JPH10167836A - セラミック成形用バインダー樹脂 - Google Patents

セラミック成形用バインダー樹脂

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JPH10167836A
JPH10167836A JP8337012A JP33701296A JPH10167836A JP H10167836 A JPH10167836 A JP H10167836A JP 8337012 A JP8337012 A JP 8337012A JP 33701296 A JP33701296 A JP 33701296A JP H10167836 A JPH10167836 A JP H10167836A
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JP
Japan
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methacrylate
weight
binder resin
slurry
copolymer
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JP8337012A
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Takashi Chokai
傑 鳥海
Atsushi Toda
淳 遠田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無機粉末の前乾燥の必要のない、グリーンシ
ートを成形するに適したセラミックバインダー樹脂の提
供。 【解決手段】 メタクリル酸イソブチル 60〜99重
量%、メタクリル酸2−エチルヘキシル 1〜39重量
%およびβ位もしくはω位に水酸基を有するメタクリル
酸エステル 1〜15重量%を共重合して得られるメタ
クリル酸エステル系共重合体よりなるセラミック成形用
バインダー樹脂。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機溶剤可溶のセ
ラミック成形用バインダー樹脂に関する。このバインダ
ー樹脂、無機粉末、有機溶剤を含有するスラリーは安定
性、耐水性、グリーンシートの成形性に優れ、且つ非酸
化雰囲気下における脱脂行程が容易に行われ、脱脂行程
後の残炭が少ない。
【0002】
【従来の技術】アルミナ、ジルコニア、チタン酸バリウ
ム、フェライト、シリカ粉末などの無機粉末を原料とす
るセラミック製品は、それら粉末を有機溶剤、バインダ
ー樹脂や各種添加剤と混合し、グリーンシート成形体に
成形し、バインダーを脱脂し、ついで焼成焼結させるこ
とによって得られる。通常これら無機粉末の場合は、空
気などの酸化雰囲気下で脱脂が行われるため、残留炭化
物が少ない緻密な製品が仕上がる。
【0003】ところが製造工程、製品用途により酸化雰
囲気下では特性が変化する窒化物、炭化物、金属などの
材料を無機粉体の全部あるいは一部使用する場合は、非
酸化雰囲気下で焼成焼結する必要がある。また銅配線を
施したグリーンシートなどは1,000℃以下で焼結さ
れるため、よりバインダーの脱脂温度の低下が要求さ
れ、熱分解性が重要視される。
【0004】通常の有機バインダーでは非酸化雰囲気下
での熱分解性が悪く、脱脂効率が低いという問題を有す
る。かかる問題を解決するため熱分解性がもっとも良い
といわれている樹脂の一つである、ポリメタクリル酸イ
ソブチルが使われているが、このホモポリマーだけでは
成形性、生強度が低いため、さらにメタクリル酸イソブ
チルを共重合成分の主成分としたバインダーの開発が進
められてきた。例えば、特開平4−249565号公報
はメタクリル酸イソブチル95〜99.8モル%とカル
ボキシル基含有モノマー0.2〜5モル%との共重合体
をバインダー樹脂として、特開昭62−59072号公
報は、イソブチルメタクリレート50〜99重量%とヒ
ドロキシエチルメタクリレート0.05〜10重量%と
の共重合体をバインダー樹脂として提案する。
【0005】しかし、これらバインダー樹脂もポリメタ
クリル酸イソブチル樹脂そのものに比べると熱分解性が
低下し、成形性、スラリー安定性などが必ずしもよいと
いうわけではない。特にこれまでのバインダー樹脂を用
