JP6179274B2 - ニッケルペーストの製造方法及びニッケルペースト - Google Patents

ニッケルペーストの製造方法及びニッケルペースト Download PDF

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Description

本発明は、積層セラミックコンデンサの内部電極用のニッケルペーストの製造方法及びニッケルペーストに関する。
一般に、積層セラミックコンデンサ(以下、MLCCともいう)の内部電極に用いられるニッケルペーストは、ビヒクル中にニッケル粉を混練して製造され、多くのニッケル粉の凝集体を含んでいる。すなわち、ニッケル粉の製造工程の最終段階には、金属粉の製造方法(乾式法、湿式法)を問わず、乾燥工程を有するのが通常であり、この乾燥工程がニッケル粒子の凝集を促すため、ニッケル粉は乾燥時に生じた凝集体を含んでいるのが一般的である。
近年の積層セラミックコンデンサは、小型で大容量化を達成させるために、内部電極層を伴ったセラミックグリーンシートの積層数を数百から1000層程度にまで増加させることが要求されている。このため、内部電極層の厚みを従来の3μm程度からサブミクロンレベルにする検討がなされてきており、それに伴い、金属粉の小粒径化が進められている。
しかしながら、小粒径になるほど粉の表面積が大きく、表面エネルギーが大きくなり、凝集体を形成し易くなる。また、金属超微粉の分散性が悪く、凝集体が存在すると、セラミックシート層を突き抜けてしまうため電極が短絡した不良品となり、また、たとえ突き抜けない場合であっても、電極間距離が短くなることで部分的な電流集中が発生するため積層セラミックコンデンサの寿命劣化の原因となっていた。
MLCCの内部電極用に用いられるニッケル超微粉スラリーとしては特許文献1に記載のスラリーが開示されている。この特許文献1においては、まず金属超微粉水スラリー(金属超微粉濃度:50質量%)に特定の陰イオン界面活性剤を金属超微粉100質量部に対して0.3質量部添加したものを、プロセスホモジナイザー等を用いた分散処理を所定時間実施して、水中における金属超微粉の凝集体を一次粒子にまで分散させた後に、有機溶媒として、例えばターピネオールを金属超微粉100質量部に対して10質量部添加すると記載されている。
特開2006−63441号公報
上江田 他 化学と教育,Vol.40,No.2,(1992年)p114−117
しかしながら、特許文献1の製法では、金属超微粉水スラリーに直接、特定の陰イオン界面活性剤を添加していることから、界面活性剤がミセル化することで金属粉表面に吸着しにくくなり効率的でないという問題があった。本発明は、特許文献1に比べて、ニッケル粉をより凝集体のない状態で分散させ、塗布後の乾燥膜密度に優れ、積層セラミックコンデンサの内部電極用に好適に用いられるニッケルペーストを提供することを目的とする。
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の種類と量の界面活性剤を、あらかじめ有機溶剤とともにニッケル粉の水スラリーに添加することにより、上記の課題を解決できることを見出し本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
[1] ニッケル粉の水スラリーに、有機溶剤と界面活性剤とを添加するニッケル有機スラリー形成工程と、
水層と有機層とに分離した前記ニッケル有機スラリーから前記水層を分離して、有機層ニッケル有機スラリーを得る水分離工程と、
前記有機層ニッケル有機スラリーに有機樹脂バインダーを添加して混錬する工程と、を備えるニッケルペーストの製造方法において、
前記ニッケル有機スラリー形成工程において、前記界面活性剤として下記の一般式(1)又は(2)で表される分散移行促進剤を含有し、
前記ニッケル粉に対する前記分散移行促進剤の添加量は、前記分散移行促進剤の総分子断面積が、前記ニッケル粉の総表面積の1〜4倍となる量であり、
前記有機溶剤の質量Sと、前記ニッケル粉の水スラリー中の水の質量Wとの比であるS/Wが、0.02<S/W<0.4の範囲内であることを特徴とするニッケルペーストの製造方法。
