JPWO2018070472A1 - Thickener for battery separator coating liquid, battery separator coating liquid and battery separator - Google Patents

Thickener for battery separator coating liquid, battery separator coating liquid and battery separator Download PDF

Info

Publication number
JPWO2018070472A1
JPWO2018070472A1 JP2018507749A JP2018507749A JPWO2018070472A1 JP WO2018070472 A1 JPWO2018070472 A1 JP WO2018070472A1 JP 2018507749 A JP2018507749 A JP 2018507749A JP 2018507749 A JP2018507749 A JP 2018507749A JP WO2018070472 A1 JPWO2018070472 A1 JP WO2018070472A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery separator
fibrous cellulose
less
fine fibrous
cellulose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018507749A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6390814B2 (en
Inventor
裕一 野口
裕一 野口
郁絵 本間
郁絵 本間
孟晨 趙
孟晨 趙
雄右 轟
雄右 轟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Oji Paper Co Ltd
Oji Holdings Corp
Original Assignee
Oji Holdings Corp
Oji Paper Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oji Holdings Corp, Oji Paper Co Ltd filed Critical Oji Holdings Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP6390814B2 publication Critical patent/JP6390814B2/en
Publication of JPWO2018070472A1 publication Critical patent/JPWO2018070472A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本発明は、塗工層を薄く形成する場合においても、塗工性が良好な電池用セパレータ塗液を提供することを課題とする。本発明は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400未満の繊維状セルロースを含む電池用セパレータ塗液用増粘剤に関する。This invention makes it a subject to provide the separator coating liquid for batteries with favorable coating property, when forming a coating layer thinly. The present invention relates to a thickener for battery separator coating liquid containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of less than 400.

Description

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

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

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

このような課題に対し、無機微粒子を含有する電池用セパレータが開発されている。無機微粒子を含有する電池用セパレータにおいては、外部からの衝撃による短絡の抑制が可能となる。また、基材となるフィルムの熱収縮に伴う短絡の抑制が可能となり、すなわち、電池用セパレータの耐熱性向上が可能となる。   In response to such problems, battery separators containing inorganic fine particles have been developed. In the battery separator containing the inorganic fine particles, it is possible to suppress a short circuit due to an external impact. In addition, it is possible to suppress a short circuit due to thermal contraction of the film serving as the base material, that is, it is possible to improve the heat resistance of the battery separator.

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

塗液中において無機微粒子の分散性を高めるためには、塗液に増粘剤を添加することが行われている。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1及び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1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。特許文献2には、カルボキシル基が付与されたI型結晶形を有する微細セルロース繊維を含有する電池用セパレータ塗液が開示されている。   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 1 and 2, using a cellulose fiber as a thickener is examined. Patent Document 1 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. . Patent Document 2 discloses a battery separator coating solution containing fine cellulose fibers having an I-type crystal form to which a carboxyl group is added.

特開2015−84318号公報JP-A-2015-84318 特開2014−175232号公報JP 2014-175232 A

電池用セパレータにおいては、その用途によって、また、電池の小型化や効率向上のために薄膜化が求められる場合がある。近年は、電池用セパレータの薄膜化を達成するために、多孔性フィルムなどの基材の上に設けられる塗工層を薄くすることが求められる場合がある。
そこで、本発明は、塗工層を薄く形成する場合においても、塗工性が良好な電池用セパレータ塗液を提供することを目的とする。
A battery separator may be required to be thin in order to reduce the size of the battery or improve efficiency. In recent years, in order to achieve a reduction in the thickness of battery separators, it may be required to thin the coating layer provided on a substrate such as a porous film.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery separator coating solution having good coating properties even when the coating layer is formed thin.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が所定の範囲内にある微細繊維状セルロースを電池用セパレータ塗液用増粘剤として電池用セパレータ塗液に含有させることにより、塗工層を薄く形成する場合においても、塗工性が良好な電池用セパレータ塗液が得られることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average polymerization degree within a predetermined range for battery separator coating liquid. It has been found that a battery separator coating solution with good coating properties can be obtained even when the coating layer is formed thin by containing it as a thickener in the battery separator coating solution.
Specifically, the present invention has the following configuration.

[1] 繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400未満の繊維状セルロースを含む電池用セパレータ塗液用増粘剤。
[2] 繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[1]に記載の電池用セパレータ塗液用増粘剤。
[3] 繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400未満の繊維状セルロースと、微粒子と、分散媒と、を含む電池用セパレータ塗液。
[4] 繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[3]に記載の電池用セパレータ塗液。
[5] 繊維状セルロースの含有量は、分散媒の100質量部に対して、0.1質量部以上1.3質量部以下である[3]又は[4]に記載の電池用セパレータ塗液。
[6] 微粒子は無機微粒子である[3]〜[5]のいずれかに記載の電池用セパレータ塗液。
[7] 基材と、塗工層を有する電池用セパレータであって、塗工層は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400未満の繊維状セルロースと、微粒子と、を含む電池用セパレータ。
[8] 繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[7]に記載の電池用セパレータ。
[9] 塗工層の坪量は4.5g/m2以下である[7]又は[8]に記載の電池用セパレータ。
[10] 微粒子は無機微粒子である[7]〜[9]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[11] 基材は、ポリオレフィン系樹脂を含む[7]〜[10]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[1] A thickener for battery separator coating liquid containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of less than 400.
[2] The thickener for battery separator coating liquid according to [1], wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[3] A battery separator coating solution comprising fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of less than 400, fine particles, and a dispersion medium.
[4] The battery separator coating liquid according to [3], wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[5] The battery separator coating liquid according to [3] or [4], wherein the content of fibrous cellulose is 0.1 parts by mass or more and 1.3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dispersion medium. .
[6] The battery separator coating liquid according to any one of [3] to [5], wherein the fine particles are inorganic fine particles.
[7] A battery separator having a base material and a coating layer, wherein the coating layer includes fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of less than 400, and fine particles. Separator for use.
[8] The battery separator according to [7], wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[9] The battery separator according to [7] or [8], wherein the basis weight of the coating layer is 4.5 g / m 2 or less.
[10] The battery separator according to any one of [7] to [9], wherein the fine particles are inorganic fine particles.
[11] The battery separator according to any one of [7] to [10], wherein the substrate includes a polyolefin resin.

