JP2006334554A - ミルベースの分散方法、ペーストの製造方法および分散機 - Google Patents

Abstract

【課題】
コロを有する分散機を用いたミルベースの分散方法において、分散性能が高く、コロの摩耗や焼き付き、割れ、欠け、破損による問題発生の少ないミルベースの分散方法およびそれを用いたペースト製造方法を提供する。
【解決手段】
筒状容器１内に、前記中心軸方向に複数個配置された、前記中心軸を中心に回転可能で、かつ外周部に前記中心軸と平行な溝４を複数個有するローター２、および前記溝に配置され、前記筒状容器内の内壁に当接して自転しながら前記筒状容器内を公転可能に構成されたコロ５を有する分散機を用いたミルベースの分散方法であって、前記供給口側から数えて１番目のローターＲ_１の周速Ｖ_１（ｍ／分）を下記式（１）の範囲とし、前記供給口から数えて２番目以降のいずれか１つのローターをＶ_１より大きな周速で回転させることを特徴とするミルベースの分散方法。２０＜Ｖ_１＜２５０ （１）
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗料、印刷インキ、ペースト、磁性塗料等の高粘度材料（ミルベース）中の粒子等を微細に分散させるのに好適な分散方法およびペーストの製造方法、前記分散方法およびペーストの製造方法を実施するための分散機に関するものである。

回路材料やディスプレイにおいて、ペーストを用いたパターン加工技術が多く用いられている。近年、前記分野では小型化・高精細化が進んでおり、それに対応することができるペースト分散技術が求められている。特に、プラズマディスプレイにおいては、高精度のパターン加工が要求される。高精度のパターン加工を実施するためには、これらに用いられるペースト成分中に含まれる無機粒子や導電性粉末等の粒子がその要求される粒子径や表面特性などを維持しつつ、かつ充分に分散されていることが必要となる。

これらのペーストを処理する分散機として、３本ロールミルやサンドミル、ボールミル、ビーズミル等の媒体型分散装置が提案されている。

このうち、３本ロールミル装置は開放形であるために溶媒が蒸発することによる作業環境の悪化、作業環境からの異物の混入等の問題があり、それら問題に起因するロスが多く発生する。機械操作（ロール間隙調整）にも熟練を必要とし、ロールの間隙の不均一性に起因する分散不良の問題もある。一方、サンドミルは密封構造とすることができ、連続処理も可能であるが、粉砕媒体の摩耗や破壊による交換頻度が高く、高粘度ペーストでは出口部分に配置されているスクリーンやギャップセパレータに粉砕媒体が集中し、運転ができなくなる問題がある。粉砕媒体としてボールやビーズ等を充填したボールミルやビーズミルは粉砕媒体によりせん断、圧縮による力を付与して被分散処理ペースト中の無機微粒子等を分散させるもので、高分散性が得られる半面、媒体の衝突や衝撃による力が大きすぎて被分散粒子の粒子径の低下や比表面積の増大などの変化を招き、所定の特性を有するペーストを得ることが困難であった。

これらに代わるものとして、コロを用いた分散機が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

特許文献１記載の分散機においては、筒状容器と同軸上に配置した回転駆動軸に、半径方向外方に移動可能で、かつ自転可能なようにコロを支持し、このコロを遠心力で容器内壁面に押し付けて自転させながら筒状容器内を公転させることにより分散を行う。しかしながら、ペーストの通過部分が大きいため、コロが自転しながら容器内を公転することにより容器内壁の分散領域で捕捉分散される量よりもペーストが未処理のまま通過してしまう量の方が多く、充分に処理されないまま通過してしまうショートパスの問題が生じる。

特許文献２、３、４は筒状容器と同軸状に回転可能で、中心軸と平行な溝を複数形成したローターを筒状容器内に配置し、前記溝内にコロを配置し、ローターの回転による遠心力でコロを筒状容器の内壁に当接させ、コロが自転しながら筒状容器内を公転する分散機が記載されている。この分散機においては、ローターが回転することによりペーストがコロと筒状容器の内壁面、及びコロとローターの溝内で圧縮、剪断作用を受ける。また、筒状容器、ローターおよびコロの間の隙間を小さくすることにより、ショートパスを解消させることができる。