(一般式(1)又は(2)においてnは10〜20の整数である)
[2] 前記分散移行促進剤は、ラウロイルサルコシン、ラウロイルメチル−β−アラニン、ミリストイルメチル−β−アラニン、ココイルサルコシネート、ミリストイルサルコシネート、パルミトイルサルコシン、ステアロイルサルコシンの群から選ばれる一種以上である[1]に記載のニッケルペーストの製造方法。
[3] 上記一般式(1)又は(2)で表される分散移行促進剤が表面にコートされたニッケル粉と、有機溶剤と、有機樹脂バインダーと、を含み、前記分散移行促進剤の量は、ニッケル粉の表面1m に対し、0.00100g/m 以上0.00900g/m 以下であり、カールフィッシャー法による水分率が1質量%未満であることを特徴とするニッケルペースト。
本発明によれば、ニッケル粉をより凝集体のない状態で分散させ、塗布後の乾燥膜密度に優れ、積層セラミックコンデンサの内部電極用に好適に用いられるニッケルペーストを提供できる。
また、本発明のニッケルペーストは、ペースト量産工程において乾燥工程を含まないため、粉の酸化を抑制することができるため、乾燥凝集がなく品質面で安定したペーストが得られ、また同時に有害物であるニッケル粉塵が発生しないため、安全衛生上の観点からも優れている。
本発明のニッケルペーストの製造方法は下記(A)から(C)の3工程を備えている。
(A)ニッケル粉の水スラリーに、有機溶剤と界面活性剤とを添加するニッケル有機スラリー形成工程。
(B)水層と有機層とに分離した前記ニッケル有機スラリーから前記水層を分離して、有機層ニッケル有機スラリーを得る水分離工程。
(C)前記有機層ニッケル有機スラリーに有機樹脂バインダーを添加して混錬する混練工程。
以下、各工程について説明する。
<(A)ニッケル有機スラリー形成工程>
工程(A)においては、ニッケル粉の水スラリー(ニッケル粉水スラリー)に、有機溶剤と界面活性剤とを添加する。
(ニッケル粉水スラリー)
ニッケル粉は、湿式法や乾式法などニッケル粉の製法を問わずに使用でき特に限定されない。具体的には、ニッケル粉はCVD法、蒸発急冷法、ニッケル塩やニッケル水酸化物等の水素還元法などのいわゆる乾式法のニッケル粉でも、ニッケル塩溶液のヒドラジンなどによる湿式還元法などいわゆる湿式法のニッケル粉でもよく、その製法は問わない。積層セラミックコンデンサ内部電極用途として好適な0.05μmから0.5μmの平均粒径を有することが好ましい。このニッケルを従来公知の方法で水中に分散させてニッケル粉水スラリーを得る。
ニッケル含有量としては20質量%以上75質量%以下であることが好ましい。20質量%未満であれば水分量が多すぎ、ニッケル有機スラリーを得るために使用する有機溶剤も大量に使用することになり、ニッケル濃度が低くなるため良好なニッケルペーストが得にくくなり、75質量%を越えると水分量が少なく有機溶剤との分離が不十分で水分が残留しやすいため好ましくない。
(界面活性剤)
本発明においては、界面活性剤として、下記の特定構造を有する陰イオン界面活性剤である分散移行促進剤を用いる。ここで、n数が10より少ないと親水性が強く、水が抜けにくい。n数が20より大きいと親油性になり水を除去しやすくなるが、有機溶剤に溶けにくく効率的に表面をコーティングできない。
(一般式(1)又は(2)においてnは10〜20の整数である)
一般式(1)のn=10の場合の構造式を具体的に示すと下記の構造式(1−1)のように示される。この構造式(1−1)で表される分散移行促進剤は、化学名は「ラウロイルサルコシン」(分子式=C1529NO、CAS No.=97−78−9)である市販されている界面活性剤である。
その他の本発明で使用できる分散移行促進剤として、化学名「ラウロイルメチル−β−アラニン(構造式下記(2−1)、分子式=C1631NO、CAS No.21539−57−1、)や、化学名「ミリストイルメチル−β−アラニン(構造式下記(2−2)、分子式=C1835NO、CAS No.21539−71−9)などのほか、ココイルサルコシネート(一般式(1)、分子式=C1631NO)、ミリストイルサルコシネート(一般式(1)、分子式=C1733NO)、パルミトイルサルコシン(一般式(1)、分子式=C1937NO)、ステアロイルサルコシン(一般式(1)、分子式= 21 41 NO )、が例示できる。
