JPH09295870A - セラミックスグリーンシート用スラリーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塊がなく、また均一に分散されたスラリーを
製造することのできるセラミックスグリーンシート用ス
ラリーの製造方法を提供すること 【解決手段】 セラミックス粉体を溶媒に均一に分散さ
せてセラミックススラリーを製造する。これとは別にバ
インダを溶媒に均一に溶解させてバインダ液を製造し、
さらにバインダ液に可塑剤を添加して、攪拌し均一に混
合させ、バインダの絡み具合が十分にほぐれたバインダ
可塑剤混合液を製造する。そして、それぞれ３０℃以上
の低粘度（温度差は１０℃以下）にし、バインダ可塑剤
混合液をセラミックススラリーに加え、低速攪拌した予
備混合を行うことにより、短時間で均一に混合させ、次
いで、３０℃以下の高粘度の状態で高速攪拌することに
より、セラミックス粒子等に強い剪断力を与え短時間で
均一に分散されたスラリーを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、セラミックスグリ
ーンシート用スラリーの製造方法に関するもので、より
具体的には、各材料を混合するスラリーの作成工程の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のセラミックスグリーンシートの製
造方法としては、図２に示すように、セラミックス粉体
に粉状のバインダ，可塑剤，溶剤並びに分散剤等をボー
ルミルなどの攪拌手段内にそれぞれ充填し、それらを同
時にまとめて攪拌し混合することによりスラリーを製造
する。そして、その様にして製造されたスラリーをドク
ターブレード法などにより所定の厚さのシート状に形成
した後、加熱乾燥させることによりグリーンシートを製
造するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のスラリーの製造方法では、混合時に各材料を均
一に混ぜることができず、塊が生じてしまうことがあ
る。すると、均一に分散されたスラリーが得られず、よ
って高品質なグリーンシートを製造することができなか
った。すなわち、シート状に形成した際にシートの引っ
張り強度や接着強度が十分に得られないばかりか、積層
し焼成した際の収縮率が部分的に異なるため寸法精度が
十分に得られなくなるという問題を生じる。このこと
は、高重合度のバインダを混合する場合に顕著に現れ
る。

【０００４】また、このような従来の製造方法では各材
料が均一に混ざりにくかったため、攪拌・混合に長時間
を要し製造効率が悪いばかりでなく、たとえ長時間攪拌
したとしても上記した如く完全に均一にすることはでき
なかった。

【０００５】係る問題を解決するため、本出願人は、先
に特願平７−４６６２８（特開平８−２６８３２）に
て、以下のような発明を行った。本発明の実施の形態で
ある図１を参照して説明すると、セラミックス粉体を溶
媒に均一に分散させてセラミックススラリーを製造す
る。これとは別にバインダを溶媒に均一に溶解させてバ
インダ液を製造する。このようにそれぞれ別々に溶媒に
分散・溶解しているので、ともに均一に溶解される。さ
らに、バインダ液に可塑剤を添加して、攪拌し均一に混
合させることにより、バインダの絡み具合が十分にほぐ
れたバインダ可塑剤混合液を製造する。そして、このよ
うにして製造したバインダ可塑剤混合液と上記セラミッ
クススラリーを混合してスラリーを製造するが、両者は
ともに液状であるので、混合しやすく全体に均一に混ざ
り合う。なお、この最終的にバインダ可塑剤混合液とセ
ラミックススラリーとを混合する処理工程として、両者
を同一の容器内にそれぞれ供給した状態で、ボールミル
を用いて２０時間程度攪拌するようにしている。

【０００６】上記方法によれば、図２に示した従来の混
合方法に比べて、確実かつ均一にしかも短時間で攪拌す
ることができるものの、それでも最終の攪拌工程で２０
時間程度要していた。

