JP5255390B2 - 樹脂組成物 - Google Patents
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Description
従って、セラミックグリーンシートに用いられるバインダーには、熱分解性に優れ、脱脂処理後の残留炭素が少ないという性質が求められる。
しかし、ポリビニルアセタール樹脂を用いて製造されたセラミックグリーンシートは、脱脂処理した場合、熱分解性に劣るため焼結後の残留炭素が多いという欠点があった。また、完全に脱脂するためには長時間を要し、工程上のエネルギー負荷が大きかった。
しかし、アクリル樹脂を用いて製造されたセラミックグリーンシートは、シート強度が弱いという欠点があった。また、その欠点を補うためにアクリル樹脂を多量に配合すると、脱脂処理した場合、急激な体積収縮を伴い、割れやクラックが発生し易くなるうえに、脱脂処理に長時間を要するという問題点があった。
しかし、このような方法では、比較的低極性のブチラール樹脂と比較的高極性のアクリル樹脂とを混合して使用するため、両者の相溶性が不充分であり、更なる改善が望まれていた。
以下、本発明を詳細に説明する。
上記ポリビニルアセタール樹脂として、例えば、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルアセトアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルヘキサナール樹脂等を用いることができる。なかでも、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。これらのポリビニルアセタール樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の樹脂組成物の用途に合わせて、所望の機械的性質、溶剤溶解性、溶液粘度、相溶性等の物性を有するポリビニルアセタール樹脂を用いることができる。
アクリル樹脂との相溶性を考慮すると、上記ポリビニルアセタール樹脂の水酸基量は、30モル%以下の範囲内のできるだけ小さい値であることが好ましいが、例えば、ポリビニルブチラール樹脂を工業的に製造する場合、水酸基量を約20モル%よりも小さくすることは困難である。従って、上記ポリビニルアセタール樹脂の水酸基量は、好ましい下限が20モル%である。具体的には、例えば、水酸基量が20モル%のポリビニルアセタール樹脂を用いることが好ましい。
上記ポリビニルアルコールの鹸化度は、好ましい下限が80モル%である。鹸化度が80モル%未満であると、ポリビニルアルコールの水溶性が悪化するためアセタール化が困難になり、また、水酸基量が少なくなるためアセタール化自体が困難になる。上記ポリビニルアルコールの鹸化度のより好ましい下限は、85モル%である。
なお、本明細書において、アセタール化度とは、ポリビニルアルコールの水酸基数のうち、アルデヒドでアセタール化された水酸基数の割合をいう。ポリビニルアセタール樹脂のアセタール基が2個の水酸基からアセタール化されて形成されていることから、アセタール化された2個の水酸基を数える方法を採用してアセタール化度のモル%を算出する。
上記水酸基を有する(メタ)アクリレートモノマーは特に限定されず、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記重合開始剤の全量を重合開始時に一度に添加してもよく、数回に分割して添加してもよい。上記重合開始剤を数回に分割して添加した場合、残留オリゴマー等の低分子量成分を含まないアクリル樹脂を得ることができる。
なお、ポリスチレン換算による重量平均分子量は、カラムとして例えばSHOKO社製カラムLF−804を用いて、GPC測定により得ることができるが、用いるポリビニルアセタール樹脂によっては、得られるアクリル樹脂のGPC測定ができない場合がある。このような場合は、上記ポリビニルアセタール樹脂を含まず上記(メタ)アクリレートモノマー混合物のみからなる系で重合したアクリル樹脂の分子量に基づいて、あらかじめ本発明の樹脂組成物中に含まれるアクリル樹脂の重量平均分子量を見積もっておくことで、所望のアクリル樹脂を得ることができる。
ポリビニルアセタール樹脂、及び、アクリル樹脂を含有する樹脂組成物の製造方法であって、上記ポリビニルアセタール樹脂を有機溶剤に溶解して樹脂溶液を調製する工程、及び、上記樹脂溶液中で、(メタ)アクリレートモノマー混合物を重合する工程を有し、上記ポリビニルアセタール樹脂は、水酸基量が30モル%以下であり、上記(メタ)アクリレートモノマー混合物は、下記一般式(1)で表される(メタ)アクリレートモノマーを5〜30重量%含有し、上記ポリビニルアセタール樹脂と上記(メタ)アクリレートモノマー混合物との配合比は、上記ポリビニルアセタール樹脂5〜95重量%に対して、上記(メタ)アクリレートモノマー混合物5〜95重量%である樹脂組成物の製造方法もまた、本発明の1つである。