しかしながら、これらの装置を用いて分散を行った場合、ペースト中に含まれる粒子の凝集物、いわゆるダマが存在する場合、ダマがコロと筒状容器内壁との間に噛み込み、コロが自転することができない状態で筒状容器内壁に押さえつけられたままローターが回転する、いわゆるロックされた状態になる場合がある。この状態でローターを長時間回転させた場合、コロがローター溝内で自転していないため、溝とコロ、あるいはコロと筒状容器の間の摩擦力が極端に大きくなる。このため、筒状容器とコロ、溝とコロ、あるいはコロとローターとの間の摩擦熱により、コロ、ローター、筒状容器の表面温度が急激に上昇し、コロが摩耗しやすくなり、コロの焼き付き、内部と表面の熱膨張差によるコロの割れ、欠け、破損が起こる問題があった。また、それが引き金となってローターが破損する場合があり、長期運転が不可能であったり、コロ、ローターの交換に時間を要するといった問題があった。
また、破損により生じた異物がペースト中に混入する事による品質の低下を引き起こすという問題があった。
特開平５−９６１９７号公報（請求項１等） 特開平１１−１９７４７９号公報（請求項１等） 特開２００４−９０５号公報（請求項１等） 特開２００４−３０６０２７号公報（請求項１等）

本発明は、コロを有する分散機を用いたミルベースの分散方法において、分散性能が高く、コロの摩耗や焼き付き、割れ、欠け、破損による問題発生の少ないミルベースの分散方法およびそれを用いたペースト製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では中心軸に垂直な方向の断面が円形となる内面を有する筒状容器、前記筒状容器の前記中心軸方向の一方の端部近傍に配置されたミルベース供給口、前記筒状容器の前記中心軸方向の他方の端部近傍に配置されたミルベース吐出口、前記筒状容器内に、前記中心軸方向に複数個配置された、前記中心軸を中心に回転可能で、かつ外周部に前記中心軸と平行な溝を複数個有するローター、および前記溝に配置され、前記筒状容器内の内壁に当接して自転しながら前記筒状容器内を公転可能に構成されたコロを有する分散機を用いたミルベースの分散方法であって、前記供給口側から数えて１番目のローター周速Ｖ_１（ｍ／分）を下記式（１）の範囲とし、前記供給口から数えて２番目以降のいずれか１つのローターをＶ１より大きな周速で回転させることを特徴とするミルベースの分散方法とする。
２０＜Ｖ_１＜２５０ （１）

本発明により、供給口直近において、ミルベース中の粒子の凝集物（いわゆるダマ）を荒粉砕することができるため、分散性能を低下させることなく、コロの耐摩耗性を向上させ、コロの焼き付き、割れ、欠け、破損を引き起こすことがない分散方法を提供することができる。また、異物混入がなく高度に分散されたペーストを長時間連続で行うペーストの製造方法を提供することができる。

本発明に用いる分散機の構成を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に用いる分散機の全体図を図１、筒状容器の中心軸に垂直な方向の断面図を図２に示す。中心軸に垂直な方向の断面が円形である内面を有する筒状容器１の前記中心軸方向の一方の端部近傍にミルベース供給口を、他方の端部近傍にミルベース吐出口を設ける。前記筒状容器１内に、前記中心軸を中心に回転可能な複数のローター２を、前記中心軸方向に配置する。複数のローター２はｎ個（は２以上の自然数）のローター（ｉをｎ以下の自然数とした時、供給口側から数えてｉ番目のローターをローターＲ_ｉとする）からなり、筒状容器の中心軸方向に配置される。ローターＲ_ｉの最外周には前記中心軸と平行な溝４が複数個あり、その溝にコロ５が配置されている。

本発明に用いる分散機は、複数のローター２を設けること、さらには前記複数のローター２のうち少なくとも１つが他のローターと異なる速度で回転可能なように構成されていることを特徴とする。

図３は図２の点線部分付近を拡大し、ローターＲ_ｉとコロ５の回転状態を示した模式図である。図３において、筒状容器１の内壁面とローターＲ_ｉの外周面との間には隙間７を形成する。ローターＲ_ｉは図１に図示している動力源により、その回転軸３をローター回転方向１４に回転させる。このローターＲ_ｉの外周部にその前記中心軸と平行な溝４を複数個形成し、前記溝４内にコロ５を配置する。コロ５は前記ローターＲ_ｉの回転に伴い公転し、遠心力で前記筒状容器１の内壁面に当接して自転しながら筒状容器１内を公転する。なお、コロ５が溝４から脱落しないように、筒状容器１の中心軸方向両端を円盤状の覆板１６で閉じておく。さらにローター周速の異なるローター間にも円盤状の覆板１６を設け、ローター周速差によるコロ同士の破損を防止する。このようにローターＲ_ｉおよびコロ５を配置することによって、ミルベースはコロ５と筒状容器１の内面の間のわずかな隙間６、およびコロ５とローターＲ_ｉの間において、圧縮、せん断を受け、その結果ミルベース中で粒子が分散される。

