JP4287108B2 - Method and apparatus for producing ceramic green sheet - Google Patents

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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及び製造装置に関する。更に詳しくは、セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有する泥漿をシート状に成形した成形体を短時間で乾燥させることができ、更に、この成形体を乾燥させたときに、セラミックグリーンシートにひび割れやその表面に凹凸が発生しにくいセラミックグリーンシートの製造方法及び製造装置に関する。本発明により製造されたセラミックグリーンシートは、セラミックセンサ及びセラミックヒータ等のセラミック積層体等に広く利用される。
【0002】
【従来の技術】
従来のセラミックグリーンシートの製造においては、セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有する泥漿をシート状に成形し、その成形体を湯槽から管の内部に湯を循環させてなるヒータ等により加熱し、それと同時に、成形体に直接温風をあてる方法、又は、この成形体を自然乾燥させる方法等により乾燥を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
機能性セラミック素子、或いはセラミックヒータ等のセラミック基板に用いられるセラミックグリーンシートでは、製品性能を高めるために高純度なセラミック材料を選択し、且つ、焼結助剤を極力少なくすることから、焼結性が劣り、これにより、焼結温度が高くなる。しかし、一方で、機能性セラミック素子、或いはセラミックヒータ等のセラミック基板に用いられるセラミックグリーンシートでは、機能性セラミック又は導電体と同時に焼成を行わなければならないため焼結温度は上げたくない。そのため、焼結性改善の方法として、通常、比表面積の大きい微粉末原料が用いられる。しかし、比表面積が大きい微粉末を用いた場合、比表面積に応じて、樹脂量を増やす必要がある。樹脂の量が少なくセラミック粉末の表面には十分な樹脂がないため、粉末同士の結合が弱まり、セラミックグリーンシートにクラック(ひび割れ)が発生しやすくなるからである。一方、クラックの発生を防止するために樹脂量を多くすると、製品として要求される寸法精度が得られにくい。これは、焼結時の収縮率が大きく、変形も起こりやすくなるためである。また、セラミックグリーンシートが乾燥しにくくなる。これは、表面皮膜ができやすいからである。
そこで、クラックや表面皮膜の発生を防止するため、高度なグリーンシート乾燥条件の制御が必要となるが、従来の自然乾燥等では、この乾燥条件の制御が困難であるという問題点がある。
更に、成形体を自然乾燥させた場合、成形体が完全に乾燥するまでに時間がかかるという問題点がある。
【0004】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、乾燥の効率が良く、更に、乾燥条件の制御を容易にし、これにより、セラミックグリーンシートにひび割れや表面皮膜が形成されにくいセラミックグリーンシートの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミックグリーンシートの製造方法は、セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有する泥漿をシート状に成形して成形体を作製する成形工程と、その後、該成形体を乾燥させる乾燥工程と、を有するセラミックグリーンシートの製造方法において、上記乾燥工程は、筐体内部において上記成形体を移動させながら該成形体の移動方向と反対方向に気流を発生させ、且つ、該成形体が移動する方向に向かって該成形体の温度を徐々に上昇させ又は該温度を一定に保ち、且つ該気流に含まれる上記溶剤の濃度を成形体が移動する方向に徐々に低下させ、
上記筐体は内部が複数のゾーンに分けられており、該ゾーン毎に独立した気流を発生させ、
各ゾーンの気流の温度は、該成形体が進む方向に向かう該複数のゾーンの並び順とともに、順に高くなることを特徴とする。
また、上記乾燥工程により乾燥させた成形体をアニールするアニール工程をさらに備えることができる。
上記気流の流速は、上記成形体が最初に入るゾーンが最も小さく、ゾーン毎に成形体が移動する方向に徐々に大きくすることができる。
少なくとも上記成形体が上記筐体の内部に入ってから上記気流を構成する気体に含まれる上記溶剤の濃度が1体積%となるまでの間は、該気流のレイノルズ数を20000以下とすることができる。
本発明のセラミックグリーンシートの製造装置は、セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有する泥漿をシート状に成形して成形体を作製する成形手段と、該成形体を乾燥させる乾燥手段と、該成形体を該成形手段から該乾燥手段へ移動させ、更に該乾燥手段の内部を移動させる移動手段とを有し、上記乾燥手段は、上記移動手段により上記成形体が内部を移動する筐体と、該筐体に形成され、且つ該成形体の上方に該成形体が移動する方向と反対の方向に気流を流す気流発生手段と、該成形体を少なくとも下部から加熱する加熱手段とを備え、上記加熱手段は、上記成形体の温度を徐々に上昇させ又は一定に保つように該成形体を加熱し、上記気流発生手段により発生した気流を構成する気体に含まれる上記溶剤の濃度は、該成形体が移動する方向に徐々に低くなるように調整されており、上記筐体は、内部が複数の独立したゾーンに分けられ、上記気流発生手段は、各々の該ゾーンに気体を取り込むための吸気手段及び各々の該ゾーンから該気体を排出するための排気手段を備え、上記吸気手段及び上記排気手段は、上記成形体の上方に該成形体が移動する方向と反対の方向に上記気流が発生するように配置されたものであり、各ゾーンの気流の温度は、該成形体が進む方向に向かう該複数のゾーンの並び順とともに、順に高くなることを特徴とする。
また、上記乾燥手段により乾燥させた成形体をアニールするアニール手段をさらに備えることができる。
更に、上記気流発生手段は、上記成形体が最初に入るゾーンにおける上記気流の流速が最も小さく、該ゾーン毎に該成形体が移動する方向に徐々に流速が大きくなるように上記気流を発生させるものとすることができる。
また、上記気流発生手段は、少なくとも上記成形体が上記筐体の内部に入ってから上記気流を構成する気体に含まれる上記溶剤の濃度が1体積%となるまでの間はレイノルズ数が20000以下の該気流を発生させるものとすることができる。
【0006】
【発明の効果】
本発明のセラミックグリーンシートの製造方法及び製造装置によれば、成形体を乾燥させたときに成形体に含まれる樹脂により成形体の表面に膜が形成されることを効果的に防止することができ、これにより、乾燥の効率が良く、更に、セラミックグリーンシートにひび割れや凹凸が形成されることを効果的に防止することができる。
また、筐体が複数の独立したゾーンに分けられたものであり、独立したゾーン毎に気流を流す場合は、乾燥手段内部の任意の箇所において気流の温度、流速等を調整することができる。更に、気流の流速を、上記成形体が最初に入るゾーンが最も小さく、ゾーン毎に成形体が移動する方向に徐々に大きくなるようにした場合は、成形体に樹脂の膜が形成されることを更に防止することができる。これにより、セラミックグリーンシートにひび割れや凹凸が形成されることを更に効果的に防止することができる。
更に、少なくとも気流中に含まれる溶剤の濃度が1体積%となるまで気流のレイノルズ数を20000以下とした場合、この気流を層流とすることができる。これにより、成形体に樹脂の膜が形成されることを更に防止することができるので、セラミックグリーンシートにひび割れや凹凸が形成されることを更に効果的に防止することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
[1]セラミックグリーンシートの製造方法
本発明は、セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有する泥漿をシート状に成形して成形体を作製する成形工程を有する。
上記「泥漿」とはセラミックグリーンシートの原料となるものであり、セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有するものである。
上記「セラミック粉末」は、セラミックグリーンシートのセラミック材料である。このセラミック粉末の材質は、例えば、アルミナ、ジルコニア等が挙げられるが、特に限定されない。また、このセラミック粉末の比表面積は特に限定されないが、2.5〜6m/g、好ましくは、3〜5m/gとすることができる。
上記「樹脂」は、バインダとして機能する。この樹脂としてアクリル系樹脂、ブチラール樹脂、及びウレタン樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらは1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
上記「溶剤」はセラミック粉末の分散媒として機能するものである。この溶剤としてメチルエチルケトン、トルエン、エタノール等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらは、1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0008】
