JP4581869B2

JP4581869B2 - 分散機およびペーストの製造方法

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Publication number: JP4581869B2
Application number: JP2005189202A
Authority: JP
Inventors: 伸一山下; 誠金ケ崎; 達彦鈴木
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP2007007516A

Description

本発明は、塗料、印刷インキ、ペースト、磁性塗料等の高粘度材料（ミルベース）中の粒子等を微細に分散させるのに好適な分散機およびペーストの製造方法に関するものである。

回路材料やディスプレイにおいて、ペーストを用いたパターン加工技術が多く用いられている。近年、前記分野では小型化・高精細化が進んでおり、それに対応することができるペースト分散技術が求められている。特に、プラズマディスプレイ部材においては、高精度のパターン加工が要求される。高精度のパターン加工を実施するためには、これらに用いられるペースト成分中に含まれる無機粒子や導電性粉末等の粒子がその要求される粒子径や表面特性などを維持しつつ、充分に分散されていることが必要となる。

これらのペーストを処理する分散機として、３本ロールミルやサンドミル、ボールミル、ビーズミル等の媒体型分散装置が提案されている。

このうち、３本ロールミル装置は開放型であるために溶媒が蒸発することによる作業環境の悪化、異物の混入等の問題があり、それらの問題に起因するロスが多く発生する。機械操作（ロール間隙調整）にも熟練を必要とし、ロールの間隙の不均一性に起因する分散不良の問題もある。一方、サンドミルは密封構造とすることができ、連続処理も可能であるが、分散媒体の摩耗や破壊による交換頻度が高く、高粘度ペーストでは出口部分に配置されているスクリーンやギャップセパレータに分散媒体が集中し、運転ができなくなる問題がある。分散媒体としてボールやビーズ等を充填したボールミルやビーズミルは分散媒体によりせん断、圧縮による力を付与して被分散処理ペースト中の無機微粒子等を分散させるもので、高分散性が得られる半面、媒体の衝突や衝撃による力が大きすぎて被分散粒子の粒子径の低下や比表面積の増大などの変化を招き、所定の特性を有するペーストを得ることが困難であった。

これらに代わるものとして、コロを用いた分散機が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

特許文献１記載の分散機においては、筒状容器と同軸上に配置した回転駆動軸に、半径方向外方に移動可能で、かつ自転可能なようにコロを支持し、このコロを遠心力で容器内壁面に押し付けて自転させながら筒状容器内を公転させることにより分散を行う。しかしながら、ペーストの通過部分が大きいため、コロが自転しながら容器内を公転することにより容器内壁の分散領域で捕捉分散される量よりもペーストが未処理のまま通過してしまう量の方が多く、充分に処理されないまま通過してしまうショートパスの問題が生じる。

特許文献２、３、４は筒状容器と同軸状に回転可能で、中心軸と平行な溝を複数形成したローターを筒状容器内に配置し、前記溝内にコロを配置し、ローターの回転による遠心力でコロを筒状容器の内壁に当接させ、コロが自転しながら筒状容器内を公転するように構成された分散機が記載されている。この分散機においては、ローターが回転することによりペーストがコロと筒状容器の内壁面、及びコロとローターの溝間で圧縮、剪断作用を受ける。また、筒状容器、ローターおよびコロの間の隙間を小さくすることにより、ショートパスを解消させることができる。

しかしながら、これらの装置を用いて分散を行った場合、ペースト中に含まれる粒子の凝集物、いわゆるダマが存在する場合、ダマがコロと筒状容器内壁との間に噛み込み、コロが自転することができない状態で筒状容器内壁に押さえつけられたままローターが回転する、いわゆるロックされた状態になる場合がある。この状態でローターを長時間回転させた場合、コロがローター溝内で自転していないため、溝とコロ、あるいはコロと筒状容器の間の摩擦力が極端に大きくなる。このため、筒状容器とコロ、溝とコロ、あるいはコロとローターとの間の摩擦熱により、コロ、ローター、筒状容器の表面温度が上昇し、コロが摩耗しやすくなり、コロの焼き付きや、内部と表面の熱膨張差によるコロの割れ、欠け、破損が起こる問題があった。また、それが引き金となってローターが破損する場合があり、長期運転が不可能であったり、さらには破損が起こった場合にコロ、ローターの交換に時間を要するといった問題があった。

また、破損により生じた異物がペースト中に混入する事による品質の低下を引き起こすという問題があった。
特開平５−９６１９７号公報（請求項１等）特開平１１−１９７４７９号公報（請求項１等）特開２００４−９０５号公報（請求項１等）特開２００４−３０６０２７号公報（請求項１等）

本発明は、コロを有する分散機を用いてミルベースを分散する場合において、分散性能が高く、コロの摩耗や焼き付き、割れ、欠け、破損による問題発生の少ない分散機およびそれを用いたペーストの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、中心軸方向の断面が円形となる内面を有する筒状容器、前記筒状容器の前記中心軸方向の一方の端部付近に配置されたミルベース供給口、前記筒状容器の前記中心軸方向の他方の端部付近に配置されたミルベース吐出口、前記筒状容器内に配置された、前記中心軸を中心に回転可能で、かつ外周部に前記中心軸と平行な溝を複数個有するローター、および前記溝に配置され、前記筒状容器内の内壁に当接して自転しながら前記筒状容器内を公転可能に構成されたコロを有する分散機であって、前記ローターのミルベース供給口側端部に位置するコロが、前記ローターの溝の底部に接した状態における前記筒状容器内面と該コロの最短距離をＧ_１（ｍｍ）、前記ローターのミルベース吐出口側端部に位置するコロが、前記ローターの溝の底部に接した状態における前記円筒容器内面と該コロの最短距離をＧ_２（ｍｍ）とした時、Ｇ_１＞Ｇ_２であるコロを用いた分散機とする。

