JP5412390B2 - Method for producing scandia-stabilized zirconia sheet for solid oxide fuel cell and scandia-stabilized zirconia sheet for solid oxide fuel cell - Google Patents

Method for producing scandia-stabilized zirconia sheet for solid oxide fuel cell and scandia-stabilized zirconia sheet for solid oxide fuel cell Download PDF

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本発明は、固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートを製造するための方法、当該方法で用いるスカンジア安定化ジルコニアスラリーとスカンジア安定化ジルコニアグリーンシート、当該方法で製造された固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシート、および当該固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートを固体電解質膜として有する固体酸化物形燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell, a scandia-stabilized zirconia slurry and a scandia-stabilized zirconia green sheet used in the method, and a solid oxide form produced by the method The present invention relates to a scandia-stabilized zirconia sheet for a fuel cell and a solid oxide fuel cell having the scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell as a solid electrolyte membrane.

燃料電池はクリーンなエネルギー源として注目されており、その用途は家庭用発電から業務用発電、さらには自動車用発電などを主体にして、改良研究や実用化研究が急速に進められている。かかる燃料電池の中でも固体酸化物形燃料電池は、発電効率が高く長期安定性にも優れるものとして家庭用や業務用の電力源として期待されている。   Fuel cells are attracting attention as a clean energy source. Improvements and practical application studies are being rapidly promoted mainly for household power generation, commercial power generation, and automobile power generation. Among such fuel cells, a solid oxide fuel cell is expected as a power source for home use and business use because of its high power generation efficiency and excellent long-term stability.

この固体酸化物形燃料電池においては、固体電解質膜としてセラミックシートが用いられている。セラミックスは、耐熱性などの機械的性質に加え、電気的特性や磁気的特性に優れることによる。中でもジルコニアを主体とするセラミックシートは、優れた酸素イオン伝導性や、耐熱性、耐食性、靭性などを有することから、固体酸化物形燃料電池の固体電解質膜としては主にジルコニアシートが採用されている。   In this solid oxide fuel cell, a ceramic sheet is used as a solid electrolyte membrane. Ceramics are superior in electrical properties and magnetic properties in addition to mechanical properties such as heat resistance. Among them, ceramic sheets mainly composed of zirconia have excellent oxygen ion conductivity, heat resistance, corrosion resistance, toughness, etc., so zirconia sheets are mainly used as solid electrolyte membranes for solid oxide fuel cells. Yes.

ジルコニアシートの原料となるジルコニアには、結晶形を制御するために種々の添加物が添加される。かかる添加物としては、Sc、Y、Yb、Ca、Mg、Er、Dy、Gd、Eu、Al、Hf、Ceなどの酸化物がよく用いられる。一般には、これら添加物が添加されたジルコニアを安定化ジルコニアという。   Various additives are added to zirconia as a raw material for the zirconia sheet in order to control the crystal form. As such additives, oxides such as Sc, Y, Yb, Ca, Mg, Er, Dy, Gd, Eu, Al, Hf, and Ce are often used. Generally, zirconia to which these additives are added is called stabilized zirconia.

これら安定化ジルコニアの中でもスカンジア安定化ジルコニアは、特に酸素イオン伝導性に優れるので、スカンジア安定化ジルコニアからなるシートは固体酸化物形燃料電池の固体電解質膜として利用される。しかしスカンジア含有量の多い安定化ジルコニアからなるシートは、酸素イオン伝導性に優れるものの機械的強度が劣るので、厚くせざるを得ない。また、焼結時に形態不良の発生率が高いという問題がある。特に発生頻度の高い形態不良としては、端部に発生する波状のウネリがある。   Among these stabilized zirconia, scandia-stabilized zirconia is particularly excellent in oxygen ion conductivity. Therefore, a sheet made of scandia-stabilized zirconia is used as a solid electrolyte membrane of a solid oxide fuel cell. However, a sheet made of stabilized zirconia having a high scandia content is excellent in oxygen ion conductivity but poor in mechanical strength, and thus has to be thick. In addition, there is a problem that the occurrence rate of defective shape is high during sintering. In particular, as a form defect having a high occurrence frequency, there is a wavy undulation generated at the end.

ウネリを有するスカンジア安定化ジルコニアシートには、電極を正確にスクリーン印刷できない。また、ウネリが原因となり、集電体との接触面積が低下する。その上、ウネリを有するスカンジア安定化ジルコニアシートを固体電解質膜とする固体酸化物形燃料電池では、セルの積層による荷重や発電時の体積変化による応力がウネリ部分に集中し、そこが起点となって固体電解質膜が破損して電池寿命が短くなるという問題がある。よって、ウネリを有するスカンジア安定化ジルコニアシートは固体電解質膜として用いることはできない。近年、燃料電池の実用化が進み、固体電解質膜とするスカンジア安定化ジルコニアシートの生産量も増えてきているため、ウネリを抑制するための技術はコストを低減する上でも極めて重要となってきている。   The scandia-stabilized zirconia sheet with ungelli cannot be screen printed accurately. Further, due to undulation, the contact area with the current collector is reduced. In addition, in a solid oxide fuel cell using a scandia-stabilized zirconia sheet with ungeli as a solid electrolyte membrane, the load due to cell stacking and the stress due to volume change during power generation are concentrated on the undulation, which is the starting point. Therefore, there is a problem that the solid electrolyte membrane is broken and the battery life is shortened. Therefore, the scandia-stabilized zirconia sheet having undele cannot be used as a solid electrolyte membrane. In recent years, the practical use of fuel cells has progressed, and the production of scandia-stabilized zirconia sheets as solid electrolyte membranes has also increased. Therefore, technology for suppressing undulation has become extremely important in reducing costs. Yes.

ところが、スカンジア安定化ジルコニアシートのウネリを低減するための技術に関しては、これまで十分に検討されていなかったのが実情である。それ故、スカンジア安定化ジルコニアシートのウネリに関する先行技術文献は見出せない。同様に、イットリア安定化ジルコニアシートに関しても、ウネリの改善に関する先行技術文献は見出せていない。しかしながら、イットリア安定化ジルコニアシートについては、その前駆体であるグリーンシートの引張物性に関する知見はいくつか存在する。   However, the technology for reducing the undulation of the scandia-stabilized zirconia sheet has not been sufficiently studied so far. Therefore, there is no prior art document regarding the undulation of scandia-stabilized zirconia sheet. Similarly, there is no prior art document relating to improvement of underi for yttria-stabilized zirconia sheets. However, regarding the yttria-stabilized zirconia sheet, there are some findings regarding the tensile properties of the green sheet that is the precursor.

例えば特許文献1には、セラミックシートの機械的強度を高めると共に形状の歪みを低減するために、グリーンシートの引張破壊伸びを20〜500%に、引張降伏強さを20〜200kgf/cm2(約1.96〜19.6MPa)に調整する製法が記載されてい
る。かかる形状の歪みは主にグリーンシートの切断時に生じるものであるので、切断時に上記条件を満たすのが好ましいとされている。よって、切断時における歪みを抑制するために、引張破壊伸び(最大応力負荷時の伸び率)は20〜500%と非常に大きな値に設定されている。
For example, in Patent Document 1, in order to increase the mechanical strength of the ceramic sheet and reduce the distortion of the shape, the tensile fracture elongation of the green sheet is set to 20 to 500%, and the tensile yield strength is set to 20 to 200 kgf / cm 2 ( The manufacturing method adjusted to about 1.96-19.6 MPa is described. Since the distortion of the shape is mainly caused when the green sheet is cut, it is preferable that the above condition is satisfied at the time of cutting. Therefore, in order to suppress the strain at the time of cutting, the tensile fracture elongation (elongation rate at the maximum stress load) is set to a very large value of 20 to 500%.

また、特許文献2にも、切断工程におけるグリーンシートの破断強度を300〜1000MPa、切断時の最大伸び率を5〜35%に設定する技術が記載されている。当該技術では、切断時の歪みや切断端面のバリを抑制するために、グリーンシートの破断強度が非常に高い範囲に設定されている。   Patent Document 2 also describes a technique for setting the breaking strength of the green sheet in the cutting step to 300 to 1000 MPa and the maximum elongation at the time of cutting to 5 to 35%. In this technology, the breaking strength of the green sheet is set in a very high range in order to suppress distortion during cutting and burrs on the cut end face.

その他、固体酸化物形燃料電池の固体電解質膜は志向されておらず、イオン流制御ヘッドや高精度電界シャッターの部品として用いられ、部分安定化ジルコニアなどからなるものであり、且つ非常に薄いセラミックシートを製造するためものではあるが、グリーンシートの引張強度を10kgf/cm2以上、200kgf/cm2以下(約0.98MPa以上、19.6MPa以下)、伸び率を0.5mm3/kgf以上、25.0mm3/kgf以下とする技術が特許文献3に開示されている。しかし、当該技術の目的はクラックの発生や微細貫通孔の位置精度の低下の抑制に特化しているため、引張強度と伸び率の規定範囲は非常に広いが、貫通孔を良好に形成すべく、伸び率は低いものの引張強度は高いか、引張強度は低いものの伸び率は高いか、或いは両方とも適度に低いグリーンシートしか作製されておらず、引張強度と伸び率の両方が高いグリーンシートの作製例は記載されていない。 In addition, solid oxide membranes for solid oxide fuel cells are not oriented, they are used as parts for ion flow control heads and high-precision electric field shutters, and are composed of partially stabilized zirconia, etc., and a very thin ceramic there is intended for the manufacture of a sheet, but the tensile strength of the green sheet 10 kgf / cm 2 or more, 200 kgf / cm 2 or less (about 0.98MPa or more, less 19.6 MPa), elongation 0.5 mm 3 / kgf or more Patent Document 3 discloses a technique of 25.0 mm 3 / kgf or less. However, the purpose of this technology is specialized in suppressing the occurrence of cracks and the deterioration of the position accuracy of fine through-holes. Therefore, the specified range of tensile strength and elongation is very wide, but the through-holes should be formed well. Although the elongation is low, the tensile strength is high, or the tensile strength is low, but the elongation is high, or both are only moderately low green sheets, and both the tensile strength and elongation are high. A production example is not described.

特開平11−207723号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-207723 特開2001−205607号公報JP 2001-205607 A 特開平10−138226号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-138226

上述したように、従来、固体酸化物形燃料電池の固体電解質膜として用いられるものであって、安定化ジルコニアからなるシートのウネリの低減を主目的に検討された技術は十分ではなかった。   As described above, a technique that has been conventionally used as a solid electrolyte membrane of a solid oxide fuel cell and has been studied mainly for the purpose of reducing undulation of a sheet made of stabilized zirconia has not been sufficient.

そこで本発明は、本発明は、固体酸化物形燃料電池の固体電解質膜として用いられるスカンジア安定化ジルコニアシートを、ウネリの発生を抑制しつつ製造するための方法を提供することを目的とする。また、本発明では、当該方法で用いるスカンジア安定化ジルコニアスラリーとスカンジア安定化ジルコニアグリーンシート、当該方法により製造されたものであり、ウネリが抑制された固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシート、および当該固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートを固体電解質膜として有する固体酸化物形燃料電池を提供することも目的とする。   Therefore, the present invention has an object of providing a method for producing a scandia-stabilized zirconia sheet used as a solid electrolyte membrane of a solid oxide fuel cell while suppressing generation of undulation. Further, in the present invention, a scandia-stabilized zirconia slurry and a scandia-stabilized zirconia green sheet used in the method, and the scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell produced by the method and suppressed in undulation. Another object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell having the scandia-stabilized zirconia sheet for the solid oxide fuel cell as a solid electrolyte membrane.

