JP5797050B2 - Manufacturing method of ceramic sheet - Google Patents

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Description

本発明は、セラミックシートの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a ceramic sheet.

セラミックシートは、優れた機械的強度、電気絶縁性、靭性、耐摩耗性、耐薬品性、及び耐食性等を有することから、各種電子材料、各種構造材料、刃物、及び焼成用のセッター等に利用されている。その中で、アルミナを主体とするセラミックシートは優れた電気絶縁性を有することから厚膜印刷基板及び薄膜回路基板として、窒化アルミニウムを主体とするセラミックシートは優れた熱伝導性と絶縁性を有することからパワーモジュール向け放熱・絶縁基板及び回路基板として、さらにまた、ジルコニアを主体とするセラミックシートは高い酸素イオン伝導性を有することから燃料電池の電解質膜として、活用されている。   Ceramic sheets have excellent mechanical strength, electrical insulation, toughness, wear resistance, chemical resistance, corrosion resistance, etc., so they are used for various electronic materials, various structural materials, blades, firing setters, etc. Has been. Among them, ceramic sheets mainly composed of alumina have excellent electrical insulation, so that ceramic sheets mainly composed of aluminum nitride have excellent thermal conductivity and insulation as thick film printed boards and thin film circuit boards. Therefore, as a heat dissipation / insulation substrate and a circuit board for power modules, a ceramic sheet mainly composed of zirconia is used as an electrolyte membrane of a fuel cell because it has high oxygen ion conductivity.

セラミックシートを電子基板として利用する場合、基板上に導体回路を形成したり電子素子を搭載したりするので、基板となるセラミックシートに反りやウネリがあったり、また、キズ等の表面欠陥があると、導体回路や電子素子の実装が困難になるという不具合が生じる。   When a ceramic sheet is used as an electronic substrate, a conductor circuit is formed on the substrate or an electronic element is mounted. Therefore, the ceramic sheet serving as the substrate is warped or undulated, and has surface defects such as scratches. As a result, it becomes difficult to mount a conductor circuit or an electronic element.

また、近年、燃料電池はクリーンエネルギー源として注目されている。燃料電池のうち、電解質に固体のセラミックを使用している固体酸化物形燃料電池(以下、SOFCと記載する。)は、作動温度が高いため排熱を利用でき、さらに高効率で電力を得ることができる等の長所を有しており、家庭用電源から大規模発電まで幅広い分野での活用が期待されている。   In recent years, fuel cells have attracted attention as clean energy sources. Among fuel cells, a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC) that uses a solid ceramic as an electrolyte can use exhaust heat because of its high operating temperature, and obtains electric power with higher efficiency. It is expected to be used in a wide range of fields from household power sources to large-scale power generation.

SOFCのセルは、基本構造として、カソード(空気極)とアノード(燃料極)との間にセラミックからなる電解質が配置された構造を有する。例えば平型のSOFCは、カソード、電解質シート及びアノードを重ね合わせたものを単セルとする。この単セルがインターコネクタを挟んで複数積み重ねられることによって、高出力が得られる。このような電解質シートには、高い寸法精度及び高い平坦性(反り及びうねりの抑制)等が要求される。したがって、電解質シートの生産コストの低減及び生産性の向上等のために、高い寸法安定性を実現でき、反り及びうねりの発生を抑制でき、且つ、割れ及び欠けの発生を抑制できる製造方法の確立が求められている。   The SOFC cell has a basic structure in which an electrolyte made of ceramic is disposed between a cathode (air electrode) and an anode (fuel electrode). For example, a flat SOFC has a single cell in which a cathode, an electrolyte sheet, and an anode are stacked. High output can be obtained by stacking a plurality of the single cells with the interconnector interposed therebetween. Such an electrolyte sheet is required to have high dimensional accuracy, high flatness (suppression of warpage and undulation), and the like. Therefore, establishment of a manufacturing method capable of realizing high dimensional stability, suppressing the occurrence of warpage and waviness, and suppressing the occurrence of cracks and chipping, in order to reduce the production cost of the electrolyte sheet and improve the productivity. Is required.

SOFCの電解質には、ジルコニア系、セリア系及びランタンガレート系のセラミック材料が好適に用いられる。ジルコニア系セラミック材料としては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)及びスカンジア安定化ジルコニア(ScSZ)等が挙げられる。セリア系セラミック材料としては、イットリア、サマリア及び/又はガドリア等がドープされたセリアが挙げられる。ランタンガレート系セラミック材料としては、ランタンガレート、及び、ランタンガレートのランタン及び/又はガリウムの一部がストロンチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、コバルト、鉄、ニッケル及び/又は銅等で置換されたものが挙げられる。したがって、これらのセラミック系電解質材料からなるシートが、高い寸法安定性を実現でき、反り及びうねりの発生を抑制でき、且つ、割れ及び欠けの発生を抑制できる方法によって、歩留まり良く製造されることが求められる。   For the SOFC electrolyte, zirconia-based, ceria-based, and lanthanum gallate-based ceramic materials are preferably used. Examples of the zirconia ceramic material include yttria stabilized zirconia (YSZ) and scandia stabilized zirconia (ScSZ). Examples of the ceria-based ceramic material include ceria doped with yttria, samaria and / or gadria. As lanthanum gallate ceramic materials, lanthanum gallate and a part of lanthanum gallium and / or gallium are replaced with strontium, calcium, barium, magnesium, aluminum, indium, cobalt, iron, nickel, and / or copper, etc. Can be mentioned. Therefore, a sheet made of these ceramic electrolyte materials can be manufactured with a high yield by a method that can realize high dimensional stability, suppress the occurrence of warpage and waviness, and suppress the occurrence of cracks and chips. Desired.

セラミックシートは、通常、セラミック原料粉末、バインダー及び溶剤等を混合及び粉砕して得られるスラリーをドクターブレード法等によりテープ状に成形してグリーンテープを作製し、このグリーンテープを所定形状に切断・打ち抜きしたグリーンシートを焼成することによって作製できる。通常、グリーンシートを焼成する際は、生産性を上げるため、さらにシートの高い平坦性を実現するため等の目的で、セラミックセッターの上にセラミック多孔質スペーサとグリーンシートとを交互に積み重ねて積層体とし、この積層体の状態でグリーンシートが焼成される(例えば、特許文献1参照)。   A ceramic sheet is usually formed into a tape shape by a slurry obtained by mixing and pulverizing ceramic raw material powder, a binder, a solvent and the like into a tape shape by a doctor blade method or the like, and the green tape is cut into a predetermined shape. It can be produced by firing a punched green sheet. Normally, when firing green sheets, ceramic porous spacers and green sheets are alternately stacked on the ceramic setter for the purpose of increasing productivity and realizing high flatness of the sheet. The green sheet is fired in the state of the laminate (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−302515号公報JP 2007-302515 A 特開平3−16965号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-16965 特開平8−290976号公報JP-A-8-290976

しかし、セラミックシート、特にSOFC用の電解質シートに要求される寸法精度等が高くなってきている。したがって、従来の方法では、そのような高い要求を満たすセラミックシートを歩留まり良く製造することが困難になってきている。   However, the dimensional accuracy required for ceramic sheets, particularly electrolyte sheets for SOFC, is increasing. Therefore, in the conventional method, it has become difficult to produce a ceramic sheet satisfying such high requirements with a high yield.

そこで、本発明は、セラミックシート、特にSOFC用の電解質シートを歩留まり良く製造できる方法を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the method which can manufacture a ceramic sheet, especially the electrolyte sheet for SOFC with a sufficient yield.

上記の課題を解決するために、本発明者は、セラミックシート用のグリーンシートの積層工程及び焼成工程について検討を行い、積層体の状態でグリーンシートを焼成する際の問題点と製造されるセラミックシートの歩留まりとの関係を見出した。生産性向上のため、積層体に含まれるスペーサ及びグリーンシートの数は増加する傾向にある。すなわち、積層体の高さは増加する傾向にある。その結果、積層体は、少しの力、例えばスペーサとグリーンシートとが重ね合わされた後に焼成炉まで移動する際にかかる小さな力でも、ずれたり崩れたりする。本発明者は、積層体にずれや崩れが生じたままの状態でグリーンシートを焼成すると、製造されるセラミックシートに寸法異常、反り及びうねり異常、外観異常(キズ等の発生)、さらに割れ及び欠けが発生して、歩留まりが低下することを突き止めた。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has studied a lamination process and a firing process of a green sheet for a ceramic sheet, and problems when firing the green sheet in the state of the laminate and a ceramic to be manufactured I found out the relationship with the yield of seats. In order to improve productivity, the number of spacers and green sheets included in the laminate tends to increase. That is, the height of the laminate tends to increase. As a result, the laminated body is displaced or broken even by a small force, for example, a small force applied when moving to the firing furnace after the spacer and the green sheet are overlapped. When the present inventor fires a green sheet in a state in which the laminate is left displaced or collapsed, the produced ceramic sheet has abnormal dimensions, warpage and waviness, abnormal appearance (occurrence of scratches, etc.), cracks and It was found that chipping occurred and the yield decreased.

なお、アルミナ基板の製造には、一般的に、アルミナのグリーンシート同士を積層した状態で焼成する方法が用いられている。したがって、アルミナのグリーンシートの積層体について、積層されたグリーンシートのずれを抑制する技術も種々提案されている(特許文献2及び3参照)。しかし、SOFC用の電解質シートとして製造されるセラミックシートは、上述したような、非常に高い要求を満たす必要がある。そのため、アルミナ基板で利用される従来の製造方法をそのまま利用すると、却って、寸法異常、割れ及び欠け等の問題が発生して、歩留まりが低下すると考えられる。   For the production of an alumina substrate, a method of firing in a state where alumina green sheets are laminated is generally used. Therefore, various techniques for suppressing the deviation of the laminated green sheets have been proposed for a laminate of alumina green sheets (see Patent Documents 2 and 3). However, a ceramic sheet manufactured as an electrolyte sheet for SOFC needs to satisfy the very high requirements as described above. Therefore, if the conventional manufacturing method used for the alumina substrate is used as it is, problems such as dimensional anomalies, cracks and chips occur, and the yield is considered to decrease.