本発明においては、供給口側から数えて１番目のローター（ローターＲ_１）の速度を上記式（１）の範囲内とすることが必要である。本発明において、ローターの周速とはローターの最外周における線速度を指す。図４は、本発明のミルベースの分散方法において、図５は従来のミルベースの分散方法において、ダマ（粒子の凝集物）が存在する場合のローターおよびコロの状態を示す模式図である。ローターＲ_１の位置ではミルベース中の粒子の分散があまり進んでいないために、ペースト中に粒子の大きな凝集物、いわゆるダマが多く含まれる。ここでローターＲ_１の周速Ｖ_１が非常に速い場合、具体的には２５０ｍ／分以上の時、ローターＲ_１の高速回転によって生じる遠心力が非常に大きいため、粒子の凝集物（ダマ）８を噛み込んだ場合、コロ５はローター溝４内に収納することができない（図５）。この状態でローターＲ_１が高速回転を続けた場合、噛み込んでいる凝集物（ダマ）８によってコロ５は自転することが出来ず、筒状容器内壁に片当たりする、いわゆるロックしている状態となる。その結果、コロが大幅に摩耗したり、焼き付いたり、コロの内部と表面の熱膨張差により割れ、欠け、破損が生じる。さらにはこれが原因となって、ローターＲ_１が破損することもある。一方、ローターＲ_１の周速Ｖ_１が２５０ｍ／分より遅い場合、ローターＲ_１に働く遠心力は小さく、粒子の凝集物（ダマ）８が噛み込んだ場合でもコロ５はローターＲ_１の溝内に移動することができ、筒状容器内壁に片当たりしながら擦れることがない（図４）。このため、コロ５の焼き付き、割れ、欠け、破損やローターＲ_１の焼き付き、割れ、欠け、破損を引き起こすことがない。さらに、回転を継続していると、粒子の凝集物（ダマ）８は筒状容器１の内壁とローターＲ_１最外周との隙間７との間のズリ応力、およびわずかな隙間６におけるコロ５の比較的弱い遠心力によって徐々に荒粉砕され、やがて消滅する。粒子の凝集物（ダマ）８が荒粉砕された場合、再びコロ５は遠心力により、図３のように筒状容器内壁１に当接しながら自転を始める。この状態ではコロ５は自転しているため、コロの焼き付き、割れ、欠け、引いてはローターおよび筒状容器内壁の焼き付き、割れ、欠け、破損を生じることがない。

逆にローターＲ_１の周速Ｖ_１が遅すぎる場合、具体的には２０ｍ／分以下の時は、ローターＲ_１におけるペースト中の粒子の凝集物（ダマ）８の荒粉砕が不充分になり、今度はローターＲ_２においてダマが噛み込み、コロがロックし、コロの焼き付き、割れ、欠け、破損が生じる（図５）。このような理由から、ローターＲ_１での周速Ｖ_１は上記式（１）の範囲にする必要がある。

また、本発明においては、前記供給口から数えて２番目以降のいずれか１つのローターをＶ１より大きな周速で回転させることが必要である。前記供給口から数えて２番目以降のローターの周速が全てＶ_１以下である場合は、ミルベース中の粒子を十分に分散することができなくなる。十分な分散性能を得るためには、前記供給口から数えて２番目以降のいずれか一つのローターの周速を、Ｖ１の１．５倍以上、好ましくは３．０倍以上、さらに好ましくは４．０倍以上とすることが好ましい。

前記供給口から数えて２番目以降のローターの周速の上限については特に限定しないが、装置の耐久性、摩耗性の観点から５００ｍ／分以下であることが好ましい。

また、複数のローター２の個数ｎが３以上の場合、前記供給口から数えて２番目以降のローターであって、最も周速の大きなローター以外のローターの周速については特に限定されない。Ｖ_１より大きな周速で回転するローターが少なくとも１つあれば、その他のローターの周速はＶ_１以下でも構わないが、十分な分散を得るためには、前記供給口から数えて２番目以降のローターの周速が全てＶ_１より大きいことが好ましい。

本発明においては、複数のローターの軸方向の合計長さＬ_ｔ（ｍｍ）、ミルベース供給口から数えて１番目のローターの軸方向の長さＬ_１（ｍｍ）を、下記式（２）を満たす分散機を用いることが好ましい。
Ｌ_１≦０．３×Ｌ_ｔ （２）
Ｌ_１＞０．３×Ｌ_ｔの場合、十分な分散性能が得られない場合がある。