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。その結果、焼成後におけるスカンジア安定化ジルコニアシートのウネリの発生は、そのグリーンシートの引張試験時における最大応力および最大応力負荷時の伸び率と高い相関性を有し、当該最大応力と最大応力負荷時の伸び率を適切に制御することにより顕著に抑制できることを見出して、本発明を完成した。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, the occurrence of undulation in the scandia-stabilized zirconia sheet after firing has a high correlation with the maximum stress during the tensile test of the green sheet and the elongation at the maximum stress load, and the maximum stress and the maximum stress load. The present invention has been completed by finding that it can be remarkably suppressed by appropriately controlling the elongation at time.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートの製造方法は、スカンジア安定化ジルコニア粒子を含むスラリーをシート状に成形した後に乾燥し、最大応力が5.0MPa以上、20.0MPa以下で且つ最大応力負荷時の伸び率が5.0%以上、20.0%未満であるグリーンシートを作製する工程;および、得られたグリーンシートを焼成し、厚さが100μm超、300μm以下のジルコニアシートとする工程を含むことを特徴とする。   The method for producing a scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell according to the present invention is obtained by forming a slurry containing scandia-stabilized zirconia particles into a sheet and then drying it, and the maximum stress is 5.0 MPa or more and 20.0 MPa. And a step of producing a green sheet having an elongation rate of 5.0% or more and less than 20.0% at the maximum stress load; and firing the obtained green sheet to have a thickness of more than 100 μm and 300 μm or less Including a step of forming a zirconia sheet.

本発明に係る製造方法で使用するスカンジア安定化ジルコニアグリーンシートの原料スラリーに配合する可塑剤としては、数平均分子量が500以上、8000以下のオリゴマー可塑剤を用いることが好ましい。かかるオリゴマー可塑剤を用いれば、グリーンシートのテカリを抑制することができる。   As the plasticizer to be blended in the raw slurry of the scandia-stabilized zirconia green sheet used in the production method according to the present invention, it is preferable to use an oligomer plasticizer having a number average molecular weight of 500 or more and 8000 or less. If such an oligomer plasticizer is used, the shine of the green sheet can be suppressed.

本発明に係る製造方法で使用するスカンジア安定化ジルコニアグリーンシートの原料スラリーに配合するバインダーとしては、酸価が0.1以上、60以下、アミン価が0以上、60以下、水酸基価が0以上、60以下であるアクリレート系共重合体からなるものが好ましい。かかるバインダーを用いれば、スラリーを良好に調製することができ、また、グリーンシートの樹脂フィルムからの剥離性を高められる。   As the binder to be blended in the raw slurry of the scandia-stabilized zirconia green sheet used in the production method according to the present invention, the acid value is 0.1 or more and 60 or less, the amine value is 0 or more and 60 or less, and the hydroxyl value is 0 or more. And those composed of an acrylate copolymer of 60 or less are preferred. If such a binder is used, the slurry can be prepared well, and the peelability of the green sheet from the resin film can be enhanced.

本発明に係る製造方法においては、さらに、最大応力負荷時の伸び率をx%、最大応力をyMPaとしたときに、7≦x<20、y≦−0.25x+14、且つy≧−0.25x+10の関係を満たすスカンジア安定化ジルコニアグリーンシートを作製することが好ましい。かかる規定を満たすグリーンシートを焼成した場合には、ウネリの発生率を30%以下に低減することができ、スカンジア安定化ジルコニアシートの効率的な製造が可能になる。   In the manufacturing method according to the present invention, when the elongation rate under maximum stress loading is x% and the maximum stress is yMPa, 7 ≦ x <20, y ≦ −0.25x + 14, and y ≧ −0. It is preferable to produce a scandia-stabilized zirconia green sheet that satisfies the relationship of 25x + 10. When a green sheet satisfying such a regulation is fired, the rate of occurrence of undulation can be reduced to 30% or less, and an efficient production of a scandia-stabilized zirconia sheet becomes possible.

スカンジア安定化ジルコニア粒子におけるスカンジアの含有率は、5モル%以上とすることが好ましい。当該含有率が5モル%以上であれば、酸素イオン伝導性が著しく向上する。   The scandia content in the scandia-stabilized zirconia particles is preferably 5 mol% or more. If the said content rate is 5 mol% or more, oxygen ion conductivity will improve remarkably.

上記スカンジア安定化ジルコニアグリーンシートを作製するに当たっては、乾燥温度を80℃以上、120℃以下とするか、原料スラリーに占めるバインダーの割合をスカンジア安定化ジルコニア粒子100質量部に対して10質量部以上、20質量部以下とするか、またはスラリー中のスカンジア安定化ジルコニア粒子の平均二次粒子径を0.2μm以上、0.5μm以下とすることが好ましい。これら条件のいずれか1以上を満たすことにより、特に引張試験時における上記最大応力等が上記規定を満たすグリーンシートを作製し易くなり、結果としてウネリが抑制された固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートをより一層効率的に製造することが可能になる。   In preparing the scandia-stabilized zirconia green sheet, the drying temperature is 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, or the ratio of the binder in the raw material slurry is 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the scandia-stabilized zirconia particles. The average secondary particle size of the scandia-stabilized zirconia particles in the slurry is preferably 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. By satisfying any one or more of these conditions, it becomes easy to produce a green sheet in which the above-mentioned maximum stress, etc., in particular during the tensile test satisfies the above-mentioned regulations, and as a result, the scandia stability for solid oxide fuel cells in which undulation is suppressed. It becomes possible to manufacture a zirconia sheet more efficiently.

本発明方法においては、グリーンシートを焼成する前に2週間以上保存することが好ましい。その理由は必ずしも明らかではないが、2週間以上保存した場合には、焼成後におけるウネリが明らかに低減する。   In the method of the present invention, the green sheet is preferably stored for 2 weeks or more before firing. The reason is not necessarily clear, but when stored for 2 weeks or more, undulation after firing is clearly reduced.

本発明に係るスカンジア安定化ジルコニアスラリーは、上記本発明方法で用いられるものであって、スカンジア安定化ジルコニア粒子と、数平均分子量が500以上、8000以下のオリゴマー可塑剤を含むことを特徴とする。   The scandia-stabilized zirconia slurry according to the present invention is used in the above-described method of the present invention, and includes scandia-stabilized zirconia particles and an oligomer plasticizer having a number average molecular weight of 500 or more and 8000 or less. .

上記スラリーとしては、さらに、酸価が0.1以上、60以下、アミン価が0以上、60以下、水酸基価が0以上、60以下であるアクリレート系共重合体からなるバインダーを含むものが好ましい。かかるスラリーはより調製し易く、また、当該スラリーから得られるグリーンシートは樹脂フィルムから剥離し易い。   The slurry further preferably contains a binder made of an acrylate copolymer having an acid value of 0.1 or more and 60 or less, an amine value of 0 or more and 60 or less, and a hydroxyl value of 0 or more and 60 or less. . Such a slurry is more easily prepared, and the green sheet obtained from the slurry is easily peeled from the resin film.

本発明に係るスカンジア安定化ジルコニアグリーンシートは、上記本発明スラリーを成形および乾燥することにより得られるものであって、最大応力が5.0MPa以上、20.0MPa以下で且つ最大応力負荷時の伸び率が5.0%以上、20.0%未満であることを特徴とする。   The scandia-stabilized zirconia green sheet according to the present invention is obtained by molding and drying the slurry of the present invention, and has a maximum stress of 5.0 MPa or more and 20.0 MPa or less and elongation under maximum stress load. The rate is 5.0% or more and less than 20.0%.

本発明の固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートは、上記本発明方法で製造されたものであり、端部におけるウネリの高低差が20μm以下であることを特徴とする。   The scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell of the present invention is produced by the above-described method of the present invention, and has a feature that the difference in height of the undulation at the end is 20 μm or less.

本発明の固体酸化物形燃料電池は、上記本発明に係る固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートを固体電解質膜として有することを特徴とする。   The solid oxide fuel cell of the present invention is characterized by having the scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell according to the present invention as a solid electrolyte membrane.

本発明によれば、スカンジア安定化ジルコニアからなり、且つウネリが顕著に低減されたシートを効率的に製造することができる。かかる本発明スカンジア安定化ジルコニアシートは、ウネリが低減されていることから電極を良好にスクリーン印刷することができる。その上、セルを積層した際に生じる荷重や発電時の体積変化により生じる応力が集中する箇所が低減されていることから、本発明に係るスカンジア安定化ジルコニアシートを固体電解質膜とする固体酸化物形燃料電池は長寿命である。よって本発明は、スカンジア安定化ジルコニアからなるシートを低コストで大量生産することを可能にするものであり、固体酸化物形燃料電池の実用化を一層促進でき得るものとして、産業上非常に有用である。   According to the present invention, it is possible to efficiently manufacture a sheet made of scandia-stabilized zirconia and having significantly reduced undulation. Such scandia-stabilized zirconia sheet of the present invention can screen-print the electrode satisfactorily because undulation is reduced. In addition, since the location where the stress generated by the load generated when the cells are stacked and the volume change during power generation is concentrated is reduced, the solid oxide using the scandia-stabilized zirconia sheet according to the present invention as the solid electrolyte membrane The fuel cell has a long life. Therefore, the present invention makes it possible to mass-produce a sheet made of scandia-stabilized zirconia at low cost, and is very useful industrially as it can further promote the practical application of solid oxide fuel cells. It is.

以下、本発明方法を実施の順番に従って説明する。   Hereinafter, the method of the present invention will be described in the order of execution.

(1) スラリーの調製工程
本発明では、スカンジア安定化ジルコニア粒子を原料粒子として用いる。本発明では、スカンジア安定化ジルコニアからなるシートのウネリを抑制し、固体酸化物電解質膜にした場合における応力集中を無くして耐久性を高め、且つ集電体との接触面積を向上せしめている。
(1) Slurry preparation step In the present invention, scandia-stabilized zirconia particles are used as raw material particles. In the present invention, undulation of the sheet made of scandia-stabilized zirconia is suppressed, stress concentration in the case of a solid oxide electrolyte film is eliminated, durability is improved, and a contact area with the current collector is improved.

安定化ジルコニアとしては、MgO、CaO、SrO、BaOなどのアルカリ土類金属酸化物;Y2、La23、CeO2、Pr23、Nd23、Sm23、Eu23、Gd23、Tb23、Dy23、Ho23、Er23、Yb23などの希土類元素酸化物;Sc23、Bi23、In23等の酸化物を安定化剤として1種もしくは2種以上含有するジルコニアを例示することができる。さらにその他の添加剤として、SiO2、Ge23、B23、SnO2、Ta25、Nb25等が含まれていてもよい。中でも、より高レベルの酸素イオン伝導性と、強度や靭性を確保する上で好ましいのは安定化剤としてスカンジアまたはイットリアを含有する安定化ジルコニアであり、特に酸素イオン伝導性が一段と優れていることから、スカンジアを含む安定化ジルコニアが好ましい。 Stabilized zirconia includes alkaline earth metal oxides such as MgO, CaO, SrO, BaO; Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , eu 2 O 3, Gd 2 O 3, Tb 2 O 3, Dy 2 O 3, Ho 2 O 3, Er 2 O 3, Yb 2 O 3 rare earth element oxides such as; Sc 2 O 3, Bi 2 O 3 Examples thereof include zirconia containing one or more oxides such as In 2 O 3 as a stabilizer. Further, as other additives, SiO 2 , Ge 2 O 3 , B 2 O 3 , SnO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 and the like may be contained. Among them, stabilized zirconia containing scandia or yttria as a stabilizer is preferable in order to ensure a higher level of oxygen ion conductivity and strength and toughness, and in particular, oxygen ion conductivity is more excellent. Therefore, stabilized zirconia containing scandia is preferred.

ジルコニアを安定化ジルコニアとするための金属酸化物の量は、その種類により異なる。例えば、本発明で用いる安定化ジルコニアとしては、スカンジアを4モル%以上含むジルコニアを挙げることができ、スカンジアを5モル%以上含むジルコニアが好ましい。一方、スカンジアの量が多過ぎても性能は頭打ちとなるので、経済的な面から、スカンジアの量としては12モル%以下が好ましい。また、スカンジアの量が多くなると結晶系が菱面体晶になることがあるので、結晶系を立方晶系に安定化するため、第三成分としてセリアやアルミナ等を加えてもよい。なお、スカンジアに含まれるスカンジウムの含有量は、ICP分析、蛍光X線分析、EPMAなどを用いて測定することができるので、当該測定値より安定化ジルコニアに含まれるスカンジアのモル%を算出することができる。   The amount of metal oxide for converting zirconia to stabilized zirconia varies depending on the type. For example, as the stabilized zirconia used in the present invention, zirconia containing 4 mol% or more of scandia can be mentioned, and zirconia containing 5 mol% or more of scandia is preferable. On the other hand, even if the amount of scandia is too large, the performance reaches its peak, so from the economical viewpoint, the amount of scandia is preferably 12 mol% or less. In addition, since the crystal system may become rhombohedral when the amount of scandia increases, ceria, alumina, or the like may be added as a third component in order to stabilize the crystal system into a cubic system. Since the content of scandium contained in scandia can be measured using ICP analysis, X-ray fluorescence analysis, EPMA, etc., the mol% of scandia contained in stabilized zirconia should be calculated from the measured value. Can do.

