JP3707574B2

JP3707574B2 - セラミックグリーンシートの製造方法および装置

Info

Publication number: JP3707574B2
Application number: JP16677996A
Authority: JP
Inventors: 隆志橋口; 宏樹横井
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: JPH09328367A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミックグリーンシートの製造方法および装置に関する。更に詳細には、本発明は水系スラリーを用いるセラミックグリーンシートの製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来のセラミックグリーンシートの製造装置の一例を示す模式図である。図示されているように、巻出機１１４からキャリアテープ１００が巻出され、キャリアテープ１００の進行方向の適当な箇所に、ドクターブレード１０２を有する容器１０４を配置する。容器１０４内にはセラミックスラリー１０６が充填されている。キャリアテープ１００が移動するにつれて、スラリー１０６はドクターブレード１０２によりテープ表面に一定の厚さに展延され、乾燥機１０８で乾燥され、その後、セラミックグリーンシート１１０はキャリアテープ１００と共に巻取機１１２により巻取られる。符号１１６は支持用裏板である。
【０００３】
従来のセラミックスラリーは例えば、セラミック粉末、有機溶剤、可塑剤、バインダーを均一に混合した泥状の非水系スラリーである。従来のセラミックスラリーは有機溶剤を使用しているため、作業性の点では非常に良好であるが、乾燥機による乾燥に際して、防爆などの設備を配設しなければならなかった。
【０００４】
有機溶剤の代わりに水を溶剤として使用すれば乾燥工程における防爆設備は不要となる。しかし、水系スラリーは従来のキャリアテープに均一の厚さに展延することが困難である。従来のキャリアテープは紙又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの基体に離型剤を塗布したものである。このような構造のテープは非水系スラリーに対しては濡れ性が良好なため、スラリーを均一に展延することができる。しかし、紙、ＰＥＴなどの基体に離型剤が先塗りされていると水系スラリーは濡れ性が悪く付着できない。このため、水系スラリーをキャリアテープ表面に均一に展延することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は水系スラリーを用いたセラミックグリーンシートの新規な製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、セラミック粉末、溶剤及び有機結合剤を混練してスラリーを調製し、このスラリーをキャリアテープ上に塗布して均一な厚さのシート状に展延し、これを乾燥した後、キャリアテープから剥離することからなるセラミックグリーンシートの製造方法において、前記スラリーは水系スラリーであり、水系界面活性剤液を前記キャリアテープの一方の表面に向かって噴霧し、出来た霧を空中で加熱して水分を除去した後、前記キャリアテープの該表面に前記界面活性剤を塗布し、その後、前記スラリーを前記界面活性剤が塗布されたキャリアテープ表面に塗布することにより解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
キャリアテープとしては、シリコンオイルを表面に塗布したＰＥＴフィルムが使用されることが多い。このＰＥＴフィルムは水をはじく性質がある。このため、ＰＥＴフィルム表面上に水性スラリーを均質に塗布するためには、ＰＥＴフィルム表面の親水化処理が必要である。ＰＥＴフィルム表面の親水化処理を行う方法の一つに、界面活性剤の塗布があるが、界面活性剤の塗布を行うには、有機溶剤などのようにＰＥＴフィルム表面でもはじかない溶媒を使用する必要がある。しかし、界面活性剤の塗布のために有機溶剤を使用する限り、環境汚染、人体（例えば、作業者）への悪影響、爆発の危険性などの問題を避けることができない。しかも、スラリー調製においても、有機溶剤の使用に起因する諸問題を避けるために従来の非水系スラリーを水系スラリーに変更したのであるから、この水系スラリーをＰＥＴフィルム表面に塗布するために有機溶剤を使用することは絶対に避けなければならない。