良好なペースト分散性能を得るためには下式（３）を満足することが好ましく、下式（４）を満足することがより好ましく、下式（５）を満足することがさらに好ましい。
Ｌ_１≦０．３×Ｌ_ｔ （３）
Ｌ_１≦０．２×Ｌ_ｔ （４）
Ｌ_１≦０．１×Ｌ_ｔ （５）
ローターの個数が２個の場合、例えば図１に示したように両端の動力源１３で、ローターＲ_１、ローターＲ_２をそれぞれ回転させることが好ましい。なぜならば、吐出口のペーストの分散度を測定し、状況に応じて作業者がローターＲ_１、ローターＲ_２の周速を任意に設定できるからである。

また、３個以上のローターを有する場合は、ローターＲ_１からローターＲ_ｎを異なる周速で回転させる方法としては回転軸３内にギアを組み合わせ、ギア比を変えることによりそれぞれのローター周速を変えることができる。

コロの大きさについては、円筒形のコロを用いる場合は、直径５〜５０ｍｍ、長さが１０〜１００ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは直径が６〜３０ｍｍ、長さが１５〜８０ｍｍの範囲である。コロは円筒形でも良いが、先端が細くなっているテーパー形状でもかまわない。また、球体でもかまわない。コロ５は１つの溝４に対して各々１つ装入されている形でも良いが、中心軸方向に複数個装填されていてもかまわない。

また、溝４は複数形成されていれば良いが、図３に示すように４個以上形成されているのが好ましい。コロとローターの直径の比率にもよるが、例えばコロの直径１０ｍｍ、ローター直径２００ｍｍの時、ローター１個あたりの溝数は４０個程度形成することができる。また、溝４の断面形状は図２に示すようなコ字形や∪字形、円弧形としても良いが、Ｃ字型、台形、Ｌ字形としても構わない。要するに通常状態ではコロがローターの遠心力で筒状容器内壁に押しつけられるが、ダマなどがコロと筒状容器内壁との間に噛み込んだときに、コロが収納できるスペースが確保できる溝形状であればどのような形状でも構わない。中でも、コロの割れ、欠けなどの問題が発生しにくく、高い分散性能を得るためには、コ字形、∪字形または円弧形とすることが好ましい。

本発明に用いる分散機は、少なくとも筒状容器内壁およびローター、コロがジルコニア、サイアロンなどのセラミック材で作製されていることが、耐摩耗性を向上できるため好ましい。本発明で好適に用いられるセラミック材の具体例としては、ジルコニア、アルミナ、炭化珪素、窒化アルミ、サイアロンおよびジルコニア／アルミナ混合物などが挙げられる。特に、耐摩耗性、低熱伝導率および熱膨張性の観点から、ジルコニアやサイアロン、ジルコニア／アルミナ混合物が好ましく用いられる。セラミック材のコーティング方法の具体例としては、皮膜材料に熱を与えて溶融し、数十〜数百μｍの大きさの液状微粒子として素材表面に噴霧させ、衝突・扁平化させて積み重ねていく溶射方式が好ましく用いられる。溶射の熱源としては、プラズマ、レーザー、アークおよびガスなどが挙げられる。

また、セラミック材でコーティングされる部材の材質の具体例として、ステンレス鋼材やＮｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ａｌなどの金属合金が挙げられる。

ミルベース供給口９およびミルベース吐出口１０は例えば図１に示したように、それぞれ筒状容器の両端部近傍に設置すればよい。

また、図１に示す通り、冷温媒導入口１１および冷温媒排出口１２を設け、分散機の筒状容器の内壁付近に冷温媒を導入できる構造とし、冷温媒を導入することによりミルベース温度を制御しながらミルベースを分散することが好ましい。

ミルベースが反応性ペーストである場合は冷媒を導入すると、分散時に発生する熱によってペースト温度が一定温度より高くなり、その結果反応が進行しペースト品質が低下するのを防ぐことができる。また、ミルベースが高粘度で分散が困難な場合は、温媒を導入することによりミルベース粘度を低下させ、分散を容易にすることができる。

これらの条件を満たす範囲で適正な剪断力が得られるミルベースの粘度は、５〜１００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましい。本発明の分散機においては、分散機のミルベース供給口９からミルベースを連続的に供給して連続分散処理を行うことが好ましい。