そこで、本発明者は、上記の点を全て考慮して、以下の本発明に到達した。   Therefore, the present inventor has reached the following present invention in consideration of all the above points.

本発明のセラミックシートの製造方法は、
(I)セラミックセッター上に、セラミック多孔質スペーサとセラミックシート用のグリーンシートとを、最下層及び最上層に前記セラミック多孔質スペーサが配置されるように交互に、且つ、前記グリーンシートの外縁が前記セラミック多孔質スペーサの外縁よりも0.5mm以上10.0mm以下の範囲で内側に位置するように積み重ねて、前記セラミック多孔質スペーサと前記グリーンシートとからなる積層体を配置する工程と、
(II)前記積層体を構成している前記セラミック多孔質スペーサを、当該スペーサの側端面の少なくとも一部で互いに接合することによって、前記積層体全体を固定する工程と、
(III)前記積層体の状態で前記グリーンシートを焼成する工程と、
を含む。
The method for producing the ceramic sheet of the present invention comprises:
(I) On the ceramic setter, the ceramic porous spacer and the green sheet for the ceramic sheet are alternately arranged so that the ceramic porous spacer is disposed in the lowermost layer and the uppermost layer, and the outer edge of the green sheet is Stacking the ceramic porous spacer and the green sheet so as to be positioned on the inner side within a range of 0.5 mm to 10.0 mm from the outer edge of the ceramic porous spacer; and
(II) fixing the entire multilayer body by bonding the ceramic porous spacers constituting the multilayer body with at least a part of the side end surfaces of the spacers;
(III) firing the green sheet in the state of the laminate;
including.

本発明の製造方法では、工程(II)において、積層体を構成しているセラミック多孔質スペーサ同士が接合されて固定されるので、その間に挟まれたグリーンシートもスペーサと一体的に固定される。したがって、積層体がずれたり崩れたりすることがない。また、積層体は、工程(I)において、セラミック多孔質スペーサとグリーンシートとが、グリーンシートの外縁がセラミック多孔質スペーサの外縁よりも0.5mm以上10.0mm以下の範囲で内側に位置するように積み重ねられることによって、形成されている。すなわち、積層体の側端面を構成しているのは、セラミック多孔質スペーサの外縁である。したがって、積層体全体を固定するための手段として、例えば粘着剤等の化学物質が使用された場合でも、当該手段と接触するのはスペーサのみであり、グリーンシート自体は当該手段と接触しない。したがって、グリーンシートは、積層体の固定のため(セパレータ同士の接合のため)に如何なる手段が使用される場合であっても、その手段に汚染されることなく、焼成されることができる。これらの結果、セラミックシートが、高い歩留まりで製造できる。   In the manufacturing method of the present invention, in the step (II), the ceramic porous spacers constituting the laminated body are joined and fixed, so that the green sheet sandwiched therebetween is also fixed integrally with the spacer. . Therefore, the laminate does not shift or collapse. Further, in the step (I), the laminated body has the ceramic porous spacer and the green sheet positioned on the inner side in the range where the outer edge of the green sheet is 0.5 mm or more and 10.0 mm or less than the outer edge of the ceramic porous spacer. It is formed by being stacked. That is, the outer edge of the ceramic porous spacer constitutes the side end surface of the laminate. Therefore, even when a chemical substance such as an adhesive is used as a means for fixing the entire laminate, only the spacer contacts the means, and the green sheet itself does not contact the means. Therefore, the green sheet can be fired without being contaminated by any means used for fixing the laminate (for joining the separators). As a result, the ceramic sheet can be manufactured with a high yield.

本発明の製造方法の工程(I)において作製される、セラミック多孔質スペーサとセラミックシート用のグリーンシートとからなる積層体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the laminated body which consists of a ceramic porous spacer and the green sheet for ceramic sheets produced in process (I) of the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法の工程(II)において、セラミック多孔質スペーサの側端面同士が粘着テープによって互いに接合された状態を示す断面図である。In process (II) of the manufacturing method of this invention, it is sectional drawing which shows the state by which the side end surfaces of the ceramic porous spacer were mutually joined by the adhesive tape. (a)〜(e)は、それぞれ、積層体の最上層又は最下層のセラミック多孔質スペーサから見た状態の、粘着テープの数及びその位置を示す平面図である。(A)-(e) is a top view which shows the number of the adhesive tapes of the state seen from the ceramic porous spacer of the uppermost layer of the laminated body, or the lowest layer, respectively, and its position. 積層体の最上層又は最下層のセラミック多孔質スペーサから見た状態のワックスの塗布位置を示す平面図である。It is a top view which shows the application | coating position of the wax of the state seen from the ceramic porous spacer of the uppermost layer or lowermost layer of a laminated body. 実施例3において、ワックスを付着させるグリーンシート上の位置を説明するための図である。In Example 3, it is a figure for demonstrating the position on the green sheet which adheres wax.

以下、本発明の実施の形態について、具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.

本実施の形態のセラミックシートの製造方法は、
(I)セラミックセッター上に、セラミック多孔質スペーサとセラミックシート用のグリーンシートとを、最下層及び最上層に前記セラミック多孔質スペーサが配置されるように交互に、且つ、前記グリーンシートの外縁が前記セラミック多孔質スペーサの外縁よりも0.5mm以上10.0mm以下の範囲で内側に位置するように積み重ねて、前記セラミック多孔質スペーサと前記グリーンシートとからなる積層体を配置する工程と、
(II)前記積層体を構成している前記セラミック多孔質スペーサを、当該スペーサの側端面の少なくとも一部で互いに接合することによって、前記積層体全体を固定する工程と、
(III)前記積層体の状態で前記グリーンシートを焼成する工程と、
を含む。
The method for producing the ceramic sheet of the present embodiment is as follows:
(I) On the ceramic setter, the ceramic porous spacer and the green sheet for the ceramic sheet are alternately arranged so that the ceramic porous spacer is disposed in the lowermost layer and the uppermost layer, and the outer edge of the green sheet is Stacking the ceramic porous spacer and the green sheet so as to be positioned on the inner side within a range of 0.5 mm to 10.0 mm from the outer edge of the ceramic porous spacer; and
(II) fixing the entire multilayer body by bonding the ceramic porous spacers constituting the multilayer body with at least a part of the side end surfaces of the spacers;
(III) firing the green sheet in the state of the laminate;
including.

まず、工程(I)で用いられるセラミックシート用のグリーンシートについて、SOFC用の電解質シートを例に挙げて説明する。本実施の形態の製造方法において用いられるSOFC用の電解質シート用のグリーンシートは、例えば、セラミック系電解質原料粉末に、バインダー及び溶剤を添加し、さらに必要に応じて分散剤、可塑剤、潤滑剤及び消泡剤等を添加してスラリーを調製し、このスラリーをテープ状に成形して乾燥させたグリーンテープを所定形状に切断・打ち抜きすることによって得ることができる。   First, the ceramic sheet green sheet used in step (I) will be described by taking an SOFC electrolyte sheet as an example. The green sheet for the electrolyte sheet for SOFC used in the manufacturing method of the present embodiment includes, for example, a binder and a solvent added to the ceramic electrolyte raw material powder, and further, a dispersant, a plasticizer, and a lubricant as necessary. And an antifoaming agent or the like is added to prepare a slurry, and the green tape obtained by forming the slurry into a tape shape and drying it is cut and punched into a predetermined shape.

セラミック系電解質原料粉末としては、MgO、CaO、SrO及びBaO等のアルカリ土類金属酸化物;Sc23、Y23、La23、CeO2、Pr23、Nd23、Sm23、Eu23、Gd23、Tb23、Dy23、Ho23、Er23及びYb23等の希土類元素酸化物;及び、Bi23及びIn23等の酸化物、から選択される1種もしくは2種以上を、安定化剤として含有するジルコニアの粉末を例示できる。さらに、その他の添加剤として、SiO2、Ge23、B23、SnO2、Ta25及びNb25から選択される何れかの酸化物が含まれていてもよい。これらの中でも、より高レベルの酸素イオン伝導性、強度及び靭性を確保する上で好ましいのは、スカンジア、イットリア、セリア及びイッテルビアからなる群から選択される少なくとも何れか1種を安定化剤として含む、安定化ジルコニアである。安定化ジルコニア全体における安定化剤の含有量は、スカンジアで4〜12モル%、イットリアで3〜10モル%、セリアで0.5〜2モル%、イッテルビアで4〜15モル%である。結晶系は正方晶系であってもよいし立方晶系であってもよいが、スカンジアを含むジルコニアの場合、スカンジアの含有量が多くなると結晶系が菱面体晶に転移することがあるので、結晶系を立方晶系に安定化するために、第三成分としてセリアやアルミナ等を加えてもよい。以下、例えば、4モル%のスカンジアで安定化されたジルコニア(「4モル%のスカンジアを安定化剤として含むジルコニア」という意味。以下、同様の表現を同様の意味で用いる。)を4ScSZ、10モル%のスカンジア及び1モル%のセリアで安定化されたジルコニアを10Sc1CeSZ、8モル%のイットリアで安定化されたジルコニアを8YSZと表記する。 Examples of the ceramic electrolyte raw material powder include alkaline earth metal oxides such as MgO, CaO, SrO and BaO; Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , rare earth element oxides such as 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 and Yb 2 O 3 ; Examples thereof include zirconia powder containing one or more selected from oxides such as Bi 2 O 3 and In 2 O 3 as a stabilizer. Further, as other additives, any oxide selected from SiO 2 , Ge 2 O 3 , B 2 O 3 , SnO 2 , Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 may be contained. Among these, in order to ensure a higher level of oxygen ion conductivity, strength and toughness, at least one selected from the group consisting of scandia, yttria, ceria and ytterbia is included as a stabilizer. , Stabilized zirconia. The content of the stabilizer in the entire stabilized zirconia is 4 to 12 mol% for scandia, 3 to 10 mol% for yttria, 0.5 to 2 mol% for ceria, and 4 to 15 mol% for ytterbia. The crystal system may be a tetragonal system or a cubic system, but in the case of zirconia containing scandia, if the scandia content increases, the crystal system may transition to rhombohedral crystals. In order to stabilize the crystal system into a cubic system, ceria, alumina or the like may be added as a third component. Hereinafter, for example, zirconia stabilized with 4 mol% of scandia (meaning “zirconia containing 4 mol% of scandia as a stabilizer”. Hereinafter, the same expression is used in the same sense.) 4ScSZ, 10 Zirconia stabilized with mol% scandia and 1 mol% ceria is denoted as 10Sc1CeSZ, and zirconia stabilized with 8 mol% yttria is denoted as 8YSZ.

