(57)【要約】【課題】セラミックス粉末を高濃度に含有し、流動性、安定性が良好なセラミックス粉末の水スラリー用分散剤を提供する。【解決手段】多価アルコールと多塩基酸との反応生成物からなるセラミックス粉末の分散剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多価アルコールと多塩基酸との反応生成物からなるセラミックス粉末の水スラリー用分散剤。
【請求項２】
多価アルコールがポリオキシアルキレングリコール、ポリグリセリン、グリセリン、ソルビトール、及びこれらの共重合体よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項１記載の水スラリー用分散剤。
【請求項３】
多塩基酸が、炭素数４〜２０の飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸及びそれらの無水物である請求項１に記載のセラミックス粉末水スラリー用分散剤。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載のセラミックス粉末水スラリー用分散剤とセラミックス粉末を含有する水スラリー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス粉末を高濃度に含有し、流動性が良好で、安定に水に分散させる分散剤、及び該分散剤を含有するセラミックス粉末の水スラリー組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス粉末の水スラリーを用い成形・焼結等の処理を行い、各種目的にあったセラミックス成形体の調製が行われている。良好な成形体を得るにはスラリー中のセラミックス粉末の含有量を多くすると共に、スラリーの良好な流動性と安定性が要求される。セラミックス粉末の水スラリーが経時的に凝集、沈殿することは粘度の増加などをきたし、安定したセラミックス成形体を得ることが難しくなる。この問題を解決するために分散剤が種々検討されている。
一般に、セラミックスを水中に分散、スラリー化するには、合成ポリカルボン酸系分散剤が著効であって、例えば、２-ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとカルボン酸との共重合体の塩（特許文献１参照）や（メタ）アクリル酸の塩（特許文献２参照）が開示されている。また、有機媒質中にセラミックスを分散する方法として、多価ルコールと脂肪酸とのエステルが開示されている（特許文献３参照）。しかしながら、これらはいずれも十分な流動性、又は安定性が得ることが難しい。
【特許文献１】特開平９−２９９７８３号公報
【特許文献２】特開昭５７−６５３１７号公報
【特許文献３】特開平６−１５１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、水系でのセラミックス粉末を分散させる場合に、分散質の流動性が良好でかつ凝集を防ぎ安定な分散体を形成するのに有効な分散剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、多価アルコールと多塩基酸との反応生成物からなる分散剤がセラミックス粉末の水スラリー用分散剤として優れていることを見いだし、本発明の完成に至った。
すなわち、本発明は以下の構成をとる。
１．  多価アルコールと多塩基酸との反応生成物からなるセラミックス粉末の水スラリー用分散剤。
２．  多価アルコールがポリオキシアルキレングリコール、ポリグリセリン、グリセリン、ソルビトール、及びこれらの共重合体よりなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする前記１に記載の水スラリー用分散剤。
３．  多塩基酸が、炭素数４〜２０の飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸及びそれらの無水物である前記１に記載のセラミックス粉末水スラリー用分散剤。
４．  前記１、２、又は３に記載のセラミックス粉末水スラリー用分散剤とセラミックス粉末を含有する水スラリー組成物。
【発明の効果】
【０００５】
溶媒として水を用いたセラミックススラリーの分散状態を改善し良質なセラミックス成形体の製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明記載の多価アルコールは、ポリオキシアルキレングリコール、ポリグリセリン、グリセリン、ソルビトール、及びこれらの共重合体があげられる。本発明におけるポリオキシアルキレングリコールとしては、ポリオキシエチレングリコール、ポリ（１，２-および１，３-オキシプロピレン）グリコール、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシヘキサメチレン）グリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック又はランダム共重合体等が挙げられる。特に好ましいものはポリオキシエチレングリコール、ポリグリセリン、グリセリンである。
【０００７】
本発明の多塩基酸は、炭素数が４〜２０の飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、脂肪族オキシカルボン酸及びそれらの無水物である。炭素数４〜２０の飽和脂肪族ジカルボン酸を例示すると、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸等である。芳香族ジカルボン酸はテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等である。脂環族ジカルボン酸としては１，４-シクロヘキサンジカルボン酸、ジクロヘキシル-４，４’-ジカルボン酸等である。脂肪族オキシカルボン酸としてはクエン酸、リンゴ酸、酒石酸等が挙げられる。これらのうちコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、クエン酸、及びこれらの無水物が特に好ましい。
【０００８】
多価アルコールと多塩基酸とを反応させてなるエステル化反応は、特に制限されるものではなく、従来のエステル化の方法を用いることができる。すなわち、窒素雰囲気下において多価アルコールと多塩基酸を２：１〜１：２のモル比で仕込み、加熱攪拌することによって反応生成物が得られる。反応温度は１２０℃〜２５０℃で、特に好ましくは１５０〜１８０℃である。反応時間は４〜１２時間である。
【０００９】
セラミックス粉末の種類は特に限定されないが、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、チタニア、酸化鉄、酸化亜鉛、シリカ、マイカなどの酸化物、スピネル、ペロブスカイトなどの結晶形を持つ複酸化物、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭素などの非酸化物の粉末があげられる。本発明では酸化物が好ましく用いられる。セラミックス粉末の粒子径は、限定されるものではないが１００ミクロン以下である。さらに好ましくは５０ミクロン以下である。これらは単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。
【００１０】
本発明の分散剤の使用量は、セラミックス粉末の質量に対して０．０１〜５．０質量％であり、好ましくは０．０５〜２．０質量％である。水スラリー中のセラミックス粉末の濃度は５０〜９０質量％であり、好ましくは５０〜７５質量％である。
【００１１】