【０００８】
そこで、本発明では、水を溶媒とする界面活性剤を使用することにより有機溶剤に起因する種々の問題を解決することに成功した。すなわち、界面活性剤を水に溶解、乳化又は懸濁させた水系界面活性剤液を噴霧して霧化させ、水の蒸発速度を高め、ＰＥＴフィルムに到達する前に大部分の水を除去する。ＰＥＴフィルムに到達した時点で、霧は界面活性剤が主成分となっているので、到達点付近にそのまま固着するだけではじくことはない。また、水系界面活性剤液を霧化することにより、界面活性剤をＰＥＴフィルム表面に均一に塗布することができる。
【０００９】
図１は本発明のセラミックグリーンシートの製造方法を実施するのに使用される装置の一例の模式的概要図である。装置の基本的構成は概ね従来のセラミックグリーンシート製造装置（図４参照）と同一である。しかし、図１に示された本発明の装置では、水系スラリー１０をキャリアテープ１００の表面にシート状に展延する前に、該キャリアテープ１００の表面に界面活性剤を塗布するための塗布装置２０が配設されている。
【００１０】
図２は塗布装置２０の一例の模式的構成図である。この塗布装置２０は、ファン２３と、このファンの前方方向に配置された、ニクロム線のような発熱体２５を有する。発熱体２５がニクロム線の場合、図示されていないが、このニクロム線は電源に接続されている。ニクロム線発熱体２５に通電させて発熱させながらファン２３を駆動させると、発熱体２５の前方に熱風が発生される。熱風の温度は発熱体２５の発熱温度により変化させることができる。ファン２３及び発熱体２５は筒体２７内に収納されている。
【００１１】
熱風の進行方向前方で、この筒体２７の適当な箇所に水系界面活性剤液噴射ノズル２９が配設されている。噴射ノズル２９は常用のネブライザーと同じく、水系界面活性剤液供給管３１と高圧空気供給管３３とからなる。水系界面活性剤液の霧化手段は図示された空気式噴霧機構に限定されない。例えば、超音波振動式霧化機構なども同様に使用できる。噴射ノズル２９の先端から噴射される霧滴の粒径は必ずしも一定ではない。しかし、一般的に、１μｍ〜１００μｍの範囲内の粒径を有する霧滴を発生できることが好ましい。この範囲内の粒径を有する霧滴から水分を蒸発させると、最終的に０．１μｍ〜０．５μｍの範囲内の粒径を有する界面活性剤粒子がキャリアテープ１００の表面に層状に堆積付着される。霧滴の粒径が１００μｍ超になるとテープ１００に到達するまでの間に霧滴中の水分を蒸発させることができない可能性がある。そのため、熱風で搬送されないほど大きな粒径を有する飛沫状の霧滴３５を除くための液溜まり３７を設けることが好ましい。別法として、筒体２７の長さを延長して霧の飛程を長くすることによっても飛沫状霧滴３５を除くことができる。
【００１２】
ノズル２９の先端から噴射された粒径の小さな微細霧は筒体２７内を熱風により搬送される途中で水分が蒸発され界面活性剤の微細粒子となる。従って、筒体２７の出口付近にキャリアテープ１００を配置することにより、テープ１００の表面に界面活性剤の微細粒子を均一に塗布し、固着させることができる。斯くして、キャリアテープ１００の表面に界面活性剤層３９が形成される。
【００１３】
図３は図１のＡ部の拡大断面図である。噴霧装置２０により形成された界面活性剤層３９の上面に水系スラリー１０が塗布されてセラミックグリーンシート１３が積層されている。界面活性剤層３９は、水系スラリーの濡れ性改善ばかりか、離型剤としても機能するのでキャリアテープ１００からセラミックグリーンシート１３を容易に剥離することができる。
【００１４】
水系界面活性剤液の霧化粒子中の水分除去の制御は、熱風の温度、熱風の流速、及び熱風搬送部の長さ（すなわち、噴射ノズルから筒体出口までの長さ）などの要因により左右される。これらの要因は相互に作用しあうので、適宜組み合わせることにより最適な水分除去条件を設定することができる。これらについて以下、更に具体的に説明する。
