域の境界点は、伝導度の2回微分値、すなわち伝導度の増分(傾き)の変化量が最大となる点で定義される。図2で示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分(g)で除して、カルボキシル基の導入量(mmol/g)とする。   In the conductivity titration method, the curve shown in FIG. 2 is given when alkali is added. This curve is divided into a first region until the conductivity increment (slope) becomes substantially constant after the electrical conductivity decreases, and then a second region where the conductivity increment (slope) increases. Note that the boundary point between the first region and the second region is defined as the point at which the amount of change in conductivity twice, that is, the increase (inclination) in conductivity is maximized. The alkali amount (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 2 is divided by the solid content (g) in the fine fibrous cellulose-containing slurry to be titrated, and the amount of carboxyl group introduced (mmol / g).

<アルカリ処理>
微細繊維状セルロースを製造する場合、リン酸基導入工程やカルボキシル基導入工程といったイオン性置換基導入工程と、後述する解繊処理工程と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、イオン性置換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>
In the case of producing fine fibrous cellulose, an alkali treatment may be performed between an ionic substituent introduction step such as a phosphate group introduction step or a carboxyl group introduction step and a defibration treatment step described later. Although it does not specifically limit as a method of an alkali treatment, For example, the method of immersing an ionic substituent 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、イオン性置換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 alkali 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 an ionic substituent introduction | transduction fiber, and is 1000 mass% or more and 10000 mass% or less. More preferably.

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、イオン性置換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、アルカリ処理済みイオン性置換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 the alkaline solution used in the alkali treatment step, the ionic substituent-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 ionic substituent-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、イオン性置換基導入工程と、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、イオン性置換基導入工程、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>
When manufacturing a fine fibrous cellulose, you may perform an acid treatment between an ionic substituent introduction | transduction process and the defibration process mentioned later. Moreover, you may perform an ionic substituent introduction | transduction process, an acid treatment, an alkali treatment, and a fibrillation treatment 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、イオン性置換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。また、使用する酸性液のpHは特に限定されないが、0から4が好ましく、より好ましくは1から3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 an ionic substituent 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. Moreover, the pH of the acidic solution to be used is not particularly limited, but is preferably 0 to 4, more preferably 1 to 3. 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100℃以下が好ましく、20℃以上90℃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120分以下が好ましく、10分以上60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、イオン性置換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 100 degreeC is preferable and 20 to 90 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 120 minutes or less are preferable, and 10 minutes or more and 60 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 an ionic substituent introduction | transduction fiber, and is 1000 mass% or more and 10000 mass% or less. More preferably.

<解繊処理>
セルロース繊維は、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。解繊処理工程では、イオン性置換基を有するセルロース繊維に対して解繊処理を施すことが解繊効率の観点から好ましい。
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 cellulose fibers are 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. In the defibrating process, it is preferable from the viewpoint of defibrating efficiency that the cellulose fiber having an ionic substituent is subjected to a defibrating process.
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 treatment, 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 fibrillators, grinders (stone mill type pulverizers), high-pressure homogenizers, ultra-high pressure homogenizers, high-pressure collision type pulverizers, ball mills, bead mills, disk type refiners, and conicals. 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.

<微粒子>
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 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、Li3PO4(リン酸三リチウム)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、Y23、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiy3(PLZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3(PMN−PT)、HfO2、Li3PO4、LixTiy(PO43(0<x<2、0<y<3)、LixAlyTiz(PO43(0<x<2、0<y<1、0<z<3)、(LiAlTiP)xy(0<x<4、0<y<13)、LixLayTiO3(0<x<2、0<y<3)、AlN(窒化アルミニウム)、Si34(窒化ケイ素)、CaF2(フッ化カルシウム)、BaF2(フッ化バリウム)、BaSO4(硫酸バリウム)、SiC、LixGeyzw(0<x<4、0<y<1、0<z<1、0<w<5)、Lixy(0<x<4、0<y<2)、SiS2(LixSiyz、0<x<3、0<y<2、0<z<4)、P25(Lixyz)(0<x<3、0<y<3、0<z<7)等が挙げられる。また、シリコーン、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(AlOOH)、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;カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子;なども用いることができる。中でも、BaTiO3、Li3PO4、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種の無機微粒子であることが好ましく、BaTiO3、アルミナ及びシリカから選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
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もできる。
Examples of the inorganic fine particles include iron oxide, Al 2 O 3 (alumina), SiO 2 (silica), TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO 2 , Li 3 PO 4 (trilithium phosphate), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2, MgO, NiO, CaO , ZnO, Y 2 O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), Pb (Mg 1 / 3 Nb 2/3 ) O 3 —PbTiO 3 (PMN-PT), HfO 2 , Li 3 PO 4 , Li x Ti y (PO 4 ) 3 (0 <x <2, 0 <y <3), Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 (0 <x <2,0 <y <1,0 <z <3), (LiAlTiP) x O y (0 <x <4,0 <y <13), li x La y TiO 3 (0 <x <2,0 <y <3), AlN ( aluminum nitride), Si 3 N 4 (silicon nitride), C F 2 (calcium fluoride), BaF 2 (barium fluoride), BaSO 4 (barium sulfate), SiC, Li x Ge y P z S w (0 <x <4,0 <y <1,0 <z < 1, 0 <w <5), Li x N y (0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <Z <4), P 2 S 5 (Li x P y S z ) (0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) and the like. Covalent crystal particles such as silicone and diamond; clay particles such as talc and montmorillonite; substances derived from mineral resources such as boehmite (AlOOH), zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite and bentonite Or carbonaceous fine particles such as carbon black and graphite can be used. Among these, at least one inorganic fine particle selected from BaTiO 3 , Li 3 PO 4 , alumina, silica and boehmite is preferable, and at least one selected from BaTiO 3 , alumina and silica is particularly preferable. .
Further, the surface of the fine particles may be coated with a material having electrical insulating properties (for example, a material constituting the insulating fine particles, etc.) to obtain fine particles having 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、繊維含有層の全質量に対して、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、99質量%以下であることが好ましく、96質量%以下であることがより好ましい。微粒子の含有量を上記範囲内とすることにより、電池用セパレータの耐熱性をより効果的に高めることができる。   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 fiber-containing layer. The content of the fine particles is preferably 99% by mass or less, and more preferably 96% by mass or less. By setting the content of the fine particles within the above range, the heat resistance of the battery separator can be more effectively increased.