本発明方法では、先ず、スカンジア安定化ジルコニア粒子を含むスラリーを調製する。当該スラリーは、スカンジア安定化ジルコニア粒子の他、溶媒、バインダー、可塑剤、分散剤などを含む。   In the method of the present invention, first, a slurry containing scandia-stabilized zirconia particles is prepared. The slurry includes a scandia-stabilized zirconia particle, a solvent, a binder, a plasticizer, a dispersant, and the like.

スラリー調製に用いる溶媒としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、1−ヘキサノール等のアルコール類;アセトン、2−ブタノン等のケトン類;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類等を例示することができ、これらから適宜選択して使用する。これらの溶媒は単独で使用し得る他、2種以上を混合して使用することができる。これら溶媒の使用量は、グリーンシート成形時におけるスラリーの粘度を加味して適当に調節するのがよく、好ましくはスラリー粘度が1Pa・s以上、20Pa・s以下、より好ましくは1Pa・s以上、5Pa・s以下の範囲となる様に調整するのがよい。   Solvents used for slurry preparation include alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol and 1-hexanol; ketones such as acetone and 2-butanone; aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane and heptane Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene; acetic acid esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate can be exemplified, and these are appropriately selected and used. These solvents can be used alone or in combination of two or more. The amount of these solvents to be used should be appropriately adjusted in consideration of the viscosity of the slurry during green sheet molding, preferably the slurry viscosity is 1 Pa · s or more, 20 Pa · s or less, more preferably 1 Pa · s or more, It is good to adjust so that it may become the range of 5 Pa.s or less.

スラリーを製造する際に用いられるバインダーの種類は、焼成により分解したり燃焼することで除去されるものであれば格別の制限はなく、従来から知られた有機質のバインダーを適宜選択して使用することができる。有機質バインダーとしては、例えばエチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系及びメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ワックス類、エチルセルロース等のセルロース類等が例示される。   The type of binder used when producing the slurry is not particularly limited as long as it is decomposed by firing or removed by burning, and a conventionally known organic binder is appropriately selected and used. be able to. Examples of organic binders include ethylene copolymers, styrene copolymers, acrylate and methacrylate copolymers, vinyl acetate copolymers, maleic acid copolymers, polyvinyl butyral resins, vinyl acetal resins, Examples thereof include vinyl formal resins, vinyl alcohol resins, waxes, and celluloses such as ethyl cellulose.

これらの中でもグリーンシートの成形性や強度、焼成時の熱分解性などの点から、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の炭素数10以下のアルキル基を有するアルキルアクリレート類;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート等の炭素数20以下のアルキル基を有するアルキルメタクリレート類;ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−1−メチルエチルアクリル酸、ヒドロキシプロピルメタクリレート等のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキルアクリレートまたはヒドロキシアルキルメタクリレート類;ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等のアミノアルキルアクリレートまたはアミノアルキルメタクリレート類;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、モノイソプロピルマレートの如きマレイン酸半エステル等のカルボキシル基含有モノマー等の中から少なくとも1種を重合または共重合させることによって得られるポリマーが好ましく使用される。   Among these, from the viewpoints of green sheet moldability and strength, thermal decomposability during firing, and the like, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, isobutyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, etc. Alkyl acrylates having the following alkyl groups: alkyl groups having 20 or less carbon atoms such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, decyl methacrylate, dodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, and cyclohexyl methacrylate Alkyl methacrylate having hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate Hydroxyalkyl acrylates or hydroxyalkyl methacrylates having a hydroxyalkyl group such as hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxy-1-methylethylacrylic acid and hydroxypropyl methacrylate; aminoalkyl such as dimethylaminoethyl acrylate and dimethylaminoethyl methacrylate Acrylate or aminoalkyl methacrylates; Polymer obtained by polymerizing or copolymerizing at least one of carboxyl group-containing monomers such as maleic acid half ester such as (meth) acrylic acid, maleic acid and monoisopropylmalate Are preferably used.

これらの中でも特に好ましいのは、数平均分子量が5,000以上、200,000以下、より好ましくは10,000以上、50,000以下の(メタ)アクリレート系共重合体である。これらの有機質バインダーは、単独で使用し得る他、必要により2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。特に好ましいのは、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレートおよび/または2−エチルヘキシルアクリレートを60質量%以上含むモノマーの重合体である。   Among these, a (meth) acrylate copolymer having a number average molecular weight of 5,000 or more and 200,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 50,000 or less is particularly preferable. These organic binders can be used alone or in combination of two or more as necessary. Particularly preferable is a polymer of a monomer containing 60% by mass or more of n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate and / or 2-ethylhexyl acrylate.

また、本発明で用いるバインダーとしては、酸価、アミン価、水酸基価が適切なものが好ましい。   Moreover, as a binder used by this invention, a thing with an appropriate acid value, an amine value, and a hydroxyl value is preferable.

酸価とは、バインダー1gを中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数で表される。かかる酸価としては、0.1以上、60以下が好ましく、0.2以上、40以下がより好ましく、0.3以上、20以下がさらに好ましく、0.5以上、15以下がさらに好ましい。酸価を上記範囲に制御することで、スラリー中の安定化ジルコニア粒子を十分に分散することができ、スラリーの流動性を良好に維持できる。なお、酸価は、通常、滴定法により測定することができる。   The acid value is expressed in mg of potassium hydroxide required to neutralize 1 g of binder. The acid value is preferably 0.1 or more and 60 or less, more preferably 0.2 or more and 40 or less, further preferably 0.3 or more and 20 or less, and further preferably 0.5 or more and 15 or less. By controlling the acid value within the above range, the stabilized zirconia particles in the slurry can be sufficiently dispersed, and the fluidity of the slurry can be maintained well. The acid value can usually be measured by a titration method.

アミン価とは、バインダー1gを中和するのに必要な塩酸の量と等量の水酸化カリウムのmg数で表される。かかるアミン価としては、0以上が好ましく、また、60以下が好ましく、50以下がより好ましく、40以下がさらに好ましい。アミン価を上記範囲に制御することで、グリーンシートの柔軟性をより一層良好なものとし、PETフィルムから剥離し易くすることが可能になる。なお、アミン価は、通常、滴定法により測定することができる。   The amine value is represented by the number of mg of potassium hydroxide equivalent to the amount of hydrochloric acid necessary to neutralize 1 g of the binder. The amine value is preferably 0 or more, preferably 60 or less, more preferably 50 or less, and still more preferably 40 or less. By controlling the amine value within the above range, the green sheet can be made more flexible and easily peeled from the PET film. The amine value can usually be measured by a titration method.

水酸基価とは、バインダー1gに含まれる水酸基をアセチル化するのに必要な水酸化カリウムのmg数で表される。かかる水酸基価としては、0以上が好ましく、また、60以下が好ましく、40以下がより好ましく、30以下がさらに好ましく、20以下がさらに好ましい。水酸基価上記範囲に制御することで、均一なスラリーが得られ易くなる。なお、水酸基価は、通常、滴定法により測定することができる。   The hydroxyl value is represented by the number of mg of potassium hydroxide necessary for acetylating the hydroxyl group contained in 1 g of the binder. The hydroxyl value is preferably 0 or more, preferably 60 or less, more preferably 40 or less, further preferably 30 or less, and further preferably 20 or less. By controlling the hydroxyl value within the above range, a uniform slurry can be easily obtained. The hydroxyl value can be usually measured by a titration method.

バインダーが溶媒に溶解している場合には、本発明におけるバインダーの酸価、アミン価、水酸基価は、固形分当たりに換算した数値とする。   When the binder is dissolved in the solvent, the acid value, amine value, and hydroxyl value of the binder in the present invention are numerical values converted per solid content.

バインダーの使用量は適宜調整すればよいが、スカンジア安定化ジルコニア粒子100質量部に対して2質量部以上、40質量部以下程度が好ましい。当該割合が2質量部以上であれば、スカンジア安定化ジルコニア粒子を結合してグリーンシートを作製できる。一方、バインダーは焼成により除去されるものであることから、当該割合は40質量部以下にとどめることが好ましい。当該割合としてより好ましくは5質量部以上、30質量部以下、特に好ましくは10質量部以上、20質量部以下である。特に当該割合を20質量部以下とすることにより、グリーンシートの硬度を比較的高いものとして、焼成時におけるウネリの発生を抑制することができる。   Although the usage-amount of a binder should just be adjusted suitably, about 2 mass parts or more and about 40 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of scandia stabilization zirconia particles. If the said ratio is 2 mass parts or more, a green sheet can be produced by combining scandia-stabilized zirconia particles. On the other hand, since the binder is removed by firing, the ratio is preferably limited to 40 parts by mass or less. The proportion is more preferably 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, and particularly preferably 10 parts by mass or more and 20 parts by mass or less. In particular, by setting the ratio to 20 parts by mass or less, the green sheet can have a relatively high hardness, and generation of undulation during firing can be suppressed.

本発明で用いる可塑剤は、セラミックグリーンシートに柔軟性を付与するために添加する。   The plasticizer used in the present invention is added to impart flexibility to the ceramic green sheet.

可塑剤としては、例えば、低分子可塑剤、コオリゴマー可塑剤および高分子可塑剤がある。低分子可塑剤としては、例えば、フタル酸ジブチルやフタル酸ジオクチルなどフタル酸エステル類を挙げることができる。   Examples of the plasticizer include a low molecular plasticizer, a co-oligomer plasticizer, and a high molecular plasticizer. Examples of the low molecular plasticizer include phthalic acid esters such as dibutyl phthalate and dioctyl phthalate.

コオリゴマー可塑剤および高分子可塑剤としてはポリエステル類が挙げられ、特に下記一般式(1)で表される化合物が好適である。
R−(A−G)n−A−R ・・・ (1)
[式中、Aは二塩基酸残基を示し、Rは一価アルコール残基を示し、Gはグリコール残基を示し、nは重合度を示す]
Examples of the co-oligomer plasticizer and the polymer plasticizer include polyesters, and a compound represented by the following general formula (1) is particularly preferable.
R- (A-G) n- A-R (1)
[In the formula, A represents a dibasic acid residue, R represents a monohydric alcohol residue, G represents a glycol residue, and n represents the degree of polymerization.]

ここで、二塩基酸としては、フタル酸、アジピン酸、セバチン酸などが挙げられる。一価アルコールとしては、メタノール、プロパノール、ブタノール、ネオペンチルアルコール、トリデシルアルコール、イソノニルアルコール、2−エチルヘキシルアルコールなどが挙げられる。グリコールとしては、1,4−ブタンジオール、1,3−プロピレングリコール、エチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロピレングリコール、ネオペンチルグリコールなどのグリコール類;ジエチレングリコールなどのグリコールエーテル類;ポリエチレングリコール誘導体などが挙げられる。重合度は、可塑剤の数平均分子量が500以上、8000以下となるように調整するのが好ましい。   Here, examples of the dibasic acid include phthalic acid, adipic acid, and sebacic acid. Examples of the monohydric alcohol include methanol, propanol, butanol, neopentyl alcohol, tridecyl alcohol, isononyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol and the like. Examples of glycols include 1,4-butanediol, 1,3-propylene glycol, ethylene glycol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-1,3-propylene glycol, neopentyl glycol, and other glycols; Glycol ethers; and polyethylene glycol derivatives. The degree of polymerization is preferably adjusted so that the number average molecular weight of the plasticizer is 500 or more and 8000 or less.

本発明方法で用いる可塑剤としては、特にその数平均分子量が500以上、8000以下のオリゴマー可塑剤が好適である。一般的に、グリーンシートは長尺のまま巻き取られ、切断および焼成の前に保存される。その際、比較的低分子の可塑剤はシート表面に浮き出てくることがあり、特にシートの表面の一部にテカリが発生する原因となる。そこで本発明方法では、数平均分子量が500以上のオリゴマー可塑剤を用いる。一方、数平均分子量が大き過ぎると、溶媒へ速やかに溶解できなかったり、スラリーの粘度が高くなり過ぎる場合があるので、数平均分子量は8000以下が好ましい。   As the plasticizer used in the method of the present invention, an oligomer plasticizer having a number average molecular weight of 500 or more and 8000 or less is particularly suitable. Generally, the green sheet is wound up in a long length and stored before cutting and firing. At that time, a relatively low-molecular plasticizer may float on the surface of the sheet, and this may cause shine on a part of the surface of the sheet. Therefore, in the method of the present invention, an oligomer plasticizer having a number average molecular weight of 500 or more is used. On the other hand, if the number average molecular weight is too large, the number average molecular weight is preferably 8000 or less because it may not be able to dissolve quickly in the solvent or the viscosity of the slurry may become too high.

