KR100587461B1 - 그린 쉬트용 슬러리 조성물 및 그로부터 제조되는 그린 쉬트 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리 조성물은, 세라믹 분말 100중량부에 대하여, 7 내지 14 중량부의 에틸렌메타아크릴 코폴리머(Ethylene-MethAcrylate copolymer)를 포함하는 결합제 용액 15 내지 40 중량부, 유기용매 30 내지 65 중량부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리 조성물에 의해 적은 양의 결합제 만으로도 세라믹 분말의 충분한 결합이 이루어지도록 하며, 그린 쉬트의 제조시 400℃ 이하의 낮은 온도에서도 번아웃 공정을 수행하는 것이 가능해진다.
캐패시터, 적층 세라믹 캐패시터, 그린 쉬트, 그린 테이프, 그린 쉬트용 슬러리 조성물
Description
본 발명은 적층 세라믹 캐패시터(MLCC : Multi Layer Ceramic Capacitor)의 제작에 사용되는 그린 쉬트용 슬러리 조성물 및 그로부터 제조되는 그린 쉬트에 관한 것으로서, 기존 슬러리에서 결합제(binder)로서 사용되는 폴리비닐계 결합제를 에틸렌메타아크릴 코폴리머(EMA, Ethylene-MethAcrylate copolymer) 용액으로 대체하여 그린 쉬트의 제조를 용이하게 하고 물성을 향상시킬 수 있는 슬러리 조성물, 그 제조방법 및 그로부터 제조되는 그린 쉬트에 관한 것이다.
최근 이동통신 장비 등의 발전에 따른 부품의 소형화, 경량화 및 복합 다기능화 경향으로 인해 수동 부품 및 소자 적층화와 복합화에 대한 요구가 증대되어 왔으며, 이러한 요구를 충족시키기 위해 다양한 유전율 재료에 대한 연구 및 개발이 이루어져 왔다.
전자 장비에 들어가는 주요 부품으로 캐패시터가 있는데, 캐패시터의 종류에는 전극간에 삽입되는 절연체의 재질에 따라 알루미늄 전해캐패시터, 탄탈륨 캐패 시터, 세라믹 캐패시터, 적층 세라믹 캐패시터(MLCC), 필름 캐패시터, 슈퍼 캐패시터, 마일러 캐패시터, 폴리프로필렌 캐패시터, 가변용량 캐패시터 등이 있으며, 이 중 적층 세라믹 캐패시터는 전극간의 유전체로 고유전율계 세라믹을 다층 구조로 사용하고 있으며, 온도 특성, 주파수 특성이 양호하고, 게다가 소형이라는 큰 특징이 있어 소형 전자 장비의 제조시 부품으로 많이 사용되고 있다.
즉, 상기한 바와 같은 적층 캐패시터를 제조하는 데에 있어서는 다양한 유전율 재료들을 적층화 및 복합화 시키기 위해서 이 재료들을 얇은 판상의 형태로 제작하여 그 위에 각종 패턴을 형성시키고 전극 물질들을 도포하여 이를 적층, 즉 일체화하여 소결하는 과정을 거친다. 이 때 사용되는 얇은 판상의 세라믹 기판을 통상적으로 그린 쉬트 또는 그린 테이프라 한다.
그린 쉬트는 주로 세라믹 파우더 및 결합제, 유기 용매와 같은 유기물질로 구성되는데, 이는 세라믹 파우더, 결합제, 유기 용매, 가소제, 분산제 등으로 구성되는 슬러리로부터 제조된다.
상기 슬러리로부터 얇은 판상의 그린 쉬트를 제조하기 위해서 일반적으로 사용되어지는 방법이 닥터블레이드법(doctor blade)이다. 닥터블레이드법에 의한 세라믹의 성형공정은 미세한 세라믹스 분말을 수계 또는 비수계 용매와 결합제, 가소제, 분산제, 소포제, 계면활성제 등을 적정비로 혼합하여 세라믹 슬러리를 제조한 후, 움직이는 칼날 또는 움직이는 운반 필름위에 일정한 두께로 목적하는 바에 따라 성형하는 방법으로, 테이프 캐스팅(tape casting), 연속 테이프 캐스팅(continuous tape casting), 나이프 캐스팅(knife casting) 등의 이름으로도 불리워지며, 다양한 세라믹스 제조 분야에서 널리 응용되어지고 있는 방법 중의 하나이다.