<バインダー樹脂>
繊維含有層は、バインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、イオン伝導能を有する高分子を用いることが好ましい。本発明において、バインダー樹脂とは、微細繊維状セルロースとの結着作用を発揮し得るものをいう。結着作用を発揮し得る樹脂としては例えば、熱融着性の合成高分子を挙げることができる。例えば、カルボキシメチルセルロースは微細繊維状セルロースとの結着作用を発揮しないものであるため、バインダー樹脂には含まれない。
<Binder resin>
The fiber-containing layer contains a binder resin. As the binder resin, it is preferable to use a polymer having ion conductivity. In the present invention, the binder resin refers to one that can exert a binding action with fine fibrous cellulose. Examples of the resin capable of exhibiting a binding action include a heat-fusible synthetic polymer. For example, carboxymethylcellulose is not included in the binder resin because it does not exhibit a binding action with fine fibrous cellulose.

バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1であることが好ましい。   The binder resin is preferably at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin.

アクリル系樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のオレフィン成分と、(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体樹脂;
(メタ)アクリル酸単量体単位および(メタ)アクリル酸と共重合可能な以下の単量体単位((メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルへキシル、(メタ)アクリル酸オクチル等)を含むアクリル酸アルキル樹脂;
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、スチレン又はその誘導体によって変性された上記アクリル酸アルキル樹脂等の変性アクリル酸アルキル樹脂;
(メタ)アクリロニトリル、アクリル酸エステル、ヒドロキシアルキルアクリル酸エステルなど)からなる樹脂;及びポリアクリル酸等を挙げることができる。
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン等を挙げることができる。
ウレタン系樹脂としては、例えば、ポリウレタン、エポキシ変性ポリウレタン樹脂、シリコーン変性ポリウレタン樹脂等を挙げることができる。
シリコーン樹脂としては、例えば、メチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂、アルキッド変性シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、ポリエステル変性シリコーン樹脂等を挙げることができる。
As an acrylic resin, for example, a copolymer resin of an olefin component such as ethylene, propylene, butylene, isobutylene, and (meth) acrylic acid or (meth) acrylic ester;
The following monomer units copolymerizable with (meth) acrylic acid monomer units and (meth) acrylic acid (methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, (meth Acrylic acid containing) butyl acrylate, isobutyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, etc. Alkyl resins;
Modified alkyl acrylate resins such as the above-mentioned alkyl acrylate resins modified with epoxy resins, silicone resins, styrene or derivatives thereof;
(Meth) acrylonitrile, acrylic acid ester, hydroxyalkyl acrylic acid ester, etc.); and polyacrylic acid.
Examples of the polyolefin resin include polypropylene, polyethylene, polyisobutylene, and polystyrene.
Examples of the urethane resin include polyurethane, epoxy-modified polyurethane resin, and silicone-modified polyurethane resin.
Examples of the silicone resin include methyl silicone resin, methylphenyl silicone resin, alkyd-modified silicone resin, epoxy-modified silicone resin, acrylic-modified silicone resin, and polyester-modified silicone resin.

また、バインダー樹脂として、フッ素系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、アルキド系樹脂、アミノアルキド系樹脂、尿素系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ケイ素系樹脂、シラザン系樹脂、メラミン系樹脂等を用いてもよい。   As binder resins, fluorine rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), epoxy resin, polyvinyl chloride resin, vinyl acetate resin, phenol resin, alkyd resin, aminoalkyd resin, urea resin, vinyl Resin, polyester resin, silicon resin, silazane resin, melamine resin and the like may be used.

繊維含有層におけるバインダー樹脂の含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。バインダー樹脂の含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好ましい。また、バインダー樹脂の含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、15質量部以下であることが特に好ましい。   The content of the binder resin in the fiber-containing layer is preferably 0.1 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. The content of the binder resin is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.5 parts by mass or more. Further, the content of the binder resin is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. It is particularly preferred.

また、繊維含有層におけるバインダー樹脂の含有量は、繊維含有層の全質量に対して、1質量%以上であることが好ましい。なお、繊維含有層中に含有されるバインダー樹脂の同定、定量は例えば以下の様にして行う。繊維含有層に含有されるバインダー樹脂を熱分解GC−MSあるいはIR分光光度計により同定し、その後熱重量測定(TG)により、該当するバインダー樹脂分の熱分解による重量減少分より、含有されるバインダー樹脂及び含有量を測定する。   Moreover, it is preferable that content of the binder resin in a fiber content layer is 1 mass% or more with respect to the total mass of a fiber content layer. In addition, identification and fixed_quantity | quantitative_assay of binder resin contained in a fiber content layer are performed as follows, for example. The binder resin contained in the fiber-containing layer is identified by pyrolysis GC-MS or IR spectrophotometer, and then contained by the thermogravimetry (TG) from the weight reduction due to pyrolysis of the corresponding binder resin. Measure binder resin and content.