本発明によれば、塗工層を薄く形成する場合においても、塗工性が良好な電池用セパレータ塗液を得ることができる。   According to the present invention, even when the coating layer is formed thin, a battery separator coating solution having good coating properties can be obtained.

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

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

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

本発明の電池用セパレータ塗液用増粘剤は、上記構成を有するため、塗工層を薄く形成する場合においても、塗工性が良好な電池用セパレータ塗液を得ることができる。本発明の電池用セパレータ塗液用増粘剤を含む電池用セパレータ塗液から形成された塗工層においては、塗工層の膜厚を薄くした場合であっても塗工ムラ等の発生が抑制されている。なお、本明細書においては、塗工性の評価は塗工層の塗工ムラの有無で判定できる。
電池用セパレータ塗液から形成された塗工層を含む電池用セパレータは、塗工ムラのない塗工層を有するため安全性が高い。また、本発明においては、塗工層を薄く形成することができるため、電池用セパレータ自体の厚みを薄くすることが可能となる。
Since the thickener for battery separator coating liquid of the present invention has the above-described configuration, a battery separator coating liquid having good coating properties can be obtained even when the coating layer is formed thin. In the coating layer formed from the battery separator coating liquid containing the battery separator coating liquid thickener of the present invention, even when the coating layer is thin, the occurrence of coating unevenness or the like occurs. It is suppressed. In the present specification, the applicability can be evaluated based on the presence or absence of coating unevenness in the coating layer.
A battery separator including a coating layer formed from a battery separator coating liquid has high coating safety because it has a coating layer without coating unevenness. In the present invention, since the coating layer can be formed thin, the thickness of the battery separator itself can be reduced.

電池用セパレータ塗液における増粘剤は、塗工後には不純物となる恐れがあるため、その添加量は少ない方が好ましい。本発明では、上記電池用セパレータ塗液用増粘剤を用いることにより、その添加量を少なく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、本発明では、上記電池用セパレータ塗液用増粘剤の添加量を抑えることができるため、電池用セパレータ基材の微多孔が塞がることを抑制することもできる。   Since the thickener in the battery separator coating solution may become an impurity after coating, it is preferable that the amount added is small. The present invention is also characterized in that the addition amount can be reduced by using the 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, since the addition amount of the said battery separator coating liquid thickener can be suppressed, it can also suppress that the microporous of a battery separator base material is block | closed.

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

本発明の電池用セパレータ塗液用増粘剤の形態としては、例えば、粉末状、ゲル状、スラリー状、溶液状、シート状等を挙げることができる。   Examples of the form of the thickener for battery separator coating liquid of the present invention include powder, gel, slurry, solution, and sheet.

電池用セパレータ塗液用増粘剤に含まれる微細繊維状セルロースの平均重合度は400未満であればよく、395以下であることが好ましく、380以下であることがより好ましい。また、微細繊維状セルロースの平均重合度は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。
微細繊維状セルロースの平均重合度を上記範囲内とすることにより、塗工層を薄く形成する場合においても、電池用セパレータ塗液の塗工性を良好にすることができ、塗工ムラの少ない塗工層を形成することができる。
The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose contained in the thickener for battery separator coating liquid may be less than 400, preferably 395 or less, and more preferably 380 or less. 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.
By making the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose within the above range, even when the coating layer is formed thin, the coating property of the battery separator coating liquid can be improved, and coating unevenness is small. A coating layer can be formed.

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

具体的には、微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が2±0.3質量%となるように希釈した懸濁液30gを、遠沈管に分取して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。
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。
Specifically, 30 g of a suspension obtained by diluting fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so as to have a content of 2 ± 0.3% by mass is collected in a centrifuge tube and left in a freezer overnight. Freeze. Further, after drying for 5 days or more with a freeze dryer, heating is performed for 3 hours or more and 4 hours or less with a constant temperature dryer set at 105 ° C. to obtain absolutely dry fine fibrous cellulose.
In order to measure the reference, 15 ml of pure water and 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine are added to an empty 50 ml screw tube to prepare a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. Put 10 ml of the above 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution 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.

次に、微細繊維状セルロースの粘度を測定するため、絶乾状態の微細繊維状セルロース0.14g以上0.16g以下を空の50ml容量のスクリュー管に量り取り、純水15mlを添加する。さらに1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、自転公転式スーパーミキサーで1000rpm、10分撹拌し、微細繊維状セルロースが溶解した0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液とする。リファレンスの測定と同様に、キャノンフェンスケ粘度計に調製した0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分間置いた後、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。   Next, in order to measure the viscosity of the fine fibrous cellulose, 0.14 g or more and 0.16 g or less of the dried fine fibrous cellulose is weighed into an empty 50 ml capacity screw tube, and 15 ml of pure water is added. Further, 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine is added, and stirred at 1000 rpm for 10 minutes with a rotation / revolution supermixer to obtain a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution in which fine fibrous cellulose is dissolved. Similarly to the measurement of the reference, 10 ml of a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution prepared in a Cannon-Fenske viscometer is added and left for 5 minutes, and then 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.

なお、電池用セパレータ塗液用増粘剤に微細繊維状セルロース以外の成分が含まれる場合は、微細繊維状セルロースを単離した後に、微細繊維状セルロースの平均重合度を算出する。
この場合は、まず、電池用セパレータ塗液用増粘剤を希釈し、乾燥させた後に、透過型電子顕微鏡で観察し、微細繊維状セルロースの存在を確認する。次いで、固体NMRを用いて、微細繊維状セルロースのI型結晶を検出する。
In addition, when components other than fine fibrous cellulose are contained in the thickener for battery separator coating liquids, after the fine fibrous cellulose is isolated, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is calculated.
In this case, first, the battery separator coating liquid thickener is diluted and dried, and then observed with a transmission electron microscope to confirm the presence of fine fibrous cellulose. Subsequently, the type I crystal | crystallization of a fine fibrous cellulose is detected using solid state NMR.