本発明により、供給口側端部付近において、ペースト中の粉末の凝集物（ダマ）を荒粉砕することができるため、コロの摩耗や焼き付き、割れ、欠け、破損による問題発生の少ない分散機およびそれを用いたペーストを提供することができる。

本発明の分散機の構成を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明におけるコロを用いた分散機の概略を示した横面図を図１、筒状容器の中心軸方向の断面図を図２に示す。中心軸方向の内面の断面が円形である筒状容器１を設け、その中心軸方向の一方の端部付近にミルベース供給口９を、他方の端部付近にミルベース吐出口１０を設ける。さらに、前記筒状容器１内に、前記中心軸を中心に回転可能なローター２を配置する。ローターは１個でも良いが、図１の様に複数個のローターを前記中心軸方向に並べて配置しても良い。ローター２の最外周には前記中心軸と平行な溝４が複数個あり、その溝にコロ５が配置されている。なお、コロ５が溝４から脱落しないように、筒状容器１の中心軸方向両端を円盤状の覆板１６で閉じておく。複数個のローターを設ける場合は、さらにローターとローターの間にも円盤状の仕切り板１７を設け、コロが隣接しているローター溝内への進入を防止する。

本発明に用いる分散機は、ローター２のうち、ミルベース供給口側端部の位置において、コロ５がローター２の溝の底部に接した状態における筒状容器内面とコロの最短距離をＧ_１（ｍｍ）、ミルベース吐出口側端部の位置において、コロ５がローター２の溝の底部に接した状態における前記円筒容器内面と前記コロの最短距離をＧ_２（ｍｍ）とした時、Ｇ_１＞Ｇ_２となるように構成されていることを特徴とする。

図３にローター２が静止しているときのミルベース供給口側端部におけるコロ５近傍の拡大図を、図４にローター２が静止しているときの吐出口側端部におけるコロ近傍の拡大図をそれぞれ示す。本発明においては、図３、図４に示すようにＧ_１＞Ｇ_２とすることが、コロの摩耗や焼き付き、割れ、欠け、破損を抑制するために必要である。

図７はＧ_１＞Ｇ_２を満たさない従来の分散機において、ローター２が回転している状態を示した模式図である。分散機内の供給口側端部付近ではペーストの分散はほとんど進んでいないために、ペースト中には粉末の凝集物（ダマ）８が多く含まれている。そのため、凝集物（ダマ）８がローター２と筒状容器内壁との間に噛み込み、コロが筒状容器内壁に押さえつけられたままローターが回転する、いわゆるロックされた状態となり、コロが摩耗しやすくなったり、焼き付いたり、コロの内部と表面の熱膨張差により割れ、欠け、破損が生じていた。

図５は本発明の分散機のローター２のミルベース供給口側端部付近において、ローター２が回転している状態を示した模式図である。本発明ではコロがローターに接した状態における筒状容器内面とコロの隙間の最小値Ｇ_１（ｍｍ）が充分に大きいために、凝集物（ダマ）８が存在すると、コロ５はローター溝４側に移動する。このため、コロ５がロックされた状態となることがないため、コロ５が摩耗しやすくなったり、焼き付き、割れ、欠け、破損を生じにくくなる。さらに、ローターの回転を継続していると、凝集物（ダマ）８はローター最外周と筒状容器内壁との隙間７との間のズリ応力、およびコロ５の遠心力によって徐々に荒粉砕されする。その場合、再びコロ５は遠心力により、図６に示すように筒状容器内壁に当接しながら自転を始める。これによりミルベースはコロ５と筒状容器１の内面の間の隙間６、およびコロ５とローター２の間において、圧縮、せん断を受け、その結果ミルベース中で粒子が分散される。
一方、ミルベース吐出口側端部付近においては、ペーストの分散が進んでいるために、凝集物（ダマ）８がほとんど存在していない。そのため、図７に示したような凝集物（ダマ）８がローター２と筒状容器内壁との間に噛み込みロックされた状態になることはない。そのため、コロ５の摩耗、焼き付き、割れ、欠け、破損といった問題は生じにくい。

本発明において、Ｇ_１＞Ｇ_２を満足する手段としては、以下のような方法がある。
（１）筒状容器内壁の形状を多段形状にする。
（２）筒状容器内壁の形状をテーパー形状にする。
（３）コロ形状を多段形状にする。
（４）コロ形状をテーパー形状にする。
（５）ローターの溝深さを変更する
このうち、（１）は筒状容器内壁の内径をミルベース供給口側から吐出口側方向に向かって段階的に狭くする方法である。（２）は筒状容器内壁の内径を連続的に狭くする方法である。（３）はコロの回転中心軸と平行方向に段階的にコロ直径を小さし、かつ直径の小さい方の一端をミルベース供給口側に配置する方法である。（４）はコロの回転中心軸と平行方向にコロ直径を連続的に小さし、かつ直径の小さい方の一端をミルベース供給口側に配置する方法である。（５）は供給口側のローターの溝深さをミルベース吐出口側に比べて、深くする方法である。