微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して0.1質量部以上40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とバインダー樹脂の合計含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.5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とバインダー樹脂の合計含有量は、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、10質量部以下であることが一層好ましく、5質量部以下であることが特に好ましい。微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量を上記範囲内とすることにより、繊維含有層の機械的強度をより高めることができる。   The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is preferably 0.1 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.5 parts by mass or more. Further, the total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, and further preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass. It is particularly preferred that the amount is not more than parts. By setting the total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin within the above range, the mechanical strength of the fiber-containing layer can be further increased.

微細繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1であることが好ましく、10:90〜90:10であることがより好ましい。微細繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比を上記範囲内とすることにより、繊維含有層の機械的強度をより高めることができる。   The mass ratio of the content of the fine fibrous cellulose and the content of the binder resin is preferably 1:99 to 99: 1, and more preferably 10:90 to 90:10. By setting the mass ratio of the content of the fine fibrous cellulose and the content of the binder resin within the above range, the mechanical strength of the fiber-containing layer can be further increased.

<他の成分>
繊維含有層は内添サイズ剤、アニオン性、ノニオン性、カチオン性あるいは両性の歩留り向上剤、濾水性向上剤等の内添助剤を必要に応じて添加することができる。内添サイズ剤の具体例としては、例えば、アルキルケテンダイマー系、アルケニル無水コハク酸系、スチレン−アクリル系、高級脂肪酸系、石油樹脂系サイズ剤、ロジン系サイズ剤、ポリビニルアルコール等が挙げられる。また、歩留り向上剤、濾水性向上剤の具体例としては、例えば、アルミニウム等の多価金属化合物(具体的には、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダ、塩基性アルミニウム化合物等)、各種澱粉類、凝集剤、ポリエチレンイミン、ポリアミン、ポリエチレンオキサイド等が例示できる。さらに、染料、pH調整剤、スライムコントロール剤、消泡剤、粘剤等の添加助剤も用途に応じて適宜使用できる。上記の内添助剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Other ingredients>
The fiber-containing layer may contain an internal additive such as an internal additive sizing agent, anionic, nonionic, cationic or amphoteric retention improver, drainage improver, and the like as necessary. Specific examples of the internally added sizing agent include alkyl ketene dimer, alkenyl succinic anhydride, styrene-acrylic, higher fatty acid, petroleum resin sizing agent, rosin sizing agent, and polyvinyl alcohol. Specific examples of yield improvers and drainage improvers include, for example, polyvalent metal compounds such as aluminum (specifically, sulfate bands, aluminum chloride, sodium aluminate, basic aluminum compounds, etc.), various starches. And coagulants, polyethyleneimine, polyamine, polyethylene oxide and the like. Furthermore, additive aids such as dyes, pH adjusters, slime control agents, antifoaming agents, and stickers can be appropriately used depending on the application. One of these internal additives may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

繊維含有層は凝集剤を含んでもよく、凝集剤は、繊維含有層における微粒子の担持効率を高めることができる。凝集剤は、微細繊維状セルロースをある程度凝集させることができるため、繊維含有層において微粒子を担持しやすくすることができる。さらに、歩留まり向上剤、もしくは濾水性向上剤により、微細繊維状セルロースの基材への移動が抑止され、後述する基材の目詰まりを防ぐ働きもする。   The fiber-containing layer may contain a flocculant, and the flocculant can increase the efficiency of supporting fine particles in the fiber-containing layer. Since the flocculant can agglomerate the fine fibrous cellulose to some extent, the flocculant can easily support fine particles in the fiber-containing layer. Further, the yield improver or the drainage improver suppresses the movement of the fine fibrous cellulose to the substrate, and also serves to prevent clogging of the substrate described later.

繊維含有層は、上記成分のほかに、有機イオン等を含んでもよい。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有機イオンの含有量は、繊維含有層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。   The fiber-containing layer may contain organic ions in addition to the above components. 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. Moreover, as tetrapropylonium ion and tetrabutylonium ion, the content of organic ions that can include tetra n-propylonium ion and tetra n-butylonium ion, respectively, is the total mass of fine particles in the fiber-containing layer. On the other hand, it is preferably 20% by mass 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.

基材は接着剤を有してもよい。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、基材と繊維含有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 substrate may have an adhesive. When the 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 serves to increase the adhesion between the substrate and the fiber-containing 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(繊維含有層坪量)は、1g/m2以上であることが好ましく、1.5g/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 (fiber-containing layer basis weight) of the battery separator coating liquid is preferably 1 g / m 2 or more, and more preferably 1.5 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.

(電池用セパレータ塗液)
本発明は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性官能基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む電池用セパレータ塗液に関するものでもある。
(Battery separator coating liquid)
The present invention also relates to a battery separator coating solution having a fiber width of 1000 nm or less and containing fibrous cellulose having an ionic functional group, fine particles, and a binder resin.

本発明の電池用セパレータ塗液は、上記構成を有するものであるため、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えている。このため、本発明の電池用セパレータ塗液から形成された繊維含有層においては、微粒子が一様に分散しており、電池用セパレータには塗工ムラが発生していない。また、本発明の電池用セパレータ塗液から形成された繊維含有層においては、全域にわたって均一な気孔が形成されている。さらに、本発明の電池用セパレータ塗液から形成された繊維含有層は機械的強度に優れている。   Since the battery separator coating solution of the present invention has the above-described configuration, it has excellent fine particle dispersibility and coating properties. For this reason, in the fiber-containing layer formed from the battery separator coating liquid of the present invention, the fine particles are uniformly dispersed, and coating unevenness does not occur in the battery separator. Moreover, in the fiber containing layer formed from the battery separator coating liquid of the present invention, uniform pores are formed over the entire region. Furthermore, the fiber-containing layer formed from the battery separator coating liquid of the present invention is excellent in mechanical strength.

