特許第6545961号(P6545961)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6545961
(24)【登録日】2019年6月28日
(45)【発行日】2019年7月17日
(54)【発明の名称】無機顔料用高分子分散剤
(51)【国際特許分類】
   B01F 17/52 20060101AFI20190705BHJP
   C08F 212/08 20060101ALI20190705BHJP
   C08F 220/18 20060101ALI20190705BHJP
   C08F 220/36 20060101ALI20190705BHJP
   C08F 220/06 20060101ALI20190705BHJP
   C08L 25/14 20060101ALI20190705BHJP
   C08L 33/04 20060101ALI20190705BHJP
   C08L 33/02 20060101ALI20190705BHJP
   C08K 3/00 20180101ALI20190705BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20190705BHJP
   C09D 17/00 20060101ALI20190705BHJP
   B01F 17/22 20060101ALI20190705BHJP
   B01F 17/38 20060101ALI20190705BHJP
   B01F 17/42 20060101ALI20190705BHJP
【FI】
   B01F17/52
   C08F212/08
   C08F220/18
   C08F220/36
   C08F220/06
   C08L25/14
   C08L33/04
   C08L33/02
   C08K3/00
   C08L101/00
   C09D17/00
   B01F17/22
   B01F17/38
   B01F17/42
【請求項の数】8
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2015-6188(P2015-6188)
(22)【出願日】2015年1月15日
(65)【公開番号】特開2016-131905(P2016-131905A)
(43)【公開日】2016年7月25日
【審査請求日】2017年12月7日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000040
【氏名又は名称】特許業務法人池内アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】吉田 宏之
【審査官】 柴田 啓二
(56)【参考文献】
【文献】 特開平07−102177(JP,A)
【文献】 特開2001−332123(JP,A)
【文献】 特開2013−203887(JP,A)
【文献】 特開2014−015541(JP,A)
【文献】 特開2003−112038(JP,A)
【文献】 国際公開第2013/150778(WO,A1)
【文献】 特開平01−254237(JP,A)
【文献】 特開2013−067552(JP,A)
【文献】 特開2013−193912(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B01F 17/00
C08L
C08K
C08F
C09D 17/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1)で表される構成単位(a)、式(2)で表される構成単位(b)、及び式(3)で表される構成単位(c)を含有し、
構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が0.7超7.5以下であり、
構成単位(a)の含有量が8質量%以上35質量%以下、
構成単位(b)の含有量が10質量%以上55質量%未満、
構成単位(c)の含有量が30質量%超58質量%以下であり、
重量平均分子量が1000以上50000未満である共重合体(ただし、アミノ基を有するメタクリレート系モノマー由来の構成単位を含有する共重合体を除く。)を含む、非水系溶媒中で用いる無機顔料用高分子分散剤。
【化1】
[式(1)中、R1、R2、及びR3は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、X1はOH及びO-+から選ばれる少なくとも1種を示し、M+は陽イオンを示す。]
【化2】
[式(2)中、R4、R5、R6及びR8は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれ得る少なくとも1種を示し、R7は炭素数2以上4以下のアルカンジイル基を示し、X2は酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、nは平均付加モル数を示し、1以上140以下である。]
【化3】
[式(3)中、R9、R10、及びR11は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、X4は酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、R12及びR13は炭素数1以上30以下の炭化水素基を示す。]
【請求項2】
式(2)において、nが10以上140以下である、請求項1に記載の無機顔料用高分子分散剤。
【請求項3】
式(3)におけるR12及びR13の炭素数が、5以上30以下である、請求項1又は2に記載の無機顔料用高分子分散剤。
【請求項4】
構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が、0.7超2.2以下である、請求項1からのいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
【請求項5】
無機顔料が、複合酸化物である、請求項1からのいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
【請求項6】
非水系溶媒、無機顔料、及び請求項1からのいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤を含有するスラリー組成物。
【請求項7】
さらにバインダー樹脂を含有する、請求項に記載のスラリー組成物。
【請求項8】
無機顔料100質量部に対する前記無機顔料用高分子分散剤に由来する共重合体の含有量が、10質量部以下である、請求項又はに記載のスラリー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無機顔料用高分子分散剤、及びそれを含有するスラリー組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
無機顔料を用いるファインセラミック分野等においては、ナノスケールの微細構造を制御することで、小型化、高速化、低消費電力、高効率化、高容量化を実現する試みがなされている。
【0003】
特許文献1及び2は、無機微粒子を含有する無機微粒子分散ペースト組成物に用いられるバインダー樹脂を開示する。
特許文献3は、酸基を有する構成単位及びマクロモノマーを有する構成単位等を含む3つの構成単位からなる無機顔料用高分子分散剤を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−072759号公報
【特許文献2】特開2009−144079号公報
【特許文献3】WO2010/024186明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