連続処理の方法としては、ミルベース供給口９に定量ポンプを用いてミルベースを供給する方法が好ましい。定量ポンプの具体例としては、単段渦巻ポンプ、多段渦巻ポンプ、単段タービンポンプ、ボアーホールポンプなどの遠心ポンプ、軸流ポンプ、斜流ポンプなどのプロペラポンプ、単段渦流ポンプ、多段渦流ポンプなどの粘性ポンプ、横ピストンポンプ、堅ピストンポンプ、横型ブランヂャーポンプ、堅型ブランヂャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、チューブポンプ、ウイングポンプなどの往復動ポンプ、エクスターナルギアーポンプ、インターナルギアーポンプ、偏心ネジポンプ、ベーンポンプ、ローラーポンプなどの回転ポンプなどが挙げられる。粘度の高いミルベースを供給するのには、ダイヤフラムポンプ、偏心ネジポンプが好ましい。定量ポンプを用いることで、分散性の安定したミルベースを得ることができる。また、これらのポンプの接液部は、アルミナ、ジルコニア、アルミナ／ジルコニア混合物、炭化珪素、サイアロンなどのセラミックス材で作製されていることが、耐摩耗性を向上できるため好ましい。

また、本発明は、上記の分散方法を用いて分散を行うことを特徴とするペースト製造方法を提供する。

本発明のペーストの製造方法によって得られるペーストの用途例としては例えば、印刷インキ、塗料、電子材料用ペーストなどを挙げることができる。

電子材料用のペーストの内、特にプラズマディスプレイ部材形成用ペーストにおいては、ペースト中にガラス粉末、蛍光体粉末、金属粉末、顔料等の無機粒子を高濃度に含有し、１次粒子径や表面特性などを維持しつつ、かつ十分に分散されていることが必要であるため、本発明のペースト製造方法が好ましく用いられる。

以下、プラズマディスプレイ部材形成用途（以下、ＰＤＰ用途とする）のペーストを例にとって説明する。

ＰＤＰ用途のペーストとは、塗布、乾燥後に少なくとも焼成を行うことによって、ＰＤＰ部材上に設けられる電極パターン、誘電体層、隔壁、蛍光体層を形成するために用いるペーストを言う。なかでも電極パターン、隔壁等のパターンを得る場合は、感光性ペーストとし、露光、現像することによってパターンを形成する方法を用いることが好ましい。

ＰＤＰ用途のペーストを構成する成分は、無機粉末と有機成分とに大別することができる。

無機粉末としては、ガラス粉末、蛍光体粉末、金属粉末、顔料などが挙げられる。また、耐火物フィラーを添加することも好ましい。

ガラス粉末は、ＰＤＰ用途の内、誘電体層形成用や隔壁形成用途において主成分として好適に用いられる。また、電極形成用途において副成分として用いられる。

ガラス粉末としては、主として低融点ガラスからなるものが好ましい。低融点ガラスのガラス転移温度としては４３０〜５００℃が好ましく、ガラス軟化点としては４７０〜６２０℃が好ましい。ガラス転移温度とガラス軟化点がこの範囲にあると、焼成時に基板の歪みが小さく、また、緻密な隔壁層が得られる。また、ガラスは、５０〜４００℃の熱膨張係数が５０×１０^-7〜１００×１０^-7℃^-１であることが好ましい。また、ガラス中に酸化珪素を３〜６０重量％、酸化硼素を５〜５０重量％の範囲で配合することによって、電気絶縁性、強度、熱膨張係数、絶縁層の緻密性などの隔壁として要求される電気、機械および熱的特性を向上することができる。

また、ガラス粉末の粒子のサイズは、所望の隔壁の線幅や高さを考慮して選べばよいが、体積基準分布の中心径（Ｄｖ）としては１〜６μｍ、最大粒子サイズとしては３０μｍ以下、比表面積としては１．５〜４ｃｍ²／ｇが好ましい。

蛍光体粉末は、ＰＤＰ用途の内、蛍光体層形成用途に好適に用いられる。

蛍光体粉末としては例えば、赤色では、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＹＶＯ₄：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₃Ｓ：Ｅｕ、γ−Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂：Ｍｎ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ₂Ｏ₃などが挙げられる。緑色では、Ｚｎ₂ＧｅＯ₂：Ｍ、ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＬａＰＯ₄：Ｔｂ、ＺｎＳ：（Ｃｕ，Ａｌ）、ＺｎＳ：（Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ）、（ＺｎＣｄ）Ｓ：（Ｃｕ，Ａｌ）、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：（Ｍｎ，Ａｓ）、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｔｂ、ＺｎＯ：Ｚｎなどが挙げられる。青色では、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₄Ｏ₂₄：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ＋赤色顔料、Ｙ₂ＳｉＯ₃：Ｃｅなどが挙げられる。