セラミック系電解質原料粉末としては、他に、セリア系セラミック材料の粉末及びランタンガレート系セラミック材料の粉末を用いることもできる。セリア系セラミック材料としては、イットリア、サマリア及び/又はガドリア等がドープされたセリアが挙げられる。ランタンガレート系セラミック材料としては、ランタンガレート、及び、ランタンガレートのランタン及び/又はガリウムの一部がストロンチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、コバルト、鉄、ニッケル及び/又は銅等で置換されたものが挙げられる。   As the ceramic electrolyte raw material powder, ceria-based ceramic material powder and lanthanum gallate-based ceramic material powder can also be used. Examples of the ceria-based ceramic material include ceria doped with yttria, samaria and / or gadria. As lanthanum gallate ceramic materials, lanthanum gallate and a part of lanthanum gallium and / or gallium are replaced with strontium, calcium, barium, magnesium, aluminum, indium, cobalt, iron, nickel, and / or copper, etc. Can be mentioned.

本実施の形態で用いられるSOFC用の電解質シート用のグリーンシートは、以上のようなセラミック系電解質原料粉末を用いて作製されるものである。   The green sheet for the SOFC electrolyte sheet used in the present embodiment is produced using the ceramic electrolyte raw material powder as described above.

また、セラミックシートの主要素材となるセラミック粉末としては、アルミナ系粉末、チタニア系粉末、マグネシア系粉末、窒化アルミニウム系粉末、ホウ珪酸ガラス系粉末、コージェライト系粉末、ムライト系粉末、及びこれら2種以上からなる複合粉末等を挙げることができる。また、セラミック粉末として、ジルコニア系粉末、セリア系粉末及びランタンガレート系粉末を用いることも可能である。   The ceramic powders that are the main material of the ceramic sheet include alumina powder, titania powder, magnesia powder, aluminum nitride powder, borosilicate glass powder, cordierite powder, mullite powder, and these two types. A composite powder comprising the above can be mentioned. In addition, zirconia powder, ceria powder, and lanthanum gallate powder can be used as the ceramic powder.

回路を形成したり電子素子を搭載したりするための電子基板用セラミックシートの素材として特に好ましいのはアルミナ系粉末であり、放熱・絶縁基板として特に好ましいのは窒化アルミニウム系粉末である。アルミナ系粉末としては、アルミナのみ、並びに、MgO、CaO、SrO及びBaO等のアルカリ土類金属の酸化物、Y23、La23及びCeO2等の希土類元素の酸化物、Y23、La23及びCeO2等の希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニア、焼結時にガラス質を形成し易いSiO2、K2O及びB23等の酸化物、Na23−SiO2−MgO系ガラス等のガラス成分等を、1種又は2種以上含むアルミナ系セラミックからなる粉末が挙げられる。窒化アルミニウム系粉末としては、窒化アルミニウムのみ、並びに、MgO、CaO、SrO及びBaO等のアルカリ土類金属の酸化物、Y23、La23及びCeO2等の希土類元素の酸化物等を、1種又は2種以上含む窒化アルミニウム系セラミックからなる粉末が挙げられる。 Alumina-based powder is particularly preferable as a material for a ceramic sheet for an electronic substrate for forming a circuit or mounting an electronic element, and an aluminum nitride-based powder is particularly preferable as a heat dissipation / insulating substrate. Examples of the alumina-based powder include alumina alone, oxides of alkaline earth metals such as MgO, CaO, SrO and BaO, oxides of rare earth elements such as Y 2 O 3 , La 2 O 3 and CeO 2 , Y 2 Zirconia stabilized with oxides of rare earth elements such as O 3 , La 2 O 3 and CeO 2 , oxides such as SiO 2 , K 2 O and B 2 O 3 that easily form glass during sintering, Na Examples thereof include powders made of alumina ceramics containing one or more glass components such as 2 O 3 —SiO 2 —MgO glass. Examples of the aluminum nitride powder include only aluminum nitride, oxides of alkaline earth metals such as MgO, CaO, SrO and BaO, oxides of rare earth elements such as Y 2 O 3 , La 2 O 3 and CeO 2 May be a powder made of an aluminum nitride-based ceramic containing one kind or two or more kinds.

グリーンシートの作製に用いられるバインダーの種類には制限がなく、従来の電解質シートの製造方法で公知となっている有機バインダーの中から適宜選択できる。有機バインダーとしては、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、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルアルコール系樹脂、エチルセルロース等のセルロース類及びワックス類等が例示される。これらの中でもグリーンシートの成形性や強度、特に量産のために大量焼成するときの熱分解性等の点から、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、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキ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、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又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又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等の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種を重合又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。   There is no restriction | limiting in the kind of binder used for preparation of a green sheet, It can select suitably from the organic binders well-known with the manufacturing method of the conventional electrolyte sheet. Organic binders include ethylene copolymers, styrene copolymers, acrylate and methacrylate copolymers, vinyl acetate copolymers, maleic acid copolymers, vinyl acetal resins, vinyl formal resins, polyvinyl Examples include butyral resin, vinyl alcohol resin, celluloses such as ethyl cellulose, and waxes. Among these, green acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, isobutyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl from the viewpoint of green sheet moldability and strength, especially thermal decomposability when mass-baking for mass production. Alkyl acrylates having an alkyl group having 10 or less carbon atoms such as acrylates; 20 or less carbon atoms such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, dodecyl methacrylate, lauryl methacrylate Alkyl methacrylates having various alkyl groups; hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acetate Hydroxyalkyl acrylates or hydroxyalkyl methacrylates having a hydroxyalkyl group such as rate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate; aminoalkyl acrylates or aminoalkyl methacrylates such as dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate; (meth) acrylic acid A polymer obtained by polymerizing or copolymerizing at least one of monomers containing a carboxyl group such as maleic acid half ester such as maleic acid and monoisopropylmalate is preferably used.

グリーンシートの作製に用いられる溶剤の種類には制限がなく、従来の電解質シートの製造方法で公知となっている溶剤の中から適宜選択できる。例えば、炭素数が2〜4のエタノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルキルアルコール;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、等の中から適宜選択した溶剤を使用できる。これらの溶剤は、単独で使用してもよいし、2種以上を適宜混合して使用してもよい。   There is no restriction | limiting in the kind of solvent used for preparation of a green sheet, It can select suitably from the solvents well-known with the manufacturing method of the conventional electrolyte sheet. For example, alkyl alcohols having 2 to 4 carbon atoms such as ethanol, isopropanol and n-butanol; alcohols such as 1-hexanol; ketones such as acetone and 2-butanone; aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane and heptane Solvents appropriately selected from: aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene; acetic esters such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

必要に応じて用いられる分散剤、可塑剤、潤滑剤及び消泡剤には、従来の製造方法で電解質シートを製造する際に用いられる公知の分散剤、可塑剤、潤滑剤及び消泡剤を、それぞれ用いることができる。   Dispersants, plasticizers, lubricants and antifoaming agents used as necessary include known dispersants, plasticizers, lubricants and antifoaming agents used in the production of electrolyte sheets by conventional production methods. , Can be used respectively.

セラミック原料粉末、バインダー及び溶剤等を混合して作製されたスラリーを、通常の方法、例えばドクターブレード法、押出成形法又はカレンダーロール法等によりテープ状に成形し、乾燥させたグリーンテープを、所定の形状に切断することによって、セラミックシート用のグリーンシートを作製できる。なお必要に応じて、グリーンシートの表面を粗化する工程が含まれていてもよい。グリーンシートの大きさ及び厚さは、目的とするセラミックシートの形状、大きさ及び厚さと、焼成による収縮率とから求められる。   A slurry prepared by mixing ceramic raw material powder, binder, solvent, etc., is formed into a tape shape by a usual method, for example, a doctor blade method, an extrusion molding method or a calender roll method, etc. The green sheet for ceramic sheets is producible by cut | disconnecting to the shape of this. In addition, the process of roughening the surface of a green sheet may be included as needed. The size and thickness of the green sheet are determined from the shape, size and thickness of the target ceramic sheet and the shrinkage rate due to firing.

SOFC用の電解質シートの場合は、本実施の形態の製造方法で用いられるグリーンシートは、最終的に得られる電解質シートが50〜1000cm2の面積を有し、且つ0.05〜0.5mmの厚さを有するように、大きさ及び厚さを有することが好ましい。 In the case of an electrolyte sheet for SOFC, the green sheet used in the manufacturing method of the present embodiment is such that the finally obtained electrolyte sheet has an area of 50 to 1000 cm 2 and 0.05 to 0.5 mm. It is preferred to have a size and thickness so as to have a thickness.

グリーンシートの形状は、用途に応じて、例えば電解質シートの場合はその電解質シートが適用されるSOFCの形状に応じて、適宜決定されればよいため、特に制限されない。   The shape of the green sheet is not particularly limited because it may be appropriately determined according to the use, for example, in the case of an electrolyte sheet, according to the shape of the SOFC to which the electrolyte sheet is applied.