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

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用増粘剤の重量とから電池用セパレータ塗液用増粘剤中に含まれる微細繊維状セルロースの含有量を求める。   And the dry weight of the obtained regenerated cellulose is measured. From this weight and the weight of the thickener for battery separator coating solution used to obtain this weight, the content of fine fibrous cellulose contained in the thickener for battery separator coating solution is determined.

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

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

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

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

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

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

微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造をとっていることは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。
微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は30%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。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、置換基を有するものであることが好ましく、置換基はアニオン基であることが好ましい。アニオン基としては、例えば、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基(単にリン酸基ということもある)、カルボキシル基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。   The fine fibrous cellulose is preferably one having a substituent, and the substituent is preferably an anionic 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 2018070472
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 2018070472

式(1)中、a、b及びnは自然数である(ただし、a=b×mである)。α1,α2,・・・,αn及びα’のうちa個がO-であり、残りはR、ORのいずれかである。なお、各αn及びα’の全てがO-であっても構わない。Rは、各々、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、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。In the formula (1), a, b and n are natural numbers (where a = b × m). Of α 1 , α 2 ,..., α n and α ′, a is O and the rest is either R or OR. Note that all α n and α ′ may be O . R is 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, respectively. A hydrogen group, an unsaturated-cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a derivative thereof.

飽和−直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、又はn−ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロピル基、又はt−ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、又はアリル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロペニル基、又は3−ブテニル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、特に限定されない。芳香族基としては、フェニル基、又はナフチル基等が挙げられるが、特に限定されない。   Examples of the saturated-linear hydrocarbon group include, but are not limited to, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, or an n-butyl group. Examples of the saturated-branched hydrocarbon group include i-propyl group and t-butyl group, but are not particularly limited. Examples of the saturated-cyclic hydrocarbon group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated-linear hydrocarbon group include, but are not particularly limited to, a vinyl group or an allyl group. Examples of the unsaturated-branched hydrocarbon group include i-propenyl group and 3-butenyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated-cyclic hydrocarbon group include, but are not limited to, a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group. Examples of the aromatic group include, but are not limited to, a phenyl group or a naphthyl group.

また、Rにおける誘導基としては、各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リン酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。   In addition, the derivative group in R is a functional group in which at least one of functional groups such as a carboxy group, a hydroxy group, or an amino group is added or substituted to the main chain or side chain of various hydrocarbon groups. However, it is not particularly limited. Further, the number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, and more preferably 10 or less. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R in the above range, the molecular weight of the phosphate group can be set in an appropriate range, and the penetration into the fiber raw material is facilitated, and the yield of fine cellulose fibers is increased. You can also.

βb+は有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンである。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、脂肪族アンモニウム、又は芳香族アンモニウムが挙げられ、無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、又は水素イオン等が挙げられるが、特に限定されない。これらは1種又は2種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βb+を含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、又はカリウムのイオンが好ましいが、特に限定されない。β b + is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance. Examples of the monovalent or higher cation made of an organic substance include aliphatic ammonium or aromatic ammonium. Examples of the monovalent or higher cation made of an inorganic substance include ions of alkali metals such as sodium, potassium, or lithium, Examples include, but are not particularly limited to, a cation of a divalent metal such as calcium or magnesium, or a hydrogen ion. These can be applied alone or in combination of two or more. The monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance is preferably a sodium ion or potassium ion which is not easily yellowed when heated to a fiber raw material containing β b + and is industrially easy to use, but is not particularly limited. .

<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 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、1.00mmol/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 particularly preferably 1.00 mmol / g or more. 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>
所定の平均重合度を有する微細繊維状セルロースを製造工程においては、酸処理工程をさらに設けてもよい。酸処理工程は、イオン性置換基導入工程の後に設けられることが好ましく、酸処理工程の後にアルカリ処理工程が設けられることが好ましい。このような酸処理工程では、イオン性置換基を有するセルロースの酸加水分解処理を行ってもよい。本発明においては、微細繊維状セルロースの原料や製造条件をそれぞれ適切に選択することにより微細繊維状セルロースの平均重合度を好ましい範囲内に制御することができ、酸処理工程を設けることで微細繊維状セルロースの平均重合度を好ましい範囲内に制御してもよい。
<Acid treatment>
In the production process of fine fibrous cellulose having a predetermined average degree of polymerization, an acid treatment step may be further provided. The acid treatment step is preferably provided after the ionic substituent introduction step, and an alkali treatment step is preferably provided after the acid treatment step. In such an acid treatment step, an acid hydrolysis treatment of cellulose having an ionic substituent may be performed. In the present invention, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose can be controlled within a preferable range by appropriately selecting the raw material and production conditions of the fine fibrous cellulose, and the fine fiber can be provided by providing an acid treatment step. The average degree of polymerization of the cellular cellulose may be controlled within a preferable range.

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

解繊処理の際には、繊維原料を、水と有機溶媒を単独または組み合わせて希釈してスラリー状にすることが好ましいが、特に限定されない。分散媒としては、水の他に、極性有機溶剤を使用することができる。好ましい極性有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、またはジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられるが、特に限定されない。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、またはt−ブチルアルコール等が挙げられる。ケトン類としては、アセトンまたはメチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。分散媒は1種であってもよいし、2種以上でもよい。また、分散媒中に繊維原料以外の固形分、例えば水素結合性のある尿素などを含んでも構わない。   In the defibrating 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, 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.

本発明においては、微細繊維状セルロースの原料や製造条件をそれぞれ適切に選択することにより微細繊維状セルロースの平均重合度を好ましい範囲内に制御することが可能となる。このような製造条件としては、特に限定されないが、たとえば解繊処理工程における圧力条件や処理回数を調整したり、製造装置の種類を選択することなどが挙げられる。例えば、湿式微粒化装置を用いて200MPaの圧力にて解繊処理を行う場合、処理回数を8回以上とすることが好ましく、9回以上とすることがより好ましく、10回以上とすることがさらに好ましい。また、処理回数の上限値は特に限定されるものではないが例えば、30回とすることができる。   In the present invention, it is possible to control the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose within a preferable range by appropriately selecting the raw materials and production conditions of the fine fibrous cellulose. Such production conditions are not particularly limited, and examples thereof include adjusting pressure conditions and the number of treatments in the defibrating process, and selecting the type of production apparatus. For example, when performing a defibrating process at a pressure of 200 MPa using a wet atomizer, the number of treatments is preferably 8 times or more, more preferably 9 times or more, and preferably 10 times or more. Further preferred. Further, the upper limit value of the number of times of processing is not particularly limited, but can be, for example, 30 times.