(有機溶剤)
有機溶剤は、通常導電ペースト用溶剤として用いられる溶剤であり、分散移行促進剤を溶解する溶剤あれば特に限定されないが、テルペンアルコール系、脂肪族炭化水素系等の有機溶剤が好ましい。
テルペンアルコール系の有機溶剤としては、具体的には、例えば、ターピネオール(テルピネオール)、ジハイドロターピネオール、ターピネオールアセテート、ボルネオール、ゲラニオール、リナロール等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
脂肪族炭化水素系の有機溶剤としては、n−デカン、n−ドデカン、ミネラルスピリット等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(ニッケル有機スラリー)
まず、上記の有機溶剤と、上記の分散移行促進剤を含む界面活性剤と、を混合して分散移行促進剤有機溶液を得る。次に、この分散移行促進剤有機溶液とニッケル粉水スラリーとを混合してニッケル有機スラリーを得る。
ここで、本発明において特に重要なのは、(i)添加する分散移行促進剤の量と、(ii)この分散移行促進剤を溶解する有機溶剤の量S1とニッケル粉水スラリー中の水分量Wの比S1/Wである。これにより、ニッケル粉表面に分散移行促進剤が均一にコートされる。
(A)分散移行促進剤の添加量
まず、(i)の添加する分散移行促進剤の添加量は、例えば、非特許文献1に記載されている方法で算出する添加する分散移行促進剤の1分子あたりの分子断面積(吸着断面積ともいう。分子の平面への投影面積に相当する)を使用し、ここから式「ニッケル粉の総表面積(m)×分散移行促進剤の単位分子断面積あたりの質量(g/m)」で計算される理論計算量X値(g)(このXが本発明におけるニッケル粉の総表面積=分散移行促進剤の総分子断面積となる分散移行促進剤の量である)を算出する。この理論計算量X値は、ニッケル粉の全表面に均一に吸着し被覆するのに最低限必要な分散移行促進剤量に相当する量とみなすことができる。
分子断面積は、一般的に、構造最適化されたファンデルワールス(vdw)半径表示の3次元分子模型を用意し、炭素原子などvdw半径が既知の原子を測定したい分子と同一画面上に表示し、検量線とする。画像処理ソフトで検量線となる原子の‘円’を構成しているドット数を計測し、その原子のvdw半径と円の面積から、画面の1ドット当りの面積を求める。次に、断面積を測定したい分子のドット数を計算して分子断面積とすることができる。
なお、より具体的には、非特許文献1によれば、分散移行促進剤の立体配座のうち最も安定な配座における断面積を分子断面積として算出することができる。この非特許文献1は、代表的な高級脂肪酸のステアリン酸を例として分子断面積の算出方法を例示している。文献に示されたステアリン酸の構造式(a)と空間充填模型図(b)からステアリン酸の断面図を作図している。断面積は、結合距離とvan der Waals半径を用いて方眼紙などに作図し、その紙を切り取りその重量を計量することで求めることができる。
本発明で使用する分散移行促進剤の代表的な一例である「ラウロイルサルコシン、分子式C1529NO」の場合で、上記の非特許文献1に示された分子断面積の算出方法と同様にして算出してみたところ、ラウロイルサルコシンの分子断面積は0.00182g/mであることが分かった。以下算出手順を具体的に説明する。
まず、ラウロイルサルコシンの化学式からモル質量を求めると、256g/molである。すなわち、1分子の重さは、4.25E−22(g)である。分子1個の断面積は、2.34E−15(cm)=2.34E−19(m)と算出される。ここで、ニッケル粉の表面1mを被覆するのに必要な分散移行促進剤のラウロイルサルコシンの物量は、個数で4.27E+18個で、質量で1.82E−3gであり、すなわち0.00182g/mと算出された。
