JP5913339B2 - スラリー組成物、セラミックグリーンシートおよび積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
本発明に用いられるポリビニルアセタール樹脂の重合度は500以上6000以下である。重合度が500未満であると、セラミックグリーンシートを作製する場合に、機械的強度が不充分となり、重合度が6000を超えると、有機溶剤に充分に溶解しなかったり、溶液粘度が高くなりすぎて、塗工性や分散性が低下したりする。好ましい下限は1000であり、好ましい上限は4500である。さらに好ましくは、下限が1500であり、上限は3500である。
ポリビニルアセタール樹脂の諸物性の測定は以下の方法に従って行った。
1H−NMRより算出した。
DSC(示差走査熱量計)として、セイコーインスツル株式会社製 EXTAR6000(RD220)を用い、ポリビニルアセタール樹脂を、窒素中で30℃から昇温速度10℃/分で150℃まで昇温させた後、30℃まで冷却し、再度、昇温速度10℃/分で150℃まで昇温させた。再昇温後の測定値をガラス転移点として採用した。
厚さ0.2mm、大きさ10cm×10cmの測定用試料を50℃で減圧下に6日間乾燥し、次いで、乾燥後の試料を20℃の純水中に24時間浸漬したときの質量を測定し、下記式にしたがって吸水率を求めた。
吸水率(質量%)=[(浸漬後の質量−浸漬前の乾燥後質量)/(浸漬前の乾燥後質量)]×100
加熱脱着GC−MSで以下の条件で、ポリビニルアセタール樹脂中の2−メチルプロパン酸の含有量を定量した。
加熱脱着条件
脱着温度:100℃
脱着時間:10min.
トラップ温度:−30℃
脱着温度:260℃
脱着保持時間:30min.
(GC条件)
オーブン温度:40℃から240℃まで昇温
キャリアガス:He,1.0mL/min.
サンプル量:50mg(凍結粉砕品)
(ポリビニルアセタール樹脂の調製)
還流冷却器、温度計およびイカリ型攪拌翼を備えた内容積2リットルのガラス製容器に、イオン交換水1295gと、ポリビニルアルコール(PVA−1:重合度1700、けん化度98.8モル%)105gとを仕込み、全体を95℃に昇温してポリビニルアルコールを完全に溶解させ、ポリビニルアルコール水溶液(濃度7.5質量%)を得た。得られたポリビニルアルコール水溶液を、回転速度120rpmにて攪拌し続けながら、約30分かけて13℃まで徐々に冷却した後、当該水溶液に、2−メチルプロパナール60.0gを添加し、さらにアセタール化触媒である濃度20質量%の塩酸100mlを添加して、ポリビニルアルコールのアセタール化を開始した。アセタール化を15分間行った後、120分かけて反応系を47℃まで昇温し、47℃にて180分間保持した後に、室温まで冷却した。冷却によって析出した樹脂をろ過により分別し、樹脂に対して100倍量のイオン交換水で10回洗浄した後、中和のために0.3質量%水酸化ナトリウム溶液を加え、50℃で5時間保持した。さらに100倍量のイオン交換水で再洗浄を10回繰り返し、脱水した後、40℃、減圧下で18時間乾燥し、ポリビニルアセタール樹脂(PVIB−1)を得た。得られたポリビニルアセタール樹脂(PVIB−1)を分析したところ、2−メチルプロパナールでアセタール化された構造単位の含有量(アセタール化度)は70.9モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が27.9モル%であった。得られたポリビニルアセタール樹脂10質量部を、トルエン20質量部とエタノール20質量部との混合溶剤に加え、更に、可塑剤としてDOP8質量部を加え、攪拌溶解した。得られた樹脂溶液に、セラミック粉末としてチタン酸バリウム(堺化学工業株式会社製、BT−03(平均粒径0.3μm))100質量部を加え、ボールミルで48時間混合することによりセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
PVA−1に代わって、PVA−2(重合度800、けん化度98.4モル%)を用い、2−メチルプロパナールを61.5g用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVIB−2)を得た。アセタール化度は71.7モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.6モル%、ビニルアルコール単位の含有量が26.7モル%であった。次いで、PVIB−2を用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
PVA−1に代わって、PVA−3(重合度2400、けん化度98.8モル%)を用い、2−メチルプロパナールを59.6g用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVIB−3)を得た。アセタール化度は70.3モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が28.5モル%であった。次いで、PVIB−3を用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
PVA−1に代わって、PVA−4(重合度4000、けん化度98.9モル%)を用い、2−メチルプロパナールを65.1g用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVIB−4)を得た。アセタール化度は75.6モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.1モル%、ビニルアルコール単位の含有量が23.3モル%であった。次いで、PVIB−4を用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
PVA−1に代わって、PVA−5(重合度1700、けん化度88.0モル%)を用い、2−メチルプロパナールを50.6g用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVIB−5)を得た。アセタール化度は71.2モル%、酢酸ビニル単位の含有量が12.0モル%、ビニルアルコール単位の含有量が16.8モル%であった。次いで、PVIB−5を用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
アルデヒドとして2−メチルプロパナール35.5gおよびn−ブチルアルデヒド30.5gを用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVIB−6)を得た。2−メチルプロパナールでアセタール化された構造単位の含有量は41.8モル%、n−ブチルアルデヒドでアセタール化された構造単位の含有量は35.1モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が21.9モル%であった。次いで、PVIB−6を用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
アルデヒドとして2−メチルプロパナール30.5gおよびアセトアルデヒド20.4gを用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVIB−7)を得た。2−メチルプロパナールでアセタール化された構造単位の含有量は41.6モル%、アセトアルデヒドでアセタール化された構造単位の含有量は37.6モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が19.6モル%であった。次いで、PVIB−7を用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
アルデヒドとして2−メチルプロパナールの代わりにn−ブチルアルデヒド58.4gを用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVB−A)を得た。アセタール化度は68.6モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が30.2モル%であった。次いで、PVB−Aを用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