이러한 닥터블레이드법 등으로 그린 쉬트를 제조함에 있어서 결합제는 사용된 용매가 증발 된 후 그린 쉬트의 높은 강도를 유지하며 그린 쉬트의 균열, 휨 등의 결함을 방지할 수 있도록 선택되어야 하며, 이를 위해 다음과 같은 몇가지 특성을 가져야 한다.
1. 높은 인성과 강도를 가지기 위해 분자량이 커야한다.
2. 용매가 증발된 후 휨(flexibility)과 이동도(mobility)가 충분하도록 낮은 유리전이온도(glass transition temperature, Tg)를 가져야 한다.
3. 용매가 증발된 후 분산제와 분리되지 않도록 양립성이 좋아야 한다.
4. 유기물의 연소특성이 좋아야 한다.
또한, 닥터블레이드법으로 얇은 판상의 그린 쉬트를 제조함에 있어서는 슬러리의 점도 특성 또한 매우 중요한데, 점도가 너무 낮으면 두께가 150㎛이상의 두꺼운 두께의 그린 쉬트를 제작하는 것이 매우 어렵고, 점도가 너무 높으면 균질한 특성을 갖는 그린 쉬트를 제조하는 것이 어려울 뿐만 아니라 건조가 쉽게 되어 제조된 그린 쉬트의 표면이 매우 거칠어진다.
따라서, 종래 기술에서는 얻고자 하는 두께의 그린 쉬트를 제조하기 위해 슬러리 조성을 변화시키는 방법을 사용하여 왔다. 또한, 종래에 그린 쉬트용 슬러리를 제조함에 있어 가장 많이 사용되고 있는 폴리비닐계의 결합제의 경우, 폴리머의 구조가 복잡하며, 최종 제품을 생산함에 있어 번아웃(burnout) 공정을 거쳐야 하는 데 그 경우 온도가 450℃ 이상으로 높아야 하는 단점이 있었다.
더욱이 슬러리를 제조함에 있어 사용되는 세라믹 파우더의 특성에 따라 결합제를 과량으로 투입하여야 하는 경우가 발생하며, 이렇듯 결합제가 과량으로 투입된 경우에는 최종적으로 제조되는 그린 쉬트에 적절한 물성을 부여하기 위해 다른 유기물을 더욱 혼합하여야 하므로 전체 슬러리 조성에서 세라믹 파우더의 양이 상대적으로 적어지게 되어 제품 특성의 저하를 초래하게 된다.
한편, 종래처럼 결합제를 분말형태로 사용하게 되는 경우에는 혼합과정에서 결합제 성분이 충분히 용해되지 않아 다시 혼합 과정을 반복하여야 하는 공정상의 어려움이 발생하게 된다.
상기한 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여, 본 발명은 상기 결합제 성분으로서 에틸렌메타아크릴 코폴리머 용액을 사용함으로써 기존의 결합제와는 달리 에틸렌메타아크릴 코폴리머의 특성에 따라 400℃ 이하에서 번아웃이 가능하면서도, 긴 체인 구조를 가지는 에틸렌메타아크릴 코폴리머의 사용에 의해 슬러리 조성물에 포함되는 유기물질의 양을 최소화하여 상기 조성물 및 이로 부터 제조되는 그린 쉬트 중의 세라믹 파우더의 조성을 극대화 할 수 있는 그린 쉬트용 슬러리 조성물 및 그로부터 제조되는 그린 쉬트를 제공하는 목적을 가진다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리 조성물은 세라믹 분말 100중량부에 대하여, 7 내지 14 중량부의 에틸렌메타아크릴 코폴리머(Ethylene-MethAcrylate copolymer)를 포함하는 결합제 용액 15 내지 40 중량부, 유기용매 30 내지 65 중량부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 슬러리 조성물은 프탈레이트 계열 가소제 1 내지 9 중량부를 더욱 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬러리 조성물은 분산제 0.2 내지 0.7 중량부를 더욱 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에틸렌메타아크릴 코폴리머는 상기 세라믹 분말의 입자 표면적이 2 내지 6㎡/g일 경우 7 내지 10 중량부, 6 내지 10㎡/g일 경우 10 내지 14 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 에틸렌메타아크릴 코폴리머는 분자량 7만 내지 24만, 분자량 분포도(Mwd;중량 평균 분자량/수 평균 분자량) 1 내지 2인 것이 바람직하다.