また、蛍光体粉末のサイズは、面積平均径（Ｄｓ）としては１．０〜２．５μｍが好ましく、１．２〜２．３μｍがより好ましく、体積基準分布の中心径（Ｄｖ）としては１．８〜４．５μｍが好ましく、２．０〜４．２μｍがより好ましく、Ｄｓ／Ｄｖとしては１．２〜２．５が好ましく、１．３〜２．３がより好ましい。Ｄｓ、ＤｖおよびＤｓ／Ｄｖがこれらの範囲内にあることで、ペーストの濾過性が向上する。

金属粉末は、ＰＤＰ用途の内、電極形成用途に好適に用いられる。

金属粉末としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＡｌおよびＰｔの群から選ばれる少なくとも１種を含むものが使用できる。これらは、それぞれを単独で用いてもよいし、合金として用いてもよいし、粉末を混合して用いてもよい。

金属粉末のサイズとしては、体積基準分布の中心径（Ｄｖ）としては０．７〜６μｍが好ましく、より好ましくは１．３〜４μｍである。体積基準分布の中心径（Ｄｖ）がこの範囲内にあることで、緻密な微細パターンの形成が可能となる。

耐火物フィラーは、焼成時の形状を安定させるために好ましく添加される。

耐火物フィラーとしては、５００〜６５０℃程度の焼成温度で軟化しないものが広く使用でき、高融点ガラスやアルミナ、マグネシア、カルシア、コーディエライト、シリカ、ムライト、ジルコン、ジルコニア等のセラミックス粉末が例示できる。

顔料は、ＰＤＰの背面板における隔壁の光反射特性を調整する上で、好ましく採用される。例えば、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｍｎ−ＡＬ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｎｉ系等の黒色顔料を用いると、外光反射を低減し、表示画像のコントラストを上げることができる。また、例えば、チタニアなどの白色顔料を用いると、蛍光体の発光を有効にパネル前面に導くことができ、より鮮やかな色彩を表示することができる。

ペースト中の全固形分に対する無機粉末の含有量としては、３５〜９５重量％が好ましく、４０〜９０重量％がより好ましい。この範囲内とすることで、焼成時の収縮や、形状変化を抑えることができる。有機成分としては、バインダー樹脂、有機溶剤、可塑剤、酸化防止剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤などを挙げることができる。

バインダー樹脂としては、焼成時に酸化、および／または分解および／または気化し、炭化物が無機物中に残存しないものが好ましく、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等のセルロース系樹脂、または、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ノルマルブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルメチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート等の重合体もしくはこれらの共重合体からなるアクリル樹脂、ポリ−α−メチルスルホン、ポリビニルアルコール、ポリブテン等が好ましく用いられる。

バインダー樹脂のペーストに対する含有量としては、５〜６５重量％が好ましく、１０〜６０重量％がより好ましい。

有機溶剤は、ペーストの粘度の調整のために使用される。

有機溶剤としては例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレート、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、テルピネオール、ベンジルアルコール、１−ブトキシ−２−プロパン、１，２−ジアセトキシプロパン、１−メトキシ−２−プロパノール、２−アセトキシ−１−エトキシプロパン、（１，２−メトキシプロポキシ）−２−プロパノール、（１，２−エトキシプロポキシ）−２−プロパノール、２−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン、３−メトキシ−３−メチルブチルアセテート、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−（メトキシメトキシ）エタノール、２−イソプロポキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−（イソペンチルオキシ）エタノール、２−（ヘキシルオキシ）エタノール、２−フェノキシエタノール、２−（ベンジルオキシ）エタノール、ベンジルアルコール、フルフリルアルコール、テトラフルフリルアルコール、２，２’−ジヒドロキシジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−２−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−エチル−１−ブタノール、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−フェノキシエチルアセテート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン、シクロヘキサンノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、１−メチルペンチルアセテート、２−エチルブチルアセテート、２−エチルヘキシルアセテート、酢酸シクロヘキシル、酢酸ベンジル、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、ジイソブチルケトンなどが挙げられる。

また、有機溶剤は、その揮発性と使用するバインダー樹脂の溶解性を主に考慮して選定することができる。有機溶剤は、用いるバインダー樹脂に対して良溶媒であることが好ましい。バインダー樹脂の溶解性が高い有機溶剤を採用することにより、ペーストの粘度の調整が容易となり、良好な塗布特性を得ることができる。