また使用する比表面積A(m/g)のNi粉n(g)の表面積はnAmであり、これらを乗じて、分散移行促進剤ラウロイルサルコシンの理論計算量X値はnA×0.00182(g)と算出された。
同様に算出すると、本発明で使用することができる他の分散移行促進剤である、「ラウロイルメチル−β−アラニン(分子式=C1631NO、CAS No.21539−57−1)の場合は、ニッケル粉の表面1mを被覆するのに必要な分散移行促進剤の量は0.00195g/mであることが分かった。また、「ミリストイルメチル−β−アラニン(分子式=C1835NO、CAS No.21539−71−9)の場合は、ニッケル粉の表面1mを被覆するのに必要な分散移行促進剤の量は0.00214g/mであることが分かった。このようにして、それぞれ本発明で使用することができる分散移行促進剤について、同様の方法で算出することができる。
以上の結果を用いて、ニッケル粉の表面積に応じて理論計算量X値の1〜4倍量の分散移行促進剤ラウロイルサルコシンを添加することができる。分散移行促進剤の添加量が理論計算量X値の1倍未満では分散移行促進剤でニッケル粉表面を均一に覆うことができず、引き続き混錬処理して作製する有機Niペースト中の水が残留してしまう。理論計算量X値の4倍より多く添加すると分散移行促進剤がニッケル粉表面に何層にも重なるため、その際に水が抱き込まれ、かえって水の残留量が増加する。
なお、分散移行促進剤の添加量のみで規定すれば、分散移行促進剤の種類によって異なるものの、ニッケル粉の表面1mを被覆するのに必要な分散移行促進剤の量は0.00100g/m以上0.00900g/m以下が好ましく、0.00150g/m以上0.00900g/m以下がより好ましく、0.00182g/m以上0.00856g/m以下が特に好ましい。
(ii)有機溶剤の量S1と水分量Wとの比S1/W
また、本発明の分散移行促進剤は、有機溶剤に溶解してからニッケルスラリーに添加することが必要である。その際の有機溶液と水スラリーにおいて、有機溶剤の質量Sと、前記ニッケル粉の水スラリー中の水の質量Wとの比であるS/Wが、0.02<S/W<0.4の範囲内である。
分散移行促進剤を直接ニッケル粉水スラリーに添加すると、分散移行促進剤がミセル化し、ニッケル粉表面に効率よく吸着し難くなるため、本発明の分散移行促進剤は、有機溶剤に一旦溶解してからニッケル水スラリーに添加することが必要である。
ニッケル粉に分散移行促進剤をコートする際の、分散移行促進剤溶液とニッケル水スラリーとの混合撹拌する方法としては、公知の分散処理装置であるボールミル、ホモジナイザー、乳鉢、自動乳鉢、ニーダー、プラネタリーミキサー等のいずれを使用してもよく、特に限定するものではない。必要に応じて真空ポンプ又はアスピレーターで減圧し、脱泡や脱水処理をしても良い。また加熱、冷却処理を行うことも可能である。
<(B)水分離工程>
この工程(B)では、水層と有機層とに分離した前記ニッケル有機スラリーから前記水層を分離して、有機層ニッケル有機スラリーを得る。上記のような混合攪拌によってニッケル有機スラリーを得ると、スラリー中のニッケル粉は、有機層に分散移行し、上澄みの水を従来公知の方法で分離除去することで、ニッケル有機スラリーを得ることができる。
この工程で分離した有機層ニッケル有機スラリーには、15から50質量%程度の水分が残存しているが、本発明においては、この残存水分も次工程の混練工程で低減することができる。
<(C)混練工程>
工程(C)では、上記の有機層ニッケル有機スラリーに有機樹脂バインダーを添加して混錬する。この工程において、有機層ニッケル有機スラリーと、有機ビヒクルを含む有機樹脂バインダーと、を混練することで、残留水分を効果的に分離除去することができ、具体的には、カールフィッシャー法による水分率が1質量%未満のニッケルペーストを得ることができる。
有機樹脂バインダーは、好ましくは有機溶剤に樹脂を溶解して得られる有機ビヒクルである。ここで、有機ビヒクルは、樹脂を有機溶剤に溶解することで得られるものであり、樹脂及び有機溶剤は導電ペーストの用途に通常使用されているものでよく、例えば樹脂はセルロース構造、セルロースエステル構造、及びセルロースエーテル構造を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有するものである。