非水系溶媒における無機顔料のナノ分散技術への要求は高く、分散剤の性能の改善が求められている。さらに、積層セラミックコンデンサに用いられるグリーンシートに代表されるセラミックシートにおいても、シートの薄膜化に伴い、スラリー塗工後のセラミックシートの強度(以下、「シート強度」ともいう)等のハンドリング性の改善が求められている。特許文献1及び2には、ポリエチレングリコール鎖を含有するメタクリル酸エステル共重合物をバインダー樹脂として使用することが言及されている。しかしながら、同文献が開示する樹脂は、無機顔料用高分子分散剤ではなくバインダー樹脂であり、無機顔料の分散には不十分であると考えられる。特許文献3は、チタン酸バリウム粒子を高分散する分散剤として、ポリエチレングリコール鎖を含有する高分子分散剤に言及している。しかしながら、顔料スラリー塗工により得られるセラミックシート等の塗工膜の強度の向上においてはさらなる改善の余地がある。
【0006】
本発明は、無機顔料の分散性とシート強度に優れるセラミックシートを製造可能な無機顔料用高分子分散剤を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、式(1)で表される構成単位(a)、式(2)で表される構成単位(b)、及び式(3)で表される構成単位(c)を含有し、構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が0.7超7.5以下であり、重量平均分子量が1000以上50000未満である共重合体(以下、「本発明の共重合体」ともいう)を含む、非水系溶媒中で用いる無機顔料用高分子分散剤(以下、「本発明の分散剤」ともいう)に関する。
【0008】
【化1】
[式(1)中、R、R、及びRは同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、XはOH及びOから選ばれる少なくとも1種を示し、Mは陽イオンを示す。]
【化2】
[式(2)中、R、R、R及びRは同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれ得る少なくとも1種を示し、Rは炭素数2以上4以下のアルカンジイル基を示し、Xは酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、nは平均付加モル数を示し、1以上140以下である。]
【化3】
[式(3)中、R、R10、及びR11は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、Xは酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、R12及びR13は炭素数1以上30以下の炭化水素基を示す。]
【0009】
さらに、本発明は、非水系溶媒、無機顔料、及び本発明の分散剤を含有するスラリー組成物(以下、「本発明のスラリー組成物」ともいう)に関する。
【発明の効果】
【0010】
本発明の分散剤は、無機顔料粒子を非水系溶媒中で高分散しつつ、かつ該分散剤を含有するスラリー組成物から形成されるセラミックシートの強度を向上させうるという効果を奏しうる。これにより、本発明は、セラミックシートを離型フィルムから剥離する際の破断による欠陥の発生を抑制でき、セラミックシートの積層時におけるハンドリング性を容易にするという効果を奏しうる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明者は、構成単位(a)、構成単位(b)及び構成単位(c)を含有する共重合体において、特定の構成単位を所定の割合で含有させ、かつ特定の分子量とすることにより、非水系溶媒中において無機顔料の良好な分散性(以下、単に「分散性」ともいう)を実現できること、及び、シート強度を向上できることを見出した。本開示において、「無機顔料の良好な分散性を実現する」とは、無機顔料を一次粒子径の状態又はそれに近い状態に分散でき、さらにバインダー樹脂を添加しても、良好な分散性が維持できることをいう。本開示において、「シート強度の向上」とは、無機顔料と分散剤とを含むスラリー組成物から形成されたセラミックシートの破断応力が向上することをいう。
【0012】
本発明の効果が発現するメカニズムの詳細は不明であるが以下のことが推定される。まず、本発明の分散剤が含有する共重合体は、構成単位(a)が無機顔料表面に吸着し、構成単位(b)は無機顔料粒子間に強い立体的斥力をもたらすことで分散基として機能し、無機顔料粒子の分散性を発現する。さらに、構成単位(c)は非水系溶媒との親和性が低いため、非水系溶媒との親和性が高い構成単位(b)に対して特定の割合で含有させることで、共重合体分子自体の非水系溶媒へ溶出が抑制され、無機顔料粒子間の立体斥力は維持される。そのため、バインダー等のセラミックシートを形成する成分と共重合体分子との相互作用や共重合体の溶出による可塑化といった、シート強度の低下要因が排除され、良好な分散性と高いシート強度とを発現することができる。さらに、共重合体の分子量を小さくすることで、共重合体がより均一に無機顔料表面を被覆するとともに、吸着効率の向上によって共重合体の溶出がより抑制され、より高い分散性とシート強度を発現する。但し、これらは推定であって、本発明は、これらメカニズムに限定されない。
【0013】
本発明の分散剤は、本発明の共重合体そのものであっても良く、本発明の共重合体を含み、さらにその他の成分を含んでも良い。その他の成分としては、溶媒、可塑剤、帯電防止剤、バインダー樹脂等が挙げられる。
【0014】
[構成単位(a)]
本発明の共重合体は、式(1)で表される構成単位(a)を含有する。構成単位(a)は中和可能な酸性基を有し、無機顔料表面との静電相互作用により、共重合体分子が無機顔料表面に選択的に強く吸着すると考えられる。
【化4】
式(1)において、R、R、及びRは同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、XはOH及びOから選ばれる少なくとも1種を示し、Mは陽イオンを示す。
【0015】
シート強度の向上、分散性向上及び共重合体への構成単位(a)の導入の容易性の観点から、R及びRは、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは水素原子であり、Rは、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくはメチル基である。Xは、上述と同様の観点から、好ましくはOHである。Mとしては、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオン等が挙げられる。
【0016】
構成単位(a)としては、カルボキシ基を有するモノマー(以下、「モノマー(a)」ともいう)由来の構成単位や、重合後にカルボキシ基を導入して得られる構成単位等が挙げられ、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくはモノマー(a)由来の構成単位である。構成単位(a)は、同様の観点から、好ましくは、構成単位(b)及び(c)を形成するモノマーと共重合可能なエチレン性不飽和二重結合を有するモノマーに由来する、構成単位である。
【0017】
モノマー(a)としては、シート強度の向上、分散性向上及び構成単位(a)の導入の容易性の観点から、好ましくは式(4)で表されるモノマーである。
【化5】
【0018】
式(4)において、R、R、R、及びXは、一又は複数の実施形態において、上述の構成単位(a)と同様である。
【0019】
モノマー(a)としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸等が挙げられ、分散性向上及び共重合体への構成単位(a)の導入の容易性の観点から、好ましくは(メタ)アクリル酸、より好ましくはメタクリル酸である。本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
【0020】