【０００７】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記各種の問題点を
解決し、塊がなく、また均一に分散されたスラリーを短
時間で製造することのできるセラミックスグリーンシー
ト用スラリーの製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題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スグリーンシート用スラ
リーの製造方法では、まず、少なくともセラミックス粉
体と溶媒を用いてセラミックススラリーを製造し、この
セラミックススラリーの製造とは別にバインダを溶媒に
均一に溶解させてバインダ液を製造し、次いで、上記バ
インダ液に可塑剤を添加・混合してバインダ可塑剤混合
液を製造する。

【０００９】その後、上記バインダ可塑剤混合液と上記
セラミックススラリーを混合攪拌して最終的にスラリー
を製造する際に、以下の条件を満たす予備混合と本混合
の２段階に分けて混合するようにした。

【００１０】＊予備混合 バインダ可塑剤混合液の温度と、セラミックススラリー
の温度をともに３０℃以上にして低粘度にする。この
時、両者の温度差が１０℃以下になるような温度にす
る。係る状態でバインダ可塑剤混合液をセラミックスス
ラリーに混ぜるとともに低速攪拌する。

【００１１】＊本混合 予備混合で得られたスラリーを、３０℃以下に低下させ
て高粘度した状態で高速攪拌する（請求項１）。

【００１２】そして、前記バインダの一例をあげると例
えばポリビニルブチラールを用いることが好ましく、ま
た前記可塑剤の一例をあげると例えばジブチルフタレー
トを用いることが好ましい（請求項２）。

【００１３】ここで、セラミックススラリーを製造する
手法として、例えば、セラミックス粉体を溶媒に分散さ
せることにより行うことができる。また、係る分散処理
をする際に、所定の分散剤を添加してももちろんよい。
すなわち、少なくともセラミックス粉体と溶媒を用いて
としたのは、係る分散剤などのセラミックススラリーを
製造する際の促進剤などの添加することを許容するため
である。さらにまた、別の方法としては所定粒径のセラ
ミックス粉体を溶媒を用いて湿式粉砕し、未乾燥状態に
することによりセラミックススラリーを製造することも
できる。このように、種々の方法を採ることができる。

【００１４】すなわち、本発明によれば、まず、セラミ
ックス粉体を溶媒に均一に分散させてセラミックススラ
リーを製造する。これとは別にバインダを溶媒に均一に
溶解させてバインダ液を製造する。このようにそれぞれ
別々に溶媒に分散・溶解しているので、ともに均一に溶
解される。さらに、バインダ液に可塑剤を添加して、攪
拌し均一に混合させることにより、バインダの絡み具合
が十分にほぐれたバインダ可塑剤混合液を製造する。そ
して、このようにして製造したバインダ可塑剤混合液を
上記セラミックススラリーに混合してスラリーを製造す
るが、両者はともに液状であり、バインダ可塑剤混合液
と比較して粘度の低いセラミックススラリーに混ぜるの
で、混合しやすく全体に均一に混ざり合う。

【００１５】さらに、最終の混合処理を行うに際し、予
後混合と本混合という２段階に分けたことにより、以下
のような作用効果が生じる。まず予備混合することによ
り、低粘度の状態で２種類の材料が混合されるので、互
いに馴染みやすく、短時間で全体的に均一に混ざり合
う。そして、所望の低粘度の状態にするのが、種々の実
験を繰り返し行ったところ３０℃以上であればよいこと
がわかった。但し、たとえ両者とも３０℃以上であった
としても、その温度差が１０℃よりも大きいと、セラミ
ックスの凝集が生じることがわかったので、上記したよ
うに温度差の範囲を１０℃以下になるようにした。

【００１６】上記のように、セラミックススラリーとバ
インダ可塑剤混合液とが、予備混合ですでに全体的に均
一に混ざり合っているので、本出願人の先提案に係る発
明における混合処理に相当する高速攪拌する本混合を行
い、バインダやセラミックス粒子に強い剪断力を加えて
最終製品であるスラリーを製造する工程が短時間です
む。すなわち、高粘度にしないと、十分な剪断力を効率
よく与えることができず、結果としてスラリーを得るの
に時間がかかる。そして、所望の高粘度の状態にするの
は、種々の実験を繰り返し行ったところ３０℃以下であ
ればよいことがわかった。

