JPS6042268A - セラミックテ−プの製造方法 - Google Patents

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】 本発明はビニル系、特にアクリル系樹脂水分散体をバイ
ンダーとして使用して得られるセラミックテープの製造
方法に関する。

セラミックテープとなる前段階のグリーンテープは、こ
れまで一般にブチラール樹脂等のバインダーをメチルエ
チルケトン等の有機溶剤に溶解して、これをセラミック
微粉末に混合し長時間混合してスリップ状となし、スリ
ップ内の空気を除去してドクターと呼ばれるナイフェツ
ジから流出させ、キャリアーフィルム上に載せるととも
にテープ状に作成し、これを加熱乾燥してグリーンテー
プにする方法が採られてきた。

この従来法は溶剤による人体への影響が大であること、
又火災、爆発事故等のおそれのある危険性をはらんでお
り、これを回避すべく水系バインダーを使用する試みが
近年盛んになってきている。その例として、ポリビニル
アルコール水溶液やポリ酢酸ビニルのエマルシリンポリ
マーを使用する方法が提案され検討されたが、セラミッ
ク微粉末が水性スリップ中で凝集構造をつくり易く、ス
リップの粘性がニュートニアン流動から著しくずれ、ス
リップの流動性及びセラミックの分散性が悪く高密度か
つ平滑な表面のグリーンテープが得られ難い欠点が残さ
れている。

特開昭５５−１１３６６５号はこれら問題点を水性ウレ
タン樹脂で解決した例であるが、これとても問題点が皆
無でなく、焼結して最終製品を得る迄にポリマーの熱分
解性が良（ないという問題が残っており、又、系のｐＨ
範囲についても選択性のあるものが多い。更に製造工程
、原料面からも水性ポリウレタンは安いものとは言えな
い。この点を考慮し、更に改良を加えるべく検討を進め
た結果、ソープフリータイプのビニル系モノマーの重合
体系コロイダルディスパージョンが本目的に合致するこ
とを見出し、本発明に至った。

本発明では、ポリエチレングリコール変性のビニル系、
特にアクリルエステル系の共重合体の水分散液を水性バ
インダーとして使用することにより、セラミック微粉末
の分散性、水性スリップの流動性、セラミック微粉末と
の接着性を改良し、グリーンテープに弾力性、強度、平
滑性等を付与することに加えて、ポリマーの熱分解性が
改良され最終製品の品質向上につながり、又、該分散体
がｐＨ範囲を広く取れるため系の安定性に優れ、更に製
造工程がポリウレタン系に比べて簡略となる優位性を有
している。

本発明はセラミック微粉末１００重量部に対して、６０
０〜２０００００分子量を有するポリエチレングリコー
ル２〜２５重量部を熔解した水溶性溶剤中で１００重量
部の重合性ビニル七ツマ−を重合させたのち、水を添加
して得られる樹脂分散液をバインダーとして樹脂分で２
〜１５重量部添加し、さらに必要に応じ分散剤、水を配
合添加して所要時間混練して得られる水性スリップをテ
ープ状とし、これを乾燥し、焼成することを特徴とする
セラミックテープの製造方法を提供する。

上記樹脂の水分散体の成分として６００〜２００００の
分子量を有するポリエチレングリコールを使用する目的
は水分散性付与にあり、油室の界面活性剤、保護コロイ
ドを使用しなくて済むことにある。即ち、あらかじめ該
ポリエチレングリコールを反応系に仕込んでからモノマ
ーを重合させることによりビニル共重合体への化学的結
合（グラフト化）およびポリマーとポリエチレングリコ
ールの物理的融合が同時に進行して自己分散能を持つポ
リマーが得られるからである。その使用量は重合性とニ
ルモノマー１００重量部に対して２〜２５重量部であり
、その使用量が２重量部未満では分散効果は殆どなく、
又２５重量部を越えて使用してもグラフト化の効率もあ
がらず、耐水性能が低下する。又、かかるポリエチレン
グリコールの分子量は６００〜２００００であり、その
分子量が５００未満では親水性に乏しく分散効果があが
らず、又２００００を越えるとビニル共重合体とのグラ
フト化やポリマーとの融合も起りに＜＜、分散効果があ
がらない。

