JP2017127856A - 無機化合物分散用剤、スラリー組成物、セラミックグリーンシート、導電ペーストおよび塗工シート - Google Patents
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Abstract
Description
[1]分子内に水酸基を有するバインダー樹脂(A)、下記一般式(1):
[2]有機化合物(B)の酸価が5mgKOH/g以下である、[1]の無機化合物分散用剤;
[3]R1および/またはR4がそれぞれ独立して、下記一般式(2):
[4]バインダー樹脂(A)100質量部に対して、有機化合物(B)を1〜60質量部含有する、[1]〜[3]のいずれかの無機化合物分散用剤;
[5]バインダー樹脂(A)が、ポリビニルアセタール、エチルセルロースおよび(メタ)アクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、[1]〜[4]のいずれかの無機化合物分散用剤;
[6]バインダー樹脂(A)がポリビニルアセタールを含み、該ポリビニルアセタールは、アセタール化度が50〜85モル%であり、ビニルエステル単量体単位の含有量が0.1〜20モル%であり、粘度平均重合度が200〜5000である、[5]の無機化合物分散用剤;
[7]無機化合物(D)および[1]〜[6]のいずれかの無機化合物分散用剤を含有するスラリー組成物;
[8]分子内に水酸基を有するバインダー樹脂(A)、下記一般式(1):
[9]無機化合物(D)がセラミック粉体である、[7]または[8]のスラリー組成物;
[10]前記セラミック粉体100質量部に対して、有機溶剤(C)を2〜200質量部含有する、[9]のスラリー組成物;
[11][9]または[10]のスラリー組成物を用いて作製されたセラミックグリーンシート;
[12]セラミックグリーンシートの少なくとも片面について、飛行時間型二次イオン分析装置で二次イオン分析を行った場合に、検出されるTi+イオンの強度に対する、検出されるBa+イオンの強度の比である(Ba+イオンの強度)/(Ti+イオンの強度)が、20<(Ba+イオンの強度)/(Ti+イオンの強度)<1000を満たす、[11]のセラミックグリーンシート。
[13]無機化合物(D)が導電粉末である、[7]または[8]のスラリー組成物;
[14]前記導電粉末100質量部に対して、バインダー樹脂(A)を1〜50質量部含有する、[13]のスラリー組成物;
[15]前記導電粉末100質量部に対して、有機溶剤(C)を5〜600質量部含有する、[13]または[14]のスラリー組成物;
[16][13]から[15]のいずれかのスラリー組成物からなる導電ペースト;
[17][11]または[12]のセラミックグリーンシートの少なくとも一方の面に、導電ペーストを乾燥させた層を配置してなる塗工シート;
[18][16]の導電ペーストを乾燥させた層を、セラミックグリーンシートの少なくとも一方の面に配置してなる塗工シート;
[19]少なくとも一部にプラズマ処理が施された、[11]または[12]のセラミックグリーンシート;
[20]塗工シートの表面の少なくとも一部にプラズマ処理が施された、[17]または[18]の塗工シート;
分子内に水酸基を有するバインダー樹脂(A)(以下「バインダー樹脂(A)」と略称する場合がある)としては、例えば、ポリビニルアセタール、エチルセルロース、メチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、水酸基を有する(メタ)アクリル樹脂、ポリアクリル酸、ポリアルキレンオキサイドなどが挙げられる。中でも、無機化合物分散用剤における無機化合物の分散性、並びにセラミックグリーンシートや塗工シートの柔軟性および接着性の点でポリビニルアセタール、エチルセルロース、水酸基を有する(メタ)アクリル樹脂が好ましく、ポリビニルアセタールがより好ましい。
バインダー樹脂(A)としてポリビニルアセタールが含まれる場合、バインダー樹脂(A)中のポリビニルアセタールの含有量は5質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、70質量%以上であることが特に好ましく、100質量%であることが最も好ましい。
前記ポリビニルアセタールは、通常、PVAをアセタール化することにより製造される。