また、この泥漿は、可塑剤と分散剤を更に含有することができる。
可塑剤は、グリーンシートの加工性を向上させる機能を有するものである。この可塑剤として例えば、フタル酸ジブチル、フタル酸2エチルヘキシル、アジピン酸2エチルヘキシル等が挙げられるがこれらに限定されない。これらは、1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
分散剤は、泥漿時の粉末の分散性を向上させる機能を有するものである。この分散剤として例えば、ソルビタンモノラウリレート、ポリカルボン酸塩、ノニオン系活性剤、アニオン系活性剤等が挙げられるが、これらに限定されない。これらは、1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0009】
また、この泥漿から成形体を作製する方法は特に限定されないが、キャリアフィルムの上にドクターブレード法、スリップキャスト法等により泥漿を塗布しシート状に成形体を作製する方法が好ましい。
【0010】
また、本発明は、上記成形体を乾燥させる乾燥工程を有する。
上記「乾燥工程」は、成形体に含まれる溶剤を揮発させる工程のことを意味する。このとき、筐体の内部を成形体が略水平に移動し、且つ、成形体の上方に成形体が移動する方向と反対の方向に気流を流すことによって行う。
このとき、上記「移動」とは、この成形体を、略水平の方向に移動させれば良いという意味であり、略水平であれば、成形体が移動する通路が直線でも良いし曲線でも良い。また、通路を直線にした場合、途中で折れ曲がっていても良い。この略水平に移動させる方法として、例えば、図1に示されるように、キャリアフィルム31上に成形体5を配置し、そのキャリアフィルム31を駆動用のローラ32で駆動させることによって行うことができる。
【0011】
更に、上記「筐体」の形状は特に限定されないが、例えば、図2に示されるようにまっすぐな筒状のものが好ましい。また、この筐体の横断面形状は、特に限定されないが、四角形であることが好ましい。後述する気流を効率よく流すことができるからである。また、この筐体として、図2に示されるように、複数の独立したゾーンに分けられたものを使用し、この独立したゾーン毎にそれぞれ気流を流す。このとき、このゾーンの数は特に限定されないが、2〜10個、好ましくは2〜5個、より好ましくは、図2に示されるように、3個であることが好ましい。
【0012】
また、本発明では、上記「気流」を構成する気体に含まれる溶剤の濃度を成形体が移動する方向に徐々に低下させることができる。即ち、気流を構成する気体は成形体に含まれる溶剤の揮発により、この溶剤が含まれた状態となるが、乾燥を行って間もないときは、この気体に含まれる溶剤の濃度が高くなるようにする。成形体に含まれている溶剤の量が多いので、初めに多くの量の溶剤を揮発させるためである。更に、溶剤の揮発によりだんだん成形体に含まれる溶剤の量が少なくなるので乾燥が進むにつれて気体に含まれる溶剤の濃度が低くなるようにする。そして、乾燥終了時には気体に含まれる溶剤の濃度が実質的に0体積%になることが好ましい。尚、この溶剤の濃度は、調合溶剤比率に適合した接触燃焼式可燃性ガス濃度測定装置により測定されるLEL%(爆発下限界基準濃度)に爆発下限界時の体積%を積算することにより求めることができる。更に、この溶剤の濃度は、筐体が3つのゾーンに分けられている場合、第1ゾーンで0.03〜1.8体積%、好ましくは0.05から1.5体積%、第2ゾーンで0〜0.1体積%、好ましくは0〜0.05体積%、第3ゾーンで0〜0.01体積%、好ましくは0.01体積%未満とすることができる。
【0013】
更に、気流の流速は、筐体が複数のゾーンに分けられている本発明の製造方法では、成形体が最初に入るゾーンが最も小さく、ゾーン毎に成形体が移動する方向に徐々に大きくなることが好ましい。即ち、成形体が次のゾーンに移動すると、前のゾーンの流速よりも大きく、更に、成形体が最後に入るゾーンの流速が最も大きくなるようにすることが好ましい。
この流速は、筐体に設けられているゾーンの数、泥漿の組成等により適宜変化させることができる。例えば、ゾーンが3つある場合、この気流の流速は、泥漿の組成等により適宜変化させることができるが、幅1.66m×高さ0.25mの筺体では、第1ゾーンで0.05〜0.5m/秒、好ましくは0.1〜0.3m/秒、第2ゾーンで0.1〜1.5m/秒、好ましくは0.5〜1.2m/秒、第3ゾーンで0.1〜3m/秒、好ましくは1〜2m/秒とすることができる。
【0014】
なお、本発明の製造方法に関連する参考発明として筐体が複数のゾーンにわかれていない場合が考えられる。この場合には、筐体内の流速は、乾燥が十分に行われる大きさであれば特に限定されないが、幅1.66m×高さ0.25mの筺体で、0.05〜0.5m/秒、より好ましくは0.1〜0.3m/秒とすることができる。このとき、筐体内の流速は、最初は小さく、成形体が進むにつれて徐々に大きくなるようにすることが好ましい。流速を変化させる方法として筐体の縦断面積(図3において、A−A方向にて切断した断面積)が成形体5が進む方向に徐々に小さくなる筐体を用いることが好ましい。このとき、この縦断面積は、成形体5が入る側(図3において、左側)が最も大きく、成形体5が出る側が最も小さくなっていることが好ましい。
縦断面積を徐々に小さくなる筐体21として、例えば、図3に示されるように、成形体5が入る側における天井部214の高さを高くし、成形体5が進む方向に徐々に低くなるものが好ましい。更に、このとき、成形体5が入る側(図3において、左側)における天井部214の高さが最も高く、成形体5が出る側(図3において、右側)が最も低くなっていることが更に好ましい。尚、天井部214の形状は、図3に示すように、なだらかに高さが変化する形状に限定されるものではなく、例えば成形体5が進む方向に階段状に低く変化しても良い。
【0015】
更に、気流のレイノルズ数は、乾燥が十分に行われるのであれば特に限定されないが、少なくとも乾燥が始まってから気流中に含まれる溶剤の濃度が1体積%以下となるまでの間は、20000以下、好ましくは10000以下、通常1000以上とすることが好ましい。気流を強い乱流にしないことにより、成形体に樹脂の膜が形成されることなく乾燥を行うことができ、従って、セラミックグリーンシートのひび割れや、厚みのむら等の発生を効果的に防止することができるからである。尚、レイノルズ数Reは、筐体の相当直径De(断面が長方形の場合:2×幅×高さ/(幅+高さ))と平均風速u、流体の密度ρ、流体の粘度μから、Re=De×u×ρ×μとして求められる無次元数である。
【0016】
また、この気流の温度は、乾燥が十分に行われる範囲であれば特に限定されないが、20〜80℃、好ましくは30〜70℃とすることができる。また、筐体が3つのゾーンに分けられたものの場合、第1ゾーンでは、20〜50℃、好ましくは30〜50℃、第2ゾーンでは、30〜80℃、好ましくは40〜70℃、第3ゾーンでは、50〜90℃、好ましくは50〜80℃とすることができる。
【0017】
また、本発明では、上記成形体の温度は、成形体が移動する方向に徐々に上昇させ又は一定に保つようにする。この温度の範囲は、20〜90℃、好ましくは30〜80℃、より好ましくは30〜70℃とすることができる。
更に、第1ゾーンでは、20〜70℃、好ましくは30〜60℃、第2ゾーンでは、40〜80℃、好ましくは40〜70℃、第3ゾーンでは、50〜90℃、好ましくは60〜80℃とすることができる。
また、この成形体を加熱する方法として、菅に温水を循環させたヒータをこの成形体の下方に配置する方法等が挙げられる。
このとき、この温水の温度は、成形体が移動する方向に徐々に上昇させるようにすることができる。即ち、この温水の温度は、乾燥を行って間もないとき低くようにする。そして、この成形体が移動する方向に対応する部分の温水の温度を徐々に上昇させることが好ましい。
筐体が3つのゾーンに分けられたものの場合、このヒータを第1ゾーンの下方と第2ゾーンの下方に取り付け、第3ゾーンの下方に取り付けないことが好ましい。
更に、第1ゾーンでは、乾燥を行って間もないとき高くなるようにし、第2ゾーンでは、この第1ゾーンの高さよりも高くする又は同じ温度であることが好ましい。
更に、この温水の温度は、第1ゾーンでは30〜50℃、第2ゾーンでは45℃〜80℃とすることができる。
更にこの温水の温度は、気流の温度よりも高くなるように調整することが好ましい。温水の温度が気流の温度よりも低い場合、セラミックグリーンシートに膜が形成される傾向にあるからである。
【0018】
本発明はこの乾燥工程を終えたセラミックグリーンシート(以下、乾燥体ともいう。)に更にアニールを施すことができる。これにより、乾燥体の内部に発生している応力集中を開放することができる。このアニールの方法は特に限定されないが、例えば、乾燥体を温水に浸漬する方法等が挙げられる。
また、この乾燥体の厚さは特に限定されないが、100μm以上、好ましくは200μm以上とすることができる。
【0019】
[2]製造装置
本発明のセラミックグリーンシートの製造装置は、セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有する泥漿をシート状に成形して成形体を作製する成形手段と、上記成形体を乾燥させる乾燥手段と、上記成形体を成形手段から乾燥手段へ更に乾燥手段の内部を略水平方向に移動させる移動手段とを有する。
上記「成形手段」は、この成形体が作製できるものであれば特に限定されないが、例えば、キャリアフィルムの上にドクターブレード法、スリップキャスト法等が挙げられる。