本発明の共重合体の全構成単位中、構成単位(a)の含有量は、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、更に好ましくは5質量%超、更に好ましくは8質量%以上、更に好ましくは12質量%以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは66質量%未満、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは45質量%以下、更に好ましくは35質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
【0021】
[構成単位(b)]
本発明の共重合体は、式(2)で表される構成単位(b)を含有する。構成単位(b)は非イオン性基を有し、無機顔料粒子間に強い立体的斥力をもたらし、無機顔料粒子同士の凝集を抑制して高い分散性に寄与すると考えられる。
【化6】
【0022】
式(2)において、R、R、R及びRは同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれ得る少なくとも1種を示し、Rは炭素数2以上4以下のアルカンジイル基を示し、Xは酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、nは平均付加モル数を示し、1以上140以下である。シート強度の向上、分散性向上及び共重合体への構成単位(b)の導入の容易性の観点から、R及びRは、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは水素原子であり、Rは、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくはメチル基である。Rは、同様の観点から、好ましくはエタンジイル基及びプロパンジイル基より選ばれる少なくとも1種、より好ましくはエタンジイル基又はエタンジイル基とプロパンジイル基との混合、更に好ましくはエタンジイル基であり、Rは、好ましくはメチル基又はエチル基、より好ましくはメチル基であり、Xは、好ましくは酸素原子である。nは、分散性向上の観点から、1以上であり、好ましくは2以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは20以上であり、そして、シート強度の向上の観点から、140以下であり、好ましくは100以下、より好ましくは50以下、更に好ましく25以下である。
【0023】
構成単位(b)としては、非イオン性基を有するモノマー(以下、「モノマー(b)」ともいう)由来の構成単位や、重合後に非イオン性基を導入して得られる構成単位等が挙げられ、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくはモノマー(b)由来の構成単位である。非イオン性基としては、例えば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基等のポリオキシアルキレン基が挙げられる。構成単位(b)は、同様の観点から、好ましくは、構成単位(a)及び(c)を形成するモノマーと共重合可能なエチレン性不飽和二重結合を有するモノマーに由来する、構成単位である。
【0024】
モノマー(b)としては、シート強度の向上、分散性向上及び構成単位(b)の導入の容易性の観点から、好ましくは式(5)で表されるモノマーである。
【化7】
【0025】
式(5)中、R、R、R、R、R、X、及びnは、一又は複数の実施形態において、上述の構成単位(b)と同様である。
【0026】
モノマー(b)としては、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリ(エチレングリコール/プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、エトキシポリ(エチレングリコール/プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、2−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、3−メトキシプロピル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。これらの中でも、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくはメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、より好ましくはメトキシポリエチレングリコールメタクリレートである。本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートから選ばれる少なくとも1種を意味する。同様に、「(メタ)アクリルアミド」とは、アクリルアミド及びメタクリルアミドから選ばれる少なくとも1種を意味する。
【0027】
本発明の共重合体の全構成単位中、構成単位(b)の含有量は、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくは4質量%超、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、シート強度向上の観点から、好ましくは65質量%以下、より好ましくは55質量%未満、更に好ましくは45質量%以下である。
【0028】
[構成単位(c)]
本発明の共重合体は、式(3)で表される構成単位(c)を含有する。構成単位(c)は非極性基を有するため、無機顔料表面に吸着した共重合体が非水系溶媒中へ再溶出することを抑制すると考えられる。さらに、構成単位(c)はイオン性基を有さないため、無機顔料表面に共重合体を留めつつ、共重合体分子形状の自由度を高めて、より均一に無機顔料を被覆するものと考えられる。
【化8】
【0029】
式(3)において、R、R10、及びR11は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、Xは酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、R12及びR13は炭素数1以上30以下の炭化水素基を示す。分散性向上及び共重合体への構成単位(c)の導入の容易性の観点から、R及びR10は、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくは水素原子であり、Xは、好ましくは酸素原子である。R11は、好ましくは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種であり、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、より好ましくは水素原子である。R12は、好ましくは脂肪族炭化水素基であり、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、より好ましくは分岐鎖を有する。R12の炭素数は、シート強度の向上の観点から、1以上であり、好ましくは5以上、より好ましくは12以上、更に好ましくは16以上であり、そして、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくは22以下、より好ましくは18以下である。R12としては、メチル基、エチル基、ブチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、セチル基、ステアリル基、イソステアリル基、オレイル基、ベヘニル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等が挙げられ、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくはステアリル基及びイソステアリル基から選ばれる少なくとも1種、より好ましくはイソステアリル基である。Xは、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくはR13である。R13は、シート強度の向上、分散性向上及び入手容易性の観点から、好ましくは芳香族炭化水素基である。R13の炭素数は、シート強度の向上の観点から、1以上であり、好ましくは5以上であり、そして、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくは22以下、より好ましくは18以下である。R13としては、デシル基、イソデシル基、ステアリル基、イソステアリル基、シクロヘキシル基、フェニル基等が挙げられ、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくはフェニル基である。
