JPS59156959A - セラミツクグリ−ンシ−ト成形用バインダ− - Google Patents

セラミツクグリ−ンシ−ト成形用バインダ−

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JPS59156959A
JPS59156959A JP58024449A JP2444983A JPS59156959A JP S59156959 A JPS59156959 A JP S59156959A JP 58024449 A JP58024449 A JP 58024449A JP 2444983 A JP2444983 A JP 2444983A JP S59156959 A JPS59156959 A JP S59156959A
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JP
Japan
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group
binder
green sheet
ceramic green
lower alkyl
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JP58024449A
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卓 田中
均 丸山
岡谷 卓司
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は柔軟で強度が強く表面平滑性に優れ均質度の高
いセラミックグリーンシートを成形するに適した新規な
水系バインダーに関する。
セラミックグリーンシートは一般にブチフール樹脂等の
バインダーをメチルエチルケトン、酢酸ブチル、アルコ
ール等の有機溶剤に溶解して、これをセラミック像粉末
と長時間混合してスリップ状となし脱気後、一定の厚み
を持ったブレードでキャリヤフィルム上にシート状にな
し、これを加熱乾燥してグリーンシートとする成形方法
が採用されていた。
しかし、従来の有機溶剤を用いた成形法には下記のよう
な問題点があう/l。
(1)有機溶剤の人体におよぼす害。
(2)有機溶剤取扱中の爆発・火災の恐れ。
(3)グリーンシートを製造するための有機溶剤の材料
費が高い。
(4)装置を防爆にする必要があると共に、有機溶剤の
回収装置が必要であり、設備費が高い。
これらの問題点を解決するために、PVA等の水溶性有
機高分子をバインダーとして使用する成形法が提案され
ている。
しかしながら、この方法は上記問題点を解決できるとい
う利点、はあるものの、グリーンシートを成形する段階
で、セラミック粉末が水性スリップ中で凝集構造をつぐ
シ易ぐ、スラリーの粘性がニュートニアン流動から著し
くずれ、スリップの流動性およびセラミック粉末の分散
性が悪く、均質で表面平滑性の高いグリーンシートが得
られ難いという問題があった。
また一方で、PVA等の水溶性高分子は可塑化効率の高
い可塑剤がないのが現状であシ、グリーンシートに柔軟
性を持たすべく、グリセリン等の可塑剤を大量に用いる
と、可塑剤のマイグレーションによシ表面に粘着性が生
じるという問題もあった。
本発明者らはか!る現状に鑑み、鋭意研究した結果、柔
軟で、強度が強く、表面平滑性に優れ、均質度の高いセ
ラミックグリーンシートを得ることのできる、水系有機
バインダーの開発に成功し、本発明を完成させるに至っ
た。
すなわち、本発明は(〜炭素数4以上の炭化水素を有す
る疎水性基あるいは(A)と0イオン性親水性基を側鎖
に有する変性ポリビニルアルコールを主たるバインダー
成分とするセラミックグリーンシート成形用バインダー
に関するものである。特に該バインダーは水系でグリー
ンシートを成形”する場合好適に用いられる。
本発明において使用される変性PVA中に含まれている
炭化水素基は炭素数が4以上であることが必要である。