バインダー樹脂(A)として水酸基を有する(メタ)アクリル樹脂を用いる場合、例えば、水酸基を有する(メタ)アクリル樹脂としては水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーと水酸基を有さない(メタ)アクリルモノマーとの共重合体を用いることができる。水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコール−ポリテトラメチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコール−ポリテトラメチレングリコールモノアクリレート等のアクリレート;2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコール−ポリテトラメチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコール−ポリテトラメチレングリコールモノメタクリレート等のメタクリレートが挙げられる。中でも焼結性の面から水酸基を有するメタクリレートが好ましく、具体的には、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレートが好ましい。
バインダー樹脂(A)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。2種以上を併用する場合、ポリビニルアセタールとその他バインダー樹脂(A)との混合物などを用いることができる。ポリビニルアセタールとその他バインダー樹脂(A)を混合する場合は、例えば、ポリビニルアセタールとその他バインダー樹脂(A)の質量比は5/95以上であることが好ましく、10/90以上であることがより好ましい。また、ポリビニルアセタールとその他バインダー樹脂(A)の質量比は、95/5以下であることが好ましく、90/10以下であることがより好ましい。その他バインダー樹脂(A)としては、エチルセルロースまたは水酸基を有する(メタ)アクリル樹脂が好ましく、エチルセルロースがより好ましい。ポリビニルアセタールとエチルセルロースを混合する場合は、ポリビニルアセタールとエチルセルロースの質量比は5/95以上であることが好ましく、10/90以上であることがより好ましい。また、ポリビニルアセタールとエチルセルロースの質量比は、95/5以下であることが好ましく、90/10以下であることがより好ましい。
本発明の無機化合物分散用剤では、化学式(1):
本発明の無機化合物分散用剤は、有機溶剤(C)を含有する。有機溶剤(C)は、その目的や用途に応じたものを適宜用いることができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、ブタノール等のアルコール;メチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のセルソルブ;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系炭化水素、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル、メンテン、メンタン、メントン、ミルセン、α−ピネン、α−テルピネン、γ−テルピネン、リモネン、ペリリルアセテート、メンチルアセテート、カルビルアセテート、ジヒドロカルビルアセテート、ペリリルアルコール、ジヒドロターピネオールアセテート、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオール、ターピニルオキシエタノール、ジヒドロターピニルオキシエタノール、ターピニルメチルエーテル、ジヒドロターピニルメチルエーテル、ジヒドロターピニルプロピオネート、イソボニルアセテート、イソボニルプロピオネート、イソボニルブチレート、イソボニルイソブチレート、ノビルアセテート、オクチルアセテート、ジメチルオクチルアセテート、ブチルカルビトールアセテート、アセトキシ−メトキシエトキシ−シクロヘキサノールアセテート、ジヒドロカルベオール、2−エチルヘキシルグリコール、ベンジルグリコール、フェニルプロピレングリコール、メチルデカリン、アミルベンゼン、クメン、シメン、1,1−ジイソプロピルヘキサン、シトロネロール等が挙げられる。
本願において、「無機化合物分散用剤」とは無機化合物を分散させる際に分散媒体として機能する樹脂組成物である。無機化合物分散用剤としてあらかじめ調製しておくことにより、セラミックスラリーや導電ペースト等の作製が容易になり、短時間化、設備の簡略化が可能となる。
本発明の好適な態様は、無機化合物分散用剤と無機化合物(D)からなるスラリー組成物である。具体的には、無機化合物、分子内に水酸基を有するバインダー樹脂(A)、下記一般式(1):
本発明のスラリー組成物に含まれる無機化合物(D)は特に限定されないが、その目的や用途に応じて、例えば、セラミック粉体、導電粉末、ガラス粉末、蛍光体微粒子、珪素酸化物等が挙げられる。これらは単独、または2種類以上を併用して適宜用いることができる。
本発明の無機化合物分散用剤はセラミック粉体の分散性に優れており、なおかつ保存安定性にも優れる。よってそれから得られるスラリー組成物をセラミックスラリーとして好適に用いることができる。このようなセラミックスラリーを成形して得られるセラミックグリーンシートは表面の平滑性に優れ、シート強度にも優れる。さらに、本セラミックグリーンシートは焼成後の炭素残渣の量が少ない。したがって、本発明のセラミックスラリーを用いれば、炭素残渣の量が少なく、高性能なセラミック成形品が得られる。セラミックスラリーの分散性、保存安定性が低下すると、セラミックグリーンシート表面が粗面化し、セラミックグリーンシートの接着性、その後の成型品、および焼成後の品質に悪影響を及ぼす虞がある。