アルデヒドとして2−メチルプロパナールの代わりにn−ブチルアルデヒド60.5gを用いた以外は実施例2と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVB−B)を得た。アセタール化度は71.2モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.6モル%、ビニルアルコール単位の含有量が27.2モル%であった。次いで、PVB−Bを用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
アルデヒドとして2−メチルプロパナールの代わりにn−ブチルアルデヒド58.7gを用いた以外は実施例3と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVB−C)を得た。アセタール化度は68.7モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が30.1モル%であった。次いで、PVB−Cを用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
アルデヒドとして2−メチルプロパナールの代わりにn−ブチルアルデヒド35.8gおよびアセトアルデヒド19.5gを用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVB−D)を得た。n−ブチルアルデヒドでアセタール化された構造単位の含有量は40.0モル%、アセトアルデヒドでアセタール化された構造単位の含有量は36.9モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が21.9モル%であった。次いで、PVB−Dを用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
アルデヒドとして2−メチルプロパナール18.5gおよびn−ブチルアルデヒド47.8gを用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVB−E)を得た。2−メチルプロパナールでアセタール化された構造単位の含有量は21.6モル%、n−ブチルアルデヒドでアセタール化された構造単位の含有量は55.3モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が21.9モル%であった。次いで、PVB−Eを用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
アルデヒドとして2−メチルプロパナール20.2gおよびアセトアルデヒド29.5gを用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVB−F)を得た。2−メチルプロパナールでアセタール化された構造単位の含有量は23.0モル%、アセトアルデヒドでアセタール化された構造単位の含有量は56.2モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が19.6モル%であった。次いで、PVB−Fを用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
2−メチルプロパナールを41.2g用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVB−G)を得た。アセタール化度は48.3モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が50.5モル%であった。次いで、PVB−Gを用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
PVA−1に代わって、PVA−6(重合度400、けん化度98.8モル%)を用い、2−メチルプロパナールを60.3g用いた以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂(PVB−H)を得た。アセタール化度は70.8モル%、酢酸ビニル単位の含有量が1.2モル%、ビニルアルコール単位の含有量が28.0モル%であった。次いで、PVB−Hを用いて実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
実施例1で得たPVIB−1のイオン交換水での再洗浄をさらに40回繰り返した他は、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
実施例1で得たPVIB−1のイオン交換水での再洗浄を1回とした他は、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシート用スラリー組成物を得た。
実施例1〜7および比較例1〜10で得られたセラミックグリーンシート用スラリー組成物を、離形処理したポリエステルフィルム上に、乾燥厚みが1μmとなるようにコーターバーを用いて塗工し、常温で1時間風乾した後、熱風乾燥機にて80℃で3時間、続いて120℃で2時間乾燥させてセラミックグリーンシートを得た。
(機械的強度の評価)
得られたセラミックグリーンシートをポリエステルフィルムから剥離し、セラミックグリーンシートの状態を観察し、以下の3段階で評価した。結果を表1に示す。
○:セラミックグリーンシートに切れや破れが観察されなかった。
△:切れや破れがわずかに観察された。
×:切れや破れが明確に観察された。
30cm×30cmのセラミックグリーンシートを23℃、65%RHの高温恒湿層に静置し、製膜後と10日後の寸法変化率を測定し、以下の2段階で評価した。結果を表1に示す。
○:セラミックグリーンシートの寸法変化率が0.1%未満かつ反りが認められない。
×:セラミックグリーンシートの寸法変化率が0.1%以上、または、反りが認められる。
導電粉末としてニッケル粉末(2020SS、三井金属鉱業株式会社製)100質量部、エチルセルロース(ダウケミカルカンパニー社製 STD−100)5質量部、溶剤としてテルピネオール−C(日本テルペン株式会社製)60質量部を混合した後、3本ロールで混練して導電ペーストを得た。
上記で得られたセラミックグリーンシートの片面に、上記で得られた導電ペーストを、乾燥後の厚みが約1.0μmとなるようにスクリーン印刷法により塗工し、乾燥させて導電層を形成した。この導電層を有するセラミックグリーンシートを5cm角に切断し、100枚積重ねて、温度70℃、圧力150kg/cm2で10分間加熱圧着し、積層体を得た。得られた積層体を、窒素雰囲気下、昇温速度3℃/分で400℃まで昇温し、5時間保持した後、さらに昇温速度5℃/分で1350℃まで昇温し、10時間保持することにより、セラミック焼成体を得た。
この焼成体を常温まで冷却した後、半分に割り、電子顕微鏡で観察し、セラミック層と導電層とのデラミネーションの有無を観察し、以下の3段階で評価した。結果を表1に示す。
○:デラミネーションなし。
△:デラミネーションが僅かに見られる。
×:デラミネーションあり。
Claims (4)
- 重合度が500以上6000以下であり、ビニルエステル単位の含有量が0.01〜30モル%であり、アセタール化度が50〜83モル%であり、分子中に化学式(1):
で表される構造単位を全てのアセタール化された構造単位の総モル量に対して30%以上有するポリビニルアセタール樹脂、2−メチルプロパン酸を前記ポリビニルアセタール樹脂に対して10〜1000ppm、および有機溶媒を含有するスラリー組成物。 - 前記ポリビニルアセタール樹脂が、さらに、分子中に化学式(2):
および/または、化学式(3):
で表される構造単位を有する請求項1に記載のスラリー組成物。 - さらにセラミック粉末を含有する、請求項1または2に記載のスラリー組成物。
- 請求項3に記載の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。
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