【００１５】
水分除去に使用される熱風の温度は特に限定されない。一般的に、８０℃〜２００℃の範囲内の温度が好適に使用できる。８０℃未満の熱風温度では水系界面活性剤液の霧化粒子中の水分を効果的に蒸発させることができない。一方、２００℃以上の熱風温度では水分が除去された後の界面活性剤粒子自体に“焼け”などが生じる恐れがある。
【００１６】
熱風の流速も特に限定されない。一般的に、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓの範囲内の流速が好適に使用できる。０．１ｍ／ｓ未満の流速では霧化粒子の搬送速度が低下し、セラミックグリーンシートの製造工程全体のスループットも低下される。一方、１０ｍ／ｓ超の流速では、熱風温度を高く設定したとしても、霧滴の水分が十分に除去されないうちに霧滴がキャリアテープ表面に到達してしまい、キャリアテープ表面で水系界面活性剤液の“はじき”が生じる恐れがある。すなわち、水系界面活性剤液の霧滴自体をキャリアテープ表面に噴霧しても霧滴はキャリアテープ表面にはじかれてしまい、キャリアテープ表面を均一に被覆することができない。
【００１７】
熱風搬送部の長さ（すなわち、噴射ノズルから筒体出口までの長さ）も特に限定されない。一般的に、０．２ｍ〜１．０ｍの範囲内の長さが好適に使用できる。熱風搬送部の長さが０．２ｍ未満では、熱風の流速を下げ、温度を上げたとしても霧化粒子の水分が十分に除去されないうちに霧化粒子がキャリアテープ表面に到達してしまい、キャリアテープ表面で水系界面活性剤液の“はじき”が生じる恐れがある。一方、熱風搬送部の長さが１．０ｍ超の場合、噴霧装置全体が大型化するばかりか、噴霧装置内壁に界面活性剤成分が堆積し、汚染源となるなどの不都合が生じる。
【００１８】
キャリアテープ１００の表面に堆積付着される界面活性剤層の膜厚は特に限定されないが一般的に、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が０．１μｍ未満では、キャリアテープ表面を均一に覆うことができない。一方、０．５μｍ超では界面活性剤層使用効果が飽和し、単に不経済となるだけである。
【００１９】
キャリアテープ１００の移動速度も界面活性剤層の形成に寄与する一因子である。すなわち、キャリアテープ１００の移動速度が速すぎると、テープ表面に均一な厚さの界面活性剤層を形成することができない。一方、キャリアテープ１００の移動速度が遅すぎると、界面活性剤層の膜厚が不必要に厚くなり過ぎるばかりか、セラミックグリーンシートの製造工程全体のスループットも低下される。従って、セラミックグリーンシートの製造工程全体のスループットを中心に考慮すれば、キャリアテープ１００の移動速度は常用の作業速度（例えば、０．５ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓ）を使用し、この速度に合わせて、所望の膜厚の界面活性剤層を形成するための、熱風の流速、温度、熱風搬送部の長さなどの因子を最適化調整することが好ましい。
【００２０】
本発明の方法で使用される界面活性剤自体は特に限定されない。例えば、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、両性系界面活性剤を使用できる。これらの界面活性剤は水に溶解、乳濁又は懸濁させて使用される。具体的には、例えば、レシチンなどの界面活性剤を使用することが好ましい。
【００２１】
水系界面活性剤液の濃度は特に限定されないが、一般的に、０．１wt％〜２．０wt％の範囲内であることが好ましい。濃度が０．１wt％未満の場合、キャリアテープの表面から界面活性剤粒子を剥離させることができなくなる。一方、濃度が２．０wt％超の場合、セラミックシートの積層において接着が阻害され、デラミネーションが発生する恐れがある。
【００２２】