ここで、（１）〜（４）の方法は、多段形状もしくはテーパー形状の加工を精度良く行うことが困難であったり、多段形状の角部分やコロのテーパー部分の強度が十分でないといった欠点がある。これらの理由から、（５）のローターの溝深さを変える方法が最も好ましい。ローターの溝深さを変える方法としては、複数のローターを設けて中心軸方向に配列した上で、ローター毎に溝深さを変える方法が好ましい。個々のローターにおける溝深さを一定とすることができるため、加工しやすいという利点がある。さらに、運転中の熱膨張起因の歪みがローター間の仕切り板によって吸収され、小さくなるという利点もある。ただし、加工精度や歪みの問題が解決できるなら、１つのローター内でミルベース供給口側とミルベース吐出口側の溝深さを変更してもよい。

本発明においては、Ｇ_１＞Ｇ_２を満足すればよいが、Ｇ_１がＧ_２に比べて大きすぎる場合、ミルベース供給口側において、粒子の凝集物（ダマ）が完全に粉砕されないために、ミルベース中に大きな粒子の凝集物（ダマ）が多数存在した状態となり、吐出口側において、凝集物（ダマ）がローター２と筒状容器内壁との間に噛み込み、コロ５がロックした状態になり、コロの摩耗、焼き付き、割れ、欠け、破損が生じることがある。さらに、Ｇ _１（ｍｍ）が大きすぎると、その隙間内をペーストがショートパスし、ペーストの分散性が悪化する場合がある。このため、良好な分散性能が得られ、かつミルベース吐出口側におけるローター２やコロ５の焼き付き、割れ、欠け、破損を防止するには、Ｇ_１（ｍｍ）は６．０ｍｍ以下であることが好ましい。６．０ｍｍより大きい場合、凝集物（ダマ）が充分に粉砕されないため、ミルベース吐出口側のローター位置において、凝集物（ダマ）が噛み込み、コロ５がロックし、破損してしまう場合がある。また、Ｇ_１が１．３ｍｍより小さい場合、供給口側のローター位置において、ペースト中の凝集物（ダマ）が噛み込み、コロ５がロックし、破損する場合がある。これらのことを考慮すると、Ｇ_１は１．３ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは１．６ｍｍ〜４．０ｍｍ、さらに好ましくは１．８ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲である。

Ｇ_２（ｍｍ）の範囲については、目的とする分散のペーストが得られてさえいれば、Ｇ_１＞Ｇ_２の範囲であれば特に限定しない。ただし、Ｇ_２（ｍｍ）が０．５ｍｍより小さい場合、ローターのたわみや回転時の軸振れ、長時間の連続運転により、ローター２が熱膨張し、筒状容器内壁に接触し、ローター２や筒状容器１が破損する場合がある。これらのことを考慮すると、Ｇ_２は０．５ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは０．６ｍｍ〜３．０ｍｍ、さらに好ましくは０．７ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲である。

ローターの溝深さについてはコロ５がローター溝４に収納できる深さであればよい。具体的にはコロの直径の０．６〜３．０倍、より好ましくは０．７〜２．５倍、さらに好ましくは０．８〜１．３倍の範囲である。溝深さがコロ直径の３．０倍より大きい場合、ローターが回転して円筒容器内壁にコロ５が接触している状態にある時にコロ５とローター溝底部までの隙間が大きくなり、ミルベースがその隙間内をショートパスし、分散性が悪化する場合がある。反対に溝深さがコロの直径の０．６倍より小さい場合、ローター溝４内でのコロ５の安定性が悪くなり、溝４の角部分やコロ５が破損する場合があるからである。

コロ５は、円筒形状のコロを用いる場合は直径が５〜５０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは７〜３０ｍｍ、更に好ましくは８〜１５ｍｍの範囲である。コロ直径が５ｍｍより小さい場合、剛性が弱くなり、破損しやすくなるからである。反対に直径が５０ｍｍより大きい場合、ミルベースが通過できる部分が大きくなるため、分散性能が悪化するからである。コロ５の長さは１０〜２００ｍｍの範囲が好ましく、より好まし３０〜１５０ｍｍである。

ローター最外周と筒状容器内壁との隙間については、０．５ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは０．７ｍｍ〜３．０ｍｍ、さらに好ましくは０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲である。４．０ｍｍより大きい場合は、ペーストの分散性が低下する。反対に０．５ｍｍより小さい場合、高速回転によるローター回転時の軸振れ、長時間の連続運転時によるローターの熱膨張などにより、筒状容器内壁に接触し、ローター２や筒状容器１が破損する場合がある。

コロ５は１つの溝に対して１つ装入されている形でも良いが、溝の長さより短いコロを用いて、溝の長手方向に複数個装填することが、メンテナンスの面で有利である。一方、溝４は複数形成されていれば良いが、図２に示すように放射状に多数形成されていることが好ましい。溝と溝の間の間隔にもよるが、例えばローター直径２５０ｍｍ、コロ直径１０ｍｍとした時、ローター断面におけるローター１個当たりの溝形成本数は４０個程度形成することができる。溝４の断面形状は図２に示すようなコ字形やＵ字形、円弧形としても良いが、Ｃ字型、台形、Ｌ字形としても構わない。割れ、欠けなどの問題が発生しにくく、高い分散性能を得るためには、コ字形、Ｕ字形または円弧形とすることが好ましい。

