JP7227631B2 - 焼成用スラリー組成物、グリーンシート、グリーンシートの製造方法、焼結体の製造方法、及び積層セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents
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Description
アミノアルコール化合物(A)は、下式(1)で表される構造を有する。
無機粉体(B)は、無機粉体(B)から作製される焼結体に求められる特性に応じた適宜の材料を含むことができる。例えば無機粉体(B)は、導電性材料を含有してもよく、誘電体材料を含有してもよい。具体的には、無機粉体(B)は、例えば金属の酸化物、炭化物、ホウ化物、硫化物、及び窒化物等からなる群から選択される少なくとも一種の材料を含有する。金属は、例えばAu、Ag,Cu,Li、Pd,K,Be,Mg,B,Al,Si,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,Mn、Fe,Ca及びNi等からなる群から選択される少なくとも一種を含む。無機粉体(B)が複数の金属元素を含む場合、無機粉体(B)は、例えばマセライト、チタン酸バリウム、ケイ酸塩ガラス、フェライト、鉛ガラス、CaO・Al2O3・SiO2系無機ガラス、MgO・Al2O3・SiO2系無機ガラス及びLiO2・Al2O3・SiO2系無機ガラスからなる群から選択される一種以上の成分を含有できる。無機紛体(B)は、アルミニウムを含有する酸化物、ケイ素を含有する窒化物、酸化鉄、及びチタン酸バリウムからなる群から選択される少なくとも一種の材料を含有することが特に好ましい。アルミニウムを含有する酸化物は、例えばCaO・Al2O3・SiO2系無機ガラス、MgO・Al2O3・SiO2系無機ガラス及びLiO2・Al2O3・SiO2系無機ガラス等からなる群から選択される少なくとも一種の材料を含む。
ポリビニルアルコール樹脂(C)は、焼成用スラリー組成物において、バインダーとして機能する樹脂である。ポリビニルアルコール樹脂(C)は、無機粉体(B)を良好に吸着しうる。そのため、焼成用スラリー組成物中での無機粉体(B)の分散性を向上させることができる。このため、ポリビニルアルコール樹脂(C)は、焼成用スラリー組成物の保存安定性を向上させうる。
本実施形態では、焼成用スラリー組成物は、水を含有する。焼成用スラリー組成物は、溶剤として水を配合しても、各成分の水中での分散性が高い。このため、焼成用スラリー組成物は、高い保存安定性を有することができる。また、焼成用スラリー組成物は、高い分散性を有するため、焼成用スラリー組成物から形成されるシートは、高い平滑性を有する。なお、焼成用スラリー組成物は、水以外の溶剤を含有してもよい。水以外の溶剤は、例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、及び2-ヒドロキシイソ酪酸メチル等からなる群から選択される少なくとも一種を含んでよい。
焼成用スラリー組成物は、上記で説明した成分以外の添加剤等の成分を配合してもよい。添加剤の例には、分散剤、可塑剤、消泡剤、レオロジーコントロール剤、湿潤剤、密着性付与剤、及び界面活性剤等を挙げることができる。
本実施形態に係るグリーンシートは、式(1)で表されるアミノアルコール化合物(A)、無機粉体(B)、及びポリビニルアルコール樹脂(C)を含有する。
ボールミル内に、表1~4中のA欄(「無機粉体」、「溶剤」、「分散剤」、及び「アミノアルコール化合物」の欄)に示す成分を入れて混合し、30分間ボールミルで攪拌し、分散させた。続いて、表1~4中のB欄(「消泡剤」及びポリビニルアルコール樹脂」の欄)に示す成分を、更に添加して混合し、8時間ボールミルで攪拌し、分散させることで、焼成用スラリー組成物を調整した。
・酸化鉄。
・ポリアクリル酸アンモニウム塩水溶液(互応化学工業株式会社製 ミクロゾールKE-511、40%水溶液)。
・アミート105(花王株式会社製:ポリオキシエチレンラウリルアミン、HLB 9.8)。
・アミート302(花王株式会社製:ポリオキシエチレンステアリルアミン、HLB 5.1)。
・アミート320(花王株式会社製:ポリオキシエチレンステアリルアミン、HLB 15.4)。
・ナイミーンL-207(日油株式会社製:ポリオキシエチレンラウリルアミン、HLB 12.5)。
・ナイミーンL-201(日油株式会社製:ポリオキシエチレンラウリルアミン、HLB 3.8)。
・ナイミーンS-210(日油株式会社製:ポリオキシエチレンステアリルアミン、HLB 12.5)。
・ブラウノンL-230(青木油脂株式会社製:ポリオキシエチレンラウリルアミン、HLB 17.5)。
・ブラウノンS-230(青木油脂株式会社製:ポリオキシエチレンステアリルアミン、HLB 16.7)。
・ハイモールPM(東邦化学株式会社製:ポリエチレングリコールモノメチルエーテル)。
・DOA(アジピン酸ビス(2-エチルヘキシル)。
・エポサイザーW-131(DIC株式会社製:エポキシ脂肪酸2-エチルヘキシル)。
