JP5802051B2 - セラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物 - Google Patents
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Description
ラミックスラリー組成物及びセラミックグリーンシート、並びにセラミックグリーンシー
ト用帯電防止剤組成物の製造方法を提供する。
本発明のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物(以下、帯電防止剤組成物ともいう)は、前記一般式(I)で表される化合物(以下、化合物(I)ともいう)と有機溶媒とを含有し、化合物(I)100重量部に対して、鉄イオンの含有量が0.010重量部以下である、帯電防止剤組成物である。上記構成により、セラミックグリーンシートを離型する際の帯電を抑制することができる。その理由は不明であるが、化合物(I)が特定のヒドロキシアルキル基を有するアミンで中和されたものであり、かつ鉄イオンの含有量を一定以下にし、セラミックスラリー組成物中において化合物(I)中のアニオンと鉄イオンとのコンプレックス形成を抑制することで、該スラリー組成物を用いて得られたグリーンシートの帯電防止性が向上すると推察される。また、ヒドロキシアルキル基は、鉄イオンとのコンプレックス形成の抑制だけでなく、化合物(I)の親水性を高めることでも帯電防止性を高めていると考えられる。以下、本発明の帯電防止剤組成物を詳細に説明する。
化合物(I)は、セラミックグリーンシートの帯電防止の観点から用いられる。化合物(I)において、帯電防止性及び化合物(I)の有機溶媒に対する溶解性の観点から、Rは炭素数8〜22のアルキル基を示すが、好ましくは炭素数8〜18のアルキル基であり、より好ましくは炭素数8〜14のアルキル基である。
本発明の帯電防止剤組成物に用いられる有機溶媒としては、セラミックグリーンシート作製時における溶媒の除去性の観点から、1013hPaにおける沸点が250℃以下のものが好ましく、200℃以下のものがより好ましい。
本発明の帯電防止剤組成物の製造方法は、特に限定されないが、化合物(I)と有機溶媒との混合物(以下、単に混合物ともいう)を吸着剤で吸着処理する方法や、前記混合物をイオン交換樹脂で処理する方法が例示できる。これにより、ナトリウムイオンや鉄イオンの含有量を上記範囲内に低減することができる。
本発明のセラミックスラリー組成物は、本発明の帯電防止剤組成物と、セラミック材料と、有機溶剤とを含む。その他にも必要に応じて、バインダー、高分子分散剤等の分散剤、可塑剤、消泡剤等の助剤などを含むことができる。
セラミック材料は、金属酸化物又は複合金属酸化物等からなる粉体であり、具体的には、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、フェライト、二酸化ケイ素、炭化ケイ素等が挙げられる。帯電防止性の観点からは、チタン酸バリウムを主成分として含むセラミック材料が好ましく、チタン酸バリウムを5〜100重量%の含有量で含むセラミック材料がより好ましく、チタン酸バリウムを60〜100重量%の含有量で含むセラミック材料が更に好ましく、チタン酸バリウムを実質100重量%の含有量で含むセラミック材料がより更に好ましい。
本発明のセラミックスラリー組成物は、帯電防止剤組成物中の化合物(I)の溶解性とセラミック材料の分散性の観点から、有機溶剤を含有する。有機溶剤としては、帯電防止剤組成物の化合物(I)の溶解性、セラミック材料の微分散性及び必要に応じて添加される高分子分散剤との相溶性の観点から、前述の溶解度パラメータが15.0〜30.0(MPa)1/2であるものが好ましい。なかでも、セラミック材料の微分散性及び必要に応じて添加される高分子分散剤との相溶性の観点から15.0(MPa)1/2以上20.0(MPa)1/2未満の有機溶剤と、帯電防止剤組成物の化合物(I)の溶解性の観点から20.0〜30.0(MPa)1/2の有機溶剤とを併用することがより好ましい。この場合、全有機溶剤中、15.0(MPa)1/2以上20.0(MPa)1/2未満の有機溶剤の含有量は、10〜90重量%が好ましく、20〜80重量%がより好ましい。また、全有機溶剤中、20.0〜30.0(MPa)1/2の有機溶剤の含有量は、10〜90重量%が好ましく、20〜80重量%がより好ましい。