さらに、複数のローターを設け、溝の深さを変更してＧ_１、Ｇ_２を調整する場合は、ミルベース供給口側端部のローターとミルベース供給口側端部のローターの間にＧ_１＞Ｇ_３＞Ｇ_２を満足するＧ_３となるような溝深さを有するローターを設けることもできる。この場合、供給口側から吐出口側に向かって、筒状容器内面とコロとの隙間が段階的に小さくなる構造となり、ペースト中の凝集物（ダマ）が徐々に粉砕されるため、分散性能を悪化させることなく、より効果的にコロの摩耗、焼き付き、割れ、欠け等の問題を抑制することができる。

本発明において、ローター周速は２０ｍ／分〜５００ｍ／分の範囲内であることが好ましい。ここでローター周速とはローター最外周の地点における線速度を指す。２０ｍ／分以下の時はペーストの分散が充分に行うことができないからである。また、装置の耐久性、コロの摩耗の観点から５００ｍ／分より速い速度での運転は行わない方がよい。

ローターの軸方向の合計長さについてはローターの歪みや成形精度やコロ、ローター、筒状容器の耐久性に問題がなければ、特に制限はない。ただし、軸の合計長さが長い場合、その重量や歪み、回転による軸振れを押さえるために、ローターの支えは片側のみではなく、両端から支える方が好ましい。

本発明の分散機は、少なくとも筒状容器内壁およびコロ、ローターがジルコニア、サイアロンなどのセラミック材で作製されていることが、耐摩耗性を向上できるため好ましい。本発明で好適に用いられるセラミック材の具体例としては、ジルコニア、アルミナ、炭化珪素、窒化アルミ、サイアロンおよびジルコニア／アルミナ混合物などが挙げられる。特に、耐摩耗性、低熱伝導率および熱膨張性の観点から、ジルコニアやサイアロンが好ましく用いられる。セラミック材のコーティング方法の具体例としては、皮膜材料に熱を与えて溶融し、数十〜数百μｍの大きさの液状微粒子として素材表面に噴霧させ、衝突・扁平化させて積み重ねていく溶射方式が好ましく用いられる。溶射の熱源としては、プラズマ、レーザー、アークおよびガスなどが挙げられる。

また、セラミック材でコーティングされる部材の材質の具体例として、ステンレス鋼材やＮｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ａｌなどの金属合金が挙げられる。

また、図１に示すように、冷温媒導入口１１および冷温媒排出口１２を設け、筒状容器外周部やローター内に冷温媒を導入できる構造とし、冷温媒を導入することによりミルベースの温度を制御しながらミルベースを分散することが好ましい。

ミルベースが反応性ペーストである場合は冷媒を導入することによって、分散時に発生する熱によって反応が進行しペースト品質が低下するのを防ぐことができる。また、ペーストが高粘度で分散が困難な場合は、温媒を導入することによりペースト粘度を低下させ、分散を容易にすることができる。

これらの条件を満たす範囲で適正な剪断力が得られるペーストの粘度は、５〜１００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましい。本発明の分散機においては、ミルベース供給口９からミルベースを連続的に供給して連続分散処理を行うことが好ましい。

連続処理の方法としては、ミルベース供給口９に定量ポンプを用いてミルベースを供給する方法が好ましい。定量ポンプの具体例としては、単段渦巻ポンプ、多段渦巻ポンプ、単段タービンポンプ、ボアーホールポンプなどの遠心ポンプ、軸流ポンプ、斜流ポンプなどのプロペラポンプ、単段渦流ポンプ、多段渦流ポンプなどの粘性ポンプ、横ピストンポンプ、堅ピストンポンプ、横型ブランヂャーポンプ、堅型ブランヂャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、チューブポンプ、ウイングポンプなどの往復動ポンプ、エクスターナルギアーポンプ、インターナルギアーポンプ、偏心ネジポンプ、ベーンポンプ、ローラーポンプなどの回転ポンプなどが挙げられる。粘度の高いペーストを供給するには、ダイヤフラムポンプ、偏心ネジポンプが好ましい。定量ポンプを用いることで、分散性の安定したペーストを得ることができる。また、これらのポンプの接液部は、アルミナ、ジルコニア、アルミナ／ジルコニア混合物、炭化珪素、サイアロンなどのセラミックス材で作製されていることが、耐摩耗性を向上できるため好ましい。

また、本発明は、上記の分散方法を用いて分散を行うことを特徴とするペースト製造方法を提供する。

本発明のペーストの製造方法によって得られるペーストの用途例としては例えば、印刷インキ、塗料、電子材料用ペーストなどを挙げることができる。

電子材料用のペーストの内、特にプラズマディスプレイ部材形成用ペーストにおいては、ペースト中にガラス粉末、蛍光体粉末、金属粉末、顔料等の無機粒子を高濃度に含有し、１次粒子径や表面特性などを維持しつつ、かつ十分に分散されていることが必要であるため、本発明のペースト製造方法が好ましく用いられる。