또한, 상기 결합제 용액의 용매는 톨루엔 또는 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 결합제 용액은 산가(Acid value) 1 내지 4㎎KOH/g인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기용매는 에탄올인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기용매는 상기 세라믹 분말 100중량부에 대하여 사이클로헥사논(Cyclohexanone) 1 내지 4.5 중량부를 더욱 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 프탈레이트 계열 가소제는 디옥틸프탈레이트(DOP dioctyl phthalate) 또는 부틸벤질프탈레이트(BBP butylbenzyl phthalate)인 것이 바람직하 다.
또한, 상기 분산제는 어유(fish oil) 계열인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리의 제조방법은 세라믹 분말, 유기용매, 분산제를 투입하고 혼합하는 1차 밀링 단계 및 상기 세라믹 분말, 유기용매, 분산제가 균일하게 혼합된 후 에틸렌메타아크릴 코폴리머(Ethylene-MethAcrylate copolymer)와 용매로 구성된 결합제 용액, 가소제를 투입하고 혼합하는 2차 밀링 단계로 구성된다.
본 발명에 따른 그린 쉬트는 상기 한 바에 의한 슬러리 조성물을 원료로 판상형으로 제조될 수 있으며, 25 내지 150㎛의 두께를 갖도록 제조될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.
그린 쉬트용 슬러리 조성물의 구성 성분은 다음과 같다.
첫번째로, 슬러리 조성물의 주 원료인 분말이 포함된다. 일반적으로 그린 쉬트의 주 원료로서는 세라믹 분말이나 금속 분말 등이 사용될 수 있으며, 본 발명은 이 중 세라믹 분말을 주원료로 사용하여 제조하는 그린 쉬트용 슬러리에 관한 것이다.
세라믹 원료 역시 단일종 또는 여러가지 원료가 혼합된 형태의 것을 사용할 수 있다. 세라믹 원료 분말의 특성으로서는 평균 입도, 입도 분포, 입자의 표면적 등을 들 수 있고 이 중 특히 세라믹 분말의 입자 표면적이 그린 쉬트용 슬러리 조 성물의 가장 중요한 특성이 된다. 즉 세라믹 분말 입자의 표면적이 클수록 더 많은 양의 결합제가 첨가되어야 하며, 본 발명에서는 주로 2 에서 10㎡/g 사이의 표면적을 갖는 세라믹 분말이 사용된다.
두번째로, 상기 세라믹 분말들을 균일하게 결합시키기 위해 결합제가 포함된다. 결합제는 그린 쉬트의 물성을 좌우하는 주요 성분이므로, 결합제의 선택은 그린 쉬트 제조시 매우 중요한 부분이다. 즉 과량의 결합제는 슬러리의 점도를 지나치게 높이고 그린 밀도(Green body density)를 떨어뜨리며, 결합제의 양이 너무 적을 경우에는 세라믹 원료를 제대로 결합시키지 못하여 그린 쉬트의 제조를 어렵게 한다.