・PEG-600(ポリオキシエチレングリコール(分子量600))。
・AMP-100(2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール)。
・SNデフォーマー470(サンノプコ株式会社製:ポリエーテル、変性シリコン化合物等の混合物)。
・SNデフォーマー485(サンノプコ株式会社製:特殊ポリエーテル系非イオン界面活性剤等の混合物)。
・PVA-235水溶液(クラレ株式会社製:濃度15%、ケン化度88mol%、平均重合度3500)。
・KL-506水溶液(クラレ株式会社製:濃度30%、ケン化度77mol%、カルボキシル基含有、平均重合度600)。
・KL-318水溶液(クラレ株式会社製:濃度30%、ケン化度88mol%、カルボキシル基含有、平均重合1800)。
・PVA-217水溶液(クラレ株式会社製:濃度20%、ケン化度88mol%、平均重合度1700)。
・ゴーセノールKL-05水溶液(日本合成化学株式会社製:濃度30%、ケン化度80mol%、平均重合度500)。
・PVA-505水溶液(クラレ株式会社製:濃度30%、ケン化度74mol%、平均重合度500)。
・KL-118水溶液(クラレ株式会社製:濃度30%、ケン化度98mol%、カルボキシル基含有、平均重合度1800)。
・PVA-205水溶液(クラレ株式会社製:濃度30%、ケン化度88mol%、平均重合度500)。
・PVA-105水溶液(クラレ株式会社製:濃度30%、ケン化度98mol%、平均重合度500)。
・PVA-117水溶液(クラレ株式会社製:濃度30%、ケン化度98mol%、平均重合度1700)。
・HPC-SSL水溶液(日本曹達株式会社製:濃度15%、ヒドロキシプロピルセルロース)。
・JMR-500P水溶液(クラレ株式会社製:濃度10%、ケン化度86mol%、平均重合度6000)。
・JMR-800HH水溶液(クラレ株式会社製:濃度8%、ケン化度98mol%、平均重合度9000)。
(1)で得られた各実施例、及び比較例の焼成用スラリー樹脂組成物、及びこの組成物から作製したシートの評価試験を下記の通り実施した。その結果を下記表に示す。
(1)で調製した焼成用スラリー組成物100gに水を添加して、焼成用スラリー組成物の濃度が10%となるように希釈して水溶液を調整し、この水溶液のpHを横川電機株式会社製のpHメーター(型番PH711)により測定した。
(1)で調製した焼成用スラリー組成物を、常温で静置させ、4週間保存した。焼成用スラリー組成物を調整してから、4週間経過するまでの間、焼成用スラリー組成物を目視で観察し、相分離の有無、沈降の有無、及び外観の変化を確認し、下記の基準で評価した。
A:作製してから4週間経過後、外観に変化が見られない。
B:作成してから2週間経過後、外観に変化がみられないが4週間経過後に変化が見られた。
C:作製してから1日経過後~2週間以内に変化が見られた。
D:作製してから1日以内に状態変化が見られ、不均一な状態となった。
(1)において、[無機粉体]を配合せず焼成用スラリー組成物を調製し、この組成物から皮膜を作製し、差動型示差熱天秤(株式会社リガク製 型番TG8120)を用い、空気雰囲気下、昇温速度10℃/minで室温から550℃まで皮膜を加熱しながら重量変化を測定した。その結果、室温時の焼成用スラリー組成物の重量に対する550℃における重量減少率を算出し、下記の基準で評価した。
A:550℃の時の焼成用スラリー組成物の重量減少率が99質量%以上であり、焼成残渣が見られなかった。
B:550℃の時の焼成用スラリー組成物の重量減少率が99質量%以上であったが、焼成残渣が僅かに見られた。
C:550℃の時の焼成用スラリー組成物の重量減少率が95質量%以上99質量%未満であった。
D:550℃の時の焼成用スラリー組成物の重量減少率が95質量%未満であり、測定終了後、炭化物等の残渣が目視で観察された。
(1)で調製した焼成用スラリー組成物を、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(寸法100mm×100mm)上に4面アプリケーター(太佑機材株式会社製、型番No.112)を用いて、約100μmの膜厚となるように塗布し、乾燥することで、皮膜を形成した。得られた皮膜の外観を観察し、下記の基準で評価した。
A:皮膜に凹凸、凝集物、泡跡、又は反り等が見られず、皮膜表面が均一で平滑である。
B:被膜に凹凸、凝集物、泡後、又は反り等のいずれかが若干見られたが、製品として問題のない程度に皮膜表面が均一で平滑である。
C:皮膜に凹凸、凝集物、泡跡、又は反り等が皮膜の50%未満の領域で見られ、均一で平滑な皮膜が得られない。
D:皮膜に凹凸や、集物、泡跡、又は反り等が皮膜の50%以上の領域で見られ、均一で平滑な皮膜が得られない。
(2-4)でPETフィルム上に形成した皮膜を、PETフィルムの表面に対して、垂直方向に手でゆっくりと剥離することにより、皮膜の強度を下記の基準で評価した。
A:皮膜をPETフィルムから剥がすことが可能であり、引っ張りにも耐えうる。さらに2週間以上経過しても強度を維持している。
B:皮膜をPETフィルムから剥がすことが可能であり、引っ張りにも耐えうるが、2週間以上経過すると強度低下が見られる。