有機溶剤は、樹脂を溶解するものであれば特に限定されず、テルペンアルコール系、脂肪族炭化水素系等の溶剤が好ましく、上記の(A)ニッケル有機スラリー形成工程に用いられる有機溶剤と同様なものが好適に使用することができる。有機ビヒクル濃度は特に限定しないが10質量%以上が好ましい。10質量%未満であると粘度が低く混練時にトルクがかからず水の分離除去効果が低い。
上記混練方法としては公知の混錬方法が使用でき、具体的にはロールミル、ボールミル、ホモジナイザー、ライカイ機、ニーダー、プラネタリーミキサー等のいずれを使用してもよく、特に限定するものではない。必要に応じて真空ポンプ又はアスピレーターで減圧し、脱泡や脱水処理をしても良い。また加熱、冷却処理を行うことも可能である。これにより、得られるニッケルペーストの水分率は、カールフィッシャー水分率で1質量%未満とすることができる。
なお、本発明のニッケルペーストは、残留した水分を分離除去したのちに、積層セラミックコンデンサの構成成分である誘電体として例えばチタン酸バリウムを混合しても良い。さらに分散性を上げるために分散剤を添加することも可能であり、粘度調整のために有機溶剤を添加することも可能である。またチクソ性を出すためにはレオロジーコントロール剤等を添加し混練することも可能である。
以下、実施例によって、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例1−1]
(1)ニッケル粉に対して分散移行促進剤をコーティングする工程
まず、JFEミネラル社製ニッケル超微粉100g(規格名:NFP401、平均粒径0.4μm、比表面積1.7m/g)を水に混合し20質量%のスラリー濃度としたニッケル粉水スラリーを500g作製した。
次に、有機溶剤としてジヒドロターピネオール(日本香料株式会社製)30gを用意し、次に分散移行促進剤として川研ファインケミカル株式会社製の陰イオン界面活性剤であるラウロイルサルコシン(商品名、ソイポンSLA)粉末0.4gを溶解し、分散移行促進剤有機溶液30.4gを調製した。
その後、上記のニッケル粉水スラリーを500gに、分散移行促進剤溶液30.4gを加え、エクセルオートホモジナイザー(日本精機社製)で周速10m/sの回転速度で2分間混合撹拌して、分散移行促進剤をニッケル粉にコートした。このようにして、理論計算値の1.68倍量の分散移行促進剤をコートしたニッケル粉有機スラリーを得た(S/W=0.076)
なお、上記処理条件は、Ni粉100gの表面積は1.7×100=170mで、このニッケル粉の表面1mをコートするための分散移行促進剤の添加量は、前述したとおり0.00182g/mであり、理論計算量X値は170×0.00182g/m=0.31gと算出され、実施例1で添加した分散移行促進剤ソイポンSLA粉末0.40gは、理論計算量X値の1.29倍量である。
次に、ジヒドロターピネオールにエチルセルロースを投入し、撹拌しながら80℃に加熱して有機ビヒクル(16.7質量%エチルセルロース)を得た。次に、有機ビヒクル36gと、分散移行促進剤をコートしたニッケル粉有機スラリーの130gを三本ロールにて十分に混錬し、ニッケルペーストを得た。
(水分率の測定)
得られたニッケルペーストについて、水分率を、電量滴定式カールフィッシャー水分計(京都電子工業製)を用いて180℃における残留水分を測定した結果、0.38質量%と極め少なかった。
〈乾燥膜密度の測定〉
得られたペーストをPETフィルム上にアプリケーターを用いて200μmの厚さに塗布し、120℃で40分間乾燥させた。得られた膜について、φ40mmになるように切り抜き、面積、膜厚及び重量を測定し、これらのデータから乾燥膜密度を算出した結果、5.7g/cmと高い膜密度が得られた。
[実施例1−2]