以下、プラズマディスプレイ部材形成用途（以下、ＰＤＰ用途とする）のペーストを例にとって説明する。

ＰＤＰ用途のペーストとは、塗布、乾燥後に少なくとも焼成を行うことによって、ＰＤＰ部材上に設けられる電極パターン、誘電体層、隔壁、蛍光体層を形成するために用いるペーストを言う。なかでも電極パターン、隔壁等のパターンを得る場合は、感光性ペーストとし、露光、現像することによってパターンを形成する方法を用いることが好ましい。

ＰＤＰ用途のペーストを構成する成分は、無機粉末と有機成分とに大別することができる。

無機粉末としては、ガラス粉末、蛍光体粉末、金属粉末、顔料などが挙げられる。また、耐火物フィラーを添加することも好ましい。

ガラス粉末は、ＰＤＰ用途の内、誘電体層形成用や隔壁形成用途において主成分として好適に用いられる。また、電極形成用途において副成分として用いられる。

ガラス粉末としては、主として低融点ガラスからなるものが好ましい。低融点ガラスのガラス転移温度としては４３０〜５００℃が好ましく、ガラス軟化点としては４７０〜６２０℃が好ましい。ガラス転移温度とガラス軟化点がこの範囲にあると、焼成時に基板の歪みが小さく、また、緻密な隔壁層が得られる。また、ガラスは、５０〜４００℃の熱膨張係数が５０×１０^−７〜１００×１０^−７℃^−１であることが好ましい。また、ガラス中に酸化珪素を３〜６０重量％、酸化硼素を５〜５０重量％の範囲で配合することによって、電気絶縁性、強度、熱膨張係数、絶縁層の緻密性などの隔壁として要求される電気、機械および熱的特性を向上することができる。

また、ガラス粉末の粒子のサイズは、所望の隔壁の線幅や高さを考慮して選べばよいが、体積基準分布の中心径（Ｄｖ）としては１〜６μｍ、最大粒子サイズとしては３０μｍ以下、比表面積としては１．５〜４ｃｍ²／ｇが好ましい。

蛍光体粉末は、ＰＤＰ用途の内、蛍光体層形成用途に好適に用いられる。蛍光体粉末としては例えば、赤色では、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＹＶＯ₄：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₃Ｓ：Ｅｕ、γ−Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂：Ｍｎ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ₂Ｏ₃などが挙げられる。緑色では、Ｚｎ₂ＧｅＯ₂：Ｍ、ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＬａＰＯ₄：Ｔｂ、ＺｎＳ：（Ｃｕ，Ａｌ）、ＺｎＳ：（Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ）、（ＺｎＣｄ）Ｓ：（Ｃｕ，Ａｌ）、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：（Ｍｎ，Ａｓ）、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｔｂ、ＺｎＯ：Ｚｎなどが挙げられる。青色では、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₄Ｏ₂₄：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ＋赤色顔料、Ｙ₂ＳｉＯ₃：Ｃｅなどが挙げられる。また、蛍光体粉末のサイズは、面積平均径（Ｄｓ）としては１．０〜２．５μｍが好ましく、１．２〜２．３μｍがより好ましく、体積基準分布の中心径（Ｄｖ）としては１．８〜４．５μｍが好ましく、２．０〜４．２μｍがより好ましく、Ｄｓ／Ｄｖとしては１．２〜２．５が好ましく、１．３〜２．３がより好ましい。Ｄｓ、ＤｖおよびＤｓ／Ｄｖがこれらの範囲内にあることで、ペーストの濾過性が向上する。

金属粉末は、ＰＤＰ用途の内、電極形成用途に好適に用いられる。

金属粉末としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＡｌおよびＰｔの群から選ばれる少なくとも１種を含むものが使用できる。これらは、それぞれを単独で用いてもよいし、合金として用いてもよいし、複数種類の金属粉末を混合して用いてもよい。

金属粉末のサイズとしては、体積基準分布の中心径（Ｄｖ）としては０．７〜６μｍが好ましく、より好ましくは１．３〜４μｍである。体積基準分布の中心径（Ｄｖ）がこの範囲内にあることで、緻密な微細パターンの形成が可能となる。

耐火物フィラーは、焼成時の形状を安定させるために好ましく添加される。耐火物フィラーとしては、５００〜６５０℃程度の焼成温度で軟化しないものが広く使用でき、高融点ガラスやアルミナ、マグネシア、カルシア、コーディエライト、シリカ、ムライト、ジルコン、ジルコニア等のセラミックス粉末が例示できる。

顔料は、ＰＤＰの背面板における隔壁の光反射特性を調整する上で、好ましく採用される。例えば、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｍｎ−ＡＬ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｎｉ系等の黒色顔料を用いると、外光反射を低減し、表示画像のコントラストを上げることができる。また、例えば、チタニアなどの白色顔料を用いると、蛍光体の発光を有効にパネル前面に導くことができ、より鮮やかな色彩を表示することができる。

ペースト中の全固形分に対する無機粉末の含有量としては、３５〜９５重量％が好ましく、４０〜９０重量％がより好ましい。この範囲内とすることで、焼成時の収縮や、形状変化を抑えることができる。有機成分としては、バインダー樹脂、有機溶剤、可塑剤、酸化防止剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤などを挙げることができる。

バインダー樹脂としては、焼成時に酸化、分解または気化し、炭化物が無機物中に残存しないものが好ましく、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等のセルロース系樹脂、または、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ノルマルブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルメチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート等の重合体もしくはこれらの共重合体からなるアクリル樹脂、ポリ−α−メチルスルホン、ポリビニルアルコール、ポリブテン等が好ましく用いられる。