C:皮膜をPETフィルムから剥がすことは可能であるが、引っ張りに対して、簡単に破れてしまう。
D:皮膜をPETフィルムから剥がすことが不可能、又は剥離する際に破れてしまう。
(2-4)でPETフィルム上に形成した皮膜を、約180°に曲げることにより亀裂、及び割れの発生の有無を確認し、下記の基準で評価した。
A:皮膜を20回以上、180°に曲げても、皮膜に亀裂や割れが生じなかった。
B:皮膜を2回以上、180°に曲げても、皮膜に亀裂や割れが生じないが、20回以上行うと皮膜に亀裂や割れが生じた。
C:皮膜を2回以上、180°に曲げると、皮膜に亀裂や割れが生じた。
D:皮膜を1回でも180°曲げると、皮膜に亀裂や割れが生じた。
(2-4)でPETフィルム上に形成した皮膜を、縦3cm、横3cmの正方形状(3cm角)にカットして、皮膜を10枚積み重ねてから、プレス機を用いて加圧し、加圧して積層した皮膜を剥離することにより、接着性について下記の基準で評価した。なお、加圧の条件は120℃で20MPa×10分とした。
A:皮膜の接着性が強く、界面で剥離できない。さらに、2週間以上経過しても接着性を維持している。
B:皮膜の接着性が強く、界面で剥離できないが、2週間以上経過すると接着性が低下する。
C:皮膜を手で強く剥がすと、界面で剥離してしまう。
D:皮膜同士が全く接着性していない。
(2-4)でPETフィルム上に形成した皮膜の重量を測定してから、温度40℃、湿度80%の条件下で、1週間保管した後の重量を測定した。保管前後での皮膜の重量増加率を算出し、下記の基準で評価した。皮膜の重量増加率が小さいほど吸水しにくく、高い耐水性を有するシートであると判断した。
A:重量増加率が1%未満であった。
B:重量増加率が1%以上5%未満であった。
C:重量増加率が5%以上10%未満であった。
D:重量増加率が10%以上であった。
以上から明らかなように、本発明に係る第一の態様の焼成用スラリー組成物は、式(1)で表されるアミノアルコール化合物(A)と、無機粉体(B)と、ポリビニルアルコール樹脂(C)と、水とを含有する。式(1)中、Rは、水素原子又は炭素数1から20のアルキル基であり、mとnは、m≧0、n≧0、及びm+n≧1を満たす数である。
Claims (12)
- 前記ポリビニルアルコール樹脂(C)は、ケン化度が85mol%以上99mol%以下である成分(C3)と、ケン化度が60mol%以上85mol%未満である成分(C4)とを含有する、
請求項1に記載の焼成用スラリー組成物。 - 前記ポリビニルアルコール樹脂(C)は、ノニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C1)と、アニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C2)とを含有する、
請求項1又は2に記載の焼成用スラリー組成物。 - 前記アニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C2)は、カルボキシル基を有するポリビニルアルコール樹脂(C21)を含む、
請求項3に記載の焼成用スラリー組成物。 - 前記ノニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C1)は、ケン化度が85mol%以上99mol%以下であるノニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C11)と、ケン化度が6
0mol%以上85mol%未満であるノニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C12)とを含有する、
請求項3又は4に記載の焼成用スラリー組成物。 - 前記ノニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C1)は、ケン化度が85mol%以上99mol%以下であるノニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C11)を含有し、前記ポリビニルアルコール樹脂(C21)は、ケン化度が60mol%以上85mol%未満であり、かつカルボキシル基を有するアニオン性ポリビニルアルコール樹脂(C211)を含有する、
請求項4又は5に記載の焼成用スラリー組成物。 - 前記グリーンシートは、焼成されることにより前記無機粉体(B)の焼結体を含有するセラミックコンデンサを作製するために用いられる、
請求項8に記載のグリーンシート。 - 請求項8若しくは9に記載のグリーンシート、又は請求項10に記載のグリーンシートの製造方法で得られるグリーンシートを焼成することを含む、
焼結体の製造方法。 - 請求項8若しくは9に記載のグリーンシート、又は請求項10に記載のグリーンシートの製造方法で得られるグリーンシートを複数枚重ねた積層体を焼成することを含む、
積層セラミックコンデンサの製造方法。
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