セラミックセッター上に、セラミック多孔質スペーサと、上記のように作製されたグリーンシートとを、最下層及び最上層にセラミック多孔質スペーサが配置されるように交互に積み重ねて、セラミック多孔質スペーサとグリーンシートとからなる積層体を配置する。図1に示すように、積層体1は、グリーンシート11の外縁がセラミック多孔質スペーサ12の外縁よりも0.5mm以上10.0mm以下の範囲で内側に位置するように積み重ねられる。積層体1をこのように形成することによって、後の工程で、セラミック多孔質スペーサをそれらの側端面の少なくとも一部で互いに接合して、積層体全体を固定する際に、接合のための手段(例えば粘着剤等)がグリーンシートを汚染することを抑制できる。したがって、グリーンシートは、積層体の固定に如何なる接合手段が使用される場合であっても、その接合手段の影響を受けることなく、焼成されることができる。その結果、得られる電解質シートに発生する問題(寸法異常、割れ及び欠け等)が抑制され、さらにセラミック多孔質スペーサとグリーンシートとを積み重ねる際の安定性が向上する。これらの効果をより確実に得るために、グリーンシート11の外縁は、セラミック多孔質スペーサ12の外縁よりも、1.0〜8.0mmの範囲で内側に位置することが好ましく、2.0〜6.0mmの範囲で内側に位置することがより好ましい。   On the ceramic setter, the ceramic porous spacer and the green sheet produced as described above are alternately stacked such that the ceramic porous spacer is arranged in the lowermost layer and the uppermost layer, and the ceramic porous spacer and the green are stacked. A laminate composed of a sheet is disposed. As shown in FIG. 1, the laminated body 1 is stacked so that the outer edge of the green sheet 11 is positioned inside the outer edge of the ceramic porous spacer 12 within a range of 0.5 mm to 10.0 mm. By forming the laminate 1 in this way, in the subsequent step, the ceramic porous spacers are joined to each other at least at a part of their side end faces, and the means for joining is fixed when fixing the entire laminate. It can suppress that (for example, an adhesive etc.) contaminates a green sheet. Therefore, the green sheet can be fired without being affected by the joining means, regardless of which joining means is used for fixing the laminate. As a result, problems (such as dimensional anomalies, cracks and chips) that occur in the resulting electrolyte sheet are suppressed, and the stability when stacking the ceramic porous spacer and the green sheet is improved. In order to obtain these effects more reliably, the outer edge of the green sheet 11 is preferably located on the inner side in the range of 1.0 to 8.0 mm than the outer edge of the ceramic porous spacer 12, More preferably, it is located on the inner side within a range of 6.0 mm.

積み重ねられるグリーンシートの枚数は、その寸法にもよるが、例えば2〜20枚であり、好ましくは4〜12枚である。なお、セラミックセッター及びセラミック多孔質スペーサには、電解質シートを作製する際に一般的に用いられる、公知のセラミックセッター及びセラミック多孔質スペーサが使用できる。   The number of green sheets to be stacked is, for example, 2 to 20 sheets, preferably 4 to 12 sheets, depending on the dimensions. As the ceramic setter and the ceramic porous spacer, known ceramic setters and ceramic porous spacers that are generally used when producing an electrolyte sheet can be used.

本実施の形態の製造方法において用いられるセラミック多孔質スペーサは、アルミナ、ジルコニア及びムライトからなる群から選択される少なくともいずれか1種を含む多孔質体からなることが好ましい。これらは、耐クリープ性及び耐スポーリング性に優れているからである。さらに、これらは、高温雰囲気下でジルコニアとの反応性が低いので、ジルコニア系グリーンシートを焼成する際のスペーサとして適している。   The ceramic porous spacer used in the manufacturing method of the present embodiment is preferably made of a porous body containing at least one selected from the group consisting of alumina, zirconia and mullite. This is because these are excellent in creep resistance and spalling resistance. Furthermore, since these have low reactivity with zirconia in a high temperature atmosphere, they are suitable as spacers when firing zirconia green sheets.

セラミック多孔質スペーサの気孔率は、30%以上70%以下が好ましい。セラミック多孔質スペーサがこのような気孔率を有することにより、セラミック多孔質スペーサとグリーンシートとを交互に積み重ねた状態でグリーンシートを焼成する際に、バインダー、可塑剤及び分散剤等の有機成分の熱分解によって生成するガス成分を速やかに外部に放出させて脱脂効果を促進できるからである。気孔率が30%未満である多孔質スペーサを使用すると、通気性の低下によって有機成分の燃焼及び有機成分分解ガスの放出が不十分となり、積層体上に重しを載置しても、電解質シートに発生するうねり及び反りの高さが大きく、且つ多くなり、クラックや割れが生じる原因になる。一方、気孔率が70%を超える多孔質スペーサを使用すると、有機成分の燃焼及び有機成分分解ガスの効率的な放出が行われてうねり及び反りの発生は低減されるが、多孔質スペーサ自体の強度が不十分となるため、ハンドリング性が著しく低下して複数回の使用に耐えられなくなる他、多孔質スペーサ表面の平滑性も悪くなって電解質シートにクラックや割れが生じやすくなる等の問題が生じる。多孔質スペーサのより好ましい気孔率は35%以上65%以下であり、さらに好ましい気孔率は40%以上60%以下である。   The porosity of the ceramic porous spacer is preferably 30% or more and 70% or less. When the ceramic porous spacer has such a porosity, when the green sheet is fired in a state where the ceramic porous spacer and the green sheet are alternately stacked, the organic porous component such as a binder, a plasticizer, and a dispersing agent This is because the degreasing effect can be promoted by quickly releasing the gas component generated by the thermal decomposition to the outside. When a porous spacer having a porosity of less than 30% is used, combustion of organic components and release of organic component decomposition gas become insufficient due to a decrease in air permeability, and even if a weight is placed on the laminate, the electrolyte The height of waviness and warpage generated in the sheet is large and large, which causes cracks and cracks. On the other hand, when a porous spacer having a porosity of more than 70% is used, combustion of the organic component and efficient release of the organic component decomposition gas are performed to reduce the occurrence of swell and warp. Since the strength is insufficient, the handling property is remarkably lowered and it cannot be used multiple times, and the smoothness of the surface of the porous spacer is also deteriorated so that the electrolyte sheet is likely to be cracked or cracked. Arise. A more preferable porosity of the porous spacer is 35% or more and 65% or less, and a more preferable porosity is 40% or more and 60% or less.

なお、ここでいう気孔率とは、JIS R2205の「耐火れんがの見掛気孔率の測定方法」に準拠して求められる気孔率のことである。試料の見掛気孔率(P0)は、乾燥試料の質量(W1)、飽水試料の水中の質量(W2)、飽水試料の質量(W3)から、下記式(1)で算出される。
0={(W3−W1)/(W3−W2)}×100 ・・・(1)
In addition, the porosity here is the porosity calculated | required based on "The measuring method of the apparent porosity of a refractory brick" of JISR2205. The apparent porosity (P 0 ) of the sample is expressed by the following formula (1) from the mass of the dry sample (W 1 ), the mass of the saturated sample in water (W 2 ), and the mass of the saturated sample (W 3 ). Calculated.
P 0 = {(W 3 −W 1 ) / (W 3 −W 2 )} × 100 (1)

また、多孔質スペーサの厚さが100μm未満では、気孔率が上記の好ましい範囲内であっても多孔質スペーサ自体のハンドリング強度が十分でなく、一方、厚さが500μmを超えると、ハンドリング強度は十分であるがグリーンシートからの有機成分分解ガスが効率良く放散されにくくなり、電解質シートにうねり及び反りが発生しやすくなる。多孔質スペーサのより好ましい厚さは120μm以上400μm以下であり、さらに好ましい厚さは150μm以上350μm以下である。   Also, if the thickness of the porous spacer is less than 100 μm, the handling strength of the porous spacer itself is not sufficient even if the porosity is within the above preferred range, while if the thickness exceeds 500 μm, the handling strength is Although sufficient, the organic component decomposition gas from the green sheet is less likely to be efficiently diffused, and undulation and warpage tend to occur in the electrolyte sheet. A more preferable thickness of the porous spacer is 120 μm or more and 400 μm or less, and a more preferable thickness is 150 μm or more and 350 μm or less.

多孔質スペーサの面積及び形状は、目的とする電解質シートの面積及び形状から特定されるグリーンシートの面積及び形状に基づいて決定される。したがって、多孔質スペーサの形状は、焼成するグリーンシートの形状と相似形であることが好ましく、円形、楕円形、角形又はR(アール)を持った角形等、いずれでもよく、これらの形状内に円形、楕円形、角形又はR(アール)を持った角形等の穴を有するものであってもよい。   The area and shape of the porous spacer are determined based on the area and shape of the green sheet specified from the area and shape of the target electrolyte sheet. Accordingly, the shape of the porous spacer is preferably similar to the shape of the green sheet to be fired, and may be any of a circular shape, an elliptical shape, a square shape, a square shape having R (R), and the like. It may have a hole such as a circle, an ellipse, a square, or a square having R (R).

本実施の形態の製造方法において用いられるセラミックセッターは、一般に、主に電子部品やガラスの焼成に使用されるセラミック製の焼成用治具のことであり、棚板や敷板とも呼ばれる。本実施の形態で用いられるセラミックセッターは、アルミナ、シリカ、マグネシア及びジルコニア等の酸化物、及び/又は、コージェライト、ジルコン及びムライト等の複合酸化物を含み、厚さが5〜30mm程度で、一辺が150〜400mm程度の平板状であり、セラミック多孔質スペーサが載置される敷板であることが好ましい。   The ceramic setter used in the manufacturing method of the present embodiment is generally a ceramic firing jig mainly used for firing electronic parts and glass, and is also called a shelf board or a floor board. The ceramic setter used in the present embodiment includes oxides such as alumina, silica, magnesia and zirconia, and / or composite oxides such as cordierite, zircon and mullite, and has a thickness of about 5 to 30 mm. A flat plate having a side of about 150 to 400 mm and a ceramic porous spacer placed thereon is preferable.