TOF−SIMS分析は、測定対象物の表面を走査して、測定対象物に含まれる成分の分布状態を観察できる測定手法である。例えば、測定対象物の表面の50〜500μm四方の領域を0.1〜3μm四方の微小な領域に区切って一次イオンを照射し、この微小な領域から飛び出す二次イオンを観測することにより、各微小な領域中の成分の種類の同定および二次イオンの強度を測定することができる。この微小な領域を一次イオン照射点という。Ti+イオンの強度に対するBa+イオンの強度の比である(Ba+イオンの強度)/(Ti+イオンの強度)は、Ba+の強度を、Ti+二次イオンの強度で除した値である。
本発明のスラリー組成物は、導電ペーストとしても好適に用いられる。本発明の導電ペーストは、バインダー樹脂(A)、一般式(1)で示される有機化合物(B)、有機溶剤(C)および無機化合物(D)として導電粉末を含む。
本発明の好適な実施態様は、上述した本発明のセラミックグリーンシートの表面に導電ペーストが塗工されてなる塗工シートである。該導電ペーストは、本発明のセラミックグリーンシートと組み合わせて用いる場合は、本発明の導電ペーストであってもよいし、それ以外の一般的に用いられる導電ペーストであってもよい。また、本発明の好適な別の実施態様は、セラミックグリーンシートの表面に本発明の導電ペーストが塗工されてなる塗工シートであってもよい。該セラミックグリーンシートは、本発明の導電ペーストと組み合わせて用いる場合は、本発明のセラミックグリーンシートであってもよいし、それ以外の一般的に用いられるセラミックグリーンシートであってもよい。
本発明のセラミックグリーンシートは、セラミックグリーンシートの少なくとも片面の少なくとも一部にプラズマ処理が施された状態であることが好ましい。すなわち、その製造において、セラミックグリーンシートの表面または裏面の少なくとも片面にプラズマ処理を施す工程を備えることが好ましい。こうして得られたセラミックグリーンシートも本発明の好適な実施態様である。セラミックグリーンシート表面または裏面の少なくとも片面にプラズマ処理を施し、プラズマ処理された面と、他のセラミックグリーンシートの表面とが接するように積層する。こうして得られた積層体は、表面にプラズマ処理を施さなかったセラミックグリーンシートを用いて積層体を作製した場合と比べて、良好な接着性を有する。
(1.ポリビニルアセタールの測定)
実施例および比較例で用いるポリビニルアセタールの酢酸ビニル単量体単位の含有量(モル%)、アセタール化度(モル%)およびビニルアルコール単量体単位の含有量(モル%)はJIS K 6728:1977に準拠して測定した。ポリビニルアセタールの粘度平均重合度は、JIS K 6726:1994に準拠して測定される原料のPVAの粘度平均重合度で示した。
実施例および比較例で用いる有機化合物および無機化合物分散用剤の酸価はJIS K 6728:1977に準拠して測定した。より具体的には、約1gの各有機化合物又は各無機化合物分散用剤を共栓付き三角フラスコに投入し、エチルアルコール30mlを加えて溶解した。フェノールフタレインを指示薬とし、得られた溶液に対し、N/50水酸化カリウムを用いて滴定し、30秒以上微紅色を保つ点までの滴定量をa(mL)とした。これとは別に、エチルアルコール30mlに対して同様の滴定を行い、微紅色を保つ点までの滴定量をb(mL)とし、下記数式(II)により、酸価を算出した。
測定中にセラミックグリーンシートの表面の成分が揮発することを抑制するため、飛行時間型二次イオン質量分析(TOF−SIMS)は冷却測定を実施した。製造例で得られたセラミックグリーンシートの表面に大気圧プラズマ処理を行った後、セラミックグリーンシートを−150℃まで冷却し、その後、真空下で、直ちに飛行時間型二次イオン質量分析(TOF−SIMS)による分析を実施した。飛行時間型二次イオン質量分析計(TOF−SIMS)はION−TOF社製TOF−SIMS5を用いた。一次イオン源にはビスマスクラスターイオン源(Bi3++)を使用し、電流値0.2ピコアンペア、加速電圧25キロボルトとし、測定モードは高質量分解能通常モード(バンチングモード)を選択した。セラミックグリーンシートの平面(セラミックグリーンシートの最も面積の広い面のいずれか一方の面)の任意500μm×500μmを測定領域とし、該測定領域を128x128ピクセルに測定範囲を区切りイオンビームの照射モードはランダムラスターモードとして測定領域を走査し、スキャン数は64スキャンとした。測定により得られたマススペクトルからTi+イオンの強度、Ba+イオンの強度を算出し、Ti+イオンの強度に対する、Ba+イオンの強度の割合を計算した。結果を表2−1、表2−2、表3に示す。プラズマ照射後のシートの表面状態は保存状態により変化する可能性があるため、プラズマ照射後の表面分析の測定はプラズマ照射後、速やかに測定を実施した。