【００１７】つまり、本発明では、各材料を均一に分散
させるには、粘度が低い方が好ましく、十分な剪断力を
与えるには粘度が高い方が好ましいので、予備混合で主
として材料を均一に混ぜることを行い、高速攪拌の本混
合では、主として剪断力を与えることを行うことによ
り、各工程で効率よく作業を行い、結果としてトータル
の処理時間を短縮することができた。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセラミックス
グリーンシート用スラリーの製造方法の好適な実施の形
態の一例を添付図面を参照にして詳述する。図１は本発
明に係るスラリーの製造方法の実施の形態の一例の製造
工程図を示している。

【００１９】同図に示すように、まずセラミックス粉体
を溶媒に均一に分散させてセラミックススラリーを製造
する。また、これとは別にバインダを溶媒に均一に溶解
させてバインダ液を製造する。さらに、この溶解したバ
インダ液に可塑剤を添加して、攪拌し均一に混合させた
バインダ可塑剤混合液を製造する。そして、このように
して製造したバインダ可塑剤混合液を上記セラミックス
スラリーに混合することによりスラリーを製造する。

【００２０】すなわち、上記方法によれば、セラミック
スはスラリー状（懸濁液）となり、また、バインダも溶
液（液体）となっているのでともに流動性が良く、均一
に混ざりやすくなる。さらに、両者を混合する前に、バ
インダ溶液に可塑剤を添加しているので、バインダの絡
み具合がほぐれる。よって、バインダとセラミックス粒
子が混ざりやすくなるので、より均一に分散される。

【００２１】なお、セラミックス粉末単体を溶媒に分散
させたり、バインダ単体を溶媒に溶解させることは、溶
媒に対する添加量も少なくまたそれぞれが単一種類であ
るので溶媒に対して比較的簡単に均一に分散・溶解させ
ることができる。したがって、上記製造工程により製造
されたスラリーは、塊のない、均一に分散されたものと
なる。

【００２２】ここで本発明では、上記した最終工程であ
るバインダ可塑剤混合液とセラミックススラリーの混合
の際に、まず、加熱して両者の粘度を低下させた状態で
低速攪拌する予備混合を行う。この時行う加熱温度とし
ては、例えば溶媒の沸点以下でバインダがゲル化しない
３０℃以上の任意の温度とするのが好ましい。

【００２３】そして、混合する際のバインダ可塑剤混合
液の温度と、セラミックススラリーの温度は、同じでも
よく或いは異なっていてもよいが、その温度差が大きく
なるとセラミックスの凝集が起こるため、できるだけ近
い方が好ましい。そして実験の結果、１０℃以内であれ
ば凝集が生じないことがわかったので、係る温度差以内
で、任意に設定することである。

【００２４】このように、低粘度になっており、しかも
低速で攪拌することにより、バインダ可塑剤混合液とセ
ラミックススラリーは、短時間で馴染み各部位で均一に
存在するようになる。

【００２５】上記のようにして予備混合を行ったなら
ば、次に、粘度を上げる。具体的には温度を低下させる
ことにより行う。このように粘度を上げた状態で高速攪
拌する本混合を行う。これにより、バインダやセラミッ
クス粒子に強い剪断力が加わり、所望の状態に分散され
たスラリーが形成される。この時、予備混合ですでにセ
ラミックススラリーとバインダ可塑剤混合液が互いに馴
染んで均一になっているので、先提案の発明のように、
いきなり高速攪拌による混合を行う場合に比べて短時間
で均一に分散された所望のスラリーを製造することがで
きる。