可塑剤の配合量は、使用するバインダーのガラス転移温度にもよるが、スカンジア安定化ジルコニア粒子100質量部に対して0.5質量部以上、10質量部以下とすることが好ましい。当該割合が0.5質量部未満であると、十分な効果が発揮されない場合があるからであり、一方、10質量部を超えると、かえって可塑性が強くなり過ぎ、また、焼成時の熱分解に悪影響を及ぼし得るからである。さらに好ましくは2質量部以上、8質量部以下であり、特に好ましくは2質量部以上、6質量部以下である。   The blending amount of the plasticizer is preferably 0.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the scandia-stabilized zirconia particles, although it depends on the glass transition temperature of the binder to be used. This is because if the ratio is less than 0.5 parts by mass, sufficient effects may not be exhibited. On the other hand, if it exceeds 10 parts by mass, the plasticity becomes too strong, and thermal decomposition at the time of firing is also caused. This is because it can have an adverse effect. More preferably, they are 2 mass parts or more and 8 mass parts or less, Most preferably, they are 2 mass parts or more and 6 mass parts or less.

スラリーの調製に当たっては、ジルコニア原料粉末の解膠や分散を促進し、スラリーの流動性を増加せしめ、スラリー中でのジルコニア原料粉末の沈降を抑制するため、分散剤を添加してもよい。分散剤としては、例えば、Uniqema社製のKD−4,9、共栄化学工業社製のフローレンG700やG900、ビックケミー社製のBYK−220Sなどのアニオン系分散剤;Uniqema社製のKD−1やDOPA−22、ビックケミー社製のDisperbyk108、112、116などのカチオン系分散剤;ダイセル社製のナラクセルFM−1D、Uniqema社製のB246SF、共栄化学工業社製のNC−500などのノニオン系分散剤を挙げることができる。さらには界面活性剤や消泡剤などを必要に応じて添加することができる。なお、スラリー中の水分量は、できるだけ少ない方が望ましい。   In preparing the slurry, a dispersant may be added to promote peptization and dispersion of the zirconia raw material powder, increase the fluidity of the slurry, and suppress sedimentation of the zirconia raw material powder in the slurry. Examples of the dispersant include anionic dispersants such as KD-4, 9 manufactured by Uniqema, Floren G700 and G900 manufactured by Kyoei Chemical Industry, BYK-220S manufactured by BYK Chemie, and KD-1 manufactured by Uniqema. Cationic dispersants such as DOPA-22, Disperbyk 108, 112, 116 manufactured by Big Chemie; Nonionic dispersants such as Naraxel FM-1D manufactured by Daicel, B246SF manufactured by Uniqema, NC-500 manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd. Can be mentioned. Furthermore, a surfactant, an antifoaming agent, etc. can be added as needed. It is desirable that the amount of water in the slurry is as small as possible.

本発明に係るスラリーにおけるスカンジア安定化ジルコニア粒子の平均二次粒子径(D50)としては、0.08μm以上、0.8μm以下が好ましい。平均二次粒子径が0.8μm以下と比較的細かいスカンジア安定化ジルコニア粒子を用いることで、バインダー使用量を低減することができ、硬度の高いグリーンシートが得られ、結果としてウネリの少ないジルコニアシートが得られる。一方、細か過ぎると分散剤などの必要量が多くなることから、好適には0.08μm以上とする。当該平均二次粒子径としては、0.2μm以上、0.5μm以下程度がより好ましい。 The average secondary particle diameter (D 50 ) of the scandia-stabilized zirconia particles in the slurry according to the present invention is preferably 0.08 μm or more and 0.8 μm or less. By using relatively fine scandia-stabilized zirconia particles having an average secondary particle size of 0.8 μm or less, the amount of binder used can be reduced, and a green sheet with high hardness can be obtained. As a result, a zirconia sheet with less undulation Is obtained. On the other hand, if it is too fine, the necessary amount of a dispersant and the like increases, so that it is preferably 0.08 μm or more. The average secondary particle diameter is more preferably about 0.2 μm or more and 0.5 μm or less.

その他、スラリー中の固形物の平均二次粒子径(D50)は0.08μm以上、0.8μm以下とすることが好ましく、より好ましくは0.2μm以上、0.5μm以下の範囲とし、90体積%径(D90)は2μm以下、より好ましくは0.8μm以上、1.5μm以下とする。この様な粒度構成のスラリーを使用すると、シート状に形成した後の乾燥工程で固形物粒子間に微細で且つ均一なサイズの細孔が形成され易く、適度の加圧とも相まって粗大な気孔が残らなくなり、微細な気孔は焼結により消滅して高密度の焼結体となる。その上、結晶粒径の変動係数も可及的に小さく抑えられ、ひいては、高レベルの破壊靭性値と小さな変動係数の焼結体シートが得られる。 In addition, the average secondary particle diameter (D 50 ) of the solid matter in the slurry is preferably 0.08 μm or more and 0.8 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. The volume% diameter (D 90 ) is 2 μm or less, more preferably 0.8 μm or more and 1.5 μm or less. When a slurry having such a particle size structure is used, fine and uniform pores are easily formed between solid particles in the drying step after forming into a sheet shape, and coarse pores are combined with moderate pressure. The fine pores disappear by sintering and become a high-density sintered body. In addition, the coefficient of variation of the crystal grain size is suppressed as small as possible, and as a result, a sintered body sheet having a high level of fracture toughness value and a small coefficient of variation can be obtained.

スラリー中の固形成分の粒子径は、混合前に制御し、そのままボールミルなどで混合してもよい。また、ボールミルなどによる混合前に、少なくとも分散剤と溶媒とスカンジア安定化ジルコニア粒子をディスパーなどで予備分散した上でボールミルなどにより解砕しつつ混合し、所望の粒子径としてもよい。   The particle size of the solid component in the slurry may be controlled before mixing and may be mixed as it is with a ball mill or the like. In addition, before mixing with a ball mill or the like, at least a dispersant, a solvent, and scandia-stabilized zirconia particles may be preliminarily dispersed with a disper or the like and then mixed while being pulverized with a ball mill or the like to obtain a desired particle size.

原料粉末やスラリー中の固形成分の粒度構成は、下記の方法で測定した値をいう。測定装置としては、堀場製作所製のレーザー回折式粒度分布測定装置「LA−920」などの粒度分布測定装置を用いる。原料粉末の粒度構成は、先ず、蒸留水中に0.2質量%のメタリン酸ナトリウムを添加した水溶液を分散媒とし、当該分散媒100mL中に原料粉末0.01〜1質量%を加え、3分間超音波処理して分散させて測定する。また、スラリー中の固形成分の粒度構成は、スラリー中の溶媒と同組成の溶媒を分散媒として使用し、当該分散媒100mL中に各スラリーを0.01〜1質量%となる様に加え、同様に3分間超音波処理して分散させた後の測定値である。平均二次粒子径(D50)とは、粒径分布曲線における固形分全体積中の50%に相当するときの粒径であり、90体積%径(D90)とは、粒径分布曲線における固形分全体積中の細粒子側から90%に相当するときの粒径である。 The particle size constitution of the solid component in the raw material powder or slurry refers to a value measured by the following method. As the measuring device, a particle size distribution measuring device such as a laser diffraction particle size distribution measuring device “LA-920” manufactured by HORIBA, Ltd. is used. The particle size composition of the raw material powder is as follows. First, an aqueous solution obtained by adding 0.2% by mass of sodium metaphosphate in distilled water is used as a dispersion medium, and 0.01 to 1% by mass of the raw material powder is added to 100 mL of the dispersion medium for 3 minutes. Sonicate and disperse and measure. Moreover, the particle size constitution of the solid component in the slurry uses a solvent having the same composition as the solvent in the slurry as a dispersion medium, and adds each slurry to 0.01 to 1% by mass in 100 mL of the dispersion medium, Similarly, it is a measured value after being sonicated for 3 minutes and dispersed. The average secondary particle size (D 50 ) is the particle size when it corresponds to 50% of the total solid content in the particle size distribution curve, and the 90 volume% size (D 90 ) is the particle size distribution curve. Is the particle size when it corresponds to 90% from the fine particle side in the total volume of solid content.

(2) グリーンシートの成形工程
次に、得られたスラリーをシート状に成形する。成形方法は特に制限されず、ドクターブレード法やカレンダーロール法などの常法を用いる。具体的には、原料スラリーを塗工ダムへ輸送し、ドクターブレードにより均一な厚さとなるように高分子フィルム上にキャスティングし、乾燥することによりグリーンシートとする。
(2) Green sheet forming step Next, the obtained slurry is formed into a sheet. The molding method is not particularly limited, and a conventional method such as a doctor blade method or a calendar roll method is used. Specifically, the raw material slurry is transported to a coating dam, cast on a polymer film so as to have a uniform thickness by a doctor blade, and dried to obtain a green sheet.

本発明は、厚さが100μm超、300μm以下のジルコニアシートを得ることを目的とする。従って、乾燥後におけるグリーンシートの厚さは、焼成工程後のシート厚を考慮して、100μm以上、500μm以下程度にすることが好ましく、110μm以上、400μm以下程度にすることがより好ましい。   An object of the present invention is to obtain a zirconia sheet having a thickness of more than 100 μm and not more than 300 μm. Accordingly, the thickness of the green sheet after drying is preferably about 100 μm or more and 500 μm or less, more preferably about 110 μm or more and 400 μm or less in consideration of the sheet thickness after the firing step.

グリーンシートの形状や大きさは、所望するジルコニアシートの形状や大きさに合わせて決定すればよいが、通常、幅5cm以上、200cm以下程度の幅の長尺とされる。   The shape and size of the green sheet may be determined according to the desired shape and size of the zirconia sheet, but it is usually a long length of about 5 cm to 200 cm.

グリーンシートの乾燥条件は、使用した溶媒の種類などに応じて適宜調整すればよいが、通常は40℃以上、より好ましくは80℃以上で、120℃以下程度とする。乾燥は、一定温度で行ってもよいし、50℃、80℃、120℃の様に順次連続的に昇温して加熱乾燥してもよい。   The green sheet drying conditions may be adjusted as appropriate according to the type of solvent used, but are usually 40 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher and about 120 ° C. or lower. Drying may be performed at a constant temperature, or may be performed by heating by successively raising the temperature sequentially such as 50 ° C., 80 ° C., and 120 ° C.

本発明においては、ジルコニアシートの乾燥温度は特に80℃以上とすることが好ましい。比較的高い温度で乾燥することにより硬度の高いグリーンシートを得ることができ、最終的に焼成後もウネリの少ないジルコニアシートを製造することが可能になる。一方、乾燥温度が過剰に高過ぎるとグリーンシートが硬くなり過ぎたり、高分子フィルムが変形してジルコニアシートの外観異常の原因となることもあるので、好適には120℃以下とする。   In the present invention, the drying temperature of the zirconia sheet is particularly preferably 80 ° C. or higher. By drying at a relatively high temperature, a green sheet with high hardness can be obtained, and finally, a zirconia sheet with little undulation can be produced even after firing. On the other hand, if the drying temperature is too high, the green sheet may become too hard, or the polymer film may be deformed to cause an abnormal appearance of the zirconia sheet.