有機溶剤のペーストに対する含有率としては、３５〜６５重量％が好ましく、より好ましくは４０〜６０重量％である。３５重量％以上とすることにより、粘度が高すぎず脱泡処理を容易に行うことができる。また６５重量％以下とすることによって、安定な分散状態を得ることができ、またペーストを塗布した後に行う乾燥に要するエネルギーと時間を節約できる。

また、ペーストを感光性ペーストとして用いる場合には、有機成分として、感光性ポリマー、感光性オリゴマー、感光性モノマーといった感光性成分や光重合開始剤、増感剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤などの添加物成分を前記バインダー樹脂に代えて、もしくは前記バインダー樹脂と併用して用いるることができる。

感光性モノマーとしては、活性な炭素−炭素不飽和二重結合を有する官能基を有する化合物を好ましく採用することができる。活性な炭素−炭素不飽和二重結合を有する官能基としては、例えば、ビニル基、アリル基、アクリレート基、メタクリレート基、アクリルアミド基が利用できる。感光性モノマーとしては例えば、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、グリシジルメタクリレートなどが挙げられる。

感光性ポリマーおよび／または感光性オリゴマーは、感光性ペーストのバインダー樹脂として兼用することもできる。

感光性ポリマーおよび感光性オリゴマーは、上記のような感光性モノマーの重合または共重合により得られる。

上記のような感光性モノマーと共重合する他の共重合成分として、不飽和カルボン酸などの不飽和酸は、感光後のアルカリ水溶液による現像性を向上することができるので好ましい。不飽和カルボン酸の具体的な例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸およびこれらの酸無水物などが挙げられる。 光重合開始剤の感光性ペーストに対する添加量としては、０．００５〜５重量％が感光特性上好ましい。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例ではミルベースとして後述のプラズマディスプレイパネル用部材の製造に使用する隔壁ペーストを用いた。

［分散機］図１，２に示したもの。筒状容器内面直径：２２０ｍｍ、筒状容器内面の全長：６００ｍｍ、ローター最外周径：２１７ｍｍ、ローター１個当たりの溝形成本数：１８本、溝深さ：９．５ｍｍ、コロ直径：１０ｍｍ、コロ長さ：５０ｍｍ。筒状容器の中心軸方向両端の円盤状の覆板の直径：２０６ｍｍ、筒状容器の中心軸方向両端の円盤状の覆板の厚さ２５ｍｍ、ローターＲ_１とＲ_２の間の円盤状の覆板の直径：２０６ｍｍ、ローターＲ_１とＲ_２の間の円盤状の覆板の厚さ：２５ｍｍ。

筒状容器材質：ジルコニア／アルミナ＝２０／８０の組成からなるセラミックで被覆した金属容器。

ローター材質：ジルコニア／アルミナ＝２０／８０の組成からなるセラミック。

コロ材質：ジルコニア／アルミナ＝２０／８０の組成からなるセラミック。

円盤状の覆板の材質：ジルコニア／アルミナ＝２０／８０の組成からなるセラミック。

[評価方法]
（１）コロの長さ
最も供給口側に配置されたコロ（１８個）の直径、長さをノギスで測定し、その平均値を用いた。

（２）コロの径（最小値および最大値）
最も供給口側に配置されたコロ（１８個）の径をノギスで測定し、同一コロにおいて、その最小値および最大値を求め、最小値／最大値が一番小さくなるコロの値を用いた。

（３）コロの割れ
ペースト分散後、それぞれのローターに配置されたコロを全数目視で観察し、コロが２つ以上に割れたコロのうち、その破断面のうちの少なくとも一つがコロの中心軸との交点を有するものを割れが発生したコロとし、その本数を求めた。

（４）コロの欠け
ペースト分散後、それぞれのローターに配置されたコロを全数目視で観察し、コロが２つ以上に割れたコロのうち、その破断面が全てコロの中心軸との交点を有しないものを欠けが発生したコロとし、その本数を求めた。

（５）コロの焼き付き
ペースト分散後、それぞれのローターに配置されたコロを全数目視で観察し、表面が黒く変色したコロ本数を数えた。

（６）コロの耐摩耗性
ペースト分散後、それぞれのローターで各溝（１８本）に供えられたコロのうち、最も供給口側にある１８個のコロをクリーン容器に入れ、特級アセトン（和光純薬）で浸し、超音波洗浄機を用いて３０分間洗浄した。洗浄後、コロをクラス１０，０００のクリーンベンチを用いて２３℃で２４時間乾燥させた。コロの重量を精密天秤で測定し、分散前のコロ重量と比較した。割れ、欠け、焼き付いたコロを除いて、重量減少の最も大きかったコロの減少量を求め、下記の基準でコロの耐摩耗性を判定した）。