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

微細繊維状セルロースの平均重合度は、400未満であればよく、395以下であることが好ましく、380以下であることがより好ましい。また、微細繊維状セルロースの平均重合度は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。   The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose may be less than 400, preferably 395 or less, and more preferably 380 or less. 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.

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の分散媒100質量部に対して、0.1質量部以上2.0質量部以下であることが好ましい。微細繊維状セルロースの含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.3質量部以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースの含有量は、電池用セパレータ塗液の分散媒100質量部に対して、1.3質量部以下であることがより好ましく、1.1質量部以下であることがさらに好ましい。   The content of the fine fibrous cellulose is preferably 0.1 parts by mass or more and 2.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dispersion medium of the battery separator coating liquid. The content of fine fibrous cellulose is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.3 parts by mass or more. Further, the content of fine fibrous cellulose is more preferably 1.3 parts by mass or less, and further preferably 1.1 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the dispersion medium of the battery separator coating liquid. preferable.

本発明においては、電池用セパレータ塗液における微細繊維状セルロースの含有量を上記範囲内とした場合であっても、微粒子の分散性と塗工のしやすさが両立している。本発明の電池用セパレータ塗液から形成された塗工層は、塗工ムラの発生が抑えられている。また、本発明では、電池用セパレータ塗液における微細繊維状セルロースの含有量を上記範囲内とすることができるため、電池用セパレータ基材の微多孔が塞がることを抑制することもできる。   In the present invention, even when the content of fine fibrous cellulose in the battery separator coating liquid is within the above range, the dispersibility of fine particles and the ease of coating are compatible. In the coating layer formed from the battery separator coating liquid of the present invention, the occurrence of coating unevenness is suppressed. Moreover, in this invention, since content of the fine fibrous cellulose in the battery separator coating liquid can be made into the said range, it can also suppress that the microporous of a battery separator base material is block | closed.

電池用セパレータ塗液の粘度は、100mPa・s以上であることが好ましく、300mPa・s以上であることがより好ましく、400mPa・s以上であることがさらに好ましい。また、電池用セパレータ塗液の粘度は、40000mPa・s以下であることが好ましく、20000mPa・s以下であることがより好ましく、10000mPa・s以下であることがさらに好ましい。電池用セパレータ塗液の粘度は、電池用セパレータ塗液中に含まれる微細繊維状セルロールの濃度が0.4質量%となるように調製し、B型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて回転数3rpm、測定時間3分、液温23℃にて測定する。   The viscosity of the battery separator coating liquid is preferably 100 mPa · s or more, more preferably 300 mPa · s or more, and further preferably 400 mPa · s or more. The viscosity of the battery separator coating liquid is preferably 40000 mPa · s or less, more preferably 20000 mPa · s or less, and further preferably 10000 mPa · s or less. The viscosity of the battery separator coating solution was adjusted so that the concentration of the fine fibrous cell roll contained in the battery separator coating solution was 0.4% by mass. -LVT), and measured at a rotation speed of 3 rpm, a measurement time of 3 minutes, and a liquid temperature of 23 ° C.

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

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

無機微粒子としては、例えば、酸化鉄、Al23(アルミナ)、SiO2(シリカ)、TiO2、BaTiO3、ZrO2、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、アルミナ、シリカ及びベーマイトから選択される少なくとも1種の微粒子であることが好ましく、シリカまたはベーマイト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. Also, covalently bonded crystalline fine particles such as silicon and diamond; clay fine particles such as talc and montmorillonite; substances derived from mineral resources such as boehmite (AlOOH), zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite or the like Or carbonaceous fine particles such as carbon black and graphite can be used. Among these, at least one kind of fine particles selected from alumina, silica and boehmite is preferable, and silica or boehmite 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、電池用セパレータ塗液の全質量に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。また、微粒子の含有量は、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることがさらに好ましい。微粒子の含有量を上記範囲内とすることにより、後述する電池用セパレータ基材の耐熱性をより効果的に高めることができる。
なお、微粒子の含有量は例えば10質量%以下であると、微粒子同士の衝突確率が減り、より沈降し易い傾向が見られる。しかし、本発明の電池用セパレータ塗液は、所定条件の微細繊維状セルロースを含有するため、微粒子の含有量が少ない場合であっても、微粒子の沈降を抑制することができる。
The content of the fine particles is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more with respect to the total mass of the battery separator coating liquid. The content of the fine particles is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and further preferably 70% by mass or less. By making content of microparticles | fine-particles in the said range, the heat resistance of the battery separator base material mentioned later can be improved more effectively.
In addition, when the content of the fine particles is, for example, 10% by mass or less, the collision probability between the fine particles decreases, and a tendency to settle more easily is observed. However, since the battery separator coating liquid of the present invention contains fine fibrous cellulose having a predetermined condition, sedimentation of fine particles can be suppressed even when the content of fine particles is small.