【0030】
構成単位(c)の溶解度パラメータ(単位:[(MPa)1/2])は、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくは12.0以上、より好ましくは14.5以上、更に好ましくは15.0以上であり、そして、シート強度向上の観点から、好ましくは20.0以下、より好ましくは17.0以下、更に好ましくは16.2以下、更に好ましくは15.8以下である。本発明において、構成単位(c)の溶解度パラメータは、Hansenの方法により計算された値をいう。すなわち前記溶解度パラメータは、特開2004−196719号公報[0013]に記載の三次元溶解度パラメータから算出したδに相当する。各三次元溶解度パラメータは、DW.VanKrevelen,「Properties of Polymers., 3rd ed., Elsevier, New York., 1990年 Ch.7」に記載された原子団のモル引力定数を用いて、構成単位(c)を構成する原子団のモル引力定数を足し合わることで計算できる。
【0031】
構成単位(c)としては、非極性基を有するモノマー(以下、「モノマー(c)」ともいう)由来の構成単位や、重合後に非極性基を導入して得られる構成単位等が挙げられ、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくはモノマー(c)由来の構成単位である。非極性基としては、例えば、アルキル基、アルキレン基、アリール基等の炭化水素基が挙げられる。構成単位(c)は、同様の観点から、好ましくは、構成単位(a)及び(b)を形成するモノマーと共重合可能なエチレン性不飽和二重結合を有するモノマーに由来する、構成単位である。
【0032】
モノマー(c)としては、シート強度の向上、分散性向上及び構成単位(c)の導入の容易性の観点から、好ましくは式(6)で表されるモノマーである。
【化9】
【0033】
式(6)中、R、R10、R11、R12、R13、及びXは、一又は複数の実施形態において、上述の構成単位(c)と同様である。
【0034】
モノマー(c)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等のエステル化合物;ブチル(メタ)アクリルアミド、オクチル(メタ)アクリルアミド、ラウリル(メタ)アクリルアミド、ステアリル(メタ)アクリルアミド、ベヘニル(メタ)アクリルアミド等のアミド化合物;1−デセン、1−オクタデセン等のα―オレフィン;及びこれらのアルキル鎖が分岐しているもの;ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン等が挙げられる。これらの中でも、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくはメチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート及びスチレンから選ばれる少なくとも1種、より好ましくはイソステアリルメタクリレート及びスチレンから選ばれる少なくとも1種であり、分散性向上の観点から、更に好ましくはスチレンである。
【0035】
本発明の共重合体の全構成単位中、構成単位(c)の含有量は、シート強度の向上の観点から、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%超、更に好ましくは40質量%以上であり、そして、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくは75質量%以下、より好ましくは70質量%未満、更に好ましくは65質量%以下、更に好ましくは55質量%以下である。
【0036】
本発明の共重合体における構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]は、シート強度の向上の観点から、0.7超であり、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上、更により好ましくは1.0以上であり、そして、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、7.5以下であり、好ましくは3.7以下、より好ましくは2.2以下、更に好ましくは1.5以下である。
【0037】
[その他の構成単位]
本発明の共重合体は、本発明の効果を損なわない範囲で、構成単位(a)、(b)及び(c)以外のその他の構成単位を含んでもよい。本発明の共重合体の全構成単位中、前記その他の構成単位の含有量は、本発明の効果発現させる観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。
【0038】
[共重合体の製造]
本発明の共重合体は、例えば、モノマー(a)、(b)及び(c)を含むモノマー混合物を溶液重合法で重合させる等、公知の方法で得ることができる。溶液重合に用いられる溶媒としては、トルエン、キシレン等の芳香族;エタノール、2−プロパノール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル等が挙げられる。溶媒の量は、モノマー全量100質量部に対し、好ましくは50質量部以上1000質量部以下である。
【0039】
重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤を用いることができ、アゾ系重合開始剤、ヒドロ過酸化物類、過酸化ジアルキル類、過酸化ジアシル類、ケトンペルオキシド類等が挙げられる。重合開始剤の量は、モノマー全量100モルに対し、好ましくは1モル以上、より好ましくは2モル以上、更に好ましくは3モル以上であり、そして、好ましくは15モル以下、より好ましくは12モル以下、更に好ましくは9モル以下である。重合反応は、好ましくは窒素雰囲気で行い、反応温度は、好ましくは60℃以上180℃以下、反応時間は、好ましくは0.5時間以上20時間以下である。
【0040】
重合の際には、さらに重合連鎖移動剤を用いてもよい。重合連鎖移動剤としては、オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、メルカプトコハク酸等のメルカプタン類;チウラムジスルフィド類;炭化水素類;不飽和環状炭化水素化合物;不飽和ヘテロ環状化合物等が挙げられ、これらは、1種又は2種以上を用いることができる。
【0041】
[共重合体]
本発明の共重合体において、構成単位(a)、構成単位(b)、構成単位(c)の配列は、ランダム、ブロック、グラフト等のいずれでもよく、共重合体の製造容易性の観点から、好ましくはランダム及びブロックから選ばれる少なくとも1種であり、分散性向上の観点から、より好ましくはランダムである。本発明の共重合体において、全構成単位中の構成単位(a)の質量比は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(a)と、重合後に中和可能な酸性基を付加できるモノマーと、前記酸性基との合計量の質量比と見なすことができる。全構成単位中の構成単位(b)の質量比は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(b)と、重合後に非イオン性基を導入できるモノマーと、前記非イオン性基との合計量の質量比と見なすことができる。全構成単位中の構成単位(c)の質量比は、重合に用いるモノマー全量に対する、モノマー(c)と、重合後に非極性基を導入できるモノマーと、前記非極性基との合計量の質量比と見なすことができる。構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]は、[前記全構成単位中の構成単位(c)の質量比/前記全構成単位中の構成単位(b)の質量比]と見なすことができる。