본 발명은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 용액 상태의 에틸렌메타아크릴 코폴리머를 결합제로서 사용한다. 에틸렌메타아크릴 코폴리머는 높은 분자량을 가지면서도 기존 사용되는 복잡한 분자 구조를 갖는 폴리비닐계 결합제와는 달리 체인 구조로 되어 있어 상대적으로 적은 양으로도 많은 양의 세라믹 분말의 결합을 용이하게 한다. 또한 본 발명에서는 상기 에틸렌메타아크릴 코폴리머를 결합제 용매에 용해시킨 용액상으로 사용하므로 종래의 분말 형태의 결합제를 사용하여 혼합(milling)할 경우 불충분한 유기용매의 양, 밀링 미디어(milling media)의 부족, 혼합 시간의 부족 등으로 인해 발생할 수 있는 슬러리의 불균일 혼합을 방지할 수 있다. 상기 결합제 용매로서는 슬러리의 점도 특성 및 그린 쉬트 제조시 건조 공정에서의 적합한 특성을 고려하여 톨루엔 또는 메틸에틸케톤(MEK, Methylethylketone)을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 25 내지 150㎛ 두께의 그린 쉬트를 제조하기 위한 적정한 슬러리 점도를 얻기 위해, 본 발명에서 결합제로서 사용되는 상기 에틸렌메타아크릴 코폴리머는 7만 내지 24만 사이의 분자량을 가지고, 분자량 분포도(Mwd; 중량 평균 분자량/수 평균 분자량)는 2이하, 특히 1.5 이하인 것이 바람직하며, 세라믹 분말의 입자 표면적이 2 내지 6㎡/g일 경우 세라믹 분말 100중량부에 대하여 7 내지 10 중량부, 6 내지 10㎡/g일 경우 10 내지 14 중량부만을 사용하여도 슬러리로서의 충분한 점도 특성을 가지도록 할 수 있음을 실험을 통해 확인할 수 있었으며, 이는 동일한 정도의 슬러리 점도를 얻기 위해 투입되는 종래 폴리 비닐계 결합제가, 세라믹 분말 입자 표면적이 2 내지 10㎡/g일 경우 12 내지 20 중량부 정도 투입되어야 하는 것에 비해 현격히 적은 양임을 알 수 있다.
세번째 성분으로서는 유기 용매가 포함된다. 본 발명에서 유기 용매의 선택 기준은 상기 용액상의 결합제와 균질한 혼합물을 형성할 수 있는가 및 그린 쉬트 제조를 위한 건조 공정시 150℃ 이하에서 휘발될 수 있는가가 고려된다. 150℃ 이상에서 휘발되는 용매가 사용되는 경우에는 해당 온도에서 낮은 분자량을 갖는 에틸렌메타아크릴 코폴리머 성분이 분해되어 그린 쉬트의 특성 저하를 초래하게 된다. 즉, 상기 기준에 따라 본 발명에 따른 유기 용매를 선택하는 것이 바람직하며 보다 바람직하게는 에탄올을 선택할 수 있다.
상기 에탄올의 조성비는 톨루엔을 결합제 용액의 용매로 사용한 경우 톨루엔 25 내지 55 중량%에 대해 에탄올 75 내지 45 중량%인 것이 바람직하며, 메틸에틸케톤을 결합제 용액의 용매로 사용한 경우 메틸에틸케톤 35 내지 50중량%에 대해 에 탄올 65 내지 50중량%인 것이 바람직하다.
더욱이, 결합제 용액의 용매로서 사용되는 톨루엔과 메틸에틸케톤의 휘발성을 억제하여 균질한 그린 쉬트를 얻고 또한 슬러리의 점도를 낮추기 위하여 사이클로 헥산을 유기 용매로서 추가하여 투입하는 것이 바람직하다. 이러한 사이클로헥사논은 투입되는 전체 유기물의 3 내지 7 중량부로 첨가하는 것이 바람직하다.
네번째 성분으로 가소제가 포함될 수 있다. 가소제는 결합제의 특성을 변형시켜주는 것으로서, 결합제의 경도를 완화시켜 주어 그린 쉬트의 유연성과 작업성을 높이기 위해 첨가된다. 본 발명에 따른 가소제로서는 결합제와의 화학적 특성을 고려하여 프탈레이트(phthalate) 계열을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 디옥틸프탈레이트(DOP, dioctyl phthalate), 부틸벤질프탈레이트(BBP, butylbenzyl phthalate)가 사용될 수 있다.
