JPS61118202A - セラミツクシ−トの製造方法 - Google Patents

セラミツクシ−トの製造方法

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JPS61118202A
JPS61118202A JP24104584A JP24104584A JPS61118202A JP S61118202 A JPS61118202 A JP S61118202A JP 24104584 A JP24104584 A JP 24104584A JP 24104584 A JP24104584 A JP 24104584A JP S61118202 A JPS61118202 A JP S61118202A
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JP
Japan
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layer
inorganic raw
raw material
thermoplastic resin
ceramic sheet
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Pending
Application number
JP24104584A
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English (en)
Inventor
武男 加藤
藤生 隆弘
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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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〕 本発明により得られるセラミックシートは、その熱的機
能より高温電極材等の耐熱材料、電子部品の放熱板等の
熱伝導材料、さらに断熱材料等、またその機械的機能よ
り、各種研摩・研削材、高強度精密機械部品、高温炉内
材料、さらにはJC基板等の絶縁材料、抵抗発熱体等の
導電材料等、幅広い用途に利用出来る。
〔従来の技術〕
本発明により得られるセラミックシートは薄板状で特に
0.1 was以下の厚さで製造出来る点が特徴であり
、これに対応する従来のセラミックシート製造方法とし
ては、押出し成形法、ドクターブレード法が一般的であ
る。押出し成形法では、無機質原料にポリビニルアルコ
ール、メチルセルロース、澱粉等の可塑剤と水によりス
ラリー素地を作った後、フィルタープレス等により水分
を絞り取りケーキ状にし、真空押出し成形機により押出
しグリーンシート(焼成前のシート)を作る。押出□し
成形法は押出し機ヘッドの形状を変えることにより、セ
ラミックの断面形状を変えることが出来る。
ドクターブレード法は、無機質原料にポリビニルアルコ
ール、メチルセルロース等の結合剤、ポリエチレングリ
コール等の可塑剤、グリセリン、オレイン酸等の分散剤
、そして、アルコール、トルエン、アセトン等の有機溶
剤を分散混合したスラリーをベルト上に流し出し、ドク
ターブレードで所要の厚みにした後、有機溶剤を揮発乾
燥させベルトから剥しグリーンシートを得る方法である
・ドクターブレード法は20μ程度までの極端に薄いセ
ラミックシートが製造可能なことや、ベルトにより支え
られた状態で乾燥固化するため歪が入りに<<、また量
産に適するので、電子回路用基板、ICパッケージ等に
多用されている。
〔発明が解決しよ5とする問題点〕 本発明が解決しようとする問題点は、前記の従来よりの
セラミックシートの製造において、押出し成形法では、
本来、棒状や、パイプ状の物に適しており、薄板状に押
出した場合、グリーンシートの柔軟性、延展性が劣るの
で歪みが発生し易く。
得られたセラミックシートに強度的な欠陥が起りやすい
。その為従来の押出し成形法では0.1H以下の厚さの
セラミックシートr作ることは難しい。
また原料の水分量や気泡量の変化により得られるセラミ
ックの強度が変化しやすく、その制御管理が難しい。
またドクターブレード法では有機溶剤を多量に使うため
、作業環境及び大気汚染の問題があり、クリーンな方法
が求められている。また、ドクターブレード法では2刷
以上のセラミックシートを作ることは難しいこと等が問
題となる。
本発明は以上のような問題点を解決し、従来の方法では
得られなかった極薄のセラミックを含め広い範囲の厚さ
のセラミックシートを連続的に歪みがなく安定的に、か
つ有機溶剤を使わず安全に製造する方法である。
〔間頂点を解決するための手段〕
すなわち本発明は無機質原料を主成分とする層と、その
片側又は両側に熱可塑性樹脂層を多層同時押出した後、
熱可塑性樹脂層を、剥離するか又〜 はそのまま有機塵を脱脂し、無機質原料を焼結すること
を特徴とするセラミックシートの製造方法である。
〔発明の作用〕
無機質原料を主成分とする層は延展性が低く、  ・ま
た柔軟性も十分でない為、単層押出しでは前記の通り歪
みが発生したり、i膜厚さの限界があるが、熱可塑性樹
脂と同時に押出すことにより、熱可塑性樹脂が支えとな