次に、積層体を構成しているセラミック多孔質スペーサを、当該スペーサの側端面の少なくとも一部で互いに接合することによって、積層体全体を固定する(工程(II))。セラミック多孔質スペーサ同士の接合に用いられる手段は、特に限定されない。例えば、積層体を構成しているセラミック多孔質スペーサを、その側端面の少なくとも一部で粘着テープを用いて互いに接合する方法、又は、積層体を構成しているセラミック多孔質スペーサを、その側端面の少なくとも一部でワックスを用いて互いに接合する方法が、好適に使用できる。   Next, the ceramic porous spacer constituting the laminated body is bonded to each other at at least a part of the side end face of the spacer, thereby fixing the entire laminated body (step (II)). The means used for joining the ceramic porous spacers is not particularly limited. For example, a method of bonding ceramic porous spacers constituting a laminated body to each other using an adhesive tape at least at a part of the side end surface thereof, or a ceramic porous spacer constituting a laminated body on the side A method in which at least a part of the end faces are bonded to each other using wax can be suitably used.

セラミック多孔質スペーサ同士を、それらの側端面で、粘着テープを用いて互いに接合する場合について説明する。図2に示すように、粘着テープ2が、例えば、積層体1の最上層のセラミック多孔質スペーサ12aの上面13から、積層体1の側端面に沿って最下層のセラミック多孔質スペーサ12bの下面14まで差し渡されることによって、セラミック多孔質スペーサ12の側端面同士を互いに接合できる。   The case where ceramic porous spacers are joined to each other by using an adhesive tape at their side end surfaces will be described. As shown in FIG. 2, the adhesive tape 2 is, for example, from the upper surface 13 of the uppermost ceramic porous spacer 12 a of the laminate 1 to the lower surface of the lowermost ceramic porous spacer 12 b along the side end surface of the laminate 1. By passing up to 14, the side end surfaces of the ceramic porous spacer 12 can be joined to each other.

一つの積層体について、セラミック多孔質スペーサの側端面を互いに接合するために貼付される粘着テープの数と、当該粘着テープが貼付される位置とは、特に限定されない。例えば積層体を焼成炉まで移動させる際に当該積層体にかかる程度の弱い力で、積層体がずれたり崩れたりすることを抑制できるように、積層体のサイズ(高さ及びセラミック多孔質スペーサの面積)と、用いられる粘着テープの粘着力と、セラミック多孔質スペーサの材質と、等を考慮して、粘着テープの数及びその貼付位置を適宜決定すればよい。ただし、作業効率を考慮すると、貼付される粘着テープの数はできるだけ少ないことが好ましい。そこで、粘着テープの数は、作業効率も考慮した上で決定することが好ましい。   There is no particular limitation on the number of pressure-sensitive adhesive tapes that are attached to bond the side end surfaces of the ceramic porous spacers to each other and the position where the pressure-sensitive adhesive tapes are attached. For example, when moving the laminated body to the firing furnace, the size of the laminated body (height and ceramic porous spacer) can be controlled so that the laminated body can be prevented from shifting or collapsing with a weak force applied to the laminated body. The number of adhesive tapes and the position of the adhesive tape may be appropriately determined in consideration of the area), the adhesive strength of the adhesive tape used, the material of the ceramic porous spacer, and the like. However, in consideration of work efficiency, it is preferable that the number of adhesive tapes to be attached is as small as possible. Therefore, the number of adhesive tapes is preferably determined in consideration of work efficiency.

セラミック多孔質スペーサが矩形である場合、例えば、対向する1組の辺のそれぞれ対応する位置に粘着テープを貼付してもよい。具体的には、図3の(a)〜(d)にそれぞれ示すように、セラミック多孔質スペーサ12の2箇所、4箇所、6箇所又は8箇所を粘着テープ2で固定してもよい。また、図3(e)に示すように、セラミック多孔質スペーサ12の対向する2組の辺について、それぞれ対応する位置に粘着テープ2を貼付することも可能である。セラミック多孔質スペーサが円形の場合は、例えば対向する位置に1組又は2組以上の粘着テープを貼付してもよい。   In the case where the ceramic porous spacer is rectangular, for example, an adhesive tape may be affixed to each corresponding position of a pair of opposing sides. Specifically, as shown in FIGS. 3A to 3D, two, four, six, or eight places of the ceramic porous spacer 12 may be fixed with the adhesive tape 2. Moreover, as shown in FIG.3 (e), it is also possible to affix the adhesive tape 2 in the position which respectively respond | corresponds about two sets of sides | sides which the ceramic porous spacer 12 opposes. When the ceramic porous spacer is circular, for example, one set or two or more sets of adhesive tapes may be affixed to opposing positions.

セラミック多孔質スペーサの外縁長さに対する、貼付された粘着テープの線幅の合計の比(粘着テープの線幅合計/スペーサの外縁長さ)は、1/100〜50/100の範囲であることが好ましく、4/100〜20/100の範囲であることがより好ましい。1/100以上とすることにより、積層体全体の固定力が十分に得られる。50/100以下とすることにより、作業効率の低下を抑制でき、さらに、積層体全体が強固に固定されすぎることによって発生する、電解質シートの反り及び割れ等の不具合も抑制できる。   The ratio of the total line width of the applied adhesive tape to the outer edge length of the ceramic porous spacer (total line width of the adhesive tape / outer edge length of the spacer) is in the range of 1/100 to 50/100. Is preferable, and the range of 4/100 to 20/100 is more preferable. By setting it as 1/100 or more, the fixing force of the whole laminated body can be sufficiently obtained. By setting it to 50/100 or less, it is possible to suppress a decrease in work efficiency, and it is also possible to suppress problems such as warping and cracking of the electrolyte sheet that occur when the entire laminate is too firmly fixed.

粘着テープの基材には、例えば、セロハン、クラフト紙、布、アルミ箔、ポリエステルフィルム、ポリエチレン及びポリイミドフィルムが使用できる。粘着テープの粘着剤には、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤及びシリコーン系粘着剤が使用できる。粘着テープとしては、入手のしやすさから、これらの基材及び粘着剤からなる市販の粘着テープが好ましい。   For the base material of the adhesive tape, for example, cellophane, kraft paper, cloth, aluminum foil, polyester film, polyethylene and polyimide film can be used. As the adhesive of the adhesive tape, a rubber adhesive, an acrylic adhesive, and a silicone adhesive can be used. As an adhesive tape, the commercial adhesive tape which consists of these base materials and an adhesive is preferable from availability.

次に、セラミック多孔質スペーサを、当該スペーサの側端面で、ワックスを用いて互いに接合する場合について説明する。図4に示すように、ワックス3が積層体1の側端面に塗布されることによって、セラミック多孔質スペーサ12の側端面同士が接合される。上述のとおり、グリーンシートの外縁は、セラミック多孔質スペーサ12の側端面によって形成される積層体1の側端面よりも、0.5mm以上内側に位置している。このような構成により、積層体1の側端面に塗布されたワックス3が、グリーンシートを汚染することを抑制できる。なお、ワックス3の塗布位置は、図4に示された位置に限定されず、積層体全体をずれ及び崩れが生じない程度に強固に固定できるように適宜選択すればよい。   Next, a case where ceramic porous spacers are bonded to each other using wax on the side end surfaces of the spacers will be described. As shown in FIG. 4, the side end surfaces of the ceramic porous spacer 12 are joined together by applying the wax 3 to the side end surfaces of the laminate 1. As described above, the outer edge of the green sheet is located 0.5 mm or more inside the side end surface of the laminate 1 formed by the side end surface of the ceramic porous spacer 12. With such a configuration, it is possible to prevent the wax 3 applied to the side end surface of the laminate 1 from contaminating the green sheet. The application position of the wax 3 is not limited to the position shown in FIG. 4 and may be appropriately selected so that the entire laminate can be firmly fixed to the extent that displacement and collapse do not occur.

ここで用いられるワックスには、一般的なワックスが使用可能である。その中でも、セラミック多孔質スペーサとグリーンシートとからなる積層体の固定化に望ましいのは、熱機械分析(TMA)による軟化点が30〜100℃(好ましくは35〜80℃、より好ましくは40〜70℃)であり、100℃での溶融粘度が100〜4000mPa・s(好ましくは300〜3000mPa・s、より好ましくは500〜2000mPa・s)である、ワックスである。このような特性を備えたワックスは、積層体の焼成時に炉内が望ましい温度(グリーンシートが焼成される特定の温度)になれば速やかに溶融するが、望ましい温度付近までは積層体を強固に固定することができる。さらに、上記のような比較的高い溶融粘度を有するワックスは、溶融後に積層体の内側に流れ込んでグリーンシートを汚染する可能性が非常に低い。これらの理由から、本実施の形態の製造方法において、上記の特性を満たすワックスが好適に用いられる。また、ワックスの分子量は、1,000〜100,000の範囲が好ましく、10,000〜80,000の範囲がより好ましく、20,000〜60,000の範囲がさらに好ましい。   As the wax used here, a general wax can be used. Among these, the softening point by thermomechanical analysis (TMA) is preferably 30 to 100 ° C. (preferably 35 to 80 ° C., more preferably 40 to 40 ° C.) for fixing the laminate composed of the ceramic porous spacer and the green sheet. And a melt viscosity at 100 ° C. of 100 to 4000 mPa · s (preferably 300 to 3000 mPa · s, more preferably 500 to 2000 mPa · s). Wax having such characteristics melts quickly when the temperature inside the furnace reaches a desired temperature (a specific temperature at which the green sheet is fired) during firing of the laminate, but the laminate is strengthened until near the desired temperature. Can be fixed. Furthermore, the wax having a relatively high melt viscosity as described above is very unlikely to flow into the laminated body after fusing and contaminate the green sheet. For these reasons, a wax that satisfies the above characteristics is preferably used in the manufacturing method of the present embodiment. The molecular weight of the wax is preferably in the range of 1,000 to 100,000, more preferably in the range of 10,000 to 80,000, and still more preferably in the range of 20,000 to 60,000.

