JPH01179753A

JPH01179753A - セラミックス成形用バインダ

Info

Publication number: JPH01179753A
Application number: JP63000761A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Narita; 望成田; Mayumi Otani; 大谷　真弓
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1988-01-07
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1989-07-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、セラミックス成形用バインダに関し、特に低
温度で完全に分解し、焼結後のセラミックス成形体中の
残留炭素量か極めて少ないセラミックス成形用バインダ
に関する。

（従来の技術）一般に、各種のセラミックス部品は、その原料である無
機粉末を所望の形状に成形しく以下、セラミックス成形
体）、このセラミックス成形体を焼結して（以下、セラ
ミックス焼結体）製造される。

この成形の際に、無機粉末同士を結合させる目的で、通
常、有機系のバインダが使用される。

従来の有機系バインダとしては、主としてＰＶＡ（ポリ
ビニルアルコール）やＰＶＢ　（ポリビニルブチラール
）等が用いられていた。

これらの有機系バインダは、上記の焼結過程において、
あるいは焼結前に設けられるいわゆる脱脂過程において
、熱分解、あるいは燃焼により完全に除去され、セラミ
ックス焼結体中には全く残留しないことが理想とされる
。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、上記した従来のバインダであるＰＶＡ。

ＰＶＢ等は、脱脂過程等の低温加熱で分解し、ポリエン
を生成し易い。このポリエンは、脱脂過程あるいは後続
の焼結過程において、熱分解が極めて困難な重合体や共
重合体を生成する。

このため、従来は、脱脂過程あるいは焼結過程において
十分な酸素を供給し、ポリエンを強制的に酸化熱分解す
る必要があった。従って、脱脂するために、３００〜６
００℃の高温度下で酸素を充分に供給しながら行ってい
たが、酸素の供給量が不充分であったり、また脱脂過程
において温度がポリエンの酸化分解温度（３００〜６０
０°Ｃ）よりも低温であると、炭化物としてセラミック
ス焼結体中に残存し、例えば電機部品の場合、電気的特
性に悪影響を及はすという問題がある。

特に、粉末成形法（無機粉末とバインダとの混合物を型
に入れ加圧してセラミックス成形体を得て、これを焼結
してセラミックス焼結体を得る方法）に比しバインダを
多量に必要とするシート成形法（無機粉末とバインダと
の混合物をスラリとし、離型可能な基体上にシート状に
流延し、乾燥後離型してセラミックス成形体を得た後、
所望形状に切断あるいは打抜いたものを積層し、焼結し
てセラミックス焼結体を得る方法）で調製する電機部品
の場合、上記の残留炭化物による電気的特性への悪影響
は顕著である。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、低温度で完全に分解し、セラミ
ックス焼結体への残留炭化物が極めて少ないセラミック
ス成形用バインダを提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上記した目的を達成するため、本発明に係るセラミック
用バインダーでは、セラミック素材の有機バインダーと
してコポリカーボネート樹脂を用いた。

より具体的には、上記コポリカーボネート樹脂が化学構造式を有し、好ましくは、Ｍｗが１万〜１０万の
範囲内にあることである。

さらに好ましくは、上記コポリカーボネートがセラミッ
ク素材の粉体に対する量が粉末成形法で０．５〜２．５
重量％、シート成形法で８〜３０重量％にすることであ
る。

（作　用）本発明におけるコポリカーボネートは、−儀式に示すよ
うに、α位の少なくとも一つが第３級炭素である。

したがって、芳香族のコポリカーボネートであっても、
１８０〜２３０℃程度の低温加熱で、このα位において
熱分解が生じ易い。

この熱分解を反応式で示すと、例えば、となり、飛散し
易いＣＯ２やモノマが生じ、１８０〜２２０℃程度の低
温下で完全に分解し、飛散する。すなわち、２００℃加
熱により炭酸エステル部位（−□−（、−０−）から分
解が起こり、Ｃ０２として飛散し、そのほかの結合部位
もモノマー単位で完全に分解し飛散するのである。

このように、本発明のコポリカーボネートは、α位を第
３級炭素として、その良熱分解性を利用するものである
から、熱分解性のみに着目すれば、Ｒはα位が第３級炭
素であるＣ１１３ＣＨ３が適していることになる。