得られたグリーンシートは、さらに切断して所望の形状や大きさとしてもいいが、通常は長尺のまま巻き取られ、いったん保存される。本発明方法においては、グリーンシートを焼成する前に、常温以上、50℃以下の温度で2週間以上、3ヶ月以内保存することが好ましい。その理由は明らかではないが、グリーンシートを2週間以上保存してから焼成した場合には、焼成後のウネリは明らかに抑制される。かかる保存期間の条件は特に無いが、生産性の問題から3ヶ月以内とすることが好ましい。また、保存温度が高過ぎると、例えばコオリゴマー可塑剤や高分子可塑剤を用いてもブリーディングを起こし、テカリの原因となるので、保存温度としては50℃以下が好ましく、40℃以下がより好ましく、30℃以下がさらに好ましい。また、常温で保存してもよい。ここで、テカリとは、グリーンシートの表面の一部が他の部分よりも光沢が顕著となり、かかるグリーンシートを焼成してジルコニアシートとしたとき、表面に模様が浮き出て外観が悪化する現象をいう。なお、かかるグリーンシートの保存は、長尺のまま行っても所望形状に切断した後に行ってもよいが、保存スペースの問題から長尺のまま保存することが好ましい。   The obtained green sheet may be further cut into a desired shape and size, but is usually wound up in a long form and stored once. In the method of the present invention, it is preferable to store the green sheet at a temperature of normal temperature to 50 ° C. for 2 weeks or more and 3 months or less before firing. The reason is not clear, but when the green sheet is stored for 2 weeks or more and then fired, undulation after firing is clearly suppressed. Although there is no particular condition for such a storage period, it is preferably within 3 months from the viewpoint of productivity. Further, if the storage temperature is too high, for example, even if a co-oligomer plasticizer or a polymer plasticizer is used, bleeding occurs and causes shine. Therefore, the storage temperature is preferably 50 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower. 30 ° C. or lower is more preferable. Moreover, you may preserve | save at normal temperature. Here, shine is a phenomenon in which part of the surface of the green sheet becomes more glossy than the other part, and when such a green sheet is baked into a zirconia sheet, a pattern appears on the surface and the appearance deteriorates. Say. The green sheet may be stored as it is long or after it has been cut into a desired shape, but it is preferable to store the green sheet as it is due to the problem of storage space.

好ましくは、グリーンシートは長尺のまま保存された後、所望の形状に切断する。具体的には、例えば、グリーンシートの抜き型に埋設されたトムソン刃ボディ部のショア強度を40以上、70以下とし、および/またはエッジショア部のショア強度が70以上、80以下であるトムソン刃を使用したり、或いは、グリーンシート切断用金型を使用する。シートの形状は特に制限されず、円形、楕円形、R(アール)を持った角形など何れでもよく、これらのシート内に円形、楕円形、Rを持った角形などの穴を有するものであってもよい。   Preferably, the green sheet is stored in a long shape and then cut into a desired shape. Specifically, for example, the Thomson blade body portion embedded in a green sheet punch has a shore strength of 40 or more and 70 or less, and / or the edge shore portion has a shore strength of 70 or more and 80 or less. Or a green sheet cutting mold. The shape of the sheet is not particularly limited, and may be any of a circle, an ellipse, a square with R (R), etc., and the sheet has holes such as a circle, an ellipse, and a square with R. May be.

なお、上記グリーンシート切断用金型の一例としては、上側中央部金型、下側中央部金型、上側ロの字型金型、下側ロの字型金型の4個の金型の組み合わせからなるものを挙げることができる。当該例においては、上側中央部金型と下側中央部金型とでグリーンシートを固定する。次いで、上側ロの字形金型を下ろし、これがグリーンシートを切断すると同時に下側ロの字形金型が連動して下降する。次に、上側および下側のロの字形金型と上側中央部金型は上昇し、ロの字形金型により周縁部が切断されたグリーンシートは人手またはロボットアームなどにより次の工程に送られ、切断された周縁部は連続的に巻き取られることにより除去される。切断用金型の切断面に使用される材質は特に制限されないが、耐久性を考えるとダイス鋼やハイス鋼、さらに好ましくは超硬合金などが使用される。また、切断用金型には1以上の空気噴出孔を設け、所望の形状に切断処理後に当該空気噴出孔から空気を送入することにより所望形状のグリーンシートから金型を簡便に剥離することができる。切断用金型に設ける空気噴出孔の直径としては、0.1mm以上、1mm以下程度、空気噴出孔の数は、1個以上、80個以下、空気噴出孔から送入する空気の圧力としては、0.1kgf/cm2以上、1kgf/cm2以下とすることで、切断用金型とグリーンシートとを良好に剥離できる。金型の形状は所望のグリーンシート切断形状に従って、円形、楕円形、R(アール)を持った角形など何れでもよく、これらシート内に円形、楕円形、R(アール)を持った角形などの穴を形成する切断用金型であってもよい。 In addition, as an example of the mold for cutting the green sheet, there are four molds including an upper center mold, a lower center mold, an upper square mold, and a lower square mold. The thing which consists of a combination can be mentioned. In this example, the green sheet is fixed by the upper center mold and the lower center mold. Next, the upper B-shaped mold is lowered, and this cuts the green sheet, and at the same time, the lower B-shaped mold descends in conjunction with it. Next, the upper and lower B-shaped molds and the upper center mold rise, and the green sheet whose peripheral edge is cut by the B-shaped molds is sent to the next process by hand or a robot arm. The cut peripheral edge is removed by continuous winding. The material used for the cutting surface of the cutting die is not particularly limited, but in view of durability, die steel, high-speed steel, more preferably cemented carbide is used. In addition, the cutting die is provided with one or more air ejection holes, and after the cutting processing into a desired shape, air is fed from the air ejection holes to easily peel the die from the green sheet having the desired shape. Can do. The diameter of the air ejection holes provided in the cutting mold is about 0.1 mm or more and 1 mm or less, the number of air ejection holes is 1 or more and 80 or less, and the pressure of the air fed from the air ejection holes is , 0.1 kgf / cm 2 or more, by a 1 kgf / cm 2 or less, can be favorably peeled and cut mold and green sheet. The shape of the mold may be any of a circle, an ellipse, a square with R (R) according to the desired cutting shape of the green sheet, and a circle, an ellipse, a square with R (R) in these sheets, etc. A cutting die for forming a hole may be used.

本発明は、引張試験時における最大応力が5.0MPa以上、20.0MPa以下で且つ最大応力負荷時の伸び率が5.0%以上、20.0%未満であるグリーンシートを得ることを特徴とする。本発明者らが見出した実験的事実によれば、当該最大応力と最大応力負荷時の伸び率がかかる範囲内であるグリーンシートを焼成してスカンジア安定化ジルコニアシートとする場合、ウネリが明らかに低減される。その理由は必ずしも明らかではないが、グリーンシートの、当該最大応力と最大応力負荷時の伸び率がこの範囲にあれば、脱脂によるグリーンシートの収縮が均一となり、さらにグリーンシートの切断時やハンドリング時における残留応力が低減されるため、ウネリが抑制されると考えられる。   The present invention provides a green sheet having a maximum stress of 5.0 MPa or more and 20.0 MPa or less during a tensile test and an elongation rate of 5.0% or more and less than 20.0% when the maximum stress is applied. And According to the experimental facts found by the present inventors, when the green sheet within the range in which the maximum stress and the elongation rate at the maximum stress load are within the range is fired to form a scandia-stabilized zirconia sheet, the undulation is clearly Reduced. The reason for this is not necessarily clear, but if the maximum stress of the green sheet and the elongation at the maximum stress load are within this range, the shrinkage of the green sheet due to degreasing will be uniform, and further when cutting or handling the green sheet It is considered that the undulation is suppressed because the residual stress at is reduced.

ウネリの低減の点では、グリーンシートはさらに硬い方、即ち、上記範囲よりも最大応力がさらに大きく最大応力負荷時の伸び率がさらに小さい方が有利ではあるが、それではシートが脆くなりバーズが多発し得る。また、グリーンシートがさらに柔らかい、即ち、上記範囲よりも最大応力がさらに小さく最大応力負荷時の伸び率がさらに大きいと、ウネリが多発する結果となる。それに対して、切断時における残留応力がウネリの原因であることを前提として、降伏点の応力と伸び率を適度なものとすれば、切断時の応力がウネリとして表れ難くなり、また、脱脂工程にて有機物が分解する際のグリーンシートの収縮が均一になり、ウネリが発生し難くなるのではないかと考えられる。   From the viewpoint of reducing undulation, it is advantageous that the green sheet is harder, that is, the maximum stress is larger than the above range and the elongation at the time of the maximum stress load is smaller. However, the sheet becomes brittle and frequent birds are generated. Can do. Further, when the green sheet is softer, that is, when the maximum stress is smaller than the above range and the elongation at the time of the maximum stress load is further larger, undulation is frequently generated. On the other hand, assuming that the residual stress at the time of cutting is the cause of undulation, if the stress and elongation at the yield point are appropriate, the stress at the time of cutting will be difficult to appear as undulation, and the degreasing process It is thought that the shrinkage of the green sheet when the organic matter decomposes becomes uniform, and undulation is difficult to occur.

最大応力と最大応力負荷時の伸び率を測定するには、先ず、引張試験機などを用いてグリーンシート試料に引張応力を与え、当該応力と歪みを測定することによりSSカーブ(応力(Stress)と歪み(Strain)との関係をグラフにしたもの)を測定する。次いで、得られたSSカーブより、グリーンシート試料が破断するまでに負荷される最大の応力を最大応力、最大応力が負荷される点におけるグリーンシート試料の伸び率を最大応力負荷時の伸び率として求める。   In order to measure the maximum stress and the elongation at the time of the maximum stress load, first, a tensile stress is applied to the green sheet sample using a tensile tester, and the SS curve (stress) is measured by measuring the stress and strain. And a graph showing the relationship between strain and strain. Next, from the obtained SS curve, the maximum stress that is applied until the green sheet sample breaks is the maximum stress, and the elongation rate of the green sheet sample at the point where the maximum stress is applied is the elongation rate at the maximum stress load. Ask.

本発明においては、最大応力負荷時の伸び率をx%、最大応力をyMPaとしたときに、7≦x<20、y≦−0.25x+14、且つy≧−0.25x+10の関係を満たすグリーンシートを作製することが特に好ましい。かかる要件を満たすグリーンシートは、特にウネリの発生率を顕著に抑制することができ、且つ打ち抜きや焼成にかかる作業において、非常に扱い易い柔軟性と強度を有している。   In the present invention, when the elongation rate at the maximum stress load is x% and the maximum stress is yMPa, the green satisfies the relationship of 7 ≦ x <20, y ≦ −0.25x + 14, and y ≧ −0.25x + 10. It is particularly preferable to produce a sheet. A green sheet satisfying such requirements can remarkably suppress the occurrence rate of undulation, and has flexibility and strength that are very easy to handle in operations involving punching and firing.

グリーンシートの最大応力と最大応力負荷時の伸び率は、グリーンシートの乾燥温度、バインダー含有量、スカンジア安定化ジルコニア粒子の平均二次粒子径、保存時間、可塑剤含有量、溶剤含有量などにより制御できる。   The maximum stress of the green sheet and the elongation at the maximum stress load depend on the drying temperature of the green sheet, binder content, average secondary particle size of scandia-stabilized zirconia particles, storage time, plasticizer content, solvent content, etc. Can be controlled.

より詳しくは、乾燥温度を高くすると最大応力は大きくなり、最大応力負荷時の伸び率は小さくなる。但し、乾燥温度を高くし過ぎると有機物の分解や塗工時における樹脂フィルムの変形が起こり得る。バインダー含有量を低減すると最大応力は大きくなり、最大応力負荷時の伸び率は小さくなる。ジルコニア粒子の平均二次粒子径を小さくすると最大応力は大きくなり、最大応力負荷時の伸び率は小さくなる。また、必要なバインダー量を低減できるが、当該粒子径が小さ過ぎるとスラリー粘度が高くなり過ぎ、スラリーの取扱性が悪くなる。かかる問題を解消するために溶剤量を増やすと乾燥時間を長くせざるを得ない。また、グリーンシートの保存時間が長いほど、最大応力は大きくなる。   More specifically, when the drying temperature is increased, the maximum stress increases, and the elongation at the time of maximum stress load decreases. However, if the drying temperature is too high, the organic film may be decomposed or the resin film may be deformed during coating. When the binder content is reduced, the maximum stress increases and the elongation at the maximum stress load decreases. When the average secondary particle diameter of the zirconia particles is reduced, the maximum stress increases and the elongation at the maximum stress load decreases. Moreover, although the amount of required binder can be reduced, when the said particle diameter is too small, slurry viscosity will become high too much and the handleability of a slurry will worsen. If the amount of the solvent is increased in order to solve such a problem, the drying time must be lengthened. Further, the longer the storage time of the green sheet, the greater the maximum stress.