分散移行促進剤の添加量を0.60gとし、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP301S、平均粒径0.3μm、比表面積2.6m/g)とした以外は実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを作製した。理論計算量X値は0.47gであり、添加した分散移行促進剤の添加量は理論計算量X値の1.28倍量であった。
[実施例1−3]
分散移行促進剤の添加量を0.85gとし、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP201S、平均粒径0.2μm、比表面積3.7m/g)とした以外は実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを作製した。理論計算量X値は0.67gであり、添加した分散移行促進剤の添加量は理論計算量X値の1.27倍量であった。
[実施例1−4]
有機ビヒクル濃度を25質量%とし、20gを添加した以外は実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを得た。
[実施例1−5]
分散移行促進剤の添加量を0.80gとし、理論計算量X値の2.59倍量になるように添加した以外は、実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを得た。
[実施例1−6]
分散移行促進剤の添加量を0.40gとし、水スラリーと混合撹拌するときのS1/W比を0.076から0.15とした以外は、実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを得た。
[比較例1−1]
実施例1と同様の処理によりニッケル有機スラリーを得て、その後、自然濾過及び脱水(東洋油圧機械社製:ホットプレートプレスESE−377−00:室温、0.6MPa×30sec、2回)を行い、分散移行促進剤をコーティングしたニッケル粉ケーキを得た。このニッケル粉ケーキでは、残留水分は15.2質量%と極めて高いことがわかり、以後の評価を行わなかった。
[比較例1−2]
実施例1−1と同じ材料を使用したが、分散移行促進剤であるソイポンSLA粉末を有機溶剤に溶解させずに直接ニッケル粉水スラリーに添加した。粉末が溶解せずNi粉表面にコーティングできていないため、以後の評価を行わなかった。
[比較例1−3]
有機溶剤としてのジヒドロターピネオール(日本香料株式会社製)を200gとし、ニッケル粉水スラリーとの混合するときのS/W比を0.075から0.50とした以外は、実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを得た。S量が多すぎ、有機ビヒクルと混練しても水が分離できないため、以後の評価を行わなかった。
[比較例1−4]
分散移行促進剤の添加量を0.10gとし、理論計算量X値の0.32倍量になるように添加した以外は、実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを得た。分散移行促進剤の添加量が少な過ぎるため、残留水分量が22.3質量%ときわめて高くペースト化ができなかった。
[比較例1−5]
分散移行促進剤の添加量を1.50gとし、理論計算量X値の4.85倍量になるように添加した以外は、実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを得た。分散移行促進剤の添加量が多すぎるため、残留水分量が16.7質量%ときわめて高くペースト化ができなかった。
[比較例1−6]
有機溶剤としてのジヒドロターピネオール(日本香料株式会社製)を5gとし、ニッケル粉水スラリーとの混合するときのS/W比を0.075から0.013とした以外は、実施例1−1と同様にしてニッケルペーストを得た。S量が少なすぎるため水が多く残留し、有機ビヒクルと混練しても混ざらなかった。
[比較例1−7]
有機ビヒクル濃度を9.1質量%とし、66g添加した以外は比較例6と同様にしてニッケルペーストを得た。比較例1−6に対して有機ビヒクル濃度が低いものを使用して混練したので、混練はできたが水分量が17.5質量%ときわめて高く、乾燥膜密度も2.3g/cmと低かった。