但し、熱分解後の飛散性は低分子量のものが良いことか
ら、本発明では熱分解性と飛散性の双方を満足するを用いることが最も望ましい。Ｒをいずれにするかは、
使用無機粉末の種類、セラミックス成形体の形状等によ
っても異なる脱脂過程、焼結過程の温度条件に応じて適
宜選定すればよい。

また、本発明におけるコポリカーボネートは、バインダ
として無機粉末と混合し、その無機粉末を所望の形状に
成形する役割をなす。

本発明ではＭｗが１万〜１０万のものを使用し、この程
度の分子量であれば、コポリカーボネートの１０％ＴＨ
Ｆ溶液の粘度が５０〜３００ＣＰａＳの範囲にあり、無
機粉末との混合性が良好となり、結合力も好適となる。

更に、コポリカーボネートの使用量が適切でないと、上
記の役割を果し得ないので、成形法に応じてその使用量
が適宜選定される。

例えば、電機部品の製造に多用されている粉末成形法で
は、余り少な過ぎると成形が不可能か、成形できても保
形性が悪く、逆に多過ぎると粘性が高くなり過ぎ、型に
密着し、所望の形状に成形することが困難となる。従っ
て、粉末成形法では、無機粉末に対し０．５〜２，８ｗ
ｔ％のコポリカーボネート量とすることが望ましい。

また、やはり電機部品の製造において近年多用されつつ
あるシート成形法では、粉末成形法により多量のバイン
ダを必要とし、無機粉末に対し少なくとも８．０ｗｔ％
のコポリカーボネート量とすることが好ましい。８．０
ｗｔ％未満であると、シート成形が不可能であり、また
シート成形ができたとしても保形性かわるい。一方、コ
ポリカーボネートｆｆｉか無機粉末に対し３０．０ｗｔ
％より多過ぎると、コポリカーボネートの熱分解、飛散
後のセラミックス成形体やセラミックス焼結体に空隙が
生じたり、変形が生じる等の不都合がある。

従って、シート形成法では、無機粉末に対し８゜０〜３
０．０ｗｔ％のコポリカーボネート量とすることが望ま
しい。

なお、本発明におけるコポリカーボネートは、無機粉末
との混合に際し、ＴＨＦ、）ルエン、ベンゼン、ジグリ
ム等の溶媒と混合して使用される。

このとき、コポリカーボネートと溶媒との混合量は重量
比でコポリカーボネート１０に対し溶媒５０〜１５０と
することが好ましい。

また上記したシート成形法の場合は、バインダとして上
記溶媒と混合したコポリカーボネートの他に、ジブチル
フタレート、ポリエチレングコール、フタル酸ジブチル
等の可塑剤、オレイン酸エチル、グリセリン等の分散剤
を無機粉末と混合し、スラリを調整する。

本発明のコポリカーボネートを使用できるセラミックス
としては酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化スカン
ジウム、酸化イツトリウム、酸化ランタン、酸化アクチ
ニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウ
ム、酸化トリウム。

酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロ
ム、酸化モリブデン、酸化タングステン。

二酸化マンガン、酸化テクネチウム、酸化レニウム、酸
化コバルト、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化ロジ
ウム、酸化カドミウム、酸化タリウム、酸化ゲルマニウ
ム、酸化スズ、酸化鉛、酸化アンチモン、酸化ビスマス
、酸化テルル、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸
化カルシウム。

酸化ストロンジラム、酸化バリウム、酸化ガリウム、酸
化インジウム、酸化セレン、Ｂａ　（Ｃｏ１／３　Ｎｂ
２／３　）　Ｏ、Ｂａ　（Ｚｎｌ／３　Ｎｂ２／３　）
　０ｓ　、　Ｐ　ｂ　（Ｆ　ｅ　Ｌ／２　Ｎ　ｂ　１　
／２　）　Ｏ、Ｐ　ｂ　（Ｆ　ｅ２／３Ｗｌ／３）Ｏ、
ＮａＮｂ０　　、ＳｒＺｒＯ３゜ＰｂＺｒ０　　　、　
　ＢｒＴｉ０　　　、　　ＢｒＺｒ０　　　、　　Ｐｂ
Ｔｉｏ　　　、　　ＡｇＴａ０　　　、　　ＢａＴｉ０
　　　、　　ＬａＡ　Ａ　Ｏａ　　（ペロブスカイト構
造のもの）、ＭｇＡ、１２０　　　、ＺｎＡｎ　　　Ｏ
、ＭｇＦｅ　　　Ｏ、ＺｎＦｅ　　Ｏ、Ｎ１ＡＪ２０　
　、ＮｉＣｒ２Ｏ４゜ＦｅＣｒ　　Ｏ、ＭｇＦｅ２Ｏ４
（スピネル構造のちの）、ＭｇＴｉ０　　、ＭｎＴｉ０
　　、ＦｅＴｉｏ　　　、　　ＣｏＴｉ０　　　、　　
ＮｉＴｉ０　　　、　　ＬｉＮｂ０　　、ＬｉＴａＯ３
（イルメナイト構造のもの）。