炭素数が3以丁であると、水系スリップ中でセラミック
粉末が凝集構造を生じ易く、そのため均質で表面平滑な
グリーンシートが得られ難い。一方、炭素数が4以上の
変性PVAを用いた場合は、か!る凝集構造が生じ難い
という優れた効果がある。より好ましい炭素数は6以上
、最適には8以上である。炭素数の上限はとくに制限は
ないが、およそ18あるいは20である。また炭化水素
としてはアルキル基が好適である。導入される疎水性基
の量は0,1〜15モ/l/%の範囲であることが望ま
しく、0.1モ/V%未満では、本発明が目的としてい
る充分な効果を得ることができず、一方15モ)v %
を越えて導入する時は後述する親水性基の導入量にもよ
るが、変性PVAの水溶性が低下し、水不溶性のものと
なったシ、又PTAが本来有しているところの強い造膜
性などの性質が失なわれることがある為か、よい結果が
得られない場合がある。より好ましい疎水性基の量は0
.5〜10モル係である。
本発明において使用される変性1’VA中に導入される
イオン性親水性基は0〜15モ/V%の範囲であること
が望ましい。親水性基は主として水溶性・保水性を変性
PVAに付与する機能を持つが、該機能以外にセラミッ
ク粉末の種類によっては分散性をよシ良くする場合もあ
る。変性量が15モ/I/%を越える場合には、これら
の効果が飽和してしまい、それ以上の効果を期待するこ
とができず、コスト面からこれ以上の導入は無意味であ
る。よシ好ましいイオン性親水性基の量は0.5〜10
モル −であ る 。
本発明において、炭素数4以上の炭化水素を有する疎水
性基をPVAの側鎖に導入する方法としては、炭化水素
4以上の炭化水素基を有するエチレン性不飽和単量体と
酢酸ビニルとを共重合せしめてケン化する方法がまずあ
げられる。ここでエチレン性不飽和単量体としては、た
とえばブチ゛ルビニルエーテp、ラウリルビニルエーテ
ル、ステアリルビニルエーテルなどのアルキルビニルエ
ーテル類、ヘプテン−1、オクテン−1、ドデセン−1
などのα−オレフィン類、ラウリン酸ビニルエステル、
ステアリン酸ビニルエステルなどのビニルエヌテル類、
N−オクチ)I/(メタ)アクリルアミド、N−ブチ/
L/ (メタ)アクリルアミドナトのN−フルキル置換
(メタ)アクリルアミド類があケラれるが、なかでもイ
ソアミルビニルエーティレ、平均炭素数が10の分岐状
脂肪酸ビニルエステ)v (シェル化学製Veova 
−10)などの分岐状炭化水素基を有する単量体が好適
に用いられる。そのほかの方法としては未変性PVAを
後変性により疎水性基を含有せしめる方法、たとえば未
変性PVAを脂肪族モノアルデヒドでアセター/k 化
fる方法などもある。
次に炭素数4以上の、炭化水素を有する疎水性基とイオ
ン性親水性基とをPVAの側鎖に含有せしめる方法とし
ては、酢酸ビニルと前述の炭素数4以上の炭化水素基を
有するエチレン性不飽和単量体とイオン性親水性基を有
するエチレン性不飽和単量体とを共重合せしめて、けん
化する方法があげられる。
ここで、イオン性親水性基を有するエチレン性不飽和単
量体とはアニオン性またはカチオン性親水性基を有する
エチレン性不飽和単量体を意味する。アニオン性親水性
基を有するエチレン性不飽和単量体としては、たとえば
クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、アク
リル酸メ4− )V、無水マレイン酸などのエチレン性
不飽和カルボン酸またはその塩もしくはその低級アルキ
ルエステル、酸無水物、あるいはビニルスルホン酸、ア
リルスルホン酸塩、N−アクリルアミドプロノ(ンスル
ホン酸塩などのエチレン性不飽和スルホン酸もしくはそ
の塩があげられる。
またカチオン性親水性基を有するエチレン性不飽和単量
体としては下記一般式(1) (II) (lit)で
表わされるエチレン性不飽和単量体があげられる。
ユ1 CI(2=C(1) N−A−B ORま ただし、R1;水素原子または低級アルキル基。