本発明のセラミックスラリー組成物は、グリーンシートの成形性、及び乾燥後のシートの強度維持の観点からバインダーを含有することが好ましい。バインダーとしては、ポリビニルアルコール、カチオン化デンプン、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等のブチラール樹脂、あるいは(メタ)アクリルアミド重合体、(メタ)アクリル酸重合体、(メタ)アクリル酸アルキルエステル重合体、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸アルキルエステルの共重合体等の(メタ)アクリル系樹脂などが挙げられるが、グリーンシートの成形性向上の観点から、好ましくはエチルセルロース、ポリビニルブチラール等のブチラール樹脂、(メタ)アクリル系樹脂であり、より好ましくはポリビニルブチラール等のブチラール樹脂である。
本発明のセラミックスラリー組成物に使用できる分散剤としては、界面活性剤、オリゴマー型の分散剤等が挙げられるが、化合物(I)との相互作用を抑制する観点から、ノニオン系分散剤、アニオン系分散剤、両性イオン系分散剤が好ましい。
本発明のセラミックスラリー組成物に使用できる可塑剤としては、通常のエステル系可塑剤が挙げられるが、グリーンシートの強度向上の観点から、フタレート系エステル、トリメリテート系エステルが好ましい。
本発明のセラミックスラリー組成物は、例えば分散剤を用いてセラミック材料を有機溶剤に分散させる工程を含む製造方法によって製造できる。前記の分散工程は、例えば、分散剤、セラミック材料及び有機溶剤を、好ましくはジルコニアビーズと共に、ボールミル等で混合することを含む。分散工程後、本発明の帯電防止剤組成物、及び必要に応じて使用されるバインダー等のその他の成分を混合して、本発明のセラミックスラリー組成物を得ることができる。
本発明のセラミックグリーンシートは、上述したセラミックスラリー組成物を、アプリケーターやドクターブレード等を使用して、例えばシリコーン処理されたポリエステルフィルム等のフィルム上に均一に塗布し、加熱・乾燥して得ることができる。
実施例1の帯電防止剤(化合物(I))としては、POE(3)ラウリルエーテル硫酸エステルのトリエタノールアミン塩を用いた。なお、POE(3)とは、上記式(I)において、Aがエチレン基であり(即ち、AOがオキシエチレン基であり)、オキシエチレン基の平均付加モル数nが3であることを意味する。以下に、POE(3)ラウリルエーテル硫酸エステルのトリエタノールアミン塩を含む帯電防止剤組成物の調製方法を示す。
薄膜式硫酸化反応装置によりSO3ガスを用いてPOE(3)ラウリルエーテル(花王社製エマルゲン103)の硫酸化を行い、POE(3)ラウリルエーテル硫酸エステルを得た。次に、攪拌羽根を設置した容量500mlの四つ口フラスコにイソプロパノール162.3g、及びトリエタノールアミン47.0g(日本触媒社製トリエタノールアミン、POE(3)ラウリルエーテル硫酸エステル1molに対して1.05mol)を仕込み、POE(3)ラウリルエーテル硫酸エステル116.7gを室温(25℃)下で滴下ロートを用いて30分かけて滴下した。滴下終了後、協和化学社製キョーワード200Sを3g(前記化合物(I)100重量部に対して吸着剤を1.8重量部使用)添加した後、25℃で、30分間攪拌し、アドバンテック社製No.2定性濾紙にてキョーワード200Sを濾別し、POE(3)ラウリルエーテル硫酸エステルのトリエタノールアミン塩及びイソプロパノールを含む帯電防止剤組成物(POE(3)ラウリルエーテル硫酸エステルのトリエタノールアミン塩の含有量50%)を得た。
実施例2〜10及び比較例3〜10
については、帯電防止剤及び有機溶媒を表1に記載のものに変更し、帯電防止剤の濃度を表1に記載の数値に変更したこと以外は、実施例1と同様にして帯電防止剤組成物を得た。尚、中和する対象物である化合物(II)1molに対して、化合物(IV)は1.05molの割合で用い、化合物(I)100重量部に対して吸着剤であるキョーワード200Sは1.8重量部の割合で用いた。比較例1については、協和化学社製キョーワード200Sの添加量を1g(化合物(I)100重量部に対して吸着剤であるキョーワード200Sは0.6重量部)とし、その後の攪拌時間を10分間としたこと以外は、実施例1と同様にして帯電防止剤組成物を得た。比較例2については、協和化学社製キョーワード200Sで処理しなかったこと以外は、実施例1と同様にして帯電防止剤組成物を得た。使用した帯電防止剤の詳細について以下に示す。
実施例2:POE(10)ラウリルエーテル(花王社製エマルゲン110)とトリエタノールアミン(日本触媒社製トリエタノールアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