Ｇｄ　ＧａＯＹ　　Ｆｅ　　Ｏ（ガーネット構３　　　
　　　　１３’３５ｇ造のもの）、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ
素、窒化チタン、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、
ホウ化ランタン、以上の混合物なとかある。

（実施例）実施例］　（粉末成形法）Ｂ　ａ　　（Ｃｏｌ／３　Ｎｂ２／３　）０３：　Ｂ　
ａ　　（Ｚ　ｎ　１／３　Ｎ　ｂ　２／３　）　０３−
０．７：０．３　（重量比）に配合したものをボールミ
ルで４０ｈｒ微粉砕し、乾燥させた粉体１００ｇに対し
、表１に示す配合のバインダ溶液をバインダの固型重量
が１ｇとなるように混合した。

この混合物を、造粒機にて粒径８０　ｍｅｓｈに造粒し
、得られた粒状物を型に入れ、１，０００ｋｇ／Ｃ♂に
加圧し、円盤状のセラミックス成形体を成形した。

次いで、このセラミックス成形体を表２に示す条件で脱
脂と焼結を行い、１２ｍｍΦＸ５．５ｍｍｈの円盤状の
セラミックス焼結体を得た。

このセラミックス焼結体につき、周波数６．５ＧＨｚに
て誘電損失ｔａｎδを測定し、次式で得られるＱ値を求
め、表３に示した。

Ｑ　＝　１　／　ｔ　ａ　ｎδ 一方、上記のセラミックス焼結体を３６メツシユ以下に
微粉砕し、セラミックス内部に残留している炭化物を燃
焼させ、発生するＣＯ□を定量し、炭素濃度に換算した
値をセラミックス焼結体の残留炭素として表３に併せて
示す。

表１（バインダ溶液）表　２　（ト）脂・焼結条件）表３から明らかなように、本発明例では、従来例に比し
、残留炭素量が極めて少なく、この結果Ｑ値が大幅に向
上することが判る。

実施例２（粉末成形法）実施例１と同じ無機粉末を、実施例１と同様に微粉砕、
乾燥下松体１００ｇに対し、表１に示した本発明例のバ
インダ溶液を、コポリカーボネートの固型重量が表４に
示す重量となるように混合した。

これらの混合物を実施例１と同様に造粒し、得られた粒
状物を実施例１と同様の型に入れ、円盤状のセラミック
ス成形体を得た。

これらのセラミックス成形体を表２に示した本発明例の
脱脂・焼結条件にて脱脂と焼結を行い、実施例１と同一
形状のセラミックス焼結体を得た。

これらのセラミックス焼結体につき、実施例１同様にし
てＱ値と残留炭素量を求めた。この結果を表４に示す。

表４表４からコポリカーボネートの添加量が０．３ｇの場合
は、添加量が少な過ぎ、粘性が低く、保形することがで
きなかった。一方、３．０ｇと４゜０ｇの場合は、成型
の際に、混合物の一部が型に密着してしまい所望の形状
を得ることができなかった。

従って、粉末成形法においては、コポリカーボネートの
添加量は無機粉末に対し０．５〜２．８ｗｔ％とするこ
とが望ましいことがわかる。

実施例３（シート成形法）Ｐｂ　（Ｆｅｌ／２　Ｎｂｌ／２　）　Ｏ：　Ｐｂ　（
Ｆｅ２／３　Ｗｌ／３　）０３＝０．３３　：　０．６
７　（重量比）に配合したものをボールミルで３０ｈ　
ｒ微粉砕し、乾燥させた粉体１００ｇに対し、コポリカ
ーボネートを固型重量で表５に示す量となるように添加
した。