いてスラリーを作った場合、無機粉体の吸着水などの水
分の混入により、スラリーの安定性は低下するため、通
常無機粉末はセラミック形成組成物の調製前に乾燥する
などして水分を取り除く必要があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリメタク
リル酸イソブチルの熱分解性をほとんど低下させること
なく、また無機粉末の乾燥工程を省いてもスラリーの安
定性が良く、高強度で優れたグリーン成形体を与え、残
炭量の少ない焼成体を得ることができるセラミック成形
用バインダー樹脂の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、メタクリル酸
イソブチル 60〜99重量%、メタクリル酸2−エチ
ルヘキシル 1〜39重量%およびβ位もしくはω位に
水酸基を有するメタクリル酸エステル 1〜15重量%
を共重合して得られるメタクリル酸エステル系共重合体
よりなるセラミック成形用バインダー樹脂を提供するも
のである。
【0008】
【発明の実施の形態】共重合性モノマー成分中のメタク
リル酸イソブチルが60重量%に満たない場合、また、
メタクリル酸2−エチルヘキシルが39重量%を越える
場合には得られる共重合体の熱分解性が悪くなる。好ま
しくはメタクリル酸イソブチルは63〜99重量%、メ
タクリル酸2−エチルヘキシルは1〜30重量%以下が
適当である。
【0009】メタクリル酸2−エチルヘキシルを共重合
体モノマー1〜15重量共重合させることによりグリー
ンシートに適度の柔軟性を与えるバインダーとなり、他
のメタクリル酸エステルを共重合成分として用いた共重
合体に比べメタクリル酸イソブチル系共重合体の熱分解
性が低下しない。β位に水酸基を有するメタクリル酸エ
ステルとしては、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピ
ル、メタクリル酸2−ヒドロキシブチルなどがあり、ω
位に水酸基を有するメタクリル酸エステルとしてはメタ
クリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸3−ヒド
ロキシプロピル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチルな
どが使用できる。これらを共重合すると、スラリーの分
散性、耐水性が改善され、グリーンシートの生の強度が
向上する。中でもメタクリル酸2−ヒドロキシエチルを
共重合成分として得たメタクリル酸イソブチル系共重合
体は、メタクリル酸イソブチルのホモポリマーの熱分解
性とほとんど同等である。バインダー樹脂の有機溶剤と
の相溶性、無機粉末の分散性から、この水酸基を有する
メタクリル酸エステルの使用量は1〜15重量%であ
り、さらに5〜10重量%が好ましい。
【0010】これら三成分系のビニルモノマーの他に他
の共重合性モノマーを使用することができる。かかる共
重合が可能なモノマーとしては、アクリル酸、メタクリ
ル酸などの有機酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチルなどの
アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸ノルマルブチルなどの
メタクリル酸アルキルエステル、スチレン、α−メチル
スチレンなどが挙げられる。これらは単独で、又は2種
類以上併用できる。共重合性モノマーの中でも熱分解
性、スラリー安定性からメタクリル酸アルキルエステ
ル、α−メチルスチレンが適当であり、さらにメタクリ
ル酸イソブチルとの共重合性、得られる共重合体の熱分
解性を考慮するとアルコール部分のβ−位にアルキル基
を有するメタクリル酸エステルがより好ましい。アクリ
ル酸やメタクリル酸などの有機酸はあまり入れすぎると
熱分解性が低下するのでバインダーを構成する全モノマ
ーの合計量100重量%において2重量%以下の使用が
好ましい。
【0011】またジメタクリル酸エステルなどのメタク
リロイル基を複数有する多官能モノマーを併用しても良
い。ただ、多官能モノマーを多量に用いると、得られる
共重合体の熱分解性が低下するので、バインダーを構成
する全モノマーの合計量100重量%中、0.5重量%
以下の使用量とするのが好ましい。かかるジメタクリル
酸エステルとしては、ジメタクリル酸エチレングリコー