【００２６】次に上記実施例の効果を実証するための実
験を行った。その結果を以下に示す。本実験は、上記し
た本発明の製造工程における予備混合と本混合の条件を
適宜変えて実験を行い、製造されたスラリーの状態を検
証することにより各混合時の条件の良否を評価した。

【００２７】まず、セラミックス粉体として平均粒径
０．５μｍのＢａＯ−Ｎｄ₂ Ｏ₃ −ＴｉＯ₂ 系のものを
用い、そのセラミックス粉体１００重量部をホモジナイ
ザーを用いて溶媒のエチルアルコール３３重量部に０．
５ｈ分散させセラミックススラリーを製造した。また、
バインダとして１０．５重量部のポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）粉を溶媒のエチルアルコール３１．５重量部
に溶解したバインダ液を製造し、そのバインダ液と可塑
剤としての５．２５重量部のジブチルフタレート（ＤＢ
Ｐ）を混合し、バインダ可塑剤混合液を製造した。

【００２８】そして、上記のように製造したセラミック
ススラリーとバインダ可塑剤混合液とを下記の表１に示
す条件で予備混合と本混合を行った。

【００２９】

【表１】 より具体的には、低速軸アンカーブレードと高速軸ディ
スクを有するミキサーを用い、予備混合は低速軸アンカ
ーブレードのみを用い、セラミックススラリーとバイン
ダ可塑剤混合液の温度を変えて粘度を変化させた状態で
配合し、製造されたスラリーの分散状態をグラインドゲ
ージを用いて調べた。なお、周速と攪拌時間は表に示す
条件で一定にした。その結果、下記表２に示すような実
験結果が得られた。

【００３０】

【表２】 上記した表２に示す結果から明らかなように、セラミッ
クススラリーとバインダ可塑剤混合液の少なくとも一方
の粘性が高い（温度が２５℃以下の）場合（Ｎｏ．１〜
５，８）には、均一に混ざらなかったり、さらには凝集
を生じた。また、たとえ、両者の粘性が低い場合でも、
その温度差が１０℃よりも大きい場合（Ｎｏ．１１，１
３）は、凝集を発生してしまい、不良品となった。した
がって、実験の結果、セラミックススラリーとバインダ
可塑材混合液の温度差が１０℃以内で、しかも粘度が低
い方が分散状態の良い混合スラリーが製造されることが
わかった。

【００３１】次に、上記した予備混合を行った結果得ら
れた凝集のない混合スラリーを用い、上記表１中のに
示した条件で本混合を行った。なお、混合時間は、均一
な分散状態からなるスラリーが得られるまで高速攪拌を
続けるようにした。また、この本混合を行う際のスラリ
ーの粘度（温度）も適宜替えて実験を行った。その結
果、下記の表３に示す実験結果が得られた。なお、表３
中のＮｏは、表２のＮｏと同じものである。

【００３２】

【表３】 上記表に示す実験結果より、予備混合で不均一となった
Ｎｏ．１，２は、本混合により均一な分散状態になるま
でに比較的長時間要した。また、予備混合では均一に分
散させたことができたＮｏ６，７であっても、本混合時
の粘度が低い（温度が高い）と、高速攪拌時間が長時間
要した。つまり、実験結果より、スラリーの温度を２５
℃以下に下げて粘度を高くした状態で高速攪拌すると、
短時間で均一なスラリーが得られることが分かった。

【００３３】なお、上記した実施の形態では、セラミッ
クススラリーを製造する際に、セラミックス粉体を溶媒
に分散させたが、本発明はこれに限ることはなく、例え
ば、セラミックス粉体として湿式粉砕したものを用いて
も良い。これにより係る場合粉砕時の溶媒とスラリーを
製造する際の溶媒を同一もしくは粉砕時の溶媒を含む混
合溶媒とすれば、粉砕した粉体を乾燥させることなくス
ラリー化できるため、セラミックス粉体の凝集がなく粉
砕した効果が得られやすくなる。