次に、積層体の状態でグリーンシートを焼成する(工程(III))。具体的な焼成の条件は、特に制限されない。したがって、グリーンシートを焼成する通常の方法を用いることが可能である。例えば、グリーンシートからバインダー及び可塑剤等の有機成分を除去するために、150〜600℃、好ましくは250〜500℃で5〜80時間程度処理する。次いで、酸化性雰囲気下もしくは非酸化性雰囲気下、1000〜1800℃、好ましくは1200〜1600℃で2〜10時間保持して焼成することによって、セラミックシートが得られる。   Next, the green sheet is fired in the state of the laminate (step (III)). Specific firing conditions are not particularly limited. Therefore, it is possible to use a normal method for firing the green sheet. For example, in order to remove organic components such as a binder and a plasticizer from the green sheet, the treatment is performed at 150 to 600 ° C., preferably 250 to 500 ° C. for about 5 to 80 hours. Next, the ceramic sheet is obtained by firing at 1000 to 1800 ° C., preferably 1200 to 1600 ° C. for 2 to 10 hours in an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere.

本実施の形態の製造方法によって得られるセラミックシートは、寸法異常、反り及びうねり異常、外観異常(キズ等の発生)、さらに割れ及び欠けの発生が抑制され、SOFC用の電解質シートとしての厳しい要求を満たすものである。すなわち、本実施の形態の製造方法は、セラミックシートを歩留まり良く製造できる方法である。   The ceramic sheet obtained by the manufacturing method of the present embodiment has strict demands as an electrolyte sheet for SOFC because the occurrence of dimensional abnormality, warpage and waviness abnormality, appearance abnormality (occurrence of scratches, etc.), cracking and chipping is suppressed. It satisfies. That is, the manufacturing method of the present embodiment is a method capable of manufacturing a ceramic sheet with a high yield.

次に、本発明について、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例によって何ら限定されない。   Next, the present invention will be specifically described using examples. In addition, this invention is not limited at all by the Example shown below.

(実施例1)
実施例1では、セラミック多孔質スペーサ同士の接合に粘着テープを用いた例を説明する。なお、本実施例では、SOFC用の電解質シートとして、ジルコニア系電解質シートを製造した。
Example 1
In Example 1, an example in which an adhesive tape is used for joining ceramic porous spacers will be described. In this example, a zirconia-based electrolyte sheet was manufactured as an SOFC electrolyte sheet.

(1)ジルコニア系グリーンシートの製造
原料粉末として、市販の8モル%酸化イットリウム安定化ジルコニア粉末(d50(平均粒径):0.5μm)100質量部に対し、メタクリル系共重合体からなるバインダー(数平均分子量:100,000、ガラス転移温度:−8℃)を固形分換算で16質量部、分散剤としてソルビタン酸トリオレート2質量部、可塑剤としてジブチルフタレート3質量部、溶剤としてトルエン/イソプロパノール(質量比=3/2)の混合溶剤50質量部を、ジルコニアボールが装入されたナイロンミルに入れ、40時間ミリングしてスラリーを調製した。得られたスラリーを、碇型の攪拌機を備えた内容積50Lのジャケット付丸底円筒型減圧脱泡容器へ移し、攪拌機を30rpmの速度で回転させながら、ジャケット温度:40℃で減圧(約4〜21kPa)下に濃縮脱泡し、25℃での粘度を3Pa・sに調整して塗工用スラリーとした。この塗工用スラリーをドクターブレード法によりポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に連続的に塗工し、次いで、40℃、80℃、110℃と乾燥させることによって、長尺の固体電解質用未処理グリーン体(グリーンテープ)を得た。このグリーンテープを、PETフィルムから剥がし、平均表面粗さRaが3.5μm、厚さが0.3mmの厚紙を装着した1000KN4柱式試験プレス機(株式会社大阪ジャッキ製作所製)を用いて、350KNで2秒間加圧した。その後、このグリーンテープを打ち抜き金型で打ち抜いて、一辺が132mmの正方形のグリーンシートを得た。得られたグリーンシートの厚さは、215μmであった。
(1) Manufacture of zirconia-based green sheet As raw material powder, it consists of a methacrylic copolymer with respect to 100 parts by mass of commercially available 8 mol% yttrium oxide-stabilized zirconia powder (d 50 (average particle size): 0.5 μm). Binder (number average molecular weight: 100,000, glass transition temperature: −8 ° C.) 16 parts by mass in terms of solid content, 2 parts by mass of sorbitan acid trioleate as a dispersant, 3 parts by mass of dibutyl phthalate as a plasticizer, toluene as a solvent 50 parts by mass of a mixed solvent of / isopropanol (mass ratio = 3/2) was placed in a nylon mill charged with zirconia balls, and milled for 40 hours to prepare a slurry. The obtained slurry was transferred to a jacketed round bottom cylindrical vacuum degassing vessel equipped with a bowl-shaped stirrer and having an internal volume of 50 L. While rotating the stirrer at a speed of 30 rpm, the jacket temperature was reduced to 40 ° C. (about 4 ° C.). To 21 kPa), and the viscosity at 25 ° C. was adjusted to 3 Pa · s to obtain a coating slurry. The slurry for coating is continuously coated on a polyethylene terephthalate (PET) film by a doctor blade method, and then dried at 40 ° C., 80 ° C., and 110 ° C., thereby making untreated green for a long solid electrolyte. A body (green tape) was obtained. The green tape is peeled off from the PET film and 350 KN using a 1000 KN 4-column test press machine (manufactured by Osaka Jack Mfg. Co., Ltd.) equipped with a cardboard having an average surface roughness Ra of 3.5 μm and a thickness of 0.3 mm. For 2 seconds. Thereafter, this green tape was punched with a punching die to obtain a square green sheet having a side of 132 mm. The thickness of the obtained green sheet was 215 μm.

(2)セラミック多孔質スペーサの準備
セラミック多孔質スペーサには、一辺が約138mmである正方形のアルミナスペーサを用いた。このアルミナスペーサは、厚さが0.3mm、気孔率が45%であった。
(2) Preparation of Ceramic Porous Spacer A square alumina spacer having a side of about 138 mm was used as the ceramic porous spacer. This alumina spacer had a thickness of 0.3 mm and a porosity of 45%.

(3)積層体の作製
上記のように製造されたジルコニア系グリーンシート10枚と、上記アルミナスペーサ11枚とを準備した。下層及び最上層にアルミナスペーサが配置されるように、アルミナスペーサとジルコニア系グリーンシートとを交互に積み重ねた。このとき、ジルコニア系グリーンシートの外縁が、アルミナスペーサの外縁よりも約3.0mm内側に位置するように積み重ねて、積層体を作製した。
(3) Production of Laminate 10 zirconia green sheets produced as described above and 11 alumina spacers were prepared. Alumina spacers and zirconia green sheets were alternately stacked so that the alumina spacers were disposed in the lower layer and the uppermost layer. At this time, the laminated body was produced by stacking the zirconia green sheet so that the outer edge of the zirconia-based green sheet was located approximately 3.0 mm inside the outer edge of the alumina spacer.

(4)積層体の固定
幅24mmの市販の粘着テープと、幅50mmの市販の粘着テープを準備した。これらをそれぞれ長さ30mmにカットして、上記(3)で得られた積層体の所定の位置に貼り付けて、当該積層体全体を固定した。なお、固定位置(テープが貼り付けられた位置)は、表1に示すとおりである。
(4) Fixing of laminate A commercially available adhesive tape having a width of 24 mm and a commercially available adhesive tape having a width of 50 mm were prepared. Each of these was cut into a length of 30 mm and pasted at a predetermined position of the laminate obtained in the above (3) to fix the entire laminate. The fixed positions (positions where the tape is attached) are as shown in Table 1.

(5)焼成
市販の粘着テープで固定された積層体の上に、厚さ1.6mmのセラミック多孔体(重し)を別途載置した。これを、150mm角のアルミナ製焼成セッターに載置し、連続脱脂炉を有する連続トンネル焼成炉で、最高温度1400℃で3時間保持して焼成した。
(5) Firing A 1.6 mm thick ceramic porous body (weight) was separately placed on the laminate fixed with a commercially available adhesive tape. This was placed on a 150 mm square alumina calcining setter and calcined at a maximum temperature of 1400 ° C. for 3 hours in a continuous tunnel calcining furnace having a continuous degreasing furnace.

なお、本実施例では、固定に用いたテープの幅と、固定位置と、焼成時の重しの枚数とを変えて、互いに異なる条件下で製造された、番号1−1〜1−4の4種のサンプルを得た。番号1−1〜1−4のサンプルについて、固定に用いたテープの幅、固定位置及び重しの枚数を、表1に示す。また、テープによる固定を行わなかった点以外は番号1−1〜1−4と同様の手順で、比較例となるシート(番号1−5)も作製した。   In addition, in a present Example, the width | variety of 1-1 to 1-4 manufactured on the mutually different conditions by changing the width | variety of the tape used for fixation, a fixing position, and the number of the weights at the time of baking. Four samples were obtained. Table 1 shows the width of the tape used for fixing, the fixing position, and the number of weights for the samples Nos. 1-1 to 1-4. Moreover, the sheet | seat (number 1-5) used as a comparative example was also produced in the same procedure as the numbers 1-1 to 1-4 except the point which did not fix with a tape.