り、安定した製膜が可能となり、10μ〜5M以上の広
い厚み範囲のセラミックシートが連続的に得られる。
〔発明の詳細な 説明に用いる装置は第1図に示す通り無機質原料を主成
分とする層を押出す押出し機(1)と、熱可塑性樹脂を
押出す押出機(2)からなり各押出機で加熱溶融状態と
なった各層は合流し1枚の薄板状で押出された後冷却さ
れる。ここで用いられる無機質原料を主成分とする層を
押出す押出機(1)は基本的にはプラスチック用押出し
機と同様の構造であるが、無機質原料による摩耗及び腐
食を防ぐため、必要に応じてスクリュー、シリンダー、
ダイ等の内面を耐食、耐摩処理することや、あるいはス
クリュー形状を無機質原料を主成分とする層の流れ特性
に合わせ設計するものである。
また樹脂の合流方法は無機質原料を主成分とする層と、
熱可塑性樹脂層の粘度差が大きいことから、ダイ内で合
流するマルチマニホールドダイ(3)を用いることが厚
みの均一性とい5点から良い結果を示す。
次に、第2図に多層同時押出しされたグリーンシートの
断面を示す。
本発明の無機質原料を主成分とする層(6)は、無機質
原料と、有機結合剤及び添加助剤を混練後造粒したベレ
ット状の原料を押出すことにより形成される。無機質原
料としては、A−ex Os 、 M、!i’o、Zr
0= 、 S +02 、 UC2,7エライト、Zn
  。
BaTiOs、PZT等の酸化物、S i C,B4 
C,WC。
UC等の炭化物、 s t、N、 、AiN、 BN等
の窒化物。
Z r B2 、 T i B2 、L a Ba等の
ホウ化物、Mo5it等の珪化物、CaF、 、BaF
2.MgF2等のフッ化物、ZnS、Ti5t等の硫化
物及び炭素、黒鉛等の合成原料の他、天然原料も使用出
来る。また、有機結合剤としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、エチレン−アクリル酸共重
合体、アイオノマー等の熱可塑性樹脂を用い、添加助剤
として、ワックス、ジエチルフタレート、パラフィン、
脂肪酸エステル等の可塑剤、ステアリン酸、ステアリン
酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、等の滑剤を添加す
ることが押出し加工のうえで好ましい。
その配合割合は、無機質原料の粒径、セラミックシート
の用途により異なるが有機結合剤としての熱可塑性樹脂
の混入蓋は10〜30重量%の範囲で出来る限り少なく
することが好ましく10重量%以下では結合剤としての
効果が少なく、押出し加工性が悪くなり、30重量%以
上では得られるセラミックシート、の性能を低下させる
恐れがある。また、添加助剤は3〜7重量%程度の使用
範囲に抑えるべきである。
また本発明の熱可塑性樹脂層(7)はポリエチレン。
ポリプロピレン、ポリスチレン、エチレン酢酸ヒニル共
重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等の一般にプラ
スチックフィルム、又はシートの押出し加工に用いられ
る樹脂が使用出来るが、多層同時押出しの場合には、同
時に押出される各層の合流時の溶融粘度が出来るだけ近
いことが各層の厚みの均一性を良<シ、界面のズレ応力
を消し、歪みの発生を防ぐ重要な点となるので、無機質
原料を主成分とする層の溶融粘度に近い熱可塑性原料を
選択する。
さらに本発明をより詳細に説明する。本発明において無
機質原料を主成分とする層と熱可塑性樹脂層を多層同時
押出しする場合、各層の厚さは押出機スクリエーの回転
数及び引取り装置の引取りスピードにより決まるが、無
機質原料を主成分とする層は延展性は低いので、無機質
原料を主成分とする層と熱可塑性樹脂が同時に押出され
るダイのスリットクリアランスより押出された多層グリ
ーンシートの厚さが小さい場合、多層グリーンシなると
単層押出しではシートが切れ連続加工出来ないが1本発
明の熱可塑性樹脂を同時に押出し、支えとする方法では
延伸倍率が1以上となっても連続製膜が可能であり押出
し安定性は格段に向上するが、延伸倍率が高い条件で加
工すると、無機質原料を主成分とする層の無機質原料間
の距離が離れ焼結により得られるセラミックシートの強
度低下の原因にもなるので、基本的には延伸倍率は1に
近い条件で加工する。但し、以上のことは、従来の単層
押出しに比べ本発明の方法では、同じ延伸倍率の条件で
は、無機質原料を主成分とする層の押出し安定性は格段
に高いことを意味し、よって有機結合剤及び、添加助剤
の添加率を低減出来るので、得られるセラミックシート
の性能は大巾に向上する。
また、本発明により、100μ以下の薄いセラミックシ
ートを製造する場合は、熱可塑性樹脂層が、無機質原料
を主成分とする層の両側に来るよう押出すことKより、
より高い支持、補強効果と。
グリーンシート状態での保護及び取り扱いの容易さをも
たらす。これにより最低10μ厚さのセラミックシート
が得られる。
以上の様にして多層同時押出しされたグリーンシートは
、熱可塑性樹脂層を剥離するか、又はそのままの状態で
有機質を除去する脱脂工程に入り、300〜400℃で
有機結合剤、及び添加助剤を分解、揮散により完全に除
去した後1通常の焼成により無機質原料を焼結しセラミ
ックシートを得る。
〔発明の効果〕
本発明による効果は以下の通りである。