上記「移動手段」は、例えば、図1に示されるようにその表面に成形体5を配置するためのキャリアフィルム31と、このキャリアフィルムを駆動するためのローラ32及びこのローラ32を駆動させるための駆動装置(図示せず。)を有し、この駆動装置によりローラ32を駆動させて、キャリアフィルム31と共に成形体5を略水平に移動させるもの等が挙げられる。
【0020】
上記「乾燥手段」は、筐体と、成形体の上方に成形体が移動する方向と反対の方向に気流を発生させる気流発生手段と、成形体を下部から加熱する加熱手段とを備えるものである。
上記「筐体」は、前記所定のものであれば特に限定されず、図2に示されるように、複数の独立したゾーンに分けられたものを使用することが好ましい。また、各ゾーン内部の気流温度、気流を構成する気体に含まれる溶剤の濃度は前記製造方法の説明をそのまま適用できる。
また、複数の独立したゾーンを持たないものの場合、成形体5が進む方向に筐体21の縦断面積が徐々に小さくなる筐体を用いることが好ましい。このとき、この縦断面積は、成形体5が入る側が最も大きく、更に、成形体5が出る側が最も小さくなっていることが好ましい。
縦断面積を徐々に小さくなる筐体21として、例えば、図3に示されるように、成形体5が入る側における天井部214の高さが高く、成形体5が進む方向に徐々に低くなるものが好ましい。更に、このとき、成形体5が入る側(図3において、左側)における天井部214の高さが最も高く、成形体5が出る側(図3において、右側)における天井214の高さが最も低くなっていることが更に好ましい。尚、天井部214の形状は、図3に示すように、なだらかに高さが変化する形状に限定されるものではなく、例えば成形体5が進む方向に階段状に低く変化しても良い。このとき、流速、気流温度及び気流を構成する気体に含まれる溶剤の濃度は前記製造方法の説明をそのまま適用できる。
【0021】
上記「気流発生手段」は、筐体の内部に気流を発生させるために筐体に付設されたものであり、例えば、図2及び図3に示されるように、吸気ファン2212により吸気筒2211を介して筐体21の内部に気体を取り込む吸気手段221と、排気ファン2222により排気筒2221を介して筐体から排気を行う排気手段222とが、成形体5の上方に成形体が移動する方向と反対の方向に気体が流れるように配置されたもの等が好ましい。
また、この気流発生手段により発生した気流を構成する気体の濃度は、成形体が移動する方向に徐々に低くなるように調整されている。更に、この気体の濃度は前記製造方法の記載をそのまま適用することができる。
また、この気流発生手段は、筐体が複数の独立したゾーンに分けられたものの場合、図2に示されるように、各ゾーンにこの吸気手段221及び排気手段222が各々形成されたものが好ましい。
【0022】
更に、上記「加熱手段」は、成形体を下部から加熱することにより成形体の温度を調整するためのものであり、例えば、管に温水を循環させるヒータ等が挙げられる。また、この加熱手段は、成形体の温度が徐々に上昇するように、又は一定となるように調整されている。セラミックグリーンシートの表面に膜が形成されることを効果的に防止するためである。このとき、成形体の温度は、前記製造方法の記載をそのまま適用できる。更に、筐体が独立したゾーンに分けられている場合、最後に成形体が通過するゾーンに対応する箇所には、この加熱手段を配置しないようにすることが好ましい。
【0023】
【実施例】
以下、本発明を具体化した実施例について説明する。
[1]製造装置の構成
本実施例のセラミックグリーンシートの製造装置(以下、単に本製造装置ともいう。)の構成を図1及び図2に基づいて説明する。
本製造装置は、図1に示されるように、泥漿4からシート状の成形体5を作製する成形手段1と、成形体5を乾燥させて乾燥体を得る乾燥手段2と、乾燥手段2の筐体21の内部で成形体5を移動させる移動手段3と、乾燥体の内部に存在する応力を開放するアニール手段6とを有するものである。
この成形手段1は、泥漿4を収納するタンク11と、泥漿4からキャリアフィルム31の上にシート状の成形体5を作製するドクターブレード12とを備える。
移動手段3は、作製した成形体5が配置されるキャリアフィルム31と、このキャリアフィルム31を駆動させるローラ32とを備え、このローラ32が回転することにより、キャリアフィルム31と共に矢印Xに示す方向に成形体5が移動する。
この乾燥手段2は、図2に示されるように、筐体21と、成形体5が移動する方向と反対の方向に気流を発生させる気流発生手段22と成形体5を下部から加熱する加熱手段23とを備える。
筐体21は筒状であり、その横断面は幅1.66m×高さ0.25mの長方形である。また、その内部は、図2に示されるように、3つのゾーン(第1ゾーン211、第2ゾーン212、第3ゾーン213)に分けられている。このとき、第1ゾーン211の長さは14m、第2ゾーン212の長さは10m、第3ゾーン213の長さは6mである。
気流発生手段22は、吸気ファン2212により吸気筒2211を介し各ゾーン211、212、213の内部に気流を発生させるための気体を取り込む吸気手段221と、排気ファン2222により排気筒2221を介して各ゾーンから排気を行う排気手段222とが各ゾーン211、212、213に配置され、この各ゾーン211、212、213に配置された吸気手段221及び排気手段222により各ゾーン211、212、213において成形体5の上方に成形体が移動する方向Xと反対の方向に気流が発生するようになっている。
加熱手段23として、湯を管で循環させることによって加熱するヒータ231、232、233、234、235、が配置されている。第1ゾーン211には3つのヒータ231、232、233が配置され、第2ゾーン212に対応する部分に2つのヒータ234、235が配置されている。また、この加熱手段23は成形体5の温度が徐々に上昇するように、又は一定となるように調整されている。
【0024】
アニール手段6は、図1に示されるように、成形体を浸漬する湯槽61とキャリアフィルム31から剥離された成形体5を湯槽61に誘導するためのローラ62とを備えるものである。
【0025】
[2]実施例
上記製造装置により表1に示される条件でセラミックグリーンシートを製造し、このセラミックグリーンシートにクラックが発生したか否かを目視により観察してクラックが確認されなかったものを○、わずかなクラックを確認したものを△、クラックの発生が顕著なものを×で評価した。尚、実施例1,2で使用した泥漿は、ジルコニア粉末(比表面積3.8m/g)100質量部と、メチルエチルケトン54質量%、トルエン36質量%及びエタノール10質量%(メチルエチルケトン+トルエン+エタノール=100質量%)からなる溶剤66.7質量部と、ブチラール樹脂11.5質量部と、可塑剤としてフタル酸ジブチル4.8質量部と、分散剤としてソルビタンモノラウリレート0.5質量部とを混合したものである。
【0026】
【表1】

Figure 0004287108
【0027】
[3]実施例の効果
溶剤濃度を第1ゾーンで最も高くし、第3ゾーンで溶剤濃度が0体積%となるようにした場合(実施例1及び実施例2)、クラックの発生が抑制される。これにより、気流温度及び成形体温度を成形体が進む方向に徐々に高くし、気体に含まれる溶剤濃度を成形体が進む方向に徐々に小さくした場合、乾燥性能が優れていることが判る。
また、第1ゾーン及び第2ゾーンの気流におけるレイノルズ数を3300及び13000とした場合(実施例1)、クラックの発生は確認されなかった。これにより、成形体が筐体の内部に入ってから上記気流中に含まれる上記溶剤の濃度が1体積%となるまでの間における上記気流のレイノルズ数を20000以下である3300とした場合、乾燥性能が極めて優れていることが判る。
更に、実施例1では、この加熱手段23に循環させる温水の温度は気流の温度よりも高くなるように調整されている。また、この加熱手段23の温度を第1ゾーンの前方のヒータ231よりも中央のヒータ232の方が高くなるように調製し更に、成形体5が移動する方向に向かって徐々に上昇するように調整されている。これにより、セラミックグリーンシートに膜が形成されない。従って、乾燥性能がより優れていることが判る。
【0028】
尚、本発明においては、上記の具体的な実施例に記載されたものに限らず、目的及び用途に応じて、本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、本実施例では、図2に示されるように、筐体21としてゾーンに分けられたものを用いたが、図3に示されるように、ゾーンに分けられていないものを用いても良い。このとき、筐体21に形状等は、前記説明製造装置の説明をそのまま適用できる。
また、本実施例では筐体内部のゾーンの数を3としたがこのゾーンの数は特に限定されず、2〜5個のゾーンにわけることができる。
更に、本実施例では、セラミック原料としてジルコニア粉末を使用したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、アルミナ粉末等を使用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のセラミックグリーンシートの製造装置の模式図である。
【図2】実施例の乾燥手段の内部構造を示す模式図である。
【図3】本発明における他の態様の乾燥手段の内部構造を示す模式図である。
【符号の説明】