可塑剤含有量を少なくすると、最大応力は大きくなり、最大応力負荷時の伸び率は小さくなる。また、溶剤含有量を少なくすると、最大応力は大きくなり、最大応力負荷時の伸び率は小さくなる。   When the plasticizer content is reduced, the maximum stress increases and the elongation at the maximum stress load decreases. Further, when the solvent content is reduced, the maximum stress increases and the elongation at the maximum stress load decreases.

以上のとおり、グリーンシートの最大応力と最大応力負荷時の伸び率は、グリーンシートの乾燥温度などにより調整することができるが、上記調節因子は互いに関連性を有することがあり、また、グリーンシートやジルコニアシートの品質などにも影響を与える。よって本発明においては、予備実験や小規模での製造と、グリーンシートの最大応力および最大応力負荷時の伸び率の測定を繰り返し、上記のとおり乾燥時間などの条件を調整して、所望の最大応力と最大応力負荷時の伸び率を示すグリーンシートを得られる条件を決定すればよい。   As described above, the maximum stress of the green sheet and the elongation at the time of maximum stress loading can be adjusted by the drying temperature of the green sheet, etc., but the above adjustment factors may be related to each other. And the quality of the zirconia sheet. Therefore, in the present invention, preliminary experiments and small-scale production and measurement of the maximum stress of the green sheet and the elongation at the maximum stress load are repeated, and the conditions such as the drying time are adjusted as described above to obtain the desired maximum What is necessary is just to determine the conditions which can obtain the green sheet which shows the elongation rate at the time of stress and the maximum stress load.

(3) 焼成工程
次に、得られたグリーンシートを焼成し、厚さが100μm超、300μm以下のジルコニアシートとする。
(3) Firing step Next, the obtained green sheet is fired to obtain a zirconia sheet having a thickness of more than 100 μm and not more than 300 μm.

焼成条件は適宜調整すればよいが、例えば、1200℃以上、1500℃以下で焼成する。1200℃以上で焼成すれば十分な焼成効果が得られ、高靭性のジルコニアシートが得られる。しかし、焼成温度が高過ぎるとシートの結晶粒径が過大となって靭性が低下するおそれがあるため、上限を1500℃とする。   Firing conditions may be adjusted as appropriate. For example, firing is performed at 1200 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. If fired at 1200 ° C. or higher, a sufficient firing effect is obtained, and a tough zirconia sheet is obtained. However, if the firing temperature is too high, the crystal grain size of the sheet becomes excessive and the toughness may be reduced, so the upper limit is set to 1500 ° C.

焼成温度に至るまでの加熱速度は適宜調整すればよいが、通常、0.05℃/分以上、4℃/分以下程度とすることができる。   The heating rate up to the firing temperature may be adjusted as appropriate, but can usually be about 0.05 ° C./min to 4 ° C./min.

好ましくは、1200℃以上、1500℃以下の焼成温度域で保持すると共に、当該焼結温度より20℃以上、100℃以下低い温度で保持する。保持する時間としては、それぞれ10分間以上、5時間以下程度が好適である。当該条件の下では、焼成炉内の温度分布が小さくなり、シートの焼結性が均質となる。その結果、焼結密度も均質になり、シート内部の位置による破壊靭性値の相違やその変動係数も抑制されることになる。   Preferably, it is held at a firing temperature range of 1200 ° C. or more and 1500 ° C. or less, and is held at a temperature 20 ° C. or more and 100 ° C. or less lower than the sintering temperature. The holding time is preferably about 10 minutes to 5 hours. Under the conditions, the temperature distribution in the firing furnace becomes small, and the sinterability of the sheet becomes uniform. As a result, the sintered density becomes uniform, and the difference in the fracture toughness value depending on the position inside the sheet and the coefficient of variation thereof are suppressed.

さらに本発明では、シートの破壊靭性値の変動係数を抑制するために、焼成炉内の温度分布を±15%以下に調節することが好ましく、±10%以下に抑制することがより好ましい。   Furthermore, in the present invention, in order to suppress the coefficient of variation of the fracture toughness value of the sheet, the temperature distribution in the firing furnace is preferably adjusted to ± 15% or less, and more preferably ± 10% or less.

本発明方法で得られたジルコニアシートはウネリが抑制されており、例えば、ウネリが存在していたとしてもその発生率を30%以下に低減できる。よって、セルを積層した際に生じる荷重や発電時の体積変化により生じる応力が集中する箇所が低減されていることから、本発明に係るスカンジア安定化ジルコニアシートを固体電解質膜とする固体酸化物形燃料電池は長寿命である。   In the zirconia sheet obtained by the method of the present invention, undulation is suppressed. For example, even if undulation is present, the generation rate can be reduced to 30% or less. Therefore, since the location where the stress generated by the load generated when the cells are stacked and the volume change during power generation is concentrated is reduced, the solid oxide form using the scandia-stabilized zirconia sheet according to the present invention as the solid electrolyte membrane Fuel cells have a long life.

なお、本発明においてウネリとは、スカンジア安定化ジルコニアシートの端部(矩形の場合は辺に相当する部分)の高さ方向の凹凸が凹方向に2箇所以上または凸方向に2箇所以上連続してある場合であり、最大高低差が20μm超であることをいうものとする。高低差は、レーザー変位計で計測することができる。   In the present invention, the term “unery” means that the unevenness in the height direction of the end of the scandia-stabilized zirconia sheet (the portion corresponding to the side in the case of a rectangle) is continuous in two or more locations in the concave direction or in two or more locations in the convex direction. It is assumed that the maximum height difference is more than 20 μm. The height difference can be measured with a laser displacement meter.

本発明に係るスカンジア安定化ジルコニアシートを固体電解質膜として固体酸化物形燃料電池を製造するには、常法を用いればよい。以下、簡単に説明する。   In order to produce a solid oxide fuel cell using the scandia-stabilized zirconia sheet according to the present invention as a solid electrolyte membrane, a conventional method may be used. A brief description is given below.

(4) 中間層の形成
上記で得られたスカンジア安定化ジルコニアシートには、中間層を形成してもよい。中間層は、特に固体電解質膜と空気極との反応を抑制するために形成するものである。かかる空気極の成分としては、例えば、Y、Sm、Gd、Nd、Pr、Sc、Ga、Alからなる群より選択される1種または2種以上の金属にドープされたセリア、より具体的にはCe1-zz2-w(式中、MはY、Sm、Gd、Nd、Pr、Sc、Ga、Alからなる
群より選択される1種または2種以上の金属を示し;0.05≦z≦0.4であり;0≦w<0.5である)で表される化学式で示されるものを挙げることができる。
(4) Formation of intermediate layer An intermediate layer may be formed on the scandia-stabilized zirconia sheet obtained above. The intermediate layer is formed particularly for suppressing the reaction between the solid electrolyte membrane and the air electrode. Examples of components of the air electrode include ceria doped with one or more metals selected from the group consisting of Y, Sm, Gd, Nd, Pr, Sc, Ga, and Al. Is Ce 1-z M z O 2-w (wherein, M represents one or more metals selected from the group consisting of Y, Sm, Gd, Nd, Pr, Sc, Ga, Al; 0.05 ≦ z ≦ 0.4; 0 ≦ w <0.5)).

中間層は、常法により形成すればよい。例えば、上記中間層成分に、バインダー、溶剤、可塑剤、さらには必要に応じて分散剤、消泡剤、界面活性剤、接合補助剤、消泡剤、レベリング性向上剤、レオロジー調整剤などを加えて混合することにより、ペーストを調製する。得られたペーストは、印刷に適するように粘度調整してもよい。粘度調整後、例えばバーコーター、スピンコーター、ディッピング装置などにより、上記固体電解質上にコーティングし、或いはスクリーン印刷法などで薄膜状に製膜した後、40〜150℃の温度、例えば50℃、80℃、120℃の様な一定の温度、あるいは順次連続的に昇温して加熱乾燥する。次いで、例えば900〜1300℃、好ましくは950〜1250℃、さらに好ましくは1000〜1200℃の温度で中間層を焼き付ければよい。   The intermediate layer may be formed by a conventional method. For example, a binder, a solvent, a plasticizer, and a dispersant, an antifoaming agent, a surfactant, a bonding aid, an antifoaming agent, a leveling improver, a rheology adjusting agent, etc. In addition, a paste is prepared by mixing. The viscosity of the obtained paste may be adjusted so as to be suitable for printing. After the viscosity is adjusted, for example, it is coated on the solid electrolyte by a bar coater, a spin coater, a dipping device or the like, or formed into a thin film by a screen printing method, and then a temperature of 40 to 150 ° C., for example, 50 ° C., 80 C., 120.degree. C., or successively heated up and dried by heating. Next, the intermediate layer may be baked at a temperature of 900 to 1300 ° C., preferably 950 to 1250 ° C., more preferably 1000 to 1200 ° C.

(5) 燃料極の形成
本発明に係るスカンジア安定化ジルコニアシートの中間層を形成した面或いは形成すべき面とは逆の面上に燃料極を形成する。なお、中間層と燃料極の形成の順序は特に制限されず、また、固体電解質膜の各面にそれぞれ中間層ペーストと燃料極ペーストを塗布乾燥した後に焼結することによって、中間層と燃料極を同時に形成してもよい。
(5) Formation of fuel electrode A fuel electrode is formed on the surface on which the intermediate layer of the scandia-stabilized zirconia sheet according to the present invention is formed or on the surface opposite to the surface to be formed. The order of formation of the intermediate layer and the fuel electrode is not particularly limited, and the intermediate layer and the fuel electrode are formed by applying and drying the intermediate layer paste and the fuel electrode paste on each surface of the solid electrolyte membrane, followed by sintering. May be formed simultaneously.

燃料極の材料としては、例えば、NiOに、イットリウム、サマリウム、ガドリニウムから選ばれる元素の酸化物の少なくとも1種によりドープされたセリア、および/または、イットリウム、スカンジウム、イッテルビウムから選ばれる元素の酸化物の少なくとも1種で安定化されたジルコニアを添加したものを挙げることができる。より具体的な燃料極材料は、例えば、NiO:50〜70質量%と、10モル%スカンジア1モル%セリア安定化ジルコニア:30〜50質量%の混合粉末などである。   Examples of the material of the fuel electrode include ceria doped with NiO and at least one oxide of an element selected from yttrium, samarium, and gadolinium, and / or an oxide of an element selected from yttrium, scandium, and ytterbium. And zirconia stabilized with at least one of the above. More specific fuel electrode materials include, for example, a mixed powder of NiO: 50 to 70% by mass and 10 mol% scandia 1 mol% ceria stabilized zirconia: 30 to 50% by mass.

燃料極ペーストは、上記材料をバインダー等と共に溶媒に添加してよく練合すればよい。また、燃料極ペーストには、必要に応じて可塑剤、分散剤、造孔剤などを添加してもよい。   The fuel electrode paste may be kneaded by adding the above materials to a solvent together with a binder or the like. Moreover, you may add a plasticizer, a dispersing agent, a pore making agent, etc. to a fuel electrode paste as needed.

燃料極ペーストの塗布方法や乾燥条件、焼成条件などは、中間層の形成工程と同様に実施できる。   The fuel electrode paste application method, drying conditions, firing conditions, and the like can be implemented in the same manner as in the intermediate layer forming step.

(6) 空気極の形成
固体電解質膜の各面にそれぞれ中間層と燃料極を形成した後には、当該中間層上に空気極ペーストを塗布乾燥した上で焼成することによってセルとする。
(6) Formation of air electrode After forming an intermediate | middle layer and a fuel electrode in each surface of a solid electrolyte membrane, it is set as a cell by apply | coating and drying an air electrode paste on the said intermediate | middle layer, and baking.

空気極の材料としては、電子導電性に優れ、酸化雰囲気下でも安定なペロブスカイト形酸化物からなるものが一般的に用いられる。具体的には、La0.8Sr0.2MnO3、La0.6Sr0.4CoO3、La0.6Sr0.4FeO3、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83等、ランタンの一部をストロンチウムで置換したランタンマンガナイト、ランタンフェライトやランタンコバルタイト等が空気極材料として好ましい。また、空気極に酸素イオン伝導性を付与するために、希土類などをドープしたセリアを適宜混合することもできる。 As an air electrode material, a material made of a perovskite oxide which is excellent in electronic conductivity and stable even in an oxidizing atmosphere is generally used. Specifically, La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 , La 0.6 Sr 0.4 CoO 3 , La 0.6 Sr 0.4 FeO 3 , La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3, etc., lanthanum manganite in which part of lanthanum is substituted with strontium Lanthanum ferrite, lanthanum cobaltite and the like are preferable as the air electrode material. In addition, in order to impart oxygen ion conductivity to the air electrode, ceria doped with rare earth or the like can be appropriately mixed.