実施例および比較例で用いるセラミックスラリーの保存安定性は、当該セラミックスラリーの製造直後の粘度η0と製造後1ヶ月の粘度η1との比率によって評価した。評価基準は以下のとおりである。
評価A:0.95<η1/η0<1.05
評価B:0.85<η1/η0≦0.95 あるいは、1.05≦η1/η0<1.15
評価C:η1/η0≦0.85 あるいは、1.15≦η1/η0
FLOW SWEEPモード
shear rate:100(1/sec)
回転する円盤の直径:40mm
回転する円盤(上側):平板
回転する円盤(下側)のコーンアングル:0.02rad
Truncation gap:0.0262mm
セラミックスラリーの代わりに実施例および比較例で用いる導電ペーストを用いた以外は、「4−1.セラミックスラリーの保存安定性」に記載の方法に従って保存安定性の評価を行った。
下記条件で大気圧プラズマ処理された、実施例および比較例で用いるセラミックグリーンシートと、大気圧プラズマ処理されていない実施例および比較例で用いるセラミックグリーンシートとを積層して、熱プレス機を用い下記の条件で熱圧着試験を行った。このとき、大気圧プラズマ処理された面が、他のセラミックグリーンシートの大気圧プラズマ処理されていない表面に接するように積層し、積層体を得た。
実施例および比較例で用いるセラミックグリーンシート(ポリエステルフィルム上)を、ポリエステルフィルムと共に10cm×10cmの大きさに切断した。該セラミックグリーンシートをポリエステルフィルムから剥がした後、セラミックグリーンシートの表面に、大気圧プラズマ装置を用いて、常温、常湿にて、窒素ガスが流速150L/分、ドライ純エアーが流速0.5L/分の混合ガスを用い、電極間の電圧11kV、電極間距離2mm、サンプル(セラミックグリーンシート)移動速度10mm/秒で、セラミックグリーンシートが幅2cmの照射口の直下を通過する時間が2秒(10cm×10cmのセラミックグリーンシート全体に対して10秒)となる条件で大気圧プラズマ処理を施した。
プレス温度 45℃
圧力 1MPa
時間 5秒
A:全く層間剥離が認められず、強固に接着している。
(層間剥離している積層体の個数/任意の積層体=0/100)
B:層間剥離がわずかに認められたが、強固に接着している。
(層間剥離している積層体の個数/任意の積層体=1〜10/100)
C:層間剥離が一部認められたが、接着している。
(層間剥離している積層体の個数/任意の積層体=11〜30/100)
D:層間剥離がかなり多く認められ、ほとんど接着性を示さなかった。
(層間剥離している積層体の個数/任意の積層体=31〜99/100)
E:接着性を示さなかった。
(層間剥離している積層体の個数/任意の積層体=100/100)
セラミックグリーンシートの代わりに実施例および比較例で用いる塗工シートを用いた以外は、「5−1.セラミックグリーンシートの接着性評価」に記載の方法に従って、接着性の評価を行った。このとき、大気圧プラズマ処理は、導電ペーストが塗工された面に行い、大気圧プラズマ処理された面が、他の塗工シートの大気圧プラズマ処理されていない面(導電ペーストが塗工されていない面)に接するように積層した。
実施例および比較例で用いる、乾燥(常温で1時間風乾後、熱風乾燥器にて80℃2時間、続いて120℃2時間乾燥)後の膜厚が2μmであるセラミックグリーンシートに対し、前記と同様にプラズマ処理を施した。このシートを5cm角に切断し、2枚を重ね合わせた後、45℃でプレスを行い(プレス圧:3MPa)、変形率(プレス後の面積/プレス前の面積×100)を求めた。このとき、大気圧プラズマ処理された面が、他のセラミックグリーンシートの大気圧プラズマ処理されていない表面に接するように積層した。
A:シート変形率が2%未満
B:シート変形率が2%以上4%未満
C:シート変形率が4%以上
の3段階で評価した。
セラミックグリーンシートの代わりに実施例および比較例で用いる塗工シートを用いた以外は、「6−1.セラミックグリーンシートの寸法安定性評価」と同様の方法で寸法安定性評価を行った。このとき、大気圧プラズマ処理は、導電ペーストが塗工された面に行い、大気圧プラズマ処理された面が、他の塗工シートの大気圧プラズマ処理されていない面(導電ペーストが塗工されていない面)に接するように積層した。