AiB中の窒素原子とアミド基の窒素原子を連結する基
Rg、 R4,Rs ;水素原子或いは低級アルキル基
(置換基を含んでもよい。) OH2=CH CH2=CH ■ R6,几7.R8,R9;水素原子或いは低級アルキル
基またはフェニル基。
y−、アニオン 具体的にはN−(1,1−ジメチ/v−6−シメチルア
ミノプロヒ/I/)アクリルアミド、トリメチル−3−
(1−アクリルアミド−1,1−ジメチルフ”ロピル)
アンモニウムクロライド、N−(1,i−ジメチiV 
−3−ジメチルアミンブチ)V)アクリルア ミ ド 
、  ト リ メ チ ル − 3−(1−ア り リ
 ルア ミ ドー3−ジエチルアミノブチfiy )ア
ンモニウムクロライド、N−(1−メチ)v  1 r
 3−ジフェニル−5−ジエチルアミノプロピ)Lt 
)メタクリルアミド、N−(3−ジメチルアミノプロピ
ル)アクリルアミド、トリメチ/L/−3−(1−アク
リルアミドプロピルアンモニウムクロライド、ジメチル
アクリルアミドプロピ/v−4−トリメチルアンモニウ
ムブチニル−2−アンモニウムクロライド、2−(アク
リルアミドメトキシ)エチルトリメチルアンモニウムク
ロライド、N−(5−ジエチルアミノプロピル)メタア
クリルアミド、トリメチlv−3−(1−メタアクリル
−アミドプロピ)V)アンモニウムクロライド、1−ビ
ニルイミダゾール、1−ビニル−2−メチルイミダゾー
ル、1−ビニル−2−エチルイミダゾール、1−ビニ/
L’−2−フェニルイミダゾール、1−ビニル−2,3
−ジメチルイミダゾール、1−ビニ/l/ −2+4+
5−1−リメチルィミダゾールおよびこれらイミダゾー
ルの四級化塩などがあげられる。
なお、イオン性親水性基をPVAの側鎖に含有せしめる
その池の方法としては、後変性により含有せしめる方法
たとえばPVAに硫酸、クロルスルホン酸などを反応さ
せてエステル化する方法などがあげられる。
本発明において使用される変性PVAのけん化度につい
ては特に制限はなく、水溶性の範囲であればよい。重合
度は通常ioo〜3000の範囲が適当である。
本発明で用いる変性PVAは、PVA本来の無機粉末に
対する高いバインダー能を有しっ\、水系スリップ中で
無機粉末に対する凝集能が極めて低いという特徴がある
ため、強度が強く均質度の高イクリーンシートを成形す
ることができる。
また、本発明で用いる変性PVAの飴の特徴としてはグ
リセリンなどの可塑剤による可塑効果が未変性PVAの
場合に較べて大きいという点がある。従って、可塑剤の
ブ・リードが実質的に問題とならない範囲で柔軟なグリ
ーンシフトを成形することができる。
本発明は上記変性PVAをグリーンシート成形用バイン
ダーとして用いることに特徴があるが、解膠剤、潤滑剤
などと併用してもよい。解膠剤としては通常用いられる
ものが使用できる。たとえば無機解膠剤としては燐酸ソ
ーダ、苛性ソーダ、クエン酸ソーダ等、有機解膠剤とし
てはアミン類、ピリジン、ピペリジン、ポリアクリル酸
の金属塩あるいはアンモニウム塩、ポリオキシエチレン
ノニルフェノールエーテル等があケラレル。一方、滑剤
としては通常用いられるもので、たとえばみつロウ、木
ロウ等天然ワックス、パラフィンワックス、マイクロク
リスタリンワックス、低分子ポリエチレン及びその誘導
体等合成ワックス、ステアリン酸、ラウリン酸等脂肪酸
、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム
等脂肪eの11a 、オレイン酸アミド、ステアリン酸
アミド等脂肪酸アミド、ポリエチレングリコ−ρ等があ
げられ、これらが水系分散体になっていてもよい。
また本発明の新規水系バインダーを池の有機バインダー
と本発明の効果を損わない範囲内で併用してもよい。該
有機バインダーとしては通常セラミック成形に使用され
る水溶性高分子および疎水性高分子の水系エマルジョン
が併用可能である。
また可塑剤としては水溶性高分子に通常用いられるもの
であればよい。たとえば、エチレングリコール、プロピ