水スラリーの製造方法は従来の方法が用いられ、例えばボールミルにセラミックス粉体、分散剤、及び水を加え、これを混合攪拌することによって得られる。
【実施例】
【００１２】
以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１３】
下記反応条件にて、分散剤１〜１２を製造した。反応の終点はＧＰＣで多塩基酸が消失した点とした。なお、ＧＰＣ測定条件は次の通りである。
ＧＰＣ測定条件
島津製作所製ＨＰＬＣ
検出器              ：ＲＩＤ-１０Ａ示差屈折検出器
オートサンプラー    ：ＳＩＬ-１０Ａ
ポンプ              ：ＬＣ-１０ＡＳ
カラムオーブン      ：ＣＴＯ-１０Ａ、カラム温度４０℃
カラム              ：Ｓｈｉｍ-ｐａｃｋ  ＧＰＣ-８０１×２
移動相              ：テトラヒドロフラン１．００ｍｌ／ｍｉｎ
【００１４】
［製造例１］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール４００（東邦化学工業社製：トーホーポリエチレングリコール４００、以下同様）を２４１．９ｇ、クエン酸（和光純薬工業社製：特級クエン酸、以下同様）を５８．１ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１５０℃まで加熱し、２時間半反応させ、反応生成物（分散剤１）を得た。
【００１５】
［製造例２］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール４００を２２７．２ｇ、クエン酸を７２．８ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１５０℃まで加熱し、２時間半反応させ、反応生成物（分散剤２）を得た。
【００１６】
［製造例３］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール４００を２０２．７ｇ、クエン酸を９７．３ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１５０℃まで加熱し、２時間半反応させ、反応生成物（分散剤３）を得た。
【００１７】
［製造例４］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール４００を１７４．４ｇ、クエン酸を１２５．６ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１５０℃まで加熱し、２時間半反応させ、反応生成物（分散剤４）を得た。
【００１８】
［製造例５］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール４００を１５３．０ｇ、クエン酸を１４７．０ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１５０℃まで加熱し、２時間半反応させ、反応生成物（分散剤５）を得た。
【００１９】
［製造例６］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール４００を２５３．７ｇ、アジピン酸（ローディアジャパン社製：アジピン酸）を４６．３ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら２００℃まで加熱し、１２時間反応させ、反応生成物（分散剤６）を得た。
【００２０】
［製造例７］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール４００を２６１．４ｇ、無水コハク酸（新日本理化社製：無水コハク酸）を３８．６ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１８０℃まで加熱し、６時間反応させ、反応生成物（分散剤７）を得た。
【００２１】
［製造例８］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール４００を２３２．９ｇ、ＳＬＢ−１２（岡村製油社製：ドデカン二酸）を６７．１ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら２３０℃まで加熱し、１２時間反応させ、反応生成物（分散剤８）を得た。
【００２２】
［製造例９］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ポリエチレングリコール１０００を２７３．７ｇ（東邦化学工業社製：トーホーポリエチレングリコール１０００）、クエン酸を２６．３ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１５０℃まで加熱し、２時間半反応させ、反応生成物（分散剤９）を得た。
【００２３】
［製造例１０］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ジグリセリン（阪本薬品工業社製：ジグリセリンＳ）を２０８．４ｇ、アジピン酸（ローディアジャパン社製：アジピン酸）を９１．６ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら２００℃まで加熱し、１２時間反応させ、反応生成物（分散剤１０）を得た。
【００２４】
［製造例１１］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、グリセリン（阪本薬品工業社製：精製グリセリン）を１４６．８ｇ、クエン酸（和光純薬工業社製：特級クエン酸）を１５３．２ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１６０℃まで加熱し、４時間反応させ、反応生成物（分散剤１１）を得た。
【００２５】
［製造例１２］
還流冷却管及び窒素導入管を付けた５００ｍｌの４口フラスコに、ソルビトール（花王社製：ソルビトール花王）を１９６．４ｇ、クエン酸（和光純薬工業社製：特級クエン酸）を１０３．６ｇ入れる。この中に窒素を導入しながら１５０℃まで加熱し、６時間反応させ、反応生成物（分散剤１２）を得た。
【００２６】
比較品
［比較品１］ポリアクリル酸アンモニウム（東亞合成社製：Ａ-３０ＳＬ）
［比較品２］カルボン酸系共重合体（アンモニウム塩）（東亞合成社製：Ａ-６１１４）
［比較品３］グリセリンモノオレート（理研ビタミン社製：リケマールＯＬ-１００Ｅ）
［比較品４］コハク酸モノグリセライドステアリン系（理研ビタミン社製：ポエムＢ-１０）
［比較品５］ＰＥＧ４００（東邦化学工業社製：トーホーポリエチレングリコール４００）
［比較品６］クエン酸（和光純薬工業社製：特級クエン酸）
【００２７】
［評価方法］
粘度：東京計器製Ｂ形粘度計により粘度測定を行った。測定条件はローターＮＯ．２を使用し、ローター回転数を３０ｒｐｍに設定し、測定開始後１分の粘度を測定した。
安定性：スラリーを有栓メスシリンダーに入れて２４時間静置後のスラリーの分層状態を確認した。
○          ：分層が見られない
×          ：分層が見られる
【００２８】
［実施例１〜１２  比較例１〜６］
１００ｍｌのアルミナ製ボールミル（日華工業社製：ボールミルＮＳ-１）に、イオン交換水にアルミナ（住友化学工業社製：ＡＫＰ-２０）が７５質量％、分散剤１〜１２及び比較品１〜６を０．７５質量％になるように加え、２４時間混合攪拌を行い、アルミナのスラリーを得た。配合及び評価結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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