1;成形手段、2;乾燥手段、21;筐体、211;第1ゾーン、212;第2ゾーン、213;第3ゾーン、214;天井部、22;気流発生手段、221;吸気手段、222;排気手段、23;加熱手段、3;移動手段、4;泥漿、5;成形体、6;アニール手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic green sheet and a manufacturing apparatus. More specifically, it is possible to dry in a short time a molded body in which a slurry containing ceramic powder, resin and solvent is formed, and when this molded body is dried, the ceramic green sheet is cracked. The present invention also relates to a method and an apparatus for manufacturing a ceramic green sheet in which unevenness is unlikely to occur on the surface. The ceramic green sheet produced by the present invention is widely used for ceramic laminates such as ceramic sensors and ceramic heaters.
[0002]
[Prior art]
In the production of conventional ceramic green sheets, a slurry containing ceramic powder, resin and solvent is formed into a sheet shape, and the formed body is heated by a heater or the like that circulates hot water from a hot water tank to the inside of the pipe, At the same time, drying is performed by a method of directly applying hot air to the molded body or a method of naturally drying the molded body.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
For ceramic green sheets used for ceramic substrates such as functional ceramic elements or ceramic heaters, high-purity ceramic materials are selected to enhance product performance, and sintering aids are reduced as much as possible. The inferiority, which increases the sintering temperature. However, on the other hand, in a ceramic green sheet used for a ceramic substrate such as a functional ceramic element or a ceramic heater, it is not necessary to raise the sintering temperature because it must be fired simultaneously with the functional ceramic or the conductor. Therefore, a fine powder material having a large specific surface area is usually used as a method for improving sinterability. However, when a fine powder having a large specific surface area is used, it is necessary to increase the amount of resin according to the specific surface area. This is because the amount of resin is small and there is not enough resin on the surface of the ceramic powder, so that the bonding between the powders is weakened and cracks (cracks) are likely to occur in the ceramic green sheet. On the other hand, if the amount of resin is increased in order to prevent the occurrence of cracks, it is difficult to obtain the dimensional accuracy required for the product. This is because the shrinkage ratio during sintering is large and deformation easily occurs. In addition, the ceramic green sheet is difficult to dry. This is because a surface film is easily formed.
Therefore, in order to prevent the generation of cracks and surface coatings, it is necessary to control advanced drying conditions of the green sheet, but there is a problem that it is difficult to control the drying conditions by conventional natural drying or the like.
Furthermore, when the molded body is naturally dried, there is a problem that it takes time until the molded body is completely dried.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. The ceramic green has good drying efficiency and facilitates the control of the drying conditions, thereby preventing the formation of cracks and surface coatings on the ceramic green sheet. It aims at providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of a sheet | seat.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a ceramic green sheet of the present invention includes a molding step of forming a molded body by molding slurry containing ceramic powder, a resin and a solvent into a sheet, and then a drying step of drying the molded body, In the method for producing a ceramic green sheet having the above, the drying step generates an air flow in a direction opposite to the moving direction of the molded body while moving the molded body inside the housing, and the direction in which the molded body moves Gradually increasing the temperature of the molded body toward or keeping the temperature constant, and gradually decreasing the concentration of the solvent contained in the airflow in the direction in which the molded body moves,
The housing is divided into a plurality of zones, and an independent air flow is generated for each zone.