レングリコールなどグリコ−/L’類、ポリエチレング
リコール、グリセリン、トリオール類などがあげられる
本発明の変性PVAが適用できるセラミック粉末として
は、セラミック製造に使用されうる金属または非金属の
酸化物または非酸化物の粉末があげられる。またこれら
の粉末の組成は単一組成、化合物の状態のものを単独ま
たは混合して使用してもさしつかえない。なお金属の酸
化物または非酸化物の構成元素はカチオンまたはアニオ
ンともに単元素でもちるいは複数の元素から成り立って
いてもよく、さらに酸化物または非酸化物の特性を改良
するために加えられる添加物を含む系についても本発明
に使用することができる。
具体的にはLi 、K、 Be%Mg 、 B%AI、
8i、Cu、Ca、 Sr、 Ba、 Zn、 Cd、
Ga、 In、ランタニド、アクチニド、Ti、 Zr
、 Hf、 Bi、 V、Nb 、 Ta 、 W%M
n %Fe、Co、N1  等の酸化物、炭化物、窒化
物、ホウ化物、硫化物等があげられる。また通常複酸化
物と称せられる複数の金属元素を含む酸化物粉末の具体
的なものを結晶構造から分類すると、ペロブスカイト型
構造をとるものとしてNaNbO5、Sr ZrOs、
PbZrO3、8rTiOs  、 BaZrOs  
、 PbTiO3、BaTiOs等が、スピネル型構造
をとるものとしてMgAl2O+、ZnAb04、C0
Al2O4、NiAl2O4、MgFc204等が、イ
ルメナイト型構造をとるものとしてはMgTiO3、M
nTiO3、FeTiOs  等が、ガーネット型構造
をとるものとしてはGd3Ga5O12、Y3FesO
+2 等があげられる。
これらのセラミック粉末のうち、酸化物粉末と9わけ電
子材料、磁性材料、光学材料、高温材料等を製造するた
めの金属酸化物粉末に対して本発明で用いられる変性P
VAが好適に使用される。
またシート成形後高温で熱処理することによシ、金属ま
たは非金属の酸化物または非酸化物とな9うる前駆体に
も本発明の変性PVAを好適に使用することができる。
上記前駆体としては、たとえば、金属または非金属のア
ルコラードから加水分解して得られる水酸化物のゾル、
水ガラスから得られるシリカゾルなど、および塩基性塩
化金属塩、硫酸、硝酸、ギ酸、酢酸などの金属塩などが
あげられる。
本発明の変性PVAはセラミック粉末100部に対して
固形分で0.2〜20重量部、より好ましくは1〜20
重量部の範囲で用いるのが好ましい。
以下に本発明を実施例、比較例により、より詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではな
い。なお実施例中の部は特に表示しない限シ重量部を示
す。
実施例1 疎水性成分としてベオバ10(シェル社商標:平均炭素
数が10の分岐状脂肪酸ビニルエステ)v)を5.0モ
1v%、イオン性親水性成分としてイタコン酸を1.0
モ)V%金含有るポリ酢酸ビニルエステル系共重合体で
、その酢酸ビニルエステル成分の90.3モ)v%かけ
ん化され、かつ20°Cにおける4%水溶液粘度が60
センチポイス°である。変性PVAを通常の方法によシ
得た。
アルミナ粉末(平均粒径1.5μ、96%純度)100
部に対しバインダーとして前記変性PVAを6部、可塑
剤としてグリセリンを6部、分散剤?μ人 としてポリオキンノールフェノールエーテル(HLB値
17.5 )を1部、脱イオン処理水50部の割合で配
合し、ボールミル プを得た。真空脱泡装置でスリ・ノブ内の気泡を除去し
均質なスリップとした。スラリー粘度を調整し、所定の
隙間を持ったブレードでポリエステルシート上にシート
引きしてグリーンシートを製造した。
水性スリップは流動性が良く得られたテープは可焼性弾
力性に富み強靭であって取扱い易く、平滑な表面を有し
ていた。また可塑剤のマイグレーションによるトラブル
は観察されなかった。
該グリーンシートを1600℃で焼成したところ表1に
示す如く、比較例3の従来法(有機溶剤系)で得られた