微細繊維状セルロースは、電池用セパレータ塗液中においては、電池用セパレータ塗液用増粘剤として機能し、微粒子等の分散性を高める働きをする。繊維含有層に含まれる微細繊維状セルロースは、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、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用いることにより、その添加量を少なくす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の分散性を高めることができる。また、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、その塗工容易性を高めることもできる。   In the battery separator coating liquid, the fine fibrous cellulose functions as a thickener for the battery separator coating liquid and functions to increase the dispersibility of fine particles and the like. Since the fine fibrous cellulose contained in the fiber-containing layer 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 fine fibrous cellulose as a thickener for battery separator coating liquid. In the present invention, the dispersibility of the fine particles can be enhanced even when the addition amount of the thickener for the battery separator coating liquid is small. Moreover, in this invention, the coating ease can also be improved by suppressing the addition amount of the thickener for battery separator coating liquids.

さらに、本発明では、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用いることにより、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、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、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, it can also suppress that the microporous of a base material is plugged by using a fine fibrous cellulose as a thickener for battery separator coating liquids. In general, there is a trade-off relationship between the prevention of microporous blockage of the base material and the prevention of back-through, but in the present invention, fine fibrous cellulose is used as a thickener for battery separator coating liquid. Both suppression of microporous blockage of the base material and prevention of occurrence of back-through are achieved.

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は、上述した微細繊維状セルロースである。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 contained in the battery separator coating liquid is the fine fibrous cellulose described above. 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、100以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、200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平均重合度は、2000以下であることが好ましく、1500以下であることがより好ましく、1200以下であることがさらに好ましく、1000以下であることが一層好ましく、750以下であることが特に好ましい。なお、微細繊維状セルロースの平均重合度は、400未満であることが好ましい。微細繊維状セルロースの平均重合度を400未満とすることにより、繊維含有層を薄膜(例えば、繊維含有層の坪量を2.5g/m2)にした際の塗工ムラの発生を抑制することができる。 The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, and further preferably 200 or more. Further, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, further preferably 1200 or less, still more preferably 1000 or less, and 750 or less. It is particularly preferred. The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably less than 400. By making the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose less than 400, the occurrence of coating unevenness when the fiber-containing layer is made into a thin film (for example, the basis weight of the fiber-containing layer is 2.5 g / m 2 ) is suppressed. be able to.

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。
この場合は、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。
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.
In this case, 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。
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.

そして、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。   And 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.

上記のようにして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、25℃における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。   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 dried regenerated cellulose obtained as described above, 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 drop time at 25 ° C. 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、電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子100質量部に対して、0.01質量部以上40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、0.05質量部以上であることがより好ましく、0.1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、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、10質量部以下であることが特に好ましい。   The content of the fine fibrous cellulose is preferably 0.01 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the battery separator coating liquid. The content of fine fibrous cellulose is more preferably 0.05 parts by mass or more, and further preferably 0.1 parts by mass or more. The content of fine fibrous cellulose is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. It is particularly preferred that

バインダー樹脂の含有量は、電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。バインダー樹脂の含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好ましい。また、バインダー樹脂の含有量は、電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子100質量部に対して、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、15質量部以下であることが特に好ましい。   The content of the binder resin is preferably 0.1 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the battery separator coating liquid. The content of the binder resin is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.5 parts by mass or more. Further, the content of the binder resin is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the battery separator coating liquid. It is particularly preferred that

微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子100質量部に対して0.1質量部以上40質量部以下であるであることが好ましい。微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.5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とバインダー樹脂の合計含有量は、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、10質量部以下であることが一層好ましく、5質量部以下であることが特に好ましい。   The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is preferably 0.1 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the battery separator coating liquid. The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.5 parts by mass or more. Further, the total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, and further preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass. It is particularly preferred that the amount is not more than parts.

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とバインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1であることが好ましく、10:90〜90:10であることがより好ましい。   The mass ratio of the content of fine fibrous cellulose contained in the battery separator coating liquid and the content of the binder resin is preferably 1:99 to 99: 1, and preferably 10:90 to 90:10. More preferred.

電池用セパレータ塗液は微粒子を含む。微粒子としては、上述した微粒子を列挙することができ、好ましい具体例は上述した通りである。   The battery separator coating liquid contains fine particles. The fine particles described above can be listed as the fine particles, and preferred specific examples are as described above.

電池用セパレータ塗液はバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、上述した凝集剤を列挙することができる。   The battery separator coating liquid contains a binder resin. As the binder resin, the above-mentioned flocculants can be listed.

<分散媒>
電池用セパレータ塗液は分散媒を含むことが好ましい。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、繊維含有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 preferably 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 fiber-containing 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.

(用途)
本発明は、上述した電池用セパレータを備える電池に関するものであってもよい。本発明の電池は、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)や、スーパーキャパシタであることが好ましい。
(Use)
The present invention may relate to a battery including the battery separator described above. The battery of the present invention is preferably a lithium battery (primary battery and secondary battery) using an organic electrolyte or a supercapacitor.

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.

リチウムイオン電池を構成している部材は、正極電極、負極電極、セパレータ、電解液に大きく分けることができる。正極電極及び負極電極は各々、電子を送り出し受け取る酸化/還元反応を行う活物質を含有する。正極電極と負極電極とは、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 members constituting the lithium ion battery can be roughly divided into a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution. Each of the positive electrode and the negative electrode contains an active material that performs an oxidation / reduction reaction for sending and receiving electrons. The positive electrode and the negative electrode can be used in the form of an electrode group having a laminated structure laminated via a battery separator, or an electrode group having a wound structure in which this is wound.