The temperature of the airflow in each zone increases in order with the arrangement order of the plurality of zones toward the direction in which the molded body proceeds. It is characterized by that.
Moreover, the annealing process which anneals the molded object dried by the said drying process can be further provided.
The flow velocity of the airflow is the smallest in the zone where the molded body first enters, and can be gradually increased in the direction in which the molded body moves in each zone.
The Reynolds number of the airflow may be 20000 or less at least during the period from when the molded body enters the housing until the concentration of the solvent contained in the gas constituting the airflow is 1% by volume. it can.
The apparatus for producing a ceramic green sheet of the present invention comprises a molding means for forming a molded body by forming a slurry containing ceramic powder, a resin and a solvent into a sheet, a drying means for drying the molded body, and the molding A moving means for moving the body from the molding means to the drying means, and further moving the inside of the drying means, the drying means includes a casing in which the molded body moves by the moving means; An airflow generating means for flowing an airflow in a direction opposite to the direction in which the molded body moves above the molded body, and a heating means for heating the molded body from at least the lower part; The heating means heats the molded body so as to gradually increase or keep the temperature of the molded body, and the concentration of the solvent contained in the gas constituting the airflow generated by the airflow generating means Body moves The casing is internally divided into a plurality of independent zones, and the airflow generating means includes an intake means for taking gas into each of the zones and each of the airflow generating means. An exhaust means for discharging the gas from the zone is provided, and the air intake means and the exhaust means are arranged above the molded body so that the airflow is generated in a direction opposite to the direction in which the molded body moves. It has been The temperature of the airflow in each zone increases in order with the arrangement order of the plurality of zones toward the direction in which the molded body proceeds. It is characterized by that.
Moreover, an annealing means for annealing the molded body dried by the drying means can be further provided.
Further, the air flow generating means generates the air flow so that the flow velocity of the air flow in the zone where the molded body first enters is the smallest, and the flow velocity gradually increases in the direction in which the molded body moves in each zone. Can be.
Further, the air flow generation means has a Reynolds number of 20000 or less until the concentration of the solvent contained in the gas constituting the air flow reaches 1% by volume after at least the molded body enters the housing. The air flow can be generated.
[0006]
【The invention's effect】
According to the method and apparatus for producing a ceramic green sheet of the present invention, it is possible to effectively prevent a film from being formed on the surface of the molded body by the resin contained in the molded body when the molded body is dried. Thus, the drying efficiency is good, and furthermore, the formation of cracks and irregularities on the ceramic green sheet can be effectively prevented.
In addition, the casing is divided into a plurality of independent zones, and when the airflow is allowed to flow in each independent zone, the temperature, flow velocity, etc. of the airflow can be adjusted at any location inside the drying means. Furthermore, if the flow velocity of the airflow is made the smallest in the zone where the molded body enters first and gradually increases in the direction in which the molded body moves in each zone, a resin film is formed on the molded body. Can be further prevented. Thereby, it can prevent more effectively that a crack and an unevenness | corrugation are formed in a ceramic green sheet.
Furthermore, when the Reynolds number of the airflow is 20000 or less until the concentration of the solvent contained in the airflow is at least 1% by volume, this airflow can be made laminar. Thereby, since it can prevent further that the film | membrane of resin is formed in a molded object, it can prevent more effectively that a crack and an unevenness | corrugation are formed in a ceramic green sheet.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[1] Manufacturing method of ceramic green sheet
The present invention includes a molding step in which a slurry containing ceramic powder, a resin, and a solvent is molded into a sheet to produce a molded body.
The “sludge” is a raw material for the ceramic green sheet and contains ceramic powder, a resin and a solvent.
The “ceramic powder” is a ceramic material of a ceramic green sheet. Examples of the material of the ceramic powder include alumina and zirconia, but are not particularly limited. The specific surface area of the ceramic powder is not particularly limited, but is 2.5 to 6 m. 2 / G, preferably 3-5 m 2 / G.
The “resin” functions as a binder. Examples of this resin include, but are not limited to, acrylic resins, butyral resins, and urethane resins. Moreover, these may use only 1 type and may use 2 or more types together.
The “solvent” functions as a dispersion medium for the ceramic powder. Examples of this solvent include, but are not limited to, methyl ethyl ketone, toluene, ethanol and the like. Moreover, these may use only 1 type and may use 2 or more types together.
[0008]
The slurry can further contain a plasticizer and a dispersant.
The plasticizer has a function of improving the processability of the green sheet. Examples of the plasticizer include, but are not limited to, dibutyl phthalate, 2-ethylhexyl phthalate, and 2-ethylhexyl adipate. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
The dispersant has a function of improving the dispersibility of the powder during slurry. Examples of the dispersant include, but are not limited to, sorbitan monolaurate, polycarboxylate, nonionic activator, anionic activator, and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
[0009]
A method for producing a molded body from the slurry is not particularly limited, but a method for producing a molded body in a sheet form by applying slurry on a carrier film by a doctor blade method, a slip cast method or the like is preferable.
[0010]
Moreover, this invention has a drying process which dries the said molded object.
The “drying step” means a step of volatilizing the solvent contained in the molded body. At this time, it is performed by flowing the airflow in a direction opposite to the direction in which the molded body moves above the molded body while the molded body moves substantially horizontally inside the housing.
At this time, the above "movement" means that the molded body only needs to be moved in a substantially horizontal direction. If the molded body is substantially horizontal, the path through which the molded body moves may be a straight line or a curved line. . Further, when the passage is straight, it may be bent halfway. For example, as shown in FIG. 1, the molded body 5 is placed on a carrier film 31 and the carrier film 31 is driven by a driving roller 32 as a method of moving the substantially horizontal. .
[0011]
Furthermore, the shape of the “housing” is not particularly limited, but for example, a straight cylindrical shape as shown in FIG. 2 is preferable. Moreover, although the cross-sectional shape of this housing | casing is not specifically limited, It is preferable that it is a rectangle. This is because an airflow described later can be efficiently flowed. Moreover, as this housing | casing, as FIG. 2 shows, the thing divided into the some independent zone is used, and an airflow is flowed for every this independent zone. At this time, the number of the zones is not particularly limited, but is preferably 2 to 10, preferably 2 to 5, and more preferably 3 as shown in FIG.
[0012]
In the present invention, the concentration of the solvent contained in the gas constituting the “air stream” can be gradually decreased in the direction in which the molded body moves. That is, the gas constituting the airflow is in a state where the solvent is contained due to the volatilization of the solvent contained in the molded body, but the concentration of the solvent contained in the gas becomes high when it is shortly after drying. Like that. This is because a large amount of the solvent is volatilized first because the amount of the solvent contained in the molded body is large. Further, since the amount of the solvent contained in the molded body gradually decreases due to the volatilization of the solvent, the concentration of the solvent contained in the gas is lowered as the drying proceeds. And it is preferable that the density | concentration of the solvent contained in gas becomes substantially 0 volume% at the time of completion | finish of drying. The concentration of the solvent is obtained by adding the volume% at the lower explosion limit to LEL% (explosive lower limit reference concentration) measured by a catalytic combustion type combustible gas concentration measuring device adapted to the blended solvent ratio. be able to. Furthermore, the concentration of this solvent is 0.03 to 1.8% by volume in the first zone, preferably 0.05 to 1.5% by volume in the first zone when the housing is divided into three zones. 0 to 0.1% by volume, preferably 0 to 0.05% by volume, and in the third zone 0 to 0.01% by volume, preferably less than 0.01% by volume.