表1に、焼成後に得られたシートの各種検査結果及び歩留を示す。本実施例では、治具検査として、CCD検査装置を用いた寸法検査及び反り検査が行われた。治具検査に合格したシートに対して、さらに目視による外観検査が行われた。外観検査として、表2に示す各項目の検査も行われた。外観検査の各項目の評価基準は以下のとおりである。
ディンプル・うねり:焼成品(シート)の5%を抜き取り、シートの外縁から約15mm内側の厚さを2点ずつ測定して、シートの平均厚さを求める。この平均厚さ+20μmに隙間を設定し、その隙間にシートを挿入して、シートが隙間に挿入できれば合格、挿入できなければ不合格とした。
割れ・欠け・クラック:目視で認められなければ合格とした。
キズ・斑点・付着物:目視で認められなければ合格とした。ただし、限度見本以下は許容した。
Table 1 shows various test results and yields of the sheets obtained after firing. In this example, a dimensional inspection and a warpage inspection using a CCD inspection apparatus were performed as a jig inspection. Visual inspection was further performed on the sheet that passed the jig inspection. As an appearance inspection, each item shown in Table 2 was also inspected. The evaluation criteria for each item of appearance inspection are as follows.
Dimple / swell: 5% of the fired product (sheet) is extracted, and the thickness about 15 mm inside from the outer edge of the sheet is measured at two points to determine the average thickness of the sheet. A gap was set to this average thickness +20 μm, and a sheet was inserted into the gap, and if the sheet could be inserted into the gap, the test was accepted.
Cracks, chips, cracks: Accepted unless visually recognized.
Scratches / spots / adherents: Accepted unless visually recognized. However, below the limit sample was allowed.

焼成枚数に対する外観検査の合格枚数の割合を算出し、得られた値を総合歩留とした。   The ratio of the number of acceptable appearance inspections to the number of fired sheets was calculated, and the obtained value was taken as the overall yield.

Figure 0005797050
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Figure 0005797050
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表1及び2に示されたように、テープ幅24mm及び50mmのテープを用いて積層体が固定された場合は、共に、積層体が固定されなかった比較例(番号1−5)と比べて、得られたシートの寸法合格率、反り合格率及び外観合格率が全て同等かそれ以上であった。この結果から、テープによって積層体全体が固定されることにより、歩留が向上することが確認された。   As shown in Tables 1 and 2, when the laminate was fixed using tapes having a tape width of 24 mm and 50 mm, both were compared with the comparative example (No. 1-5) in which the laminate was not fixed. The dimensional pass rate, warpage pass rate, and appearance pass rate of the obtained sheet were all equal or higher. From this result, it was confirmed that the yield is improved by fixing the entire laminate with the tape.

(実施例2)
実施例2でも、実施例1と同様に、セラミック多孔質スペーサ同士の接合に粘着テープを用いた例を説明する。なお、本実施例では、SOFC用の電解質シートとして、ランタンガレート系電解質シートを製造した。
(Example 2)
In Example 2, as in Example 1, an example in which an adhesive tape is used for joining ceramic porous spacers will be described. In this example, a lanthanum gallate electrolyte sheet was manufactured as an electrolyte sheet for SOFC.

(1)ランタンガレート系グリーンシートの製造
電解質粉末として市販のLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.23-δ粉末(平均粒子径:0.7μm、比表面積:10m2/g、以下LSGMと記載する。)100質量部に対して、メタクリレート系共重合体(数平均分子量:80,000、ガラス転位温度:−15℃、固形分濃度:50質量%)からなるバインダーを固形分換算で20質量部、可塑剤としてジブチルフタレート2.2質量部、及びトルエン/イソプロパノール(質量比:3/2)の混合溶媒50質量部を添加し、実施例1と同様の方法で塗工用スラリーを調製した。この塗工用スラリーをドクターブレード法によりポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に連続的に塗工し、次いで、40℃、80℃、110℃と乾燥させることによって、長尺の固体電解質用未処理グリーン体(グリーンテープ)を得た。このグリーンテープを、PETフィルムから剥がし、平均表面粗さRaが5.3μm、厚さが0.4mmの厚紙を装着した1000KN4柱式試験プレス機(株式会社大阪ジャッキ製作所製)を用いて、150KNで1秒間加圧した。その後、このグリーンテープを打ち抜き金型で打ち抜いて、一辺が132mmの正方形のグリーンシートを得た。得られたグリーンシートの厚さは、300μmであった。
(1) Production of lanthanum gallate green sheet La 0.9 Sr 0.1 Ga 0.8 Mg 0.2 O 3-δ powder (average particle size: 0.7 μm, specific surface area: 10 m 2 / g, hereinafter referred to as LSGM as electrolyte powder) .) 100 parts by mass of a binder comprising a methacrylate copolymer (number average molecular weight: 80,000, glass transition temperature: −15 ° C., solid content concentration: 50% by mass) in terms of solid content is 20 parts by mass. Then, 2.2 parts by mass of dibutyl phthalate and 50 parts by mass of a mixed solvent of toluene / isopropanol (mass ratio: 3/2) were added as a plasticizer, and a coating slurry was prepared in the same manner as in Example 1. The slurry for coating is continuously coated on a polyethylene terephthalate (PET) film by a doctor blade method, and then dried at 40 ° C., 80 ° C., and 110 ° C., thereby making untreated green for a long solid electrolyte. A body (green tape) was obtained. This green tape is peeled off from the PET film and 150 KN using a 1000 KN 4-column test press machine (manufactured by Osaka Jack Mfg. Co., Ltd.) equipped with a thick paper having an average surface roughness Ra of 5.3 μm and a thickness of 0.4 mm. For 1 second. Thereafter, this green tape was punched with a punching die to obtain a square green sheet having a side of 132 mm. The thickness of the obtained green sheet was 300 μm.

(2)セラミック多孔質スペーサの準備
セラミック多孔質スペーサには、一辺が約138mmである正方形のアルミナスペーサを用いた。このアルミナスペーサは、厚さが0.3mm、気孔率が50%であった。
(2) Preparation of Ceramic Porous Spacer A square alumina spacer having a side of about 138 mm was used as the ceramic porous spacer. This alumina spacer had a thickness of 0.3 mm and a porosity of 50%.

(3)積層体の作製
上記のように製造されたランタンガレート系グリーンシート8枚と、上記アルミナスペーサ9枚とを準備した。下層及び最上層にアルミナスペーサが配置されるように、アルミナスペーサとランタンガレート系グリーンシートとを交互に積み重ねた。このとき、ランタンガレート系グリーンシートの外縁が、アルミナスペーサの外縁よりも約3.0mm内側に位置するように積み重ねて、積層体を作製した。
(3) Production of Laminate Eight lanthanum gallate green sheets produced as described above and nine alumina spacers were prepared. Alumina spacers and lanthanum gallate green sheets were alternately stacked so that the alumina spacers were arranged in the lower layer and the uppermost layer. At this time, the lanthanum gallate green sheet was stacked so that the outer edge of the lanthanum gallate green sheet was located approximately 3.0 mm inside the outer edge of the alumina spacer, thereby producing a laminate.

(4)積層体の固定
幅24mmの市販の粘着テープと、幅50mmの市販の粘着テープを準備した。これらをそれぞれ長さ30mmにカットして、上記(3)で得られた積層体の所定の位置に貼り付けて、当該積層体全体を固定した。なお、固定位置(テープが貼り付けられた位置)は、表3に示すとおりである。
(4) Fixing of laminate A commercially available adhesive tape having a width of 24 mm and a commercially available adhesive tape having a width of 50 mm were prepared. Each of these was cut into a length of 30 mm and pasted at a predetermined position of the laminate obtained in the above (3) to fix the entire laminate. The fixed positions (positions where the tape is attached) are as shown in Table 3.

(5)焼成
市販の粘着テープで固定された積層体の上に、厚さ1.6mmのセラミック多孔体(重し)を別途載置した。これを、150mm角のアルミナ製焼成セッターに載置し、連続脱脂炉を有する連続トンネル焼成炉で、最高温度1480℃で3時間保持して焼成した。
(5) Firing A 1.6 mm thick ceramic porous body (weight) was separately placed on the laminate fixed with a commercially available adhesive tape. This was placed on a 150 mm square alumina calcining setter and calcined at a maximum temperature of 1480 ° C. for 3 hours in a continuous tunnel calcining furnace having a continuous degreasing furnace.

なお、本実施例では、固定に用いたテープの幅と、固定位置と、焼成時の重しの枚数とを変えて、互いに異なる条件下で製造された、番号2−1〜2−4の4種のサンプルを得た。番号2−1〜2−4のサンプルについて、固定に用いたテープの幅、固定位置及び重しの枚数を、表3に示す。また、テープによる固定を行わなかった点以外は番号2−1〜2−4と同様の手順で、比較例となるシート(番号2−5)も作製した。   In addition, in a present Example, the width | variety of the tape used for fixation, a fixing position, and the number of the weights at the time of baking were changed, and the numbers 2-1 to 2-4 manufactured on the mutually different conditions Four samples were obtained. Table 3 shows the width of the tape used for fixing, the fixing position, and the number of weights for the samples of numbers 2-1 to 2-4. Moreover, the sheet | seat (number 2-5) used as a comparative example was also produced in the procedure similar to number 2-1 to 2-4 except the point which did not fix with a tape.

焼成後に得られたシートを実施例1と同様に検査し、その各種検査結果及び歩留を表3に示す。表4は、外観検査の結果を示す。   The sheet obtained after firing was inspected in the same manner as in Example 1, and various inspection results and yields are shown in Table 3. Table 4 shows the results of the appearance inspection.

Figure 0005797050
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Figure 0005797050
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表3及び4に示されたように、テープ幅24mm及び50mmのテープを用いて積層体が固定された場合は、共に、積層体が固定されなかった比較例(番号2−5)と比べて、得られたシートの寸法合格率、反り合格率及び外観合格率が全て同等かそれ以上であった。この結果から、テープによって積層体全体が固定されることにより、歩留が向上することが確認された。   As shown in Tables 3 and 4, when the laminate was fixed using tapes having a tape width of 24 mm and 50 mm, both were compared with the comparative example (No. 2-5) in which the laminate was not fixed. The dimensional pass rate, warpage pass rate, and appearance pass rate of the obtained sheet were all equal or higher. From this result, it was confirmed that the yield is improved by fixing the entire laminate with the tape.

(実施例3)
実施例3では、種々のワックスを用いて、これらのワックスがグリーンシートに及ぼす影響について検討を行った。
(Example 3)
In Example 3, the effect of these waxes on the green sheet was examined using various waxes.