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.

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、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 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 a lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery.

リチウムイオン電池は、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。   Lithium-ion batteries have been known for many years in addition to power supplies for portable devices such as mobile phones and notebook personal computers, electric vehicles, hybrid vehicles, electric motorcycles, electric assist bicycles, electric tools, shavers, etc. It is used for various 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の赤外線吸収スペクトルをFT−IRで測定した。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。 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 infrared absorption spectrum of the obtained dehydration sheet 1 was measured 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.

得られた脱水シート1(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、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、アルティマイザー)で200MPaの圧力にて15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 dehydrated sheet 1 (twice phosphorylated cellulose) to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was processed 15 times at a pressure of 200 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(比較例用)の製造>
乾燥質量100質量部の針葉樹クラフトパルプをシングルディスクリファイナー(熊谷理機工業株式会社製、KRK加圧レファイナー)にて変則フリーネスが100mlになるまで叩解し、固形分濃度が2質量%のパルプ分散液を得た。これを固形分濃度が0.2質量%になるようにイオン交換水で希釈し、微細繊維状セルロース1の製造と同様に湿式微粒化装置で200MPaの圧力にて15回処理し、微細繊維状セルロース2を得た。
<Manufacture of fine fibrous cellulose 2 (for comparative example)>
Beat 100 parts by weight of softwood kraft pulp with a single disc refiner (KRK pressure machine refiner, KRK press refiner) until the irregular freeness reaches 100 ml, and then add a pulp dispersion with a solid content of 2% by weight. Obtained. This was diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 0.2% by mass, and was treated 15 times with a wet atomizer at a pressure of 200 MPa in the same manner as in the production of fine fibrous cellulose 1 to obtain fine fibrous material. Cellulose 2 was obtained.

<分散パルプ(比較例用)の製造>
乾燥質量100質量部の針葉樹クラフトパルプをシングルディスクリファイナー(熊谷理機工業株式会社製、KRK加圧レファイナー)にてフリーネス(測定はJIS P 8121に準じる)が400mlになるまで叩解し、固形分濃度が2質量%のパルプ分散液を得た。
<Manufacture of dispersed pulp (for comparative example)>
Beat dryness 100 parts by weight of softwood kraft pulp with a single disc refiner (Kraku Riki Kogyo Co., Ltd., KRK pressure refiner) until the freeness (measurement conforms to JIS P 8121) is 400 ml, and the solid content concentration is A 2% by weight pulp dispersion was obtained.

(セルロース繊維の物性)
<繊維幅の測定>
微細繊維状セルロース1及び2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。観測された繊維についてランダムに30点抽出し、平均繊維径を算出した。微細繊維状セルロース1の平均繊維径は4nm、微細繊維状セルロース2の繊維径は75nmであった。
分散パルプの繊維径についてはパルプ分散液をスライドガラス上に滴下し、110℃で乾燥後、デジタルマイクロスコープ(株式会社ハイロックス製、KH2700)により観察した。観測された繊維についてランダムに30点抽出し、平均繊維径を算出した。平均繊維径は16000nmであった。
(Physical properties of cellulose fiber)
<Measurement of fiber width>
The fiber width of the fine fibrous cellulose 1 and 2 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.). 30 points were randomly extracted from the observed fibers, and the average fiber diameter was calculated. The average fiber diameter of the fine fibrous cellulose 1 was 4 nm, and the fiber diameter of the fine fibrous cellulose 2 was 75 nm.
Regarding the fiber diameter of the dispersed pulp, the pulp dispersion was dropped on a slide glass, dried at 110 ° C., and then observed with a digital microscope (manufactured by Hilox Co., Ltd., KH2700). 30 points were randomly extracted from the observed fibers, and the average fiber diameter was calculated. The average fiber diameter was 16000 nm.

<微細繊維状セルロース1の置換基量の測定>
置換基導入量は、繊維原料へのリン酸基の導入量である。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。置換基量は1.60mmol/gであった。
<Measurement of Substituent Amount of Fine Fibrous Cellulose 1>
The amount of substituent introduction is the amount of phosphate groups introduced into the fiber material. 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 curve shown in FIG. 1 was divided by the solid content (g) in the titration target slurry to obtain the substituent introduction amount (mmol / g). The amount of substituents was 1.60 mmol / g.

<重合度の測定>
微細繊維状セルロース及び分散パルプ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 and dispersed pulp 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及び分散パルプ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及び分散パルプを得た。
リファレンスを測定するために、50ml容量の空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分間置いた後、25℃における落下時間を測定して溶媒落下時間とした。
30 g of a suspension obtained by diluting the target fine fibrous cellulose and dispersed pulp with ion-exchanged water so that the content becomes 2 ± 0.3 mass% is collected in a centrifuge tube and left in a freezer overnight. And frozen. 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 and dispersed pulp.
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 screw tube having a capacity of 50 ml to prepare a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. 10 ml of the above 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution was put into a Cannon-Fenske viscometer and left for 5 minutes, and then the drop time at 25 ° C. was measured as the solvent drop time.

次に、微細繊維状セルロース及び分散パルプ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もしくは分散パルプをそれぞれが0.14g以上0.16g以下となるように空の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分間置いた後、25℃における落下時間を測定した。落下時間の測定は三回行い、その平均値を微細繊維状セルロース溶液もしくは分散パルプ溶液の落下時間とした。   Next, in order to measure the viscosities of the fine fibrous cellulose and the dispersed pulp, an empty 50 ml capacity screw tube is used so that the dry dry fine fibrous cellulose or the dispersed pulp is 0.14 g or more and 0.16 g or less. 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 at 25 ° C. was measured. The drop time was measured three times, and the average value was taken as the drop time of the fine fibrous cellulose solution or dispersed pulp solution.