バインダー樹脂のペーストに対する含有量としては、５〜６５重量％が好ましく、１０〜６０重量％がより好ましい。

有機溶剤は、ペーストの粘度の調整のために使用される。有機溶剤としては例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレート、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、テルピネオール、ベンジルアルコール、１−ブトキシ−２−プロパン、１，２−ジアセトキシプロパン、１−メトキシ−２−プロパノール、２−アセトキシ−１−エトキシプロパン、（１，２−メトキシプロポキシ）−２−プロパノール、（１，２−エトキシプロポキシ）−２−プロパノール、２−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン、３−メトキシ−３−メチルブチルアセテート、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−（メトキシメトキシ）エタノール、２−イソプロポキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−（イソペンチルオキシ）エタノール、２−（ヘキシルオキシ）エタノール、２−フェノキシエタノール、２−（ベンジルオキシ）エタノール、ベンジルアルコール、フルフリルアルコール、テトラフルフリルアルコール、２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−２−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−エチル−１−ブタノール、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−フェノキシエチルアセテート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン、シクロヘキサンノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、１−メチルペンチルアセテート、２−エチルブチルアセテート、２−エチルヘキシルアセテート、酢酸シクロヘキシル、酢酸ベンジル、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、ジイソブチルケトンなどが挙げられる。

また、有機溶剤は、その揮発性と使用するバインダー樹脂の溶解性を主に考慮して選定することができる。有機溶剤は、用いるバインダー樹脂に対して良溶媒であることが好ましい。バインダー樹脂の溶解性が高い有機溶剤を採用することにより、ペーストの粘度の調整が容易となり、良好な塗布特性を得ることができる。

有機溶剤のペーストに対する含有率としては、３５〜６５重量％が好ましく、より好ましくは４０〜６０重量％である。３５重量％以上とすることにより、粘度が高すぎず脱泡処理を容易に行うことができる。また６５重量％以下とすることによって、安定な分散状態を得ることができ、またペーストを塗布した後に行う乾燥に要するエネルギーと時間を節約できる。

また、ペーストを感光性ペーストとして用いる場合には、有機成分として、感光性ポリマー、感光性オリゴマー、感光性モノマーといった感光性成分や光重合開始剤、増感剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤などの添加物成分を前記バインダー樹脂に代えて、もしくは前記バインダー樹脂と併用して用いるることができる。

感光性モノマーとしては、活性な炭素−炭素不飽和二重結合を有する官能基を有する化合物を好ましく採用することができる。活性な炭素−炭素不飽和二重結合を有する官能基としては、例えば、ビニル基、アリル基、アクリレート基、メタクリレート基、アクリルアミド基が利用できる。感光性モノマーとしては例えば、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、グリシジルメタクリレートなどが挙げられる。