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

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

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

また、電池用セパレータ塗液に含まれる他の成分としては、例えば親水性高分子や有機イオン等が挙げられる。親水性高分子としては、例えば、ポリエチレングリコール、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、カゼイン、デキストリン、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール等)、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、ポリアクリルアミド、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体などを挙げることができる。有機イオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンやテトラアルキルホスホニウムイオンを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、オクチルジメチルエチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルエチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、トリブチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。テトラアルキルホスホニウムイオンとしては、例えばテトラメチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラプロピルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、およびラウリルトリメチルホスホニウムイオンが挙げられる。また、テトラプロピルオニウムイオン、テトラブチルオニウムイオンとして、それぞれテトラn−プロピルオニウムイオン、テトラn−ブチルオニウムイオンなども挙げることができる。親水性高分子や有機イオンの含有量は、電池用セパレータ塗液中の微粒子の全質量に対して20質量%以下であることが好ましい。   Examples of other components contained in the battery separator coating liquid include hydrophilic polymers and organic ions. Examples of hydrophilic polymers include polyethylene glycol, cellulose derivatives (hydroxyethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.), casein, dextrin, starch, modified starch, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, etc.), Examples thereof include polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyacrylates, polyacrylamide, alkyl acrylate copolymer, urethane copolymer, and the like. Examples of organic ions include tetraalkylammonium ions and tetraalkylphosphonium ions. Examples of tetraalkylammonium ions include tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, tetrapentylammonium ion, tetrahexylammonium ion, tetraheptylammonium ion, tributylmethylammonium ion, and lauryltrimethyl. Examples include ammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, stearyltrimethylammonium ion, octyldimethylethylammonium ion, lauryldimethylethylammonium ion, didecyldimethylammonium ion, lauryldimethylbenzylammonium ion, and tributylbenzylammonium ion. Examples of tetraalkylphosphonium ions include tetramethylphosphonium ions, tetraethylphosphonium ions, tetrapropylphosphonium ions, tetrabutylphosphonium ions, and lauryltrimethylphosphonium ions. In addition, examples of the tetrapropylonium ion and the tetrabutylonium ion include a tetra n-propylonium ion and a tetra n-butylonium ion, respectively. The content of the hydrophilic polymer or organic ion is preferably 20% by mass or less based on the total mass of the fine particles in the battery separator coating liquid.

(電池用セパレータ)
本発明は、基材と、塗工層を有する電池用セパレータに関するものでもある。塗工層は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400未満の繊維状セルロースと、微粒子とを含む。塗工層は、上述した電池用セパレータ塗液から形成された層である。
(Separator for battery)
The present invention also relates to a battery separator having a substrate and a coating layer. The coating layer includes fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of less than 400, and fine particles. A coating layer is a layer formed from the battery separator coating liquid described above.

電池用セパレータは、基材の少なくとも一方の面に塗工層を有するものであればよく、基材の両面に塗工層を有するものであってもよいが、基材の片面に塗工層を有するものであることが好ましい。なお、電池用セパレータは塗工層を有するものであるが塗工層を形成する電池用セパレータ塗液の一部は、基材の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。   The battery separator is not limited as long as it has a coating layer on at least one surface of the substrate, and may have a coating layer on both surfaces of the substrate. It is preferable that it has. In addition, although the battery separator has a coating layer, a part of the battery separator coating liquid forming the 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.

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

微細繊維状セルロースの平均重合度は、400未満であればよく、395以下であることが好ましく、380以下であることがより好ましい。また、微細繊維状セルロースの平均重合度は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。   The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose may be less than 400, preferably 395 or less, and more preferably 380 or less. 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.

なお、電池用セパレータ中の微細繊維状セルロースの平均重合度を算出する際には、以下の手順にて微細繊維状セルロースを電池用セパレータから単離した後に、測定を行う。
この場合は、まず、電池用セパレータの表面を透過型電子顕微鏡で観察し、微細繊維状セルロースの存在を確認する。次いで、固体NMRを用いて、セルロースのI型結晶を検出する。
In addition, when calculating the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose in the battery separator, the measurement is performed after the fine fibrous cellulose is isolated from the battery separator by the following procedure.
In this case, first, the surface of the battery separator is observed with a transmission electron microscope to confirm the presence of fine fibrous cellulose. Subsequently, the type I crystal of cellulose is detected using solid-state NMR.

電池用セパレータ表面に、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 battery separator, the fine fibrous cellulose is isolated according to the following procedure.
First, the battery separator is cut to about 1 cm square, and then pulverized to about 1 mm square using a cutter mill. Next, a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 1 g of the pulverized product of the battery separator so as to have a ratio of 100 ml and stirred to dissolve the fine fibrous cellulose. The obtained solution is filtered to remove the residue, and then dropped into water to obtain regenerated cellulose. This regenerated cellulose is obtained by dissolving fine fibrous cellulose in a copper ethylenediamine solution and regenerating it in water. The obtained regenerated cellulose is filtered off, sufficiently washed with water, and dried.

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.

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.

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

塗工層の坪量は、特に限定されるものではないが、本発明においては、塗工層の坪量が小さい場合であっても、塗工ムラのない塗工層を形成できる点に特徴がある。例えば、本発明においては、塗工層の坪量を4.5g/m2以下とすることもでき、4.0g/m2以下とすることもでき、3.0g/m2以下とすることもできる。本発明においては、塗工層の坪量を上記範囲とした場合であっても、表面性状が良好であり、塗工ムラのない塗工層が形成される。The basis weight of the coating layer is not particularly limited, but the present invention is characterized in that a coating layer without coating unevenness can be formed even when the basis weight of the coating layer is small. There is. For example, in the present invention, the basis weight of the coating layer can be 4.5 g / m 2 or less, can be 4.0 g / m 2 or less, and can be 3.0 g / m 2 or less. You can also. In this invention, even if it is a case where the basic weight of a coating layer is made into the said range, a surface property is favorable and a coating layer without a coating nonuniformity is formed.

塗工層の厚みは、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。また、塗工層の厚みは4.5μm以下とすることもでき、4.0μm以下とすることもでき、3.0μm以下とすることもできる。本発明においては、塗工層を薄膜化することができ、薄膜化した場合であっても塗工ムラのない塗工層が得られる。   The thickness of the coating layer varies depending on the pore diameter and thickness on the substrate 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. In addition, the thickness of the coating layer can be 4.5 μm or less, 4.0 μm or less, or 3.0 μm or less. In the present invention, the coating layer can be thinned, and a coating layer having no coating unevenness can be obtained even when the coating layer is thinned.

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

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

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

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

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

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

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

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

電池用セパレータ塗液の塗布量(塗工層坪量)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。また、電池用セパレータ塗液の塗布量は4.5g/m2以下であってもよく、4.0g/m2以下であってもよく、3.0g/m2以下であってもよい。The coating amount (coating 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. The coating amount of the battery separator coating liquid may be 4.5 g / m 2 or less, 4.0 g / m 2 or less, or 3.0 g / m 2 or less.