これらの混合物に、さらに微量の可塑剤（ポリエチレン
グリコール）と分散剤（グリセリン）とヲ加え、トルエ
ンにてスラリ状とした。

これらのスラリをドクターブレード法でシートに形成し
、乾燥後、一定のサイズに打抜き、セラミックス成形体
を得た。

これらのセラミックス形成体の一部にＡｇ−Ｐｄ電極を
印刷し、この印刷したセラミックス成形体に印刷してい
ないセラミックス成形体を圧着積層し、２０℃／Ｈ５℃／Ｈ室温　　→　１６０　’Ｃ→　３００℃２００℃／Ｈ →　９５０°Ｃ（５ｈｒ保持）の条件で脱脂と焼結を行い、セラミックス焼結体を得た
。

このセラミックス焼結体にＡｇ−Ｐｄの外部電極を焼付
けた。

このようにして得たセラミックス焼結体につき、周波数
１００　Ｋｌ（ｚにて誘電損失ｔａｎδを測定し、Ｑ値
を求めた。この結果を表５に併せて示す。

一方、上記のセラミックス焼結体の残存炭素量を実施例
１と同様にして求め、この結果も表５に併せて示す。

表５表５から明らかなように、コポリカーボネートの添加量
が３．０ｇの場合は、粘性が低過ぎ、シート状に形成で
きなかった。５．Ｏｇの場合も、粘性が充分でなく、崩
れ易く、壊れ易く、シート状への成形が困難であった。

一方、３５．０ｇ場合は、Ｑ値がかなり低下し、電機部
品としての特性上問題があった。

従って、シート成形法の場合、無機粉末に対し、コポリ
カーボネートの添加量は８．０〜３０，０ｗｔ％とする
ことが望ましいことがわかる。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明では炭酸エステルのα位の
一方に３級炭素をもつコポリカーボネートを用いたので
、１８０〜２２０℃という比較的低温（少ないエネルギ
ー）で完全分解するため、未分解炭化物として焼結状態
までセラミックスの粒子表面に残留しない。その結果、
焼結工程で粒成長する際、セラミックス焼結体中への残
留炭化物量を極めて少量とすることができる。

従って、例えば電機部品用セラミックス焼結体の場合、
残留炭素量による電気特性への悪影響がなく、電機部品
用セラミックス焼結体を良品質で提供することができる
。

＝　２０− 手続和ｊ正書（自発）昭和６３年３月７日特許庁長官　小　川　邦　夫　殿１、事件の表示昭和６３年特許願第７６１号２、発明の名称セラミックス成形用バインダ３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　東京都港区新橋５丁目３６番１１号名　称　富
士電気化学株式会社４、代理人住　所　東京都港区新橋２丁目１２番７号労金新橋ビル
７階　置５０ｇ−０３３８（代）ρ ５、補正の対象（１）明細書の「特許請求の範囲」の欄（２）明細書の
「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内容（１）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。

（２）明細書の第５頁第５行目から第７行目に［とあるを［と補正する。

（３）明細書の第６頁第６行目から第８行目に「とあるを「（４）明細書の第８頁第４行目にｒ　ｃＰａｓＪとある
をｒｍＰａ−ｓＪと補正する。

特許請求の範囲（１）セラミック素材の有機バインダーとしてコポリカ
ーボネート樹脂を用いてなることを特徴とするセラミッ
クス成形用バインダー。

（２）上記コポリカーボネート樹脂がであって、分子量がＭｗで１万〜１０万の範囲内である
ことを特徴とする請求項１記載のセラミックス成形用バ
インダー。

（３）上記コポリカーボネートがセラミック素材の粉体
に対する量が粉末成形法で０．５〜２．５重量％、シー
ト成形法で８〜３０重量％であることを特徴とする請求
項１．２記載のセラミックス成形用バインダー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミック素材の有機バインダーとしてコポリカ
ーボネート樹脂を用いてなることを特徴とするセラミッ
クス成形用バインダー。
（２）上記コポリカーボネート樹脂が ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ であって、分子量がＭｗで１万〜１０万の範囲内である
ことを特徴とする請求項１記載のセラミックス成形用バ
インダー。
（３）上記コポリカーボネートがセラミック素材の粉体
に対する量が粉末成形法で０．５〜２．５重量％，シー
ト成形法で８〜３０重量％であることを特徴とする請求
項１，２記載のセラミックス成形用バインダー。