ル、ジメタクリル酸プロピレングリコールなどが好まし
い。
【0012】バインダー樹脂のメタクリル酸系共重合体
の分子量としては、重量平均分子量(MW)で1万〜1
50万、好ましくは15万〜35万程度である。スラリ
ーの低粘性、スラリー中の有機溶媒量の低減などを重視
する場合は共重合体の分子量が低い方が適当であり、グ
リーンシートの生強度、成形性時の割れの低減などを重
要視する場合は分子量が高い方が適当である。また、こ
のメタクリル酸エステル系共重合体の重量平均分子量
(MW)と数平均分子量(MN)の比MW/MNは4〜
11が好ましい。4より小さいと乾燥時にシートの長手
方向と幅手方向に大きく異なる寸法変化を生じさせ、製
品に異方性を与える。また、11より大きいとグリーン
シートの強度が発現しにくい。
【0013】本発明のバインダー樹脂のメタクリル酸エ
ステル系共重合体を得る重合方法としては、過酸化物や
アゾ化合物などのラジカル開始剤を触媒とし、溶液重
合、乳化重合、懸濁重合、溶融重合などの重合法で、前
記モノマーを共重合させる方法が挙げられる。本発明の
バインダー樹脂を用いてグリーンシート成形用のスラリ
ーを製造する方法の具体例を挙げると、無機粉末、分散
媒の有機溶媒と本発明のバインダー樹脂をボールミル、
三本ロールなどの混合装置を用いてスラリーをつくる。
このときのバインダー樹脂の添加量は無機粉末100重
量%に対し、3〜20重量%が好ましい。
【0014】上記メタクリル酸エステル系共重合体より
なるバインダー樹脂と混合する無機粉末としては、例え
ば、アルミナ、シリカなどの酸化物系セラミックフィラ
ー以外に、窒化アルミ、窒化珪素、窒化ホウ素などの窒
化物、炭化珪素などの炭化物、鉄、銅、ステンレスなど
の金属、合金などが使用できる。本発明においてスラリ
ーを形成する際に分散媒として用いる有機溶媒として
は、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;メタノ
ール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアル
コール類;酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類;
アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;テトラ
ヒドロフランなどのエーテル類などがあげられ、それら
は単独でもしくは二種以上混合して用いる。特にバイン
ダー樹脂や無機粉体の相溶性、分散性またグリーンシー
ト成形性などの点から芳香族炭化水素単独もしくはこれ
とアルコール類との組み合わせが適している。
【0015】また、必要により各種添加剤(グリセリ
ン、ソルビタン等の多価アルコールエステル、天然魚
類、高級脂肪酸、非イオン系高級界面活性剤等の分散剤
やフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等のフタル酸
エステルやアジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジイソノ
ニル等のアジピン酸エステル等の可塑剤、タルク、マグ
ネシア等の焼結助剤など)を適量スラリー中に添加する
こともできる。スラリーの粘度は、100〜300ポイ
ズが好ましい。これらスラリーを用いてグリーン成形体
を製造する方法は特に制限されるものではない。例え
ば、グリーンシート成形体を得る場合、上述スラリーを
脱泡した後、ドクターブレード法によって成形すること
ができる。
【0016】
【実施例】本発明をさらに具体的に説明するため、以下
実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限
定されるものではない。 共重合体の重合 実施例1 撹拌装置、温度計、冷却管、窒素導入管および滴下ロー
トを備えたセパラブルフラスコ内にメタクリル酸イソブ
チル60重量%、メタクリル酸2−エチルヘキシル30
重量%およびメタクリル酸2−ヒドロキシエチル10重
量%よりなるモノマー100重量部とトルエン100重
量部をいれ、窒素ガスを吹き込みフラスコ内を窒素置換
した。一方、滴下ロートには重合開始剤アゾイソブチロ
ニトリル0.2重量部をトルエン10重量部溶かした溶
液を仕込んでおいた。ついで、フラスコを72℃昇温
し、滴下ロートから重合開始剤トルエン溶液を5分間で