本発明に於ける水溶性溶剤についてはポリマー溶解能を
持つもので、樹脂分散体として流動性の良いものを選択
することが望ましく、例えばアルコール系、セロソルブ
系、カルピトール系及びこれらの誘導体等が該当する。

その使用量は樹脂固形分１００重量部に対して２０〜１
００重量部が望ましい。その量が２０重量部未満では反
応中、溶液粘度が−上昇するため重合反応に支障をきた
し、又、１００重量部を越えると樹脂分散液の粘度上昇
や分散安定性の低下が起り省ｖ１．源、安全性でも逆行
する。より好ましくは最終の樹脂分散液中で３０％以下
におさえるよう設計すべきである。

重合性ビニルモノマーの重合は！ａ常の溶液重合反応方
式で良く、特に制限はない。又、モノマー組成について
はバインダー効果と熱分解能から選択すべきであり、本
発明に使用できる重合性ビニルモノマーとしては、（メ
タ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（
メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸１ｓ
ｏ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−
エチルヘキシル等の炭素数１〜８個の（メタ）アクリル
酸エステルが好ましく、ほかにメタクリル酸ラウリル、
メタクリル酸ステアリル等の（メタ）アクリル酸高級ア
ルキルエステル；スチレン、α−メチルスチレン、ビニ
ルトルエン等の芳香族ビニルモノマー；アクリロニトリ
ル、メタアクリロニトリル、エチレン；ジアミノエチル
メタクリレート等のアミン基含有モノマー；β−ヒドロ
キシジエチルメタクリレート等の水酸基含有モノマー等
の１種もしくは２種以上の混合物も使用できる。

重合体樹脂溶液の水への分散化は、水中へ樹脂を添加し
て分散する方法、逆に樹脂中へ水を注入して分散する方
法のいづれも可能であり、その際系を加温（５０〜１０
０℃）して攪拌しつつ、ゆっくりと添加分散をはかるこ
とが望ましい。

本発明においてセラミックの微粉末に混合されるビニル
系樹脂水分散体であるバインダーの量は、樹脂分として
セラミック粉末１００重量部に対して２〜１５重量部で
あり、かかる量が２重量部より少ない場合はグリーンテ
ープに割れが生じ易くなり、また１５重量部より多い場
合１、熊空孔の多いグリーンテープとな、る。

本発明で用いられるセラミック微粉末は、アルミナ、酸
　−化ジルコニウム、酸化」ｉ鉛、ムライト、アルミノ
シリケート等の微粉末が用いられる。

次に分散剤の添加はセラミック粉末の分散性向上に役立
つから、必要に応じて少量添加してもよい。本目的には
ＨＬ　Ｂの高いノニオン乳化剤、例えばＨＬＢ　１　？
のポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等が有用
である。

本発明のバインダーのみでもセラミンク粉末の分散性は
十分であるが、分散剤を併用するとより効果が助長され
るため、セラミンク粉末１００重量部に対し分散剤１笛
量部加えるのが良好である。

セラミック微粉末に所要量の前記バインダー、さらに必
要により上記分散剤の少量を加え適量の水を配合し、十
分混練して水性スリップが得られる。次いで、かかる水
性スリップを乾燥してグリーンテープな製作する。その
場合の乾燥は従来からの乾燥方法、すなわちキャリアー
フィルムの下部よりテープを加熱乾燥する方法、温風に
より乾燥する方法等によっても一応の目的は達成される
が、これらの方法ではテープ表面が先に乾燥し、内部、
特にキャリアーフィルムに接している部分の乾燥が妨げ
られ、グリーンテープの厚さが増した場合の均一乾燥が
困難となるから少なくとも一次乾燥は湿度６５〜８５％
、温度３０〜４５℃の加温雰囲気で行うことが推奨され
る。得られたグリーンテープは約１２００〜２０００℃
で焼成されてセラミックテープとなる。