測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロースもしくは分散パルプの質量、溶媒落下時間、及び微細繊維状セルロース溶液もしくは分散パルプ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もしくは分散パルプ溶液の落下時間: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
なお、微細繊維状セルロース1の平均重合度は370であり、微細繊維状セルロース2の平均重合度は850であり、分散パルプの平均重合度は2200であった。
The degree of polymerization was calculated from the mass of the absolutely dry fine fibrous cellulose or dispersed pulp used for the measurement, the solvent dropping time, and the dropping time of the fine fibrous cellulose solution or dispersed pulp solution 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)
Fall time of fine fibrous cellulose solution or dispersed pulp 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
In addition, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose 1 was 370, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose 2 was 850, and the average degree of polymerization of the dispersed pulp was 2200.

<実施例1>
(チタン酸バリウム分散液の調製)
チタン酸バリウム粉末(共立マテリアル社製、BT−HP9DX、粒子径:0.4μm)100質量部、微細繊維状セルロース1の懸濁液(固形分濃度2質量%)5質量部、及び水120質量部の混合物をT.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)で3000rpmにて1時間撹拌し、チタン酸バリウム分散液(1)を得た。
<Example 1>
(Preparation of barium titanate dispersion)
100 parts by mass of barium titanate powder (manufactured by Kyoritsu Material Co., Ltd., BT-HP9DX, particle diameter: 0.4 μm), 5 parts by mass of a suspension of fine fibrous cellulose 1 (solid content concentration 2% by mass), and 120 parts by mass of water Part mixture. K. The mixture was stirred for 1 hour at 3000 rpm with a homodisper (manufactured by Koki Kogyo Kogyo) to obtain a barium titanate dispersion (1).

(電池用セパレータ塗液の調製)
チタン酸バリウム分散液(1)225質量部、ビニブラン2685(アクリル系エマルジョン、日信化学工業社製、固形分濃度30質量%)14.6質量部、および水20質量部を混合して電池用セパレータ塗液を得た。
(Preparation of battery separator coating solution)
225 parts by mass of barium titanate dispersion (1), vinyl blanc 2585 (acrylic emulsion, Nissin Chemical Industry Co., Ltd., solid content concentration 30% by mass) 14.6 parts by mass, and water 20 parts by mass are mixed. A separator coating solution was obtained.

<実施例2>
(チタン酸バリウム分散液(2)の調製)
実施例1のチタン酸バリウム分散液の調製において、微細繊維状セルロース1の懸濁液(固形分濃度2質量%)の量を5質量部から25質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム分散液(2)を調製した。
<Example 2>
(Preparation of barium titanate dispersion (2))
In the preparation of the barium titanate dispersion of Example 1, Example 1 and Example 1 were changed except that the amount of the suspension of the fine fibrous cellulose 1 (solid content concentration 2% by mass) was changed from 5 parts by mass to 25 parts by mass. Similarly, a barium titanate dispersion (2) was prepared.

(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例1の電池用セパレータ塗液の調製において、チタン酸バリウム分散液(1)225質量部に代えてチタン酸バリウム分散液(2)245質量部を用い、ビニブラン2685の量を14.6質量部から13.3質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
(Preparation of battery separator coating solution)
In the preparation of the battery separator coating liquid of Example 1, 245 parts by mass of the barium titanate dispersion (2) was used instead of 225 parts by mass of the barium titanate dispersion (1), and the amount of vinyl blanc 2585 was 14.6 parts by mass. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed from 1 part to 13.3 parts by weight.

<実施例3>
(チタン酸バリウム分散液(3)の調製)
実施例1のチタン酸バリウム分散液の調製において、微細繊維状セルロース1の懸濁液(固形分濃度2質量%)の量を5質量部から100質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム分散液(3)を調製した。
<Example 3>
(Preparation of barium titanate dispersion (3))
In the preparation of the barium titanate dispersion of Example 1, Example 1 was used except that the amount of the suspension of fine fibrous cellulose 1 (solid content concentration 2% by mass) was changed from 5 parts by mass to 100 parts by mass. Similarly, a barium titanate dispersion (3) was prepared.

(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例1の電池用セパレータ塗液の調製において、チタン酸バリウム分散液(1)225質量部に代えてチタン酸バリウム分散液(3)320質量部を用い、ビニブラン2685の量を14.6質量部から8.3質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
(Preparation of battery separator coating solution)
In the preparation of the battery separator coating liquid of Example 1, 320 parts by mass of the barium titanate dispersion (3) was used instead of 225 parts by mass of the barium titanate dispersion (1), and the amount of the vinyl blanc 2585 was 14.6 parts by mass. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed from 8.3 parts to 8.3 parts by weight.

<実施例4>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2の電池用セパレータ塗液の調製において、ビニブラン2685の量を13.3質量部から33質量部に変更した以外は、実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Example 4>
(Preparation of battery separator coating solution)
In the preparation of the battery separator coating solution of Example 2, a battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount of Viniblanc 2585 was changed from 13.3 parts by mass to 33 parts by mass.

<実施例5>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2の電池用セパレータ塗液の調製において、ビニブラン2685に代えてハイテックP5060P(ポリプロピレンワックスエマルジョン、東邦化学工業社製、固形分濃度40質量%)を用い、添加量を10質量部とした以外は、実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Example 5>
(Preparation of battery separator coating solution)
In the preparation of the battery separator coating liquid of Example 2, Hitech P5060P (polypropylene wax emulsion, manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd., solid content concentration 40% by mass) was used instead of Viniblanc 2585, and the addition amount was 10 parts by mass. Prepared a battery separator coating solution in the same manner as in Example 2.