【００３４】すなわち、溶媒にバインダが溶解または膨
潤するもの、可塑剤が溶解するものを用いることによ
り、湿式粉砕したセラミックススラリーを乾燥させるこ
となくそのまま用い、その未乾燥のセラミックススラリ
ーを、バインダを溶媒に溶解して製造したバインダ液に
さらに可塑剤を添加して得られたバインダ・可塑剤混合
液と混合（予備混合＋本混合）することにより、グリー
ンシート用のスラリーを製造する。

【００３５】そして、係る方法では、乾燥処理が不要で
かつ湿式粉砕とセラミックススラリーの製造を一工程で
行えるため、処理工程の簡易化に伴う処理時間のさらな
る短縮を図ることができる。

【００３６】また、図１中破線で示したように、セラミ
ックス粉体を溶媒に分散させる際に、分散剤を適量添加
するようにしてもよい。このように、分散剤を適量添加
することにより、セラミックススラリーや、バインダ液
がより均一に分散された状態となり、その結果最終的に
製造されるスラリーの均一性をより向上させることがで
き、しかも、均一に分散されたもの同士を混合すること
になるので、より短時間で混合することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るセラミック
スグリーンシート用スラリーの製造方法では、セラミッ
クス粉体とバインダとをそれぞれ別々に溶媒に分散・溶
解することにより、それぞれ均一に分散・溶解すること
ができる。しかも、得られたバインダ液にはさらに可塑
剤を添加することにより、バインダの絡み具合を十分に
ほぐしたバインダ可塑剤混合液を製造することができ
る。次いで、バインダ可塑剤混合液をセラミックススラ
リーに混合してスラリーを製造するが、この混合はとも
に液状であり、バインダ可塑剤混合液と比較して粘度の
低いセラミックススラリーに混ぜるので、混合しやすく
全体に均一にまぜることができる。よって、塊がなく、
また均一に分散されたスラリーを製造することができ
る。しかも、均一に混ざりやすいため、短時間の攪拌で
高品質なスラリーを製造することができる。

【００３８】しかも、セラミックススラリーとバインダ
可塑剤混合液とを混合する際に、まず低粘度状態で予備
混合を行うようにしたため、短時間で各材料を均一に混
合することができた。その後、高粘度状態で高速攪拌す
る本混合を行うようにしたため、セラミックス粒子等に
大きな剪断力を与えることができ、しかも、予備混合に
よりすでに全体的に均一に分散されているので、本混合
では均一にする作業はさほど必要がないので、所望の均
一に分散されたスラリーを短時間で製造できる。つま
り、結果として総処理時間を可及的に減少することがで
き、生産性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミックスグリーンシート用ス
ラリーの製造方法の実施の形態の一例を説明する製造工
程図である。

【図２】従来の製造方法を説明する図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス粉体と溶媒を用いてセラミ
   ックススラリーを製造し、 このセラミックススラリーの製造とは別にバインダを溶
   媒に均一に溶解させてバインダ液を製造し、 次いで、上記バインダ液に可塑剤を添加・混合してバイ
   ンダ可塑剤混合液を製造し、 その後、上記バインダ可塑剤混合液と上記セラミックス
   スラリーをそれぞれ３０℃以上でかつ両者の温度差が１
   ０℃以下にした低粘度の状態で前記バインダ可塑剤混合
   液を前記セラミックススラリーに混ぜるとともに低速攪
   拌する予備混合を行い、 次いで、前記予備混合で得られたスラリーを、３０℃以
   下に低下させて高粘度にした状態で高速攪拌する本混合
   を行うようにしたセラミックスグリーンシート用スラリ
   ーの製造方法。
2. 【請求項２】 前記バインダとしてポリビニルブチラー
   ルを用い、かつ前記可塑剤としてジブチルフタレートを
   用いることを特徴とする請求項１記載のセラミックスグ
   リーンシート用スラリーの製造方法。