以上の実施例1−1〜1−6及び比較例1−1〜1−7の結果を、まとめて表1から表4に示す。
次に、分散移行促進剤として、ラウロイルメチル−β−アラニン(商品名アラノンALA、川研ファインケミカル株式会社製、ニッケル粉の表面1mを被覆するのに必要な分散移行促進剤の量は0.00195g/m)を使用した実施例2−1〜2−5及び比較例2−1〜2−6について示す。
[実施例2−1]
まず、住友金属鉱山製湿式還元法の平均粒径0.07μmのニッケル超微粉(NR707、平均粒径0.07μm、比表面積14.7m/g)100gの水系ニッケルスラリー(ニッケル粉濃度20質量%)を500gを作製した。次に、作製した水系ニッケルスラリー500gに、有機溶剤(ジヒドロターピネオール、日本香料株式会社製)50gに分散移行促進剤アラノンALA粉末(川研ファインケミカル株式会社製)4.0gを溶解したものを全量添加した。その後、エクセルオートホモジナイザー(日本精機社製)で周速10m/sの回転速度で2分間混合撹拌し、理論計算量X値の1.40倍量の分散移行促進剤をコートしたニッケル有機スラリーを得た。
次に、ジヒドロターピネオールにエチルセルロースを投入し、撹拌しながら80℃に過熱して有機ビヒクル(25.0質量%エチルセルロース)を得た。次に、有機ビヒクル20gと、分散移行促進剤をコートしたニッケル粉有機スラリーを三本ロールにて十分に混錬してニッケルペーストを得た。実施例1と同様に得られたニッケルペーストを水分率(カールフィッシャー法)、乾燥膜密度を測定した。
[実施例2−2〜2−5]
実施例2-2では、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP201S、平均粒径0.2μm、比表面積3.7m/g)として、分散移行促進剤を、表5に示す所定量で調製し、理論計算量X値の1.40倍量とした。また、S/W比を0.125とし、得られたニッケルペーストのビヒクル濃度は25質量%とした。
実施例2-3では、分散移行促進剤を、表2−1に示す所定量で調製し、理論計算量X値の3.50倍量とした以外は実施例2−1と同様にした。
実施例2-4では、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP401S、平均粒径0.4μm、比表面積1.7m/g)として、分散移行促進剤を、表5に示す所定量で調製し、理論計算量X値の2.41倍量とした。また、S/W比を0.075とし、得られたニッケルペーストのビヒクル濃度は16.7質量%とした。
実施例2-5では、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP401S、平均粒径0.4μm、比表面積1.7m/g)として、分散移行促進剤を、表5に示す所定量で調製し、理論計算量X値の1.20倍量とした。また、S/W比を0.150とし、得られたニッケルペーストのビヒクル濃度は16.7質量%とした。
また、比較例2−1〜比較例2−4として、表7に示した所定の調製条件にてニッケルペーストを作製した。
以上の実施例2−1〜2−5及び比較例2−1〜2−4の結果を、まとめて表5から表8に示す。
次に、分散移行促進剤として、ミリストイルメチル−β−アラニン(商品名アラノンAMA、川研ファインケミカル株式会社製、ニッケル粉の表面1mを被覆するのに必要な分散移行促進剤の量は0.00214g/m)を使用した実施例3−1〜3−5及び比較例3−1〜3−4について示す。
[実施例3−1]
まず、ニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP401S、平均粒径0.4μm、比表面積1.7g/m)を使用し、水系ニッケルスラリー(ニッケル粉濃度20質量%)を500g作製した。次に、作製した水系ニッケルスラリー500gに、有機溶剤(ジヒドロターピネオール、日本香料株式会社製)20gに分散移行促進剤アラノンAMA粉末(川研ファインケミカル株式会社製)0.4gを溶解したものを20.4g全量添加した。その後、エクセルオートホモジナイザー(日本精機社製)で周速10m/sの回転速度で2分間混合撹拌し、理論計算量X値の1.1倍量の分散移行促進剤をコートした処理したニッケル有機スラリーを得た。