上記密着促進剤は特に限定されないが、アミノシラン系シランカップリング剤を用いることが好ましい。上記アミノシラン系シランカップリング剤は特に限定されず、例えば、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
上記密着促進剤としてはまた、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のグリシジルシラン系シランカップリング剤、ジメチルジメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のその他のシランカップリング剤を用いることもできる。
これらの密着促進剤は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記ノニオン系界面活性剤は特に限定されないが、HLB値が10以上20以下のノニオン系界面活性剤であることが好ましい。特に、脂肪鎖にアルキレンエーテルを付加させたノニオン系界面活性剤が好ましく、具体的には、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル等が挙げられる。
なお、HLB値とは、界面活性剤の親水性、親油性を表す指標であり、いくつかの計算方法が提案されている。例えば、エステル系界面活性剤については、鹸化価をS、界面活性剤を構成する脂肪酸の酸価をAとしたとき、20(1−S/A)の値をHLB値として定義する方法がある。
グリーンシートの材料として本発明の無機微粒子分散ペーストを用いることにより、グリーンシート製造時に低温で脱脂処理することができ、焼結中の無機微粒子の酸化を最低限度に抑えることができる。
本発明のグリーンシートは、片面離型処理を施した支持フィルム上に本発明の無機微粒子分散ペーストを塗工した後、有機溶剤を乾燥させてシート状に成形することによって製造することができる。
より具体的には、例えば、本発明の樹脂組成物を有機溶剤に溶解し、界面活性剤、分散剤、可塑剤等の添加剤を添加し、攪拌して均一なビヒクルを製造した後、無機微粒子を添加し、ボールミル等の分散装置を用いて均一に分散させて本発明の無機微粒子分散ペーストを得る。次いで、得られた無機微粒子分散ペーストを、ロールコーター、ブレードコーター、ダイコーター、スクイズコーター、カーテンコーター等を用いて支持フィルム上に塗工し、均一な塗膜を形成することにより、本発明のグリーンシートを製造することができる。
上記支持フィルムの厚みは特に限定されず、例えば、20〜100μmの厚みであることが好ましい。
また、上記支持フィルムの表面には離型処理が施されていることが好ましい。上記支持フィルムの表面に離型処理が施されていることにより、転写工程において、上記支持フィルムの剥離操作を容易に行うことができる。
(1)セラミックグリーンシート用バインダーの調製
攪拌機、冷却器、温度計、湯浴、及び、窒素ガス導入口を備えた2Lセパラブルフラスコに、有機溶剤としてトルエン250g及びエタノール250g、ポリビニルアセタール樹脂としてポリビニルブチラール樹脂(「エスレックBL−S」、積水化学工業社製、水酸基量22モル%)100gを加え、加熱しながら充分に溶解させた。得られた樹脂溶液に、(メタ)アクリレートモノマーとしてポリプロピレングリコールモノメタクリレート(「SR604」、サートマー社製、n=4〜6)80g、メチルメタクリレート160g、及び、イソブチルメタクリレート160g、連鎖移動剤としてドデシルメルカプタン4gを加えた。
窒素ガスを用いて20分間バブリングすることにより、得られた混合溶液の溶存酸素を除去した後、セパラブルフラスコ系内を窒素ガスで置換した。混合溶液を攪拌しながら湯浴が沸騰するまで昇温した後、重合開始剤溶液を加えた。また、重合反応中に、重合開始剤溶液を数回添加した。
重合開始から7時間後、反応溶液を室温まで冷却し、重合を終了させた。これにより、セラミックグリーンシート用バインダーのトルエン/エタノール混合溶液を得た。
得られたセラミックグリーンシート用バインダーについて、カラムとしてSHOKO社製カラムLF−804を用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分析を行った。その結果、アセタールとアクリルの2つのピークが確認され、アクリルの分子量は、重量平均でおよそ3万であった。
ガラスセラミック(「MLS−61」、日本電気硝子社製)、及び、アルミナ(「AL−M41」、住友化学工業社製)の重量比1:1の混合物を、セラミック粉末として用いた。このセラミック粉末100g、上記(1)で得られたセラミックグリーンシート用バインダー20g、可塑剤としてジブチルフタレート5g、分散剤(「ホモゲノールL−95」、花王社製)1g、有機溶剤としてトルエン25g及びメチルエチルケトン25gを、容量約300mLのボールミルポットに添加し、室温にて48時間、混合分散して、セラミックグリーンシート用ペーストを得た。