ものに較べて優るとも劣らない磁器を得た。
比較例1 バインダーとしてPVA−117(重合度1700、け
ん化度98.5%;クラレ製)を用いる以外実施例1と
同様にしてグリーンシートを製造した。
得られた水性スリップは流動性が著しく劣シ、グリーン
テープは弾力性に乏しく表面平滑性も劣っていた。また
可塑剤のマイグレーションも観察され、テープ表面にベ
タつきが感じられた。
比較例2 バインダーとしてPVA−117f:用い、可塑剤とし
てグリセリンを1,2部用いた以外は実施例1と同様に
してグリーンシートを製造した。
得られた水性スリップは流動性が劣り、グリーンテープ
は可塑剤のマイグレーションは観察されなかったが可撓
性・弾力性に乏しいものであった。
実施例2 疎水性成分としてオクチルアクリルアミドを4,0モ/
V%、イオン性親水性成分としてトリメチ/l/−5−
(1−メタクリルアミド−プロピ/L/)アンモニウム
クロリド2.0モ/I/%含有するポリ酢酸ビニル系共
重合体で、その酢酸ビニル成分の88.7モ/I/%が
けん化され、かつ20°Cにおける4%水溶液粘度が3
4センチボイスである変性PTAをバインダーとして実
施例1と同様にしてグリーンシートを得た。
水性スリップは流動性良好であり、該水性スリップから
得られたテーツ゛は可焼性・弾力性に富み、取扱い易く
平滑な表面を有していた。また可塑剤のマイグレーショ
ンは観察されなかった。評価物性を表1に示す。
比較例3 アルミナ粉末(平均粒径1.5μ、96%純度)100
部に対し、バインダーとしてポリビニルブチラール8部
、可塑剤として7タル酸ジブチ/I15部、分散剤とし
て精製イワシ油2部、溶剤としてシクロヘキサノン26
部、エタノール10部、トルエン14部の割合で配合し
た。実施例1と同様にして、グリーンシートを得だ。評
価物性を表1に示す。
以下余白 手続補正書(自発) 昭和59年4月2 日 特許庁長官 若杉和大殿 2、発明の名称 セラミックグリーンシート成形用バインダー3、 補正
をする者 事件との関係    特許出願人 倉敷布Ili!!i津1621番地 (In)株式会社 り ラ し 代表取締役  上  野  イ也  −4、代 理 人 倉敷市酒津青江山2o45の1 株式会社クラレ特許部 電話東京03 [277+ 3182 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄および 6、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。
(2)明細書第8頁第9〜10行の「平均炭素数が10
の分岐状脂肪酸ビニルエステル(シェル化学製Ve o
Va−10)Jを[分岐状脂肪酸ビニルエステル(たと
えばシェル化学製の「VeoVa−10J )Jと補正
する。
(3)同第10頁第1行の「ただし、Rx ; Jを「
ただし、RI、Rz;Jと補正する。
(4)同第10頁[から第、3行〜第12頁の第2行の
[具体的には・・・・・・あげられる。Jを次のと29
補正する。
「具体的にはN−(1,1−ジメチ/l/−3−ジメチ
ルアミノゾロビル メチルv−3−(1−アクリルアミド−1,1−ジメチ
ルプロピル)アンモニウムクロライド、N−(1.1−
ジメチ/l/−3−ジメチルアミノブチルアク1% A
/アミド−1,1−ジエチルアミノブチル)アンモニウ
ムクロライド、N−(1−メチ)V −1、3−ジフェ
ニル−3−ジエチルアミノプロピルミノプロピル)アク
リルアミド、トリメチ)V −3−(1−アクリルアミ
ドプロピルアンモニクムクロライド、N−(3−ジメチ
ルアミノプロピ/v)メタアクリルアミド、 トリメチ
/l/ − 3 −(1−メタアクリル−アミドプロピ
)V )アンモニウムクロライド、1−ビニルイミダゾ
ール、l−ビニ)v−2−メチルイミダゾール、1−ビ
ニル−2−エチルイミダゾール、1−ビニル−2 − 
7 エ ニ ル イ ミ タパソ ー ル、  1 −