実施例および比較例で用いるセラミックグリーンシート(ポリエステルフィルム上)を10cm角に切断したものを100枚用意した。切断されたセラミックグリーンシートをポリエステルフィルムから剥がした後、それぞれの片面に「5−1.セラミックグリーンシートの接着性評価」と同様の方法で大気圧プラズマ処理を施し、大気圧プラズマ処理された面と大気圧プラズマ処理されていない面が重なる様に100枚積重ね、グリーンシートの積層体を得た。続いて、温度70℃、圧力150kg/cm2で10分間加熱圧着し、積層体を得た。得られた積層体を5mm×5mmに切断し、切断した積層体から100個を任意で抽出し、窒素雰囲気下、昇温速度15℃/分で400℃まで昇温し、5時間保持した後、さらに昇温速度5℃/分で1350℃まで昇温し、10時間保持することにより、セラミック焼成体を得た。
A:デラミネーションなし。
(デラミネーションした焼成体の個数/任意の焼成体=0〜2/100)
B:デラミネーションが僅かに見られる。
(デラミネーションした焼成体の個数/任意の焼成体=3〜7/100)
C:デラミネーションが一部あり。
(デラミネーションした焼成体の個数/任意の焼成体=8〜20/100)
D:デラミネーションが多数あり。
(デラミネーションした焼成体の個数/任意の焼成体=21〜100/100)
実施例および比較例で用いる、塗工シートを10cm角に切断したものを100枚用意した。導電ペーストが塗工された面に「5−2.塗工シートの接着性評価」と同様の方法で大気圧プラズマ処理を施し、大気圧プラズマ処理された面と大気圧プラズマ処理されていない面が重なる様に100枚積重ね、塗工シートの積層体を得た。続いて、温度70℃、圧力150kg/cm2で10分間加熱圧着し、積層体を得た。得られた積層体を5mm×5mmに切断し、切断した積層体から100個を任意で抽出し、窒素雰囲気下、昇温速度15℃/分で400℃まで昇温し、5時間保持した後、さらに昇温速度5℃/分で1350℃まで昇温し、10時間保持することにより、セラミック焼成体を得た。
A:デラミネーションなし。
(デラミネーションした焼成体の個数/任意の焼成体=0〜2/100)
B:デラミネーションが僅かに見られる。
(デラミネーションした焼成体の個数/任意の焼成体=3〜7/100)
C:デラミネーションが一部あり。
(デラミネーションした焼成体の個数/任意の焼成体=8〜20/100)
D:デラミネーションが多数あり。
(デラミネーションした焼成体の個数/任意の焼成体=21〜100/100)
(合成例1)
還流冷却器、温度計、イカリ型攪拌翼を備えた10リットルのガラス製容器に、イオン交換水を7280gと重合度1700、けん化度98.4モル%のポリビニルアルコール(以下、PVA−1と記載)を720g仕込み(PVA濃度9.0質量%)、内容物を95℃に昇温してPVAを完全に溶解させた。次に内容物を120rpmで攪拌しながら、10℃まで約30分かけて徐々に冷却した後、前記容器にn−ブチルアルデヒド400gと20質量%の塩酸830mLを添加し、ブチラール化反応を150分間行った。その後90分かけて70℃まで昇温し、70℃にて120分間保持した後、室温まで冷却した。析出した樹脂をイオン交換水で洗浄後、過剰量の水酸化ナトリウム水溶液を添加して中和した。引き続き、イオン交換水で樹脂を再洗浄した後、乾燥してポリビニルブチラール(PVB−1)を得た。
PVA−1に代わって、表1に示す重合度とけん化度を有するPVAを用い、n−ブチルアルデヒドを336g用いた以外は合成例1と同様にして、ポリビニルブチラール(PVB−2)を得た。
PVA−1に代わって、表1に示す重合度とけん化度を有するPVAを用い、n−ブチルアルデヒドを388g用いた以外は合成例1と同様にして、ポリビニルブチラール(PVB−3)を得た。
PVA−1に代わって、表1に示す重合度とけん化度を有するPVAを用い、n−ブチルアルデヒドを453g用いた以外は合成例1と同様にして、ポリビニルブチラール(PVB−4)を得た。
PVA−1に代わって、表1に示す重合度とけん化度を有するPVAを用い、n−ブチルアルデヒドを511g用いた以外は合成例1と同様にして、ポリビニルブチラール(PVB−5)を得た。
PVA−1に代わって、表1に示す重合度とけん化度を有するPVAを用い、n−ブチルアルデヒドを398g用いた以外は合成例1と同様にして、ポリビニルブチラール(PVB−6)を得た。
PVA−1に代わって、表1に示す重合度とけん化度を有するPVAを用い、n−ブチルアルデヒドを405g用いた以外は合成例1と同様にして、ポリビニルブチラール(PVB−7)を得た。
PVA−1に代わって、表1に示す重合度とけん化度を有するPVAを用い、n−ブチルアルデヒドを399g用いた以外は合成例1と同様にして、ポリビニルブチラール(PVB−8)を得た。
PVA−1の代わりに、表1に示すように、重合度2400でけん化度98.8モル%のPVAと、重合度500でけん化度98.8モル%のPVAとを70/30の質量比で用い、n−ブチルアルデヒドを399g用いた以外は、合成例1と同様の操作を行って、ポリビニルブチラール(PVB−9)を得た。
合成例1において、n−ブチルアルデヒドを用いてブチラール化をする代わりに、イソブチルアルデヒドを用いてアセタール化をした以外は、合成例1と同様の操作を行って、ポリビニルブチラール(PVB−10)を得た。