感光性ポリマーおよび／または感光性オリゴマーは、感光性ペーストのバインダー樹脂として兼用することもできる。

感光性ポリマーおよび感光性オリゴマーは、上記のような感光性モノマーの重合または共重合により得られる。

上記のような感光性モノマーと共重合する他の共重合成分として、不飽和カルボン酸などの不飽和酸は、感光後のアルカリ水溶液による現像性を向上することができるので好ましい。不飽和カルボン酸の具体的な例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸およびこれらの酸無水物などが挙げられる。光重合開始剤の感光性ペーストに対する添加量としては、０．００５〜５重量％が感光特性上好ましい。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例に使用したミルベースにはプラズマディスプレイパネル用部材の製造に使用する隔壁ペーストを用いた。
［分散機］図１，２に示したもの。
円筒容器内壁直径：２５０ｍｍ、全長３７５ｍｍ、ローターを２個（実施例１、２、４、比較例１）または３個（実施例３）中心軸方向に並べて配置し、両端のローターの外側端部に円盤状覆板を、ローターとローターの間に円盤状の仕切り板を設けた。ローター直径：２４７ｍｍ（最外周間）、ローター１個当たりの溝形成本数：１８本、ローター両端の円盤状の覆板の直径：２３６ｍｍ、厚さ２５ｍｍ、ローターとローターの間の円盤状の仕切り板の直径：２３６ｍｍ、厚さ１０ｍｍ。
筒状容器材質：ジルコニア／アルミナ＝２０／８０の組成からなるセラミックで被覆した金属（ステンレス）。
ローター材質：ジルコニア／アルミナ＝２０／８０の組成からなるセラミック。
コロ材質：ジルコニア／アルミナ＝２０／８０の組成からなるセラミック。
円盤状の覆板および仕切り板の材質：ジルコニア／アルミナ＝２０／８０の組成からなるセラミック。
[評価方法]
（１）コロの長さ
各位置の溝に配されたコロのうち、最も供給口側に配置されたコロ（１８個）の直径、長さをノギスで測定し、その平均値を用いた。
（２）コロの径（最小値および最大値）
各位置の溝に配されたコロのうち、最も供給口側に配置されたコロ（１８個）の径をノギスで測定し、同一コロにおいて、その最小値および最大値を求め、最小値／最大値が一番小さくなるコロの値を用いた。
（３）コロの割れ
ペースト分散後、それぞれのローターに配置されたコロを全数目視で観察し、コロが２つ以上に割れたコロのうち、その破断面のうちの少なくとも一つがコロの中心軸との交点を有するものを割れが発生したコロとし、その本数を求めた。
（４）コロの欠け
ペースト分散後、それぞれのローターに配置されたコロを全数目視で観察し、コロが２つ以上に割れたコロのうち、その破断面が全てコロの中心軸との交点を有しないものを欠けが発生したコロとし、その本数を求めた。
（５）コロの焼き付き
ペースト分散後、それぞれのローターに配置されたコロを全数目視で観察し、表面が黒く変色したコロ本数を数えた。
（６）コロの耐摩耗性
ペースト分散後、それぞれのローターで各溝に供えられたコロのうち、最も供給口側にある１８個のコロをクリーン容器に入れ、特級アセトン（和光純薬）で浸し、超音波洗浄機を用いて３０分間洗浄した。洗浄後、コロをクラス１０，０００のクリーンベンチオーブンを用いて２３℃で２４時間乾燥させた。コロの重量を精密天秤で測定し、分散前のコロ重量と比較した。割れ、欠け、焼き付いたコロを除いて、重量減少の最も大きかったコロの減少量を求め、下記の基準でコロの耐摩耗性を判定した）。
０〜３０ｍｇ：○
３１〜１００ｍｇ：△
１０１ｍｇを超えるもの：×
（７）分散度
装置：グラインドゲージ（エリクセン製、０〜５０μｍ）
評価：ペースト中の粒子の凝集物の分布密度を観察し、密集した凝集物が現れた箇所の目盛りを読みとった。ただし、密集した凝集物の境界線が目盛りと目盛りの中間に現れたとき、または２本の溝の数値が異なるときは、数値の大きい方の目盛りを読みとり、３回の測定値の中央値をペーストの分散度とした。ＰＤＰ隔壁形成用のペーストにおいては、分散度が１５μｍ以上の場合、パターン加工・焼成後の隔壁表面の表面粗さが大きくなるため、前面板との密着性が悪くなり、充填しているガスが抜けたり、あるいは前面板との接触による隔壁の欠けが発生する場合がある。サンプリングは１バッチ当たりの仕込量を２００ｋｇとして１０バッチ目（最終バッチ）の分散開始直後のペーストで行った。
（８）粘度
装置：フィールド型の粘度計（ブルックフィールド社製、モデルＤＶ−II）
測定：回転数３ｒｐｍ、測定温度２５．０℃
サンプリング：１バッチ当たりの仕込量を２００ｋｇとして１０バッチ目（最終バッチ）分散開始直後のペーストで行った。

［ペーストの製造］ＰＤＰの隔壁形成用ペーストとして、酸化鉛、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化シリコン、および酸化バリウムを主成分とするガラスを粉砕して得た平均粒径２μｍのガラス粉末５２重量％、メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体（重量組成比６０／４０、重量平均分子量３２，０００）１２重量％、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１２重量％、ベンゾフェノン１．９４重量％、１，６−ヘキサンジオール−ビス［（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］０．０５重量％、有機染料（ベーシックブルー７）０．０１重量％、有機溶媒（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）２２重量％の組成のものを用いた。

この組成のペーストを１バッチ当たり２００ｋｇの計量を行い、プラネタリーミキサー（井上製作所製）にて６０ｒｐｍで６０分間攪拌し、粗分散ペーストを作製した。この粗分散ペースト１０バッチ分（合計２，０００ｋｇ）をそれぞれ連続してコロを用いた分散機に通した。

［実施例１］筒状容器内にミルベース供給口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：１１．３０ｍｍ、軸長さ：３０ｍｍ）、吐出口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：９．８０ｍｍ、軸長さ：２７０ｍｍ）を供え、ローターの外周部の溝内にコロ（直径：１０．０ｍｍ、長さ：３０．０ｍｍ）を配した分散機を用いた。この分散機のＧ_１は２．８０ｍｍ、Ｇ_２は１．３０ｍｍであった。粗分散ペーストを定量ポンプを介して、この分散機に供給し、供給速度を１０ｋｇ／時間になるように定量ポンプを設定し、２００時間の分散処理を行い、分散ペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。

［実施例２］筒状容器内にミルベース供給口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：１３．５０ｍｍ、軸長さ：３０ｍｍ）、吐出口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：９．８０ｍｍ、軸長さ：２７０ｍｍ）を供え、ローターの外周部の溝内にコロ（直径：１０．０ｍｍ、長さ：３０．０ｍｍ）を配した分散機を用いた。この分散機のＧ_１は５．００ｍｍ、Ｇ_２は１．３０ｍｍであった。粗分散ペーストを定量ポンプを介して、この分散機に供給し、供給速度を１０ｋｇ／時間になるように定量ポンプを設定し、２００時間の分散処理を行い、分散ペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。

［実施例３］筒状容器内にミルベース供給口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：１１．３０ｍｍ、軸長さ：３０ｍｍ）、吐出口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：９．３０ｍｍ、軸長さ：２４０ｍｍ）、供給口側と吐出口側の中間部のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：１０．３０ｍｍ、軸長さ：３０ｍｍ、）を供え、ローターの外周部の溝内にコロ（直径：１０．０ｍｍ、長さ：３０ｍｍ）を配した分散機を用いた。この分散機のＧ_１は２．８０ｍｍ、Ｇ_２は０．８０ｍｍ、Ｇ_３は１．８０ｍｍであった。粗分散ペーストを定量ポンプを介して、この分散機に供給し、供給速度を１０ｋｇ／時間になるように定量ポンプを設定し、２００時間の分散処理を行い、分散ペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。