다섯번째 성분으로서 분산제가 포함될 수 있다. 분산제는 세라믹 분말 입자를 슬러리 조성물 전체에 고르게 분산시켜줌으로써 점도를 낮추고 혼합도를 증가시키며, 닥터블레이드 등의 작업 시 운반 필름과 그린 쉬트간의 릴리즈 특성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에서는 본 발명에 사용되는 성분들의 특성에 따라 적정한 분산제를 선택할 수 있으며, 바람직하게는 어유(fish oil) 계열의 분산제를 사용할 수 있다.
상기한 성분들을 포함한 그린 쉬트용 슬러리를 제조하기 위한 방법은 다음과 같다.
일반적으로 닥터블레이드 성형 방법으로 그린 쉬트를 제조하는 공정은 세라믹 원료 분말과 결합제, 분산제, 가소제 등의 유기첨가제제와 용매와의 혼합에 의한 균일한 슬러리를 제조하는 공정, 닥터블레이드 장치에서 슬러리를 원하는 두께로 성형하는 공정, 용매를 제거하고 그린 쉬트를 제조하는 공정으로 구분될 수 있고, 이 중 슬러리를 제조하는 공정이 본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리의 제조 공정을 구성한다.
따라서, 본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리 조성물의 제조 방법은 우선, 세라믹 원료 분말, 유기 용매, 분산제를 혼합하여 원료 분말을 혼합하고 원료 분말의 입도를 감소시키기 위해 볼 밀링 등에 의한 밀링 과정을 거치게 된다. 이후 에틸렌메타아크릴 코폴리머 용액 결합제, 가소제 등을 첨가하여 2차 밀링 과정을 거친다. 이와 같이 2차 단계의 분쇄 및 혼합 과정을 수행하는 이유는 세라믹 원료의 분산 효과를 최대한 높이고, 밀링 시간의 증가에 따라 결합제의 분자수가 감소하여 결합효과가 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다. 한편, 본 발명에서는 용액상의 에틸렌메타아크릴 코폴리머를 결합제로 사용하기 때문에 종래에 비해 적은 양의 유기 용매 및 밀링 미디어 만으로도 단 시간내에 충분한 혼합을 수행할 수 있다.
즉, 종래의 경우 밀링에 의한 혼합시간을 보통 24시간 정도 수행하여야 하고, 그 이후에도 혼합 과정에서 결합제 등이 다 녹지 않아 각 성분이 균일하게 혼합되지 않은 경우 다시 과정을 반복하여야 하는 문제점이 있었으나, 본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리 조성물의 제조방법을 사용할 경우, 8시간 정도 만으로도 충분한 혼합이 이루어짐을 확인할 수 있었다.
상기 제조된 슬러리 조성물은 응집 덩어리와 슬러리 내의 기포를 제거하기 위한 교반과정 및 탈포 과정 등을 거친 후, 닥터블레이드 성형기에서 필요한 두께로 그린 쉬트를 성형하고 번아웃 및 소성 공정 등을 거쳐 최종적인 그린 쉬트를 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 에틸렌메타아크릴 코폴리머를 결합제 성분으로 사용함으로써, 점도 특성이 10rpm에서 200 내지 2000 cps, 30rpm에서 50 내지 1500cps인 그린 쉬트용 슬러리 조성물을 얻을 수 있으며, 이를 통해 물성이 우수하고 제조가 용이한 적층 캐패시터용 그린 쉬트를 얻을 수 있다.
이하에서 상기한 본 발명의 구성을 더욱 명확하게 하기 위해 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예1 : 그린 쉬트용 슬러리 조성물의 제조
본 실시예에서 슬러리 혼합에 사용된 병은 일반적인 HDPE (High Density Polyethylene) 타입의 나일젠 병을 사용하였고, 밀링 미디어(Milling media)는 세라믹 원료 분말의 특성을 고려하여 지르코늄 볼(zirconia ball)을 사용하였다.
세라믹 원료 분말의 밀도를 고려하여 나일젠 병의 1/3 부피로 지르코늄 볼을 채웠다. 그 후 유기용매로서 에탄올과 분산제를 투입하였다.