合成例1において、n−ブチルアルデヒドを用いてブチラール化をする代わりに、アセトアルデヒドとn−ブチルアルデヒドを重量比100/64で用いて、アセタール化をした以外は、合成例1と同様の操作を行って、ポリビニルブチラール(PVB−11)を得た。
(製造例1)
<無機化合物分散用剤の調製>
トルエン30質量部とエタノール30質量部の混合溶剤にPVB−1を10質量部加えた後、攪拌してPVB−1を溶解させ、当該溶液に、アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)を100質量部のPVB−1に対して、38質量部になるように加え、攪拌して無機化合物分散用剤を調製した。
セラミック粉体であるチタン酸バリウム(「BT−02」、堺化学工業株式会社製、平均粒子径0.2μm)100質量部にトルエン15質量部とエタノール15質量部を加え、ボールミルで15時間混合し、セラミック粉体の分散液を得た。続いてセラミック粉体100質量部に対し、PVB−1が7.5質量部になるように前記セラミック粉体の分散液に前記無機化合物分散用剤を加え、ボールミルで24時間混合し、セラミックスラリーを得た。
得られたセラミックスラリーを、離形処理したポリエステルフィルム上に、乾燥膜厚が2〜3μmとなるようにバーコーターを用いて塗工し、常温で1時間、風乾した後、熱風乾燥機にて80℃にて2時間、続いて120℃で2時間乾燥させ、ポリエステルフィルム上にセラミックグリーンシートGS−1を得た。
PVB−1の代わりにPVB−2〜PVB−8をそれぞれ用いたこと以外は、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−2〜GS−8を作製した。
アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)の代わりに、表2−1に示す有機化合物を用いたこと以外は、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−9〜GS−14を作製した。
アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)を、バインダー樹脂(A)に対して、表2−2に示す割合で添加したこと以外は、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−15〜GS−18を作製した。
PVB−1の代わりにPVB−9〜PVB−11を用い、表2−2に示す有機化合物を用いたこと以外は、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−19〜GS−21を作製した。
表2−2に示すように、100質量部のPVB−1に対して、アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)19質量部とトリエチレングリコールジ2−エチルヘキサノエート19質量部を添加した以外は、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−22を作製した。
表2−2に示す有機化合物を添加したこと以外は、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−23〜GS−25を作製した。
製造例1で得られた10質量部のPVB−1をトルエン30質量部とエタノール30質量部の混合溶剤に加えた後、攪拌してPVB−1を溶解させ、当該溶液に、表2−2に示すアジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)を、100質部のPVB−1に対して38質量部になるように加え、さらに分散剤として「マリアリムAKM−0531」(日油社性)を100質部のPVB−1に対して11重量部添加し、攪拌して無機化合物分散用剤を調製した。セラミック粉体としてチタン酸バリウム(「BT−02」、堺化学工業株式会社製、平均粒子径0.2μm)100質量部にトルエン15質量部とエタノール15質量部を加えたのち、ボールミルで15時間混合し、セラミック粉体の分散液を得た。続いてセラミック100質量部に対し、PVB−1が7.5質量部になるように前記セラミックの分散液に無機化合物分散用剤を加え、ボールミルで24時間混合し、セラミックスラリーを得た。また、得られたセラミックスラリーを用いて、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS26を作製した。
「マリアリムAKM−0531」を100質量部のPVB−1に対して34質量部添加した以外は、製造例26と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−27を作製した。