親水化処理すべきキャリアテープの材質としてＰＥＴフィルムを例示したが、本発明の方法はＰＥＴフィルムからなるキャリアテープに限定されるわけではない。テフロンなどの合成樹脂、アルミニウムなどの金属、硬質ガラスなどの各種ガラスなどの材質についても同様に適用できる。また、形状としては、シート、無端ベルト、矩形板状など、用途に応じて種々の組合わせを適宜選択して使用することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明の方法を具体的に例証する。
【００２４】
実施例１
移動速度２．０ｍ／ｓで移動される、シリコンオイルが塗布されたＰＥＴフィルムからなるキャリアテープの表面に、レシチンの水系エマルジョン（濃度０．２wt％）を、図２に示される装置を用いて、噴霧し、０．１ｇ／ｍ²の密度で塗布した。噴霧装置における、熱風の温度は１５０℃であり、流速は２．０ｍ／ｓであり、熱風搬送部の長さは０．５ｍであった。得られた界面活性剤層の表面に、Ａｌ₂Ｏ₃１００ｇ、ポリビニルアセタール１０ｇ、ジエチレングリコール２ｇ、水２００ｇからなる水系セラミックスラリーをドクターブレード法により塗布した。十分に乾燥させた後、セラミックグリーンシートを剥離し、厚さ２０μｍのセラミックグリーンシートを得た。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水系界面活性剤液を噴霧し、霧滴中の水分を蒸発させながらキャリアテープの表面に界面活性剤層を形成することにより、水系界面活性剤液によるキャリアテープ表面の親水化処理に成功した。そして、この水系界面活性剤液によるキャリアテープ表面の親水化によりキャリアテープ表面の濡れ性が改善され、水系スラリーをキャリアテープ表面に均一に塗布することが可能となった。斯くして、有機溶剤を使用する必要が全くなく、有機溶剤の使用に伴う環境汚染、作業者に対する悪影響、爆発の危険性などの諸問題が全て解決される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミックグリーンシート製造方法を実施するのに使用される装置の一例の模式的構成図である。
【図２】図１に示された装置で使用される、水系界面活性剤液噴霧装置の一例の模式的構成図である。
【図３】図１に示されたＡ部の部分拡大断面図である。
【図４】従来のセラミックグリーンシート製造装置の一例の模式的構成図である。
【符号の説明】
１０水系スラリー
１３セラミックグリーンシート
２０水系界面活性剤液噴霧器
２３ファン
２５発熱体
２７筒体
２９噴射ノズル
３９飛沫溜まり
１００キャリアテープ
１０２ドクターブレード
１０４容器
１０８乾燥機
１１２巻取機
１１４巻出機
１１６支持用裏板

Claims

セラミック粉末、溶剤及び有機結合剤を混練してスラリーを調製し、このスラリーをキャリアテープ上に塗布して均一な厚さのシート状に展延し、これを乾燥した後、キャリアテープから剥離することからなるセラミックグリーンシートの製造方法において、
前記スラリーは水系スラリーであり、水系界面活性剤液を前記キャリアテープの一方の表面に向かって噴霧し、得られた霧滴を空中で加熱して霧滴中の水分を除去した後、前記キャリアテープの該表面に前記界面活性剤を塗布し、その後、前記スラリーを前記界面活性剤が塗布されたキャリアテープ表面に塗布することを特徴とするセラミックグリーンシートの製造方法。
霧滴を熱風でキャリアテープに向かって移送させながら霧滴中の水分を除去する請求項１の方法。
キャリアテープの巻出機と、該巻出機から一定方向に向けて進行するキャリアテープ上に配置されたセラミックスラリー充填容器と、該セラミックスラリー充填容器よりもテープ進行方向前方に配置されたセラミックグリーンシート乾燥手段と、該乾燥手段よりもキャリアテープ進行方向前方に配置されたセラミックグリーンシート巻取機とを有するセラミックグリーンシート製造装置において、
前記セラミックスラリー充填容器よりもテープ進行方向手前に、水系界面活性剤液噴霧装置が配置され、該噴霧装置は少なくとも、水系界面活性剤液霧化手段と、熱風発生手段を有することを特徴とするセラミックグリーンシートの製造装置。
霧化手段はネブライザーであり、熱風発生手段はファンと発熱体との組み合わせからなる請求項３の装置。