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

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

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(実施例用)の製造>
湿式微粒化装置における200MPaの圧力処理の回数を12回とした以外は、微細繊維状セルロース1の製造と同様にして、微細繊維状セルロース2を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロース2はセルロースI型結晶を維持していることが確認された。
<Manufacture of fine fibrous cellulose 2 (for Examples)>
Fine fibrous cellulose 2 was obtained in the same manner as in the production of fine fibrous cellulose 1 except that the number of pressure treatments of 200 MPa in the wet atomization apparatus was set to 12. It was confirmed by X-ray diffraction that the fine fibrous cellulose 2 maintained the cellulose I type crystal.

<微細繊維状セルロース3(実施例用)の製造>
湿式微粒化装置における200MPaの圧力処理の回数を10回とした以外は、微細繊維状セルロース1の製造と同様にして、微細繊維状セルロース3を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロース3はセルロースI型結晶を維持していることが確認された。
<Manufacture of fine fibrous cellulose 3 (for Examples)>
Fine fibrous cellulose 3 was obtained in the same manner as in the production of fine fibrous cellulose 1 except that the number of pressure treatments of 200 MPa in the wet atomization apparatus was set to 10. It was confirmed by X-ray diffraction that the fine fibrous cellulose 3 maintained the cellulose I type crystal.

<微細繊維状セルロースA(比較例用)の製造>
湿式微粒化装置における圧力処理を、245MPaで6回とした以外は、微細繊維状セルロース1の製造と同様にして、微細繊維状セルロースAを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースAはセルロースI型結晶を維持していることが確認された。
<Manufacture of fine fibrous cellulose A (for comparative example)>
Fine fibrous cellulose A was obtained in the same manner as in the production of fine fibrous cellulose 1 except that the pressure treatment in the wet atomization apparatus was changed to 6 times at 245 MPa. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose A maintained the cellulose I type crystal.

<微細繊維状セルロースB(比較例用)の製造>
湿式微粒化装置における圧力処理を、245MPaで3回とした以外は、微細繊維状セルロース1の製造と同様にして、微細繊維状セルロースBを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースBはセルロースI型結晶を維持していることが確認された。
<Manufacture of fine fibrous cellulose B (for comparative example)>
Fine fibrous cellulose B was obtained in the same manner as in the production of fine fibrous cellulose 1 except that the pressure treatment in the wet atomization apparatus was changed to 3 times at 245 MPa. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose B maintained the cellulose I type crystal.

<微細繊維状セルロースC(比較例用)の製造>
<中性TEMPO酸化処理>(以下、Mはモル濃度mol/Lを表す)
乾燥質量100質量部相当の未乾燥の針葉樹晒クラフトパルプと、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)1.6質量部と、80%亜塩素酸ナトリウム113質量部とを、9000質量部の0.05Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に懸濁した(液A)。
2Mの次亜塩素酸ナトリウム50mLに、0.1Mになるまで0.05Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)を加えた(液B)。
液Aに液Bを注いで、直ちに密閉した後、マグネチックスターラーを用いて500rpmで攪拌しながら、温度60℃で72時間反応させ、パルプスラリーを得た。
<Manufacture of fine fibrous cellulose C (for comparative example)>
<Neutral TEMPO oxidation treatment> (Hereinafter, M represents mol concentration mol / L)
Undried softwood bleached kraft pulp equivalent to 100 parts by weight of dry weight, 1.6 parts by weight of TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), and 113 parts by weight of 80% sodium chlorite Were suspended in 9000 parts by mass of 0.05 M sodium phosphate buffer (pH = 6.8) (Liquid A).
To 50 mL of 2M sodium hypochlorite, 0.05M sodium phosphate buffer (pH = 6.8) was added to 0.1M (solution B).
Liquid B was poured into liquid A and immediately sealed, and then reacted at a temperature of 60 ° C. for 72 hours while stirring at 500 rpm using a magnetic stirrer to obtain a pulp slurry.

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

得られた脱水シート2(TEMPO酸化セルロース)にイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、アルティマイザー)で245MPaの圧力にて3回処理し、微細繊維状セルロースCを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースC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 resulting dehydrated sheet 2 (TEMPO oxidized cellulose) to prepare a slurry having a solid content concentration of 2 mass%. This slurry was treated three times at a pressure of 245 MPa with a wet atomization apparatus (manufactured by Sugino Machine, Optimizer) to obtain fine fibrous cellulose C. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose C maintained the cellulose I type crystal.

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

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

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

対象となる微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が2±0.3質量%となるように希釈した懸濁液30gを、遠沈管に分取して冷凍庫に一晩静置し、凍結させた。さらに凍結乾燥機で5日間以上乾燥させた後、105℃に設定した定温乾燥機で3時間以上4時間以下加熱し、絶乾状態の微細繊維状セルロースを得た。
リファレンスを測定するために、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 the suspension obtained by diluting the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so that the content becomes 2 ± 0.3% by mass is collected in a centrifuge tube and left overnight in a freezer. I let you. Furthermore, after drying with a freeze dryer for 5 days or more, it was heated for 3 hours or more and 4 hours or less with a constant temperature dryer set at 105 ° C. to obtain absolutely dry fine fibrous cellulose.
In order to measure the reference, 15 ml of pure water and 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine were added to an empty 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の粘度を測定するため、絶乾状態の微細繊維状セルロース0.14g以上0.16g以下を空の50ml容量のスクリュー管に量り取り、純水15mlを添加した。さらに1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、自転公転式スーパーミキサーで1000rpm10分撹拌し、0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液とした。リファレンスの測定と同様に、キャノンフェンスケ粘度計に調製した0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分間置いた後、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の落下時間とした。   Next, in order to measure the viscosity of the fine fibrous cellulose, 0.14 g or more and 0.16 g or less of the dried fine fibrous cellulose was weighed into an empty 50 ml capacity screw tube, and 15 ml of pure water was added. Furthermore, 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine was added, and the mixture was stirred at 1000 rpm for 10 minutes with a rotation / revolution super mixer to obtain a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. Similarly to the measurement of the reference, 10 ml of a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution prepared in a Cannon Fenceke viscometer was added and left for 5 minutes, and then the drop time 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.