<実施例6>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2の電池用セパレータ塗液の調製において、ビニブラン2685に代えてシャリーヌR−170BX(シリコーン・アクリル系エマルジョン、日信化学工業社製、固形分濃度45質量%)を用い、添加量を8.8質量部とした以外は、実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Example 6>
(Preparation of battery separator coating solution)
In the preparation of the battery separator coating liquid of Example 2, Charine R-170BX (silicone / acrylic emulsion, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., solid content concentration: 45% by mass) was used in place of Viniblanc 2585, and the addition amount was 8 A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the content was 0.8 parts by mass.

<実施例7>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2の電池用セパレータ塗液の調製において、ビニブラン2685に代えてスーパーフレックス150(水系ウレタン樹脂、第一工業製薬社製、固形分濃度30質量%)を用い、添加量を13.3質量部とした以外は、実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Example 7>
(Preparation of battery separator coating solution)
In the preparation of the battery separator coating liquid of Example 2, Superflex 150 (water-based urethane resin, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., solid content concentration: 30% by mass) was used instead of VINYBRAN 2585, and the addition amount was 13.3 mass. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the parts were used.

<比較例1>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例1のチタン酸バリウム分散液の調製において微細繊維状セルロース1を使用せず、実施例1の電池用セパレータ塗液の調製においてビニブラン2685の量を14.6質量部から15質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Comparative Example 1>
(Preparation of battery separator coating solution)
In the preparation of the barium titanate dispersion of Example 1, the fine fibrous cellulose 1 was not used, and in the preparation of the battery separator coating liquid of Example 1, the amount of Viniblanc 2585 was changed from 14.6 parts by weight to 15 parts by weight. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that.

<比較例2>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2のチタン酸バリウム分散液の調製において微細繊維状セルロース1の代わりに微細繊維状セルロース2を250質量部使用した以外は実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Comparative example 2>
(Preparation of battery separator coating solution)
A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that 250 parts by mass of fine fibrous cellulose 2 was used instead of fine fibrous cellulose 1 in the preparation of the barium titanate dispersion of Example 2.

<比較例3>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2のチタン酸バリウム分散液の調製において微細繊維状セルロース1の代わりにパルプ分散液を使用した以外は実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Comparative Example 3>
(Preparation of battery separator coating solution)
A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that a pulp dispersion was used instead of the fine fibrous cellulose 1 in the preparation of the barium titanate dispersion of Example 2.

(電池用セパレータ塗液の評価)
<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。
(Evaluation of battery separator coating solution)
<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.

(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繊維含有層坪量が5g/m2となるよう、実施例及び比較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した。
(Preparation of battery separator)
The battery separator coating liquid obtained in Examples and Comparative Examples was applied to the nonwoven fabric substrate so that the basis weight of the fiber-containing layer after drying was 5 g / m 2 to prepare a battery separator.

(電池用セパレータの評価)
<塗工性>
不織布基材に乾燥後の繊維含有層坪量が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 nonwoven fabric substrate was coated with a battery separator coating solution so that the fiber-containing layer basis weight after drying was 5 g / m 2, and the coating property was evaluated according to the following criteria.
○: There is no unevenness on the entire surface in the appearance observation after coating.
(Triangle | delta): There exists a nonuniformity part in the external observation after coating.
X: Unevenness is observed on the entire surface by appearance observation after coating. Or coating itself is not possible.

<電池用セパレータの表面分析>
作製された電池用セパレータの表面を、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、以下の基準で評価した。
○:微粒子が一様に分散されており、繊維含有層のすべてにわたって均一な気孔が形成されている。
△:微粒子の分散性は良いが、高分子バインダーによって一部の気孔が塞がれている。
×:微粒子が凝集しており一様な気孔が形成されていない。
<Surface analysis of battery separator>
The surface of the produced battery separator was observed using a scanning electron microscope (SEM) and evaluated according to the following criteria.
○: Fine particles are uniformly dispersed, and uniform pores are formed throughout the fiber-containing layer.
Δ: Fine particles have good dispersibility, but some pores are blocked by the polymer binder.
X: Fine particles are aggregated and uniform pores are not formed.

(リチウム二次イオン電池の製造)
(正極の作製)
正極活物質としてLiCoO2粉末91質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン樹脂4.0質量部、導電剤としてグラファイト粉末5.0質量部、分散剤としてN−メチルピロリドンを配合したものを、分散機にて攪拌混合することにより正極活物質合剤の塗工用スラリーを調製し、アルミ箔から成る集電体に塗工し、オーブンで乾燥して分散剤を除去することにより正極活物質合剤塗膜を形成した。これを電極として一般的な密度までプレスし、所定サイズに切断して正極板を得た。
(Manufacture of lithium secondary ion batteries)
(Preparation of positive electrode)
In a dispersing machine, 91 parts by mass of LiCoO 2 powder as a positive electrode active material, 4.0 parts by mass of polyvinylidene fluoride resin as a binder, 5.0 parts by mass of graphite powder as a conductive agent, and N-methylpyrrolidone as a dispersing agent Then, a slurry for coating the positive electrode active material mixture is prepared by stirring and mixing, applied to a current collector made of aluminum foil, and dried in an oven to remove the dispersant, thereby coating the positive electrode active material mixture. A film was formed. This was pressed to a general density as an electrode and cut into a predetermined size to obtain a positive electrode plate.