表2−2に示した有機化合物を用い、「マリアリムAKM−0531」を100質量部のPVB−1に対して68質量部添加した以外は、製造例26と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−28を作製した。
アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)の代わりに、表3に示す有機化合物を用いたこと以外は、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−A〜GS−Hを作製した。
表3に示すように、アジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)を用いなかったこと以外は、製造例1と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−Iを作製した。
「マリアリムAKM−0531」の添加量を100質部のPVB−1に対して79重量部に変更した以外は、製造例26と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−Jを作製した。
表3に示した有機化合物を用い、「マリアリムAKM−0531」の添加量を100質部のPVB−1に対して70重量部に変更した以外は、製造例26と同様の方法でセラミックグリーンシートGS−Kを作製した。
(作製例1)
<導電ペーストの作製>
攪拌機、冷却器、温度計、湯浴および窒素ガス導入口を備えた2Lセパラブルフラスコに、エチルセルロース(ダウケミカル社製、STD−45)、ジヒドロターピニルアセテートとを加えた。次いで、導電粉末としてニッケル粉(「NFP201」、JFEミネラル株式会社製)を混合し、さらに市販の平均粒径0.1μmのチタン酸バリウム粉末をニッケル粉末に対して20質量部添加し、三本ロールに数回通して導電ペーストを得た。なお、導電ペースト中の組成比率は、バインダー樹脂(A)が3質量%、ニッケル粉が50質量%、チタン酸バリウムが10質量%、その他が有機溶剤となるよう調製した。
製造例1で得られたグリーンシートGS−1を10cm×10cmの大きさに切断し、前記評価方法「5−1.セラミックグリーンシートの接着性評価」に記載の方法に従って、大気圧プラズマ処理を施した。大気圧プラズマ処理が施された面に、上述した導電ペーストをスクリーン印刷機(ニューロング精密工業株式会社製DP−320)によってスクリーン印刷し、120℃で1時間乾燥させることにより、10mm角、ペースト間距離(余白)2.5mm、膜厚2μmの導電ペースト皮膜を形成し塗工シートTS−1を得た。
GS−1に大気圧プラズマ処理を行わなかった以外は作製例1と同様の方法で、塗工シートTS−2を得た。
グリーンシートGS−1の代わりに、GS−Cを用いたこと以外は、作製例2と同様の方法で塗工シートTS−3を得た。
攪拌機、冷却器、温度計、湯浴および窒素ガス導入口を備えた2Lセパラブルフラスコに、PVB−4とジヒドロターピニルアセテートとを加え、さらにアジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)を100質量部のPVB−4に対して20質量部となるように添加し、80℃の温度で4時間攪拌して無機化合物分散用剤を得た。得られた無機化合物分散用剤を用い、作製例1と同様の方法で導電ペーストを作製した。次いで、得られた導電ペーストを用い、GS−Dの上に塗工した以外は作製例1と同様の方法で塗工し、塗工シートTS−4を得た。
PVB−4に代えて、エチルセルロース(ダウケミカル社製、STD−45)100質量部を用いたこと以外は、作製例4と同様の方法で、無機化合物分散用剤および導電ペーストを製造した。得られた導電ペーストを用いた以外は、作製例4と同様の方法で塗工シートTS−5を得た。
100質量部のPVB−4に代えて、50質量部のPVB−4および50質量部のエチルセルロース(ダウケミカル社製、STD−200)を用いたこと以外は、作製例4と同様の方法で、無機化合物分散用剤および導電ペーストを製造した。得られた導電ペーストを用いた以外は、作製例4と同様の方法で塗工シートTS−6を得た。
PVB−4に代えて、エチルセルロース(ダウケミカル社製、STD−45)100質量部を用い、さらにアジピン酸ビス(2−ブトキシエチル)に代えて、トリエチレングリコールジ2−エチルヘキサノエート20質量部を用いたこと以外は、作製例4と同様の方法で、無機化合物分散用剤および導電ペーストを製造した。得られた導電ペーストを用いた以外は、作製例4と同様の方法で塗工シートTS−7を得た。
(実施例1〜28)
グリーンシートGS−1〜GS−28のそれぞれについて、該グリーンシート作製前のセラミックスラリーの保存安定性、該グリーンシートの圧着時の寸法安定性、該グリーンシートの接着性および該グリーンシートを用いて得られる焼成体のデラミネーションについて、前記評価方法に記載された方法に従って評価を行った。評価結果を表5に示す。