次いで、本発明を参考例、実施例により説明する。

〈参考例（アクリル系樹脂分散液の製造）〉かきまぜ機
、温度針、還流冷却器、滴下ロート、不活性ガス導入口
を備えた２１のフラスコにブチルセロソルブ３００ｇ、
ポリエチレングリコール＃２０００　７０ｇを仕込み窒
素ガス気流下で１３０℃迄昇温する。別にビニルモノマ
ーとしてメチルメタクリレート４７６　ｇ、エチルアク
リレート２２４ｇを予め秤量混合しておき、同じくター
シャリ−ブチルハイドロパーオキサイド１４ｇを秤量し
、それぞれ別の滴下口より注入して３時間にわたって均
一に滴下重合する。さらに１３０℃に２時間維持して重
合を完了させる。この後８０℃迄冷却し、同温にて水８
７６ｇを２時間要して滴下し分散化をはかり、この後２
５℃迄冷却する。

この様にして得られた樹脂分散液は不揮発分４０％、粘
度２５０ｃｐｓ　、　ｐＨ５，４、平均粒子ｐ４０．２
ミクロン以下であうた・ 〈実施例〉 第１表の配合の原料をアルミナ製ボールミルに入れ、原
料の約２倍量のアルミナボールを用い、約１６時間混練
して水性スリップを得た。真空崩刈装置でスリップ内の
気泡を俄り去り、スリップ粘度を測定した後、乾燥装置
にかけてグリーンテープを製造した。

同表の試料番号３〜６は水系バインダーとして一般に知
られているもので、必要に応じて可塑剤としてグリセリ
ンをポリビニルアルコール系では添加して使用している
。これらの原料からスリップとなしグリーンテープに製
造した工程および条件は全て同一である。

次いでグリーンテープを１５７０℃で焼成してセンミッ
クテープを得、その見１１）比重、表面粗さを測定した
。結果は第１表に示す。

尚、第１表中のバインダーの樹脂の熱分解性を調べ（Ｔ
ＧＡ　：　Ｎ２ガス中、２０℃／ｍｉｎで加熱）、第１
図に示した。又、参考例のアクリル系樹脂分散液のｐＨ
−粘度依存性を調べ、第２図に示した。

本発明の方法によるものは水性スリ・ノブが流動性のよ
む）均一な分散体として得られ、スリップ粘度も適当で
あり、得られたグリーンテープは可撓性、弾力性に冨み
、強靭であって取り扱い易く、平滑な表面を有し、密度
およびセラミックテープの見！！）比重、表面粗さも現
行水系レベルで４よ溶剤系ポリビニルブチラール樹脂を
バインダーとしたものに匹敵する水系ウレタン樹脂をバ
インダーとしたものに仕べても遜色なく、むしろ優れた
結果を示した。

尚、第１図に示す如く、本発明で用いられるノくインダ
ーの杉１脂は水系ウレタン樹脂に比べて熱分解性に優れ
ている。

勿論、水系ウレタン樹脂でもエーテル系のものは熱分解
性が良いが、これはバインダーとしての効果に劣るもの
である。又、中和分散方式をとっているものや、分散剤
を使用して分散体になっている水性ウレタン樹脂はｐｌ
＋範囲が限られるため、本発明によるアクリル系樹脂分
散体の方が選択性が少ないという利点がある（第２図参
照）。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で用いられたバインダーの各ポリマーの
加熱温度と減量を示すグラフである。又、第２図は参考
例で合成した樹脂分散液のｐＨと粘度との関係を示すグ
ラフである。 代理人　弁理士　高　橋　勝　利

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック微粉末１００重量部に対して、６００〜２０
   ０００の分子量を有するポリエチレングリコール２〜２
   ５宙量部を溶解した水溶性溶剤中で１００重量部の重合
   性ビニルモノマーを重合させたのち、水を添加して得ら
   れる樹脂分散液をバインダーとして樹脂分で２〜１５重
   量部添加し、さらに必要に応じ分散剤、水を添加配合し
   て所要時間混練して得られる水性スリップをテープ状と
   し、これを乾燥し、焼成することを特徴とするセラミッ
   クテープの製造方法。