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した。なお、下記の平均重合度は三回測定した値の平均値である。
測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロース質量:a(g)(但し、aは0.14以上0.16以下)
溶液のセルロース濃度:c=a/30(g/mL)
溶媒落下時間:t0(sec)
微細繊維状セルロース溶液の落下時間:t(sec)
溶液の相対粘度:ηrel=t/t0
溶液の比粘度:ηsp=ηrel―1
固有粘度:[η]=ηsp/c(1+0.28ηsp
重合度:DP=[η]/0.57
The degree of polymerization was calculated from the mass of the absolutely dry fine fibrous cellulose used for the measurement, the solvent dropping time, and the dropping time of the fine fibrous cellulose 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)
Drop time of fine fibrous cellulose solution: t (sec)
Relative viscosity of the solution: η rel = t / t 0
Specific viscosity of the solution: η sp = η rel -1
Intrinsic viscosity: [η] = η sp /c(1+0.28η sp )
Degree of polymerization: DP = [η] /0.57

Figure 2018070472
Figure 2018070472

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

<実施例2>
微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロース2に代えた以外は実施例1と同様にして、電池用セパレータ塗液を得た。
<Example 2>
A battery separator coating solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose 2.

<実施例3>
微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロース3に代えた以外は実施例1と同様にして、電池用セパレータ塗液を得た。
<Example 3>
A battery separator coating solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose 3.

<比較例1>
微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロースAに代えた以外は実施例1と同様にして、電池用セパレータ塗液を得た。
<Comparative Example 1>
A battery separator coating solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose A.

<比較例2>
微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロースBに代えた以外は実施例1と同様にして、電池用セパレータ塗液を得た。
<Comparative example 2>
A battery separator coating solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose B.

<比較例3>
微細繊維状セルロース1を微細繊維状セルロースCに代えた以外は実施例1と同様にして、電池用セパレータ塗液を得た。
<Comparative Example 3>
A battery separator coating solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose 1 was replaced with the fine fibrous cellulose C.

<参考例1>
比較例1と同様に電池用セパレータ塗液を得た。ただし、参考例1では、後述する(電池用セパレータの作製)において、乾燥後の塗工層坪量が5.0g/m2となるようにし、塗工評価を行った。
<Reference Example 1>
A battery separator coating solution was obtained in the same manner as in Comparative Example 1. However, in Reference Example 1, the coating layer basis weight after drying was set to 5.0 g / m 2 as described later (production of battery separator), and coating evaluation was performed.

<参考例2>
比較例3と同様に電池用セパレータ塗液を得た。ただし、参考例2では、後述する(電池用セパレータの作製)における、乾燥後の塗工層坪量が5.0g/m2となるようにし、塗工評価を行った。
<Reference Example 2>
A battery separator coating solution was obtained in the same manner as in Comparative Example 3. However, in Reference Example 2, the coating layer basis weight after drying in the later-described (production of battery separator) was set to 5.0 g / m 2, and coating evaluation was performed.

(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 resin end) as an adhesive on this web, and polyethylene After spraying so that the fiber ratio was 10% by mass, it was dried with a hot air dryer set at 110 ° C. to obtain a nonwoven fabric of 30 g / m 2 . 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塗工層坪量が2.5g/m2となるよう、電池用セパレータ塗液を塗工して電池用セパレータを作製した。なお、参考例1及び2においては、乾燥後の塗工層坪量が5.0g/m2となるように電池用セパレータ塗液を塗工して電池用セパレータを作製した。
(Preparation of battery separator)
A battery separator coating solution was applied to the nonwoven fabric substrate so that the basis weight of the coating layer after drying was 2.5 g / m 2 to prepare a battery separator. In Reference Examples 1 and 2, a battery separator coating solution was applied so that the basis weight of the coating layer after drying was 5.0 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塗工層坪量が2.5g/m2(実施例及び比較例)もしくは5.0g/m2(参考例)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>
A battery separator coating solution is applied to the nonwoven fabric base so that the basis weight of the coating layer after drying is 2.5 g / m 2 (Examples and Comparative Examples) or 5.0 g / m 2 (Reference Examples). The coatability 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 appearance observation after coating.
X: Unevenness is observed on the entire surface by appearance observation after coating. Or coating itself is not possible.

Figure 2018070472
Figure 2018070472

表2からわかるように、実施例で得られた電池用セパレータ塗液は、塗工層を薄くした場合であっても塗工性が良好であった。一方、比較例で得られた電池用セパレータ塗液においては、塗工層を薄くした場合の塗工性が悪かった。   As can be seen from Table 2, the battery separator coating liquid obtained in the examples had good coating properties even when the coating layer was thinned. On the other hand, in the battery separator coating solution obtained in the comparative example, the coating property when the coating layer was thinned was poor.

Claims (11)

繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400未満の繊維状セルロースを含む電池用セパレータ塗液用増粘剤。   A thickener for battery separator coating liquid containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of less than 400. 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塗液用増粘剤。   The thickener for battery separator coating liquid according to claim 1, wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose. 繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400未満の繊維状セルロースと、微粒子と、分散媒と、を含む電池用セパレータ塗液。   A battery separator coating solution comprising fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of less than 400, fine particles, and a dispersion medium. 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3に記載の電池用セパレータ塗液。   The battery separator coating liquid according to claim 3, wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose. 前記繊維状セルロースの含有量は、前記分散媒の100質量部に対して、0.1質量部以上1.3質量部以下である請求項3又は4に記載の電池用セパレータ塗液。   The battery separator coating liquid according to claim 3 or 4, wherein the content of the fibrous cellulose is 0.1 parts by mass or more and 1.3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dispersion medium. 前記微粒子は無機微粒子である請求項3〜5のいずれか1項に記載の電池用セパレータ塗液。   The battery separator coating liquid according to claim 3, wherein the fine particles are inorganic fine particles. 基材と、塗工層を有する電池用セパレータであって、
前記塗工層は、繊維幅が1000nm以下であり、平均重合度が400未満の繊維状セルロースと、微粒子と、を含む電池用セパレータ。
A battery separator having a substrate and a coating layer,
The coating layer is a battery separator including fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and an average degree of polymerization of less than 400, and fine particles.
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7に記載の電池用セパレータ。   The battery separator according to claim 7, wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose. 前記塗工層の坪量は4.5g/m2以下である請求項7又は8に記載の電池用セパレータ。The battery separator according to claim 7 or 8, wherein a basis weight of the coating layer is 4.5 g / m 2 or less. 前記微粒子は無機微粒子である請求項7〜9のいずれか1項に記載の電池用セパレータ。   The battery separator according to claim 7, wherein the fine particles are inorganic fine particles. 前記基材は、ポリオレフィン系樹脂を含む請求項7〜10のいずれか1項に記載の電池用セパレータ。   The battery separator according to any one of claims 7 to 10, wherein the base material contains a polyolefin-based resin.
JP2018507749A 2016-10-14 2017-10-12 Thickener for battery separator coating liquid, battery separator coating liquid and battery separator Active JP6390814B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016202949 2016-10-14
JP2016202949 2016-10-14
PCT/JP2017/036997 WO2018070472A1 (en) 2016-10-14 2017-10-12 Thickener used in coating liquid for battery separators, coating liquid for battery separators, and battery separator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6390814B2 JP6390814B2 (en) 2018-09-19
JPWO2018070472A1 true JPWO2018070472A1 (en) 2018-10-11

Family

ID=61906415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018507749A Active JP6390814B2 (en) 2016-10-14 2017-10-12 Thickener for battery separator coating liquid, battery separator coating liquid and battery separator

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6390814B2 (en)
WO (1) WO2018070472A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6683242B1 (en) * 2018-12-28 2020-04-15 王子ホールディングス株式会社 Fibrous cellulose, fibrous cellulose-containing material, molded article and method for producing fibrous cellulose

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005120188A (en) * 2003-10-15 2005-05-12 Nippon Paper Chemicals Co Ltd New cellulose phosphate and method for producing the same
JP2012232518A (en) * 2011-05-02 2012-11-29 Daicel Corp Nonwoven fiber laminate, method for manufacturing the same and separator
JP2013104133A (en) * 2011-11-10 2013-05-30 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd Method for producing cellulose fiber for thickening and cellulose fiber for thickening obtained by the same
JP2014175232A (en) * 2013-03-12 2014-09-22 Mitsubishi Paper Mills Ltd Cell separator
WO2014185505A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 王子ホールディングス株式会社 Phosphoric acid esterified cellulose fibers and production method thereof
JP2015084318A (en) * 2013-08-14 2015-04-30 三菱製紙株式会社 Coating liquid for lithium ion battery separators, and lithium ion battery separator
WO2016047764A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 旭化成せんい株式会社 Thin-film sheet including cellulose fine-fiber layer

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6515801B2 (en) * 2015-12-25 2019-05-22 王子ホールディングス株式会社 Thickener for battery separator coating solution, battery separator coating solution and battery separator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005120188A (en) * 2003-10-15 2005-05-12 Nippon Paper Chemicals Co Ltd New cellulose phosphate and method for producing the same
JP2012232518A (en) * 2011-05-02 2012-11-29 Daicel Corp Nonwoven fiber laminate, method for manufacturing the same and separator
JP2013104133A (en) * 2011-11-10 2013-05-30 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd Method for producing cellulose fiber for thickening and cellulose fiber for thickening obtained by the same
JP2014175232A (en) * 2013-03-12 2014-09-22 Mitsubishi Paper Mills Ltd Cell separator
WO2014185505A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 王子ホールディングス株式会社 Phosphoric acid esterified cellulose fibers and production method thereof
JP2015084318A (en) * 2013-08-14 2015-04-30 三菱製紙株式会社 Coating liquid for lithium ion battery separators, and lithium ion battery separator
WO2016047764A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 旭化成せんい株式会社 Thin-film sheet including cellulose fine-fiber layer

Also Published As

Publication number Publication date
JP6390814B2 (en) 2018-09-19
WO2018070472A1 (en) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6390815B2 (en) Thickener for battery separator coating liquid, battery separator coating liquid and battery separator
JP7060917B2 (en) Battery separator coating liquid and battery separator
JP6870317B2 (en) Battery Separator Coating Liquid, Battery Separator and Battery
JP6942952B2 (en) Battery separator, battery and battery separator coating
JP6394775B2 (en) Method for producing fibrous cellulose and fibrous cellulose
JP6988086B2 (en) Battery separator coating liquid and battery separator
JP6515801B2 (en) Thickener for battery separator coating solution, battery separator coating solution and battery separator
TWI746489B (en) Sheet and sheet manufacturing method
WO2019043782A1 (en) Fibrous-cellulose-containing composition and coating
JP6942951B2 (en) Battery separator, battery and battery separator coating
JP7120009B2 (en) seat
JP7120010B2 (en) seat
JP6540925B1 (en) Fibrous cellulose-containing composition and paint
JP6390814B2 (en) Thickener for battery separator coating liquid, battery separator coating liquid and battery separator
WO2021153590A1 (en) Method for producing microfibrous cellulose/nanocarbon-containing material, and microfibrous cellulose/nanocarbon-containing material
WO2019124364A1 (en) Sheet
JP6728964B2 (en) Thickener for battery electrode composition, battery electrode composition, battery electrode and battery
JP2018104568A (en) Sheet
JP2021116519A (en) Method for producing microfibrous cellulose/micro inorganic laminar compound-containing material, and microfibrous cellulose/micro inorganic laminar compound-containing material
JP7005950B2 (en) Sheets and laminates
JP7346870B2 (en) Sheet manufacturing method and sheet
JP6540924B1 (en) Fibrous cellulose-containing composition and paint
WO2018110525A1 (en) Fibrous cellulose-containing composition
JP2022164312A (en) sheet
JP2021116430A (en) Method for producing microfibrous cellulose/nanocarbon-containing material, and microfibrous cellulose/nanocarbon-containing material

Legal Events

Date Code Title Description
A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180530

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180712

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180724

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180806

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6390814

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250