GS−1に大気圧プラズマ処理を実施せずに圧着時の接着性評価を行った以外は、実施例1と同様に評価を行った。評価結果を表5に示す。
大気圧プラズマ処理された塗工シートTS−1と、大気圧プラズマ処理されていない塗工シートTS−1(つまり、グリーンシートGS−1を10cm×10cmの大きさに切断したもの)を積層した以外は、実施例1と同様の方法で、熱圧着試験を行い、接着性を評価した。このとき、大気圧プラズマ処理された面が、他の塗工シートTS−1の大気圧プラズマ処理されていない表面(導電ペーストが塗工されていない面)に接するように積層した。また、得られた積層体PS−1について、実施例1と同様の方法で寸法安定性、焼成体のデラミネーションの評価を行った。評価結果を表5に示す。
塗工シートTS−2について、TS−2の圧着時の寸法安定性およびTS−2の接着性について、前記評価方法に記載された方法に従って評価を行った。評価結果を表7に示す。
塗工シートTS−4〜TS−6について、導電ペーストのスラリー保存安定性、該塗工シートの圧着時の寸法安定性、該塗工シートの接着性およびを用いて得られる焼成体のデラミネーションについて、前記評価方法に記載された方法に従って評価を行った。評価結果を表8に示す。
(比較例1〜11)
グリーンシートGS−A〜GS−Kのそれぞれについて、該グリーンシート作製前のセラミックスラリーの保存安定性、該グリーンシートの圧着時の寸法安定性、該グリーンシートの接着性および該グリーンシートを用いて得られる焼成体のデラミネーションについて、前記評価方法に記載された方法に従って評価を行った。評価結果を表6に示す。
塗工シートTS−3について、TS−3の圧着時の寸法安定性およびTS−3の接着性について、前記評価方法に記載された方法に従って評価を行った。評価結果を表7に示す。
塗工シートTS−7について、導電ペーストのスラリー保存安定性、TS−7の圧着時の寸法安定性、TS−7の接着性およびTS−7を用いて得られる焼成体のデラミネーションについて、前記評価方法の通りに評価を行った。評価結果を表8に示す。
Claims (20)
- 有機化合物(B)の酸価が5mgKOH/g以下である、請求項1に記載の無機化合物分散用剤。
- バインダー樹脂(A)100質量部に対して、有機化合物(B)を1〜60質量部含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の無機化合物分散用剤。
- バインダー樹脂(A)が、ポリビニルアセタール、エチルセルロースおよび(メタ)アクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の無機化合物分散用剤。
- バインダー樹脂(A)がポリビニルアセタールを含み、該ポリビニルアセタールは、アセタール化度が50〜85モル%であり、ビニルエステル単量体単位の含有量が0.1〜20モル%であり、粘度平均重合度が200〜5000である、請求項5に記載の無機化合物分散用剤。
- 無機化合物(D)および請求項1〜6のいずれかに記載の無機化合物分散用剤を含有するスラリー組成物。
- 無機化合物(D)がセラミック粉体である、請求項7または8に記載のスラリー組成物。
- 前記セラミック粉体100質量部に対して、有機溶剤(C)を2〜200質量部含有する、請求項9に記載のスラリー組成物。
- 請求項9または10に記載のスラリー組成物を用いて作製されたセラミックグリーンシート。
- セラミックグリーンシートの少なくとも片面について、飛行時間型二次イオン分析装置で二次イオン分析を行った場合に、検出されるTi+イオンの強度に対する、検出されるBa+イオンの強度の比である(Ba+イオンの強度)/(Ti+イオンの強度)が、20<(Ba+イオンの強度)/(Ti+イオンの強度)<1000を満たす、請求項11に記載のセラミックグリーンシート。
- 無機化合物(D)が導電粉末である、請求項7または8に記載のスラリー組成物。
- 前記導電粉末100質量部に対して、バインダー樹脂(A)を1〜50質量部含有する、請求項13に記載のスラリー組成物。
- 前記導電粉末100質量部に対して、有機溶剤(C)を5〜600質量部含有する、請求項13または14に記載のスラリー組成物。
- 請求項13〜15のいずれかに記載のスラリー組成物からなる導電ペースト。
- 請求項11または12に記載のセラミックグリーンシートの少なくとも一方の面に、導電ペーストを乾燥させた層を配置してなる塗工シート。
- 請求項16に記載の導電ペーストを乾燥させた層を、セラミックグリーンシートの少なくとも一方の面に配置してなる塗工シート。
- 少なくとも一部にプラズマ処理が施された、請求項11または12に記載のセラミックグリーンシート。
- 塗工シートの表面の少なくとも一部にプラズマ処理が施された、請求項17または18に記載の塗工シート。
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