[0013]
In addition, the flow velocity of the airflow is divided into multiple zones In the production method of the present invention, It is preferable that the zone in which the compact enters first is the smallest, and gradually increases in the direction in which the compact moves in each zone. That is, when the molded body moves to the next zone, it is preferable that the flow velocity of the zone in which the molded body enters last is larger than the flow velocity of the previous zone.
This flow rate can be appropriately changed depending on the number of zones provided in the housing, the composition of the slurry, and the like. For example, when there are three zones, the flow velocity of the air flow can be changed as appropriate depending on the composition of the slurry, but in a case of 1.66 m width × 0.25 m height, 0.05 to 0.5 m / sec, preferably 0.1 to 0.3 m / sec, 0.1 to 1.5 m / sec in the second zone, preferably 0.5 to 1.2 m / sec, and 0.3 in the third zone. It can be 1 to 3 m / sec, preferably 1 to 2 m / sec.
[0014]
As a reference invention related to the production method of the present invention When the chassis is not divided into multiple zones Can be considered. In this case The flow rate in the housing is not particularly limited as long as it is sufficiently dried, but it is a casing having a width of 1.66 m × a height of 0.25 m, and more preferably 0.05 to 0.5 m / sec. It can be set to 0.1-0.3 m / sec. At this time, it is preferable that the flow velocity in the housing is small at the beginning and gradually increases as the molded body advances. As a method of changing the flow rate, it is preferable to use a casing in which the longitudinal cross-sectional area of the casing (the cross-sectional area cut in the AA direction in FIG. 3) gradually decreases in the direction in which the molded body 5 advances. At this time, it is preferable that this longitudinal cross-sectional area is the largest on the side where the molded body 5 enters (left side in FIG. 3) and the smallest on the side where the molded body 5 exits.
For example, as shown in FIG. 3, the height of the ceiling portion 214 on the side where the molded body 5 enters is increased, and the casing 21 gradually decreases in the direction in which the molded body 5 travels. Those are preferred. Further, at this time, the height of the ceiling 214 on the side where the molded body 5 enters (left side in FIG. 3) is the highest, and the side where the molded body 5 exits (right side in FIG. 3) is the lowest. Further preferred. Note that the shape of the ceiling portion 214 is not limited to a shape in which the height gently changes as shown in FIG. 3, and for example, it may change in a stepped manner in the direction in which the molded body 5 advances.
[0015]
Further, the Reynolds number of the airflow is not particularly limited as long as the drying is sufficiently performed, but at least 20000 or less from the start of drying until the concentration of the solvent contained in the airflow is 1% by volume or less. , Preferably 10,000 or less, usually 1000 or more. By not making the air current strong turbulent, it is possible to dry without forming a resin film on the molded body, and therefore effectively preventing the occurrence of cracks and uneven thickness of the ceramic green sheet. Because you can. The Reynolds number Re is obtained from the equivalent diameter De of the casing (when the cross section is rectangular: 2 × width × height / (width + height)), the average wind speed u, the fluid density ρ, and the fluid viscosity μ. It is a dimensionless number obtained as Re = De × u × ρ × μ.
[0016]
Moreover, the temperature of this airflow will not be specifically limited if it is a range by which drying is fully performed, but it can be 20-80 degreeC, Preferably it can be 30-70 degreeC. In the case where the housing is divided into three zones, the first zone is 20 to 50 ° C., preferably 30 to 50 ° C., the second zone is 30 to 80 ° C., preferably 40 to 70 ° C. In 3 zones, it can be set to 50-90 degreeC, Preferably it is 50-80 degreeC.
[0017]
In the present invention, the temperature of the molded body is gradually increased or kept constant in the direction in which the molded body moves. The temperature range can be 20 to 90 ° C, preferably 30 to 80 ° C, more preferably 30 to 70 ° C.
Furthermore, in the first zone, 20 to 70 ° C., preferably 30 to 60 ° C., in the second zone 40 to 80 ° C., preferably 40 to 70 ° C., in the third zone 50 to 90 ° C., preferably 60 to 60 ° C. It can be 80 degreeC.
Moreover, as a method of heating this molded object, the method etc. which arrange | position the heater which circulated warm water to the cage | basket below this molded object are mentioned.
At this time, the temperature of the hot water can be gradually increased in the direction in which the molded body moves. That is, the temperature of the hot water is set to be low when it is shortly after drying. And it is preferable to raise gradually the temperature of the warm water of the part corresponding to the direction to which this molded object moves.
In the case where the casing is divided into three zones, it is preferable that this heater is attached below the first zone and below the second zone, and not attached below the third zone.
Further, in the first zone, it is preferable that the temperature is raised shortly after drying, and in the second zone, the height is higher than the first zone or the same temperature.
Furthermore, the temperature of this hot water can be 30 to 50 ° C. in the first zone and 45 to 80 ° C. in the second zone.
Furthermore, it is preferable to adjust the temperature of the hot water so that it is higher than the temperature of the airflow. This is because when the temperature of the hot water is lower than the temperature of the airflow, a film tends to be formed on the ceramic green sheet.
[0018]
In the present invention, the ceramic green sheet (hereinafter also referred to as a dry body) after the drying step can be further annealed. Thereby, the stress concentration generated inside the dry body can be released. Although the method of this annealing is not specifically limited, For example, the method etc. which immerse a dry body in warm water are mentioned.
The thickness of the dried body is not particularly limited, but can be 100 μm or more, preferably 200 μm or more.
[0019]
[2] Manufacturing equipment
The apparatus for producing a ceramic green sheet of the present invention comprises a molding means for forming a molded body by forming a slurry containing ceramic powder, a resin and a solvent into a sheet, a drying means for drying the molded body, and the molding And a moving means for moving the body from the forming means to the drying means in a substantially horizontal direction inside the drying means.
The “molding means” is not particularly limited as long as the molded body can be produced, and examples thereof include a doctor blade method and a slip cast method on a carrier film.
The “moving means” includes, for example, a carrier film 31 for disposing the molded body 5 on the surface thereof as shown in FIG. 1, a roller 32 for driving the carrier film, and a roller 32 for driving the roller 32. And a driving device (not shown) that drives the roller 32 to move the molded body 5 together with the carrier film 31 substantially horizontally.
[0020]
The “drying means” includes a casing, an airflow generating means for generating an airflow in a direction opposite to the direction in which the molded body moves above the molded body, and a heating means for heating the molded body from below. is there.
The “casing” is not particularly limited as long as it is the predetermined one, and it is preferable to use one divided into a plurality of independent zones as shown in FIG. Further, the description of the manufacturing method can be applied as it is to the temperature of the air current in each zone and the concentration of the solvent contained in the gas constituting the air current.
Moreover, in the case of a thing which does not have a plurality of independent zones, it is preferable to use a casing in which the longitudinal sectional area of the casing 21 gradually decreases in the direction in which the molded body 5 advances. At this time, it is preferable that this longitudinal cross-sectional area is the largest on the side where the molded body 5 enters and further the smallest on the side where the molded body 5 exits.