上記(2)で得られたセラミックグリーンシート用ペーストを離型処理したポリエステルフィルム上に流延し、室温で1時間放置した後、80℃で2時間、続いて120℃で2時間乾燥して、厚み約120μmのセラミックグリーンシートを得た。
ポリビニルアセタール樹脂としてポリビニルブチラール樹脂(「エスレックBM−2」、積水化学工業社製、水酸基量22モル%)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用バインダー、セラミックグリーンシート用ペースト、及び、セラミックグリーンシートを得た。
(メタ)アクリレートモノマーとしてメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(「ライトエステルMA041」、共栄社化学社製、n=30)120g、及び、メチルメタクリレート280gを用いたこと以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用バインダー、セラミックグリーンシート用ペースト、及び、セラミックグリーンシートを得た。
ポリビニルアセタール樹脂としてポリビニルブチラール樹脂(「エスレックBL−1」、積水化学工業社製、水酸基量36モル%)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用バインダーを調製しようとしたが、重合反応中に反応溶液が二層に分離してしまい、均一なバインダーを得ることができなかった。
(メタ)アクリレートモノマーとしてメチルメタクリレート400gを用いたこと以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用バインダーを調製しようとしたが、重合反応中に反応溶液が二層に分離してしまい、均一なバインダーを得ることができなかった。
(メタ)アクリレートモノマーとしてポリプロピレングリコールモノメタクリレート(「ブレンマーPP1000」、日油社製、n=4〜6)200g、メチルメタクリレート100g、及び、イソブチルメタクリレート100gを用いたこと以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用バインダー、セラミックグリーンシート用ペースト、及び、セラミックグリーンシートを得た。
(メタ)アクリレートモノマーとしてポリプロピレングリコールモノメタクリレート(「ブレンマーPP1000」、日油社製、n=4〜6)16g、メチルメタクリレート224g、及び、イソブチルメタクリレート160gを用いたこと以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用バインダーを調製しようとしたが、重合反応中に反応溶液が二層に分離してしまい、均一なバインダーを得ることができなかった。
(1)セラミックグリーンシート用バインダーの調製
攪拌機、冷却器、温度計、湯浴、及び、窒素ガス導入口を備えた2Lセパラブルフラスコに、有機溶剤としてトルエン250g及びエタノール250g、(メタ)アクリレートモノマーとしてポリプロピレングリコールモノメタクリレート(「SR604」、サートマー社製、n=4〜6)80g、メチルメタクリレート160g、及び、イソブチルメタクリレート160g、連鎖移動剤としてドデシルメルカプタン4gを加えた。
窒素ガスを用いて20分間バブリングすることにより、得られた混合溶液の溶存酸素を除去した後、セパラブルフラスコ系内を窒素ガスで置換した。混合溶液を攪拌しながら湯浴が沸騰するまで昇温した後、重合開始剤溶液を加えた。また、重合反応中に、重合開始剤溶液を数回添加した。
重合開始から7時間後、反応溶液を室温まで冷却し、重合を終了させた。その後、ポリビニルアセタール樹脂としてポリビニルブチラール樹脂(「エスレックBL−S」、積水化学工業社製、水酸基量22モル%)100gを加え、加熱しながら充分に溶解させた。これにより、セラミックグリーンシート用バインダーのトルエン/エタノール混合溶液を得た。
上記(1)で得られたセラミックグリーンシート用バインダーを用いた以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用ペーストを得た。
上記(2)で得られたセラミックグリーンシート用ペーストを用いた以外は実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを得た。
(1)セラミックグリーンシート用バインダーの調製
攪拌機、冷却器、温度計、湯浴、及び、窒素ガス導入口を備えた2Lセパラブルフラスコに、有機溶剤としてトルエン250g及びエタノール250g、ポリビニルアセタール樹脂としてポリビニルブチラール樹脂(「エスレックBL−S」、積水化学工業社製、水酸基量22モル%)500gを加え、加熱しながら充分に溶解させて、セラミックグリーンシート用バインダーのトルエン/エタノール混合溶液を得た。