30분간 50rpm으로 천천히 혼합하여 세라믹 원료 분말이 충분히 분산된 후 결 합제 용매인 톨루엔 또는 메틸에틸케톤에 녹여진 에틸렌메타아크릴 코폴리머를 투입하였다. 이 때 결합제 성분인 에틸렌메타아크릴 코폴리머의 투입량은 세라믹 원료 분말의 입자 표면적을 고려하여 입자 표면적이 6㎡/g 이상일 경우 세라믹 분말 100중량부 대비 10중량부 이상을, 6㎡/g 이하일 경우 10 중량부 이하를 투입하여 실험하였다. 여기에 마지막으로 가소제인 부틸벤질프탈레이트(BBP butylbenzyl phthalate)를 투입하였다. 이 후 혼합된 슬러리를 24시간 동안 150rpm으로 혼합하였다.
실시예2 : 제조된 슬러리 조성물의 물리적 특성
상기 실시예1에 따라 제조된 슬러리 조성물의 점도를 비롯한 물리적 특성 및 성분 비는 다음 표 1 내지 7에 나타나는 바와 같으며, 슬러리 조성물의 점도 특성 측정에는 Brookfield HVDⅢ 점도계를 사용하였고, 측정 조건은 No.21 Spindle로 10 ~ 30 rpm에서 25℃의 상온에서 측정하였다.
하기 표 1은 세라믹 분말의 입자 표면적에 따른 슬러리 조성물의 조성과 슬러리의 점도 특성을 나타낸다. 이를 통해 세라믹 분말의 입자 표면적이 클수록, 즉 입도가 작을 수록 더 많은 양의 결합제가 투입되며, 종래 사용되는 결합제를 투입한 경우에 비해 적은양으로도 적정한 점도를 가지는 슬러리가 제조됨을 확인할 수 있다.
| 슬러리 조성물 타입 | 세라믹 분말 (중량%) | EMA (중량%) | 가소제 (중량%) | 유기질용매 (중량%) | 분산제 (중량%) | 슬러리 점도 (cps) |
| 세라믹 입자 표면적 6㎡/g 이상 | 57.1 | 5.7 | 1.5 | 35.4 | 0.3 | 585(at 10rpm) 420(at 30rpm) |
| 세라믹 입자 표면적 6㎡/g 이하 | 58.5 | 5.2 | 1.6 | 34.5 | 0.2 | 1715(at 10rpm) 855(at 30rpm) |
하기 표 2 내지 표 4는 에틸렌메타아크릴 코폴리머의 특성(분자량 등)에 따른 슬러리 조성물의 조성과 슬러리 점도 특성을 나타낸다. 이를 통해 결합제 성분으로 사용되는 에틸렌메타아크릴 코폴리머의 분자량이 높아짐에 따라 슬러리의 점도가 높아지는 것을 확인할 수 있으며, 적정한 슬러리 점도 특성을 구현하기 위해서는 분자량 16만 정도의 에틸렌메타아크릴 코폴리머가 최적인 것으로 나타났다.
| 타입 | A | B | C |
| Tg(℃) | 38~44 | 38~44 | 38~44 |
| 분자량(Mw) | 83,000 | 162,000 | 234,100 |
| 분자량 분포도(Mw/Mn) | 1.47 | 1.50 | 1.61 |
| 용액중 EMA 비(%) | 30 | 30 | 30 |
| 산가(㎎KOH/G) | 1.15 | 1.57 | 3.14 |
| 타입 | A | B | C |
| 세라믹분말(중량%) | 58.3 | 58.4 | 58.4 |
| 결합제 용액(중량%) | 19.4 | 14.6 | 11.7 |
| 95% 에탄올(중량%) | 20.4 | 25.3 | 28.2 |
| 사이클로헥사논(중량%) | 1 | 0.9 | 1.1 |
| BBP(중량%) | 0.9 | 0.8 | 0.6 |
| 타입 | A | B | C |
| at 10 rpm | 245 | 680 | 1175 |
| at 30 rpm | 175 | 340 | 535 |
하기 표 5 내지 7은 결합제 용매로 사용되는 유기 용매에 따른 슬러리 조성물의 조성과 슬러리의 점도 특성을 나타내는 것으로, 결합제 용매의 종류와 양에 의해서도 슬러리 점도 특성 또한 변화시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
| 타입 | A | B |
| 결합제 용매 | 메틸에틸케톤 | 톨루엔 |
| Tg(℃) | 38~44 | 38~44 |
| 분자량(Mw) | 158,800 | 162,800 |
| 분자량 분포도(Mw/Mn) | 1.58 | 1.50 |
| 용액중 EMA 비(%) | 40 | 40 |
| 산가(㎎KOH/G) | 1.87 | 1.56 |
| 타입 | A | B |
| 세라믹분말(중량%) | 57.7 | 56.7 |
| 결합제 용액(중량%) | 17.3 | 18.4 |
| 95% 에탄올(중량%) | 20.8 | 20.8 |
| 사이클로헥사논(중량%) | 2.3 | 1.9 |
| BBP(중량%) | 1.6 | 1.9 |
| 분산제 | 0.3 | 0.3 |