【0042】
本発明の共重合体の重量平均分子量は、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、1000以上であり、好ましくは2000以上、より好ましくは4000以上、更に好ましくは7000以上であり、そして、シート強度の向上、分散性向上及び共重合体の製造容易性の観点から、50000未満であり、好ましくは40000以下、より好ましくは20000以下、更に好ましくは10000以下である。重量平均分子量の測定方法は、実施例に記載の方法による。
【0043】
本発明の共重合体を含有する本発明の分散剤は、非水系溶媒における無機顔料の分散性に優れ、非水系溶媒、無機顔料及び本発明の分散剤を含有するスラリー組成物から形成されるセラミックシート等の強度に優れる。したがって、本発明の分散剤は、非水系溶媒における無機顔料の分散に好適に用いられる。
【0044】
[非水系溶媒]
本発明で使用できる非水系溶媒の溶解度パラメータ(単位:[(MPa)1/2])は、無機顔料の分散性向上、及び上記高分子分散剤との相溶性の観点から、好ましくは20以上、より好ましくは21以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは26以下である。本発明において、非水系溶媒の溶解度パラメータは、Fedorsの方法[R.F.Fedors. Polym. Eng. Sci.,14,147(1974)]により計算された値をいう。
【0045】
2種以上の非水系溶媒を用いて、前記溶解度パラメータを好適に調整することができる。このような混合溶媒の溶解度パラメータは、前記方法により求めることもできるが、簡便な方法として、混合溶媒の各成分の溶解度パラメータと体積分率とから計算して求めることもできる。例えば、トルエンとエタノールとを体積分率50:50で混合した場合、その溶解度パラメータは、(18.3)×0.5+(26.2)×0.5=22.3となる。
【0046】
本発明で使用できる非水系溶媒としては、キシレン(18.2)、酢酸エチル(18.2)、トルエン(18.3)、テトラハイドロフラン(18.5)、メチルエチルケトン(19.3)、アセトン(19.7)、ブチルセロソルブ(20.2)、ジメチルホルムアミド(24.7)、n−プロパノール(24.9)、エタノール(26.2)、ジメチルスルホキシド(26.4)、n−ブタノール(28.7)、メタノール(29.7)等の有機溶媒から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。前記( )内の数値は、溶解度パラメータである。
【0047】
[無機顔料]
一般に、無機顔料の表面は酸点及び塩基点の両者を有する。非水系溶媒中における酸点及び塩基点の量は、逆滴定法で求めることが可能である。逆滴定法とは、あらかじめ濃度が既知である塩基性試薬(又は酸性試薬)を一定の割合で無機顔料と混合し、十分に中和させた後、遠心分離機等で、固液分離させ、その上澄み液を滴定し、減少した塩基性試薬の量(又は酸性試薬の量)から酸量(又は塩基量)を求める方法である。本発明において塩基量及び酸量は下記により求められる。
【0048】
1)塩基量の求め方
無機顔料2gを精秤(試料量)し、0.01N 酢酸−トルエン/エタノール(容量比 48/52)溶液30mLに入れ、超音波洗浄器(Branson社製「1510J−MT」)で1時間分散処理し、分散液を得る。24時間静置後、前記分散液の一部を遠心分離機(日立社製「CP−56G」)を用いて、25,000rpm、60分の条件で遠心分離する。分離した上層の液体部10mLをフェノールフタレイン指示薬が添加されているトルエン/エタノール溶媒(容量比 2/1)20mLに加え、0.01N 水酸化カリウム−エタノール溶液にて中和滴定する。この時の滴定量をX(mL)、0.01N 酢酸−トルエン/エタノール(容量比 48/52)10mLを中和するのに必要な滴定量をB(mL)、試料量をS(g)とすると、以下の式で、塩基量が求められる。
塩基量(μmol/g)=30×(B−X)/S
【0049】
2)酸量の求め方
無機顔料2gを精秤(試料量)し、0.01N n−ブチルアミン−トルエン/エタノール(容量比 48/52)溶液30mLに入れ、超音波洗浄器(Branson社製「1510J−MT」)で1時間分散処理し、分散液を得る。24時間静置後、前記分散液の一部を遠心分離機(日立社製「CP−56G」)を用いて、25,000rpm、60分の条件で遠心分離する。分離した上層の液体部10mLをブロムクレゾールグリーン指示薬が添加されているトルエン/エタノール溶媒(容量比 2/1)20mLに加え、0.01N 塩酸−エタノール溶液にて中和滴定する。この時の滴定量をX(mL)、0.01N n−ブチルアミン−トルエン/エタノール(容量比 48/52)10mLを中和するのに必要な滴定量をB(mL)、サンプル量をS(g)とすると、以下の式で、酸量が求められる。
酸量(μmol/g)=30×(B−X)/S
【0050】
本発明における無機顔料は、シート強度の向上及び分散性向上の観点から、好ましくは塩基性無機顔料である。塩基性無機顔料とは、上記定義の塩基量が上記定義の酸量よりも大きな値をもつ無機顔料であり、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム等の金属酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩;ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の複合酸化物等が挙げられる。本発明における無機顔料としては、セラミックシートの特性を向上させる観点から、より好ましくは複合酸化物であり、更に好ましくはチタン酸バリウムである。
【0051】
本発明の分散剤を好適に用いることができる無機顔料の平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)、及び本発明のスラリー組成物に含まれる無機顔料の平均粒径(体積中位粒径(D50))は、分散性向上の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは100nm以下であり、そして、分散性を維持する観点から、好ましくは5nm以上、より好ましくは7nm以上、更に好ましくは8nm以上である。無機顔料の平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)は、好ましくは粉末状の無機顔料の平均粒径をいい、以下のようにして測定される。
【0052】
無機顔料の平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)の測定方法
無機顔料の平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)は、無機顔料粒子を粒子径R(m)の球と仮定して、窒素吸着法により測定されたBET比表面積S(m/g)、無機微粒子の密度ρ(g/cm)を用いて、求めることができる。すなわち、BET比表面積は単位質量当たりの表面積であるので、表面積をA(m)、粒子の質量をW(g)とすると、
S=A/W
=[4×π×(R/2)]/[4/3×π×(R/2)×ρ×10
=6/(R×ρ×10
の関係式が得られる。粒子径の単位をnmに変換すると、
R(nm)=6000/(S×ρ)
となり、平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)求めることができる。例えば、チタン酸バリウム(密度6.0 g/cm)のBET比表面積が5.0(m/g)であれば、その平均粒径(BET比表面積に基づく平均粒径)は、200nmとなる。