上記(1)で得られたセラミックグリーンシート用バインダーを用いた以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用ペーストを得た。
上記(2)で得られたセラミックグリーンシート用ペーストを用いた以外は実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを得た。
(1)セラミックグリーンシート用バインダーの調製
攪拌機、冷却器、温度計、湯浴、及び、窒素ガス導入口を備えた2Lセパラブルフラスコに、有機溶剤としてトルエン250g及びエタノール250g、(メタ)アクリレートモノマーとしてポリプロピレングリコールモノメタクリレート100g(「SR604」、サートマー社製、n=4〜6)、メチルメタクリレート200g、及び、イソブチルメタクリレート200g、連鎖移動剤としてドデシルメルカプタン5gを加えた。
窒素ガスを用いて20分間バブリングすることにより、得られた混合溶液の溶存酸素を除去した後、セパラブルフラスコ系内を窒素ガスで置換した。混合溶液を攪拌しながら湯浴が沸騰するまで昇温した後、重合開始剤溶液を加えた。また、重合反応中に、重合開始剤溶液を数回添加した。
重合開始から7時間後、反応溶液を室温まで冷却し、重合を終了させた。これにより、セラミックグリーンシート用バインダーのトルエン/エタノール混合溶液を得た。
上記(1)で得られたセラミックグリーンシート用バインダーを用いた以外は実施例1と同様にして、セラミックグリーンシート用ペーストを得た。
上記(2)で得られたセラミックグリーンシート用ペーストを用いた以外は実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを得た。
各実施例及び比較例で得られたセラミックグリーンシート用バインダー、及び、セラミックグリーンシートについて、以下の方法により評価を行った。結果を表1に示す。
各セラミックグリーンシート用バインダーについて、TG DTA 200(セイコーインスツル社製)を用い、空気及び窒素気流下、10℃/分の昇温率で500℃まで加熱し、TG/DTAデータを得た。得られたTG/DTAデータから、重量減少率が50%になる点の温度を求めた。
なお、実施例1、比較例5、及び、比較例6で得られたセラミックグリーンシート用バインダーの熱分解挙動(TG/DTAデータ)を図1に示す。
空気及び窒素気流下、各セラミックグリーンシート用バインダーを600℃まで加熱し、加熱後の残渣の有無を下記に従って評価した。
○ : 残渣がなく、完全に分解した
× : 残渣があった
JIS K 7172(試験片タイプ5)に準拠して、20℃、65±5%RHの試験環境下、オートグラフ(「AGS−100A」、島津製作所社製)を用いて各セラミックグリーンシートの引張強度を評価した。
Claims (4)
- ポリビニルアセタール樹脂、及び、アクリル樹脂を含有する樹脂組成物であって、
前記ポリビニルアセタール樹脂は、水酸基量が30モル%以下であり、
前記アクリル樹脂は、前記ポリビニルアセタール樹脂及び有機溶剤を含有する樹脂溶液中で、(メタ)アクリレートモノマー混合物を重合することによって得られ、
前記(メタ)アクリレートモノマー混合物は、下記一般式(1)で表される(メタ)アクリレートモノマーを5〜30重量%含有し、
前記ポリビニルアセタール樹脂と前記(メタ)アクリレートモノマー混合物との配合比は、前記ポリビニルアセタール樹脂5〜95重量%に対して、前記(メタ)アクリレートモノマー混合物5〜95重量%である
ことを特徴とする樹脂組成物。
- 請求項1記載の樹脂組成物、有機溶剤、及び、無機微粒子を含有し、
前記樹脂組成物の含有量は、5〜30重量%であり、
前記有機溶剤の含有量は、5〜60重量%であり、
前記無機微粒子の含有量は、10〜90重量%である
ことを特徴とする無機微粒子分散ペースト。 - 請求項2記載の無機微粒子分散ペーストを用いてなることを特徴とするグリーンシート。
- ポリビニルアセタール樹脂、及び、アクリル樹脂を含有する樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリビニルアセタール樹脂を有機溶剤に溶解して樹脂溶液を調製する工程、及び、
前記樹脂溶液中で、(メタ)アクリレートモノマー混合物を重合する工程を有し、
前記ポリビニルアセタール樹脂は、水酸基量が30モル%以下であり、
前記(メタ)アクリレートモノマー混合物は、下記一般式(1)で表される(メタ)アクリレートモノマーを5〜30重量%含有し、
前記ポリビニルアセタール樹脂と前記(メタ)アクリレートモノマー混合物との配合比は、前記ポリビニルアセタール樹脂5〜95重量%に対して、前記(メタ)アクリレートモノマー混合物5〜95重量%である
ことを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
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