実施例3:POE(3)ステアリルエーテル(花王社製エマルゲン303)とトリエタノールアミン(日本触媒社製トリエタノールアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
実施例4:POE(20)デシルエーテル(花王社研究所合成品)とトリエタノールアミン(日本触媒社製トリエタノールアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
実施例5:POE(5)オレイルエーテル(花王社製エマルゲン405)とトリエタノールアミン(日本触媒社製トリエタノールアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
実施例6:POE(15)ラウリルエーテル(花王社製エマルゲン115)とトリエタノールアミン(日本触媒社製トリエタノールアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
実施例7:実施例1と同じものを用いた。
実施例8:POE(17)デシルエーテル(花王社研究所合成品)とトリエタノールアミン(日本触媒社製トリエタノールアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
実施例9:POE(3)ラウリルエーテル(花王社製エマルゲン103)とジエタノールアミン(日本触媒社製ジエタノールアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
実施例10:POE(3)ラウリルエーテル(花王社製エマルゲン103)とモノエタノールアミン(日本触媒社製モノエタノールアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
比較例1:実施例1と同様のものを用いた。
比較例2:実施例1と同様のものを用いた。
比較例3:POE(16)ジスチリルフェニルエーテル(ライオン社製レオコール)とアンモニア水(昭和電工社製アンモニア水)を用いて実施例1と同様に調製した。
比較例4:重量平均分子量10000のポリエチレングリコール(東邦化学工業社製トーホーポリエチレングリコール)を用いた。
比較例5:ラウリルトリメチルアンモニウム塩(花王社製コータミン24P)を用いた。
比較例6:マレイン酸1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム塩(日油社製ニッサンアノン)を用いた。
比較例7:オルガノシロキサン(信越化学社製オルガノシロキサン)を用いた。
比較例8:POE(3)ラウリルエーテル(花王社製エマルゲン103)と水酸化ナトリウム(昭和電工社製水酸化ナトリウム)を用いて実施例1と同様に調製した。
比較例9:POE(3)ラウリルエーテル(花王社製エマルゲン103)とアンモニア水(昭和電工社製アンモニア水)を用いて実施例1と同様に調製した。
比較例10:POE(3)ラウリルエーテル(花王社製エマルゲン103)とトリメチルアミン(三井化学社製トリメチルアミン)を用いて実施例1と同様に調製した。
上記各帯電防止剤組成物について、島津製作所社製のICPM−8500(誘導結合プラズマ質量分析:ICP−MS)により、ナトリウムイオン含有量を測定した。結果を表1に示す。なお、ICP−MSとは、ICPによってイオン化された原子を質量分析計に導入することで、元素の同定・定量を行う方法である。73種類の元素の測定が可能であり、pptレベルの超高感度分析を行うことができる。
上記各帯電防止剤組成物について、島津製作所社製のICPM−8500により、鉄イオン含有量を測定した。結果を表1に示す。
チタン酸バリウム(和光純薬工業、試薬特級、BET比表面積より算出した平均粒径:80nm)20g、及び高分子分散剤であるカオーセラ8000(花王社製)0.4g(固形分換算)を直径1mmのジルコニアビーズ50gと共に100mlの容器に入れ、チタン酸バリウムの固形分濃度が50%になるようにトルエン(和光純薬工業、試薬特級)/エタノール(和光純薬工業、試薬特級)=48/52(容量比)の混合有機溶剤を加え、卓上型ボールミルにて、96時間、25℃で、分散処理を行った。次いで、該分散処理液に、ブチラール樹脂(積水化学社製BM−2)1.6g、可塑剤としてジオクチルフタレート(花王社製ビニサイザー80)0.32g、及び上記各帯電防止剤組成物0.16g(固形分換算)を加え、更にチタン酸バリウムの固形分濃度が35%になるようにトルエン/エタノール=48/52(容量比)の混合有機溶剤を加えて、卓上型ボールミルにて、2時間混合し、セラミックスラリー組成物(チタン酸バリウムの固形分濃度35%)
を得た。