(負極の作製)
人造黒鉛粉末を90質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン樹脂を10質量部、分散剤としてN−メチルピロリドンを配合したものを、分散機にて攪拌混合させることにより、負極活物質合剤の塗工用スラリーを調製し、銅箔から成る集電体に塗工し、オーブンで乾燥して分散剤を除去することにより負極活物質合剤塗膜を形成した。これを電極として一般的な密度にプレスし、所定サイズに切断して、負極板を得た。
(Preparation of negative electrode)
Application of negative electrode active material mixture by mixing 90 parts by weight of artificial graphite powder, 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride resin as a binder, and N-methylpyrrolidone as a dispersant by stirring and mixing with a disperser A negative electrode active material mixture coating film was formed by preparing a slurry for coating, coating the current collector made of copper foil, drying in an oven and removing the dispersant. This was pressed to a general density as an electrode and cut into a predetermined size to obtain a negative electrode plate.

(電池の製造)
正極、負極及び電池用セパレータをスタック/折り畳み方式により組み立て、電池を作製した。このようにして組み立てられた電池に電解液を注入した。電解液は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で1:1:1に混合した溶媒に、LiPF6を1.1mol/Lの濃度になるよう溶解し、そこにFEC(フルオロエチレンカーボネート)を1.0質量%、VC(ビニレンカーボネート)を1.0質量%となるように溶解し、更に、2−プロピニル2−(ジエトキシホスホリル)アセテートを1.0質量%となるように添加した溶液である。
(Manufacture of batteries)
A positive electrode, a negative electrode, and a battery separator were assembled by a stack / folding method to produce a battery. An electrolyte was injected into the battery thus assembled. The electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF6 to a concentration of 1.1 mol / L in a solvent in which ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1: 1, and FEC (fluoroethylene) was dissolved therein. Carbonate) is dissolved to 1.0% by mass and VC (vinylene carbonate) to 1.0% by mass, and further, 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate is adjusted to 1.0% by mass. It is an added solution.

(電池の安全性評価)
作製したリチウム二次イオン電池について局部圧壊試験を行い、安全性を評価した。
局部圧壊試験は、直径2cmの棒状の冶具を、一定の速度にて電池表面に押し付け、強制的に正極と負極が接触する内部短絡を発生させ、電池の爆発の発生の有無を調べる試験である。
○:爆発の発生がない。
×:爆発の発生がある。
(Battery safety assessment)
The produced lithium secondary ion battery was subjected to a local crush test to evaluate safety.
The local crush test is a test in which a rod-shaped jig with a diameter of 2 cm is pressed against the battery surface at a constant speed to forcibly generate an internal short circuit in which the positive electrode and the negative electrode are in contact with each other, and check for the occurrence of battery explosion. .
○: No explosion occurred.
X: Explosion occurred.

Figure 2018063926
Figure 2018063926

表1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から形成された電池用セパレータは、耐圧縮性(機械的強度)を有しており、安全性が高いことがわかる。また、実施例で得られた電池用セパレータ塗液は、塗工性が良好であり、電池用セパレータ塗液からは塗工ムラのない繊維含有層が形成された。さらに、実施例で得られた電池用セパレータ塗液から形成された電池用セパレータにおいては無機微粒子の分散性がよく、均一な気孔が形成されていた。   As can be seen from Table 1, the battery separator formed from the battery separator coating solution obtained in the examples has compression resistance (mechanical strength) and is highly safe. Moreover, the battery separator coating liquid obtained in the examples had good coating properties, and a fiber-containing layer having no coating unevenness was formed from the battery separator coating liquid. Furthermore, in the battery separator formed from the battery separator coating liquid obtained in the examples, the dispersibility of the inorganic fine particles was good, and uniform pores were formed.

Claims (12)

基材と、繊維含有層とを有し、
前記繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む電池用セパレータ。
A substrate and a fiber-containing layer;
The fiber-containing layer has a fiber width of 1000 nm or less, and includes a fibrous cellulose having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin.
前記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。   The battery separator according to claim 1, wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose. 前記繊維状セルロースと前記バインダー樹脂の合計含有量は、前記微粒子100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である請求項1又は2に記載の電池用セパレータ。   The battery separator according to claim 1 or 2, wherein a total content of the fibrous cellulose and the binder resin is 0.1 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles. 前記繊維状セルロースの含有量と前記バインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1である請求項1〜3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 1 to 3, wherein a mass ratio of the content of the fibrous cellulose and the content of the binder resin is 1:99 to 99: 1. 前記バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1種を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池用セパレータ。   5. The battery separator according to claim 1, wherein the binder resin includes at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin. 前記基材は、ポリオレフィン系樹脂を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の電池用セパレータ。   The battery separator according to claim 1, wherein the base material includes a polyolefin-based resin. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池用セパレータを備える電池。   A battery provided with the separator for batteries of any one of Claims 1-6. 繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む電池用セパレータ塗液。   A battery separator coating solution having a fiber width of 1000 nm or less and containing fibrous cellulose having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin. 前記繊維状セルロースはリン酸化セルロースである請求項8に記載の電池用セパレータ塗液。   The battery separator coating liquid according to claim 8, wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose. 前記繊維状セルロースと前記バインダー樹脂の合計含有量は、前記微粒子100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である請求項8又は9に記載の電池用セパレータ塗液。   The battery separator coating liquid according to claim 8 or 9, wherein a total content of the fibrous cellulose and the binder resin is 0.1 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles. 前記繊維状セルロースの含有量と前記バインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1である請求項8〜10のいずれか1項に記載の電池用セパレータ塗液。   11. The battery separator coating liquid according to claim 8, wherein a mass ratio of the content of the fibrous cellulose and the content of the binder resin is 1:99 to 99: 1. 前記バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1種を含む請求項8〜11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 any one of claims 8 to 11, wherein the binder resin contains at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin.
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