(57)【要約】【課題】水系でセラミックス粉末を分散させる場合に、高濃度でも分散質の流動性が良好で、分散状態が安定なスラリー組成物を製造することができる分散剤及びそのスラリー組成物を提供する。【解決手段】ポリオキシアルキレン化合物と四塩基酸とのエステル化物からなる分散剤を用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオキシアルキレン化合物と四塩基酸とのエステル化物からなる、セラミックス粉末の水スラリー用分散剤。
【請求項２】
前記ポリオキシアルキレン化合物が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、及びこれらの化合物を構成するオキシアルキレン単位２種以上を含む共重合体よりなる群から選ばれた少なくとも１種であり、かつ重量平均分子量が４００〜４０００であることを特徴とする、請求項１に記載の水スラリー用分散剤。
【請求項３】
前記四塩基酸が、１,２,３,４−シクロペンタンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸、ナフタレン−１,４,５,８−テトラカルボン酸、これらの塩、及びこれらの無水物よりなる群から選ばれた１種又は２種以上であることを特徴とする、請求項１又は２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１〜３のいずれか１項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とを含有してな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水に分散させてスラリー組成物を得るための分散剤及びその水スラリー組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からセラミックス粉末の水スラリーを用いて成形・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が製造されている。しかし、セラミックス粉末の水スラリーが経時的に凝集や沈殿することによって粘度の増加などをきたすと、安定したセラミックス成形体を得ることが難しくなる。すなわち、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ことと共に、スラリーの流動性と安定性を向上させることが必要である。この課題を解決するために分散剤が種々検討されている。
【０００３】
一般に、セラミックス粉末を水中に分散して、スラリー化するには、合成ポリカルボン酸系分散剤が用いられており、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）、多価アルコールと多塩基酸との反応生成物（特許文献３参照）等が開示されている。また、有機媒質中にセラミックスを分散する方法として、多価アルコールと脂肪酸とのエステルを用いる方法が開示されている（特許文献４参照）。
【０００４】
しかしながら、これら従来の分散剤は、いずれも水スラリーの流動性又は安定性の面で十分とは言えないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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２０１０−１１９９３０号公報
【特許文献４】特開平６−１５１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、水系でセラミックス粉末を分散させる場合に、セラミックス粉末が高濃度でも分散質の流動性が良好で、安定な分散状態が持続するスラリー組成物が得られる分散剤及びそのスラリー組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記のような従来技術の問題点に着目して、ポリオキシアルキレン化合物と四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。
【０００８】
すなわち、本発明のセラミックス粉末の水スラリー用分散剤は、上記の課題を解決するために、ポリオキシアルキレン化合物と四塩基酸とのエステル化物からなるものとする。
【０００９】
上記において、ポリオキシアルキレン化合物は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、及びこれらの化合物を構成するオキシアルキレン単位２種以上を含む共重合体よりなる群から選ばれる少なくとも１種であり、かつ重量平均分子量が４００〜４０００であることが好ましい。
【００１０】
また、四塩基酸は、１,２,３,４−シクロペンタンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸、ナフタレン−１,４,５,８−テトラカルボン酸、これらの塩、及びこれらの無水物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることが好まし
本発明のセラミックス粉末の水スラリー組成物は、上記本発明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とを含有してなるものとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分散剤によれば、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が改善され、セラミックス粉末が高濃度でも分散質の流動性が良好で、安定な分散状態が持続するスラリー組成物が得られるので、これを用いて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形態】
【００１２】
本発明で使用できるポリオキシアルキレン化合物の例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール及びこれらの化合物を構成するオキシアルキレン単位２種以上を含む共重合体が挙げられる。「これらの化合物を構成するオキシアルキレン単位２種以上を含む共重合体」とは、例えば、オキシエチレン、オキシプロピレン等のオキシアルキレン単位が、ランダム又はブロック状に結合したものである。特に好ましいのは被分散物との親和性の観点からポリプロピレングリコールである。
【００１３】
上記ポリオキシアルキレン化合物は、重量平均分子量が４００〜４０００であることが好ましく、１０００〜２０００であることがより好ましい。重量平均分子量が４００未満であると四塩基酸と反応させて得られる化合物の粘度が高くなり、製品取扱い上好ましくなく、また分散性能も低下し、一方、４０００を超えても分散剤の分散性能が低下する傾向が生じる。
【００１４】