空気極ペーストは、中間層ペーストと同様に、上記材料をバインダー等と共に溶媒へ添加し、必要に応じてさらに分散剤等を添加して調製することができる。さらに、空気極ペーストの塗布方法や乾燥条件、焼成条件などは、中間層の形成工程と同様に実施できる。   Similarly to the intermediate layer paste, the air electrode paste can be prepared by adding the above materials to a solvent together with a binder and the like, and further adding a dispersant as necessary. Furthermore, the air electrode paste application method, drying conditions, firing conditions, and the like can be implemented in the same manner as in the intermediate layer forming step.

上記のとおり製造したセルを常法により積層し、固体酸化物形燃料電池とすることができる。この際、本発明方法で得られたスカンジア安定化ジルコニアシートはウネリの発生率が抑制されているので、セルを積層した際に生じる荷重や発電時の体積変化により生じる応力が集中する箇所が低減されていることから、本発明に係るジルコニアシートを固体電解質膜とする固体酸化物形燃料電池は長寿命である。   Cells manufactured as described above can be laminated by a conventional method to obtain a solid oxide fuel cell. At this time, the scandia-stabilized zirconia sheet obtained by the method of the present invention has a reduced rate of undulation, reducing the concentration of stress caused by the load generated when the cells are stacked and the volume change during power generation. Therefore, the solid oxide fuel cell using the zirconia sheet according to the present invention as a solid electrolyte membrane has a long life.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

実施例1〜9、参考例、実施例11〜16および比較例1
表1〜3の組成にてスラリーを作製した。なお、P以外の可塑剤は、二塩基酸とジオールを重合し、末端を一価アルコールでエステル化したポリエステルである。また、表2中の値はモル%である。
Examples 1 to 9, Reference Example, Examples 11 to 16, and Comparative Example 1
Slurries were prepared with the compositions shown in Tables 1 to 3. The plasticizer other than P is a polyester obtained by polymerizing a dibasic acid and a diol and esterifying a terminal with a monohydric alcohol. The values in Table 2 are mol%.

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得られたスラリーをドクターブレード法にてPETフィルム上に塗工し、96℃で乾燥し、厚さ270μm、幅160mmの長尺グリーンシートを得た。なお、参考例のみ、76℃と96℃の二段階で乾燥を行った。さらに実施例11〜13では、乾燥してから焼成する前に、それぞれ25℃で1日間、2週間および10週間保存した。 The obtained slurry was applied onto a PET film by a doctor blade method and dried at 96 ° C. to obtain a long green sheet having a thickness of 270 μm and a width of 160 mm. Only the reference example was dried in two stages of 76 ° C. and 96 ° C. Further, in Examples 11 to 13, the sample was stored at 25 ° C. for 1 day, 2 weeks, and 10 weeks before being dried and then fired.

ダンベル社製のSD型レバー式試料裁断器であるスーパーダンベルカッターSDK−200を用い、各長尺グリーンシートから下記大きさの試験片を得、下記条件でSSカーブを測定した。
測定機器: インストロンジャパン社製,万能材料試験機4301型
測定時温度: 23℃
測定時湿度: 60%
試験片: 試料長さ:100mm、平行部分(最細部幅):10mm、つかみ部分幅:25mm
つかみ具間隔: 70mm
引張速度: 10mm/分
Using a super dumbbell cutter SDK-200, which is an SD-type lever type sample cutter made by Dumbbell, a test piece having the following size was obtained from each long green sheet, and the SS curve was measured under the following conditions.
Measuring instrument: manufactured by Instron Japan Co., Ltd., universal material testing machine type 4301 Measurement temperature: 23 ° C
Humidity during measurement: 60%
Test piece: Sample length: 100 mm, parallel part (maximum detail width): 10 mm, grip part width: 25 mm
Gripper spacing: 70mm
Tensile speed: 10 mm / min

なお、グリーンシートは測定前に1時間以上試験室に置き、温度や湿度を馴染ませた。得られたSSカーブより、グリーンシート試料が破断するまでに負荷される最大の応力を最大応力、最大応力が負荷される点におけるグリーンシート試料の伸び率を最大応力負荷時の伸び率として求めた。   The green sheet was placed in the test room for 1 hour or more before measurement to adjust the temperature and humidity. From the obtained SS curve, the maximum stress applied until the green sheet sample broke was determined as the maximum stress, and the elongation rate of the green sheet sample at the point where the maximum stress was applied was determined as the elongation rate at the maximum stress load. .

さらに、各長尺グリーンシートから、切断用金型を用いて135mm×135mmの大きさのグリーンシートを100枚切り出し、1400℃で3時間焼成し、スカンジア安定化ジルコニアシートを得た。各ジルコニアシートの縁を手で触れ、目視で観察し、また、変位計で高低差を測定することにより、高低差20μm以上のウネリが発生しているジルコニアシートの数を求め、ウネリ発生率を算出した。各グリーンシートの最大応力、最大応力負荷時の伸び率およびウネリ発生率を表4に示す。   Further, 100 green sheets each having a size of 135 mm × 135 mm were cut out from each long green sheet using a cutting die, and fired at 1400 ° C. for 3 hours to obtain a scandia-stabilized zirconia sheet. By touching the edges of each zirconia sheet with the hand and observing it visually, and measuring the height difference with a displacement meter, the number of zirconia sheets in which undulation with an elevation difference of 20 μm or more is obtained is obtained. Calculated. Table 4 shows the maximum stress of each green sheet, the elongation at the time of maximum stress loading, and the occurrence rate of undulation.

Figure 0005412390
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実施例1〜7のとおり、可塑剤の種類や量などを変更することにより、最大応力と最大応力負荷時の伸び率を本発明の規定範囲内に調整することができた。   As in Examples 1 to 7, by changing the type and amount of the plasticizer, the maximum stress and the elongation at the time of the maximum stress load could be adjusted within the specified range of the present invention.

実施例8と実施例9の比較により、平均二次粒子径の小さな原料ジルコニア粒子を用いるとバインダーの必要量を低減でき、また、最大応力が大きく且つ最大応力負荷時の伸び率の小さなグリーンシートが得られることが分かった。   A comparison between Example 8 and Example 9 shows that when raw material zirconia particles having a small average secondary particle diameter are used, the required amount of binder can be reduced, and the maximum stress is large and the green sheet has a small elongation at the maximum stress load. Was found to be obtained.

実施例8と参考例の比較により、グリーンシートの乾燥温度を調整することにより最大応力が大きく且つ最大応力負荷時の伸び率の小さなグリーンシートが得られることが分かった。 A comparison between Example 8 and the reference example showed that a green sheet having a large maximum stress and a small elongation at the maximum stress load can be obtained by adjusting the drying temperature of the green sheet.

実施例11〜13のとおり、グリーンシートを乾燥してから焼成するまでに保存した場合、保存期間が長くなるほど最大応力が大きく且つ最大応力負荷時の伸び率が小さくなることがわかった。   As shown in Examples 11 to 13, when the green sheet was stored after being dried and then fired, it was found that the longer the storage period, the larger the maximum stress and the smaller the elongation at the maximum stress load.

実施例14〜15のとおり、バインダー量を少なくすると最大応力が大きく且つ最大応力負荷時の伸び率が小さくなることが分かった。   As in Examples 14 to 15, it was found that when the amount of the binder was decreased, the maximum stress was increased and the elongation at the maximum stress load was decreased.

実施例1〜9、参考例および実施例11〜15と実施例16を比較すると、低分子可塑剤を用いた実施例16ではグリーンシートとジルコニアシートの表面の一部にテカリが発生したのに対して、コオリゴマー可塑剤を用いた実施例1〜9、参考例および実施例11〜15ではテカリは一切発生しなかった。 Examples 1 9, when comparing the Reference Example and Examples 11 to 15 and Example 16, the shine on the part of the low molecular weight plasticizer Example 16 In a green sheet of zirconia sheet surface using occur On the other hand, no shine was generated in Examples 1 to 9, Reference Example and Examples 11 to 15 using a co-oligomer plasticizer.

また、グリーンシートの最大応力負荷時の伸び率が本発明範囲よりも大きな比較例1では、焼成によるジルコニアシートのウネリ発生率が30%を超えてしまった。それに対して、最大応力と最大応力負荷時の伸び率が本発明範囲内である実施例1〜9および実施例11〜16では、ウネリ発生率を顕著に低減することができた。このように本発明方法は、固体酸化物形燃料電池の固体電解質膜として有用なスカンジア安定化ジルコニアシートの量産化に資するものとして、非常に有用であることが実証された。 Moreover, in Comparative Example 1 in which the elongation rate at the maximum stress load of the green sheet was larger than the range of the present invention, the undulation rate of the zirconia sheet by firing exceeded 30%. On the other hand, in Examples 1 to 9 and Examples 11 to 16 in which the maximum stress and the elongation at the time of the maximum stress load are within the scope of the present invention, the undulation rate could be remarkably reduced. As described above, it was proved that the method of the present invention is very useful as contributing to mass production of a scandia-stabilized zirconia sheet useful as a solid electrolyte membrane of a solid oxide fuel cell.

実施例17〜19および比較例2〜4
上記実施例1において、ジルコニア安定化剤の種類や割合を表5のとおり変更し、バインダーの量などを必要に応じて調整した以外は同様にして安定化ジルコニアシートを作製し、その導電率と強度を以下のとおり測定した。
Examples 17-19 and Comparative Examples 2-4
In Example 1 above, the stabilized zirconia sheet was prepared in the same manner except that the type and ratio of the zirconia stabilizer was changed as shown in Table 5 and the amount of the binder was adjusted as necessary. The strength was measured as follows.

導電率の測定
各安定化ジルコニアシートの導電率を直流4端子法により測定した。即ち、高速カッターにより各ジルコニアシートを幅約5mm×長さ約4cmに切断し、長さ方向の中央から両側1.5cmの位置に白金ペーストを塗布して100℃で乾燥した後、同中央から両側0.5cmの位置と1.5cmの位置の計4ヶ所に、幅方向に白金線をわたして載せ、さらに4本の白金線上全体に約150gの重しを載せた。白金線の両端2本を電流端子として、約3Vに調整した直流安定化電源から電流を流した。中ほどの2本の白金線は電位差測定端子とした。
Measurement of electric conductivity The electric conductivity of each stabilized zirconia sheet was measured by a DC four-terminal method. That is, each zirconia sheet was cut into a width of about 5 mm and a length of about 4 cm with a high-speed cutter, applied with a platinum paste at positions 1.5 cm on both sides from the center in the length direction, dried at 100 ° C., and then from the center. Platinum wires were placed in the width direction at a total of four locations, 0.5 cm on both sides and 1.5 cm, and a weight of about 150 g was placed on the four platinum wires. Current was passed from a DC stabilized power supply adjusted to about 3 V using two ends of the platinum wire as current terminals. The middle two platinum wires were used as potential difference measuring terminals.

上記シートを電気炉に入れ、電流を流しながら1000℃まで昇温した後、降温途中の950℃と750℃で30分間保持し、安定したところで約10分間の導電率を測定し、得られた数値から平均値を算出した。   The sheet was put into an electric furnace, heated to 1000 ° C. while flowing current, then held at 950 ° C. and 750 ° C. during cooling for 30 minutes, and when it was stable, the conductivity was measured for about 10 minutes. The average value was calculated from the numerical values.

強度の測定
各安定化ジルコニアシートの強度を3点曲げ法により測定した。即ち、高速カッターにより各ジルコニアシートを幅約5mm×長さ約4cmに切断した。得られた試料をスパン20mmの3点曲げ冶具に載せ、インストロンジャパン社製の万能材料試験機4301型によりクロスヘッド速度0.5mm/minで荷重を負荷し、破断した時点までの最大応力を記録した。得られた数値から、JIS R1601に従って強度を求めた。各結果を表5に示す。
Measurement of strength The strength of each stabilized zirconia sheet was measured by a three-point bending method. That is, each zirconia sheet was cut into a width of about 5 mm and a length of about 4 cm with a high-speed cutter. The obtained sample was placed on a three-point bending jig with a span of 20 mm, and a load was applied at a crosshead speed of 0.5 mm / min using a universal material testing machine model 4301 manufactured by Instron Japan. Recorded. From the obtained numerical value, the strength was determined according to JIS R1601. Table 5 shows the results.