次に、ジヒドロターピネオールにエチルセルロースを投入し、撹拌しながら80℃に過熱して有機ビヒクル(16.7質量%エチルセルロース)を得た。次に、有機ビヒクル36gと、分散移行促進剤をコートしたニッケル粉有機スラリーを三本ロールにて十分に混錬し、ニッケルペーストを得た。実施例1と同様に得られたニッケルペーストを水分率(カールフィッシャー法)、乾燥膜密度を測定した。
[実施例3−2〜3−5]
実施例3-2では、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP301S、平均粒径0.3μm、比表面積2.6g/m)として、分散移行促進剤を、表9に示す所定量で調製し、理論計算量X値の1.1倍量とした。また、S/W比を0.05とし、得られたニッケルペーストのビヒクル濃度は16.7質量%とした。
実施例3-3では、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP201S、平均粒径0.2μm、比表面積3.7g/m)として、分散移行促進剤を、表9に示す所定量で調製し、理論計算量X値の1.1倍量とした。また、S/W比を0.05とし、得られたニッケルペーストのビヒクル濃度は16.7質量%とした。
実施例3-4では、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP201S、平均粒径0.2μm、比表面積3.7g/m)として、分散移行促進剤を、表9に示す所定量で調製し、理論計算量X値の1.1倍量とした。また、S/W比を0.025とし、得られたニッケルペーストのビヒクル濃度は16.7質量%とした。
実施例3-5では、使用するニッケル粉をJFEミネラル社製ニッケル超微粉(規格名:NFP201S、平均粒径0.2μm、比表面積3.7g/m)として、分散移行促進剤を、表9に示す所定量で調製し、理論計算量X値の3.8倍量とした。また、S/W比を0.05とし、得られたニッケルペーストのビヒクル濃度は16.7質量%とした。
また、比較例3−1〜比較例3−4として、表11に示した所定の調製条件にてニッケルペーストを作製した。
以上の実施例3−1〜3−5及び比較例3−1〜3−4の結果を、まとめて表9から表12に示す。
以上の実施例及び比較例の結果からもわかるように、本発明の条件の範囲内で得られたニッケルペーストは、水分率はいずれも極めて少なく、乾燥膜密度も高い緻密な膜が得られていることがわかり、これらのペーストには凝集粉がなく、分散性に優れていることがわかる。

Claims (2)

  1. ニッケル粉の水スラリーに、有機溶剤と界面活性剤とを添加するニッケル有機スラリー形成工程と、
    水層と有機層とに分離した前記ニッケル有機スラリーから前記水層を分離して、有機層ニッケル有機スラリーを得る水分離工程と、
    前記有機層ニッケル有機スラリーに有機樹脂バインダーを添加して混錬する工程と、を備えるニッケルペーストの製造方法において、
    前記ニッケル有機スラリー形成工程において、前記界面活性剤として下記の一般式(1)又は(2)で表される分散移行促進剤を含有し、
    前記ニッケル粉に対する前記分散移行促進剤の添加量は、前記分散移行促進剤の総分子断面積が、前記ニッケル粉の総表面積の1〜4倍となる量であり、
    前記有機溶剤の質量Sと、前記ニッケル粉の水スラリー中の水の質量Wとの比であるS/Wが、0.02<S/W<0.4の範囲内であることを特徴とするニッケルペーストの製造方法。

    (一般式(1)又は(2)においてnは10〜20の整数である)
  2. 前記分散移行促進剤は、ラウロイルサルコシン、ラウロイルメチル−β−アラニン、ミリストイルメチル−β−アラニン、ココイルサルコシネート、ミリストイルサルコシネート、パルミトイルサルコシン、ステアロイルサルコシンの群から選ばれる一種以上である請求項1に記載のニッケルペーストの製造方法。
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