【0053】
[スラリー組成物の製造方法]
本発明のスラリー組成物は、無機顔料、非水系溶媒及び本発明の分散剤を混合し、好ましくは分散する工程を有する方法により、製造することができる。前記工程は、無機顔料、非水系溶媒及び本発明の分散剤を、メディアと共に混合する工程を含む。前記メディアの形状は好ましくはビーズであり、その粒径は、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.5mm以上であり、好ましくは3mm以下、より好ましくは1.5mm以下である。前記メディアの材質は、好ましくはアルミナ又はジルコニア、より好ましくはジルコニアである。スラリー組成物を製造する際に混合する無機顔料、非水系溶媒及び本発明の分散剤の好適な量は、後述するスラリー組成物における各成分の含有量と同様である。以上の製造方法により、無機顔料を非水系溶媒に分散させることができ、分散性及びシート強度に優れるスラリー組成物を製造することができる。
【0054】
[スラリー組成物]
本発明の分散剤を用いれば、非水系溶媒に無機顔料が分散したスラリー組成物を得ることができる。したがって、本発明のスラリー組成物は無機顔料、非水系溶媒及び本発明の分散剤を含有する。スラリー組成物における無機顔料の含有量は、分散性向上の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。無機顔料100質量部に対する本発明の分散剤に由来する共重合体の含有量は、分散性向上の観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上であり、シート強度の向上の観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。「本発明の分散剤に由来する共重合体」とは、本発明の分散剤に含有される共重合体をいう。
【0055】
スラリー組成物における分散性は、スラリー組成物の粘度、無機顔料の沈降挙動、無機顔料の粒度分布等により評価でき、粗大粒子数の定量等の観点から好ましくは粒度分布により評価される。本発明のスラリー組成物の分散性は、実施例に記載の方法により測定される。
【0056】
本発明のスラリー組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、バインダー樹脂、帯電防止剤、可塑剤、潤滑剤、分散助剤等の低分子化合物等の添加剤を含有してもよく、シート強度向上の観点から、バインダー樹脂を含有することが好ましい。
【0057】
上記バインダー樹脂としては、シート強度の向上及びセラミックシートの性能向上の観点から、好ましくはポリビニルアセタール樹脂であり、より好ましくはポリビニルブチラール樹脂である。前記ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度は、非水系溶媒への溶解性及びセラミックシートの強度向上の観点から、好ましくは55モル%以上、より好ましくは65モル%以上であり、そして、セラミックシートの強度向上の観点から、好ましくは80モル%以下、より好ましくは75モル%以下である。
【0058】
本発明のスラリー組成物中におけるバインダー樹脂の、無機顔料100質量部に対する含有量は、シート強度の向上の観点から、好ましくは2質量部以上、より好ましくは4質量部以上、更に好ましくは6質量部以上であり、そして、分散性向上の観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは11質量部以下、更により好ましくは9質量部以下である。スラリー組成物が本発明の分散剤を含有することで、少ないバインダー樹脂量でもシート強度に優れるセラミックシートを得ることができる。
【0059】
上記帯電防止剤としては、シート強度向上の観点から、好ましくはカチオン性の帯電防止剤である。前記カチオン性の帯電防止剤としては、例えば、アルキルイミダゾリン、アルキルイミダゾール等の含窒素複素環を有する化合物が挙げられる。本発明のスラリー組成物における帯電防止剤の、無機顔料100質量部に対する含有量は、シート強度及びセラミックシートの性能向上の観点から、好ましくは0.05質量部以上が、より好ましくは0.1質量部以上であり、そして、セラミックシートの強度を維持する観点から、好ましくは2.0質量部以下、より好ましくは1.5質量部以下である。
【0060】
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の組成物、製造方法、或いは用途を開示する。
【0061】
<1> 式(1)で表される構成単位(a)、式(2)で表される構成単位(b)、及び式(3)で表される構成単位(c)を含有し、構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が0.7超7.5以下であり、重量平均分子量が1000以上50000未満である共重合体を含む、非水系溶媒中で用いる無機顔料用高分子分散剤。
【化10】
[式(1)中、R、R、及びRは同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、XはOH及びOから選ばれる少なくとも1種を示し、Mは陽イオンを示す。]
【化11】
[式(2)中、R、R、R及びRは同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれ得る少なくとも1種を示し、Rは炭素数2以上4以下のアルカンジイル基を示し、Xは酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、nは平均付加モル数を示し、1以上140以下である。]
【化12】
[式(3)中、R、R10、及びR11は同一又は異なり、水素原子、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも1種を示し、Xは酸素原子及びNHから選ばれる少なくとも1種を示し、R12及びR13は炭素数1以上30以下の炭化水素基を示す。]
【0062】
<2> 共重合体において、構成単位(a)、構成単位(b)、構成単位(c)の配列が、好ましくはランダム及びブロックから選ばれる少なくとも1種、より好ましくはランダムである、<1>に記載の無機顔料用高分子分散剤。
<3> 共重合体の全構成単位中、構成単位(a)の含有量が、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、更に好ましくは5質量%超、更に好ましくは8質量%以上、更に好ましくは12質量%以上である、<1>又は<2>に記載の無機顔料用高分子分散剤。
<4> 共重合体の全構成単位中、構成単位(a)の含有量が、好ましくは66質量%未満、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは45質量%以下、更に好ましくは35質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である、<1>から<3>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<5> 共重合体の全構成単位中、構成単位(a)の含有量が、好ましくは5質量%超66質量%未満である、<1>から<4>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<6> 式(2)中のnが、1以上であり、好ましくは2以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは20以上である、<1>から<5>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<7> 