+1)  従来困難とされていた厚さ20μ以下の極薄
セラミックシートから約5IIllまでの広い範囲のセ
ラミックシートが得られる。
(2)有機結合剤や、添加助剤の添加率を低く出来るの
で、高性能、高耐性なセラミックシートが得られる。
(3)有機溶剤や水を全く使用せず環境汚染のないクリ
ーンな製造方法である。
(4)連続的で安定な方法であり、量産性に優れる。。
以下実施例により本発明を説明する。
〔実施例1〕 以下の処方にて配合した原料を加圧ニーダ−にて混線後
造粒した。
造粒したA−1320sを主成分とするペレットを9゜
耐φ押出し機に供給しポリプロピレンを65rtmφ押
出し機に供給し、A&03を主成分とする層が150μ
、ポリプロピレン層が100μとなるよう、マルチマニ
ホールドダイを用い、多層同時押出しすると共に、連続
的にポリプロピレン層を剥離することにより150μの
Ai、 Osを主成分とするグリーンシートを得た。次
に、このグリーンシートを400℃で加熱脱脂した後、
焼結することにより130μのアルミナセラミックシー
トを得た。得られたセラミックシートは高絶縁性と高強
度によりIC基板として高い性能を示した。
また同様の処方で配合されたA7.03を主成分とする
ペレットを90#!lIφ押出機により厚さ150(μ
となるよう単層押出ししたところ、膜切れを起し連続的
なシート化が困難であった。
そこで、前記処方中の低密度ポリエチレンを60重量%
に増やし、同様に90aa*φ押出機にて、150μ厚
となるよう単層押出ししたところ連続的にグリーンシー
トを得丸欲に(支)グリーンジ−トナ前記と同様の方法
で脱脂、焼結したところ、118μのアルミナセラミッ
クシートが得られたが、多層同時押出し法によって得ら
れたセラミックシートに比べ、絶縁性、強度共に低いだ
のであった。
〔実施例2〕 以下の処方にて配合した原料を加圧ニーダ−にて混練後
造粒した。
造粒したSnowを主成分とするペレットを40gφ押
出機に供給し、アイオノマー樹脂を65r1Mφ押出し
機に供給し、5n02を主成分とする層が15μとなる
ように、そしてアイオノマー樹脂がその両側に各60μ
となるようマルチマニホールドダイ、を用い多層同時押
出した。次にアイオノマー樹脂を剥離することなく、4
00℃で加熱脱脂した後、焼結することにより従来では
得られなかった12μ厚さのSにt02セラミツ゛りが
得られ、ガスセンサー素子として使用したところ良好な
性能を示した。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図は本発明に係る多
層同時押出し機を示す概略図であり、第2図は多層同時
押出機により押出されたグリーンシートを示す断面図で
ある。 (11・・・無機質原料を主成分とする層を押出す押出
し機 (2)・・・熱可塑性樹脂を押出す押出し機(3)・・
・マルチマニホールドダイ (4)・・・無機質原料を主成分とするペレット(5)
・・・熱可塑性樹脂ペレット (6)・・・無機質原料を主成分とする層(7)・・・
熱可塑性樹脂層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 無機質原料を主成分とする層と、その片側又は両側に熱
    可塑性樹脂層を多層同時押出しした後、熱可塑性樹脂層
    を剥離するか又はそのまま有機質を脱脂し無機質原料を
    焼結することを特徴とするセラミックシートの製造方法
JP24104584A 1984-11-15 1984-11-15 セラミツクシ−トの製造方法 Pending JPS61118202A (ja)

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ID=17068487

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62211103A (ja) * 1986-03-13 1987-09-17 三菱マテリアル株式会社 押出成形体の凹凸模様付け方法
US7713458B2 (en) 2003-10-31 2010-05-11 Sumitomo Rubber Industries, Ltd. Method of manufacturing laminated seamless belt and laminated seamless belt

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62211103A (ja) * 1986-03-13 1987-09-17 三菱マテリアル株式会社 押出成形体の凹凸模様付け方法
JPH0258086B2 (ja) * 1986-03-13 1990-12-06 Mitsubishi Mining & Cement Co
US7713458B2 (en) 2003-10-31 2010-05-11 Sumitomo Rubber Industries, Ltd. Method of manufacturing laminated seamless belt and laminated seamless belt

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