For example, as shown in FIG. 3, the height of the ceiling portion 214 on the side where the molded body 5 enters is high, and the casing 21 gradually decreases in the direction in which the molded body 5 travels. Is preferred. Furthermore, at this time, the height of the ceiling 214 on the side where the molded body 5 enters (left side in FIG. 3) is the highest, and the height of the ceiling 214 on the side where the molded body 5 exits (right side in FIG. 3) is the highest. More preferably, it is lowered. Note that the shape of the ceiling portion 214 is not limited to a shape in which the height gently changes as shown in FIG. 3, and for example, it may change in a stepped manner in the direction in which the molded body 5 advances. At this time, the explanation of the manufacturing method can be applied as it is to the flow velocity, the air temperature, and the concentration of the solvent contained in the gas constituting the air flow.
[0021]
The “air flow generation means” is attached to the housing in order to generate an air flow inside the housing. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the intake cylinder 2211 is moved by the intake fan 2212. In the direction in which the molded body moves above the molded body 5, the intake means 221 that takes gas into the housing 21 through the exhaust fan 2222 and the exhaust means 222 that exhausts air from the housing through the exhaust cylinder 2221. It is preferable that the gas is arranged so that gas flows in the opposite direction.
Further, the concentration of the gas constituting the air flow generated by the air flow generating means is adjusted so as to gradually decrease in the direction in which the molded body moves. Furthermore, the description of the manufacturing method can be applied as it is for the concentration of the gas.
Further, in the case where the air flow generating means is divided into a plurality of independent zones, it is preferable that the air intake means 221 and the exhaust means 222 are formed in each zone as shown in FIG. .
[0022]
Furthermore, the above-mentioned “heating means” is for adjusting the temperature of the molded body by heating the molded body from below, and includes, for example, a heater that circulates hot water through the pipe. Further, the heating means is adjusted so that the temperature of the molded body gradually increases or becomes constant. This is for effectively preventing a film from being formed on the surface of the ceramic green sheet. At this time, the description of the manufacturing method can be applied as it is for the temperature of the molded body. Furthermore, when the casing is divided into independent zones, it is preferable not to arrange this heating means at the location corresponding to the zone through which the molded body passes finally.
[0023]
【Example】
Hereinafter, examples embodying the present invention will be described.
[1] Configuration of manufacturing equipment
The structure of the ceramic green sheet manufacturing apparatus (hereinafter also simply referred to as the present manufacturing apparatus) of this embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus includes a molding unit 1 for producing a sheet-like molded body 5 from the slurry 4, a drying unit 2 for drying the molded body 5 to obtain a dried body, and a drying unit 2. It has a moving means 3 for moving the molded body 5 inside the housing 21 and an annealing means 6 for releasing the stress existing in the dry body.
The forming means 1 includes a tank 11 for storing the slurry 4, and a doctor blade 12 for producing a sheet-shaped formed body 5 on the carrier film 31 from the slurry 4.
The moving means 3 includes a carrier film 31 on which the formed molded body 5 is disposed, and a roller 32 that drives the carrier film 31, and the direction indicated by the arrow X together with the carrier film 31 by rotating the roller 32. The molded body 5 moves to the position.
As shown in FIG. 2, the drying unit 2 includes a casing 21, an airflow generating unit 22 that generates an airflow in a direction opposite to the direction in which the molded body 5 moves, and a heating unit that heats the molded body 5 from below. 23.
The casing 21 has a cylindrical shape, and its cross section is a rectangle having a width of 1.66 m and a height of 0.25 m. Further, as shown in FIG. 2, the inside is divided into three zones (first zone 211, second zone 212, and third zone 213). At this time, the length of the first zone 211 is 14 m, the length of the second zone 212 is 10 m, and the length of the third zone 213 is 6 m.
The airflow generation means 22 includes an intake means 221 that takes in gas for generating an airflow in each of the zones 211, 212, and 213 through the intake cylinder 2211 by the intake fan 2212, and an exhaust fan 2222 through the exhaust cylinder 2221. Exhaust means 222 for exhausting air from the zones is disposed in each of the zones 211, 212, and 213, and molding is performed in each of the zones 211, 212, and 213 by the intake means 221 and the exhaust means 222 disposed in each of the zones 211, 212, and 213. Airflow is generated in a direction opposite to the direction X in which the molded body moves above the body 5.
As the heating means 23, heaters 231, 232, 233, 234, and 235 for heating by circulating hot water through a pipe are arranged. Three heaters 231, 232, and 233 are disposed in the first zone 211, and two heaters 234 and 235 are disposed in a portion corresponding to the second zone 212. Further, the heating means 23 is adjusted so that the temperature of the molded body 5 gradually increases or becomes constant.
[0024]
As shown in FIG. 1, the annealing means 6 includes a hot water bath 61 in which the molded body is immersed and a roller 62 for guiding the molded body 5 peeled off from the carrier film 31 to the hot water bath 61.
[0025]
[2] Examples
A ceramic green sheet was manufactured by the above-described manufacturing apparatus under the conditions shown in Table 1, and if the crack was not observed by visually observing whether or not a crack occurred in this ceramic green sheet, The confirmed ones were evaluated as Δ, and the ones with remarkable cracks were evaluated as ×. In addition, the slurry used in Examples 1 and 2 was zirconia powder (specific surface area 3.8 m). 2 / G) 100 parts by mass, methyl ethyl ketone 54% by mass, toluene 36% by mass and ethanol 10% by mass (methyl ethyl ketone + toluene + ethanol = 100% by mass) 66.7 parts by mass, butyral resin 11.5 parts by mass In addition, 4.8 parts by mass of dibutyl phthalate as a plasticizer and 0.5 parts by mass of sorbitan monolaurate as a dispersant are mixed.
[0026]
[Table 1]
Figure 0004287108
[0027]
[3] Effects of the embodiment
When the solvent concentration is highest in the first zone and the solvent concentration is 0% by volume in the third zone (Example 1 and Example 2), the generation of cracks is suppressed. Accordingly, it can be seen that the drying performance is excellent when the airflow temperature and the molded body temperature are gradually increased in the direction in which the molded body proceeds and the solvent concentration contained in the gas is gradually decreased in the direction in which the molded body proceeds.
Moreover, when the Reynolds number in the airflow of the 1st zone and the 2nd zone was 3300 and 13000 (Example 1), generation | occurrence | production of a crack was not confirmed. As a result, when the Reynolds number of the airflow during the period from when the molded body enters the housing until the concentration of the solvent contained in the airflow is 1% by volume is 3300, which is 20000 or less, drying is performed. It can be seen that the performance is extremely excellent.
Furthermore, in Example 1, the temperature of the hot water circulated through the heating means 23 is adjusted to be higher than the temperature of the airflow. Further, the temperature of the heating means 23 is adjusted so that the central heater 232 is higher than the heater 231 in front of the first zone, and further, gradually rises in the direction in which the molded body 5 moves. It has been adjusted. As a result, no film is formed on the ceramic green sheet. Therefore, it turns out that drying performance is more excellent.
[0028]
In addition, in this invention, it can be set as the Example variously changed within the range of this invention according to the objective and the application, without restricting to what was described in said specific Example. For example, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the casing 21 is divided into zones. However, as shown in FIG. 3, a casing that is not divided into zones may be used. . At this time, the description of the explanation manufacturing apparatus can be applied to the casing 21 as it is.