| 타입 | A | B |
| at 10 rpm | 960 | 1460 |
| at 30 rpm | 500 | 750 |
본 발명에 따른 그린 쉬트용 슬러리 조성물은, 결합제로 사용되는 에틸렌메타아크릴 코폴리머의 특성에 의해, 종래 폴리 비닐계 결합제에 비해 적은 양으로도 세라믹 원료 분말의 충분한 결합이 이루어지도록 할 수 있었으므로 슬러리 조성물 및 그로부터 제조되는 그린 쉬트에서의 세라믹 원료 분말의 조성 비율을 상당히 높일 수 있으며, 그린 쉬트 제조를 위한 번아웃 공정도 400℃ 이하의 낮은 온도에서 수행할 수 있도록 한다.
또한, 결합제를 종래의 분말 형태가 아닌 액상의 에틸렌메타아크릴 코폴리머 용액을 사용함으로써, 종래에 비해 결합제의 혼합을 보다 용이하게 하므로 슬러리 혼합과정을 간소화 시킬 수 있는 이점이 있다.
따라서, 본 발명에 따른 슬러리 조성물로부터 제조되는 그린 쉬트는 높은 비율의 세라믹 성분을 포함하여 종래에 비해 한층 우수한 물성을 나타낼 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예에 따라 설명하였으나, 본 발명은 설명된 실시예에 의한 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
Claims (14)
- 세라믹 분말 100중량부에 대하여, 7 내지 14 중량부의 에틸렌메타아크릴 코폴리머(Ethylene-MethAcrylate copolymer)를 포함하는 결합제 용액 15 내지 40 중량부, 유기용매 30 내지 65 중량부를 포함하여 구성되는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 프탈레이트 계열 가소제 1 내지 9 중량부를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 분산제 0.2 내지 0.7 중량부를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 에틸렌메타아크릴 코폴리머는 상기 세라믹 분말의 입자 표면적이 2 내지 6㎡/g일 경우 7 내지 10 중량부, 6 내지 10㎡/g일 경우 10 내지 14 중량부인 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 에틸렌메타아크릴 코폴리머는 분자량 7만 내지 24만, 분자량 분포도(Mwd;중량 평균 분자량/수 평균 분자량) 1 내지 2인 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 결합제 용액의 용매는 톨루엔 또는 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone)인 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 결합제 용액은 산가(Acid value) 1 내지 4㎎KOH/g인 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 유기용매는 에탄올인 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 유기용매는 상기 세라믹 분말 100중량부에 대하여 사이클로헥사논(Cyclohexanone) 1 내지 4.5 중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 프탈레이트 계열 가소제는 디옥틸프탈레이트(DOP dioctyl phthalate) 또는 부틸벤질프탈레이트(BBP butylbenzyl phthalate)인 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 제3항에 있어서, 상기 분산제는 어유(fish oil) 계열인 것을 특징으로 하는 그린 쉬트용 슬러리 조성물.
- 삭제
- 제1항 내지 제11항의 어느 한 항에 의한 슬러리 조성물로 제조된 판상형의 그린 쉬트.
- 제13항에 있어서, 상기 그린 쉬트는 25 내지 150㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 그린 쉬트.
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2004
- 2004-06-17 KR KR1020040045138A patent/KR100587461B1/ko not_active IP Right Cessation
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