本発明で好適に使用できる四塩基酸の例としては、１,２,３,４−シクロペンタンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸、ナフタレン−１,４,５,８−テトラカルボン酸、これらの塩、及びこれらの無水物等が挙げられ、更にそれらの誘導体、例えば、酸ハロゲナイト、低級アルコールエステル等も使用することができる。これらのうち、１,２,３,４−シクロペンタンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸、ナフタレン−１,４,５,８−テトラカルボン酸、これらの塩、及びこれらの無水物が、取扱い上特に好ましい。
【００１５】
上記ポリオキシアルキレン化合物と四塩基酸とを反応させるエステル化反応は、特に制限されるものではなく、従来公知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ポリオキシアルキレン化合物と四塩基酸とを２．５：１〜２：１のモル比で仕込み、加熱攪拌して反応させることによって目的物が得られる。反応温度は通常は８０℃〜２５０℃で、好ましくは１００〜１８０℃である。反応時間は、通常は２〜１２時間である。
【００１６】
本発明で使用する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挙げられる。本発明では上記の中でも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、通常は１００ミクロン以下であり、好ましくは５０ミクロン以下である。これらセラミックス粉末は、１種を単独で、あるいは２種以上を混合して用いることができる。
【００１７】
水スラリーの製造方法としては従来公知の方法が用いられ、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。その際の本発明の分散剤の使用量は、セラミックス粉末の１００質量部に対して０．０１〜５．０質量部が好ましく、より好ましくは０．０５〜２．０質量部である。分散剤の使用量が０．０１質量部未満あるいは５．０質量部を超えると分散が不十分となる。また、水スラリー中のセラミックス粉末の濃度は５０〜９０質量％が好ましく、より好ましくは５０〜７５質量％である。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下において「部」、「％」とあるのは、特にことわらない限り質量基準とする。
【００１９】
下記製造例１〜４に示した方法にて、実施例で用いる分散剤１〜４を合成し、目標の酸価に到達した時点で反応を終了した。酸価及び水酸基価は、次の方法により測定した。  
＜酸価＞ＪＩＳ  Ｋ  ００７０に記載の酸価の試験方法により測定
＜水酸基価＞ＪＩＳ  Ｋ  １５５７−１に記載の水酸基価の試験方法により測定
【００２０】
[製造例１]
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた４つ口フラスコに、ポリプロピレングリコール１０００（ＰＰＧ１０００、水酸基価＝１１２ｍｇＫＯＨ／ｇ）６３１．３質量部、無水ピロメリット酸６８．７質量部を仕込み、テトラブチルチタネート２．１質量部を添加し、１１０℃にて２時間反応させ、ポリエーテルエステル化合物（分散剤１、酸価＝４９．４ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。
【００２１】
［製造例２］
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた４つ口フラスコに、ポリプロピレングリコール１０００（ＰＰＧ１０００、水酸基価＝１１２ｍｇＫＯＨ／ｇ）６１０．６質量部、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物８９．４質量部を仕込み、テトラブチルチタネート２．１質量部を添加し、１１０℃にて２時間反応させ、ポリエーテルエステル化合物（分散剤２、酸価＝４５．７ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。
【００２２】
［製造例３］
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた４つ口フラスコに、ポリプロピレングリコール２０００（ＰＰＧ２０００、水酸基価＝５６ｍｇＫＯＨ／ｇ）６６３．９質量部、無水ピロメリット酸３６．１質量部を仕込み、テトラブチルチタネート１．１質量部を添加し、１１０℃にて２時間反応させ、ポリエーテルエステル化合物（分散剤３、酸価＝２４．５ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。
【００２３】
［製造例４]
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた４つ口フラスコに、ポリプロピレングリコール２０００（ＰＰＧ２０００、水酸基価＝５６ｍｇＫＯＨ／ｇ）６５２．３質量部、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物４７．７質量部を仕込み、テトラブチルチタネート１．１質量部を添加し、１１０℃にて２時間反応させ、ポリエーテルエステル化合物（分散剤４、酸価＝２４．０ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。
【００２４】
比較例では、以下の分散剤を用いた。  
［比較品１］ポリアクリル酸アンモニウム（東亞合成（株）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（株）製  Ａ−６１１４）
［比較品３］ＰＥＧ４００（第一工業製薬（株）製  ＰＥＧ４００）
【００２５】
［実施例１〜４、比較例１〜３]
１００ｍｌのアルミナ製ボールミル（日華工業（株）製：ボールミルＮＳ-１）に、イオン交換水にアルミナ（住友化学（株）製：ＡＫＰ-２０）がスラリー中７５質量％、上記により得られた分散剤１〜４及び比較品１〜３が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て、次の評価方法により評価した。配合及び評価結果を表１に示す。
【００２６】
〈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。
【００２７】
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】
【表１】
2014069982.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の分散剤を用いたセラミックス粉末を含有する水スラリー組成物は、各種セラミックス成形体の製造に用いることができる。