式(2)中のnが、140以下であり、好ましくは100以下、より好ましくは50以下、更に好ましく25以下である、<1>から<6>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<8> 共重合体の全構成単位中、構成単位(b)の含有量が、好ましくは4質量%超、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%である、<1>から<7>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<9> 共重合体の全構成単位中、構成単位(b)の含有量が、好ましくは65質量%以下、より好ましくは55質量%未満、更に好ましくは45質量%以下である、<1>から<8>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<10> 共重合体の全構成単位中、構成単位(b)の含有量が、好ましくは4質量%超55質量%未満である、<1>から<9>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<11> 式(3)中のR12の炭素数が、1以上であり、好ましくは5以上、より好ましくは12以上、更に好ましくは16以上である、<1>から<10>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<12> 式(3)中のR12の炭素数が、好ましくは22以下、より好ましくは18以下である、<1>から<11>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<13> 式(3)中のR13の炭素数が、1以上であり、好ましくは5以上である、<1>から<12>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<14> 式(3)中のR13の炭素数が、好ましくは22以下、より好ましくは18以下である、<1>から<13>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<15> 式(3)におけるR12及びR13の炭素数が、好ましくは5以上30以下である、<1>から<14>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<16> 構成単位(c)の溶解度パラメータ(単位:[(MPa)1/2])が、好ましくは12.0以上、より好ましくは14.5以上、更に好ましくは15.0以上である、<1>から<15>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<17> 構成単位(c)の溶解度パラメータ(単位:[(MPa)1/2])が、好ましくは20.0以下、より好ましくは17.0以下、更に好ましくは16.2以下、更に好ましくは15.8以下である、<1>から<16>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<18> 共重合体の全構成単位中、構成単位(c)の含有量が、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%超、更に好ましくは40質量%以上である、<1>から<17>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<19> 共重合体の全構成単位中、構成単位(c)の含有量が、好ましくは75質量%以下、より好ましくは70質量%未満、更に好ましくは65質量%以下、更に好ましくは55質量%以下である、<1>から<18>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<20> 共重合体の全構成単位中、構成単位(c)の含有量が、好ましくは30質量%超70質量%未満である、<1>から<19>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<21> 共重合体における構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が、0.7超であり、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上、更により好ましくは1.0以上である、<1>から<20>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<22> 共重合体における構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が、7.5以下であり、好ましくは3.7以下、より好ましくは2.2以下、更に好ましくは1.5以下である、<1>から<21>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<23> 構成単位(b)に対する構成単位(c)の質量比[(c)/(b)]が、好ましくは0.7超2.2以下である、<1>から<22>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<24> 共重合体の重量平均分子量が、1000以上であり、好ましくは2000以上、より好ましくは4000以上、更に好ましくは7000以上である、<1>から<23>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<25> 共重合体の重量平均分子量が、50000未満であり、好ましくは40000以下、より好ましくは20000以下、更に好ましくは10000以下である、<1>から<24>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<26> 無機顔料が、好ましくは塩基性無機顔料、より好ましくは複合酸化物、より好ましくはチタン酸バリウムである、<1>から<25>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤。
<27> 非水系溶媒、無機顔料、及び<1>から<26>のいずれかに記載の無機顔料用高分子分散剤を含有する、スラリー組成物。
<28> 好ましくはさらにバインダー樹脂を含有する、<27>に記載のスラリー組成物。
<29> 無機顔料100質量部に対する無機顔料用高分子分散剤に由来する共重合体の含有量が、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上である、<27>又は<28>に記載のスラリー組成物。
<30> 無機顔料100質量部に対する無機顔料用高分子分散剤に由来する共重合体の含有量が、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である、<27>から<29>のいずれかに記載のスラリー組成物。
<31> スラリー組成物における無機顔料の含有量が、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である、<27>から<30>のいずれかに記載のスラリー組成物。
<32> スラリー組成物における無機顔料の含有量が、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である、<27>から<31>のいずれかに記載のスラリー組成物。
【実施例】
【0063】
以下、実施例により本発明を説明する。以下の実施例において、「ポリアルキレングリコール(Xモル)」とする表記におけるXは、当該アルキレングリコールのアルキレンオキシド平均付加モル数を示す。重量平均分子量、固形分及びスラリー組成物の粒径の測定、並びにシート強度の評価は、以下の方法により行った。
【0064】
(1)重量平均分子量の測定