上記各セラミックスラリー組成物を、塗工厚50μmのアプリケーターによりシリコーン処理された離型フィルム(帝人デュポン社製ピューレックス)に塗工(温度25℃、湿度50%)し、60℃にて16時間乾燥し、セラミックグリーンシートを得た。
上記各セラミックグリーンシートを前記離型フィルムとともに4cm×10cmの寸法の試験片に裁断し、塗工面と反対側(フィルム側)を下にして、90度剥離試験用治具を装着した卓上型精密試験機(島津製作所社製オートグラフAGS−X)の台座に両面テープ(ニチバン社製ナイスタックNWBB−20)を用いて固定した。次に、セラミックグリーンシートの片端を離型フィルムから少し剥離した後、1cm/秒の速度にて90度剥離し、セラミックグリーンシートの剥離面側の帯電量の最大値を、剥離面から3cm離れた場所に設置した静電気センサー(キーエンス社製SK−200)にて測定した。結果を表1に示す。帯電量の最大値が小さいほど、帯電防止性が良好であることを示す。
Claims (14)
- 下記一般式(I):
該組成物中、前記一般式(I)で表される化合物100重量部に対して、鉄イオンの含有量が0.010重量部以下である、セラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物。 - 帯電防止剤組成物中、前記一般式(I)で表される化合物100重量部に対して、ナトリウムイオンの含有量が0.020重量部以下である、請求項1記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物。
- 前記有機溶媒は、溶解度パラメータが15.0〜30.0(MPa)1/2である、請求項1又は2記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物。
- 前記有機溶媒が、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、グリコール系溶媒及びグリコールエーテル系溶媒からなる群から選ばれる一種以上である、請求項1〜3いずれか記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物。
- R1、R2及びR3が、ヒドロキシエチル基である、請求項1〜4いずれか記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物。
- Aが、エチレン基である、請求項1〜5いずれか記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物。
- 請求項1〜6いずれか記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物とセラミック材料と有機溶剤とを含有する、セラミックスラリー組成物。
- 前記セラミック材料がチタン酸バリウムを含む、請求項7記載のセラミックスラリー組成物。
- 前記セラミック材料100重量部に対して、セラミックスラリー組成物中、前記一般式(I)で表される化合物の含有量が0.05〜2.5重量部である、請求項7又は8記載のセラミックスラリー組成物。
- 請求項7〜9いずれか記載のセラミックスラリー組成物を用いて得られる、セラミックグリーンシート。
- 請求項1〜6いずれか記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物の製造方法であって、前記一般式(I)で表わされる化合物と前記有機溶媒とを含む混合物を吸着剤で吸着処理する、セラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物の製造方法。
- 前記一般式(I)で表わされる化合物が、下記一般式(II):
(式中、R、A及びnは前記化合物(I)の場合と同様である。)で表わされる化合物と下記一般式(IV):
(式中、R1、R2及びR3は前記化合物(I)の場合と同様である。)で表わされる化合物とを混合して得られる、請求項11記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物の製造方法。 - 前記吸着剤中の酸化アルミニウム含有量が25〜70重量%である、請求項11又は12記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物の製造方法。
- 前記一般式(I)で表わされる化合物100重量部に対して、前記吸着剤の添加量が0.7〜7重量部である、請求項11〜13いずれか記載のセラミックグリーンシート用帯電防止剤組成物の製造方法。
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