 ビ ニ ルー 2.4−ジメチルイミダゾール、1−
ビニル−2. 4. 5−トリメチルイミダソール ゾールの四級化塩などがあげられる。」特許請求の範囲 (1)  (A)炭素数4以上の炭化水素を有する疎水
性基あるいは(ト)と(B)イオン性親水性基を側鎖に
有する変性ポリビニルアルコールを主成分とするセラミ
ックグリーンシート成形用バインダー。
(2)炭素数4以上の炭化水素を有する疎水性基が脂肪
酸ビニルエステル、アルキルビニルエーテ/し、N−ア
ルキ)V (メタ)アクリルアミド、α−オレフィンよ
りなる群より選ばれる単量体の少なくとも一種の重合単
位によって生ずる疎水性基である特許請求の範囲第1項
記載のセラミックグリーンシート成形用バインダー。
(3)  イオン性親水性基がエチレン性不飽和カルボ
ン酸、またはその塩もしくはその低級アルキルエステル ン酸もしくはその塩より選ばれる単量体の少なくとも一
種の重合単位によって生ずるアニオン性親水性基である
特許請求の範囲第1奥記載のセラミックグリーンシート
成形用バインダー。
(4)  イオン性親水性基が[記一般式(I)(■)
Qlllで示される単量体の少なくとも一種の重合単位
によって生ずるカチオン性親水性基である特許請求の範
囲第1項記載のセラミックグリーンシート成形用バイン
ダー。
1 CHz=C          (1)C−N−A−8 I  1 R1,R2;水素原子または低級アルキル基。
A.B中のN原子とアミド基のN原子を連結する基。
損, R4, Rs +水素原子または低級アルキル基
(置換基を含んでいてもよい) X,アニオン CH2=CH CH2=cl( 毫 R6,R7,RJ、勤;水素原子、低級アルキル基また
はフエニル基 Y−、アニオン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)(A)炭素数4以上の炭化水素を有する疎水性基
    あるいは(A)と(ハ)イオン性親水性基を側鎖に有す
    る変性ポリビニルアルコ−/Vを主成分とするセラミッ
    クグリーンシート成形用バインダー。 (2)炭素数4以上の炭化水素を有する疎水性基が脂肪
    酸ビニルエステル、アルキルビニルエーテル、N−アル
    キ)V (メタ)アクリルアミド、α−オレフィンより
    なる群よシ選ばれる単量体の少なくとも一種の重合単位
    によって生ずる疎水性基である特許請求の範囲第1項記
    載のセラミックグリーンシート成形用ノくインダー。 (6)  イオン性親水性基がエチレン性不飽和カルボ
    ン酸、またはその塩もしくはその低級アルキルエステル
    、酸m水物、エチレン性不飽和スルホン酸もしくはその
    塩よシ選ばれる単量体の少なくとも一種の重合単位によ
    って生ずるアニオン性親水性基である特許請求の範囲第
    1号記載のセラミックグリーンシート成形用バインダー
    。 (4)  イオン性親水性基が下記一般式(1) (f
    l) (II)で示される単量体の少なくとも一種の重
    合単位によって生ずるカチオン性親水性基である特許請
    求の範囲第1項記載のセラミックグリーンシート成形用
    バインダー。 1 一+CH2−C±           (1)C−N
    −A −B 11)   R2 R+、R2; 水素原子または低級アルキル基。 AiB中のN原子とアミド基のN原子を連結する基。 几3.R4,Rs;水素原子または低級アルキル基(置
    換基を含んでもよい。2 X−iア、ニオン +CH2−0H−)             (It
    )OH2−OH ♂ 几6.R7,几8.R9; 水素原子、低級アルキル基
    またはフェニル基。 Y−iアニオン
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Cited By (7)

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