ゲル浸透クロマトグラフィー(以下「GPC」ともいう)法を用いた。試料をN,N−ジメチルホルムアミドで希釈し、試料の固形分濃度0.3質量%の溶液を調製して試料溶液とし、その100μLを測定に供した。N,N−ジメチルホルムアミドに、リン酸とリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、GPC〔装置:東ソー株式会社製「HLC−8120GPC」、検出器:示差屈折計(装置付属)、カラム:東ソー株式会社製「TSK−GEL α−M」×2本、カラム温度:40℃、溶離液流速:1mL/min〕により、測定した。標準物質としては、ポリスチレン(東ソー株式会社製:分子量 5.26×10、1.02×10、8.42×10;西尾工業株式会社製:分子量 4.0×10、3.0×10、9.0×10)を用いた。
【0065】
(2)固形分の測定
シャーレにガラス棒と乾燥無水硫酸ナトリウム10gを入れ、そこに試料1gを量り採り、ガラス棒で混合し、105℃の減圧乾燥機(圧力8kPa)で2時間乾燥した。乾燥後の質量を秤り、次式より得られた値を固形分とした。
固形分(質量%)={[(乾燥後の質量−(シャーレの重さ+ガラス棒の重さ+無水硫酸ナトリウムの質量))]/試料の質量}×100
【0066】
(3)スラリー組成物の粒径の測定
粒径測定装置として、光子相関法(動的光散乱法)の原理に基づく粒度分布測定機(シスメックス社製「ゼータサイザーナノZS」)を使用した。非水系スラリー組成物 0.025gと、分散媒としてトルエン/エタノール混合溶媒(容積比:48/52) 2mLとを混合して得られた液をサンプルとし、光路長10mmの硝子セルに1.2mL採取し、測定部に入れて測定した。測定パラメータとして、粒子の屈折率、分散媒の屈折率及びサンプル粘度を入力した。例えば、無機顔料がチタン酸バリウムの場合、粒子の屈折率を2.40とした。分散媒の屈折率は1.423、サンプル粘度は0.752とした。散乱強度の頻度分布が50%となる粒径をD50、90%となる粒径をD90とした。
【0067】
(4)シート強度の評価
フィルムアプリケーター(ギャップ50μm)を用い、シリコーン処理された離型フィルム(帝人デュポンフィルム社製「ピューレックス A31」)にスラリー組成物を塗工し、60℃にて16時間乾燥し、セラミックシートを成形した。乾燥後のセラミックシートの厚みは5μmであった。得られたセラミックシートを、前記離型フィルムとともにスーパーダンベル(ダンベル社製「SDK−2493」、)を取り付けたレバー式試料裁断機(ダンベル社製「SD型」)を用いて裁断して、離型フィルムを剥離したシートを試験片とし、引っ張り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 EZ−Test」)を用いて、シートが破断した時の破断応力をシート強度とした。破断応力が高いほど、シート強度は良好である。
【0068】
実施例及び比較例に用いた高分子分散剤の詳細を表1に示す。ここで、表1及び以下の実施例に用いた原料の略号は次の通りである。Sp値の記載のあるものは、該原料が重合により共重合体の構成単位となった場合の、Hansenの方法により計算された溶解度パラメータ(単位:[(MPa)1/2])である。
・St:スチレン(NSスチレンモノマー社製)(Sp値:15.5)
・MMA:メチルメタクリレート(三菱瓦斯化学社製)(Sp値:16.4)
・SMA:ステアリルメタクリレート(新中村化学工業社製「NKエステル S」)(Sp値:16.0)
・i−SMA:分岐ステアリルメタクリレート(新中村化学工業社製「NKエステル S−1800M」)(Sp値:15.7)
・SA:ステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製「STA」)(Sp値:15.9)
・PEG(2)MA:メトキシポリエチレングリコール(2モル)メタクリレート(新中村化学工業社製「NK−エステル M−20G」)
・PEG(13)MA:メトキシポリエチレングリコール(13モル)メタクリレート(新中村化学工業社製「NK−エステル M―130G」)
・PEG(23)MA:メトキシポリエチレングリコール(23モル)メタクリレート(新中村化学工業社製「NK−エステル TM―230G」)
・PEG(90)MA:メトキシポリエチレングリコール(90モル)メタクリレート(日油社製「ブレンマー PME−4000」)
・PEG(120)MA:メトキシポリエチレングリコール(120モル)メタクリレート(花王社製、品番:化学工業製品中間体)
・MAA:メタクリル酸(三菱瓦斯化学社製「GE−110」)
・MPD:3−メルカプト−1,2−プロパンジオール(旭化学工業社製「1−チオグリセロール」)
・V−65B:2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製)
【0069】
[実施例1]
還流管、攪拌装置、温度計及び窒素導入管を取り付けた1Lセパラブルフラスコに、「初期仕込み用モノマー」としてMAA 6.75g、PEG(90)MA 18.0g、St 20.25g、MPD 1.8g及びエタノール(キシダ化学社製、試薬) 27.0gを仕込み、フラスコ内を撹拌しながら窒素置換し、80℃まで昇温した。フラスコ内を80℃で撹拌しながら、「開始剤液」としてV−65B 1.35g及びエタノール 12.15gの混合液をフラスコ内に添加し、次いで、「滴下用モノマー液」としてMAA 60.75g、PEG(90)MA 162g、St 182.25g、MPD 16.2g、V−65B 12.15g及びエタノール 243.0gの混合液を、3時間かけてフラスコ内に滴下した。更に80℃で3時間攪拌し、冷却した。濃度調整のためにエタノールをフラスコ内に添加し、高分子分散剤溶液を得た。固形分は55.9質量%、重量平均分子量は8200であった。
【0070】
[実施例3〜13、15〜17、参考例2、14、比較例1〜3]
「初期仕込み用モノマー」、「開始剤液」及び「滴下用モノマー液」の組成をそれぞれ表1の記載に従って変更したことを除いては、実施例1と同様の方法により、高分子分散剤溶液を得た。固形分及び重量平均分子量は、表1に示した通りである。
【0071】
【表1】
【0072】
(スラリー組成物の調製方法)
チタン酸バリウム粉末(BET比表面積15m/g)36gと、含有する共重合体(固形分)換算で0.6gに相当する高分子分散溶液と、直径1mmのジルコニアビーズ50gと、ジルコニアビーズを除いた成分中のチタン酸バリウムの含有量が50質量%になる量のトルエン/エタノール混合溶媒(容積比:48/52)とを、容量100mLのポリエチレン製容器に入れ、卓上型ボールミル(アズワン社製「ビッグローターBR−2」)を用い、室温、120r/minの条件で96時間分散処理を行った。次いで、ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業社製「エスレック BM−2」;ブチラール化度68モル%、水酸基量31モル%、分子量約5万) 2.8gと、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート 0.56gと、アルキルイミダゾリン(花王社製「ホモゲノール L−95」) 0.2gと、チタン酸バリウムの含有量がスラリー組成物に対して30質量%になる量のトルエン/エタノール混合溶媒(容積比:48/52)とを、前記容器に加え、前記卓上型ボールミルを用い、室温、120r/minの条件で2時間分散処理を行った。ジルコニアビーズを200メッシュナイロン濾過で取り除き、スラリー組成物を得た。
【0073】
(分散性及びシート強度の評価)
得られたスラリー組成物を用い、粒径(D50及びD90)の測定、及びシート強度の評価を行った。結果を表2に示す。
【0074】
【表2】
【0075】
表2に示すとおり、実施例1、3〜13、15〜17及び参考例2、14のスラリー組成物は、分散性が比較例2及び3よりも優れ、実施例1、3〜13、15〜17及び参考例2、14のスラリー組成物から得られたセラミックシートは、比較例1〜3のそれよりも優れた強度を示した。
【産業上の利用可能性】
【0076】
以上説明したとおり、本発明は、例えば、非水系溶媒における塩基性無機顔料を含有するスラリー組成物の製造工程及びセラミックシートの製造工程に有用である。