［実施例４］筒状容器内にミルベース供給口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：１１．３０ｍｍ、軸長さ：９０ｍｍ）、吐出口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：９．８０ｍｍ、軸長さ：２１０ｍｍ）を供え、ローターの外周部の溝内に自公転可能なコロ（直径：１０．０ｍｍ、長さ：３０ｍｍ）を配した分散機を用いた。この分散機のＧ_１は２．８０ｍｍ、Ｇ_２は１．３０ｍｍであった。粗分散ペーストを定量ポンプを介して、この分散機に供給し、供給速度を１０ｋｇ／時間になるように定量ポンプを設定し、２００時間の分散処理を行い、分散ペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。

［比較例１］筒状容器内にミルベース供給口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：９．８０ｍｍ、軸長さ：３０ｍｍ）、吐出口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：９．８０ｍｍ、軸長さ：２７０ｍｍ）を供え、ローターの外周部の溝内にコロ（直径：１０．０ｍｍ、長さ：３０．０ｍｍ）を配した分散機を用いた。この分散機のＧ_１は１．３０ｍｍ、Ｇ_２は１．３０ｍｍであった。粗分散ペーストを定量ポンプを介して、この分散機に供給し、供給速度を１０ｋｇ／時間になるように定量ポンプを設定し、２００時間の分散処理を行い、分散ペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。

［比較例２］筒状容器内にミルベース供給口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：９．８０ｍｍ、軸長さ：３０ｍｍ）、吐出口側のローター（最外周部直径：２４７ｍｍ、溝深さ：１３．００ｍｍ、軸長さ：２７０ｍｍ）を供え、ローターの外周部の溝内に自公転可能なコロ（直径：１０．０ｍｍ、長さ：３０．０ｍｍ）を配した分散機を用いた。この分散機のＧ_１は１．３０ｍｍ、Ｇ_２は４．５０ｍｍであった。粗分散ペーストを定量ポンプを介して、この分散機に供給し、供給速度を１０ｋｇ／時間になるように定量ポンプを設定し、２００時間の分散処理を行い、分散ペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。

ここで、実施例１〜４に使用したペースト分散機の各種条件と分散処理後のコロの形状、割れ、欠け、焼き付け本数、コロの耐摩耗性、ペーストの粘度、分散性の結果を表１に、比較例１、２の各種条件、評価結果を表２にそれぞれ示した。

実施例１、３では分散性および分散後において、コロの耐摩耗性や形状には全く問題が見られなかった。実施例２、４では分散性はやや劣るが、コロの耐摩耗性や形状には全く問題が見られなかった。

比較例１では、分散性は問題がなかったが、供給口側のコロの割れ、欠け、焼き付けが多数見られ、耐摩耗性も非常に悪かった。比較例２では供給口側のコロの割れ、欠け、焼き付けが多数見られ、耐摩耗性も非常に悪かった。また、分散性も劣っていた。

本発明に用いる分散機の概略を示す横面図である。本発明に用いる分散機の最良の形態を示す断面図である。本発明の分散機において、ミルベース供給口側端部付近のローターおよびコロを示す模式図である。本発明の分散機において、ミルベース吐出口側端部付近のローターおよびコロを示す模式図である。本発明の分散方法において、粒子の凝集物（ダマ）が存在する場合のローターおよびコロの状態を示す模式図である。本発明の分散機において、ミルベース供給口側端部付近の定常状態におけるローターおよびコロの回転状態を示す模式図である。従来の分散機において、粒子の凝集物（ダマ）が存在する場合のローターおよびコロの状態を示す模式図である。

符号の説明

１筒状容器
２ローター
３回転軸
４溝
５コロ
６隙間
７ローター最外周と筒状容器内壁との隙間
８凝集物（ダマ）
９ミルベース供給口
１０ミルベース吐出口
１１冷温媒導入口
１２冷温媒排出口
１３動力源
１４ローター回転方向
１５コロ回転方向
１６円盤状の覆板
１７円盤状の仕切り板

Claims

中心軸方向の断面が円形となる内面を有する筒状容器、前記筒状容器の前記中心軸方向の一方の端部付近に配置されたミルベース供給口、前記筒状容器の前記中心軸方向の他方の端部付近に配置されたミルベース吐出口、前記筒状容器内に配置された、前記中心軸を中心に回転可能で、かつ外周部に前記中心軸と平行な溝を複数個有するローター、および前記溝に配置され、前記筒状容器内の内壁に当接して自転しながら前記筒状容器内を公転可能に構成されたコロを有する分散機であって、前記ローターのミルベース供給口側端部に位置するコロが、前記ローターの溝の底部に接した状態における前記筒状容器内面と該コロの最短距離をＧ_１（ｍｍ）、前記ローターのミルベース吐出口側端部に位置するコロが、前記ローターの溝の底部に接した状態における前記円筒容器内面と該コロの最短距離をＧ_２（ｍｍ）とした時、Ｇ_１＞Ｇ_２を満足することを特徴とする分散機。
請求項１に記載の分散機にペーストを供給して分散を行うことを特徴とするペーストの製造方法。
ペーストがプラズマディスプレイ部材形成用ペーストであることを特徴とする請求項２に記載のペーストの製造方法。