Figure 0005412390
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上記結果のとおり、スカンジア安定化ジルコニアシートは、強度が比較的劣るものの、スカンジアを4モル%含む場合はそれほどではないが、スカンジアを6モル%以上含む場合には導電率が非常に優れることが分かった。よって、かかる実験における導電率は酸素イオン伝導性と相関性があるので、スカンジアを5モル%以上含むスカンジア安定化ジルコニアシートは、強度の面から比較的厚膜としなければならないものの、固体酸化物形燃料電池の電解質膜として有用であることが分かった。   As shown in the above results, the scandia-stabilized zirconia sheet is relatively inferior in strength, but not so much when 4 mol% of scandia is included, but it is very excellent in conductivity when 6 mol% or more of scandia is included. I understood. Therefore, since the conductivity in such an experiment has a correlation with the oxygen ion conductivity, the scandia-stabilized zirconia sheet containing 5 mol% or more of scandia must be a relatively thick film in terms of strength, It was found to be useful as an electrolyte membrane for a fuel cell.

実施例1〜9、参考例、実施例11〜16、実施例20〜21、比較例1および比較例5〜7
(1)バインダーの調製
表6に示す割合でモノマーを共重合し、バインダーVとWを調製した。なお、表6中の値はモル%である。
Examples 1 to 9, Reference Example, Examples 11 to 16, Examples 20 to 21, Comparative Example 1 and Comparative Examples 5 to 7
(1) Preparation of binders Monomers were copolymerized at the ratios shown in Table 6 to prepare binders V and W. The values in Table 6 are mol%.

Figure 0005412390
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(2)酸価、アミン価、水酸基価の測定
上記実施例1〜9、参考例、実施例11〜16および比較例1で用いたバインダーX〜Zに加え、上記バインダーV〜Wの酸価、アミン価および水酸基価を、指示薬滴定法により測定した。結果を表7に示す。
(2) Measurement of acid value, amine value, hydroxyl value In addition to binders X to Z used in Examples 1 to 9, Reference Example, Examples 11 to 16 and Comparative Example 1, acid values of the binders V to W were used. The amine value and the hydroxyl value were measured by an indicator titration method. The results are shown in Table 7.

Figure 0005412390
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(3) グリーンシートの作製と諸物性の測定
(3−1) 実施例20
バインダーYを用いた以外は実施例1と同様にしてグリーンシートを作製した。
(3) Production of green sheet and measurement of physical properties (3-1) Example 20
A green sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that the binder Y was used.

(3−2) 実施例21
バインダーYを用いた以外は実施例4と同様にしてグリーンシートを作製した。
(3-2) Example 21
A green sheet was produced in the same manner as in Example 4 except that the binder Y was used.

(3−3) 比較例5
バインダーVを用い、バインダー量を18.5質量部とした以外は実施例6と同様にしてグリーンシートを作製した。ところが、乾燥後、PETフィルムから剥離する際に破れてしまい、ジルコニアシートとすることができなかった。但し、破れなかった箇所から試験片を切り出し、グリーンシートの最大応力と最大応力負荷時伸び率を測定した。
(3-3) Comparative Example 5
A green sheet was produced in the same manner as in Example 6 except that the binder V was used and the binder amount was 18.5 parts by mass. However, after drying, it was torn when it was peeled off from the PET film and could not be made into a zirconia sheet. However, a test piece was cut out from a portion that was not torn, and the maximum stress of the green sheet and the elongation rate under the maximum stress load were measured.

(3−4) 比較例6
上記比較例5において、グリーンシートをPETフィルムから剥離し易くするために可塑剤の量を9.0質量部にした以外は同様にして、グリーンシートを作製して最大応力と最大応力負荷時伸び率を測定し、さらに焼成して得られたジルコニアシートにおけるウネリの発生率を求めた。
(3-4) Comparative Example 6
In the above Comparative Example 5, the green sheet was prepared in the same manner except that the amount of the plasticizer was 9.0 parts by mass in order to make it easy to peel the green sheet from the PET film, and the maximum stress and the maximum stress load elongation were obtained. The rate of occurrence was measured, and the occurrence rate of ungeli in the zirconia sheet obtained by further firing was determined.

(3−5) 比較例7
バインダーWを用いた以外は実施例6と同様にして、スラリーを調製した。ところが、スラリーがゲル状に固まってしまい、均一なスラリーとならなかった。
(3-5) Comparative Example 7
A slurry was prepared in the same manner as in Example 6 except that the binder W was used. However, the slurry was solidified in a gel state and did not become a uniform slurry.

以上の結果を、既に示した実施例1〜9、参考例、実施例11〜16および比較例1の結果と共に、表8に示す。 The above results are shown in Table 8 together with the results of Examples 1 to 9, Reference Example, Examples 11 to 16, and Comparative Example 1 already shown.

Figure 0005412390
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以上の結果のとおり、アミン価が過剰に高いバインダーを用いると、グリーンシートの柔軟性が低くなり、PETフィルムから剥離し難くなる。その際、当然に引張試験時の最大応力と最大応力負荷時伸び率は低くなってしまう。そこで、柔軟性を高めるために可塑剤の量を多くすると、柔軟性が過剰に高くなって最大応力負荷時伸び率が大きくなり過ぎる。また、バインダーの酸価と水酸基価が大き過ぎる場合には、かえってスラリーの流動性が悪くなり、均一なスラリーが得られなくなる。   As described above, when a binder having an excessively high amine value is used, the flexibility of the green sheet is lowered and it is difficult to peel from the PET film. In that case, naturally the maximum stress at the time of a tensile test and the elongation rate at the time of a maximum stress load will become low. Therefore, if the amount of the plasticizer is increased in order to increase the flexibility, the flexibility becomes excessively high and the elongation rate at the maximum stress load becomes too large. On the other hand, when the acid value and the hydroxyl value of the binder are too large, the fluidity of the slurry is deteriorated, and a uniform slurry cannot be obtained.

一方、酸価、アミン価、水酸基価が適度なバインダーを用いると、スラリーを良好に調製できるようになり、また、本発明に係るグリーンシートが容易に得られることが明らかとなった。   On the other hand, it became clear that when a binder having an appropriate acid value, amine value, and hydroxyl value was used, a slurry could be prepared well and the green sheet according to the present invention could be easily obtained.

Claims (11)

固体酸化物形燃料電池用ジルコニアシートを製造するための方法であって、
スカンジア安定化ジルコニア粒子を含むスラリーをシート状に成形した後に乾燥し、最大応力が5.0MPa以上、20.0MPa以下で且つ最大応力負荷時の伸び率が5.0%以上、20.0%未満であるグリーンシートを作製する工程;および
得られたグリーンシートを焼成し、厚さが100μm超、300μm以下のジルコニアシートとする工程;
を含み、
上記のグリーンシート作製工程において、乾燥温度を80℃以上、120℃以下とするか、スラリーに占めるバインダーの割合を、スカンジア安定化ジルコニア粒子100質量部に対して10質量部以上、20質量部以下とするか、または、スラリー中のスカンジア安定化ジルコニア粒子の平均二次粒子径を0.2μm以上、0.5μm以下とするか、いずれか1以上の条件を満たすことを特徴とする固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートの製造方法。
A method for producing a zirconia sheet for a solid oxide fuel cell, comprising:
A slurry containing scandia-stabilized zirconia particles is formed into a sheet and then dried. The maximum stress is 5.0 MPa or more and 20.0 MPa or less, and the elongation at the maximum stress load is 5.0% or more and 20.0%. A step of producing a green sheet that is less than the above; and a step of firing the obtained green sheet to obtain a zirconia sheet having a thickness of more than 100 μm and not more than 300 μm;
Only including,
In said green sheet preparation process, drying temperature shall be 80 degreeC or more and 120 degrees C or less, or the ratio of the binder to a slurry is 10 mass parts or more and 20 mass parts or less with respect to 100 mass parts of scandia stabilization zirconia particles. Or an average secondary particle size of scandia-stabilized zirconia particles in the slurry is 0.2 μm or more and 0.5 μm or less, or any one of the conditions is satisfied For producing a scandia-stabilized zirconia sheet for a fuel cell.
数平均分子量が500以上、8000以下のオリゴマー可塑剤をスラリーに配合する請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートの製造方法。   The method for producing a scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein an oligomer plasticizer having a number average molecular weight of 500 or more and 8000 or less is blended in the slurry. 酸価が0.1以上、60以下、アミン価が0以上、60以下、水酸基価が0以上、60以下であるアクリレート系共重合体からなるバインダーをスラリーに配合する請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートの製造方法。   3. The binder comprising an acrylate copolymer having an acid value of 0.1 or more and 60 or less, an amine value of 0 or more and 60 or less, and a hydroxyl value of 0 or more and 60 or less is blended in the slurry. Of producing a scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell. 最大応力負荷時の伸び率をx%、最大応力をyMPaとしたときに、7≦x<20、y≦−0.25x+14、且つy≧−0.25x+10の関係を満たすグリーンシートを作製する請求項1〜3のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートの製造方法。   Claims for producing a green sheet satisfying the relationship of 7 ≦ x <20, y ≦ −0.25x + 14, and y ≧ −0.25x + 10, where x% is the elongation at maximum stress loading and yMPa is the maximum stress. Item 4. A process for producing a scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell according to any one of Items 1 to 3. スカンジア安定化ジルコニア粒子におけるスカンジアの含有率を5モル%以上とする請求項1〜4のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートの製造方法。   The method for producing a scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein a scandia content in the scandia-stabilized zirconia particles is 5 mol% or more. グリーンシートを焼成する前に2週間以上保存する請求項1〜のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートの製造方法。 The method for producing a scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 5 , wherein the green sheet is stored for 2 weeks or more before firing. 請求項1〜のいずれかに記載の製造方法で用いられるスラリーであって、スカンジア安定化ジルコニア粒子と、数平均分子量が500以上、8000以下のオリゴマー可塑剤を含むことを特徴とするスカンジア安定化ジルコニアスラリー。 A slurry used in the process according to any one of claims 1 to 6 and scandia-stabilized zirconia particles, the number average molecular weight of 500 or more, scandia-stabilized, characterized in that it comprises 8000 following oligomer plasticizer Zirconia slurry. さらに、酸価が0.1以上、60以下、アミン価が0以上、60以下、水酸基価が0以上、60以下であるアクリレート系共重合体からなるバインダーを含む請求項に記載のスカンジア安定化ジルコニアスラリー。 The scandia-stable composition according to claim 7 , further comprising a binder comprising an acrylate copolymer having an acid value of 0.1 to 60, an amine value of 0 to 60, and a hydroxyl value of 0 to 60. Zirconia slurry. 請求項またはに記載のスカンジア安定化ジルコニアスラリーを成形および乾燥することにより得られるスカンジア安定化ジルコニアグリーンシートであって、最大応力が5.0MPa以上、20.0MPa以下で且つ最大応力負荷時の伸び率が5.0%以上、20.0%未満であることを特徴とするスカンジア安定化ジルコニアグリーンシート。 A scandia-stabilized zirconia green sheet obtained by molding and drying the scandia-stabilized zirconia slurry according to claim 7 or 8 , wherein the maximum stress is 5.0 MPa or more and 20.0 MPa or less and when the maximum stress is applied. The scandia-stabilized zirconia green sheet is characterized by having an elongation percentage of 5.0% or more and less than 20.0%. 請求項1〜のいずれかに記載の方法で製造された固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートであって、端部におけるウネリの高低差が20μm以下であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシート。 A solid oxide fuel cell scandia-stabilized zirconia sheet produced by the method according to any one of claims 1 to 6 , wherein a difference in the height of the undulation at the end is 20 µm or less. Scandia-stabilized zirconia sheet for oxide fuel cells. 請求項10に記載の固体酸化物形燃料電池用スカンジア安定化ジルコニアシートを固体電解質膜として有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。 A solid oxide fuel cell comprising the scandia-stabilized zirconia sheet for a solid oxide fuel cell according to claim 10 as a solid electrolyte membrane.
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