滴下した。さらに滴下開始から4時間後、さらに同様の
量の重合開始剤溶液を5分間で滴下し、さらに1時間で
80℃に昇温、その後3時間撹拌してメタクリル酸エス
テル系重合体を得た。
【0017】実施例2〜3、比較例1〜4 モノマー100重量部の成分比を表1に示すように変更
する他は実施例1と同様にして共重合体または単独重合
体を得た。得た各共重合体をゲルパーミエイションクロ
マトグラフィーGPCを用いて重量平均分子量を測定し
た結果を表1に示す。また、得た各共重合体を白金るつ
ぼに所定量入れ、窒素気流中600℃に昇温し、残留炭
素量を測定した。メタクリル酸イソブチルのホモポリマ
ー(比較例1)と同様に残留炭素が100ppm以下で
あることが好ましい。表1に示すように実施例1〜3は
メタクリル酸イソブチルと同様非常に熱分解性がよかっ
た。一方、比較例3、4は熱分解性が悪かった。
【0018】なお、表1、表2の略語は以下の化合物を
意味する。 iBMA メタクリル酸イソブチル nBMA メタクリル酸ノルマルブチル 2EHMA メタクリル酸2−エチルヘキシル 2HEMA メタクリル酸2−ヒドロキシエチル MAA メタクリル酸
【0019】グリーンシートの作成 応用実施例1〜3、比較応用例1〜4 未乾燥の平均粒径1.5ミクロンのアルミナ100重量
部に、トルエン22重量部、上記実施例及び比較例で得
た樹脂溶液21重量部、可塑剤ジオクチルアジペート3
重量部を添加し、ボールミルで8時間混合し、得られた
スラリーを脱泡した後、ドクターブレードを用いて成形
し、乾燥し、肉厚0.3ミリのグリーンシートを得た。
【0020】応用実施例1〜3のスラリーは一週間以
上、保存安定性が良好であった。一方、比較応用例1は
分散性が悪く、比較応用例3と4は数日でヨーグルト状
にゲル化した(表2)。グリーンシート成形性は応用実
施例1〜3は平坦かつ割れがなく良好であった。一方、
比較応用例1、3〜4は表面性が悪く、割れを生じた
(表2)。グリーンシートを10mmφのガラス棒に巻
きつけ、目視によって柔軟性を観察したところ、応用実
施例1〜3は良好であったが、比較応用例1、3〜4は
大きな割れを生じ、比較応用例2も細かい割れが生じ、
柔軟性がやや欠ける結果となった(表2)。また応用実
施例1と比較応用例2の引張り伸びを測定したところ、
応用実施例1は16%であったのに対し、比較応用例2
は6%であった。
【0021】続いて、これらグリーンシートを窒素中で
600℃まで昇温、同温度で3時間加熱し充分脱脂した
後、さらに1500℃まで昇温し、同温度で8時間加熱
し焼成した。得たスラリーの保存安定性、グリーンシー
トの成形性、焼結体中の残留炭素は表2のようであっ
た。応用実施例1〜3の残留炭素量は少なく良好であっ
た。一方比較応用例3と4は残炭が多く、比較応用例4
の残炭量は700ppmであった。
【0022】
【表1】 * 熱分解性:残留炭素量 ○ 100ppm未満、 △ 100〜200ppm未満、 × 200ppm以上。
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明のセラミック成形用バインダー樹
脂は、未乾燥の無機粉体を用いたスラリーでも優れた安
定性を有し、このスラリーより得られる、グリーンシー
トは優れた成形性を有し、非酸化雰囲気下において良好
な脱脂性を与え、残炭の少ない成形物を与える。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタクリル酸イソブチル 60〜99重
    量%、メタクリル酸2−エチルヘキシル 1〜39重量
    %およびβ位もしくはω位に水酸基を有するメタクリル
    酸エステル 1〜15重量%を共重合して得られるメタ
    クリル酸エステル系共重合体よりなるセラミック成形用
    バインダー樹脂。
  2. 【請求項2】 β位もしくはω位に水酸基を有するメタ
    クリル酸エステルが、メタクリル酸2−ヒドロキシエチ
    ルである請求項1記載のセラミック成形用バインダー樹
    脂。
JP8337012A 1996-12-17 1996-12-17 セラミック成形用バインダー樹脂 Pending JPH10167836A (ja)

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