In this embodiment, the number of zones inside the housing is three, but the number of zones is not particularly limited, and can be divided into 2 to 5 zones.
Furthermore, in this example, zirconia powder was used as the ceramic raw material. However, the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be obtained by using alumina powder or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for producing a ceramic green sheet of an example.
FIG. 2 is a schematic view showing an internal structure of a drying means of an example.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the internal structure of a drying means according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Molding means, 2; Drying means, 21; Housing | casing, 211; 1st zone, 212; 2nd zone, 213; 3rd zone, 214; Ceiling part, 22: Airflow generation means, 221; Exhaust means, 23; heating means, 3; moving means, 4; slurry, 5; compact, 6; annealing means.

Claims (8)

セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有する泥漿をシート状に成形して成形体を作製する成形工程と、その後、該成形体を乾燥させる乾燥工程と、を有するセラミックグリーンシートの製造方法において、
上記乾燥工程は、筐体内部において上記成形体を移動させながら該成形体の移動方向と反対方向に気流を発生させ、且つ、該成形体が移動する方向に向かって該成形体の温度を徐々に上昇させ又は該温度を一定に保ち、且つ該気流に含まれる上記溶剤の濃度を成形体が移動する方向に徐々に低下させ、
上記筐体は内部が複数のゾーンに分けられており、該ゾーン毎に独立した気流を発生させ、
各ゾーンの気流の温度は、該成形体が進む方向に向かう該複数のゾーンの並び順とともに、順に高くな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。
In a method for producing a ceramic green sheet, comprising a molding step of forming a molded body by molding a slurry containing ceramic powder, a resin and a solvent into a sheet, and then a drying step of drying the molded body.
The drying step generates an air flow in a direction opposite to the moving direction of the molded body while moving the molded body inside the casing, and gradually increases the temperature of the molded body in the direction in which the molded body moves. Or keep the temperature constant, and gradually reduce the concentration of the solvent contained in the airflow in the direction in which the molded body moves,
The housing is divided into a plurality of zones, and an independent air flow is generated for each zone.
The method for producing a ceramic green sheet , wherein the temperature of the airflow in each zone increases in order along with the arrangement order of the plurality of zones in the direction in which the formed body proceeds .
上記乾燥工程により乾燥させた成形体をアニールするアニール工程をさらに備える請求項1に記載のセラミックグリーンシートの製造方法。  The manufacturing method of the ceramic green sheet of Claim 1 further equipped with the annealing process which anneals the molded object dried by the said drying process. 上記気流の流速は、上記成形体が最初に入るゾーンが最も小さく、ゾーン毎に成形体が移動する方向に徐々に大きくなる請求項1又は2に記載のセラミックグリーンシートの製造方法。  3. The method for producing a ceramic green sheet according to claim 1, wherein the flow velocity of the airflow is the smallest in a zone where the molded body first enters and gradually increases in a direction in which the molded body moves in each zone. 少なくとも上記成形体が上記筐体の内部に入ってから上記気流を構成する気体に含まれる上記溶剤の濃度が1体積%となるまでの間は、該気流のレイノルズ数を20000以下とする請求項1乃至3のいずれかに記載のセラミックグリーンシートの製造方法。  The Reynolds number of the airflow is set to 20000 or less at least during the period from when the molded body enters the housing until the concentration of the solvent contained in the gas constituting the airflow reaches 1% by volume. The manufacturing method of the ceramic green sheet in any one of 1-3. セラミック粉末と樹脂と溶剤とを含有する泥漿をシート状に成形して成形体を作製する成形手段と、該成形体を乾燥させる乾燥手段と、該成形体を該成形手段から該乾燥手段へ移動させ、更に該乾燥手段の内部を移動させる移動手段とを有し、
上記乾燥手段は、上記移動手段により上記成形体が内部を移動する筐体と、該筐体に形成され、且つ該成形体の上方に該成形体が移動する方向と反対の方向に気流を流す気流発生手段と、該成形体を少なくとも下部から加熱する加熱手段とを備え、
上記加熱手段は、上記成形体の温度を徐々に上昇させ又は一定に保つように該成形体を加熱し、上記気流発生手段により発生した気流を構成する気体に含まれる上記溶剤の濃度は、該成形体が移動する方向に徐々に低くなるように調整されており、
上記筐体は、内部が複数の独立したゾーンに分けられ、上記気流発生手段は、各々の該ゾーンに気体を取り込むための吸気手段及び各々の該ゾーンから該気体を排出するための排気手段を備え、
上記吸気手段及び上記排気手段は、上記成形体の上方に該成形体が移動する方向と反対の方向に上記気流が発生するように配置されたものであり、
各ゾーンの気流の温度は、該成形体が進む方向に向かう該複数のゾーンの並び順とともに、順に高くな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。
Molding means for forming a molded body by forming a slurry containing ceramic powder, resin and solvent into a sheet, drying means for drying the molded body, and moving the molded body from the molding means to the drying means And moving means for moving the inside of the drying means,
The drying means has a casing in which the molded body is moved by the moving means, and an air flow is formed in the casing and in a direction opposite to the direction in which the molded body moves above the molded body. An air flow generating means, and a heating means for heating the molded body from at least the lower part,
The heating means heats the molded body so as to gradually increase or keep the temperature of the molded body, and the concentration of the solvent contained in the gas constituting the airflow generated by the airflow generating means is It has been adjusted to gradually lower in the direction the molded body moves,
The casing is internally divided into a plurality of independent zones, and the airflow generation means includes an intake means for taking gas into each zone and an exhaust means for discharging the gas from each zone. Prepared,
The intake means and the exhaust means are disposed above the molded body so that the airflow is generated in a direction opposite to the direction in which the molded body moves.
The apparatus for producing a ceramic green sheet , wherein the temperature of the airflow in each zone increases in order along with the arrangement order of the plurality of zones in the direction in which the formed body proceeds .
上記乾燥手段により乾燥させた成形体をアニールするアニール手段をさらに備える請求項5に記載のセラミックグリーンシートの製造装置。  6. The apparatus for producing a ceramic green sheet according to claim 5, further comprising annealing means for annealing the compact dried by the drying means. 上記気流発生手段は、上記成形体が最初に入るゾーンにおける上記気流の流速が最も小さく、該ゾーン毎に該成形体が移動する方向に徐々に流速が大きくなるように上記気流を発生させるものである請求項5又は6に記載のセラミックグリーンシートの製造装置。  The airflow generation means generates the airflow so that the flow velocity of the airflow in the zone where the molded body first enters is the smallest, and the flow velocity gradually increases in the direction in which the molded body moves in each zone. The ceramic green sheet manufacturing apparatus according to claim 5 or 6. 上記気流発生手段は、少なくとも上記成形体が上記筐体の内部に入ってから上記気流を構成する気体に含まれる上記溶剤の濃度が1体積%となるまでの間はレイノルズ数が20000以下の該気流を発生させるものである請求項5乃至7のいずれか1項に記載のセラミックグリーンシートの製造装置。  The air flow generating means has a Reynolds number of 20000 or less during a period from when the molded body enters the inside of the housing until the concentration of the solvent contained in the gas constituting the air flow reaches 1% by volume. The apparatus for producing a ceramic green sheet according to any one of claims 5 to 7, wherein an air flow is generated.
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