まず、実施例1と同様の方法で、ジルコニア系グリーンシートを準備した。また、ワックスとして、日本精鑞株式会社製の「パラフィンワックスNo.155」、同社製の「マイクロクリスタリンワックス1045」、同社製の「マイクロクリスタリンワックス2045」及び株式会社日本触媒製の「高分子ワックスST−100」を準備した。それぞれのワックスの特性は、表5に示すとおりである。   First, a zirconia green sheet was prepared in the same manner as in Example 1. Also, as wax, “Paraffin Wax No. 155” manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd., “Microcrystalline Wax 1045” manufactured by the same company, “Microcrystalline Wax 2045” manufactured by the same company, and “Polymer Wax” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. ST-100 "was prepared. The characteristics of each wax are as shown in Table 5.

Figure 0005797050
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それぞれのワックスについて、図5に示すようにグリーンシート11の表面の9箇所A〜Iにワックスを付着させたものを4枚ずつ準備した。これら4枚を互いに重ね合わせ、さらに上から厚さ1.6mmのセラミック多孔体(重し)を載せて、1400℃で焼成した。焼成後のシートについて、表6に示す項目に関し、目視で評価を行った。各項目の評価の基準は、実施例1と同じである。   As shown in FIG. 5, four waxes were prepared by attaching wax to nine locations A to I on the surface of the green sheet 11 as shown in FIG. These four sheets were stacked on top of each other, and a ceramic porous body (weight) having a thickness of 1.6 mm was placed on the top and fired at 1400 ° C. About the item shown in Table 6, it evaluated visually about the sheet | seat after baking. The criteria for evaluation of each item are the same as those in Example 1.

Figure 0005797050
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以上の結果から、軟化点が30〜100℃の範囲内であって、且つ100℃での溶融粘度が100〜4000mPa・sの範囲内である番号3−4の「高分子ワックスST−100」が、グリーンシートに及ぼす影響が最も小さく、本発明の製造方法で用いられるワックスとして最適であることが確認された。   From the above results, “Polymer Wax ST-100” of No. 3-4 having a softening point in the range of 30 to 100 ° C. and a melt viscosity at 100 ° C. in the range of 100 to 4000 mPa · s. However, the effect on the green sheet was the smallest, and it was confirmed that the wax is optimum as the wax used in the production method of the present invention.

(実施例4)
実施例4では、セラミック多孔質スペーサ同士の接合にワックスを用いた例を説明する。実施例4では、実施例3で良好な結果が得られたワックス(株式会社日本触媒製の「高分子ワックスST−100」)を用いた。
Example 4
In Example 4, an example in which wax is used for bonding ceramic porous spacers will be described. In Example 4, a wax (“Polymer Wax ST-100” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) obtained with good results in Example 3 was used.

「ジルコニア系グリーンシートの製造」、「セラミック多孔質スペーサの準備」及び「積層体の作製」は、実施例1と同じであったため、ここでは説明を省略する。   “Manufacture of zirconia green sheet”, “Preparation of ceramic porous spacer”, and “Preparation of laminate” were the same as those in Example 1, and thus description thereof is omitted here.

図4に示すように、株式会社日本触媒製の「高分子ワックスST−100」を積層体の側端面の4箇所に塗布した。具体的には、温度を60℃〜76℃としたワックスを台所用スポンジに含ませて、当該スポンジを積層体の側端面の4箇所に数秒間押し当てることによって、ワックスを積層体に塗布した。このようにしてワックスが塗布された積層体を、12個準備した。12個の積層体を、それぞれ番号4−1−1〜4−1−12として、塗布されたワックスの重量を測定した。結果は、表7に示すとおりである。   As shown in FIG. 4, “Polymer Wax ST-100” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. was applied to four locations on the side end face of the laminate. Specifically, a wax having a temperature of 60 ° C. to 76 ° C. was included in a kitchen sponge, and the wax was applied to the laminated body by pressing the sponge against four locations on the side end surface of the laminated body for several seconds. . In this way, 12 laminates coated with wax were prepared. The twelve laminates were assigned numbers 4-1-1 to 4-1-12, respectively, and the weight of the applied wax was measured. The results are as shown in Table 7.

Figure 0005797050
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また、ワックスが塗布されていない点以外は番号4−1−1〜4−1−12の積層体と同じである、比較例としての積層体(番号4−2)も準備した。番号4−1−1〜4−1−12及び4−2の積層体を、以下の条件で焼成した。   Moreover, the laminated body (number 4-2) as a comparative example which is the same as the laminated body of number 4-1-1 to 4-1-12 except the point to which the wax is not apply | coated was also prepared. The laminates of numbers 4-1-1 to 4-1-12 and 4-2 were fired under the following conditions.

高分子ワックスで固定された積層体の上に、厚さ1.6mmのセラミック多孔体(重し)を、別途載置した。これを、150mm角のアルミナ製焼成セッターに載置し、連続脱脂炉を有する連続トンネル焼成炉で、最高温度1400℃で3時間保持して焼成した。   A ceramic porous body (weight) having a thickness of 1.6 mm was separately placed on the laminate fixed with the polymer wax. This was placed on a 150 mm square alumina calcining setter and calcined at a maximum temperature of 1400 ° C. for 3 hours in a continuous tunnel calcining furnace having a continuous degreasing furnace.

焼成によって得られたシートについて、治具検査(寸法検査)及び目視による外観検査を行った。検査結果を表8に、外観検査の詳細結果を表9に、それぞれ示す。各項目の評価の基準は、実施例1と同じである。   About the sheet | seat obtained by baking, the jig | tool test | inspection (dimension test | inspection) and the external appearance inspection by visual observation were performed. Table 8 shows the inspection results, and Table 9 shows the detailed results of the appearance inspection. The criteria for evaluation of each item are the same as those in Example 1.

Figure 0005797050
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Figure 0005797050
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以上の結果から、本発明の製造方法のように、粘着テープ又はワックスを用いて積層体全体を固定することにより、電解質シートを製造する際の歩留が向上することが確認された。   From the above results, it was confirmed that the yield in producing the electrolyte sheet was improved by fixing the entire laminate using an adhesive tape or wax as in the production method of the present invention.

本発明のSOFC用の電解質シートの製造方法は、良質な電解質シートを歩留まり良く製造できるので、特に高価格材料からなる電解質シートの製造にも好適に利用できる。   Since the method for producing an electrolyte sheet for SOFC of the present invention can produce a good quality electrolyte sheet with a good yield, it can be suitably used for producing an electrolyte sheet made of a particularly expensive material.

1 積層体
2 粘着テープ
3 ワックス
11 グリーンシート
12 セラミック多孔質スペーサ
12a 最上層のセラミック多孔質スペーサ
12b 最下層のセラミック多孔質スペーサ
13 最上層のセラミック多孔質スペーサの上面
14 最下層のセラミック多孔質スペーサの下面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminated body 2 Adhesive tape 3 Wax 11 Green sheet 12 Ceramic porous spacer 12a Top layer ceramic porous spacer 12b Bottom layer ceramic porous spacer 13 Upper surface of top layer ceramic porous spacer 14 Bottom layer ceramic porous spacer Underside of

Claims (3)

(I)セラミックセッター上に、セラミック多孔質スペーサとセラミックシート用のグリーンシートとを、最下層及び最上層に前記セラミック多孔質スペーサが配置されるように交互に、且つ、前記グリーンシートの外縁が前記セラミック多孔質スペーサの外縁よりも0.5mm以上10.0mm以下の範囲で内側に位置するように積み重ねて、前記セラミック多孔質スペーサと前記グリーンシートとからなる積層体を配置する工程と、
(II)前記積層体を構成している前記セラミック多孔質スペーサを、当該スペーサの側端面の少なくとも一部で互いに接合することによって、前記積層体全体を固定する工程と、
(III)前記積層体の状態で前記グリーンシートを焼成する工程と、
を含む、セラミックシートの製造方法。
(I) On the ceramic setter, the ceramic porous spacer and the green sheet for the ceramic sheet are alternately arranged so that the ceramic porous spacer is disposed in the lowermost layer and the uppermost layer, and the outer edge of the green sheet is Stacking the ceramic porous spacer and the green sheet so as to be positioned on the inner side within a range of 0.5 mm to 10.0 mm from the outer edge of the ceramic porous spacer; and
(II) fixing the entire multilayer body by bonding the ceramic porous spacers constituting the multilayer body with at least a part of the side end surfaces of the spacers;
(III) firing the green sheet in the state of the laminate;
A method for producing a ceramic sheet, comprising:
前記工程(II)において、前記積層体を構成している前記セラミック多孔質スペーサを、当該スペーサの側端面の少なくとも一部で、粘着テープを用いて互いに接合する、
請求項1に記載のセラミックシートの製造方法。
In the step (II), the ceramic porous spacers constituting the laminated body are joined to each other by using an adhesive tape at at least a part of the side end surfaces of the spacers.
The method for producing a ceramic sheet according to claim 1.
前記工程(II)において、前記積層体を構成している前記セラミック多孔質スペーサを、当該スペーサの側端面の少なくとも一部で、ワックスを用いて互いに接合する、
請求項1に記載のセラミックシートの製造方法。
In the step (II), the ceramic porous spacers constituting the laminate are joined to each other using wax at at least a part of the side end surfaces of the spacers,
The method for producing a ceramic sheet according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3653501A (en) * 1970-08-20 1972-04-04 Dow Chemical Co Package of moisture-sensitive metal plates
JPH05229874A (en) * 1992-02-18 1993-09-07 Rohm Co Ltd Production of ceramic substrate
JP2830796B2 (en) * 1994-09-27 1998-12-02 株式会社日本触媒 Large ceramic sheet for fuel cell solid electrolyte membrane
JPH08290976A (en) * 1995-04-21 1996-11-05 Rohm Co Ltd Production of ceramic base
JP2000226087A (en) * 1998-11-30 2000-08-15 Nippon Shokubai Co Ltd Packaging body of fragile thin plate material and packaging method and transportation method
JP2010182665A (en) * 2009-01-08 2010-08-19 Nippon Shokubai Co Ltd Manufacturing method of ceramic sheet for fuel cell

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