０〜３０ｍｇ：○
３１〜１００ｍｇ：△
１０１ｍｇ以上 ：×
（７）分散度
装置：グラインドゲージ（エリクセン製、０〜５０μｍ）
評価：ペースト中の粒子の凝集物の分布密度を観察し、密集した凝集物が現れた箇所の目盛りを読みとった。ただし、密集した凝集物の境界線が目盛りと目盛りの中間に現れたとき、または２本の溝の数値が異なるときは、数値の大きい方の目盛りを読みとり、３回の測定値の中央をペーストの分散度とした。ＰＤＰ隔壁形成用のペーストにおいては、分散度が１５μｍ以上の場合、パターン加工・焼成後の隔壁表面の表面粗さが大きくなるため、前面板との密着性が悪くなり、充填している希ガスが抜けたり、あるいは前面板との接触による隔壁の欠けという問題が発生する場合がある。サンプリングは１バッチ当たりの仕込量２５０ｋｇとして１０バッチ目（最終バッチ）の分散開始直後のペーストで行った。

（８）粘度
装置：フィールド型の粘度計（ブルックフィールド社製、モデルＤＶ−II）
測定：回転数３ｒｐｍ、測定温度２５．０℃
サンプリング：仕込量２５０ｋｇ／バッチで１０バッチ目（最終バッチ）分散開始直後のペーストで行った。

［ペーストの製造］ ＰＤＰの隔壁形成用ペーストとして、酸化鉛、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化シリコン、および酸化バリウムを主成分とするガラスを粉砕して得た平均粒径２μｍのガラス粉末５２重量％、メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体（重量組成比６０／４０、重量平均分子量３２，０００）１２重量％、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１２重量％、ベンゾフェノン１．９４重量％、１，６−ヘキサンジオール−ビス［（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］０．０５重量％、有機染料（ベーシックブルー７）０．０１重量％、有機溶媒（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）２２重量％の組成のものを用いた。

この組成のペーストを１バッチ当たり２５０ｋｇの計量を行い、プラネタリーミキサー（井上製作所製）にて６０ｒｐｍで６０分間攪拌し、粗分散ペーストを作製した。この粗分散ペースト１０バッチ分（合計２，５００ｋｇ）をそれぞれ連続してコロを用いた分散機に通した。

［実施例１］ 筒状容器中に、前記筒状容器の中心軸を中心に回転可能なローターＲ_１とローターＲ_２の２個（ローターＲ_１の軸方向長さＬ_１：５０ｍｍ、ローターＲ_２の軸方向長さＬ_２：４５０ｍｍ）を供え、ローターの外周部に配した溝部内に自公転可能なコロを配し、該ローターおよび該コロが中心軸方向に複数に分割されているコロ式分散機を用いた。前記分散機を、ローターＲ_１の周速Ｖ_１：７５ｍ／分、ローターＲ_２の周速Ｖ_２：３００ｍ／分で運転し、前記粗分散ペーストを定量ポンプを介して、供給速度１０ｋｇ／ｈｒで供給し、２５０時間の分散処理を行い分散したペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。
［実施例２］
筒状容器中に、前記筒状容器の中心軸を中心に回転可能なローターＲ_１とローターＲ_２の２個（ローターＲ_１の軸方向長さＬ_１：５０ｍｍ、ローターＲ_２の軸方向長さＬ_２：４５０ｍｍ）を供え、ローターの外周部に配した溝部内に自公転可能なコロを配し、該ローターおよび該コロが中心軸方向に複数に分割されているコロ式分散機を用いた。前記分散機をローターＲ_１の周速Ｖ_１：２００ｍ／分、ローターＲ_２の周速Ｖ_２：３００ｍ／分で運転し、前記粗分散ペーストを定量ポンプを介して、供給速度１０ｋｇ／ｈｒで供給し、２５０時間の分散処理を行い分散したペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。
［実施例３］
筒状容器中に、前記筒状容器の中心軸を中心に回転可能なローターＲ_１とローターＲ_２の２個（ローターＲ_２の軸方向長さＬ_１：１５０ｍｍ、ローターＲ_２の軸方向長さＬ_２：３５０ｍｍ）を供え、ローターの外周部に配した溝部内に自公転可能なコロを配し、該ローターおよび該コロが長さ方向に複数に分割されているコロ式分散機を用いた。前記分散機をローターＲ_１の周速Ｖ_１：７５ｍ／分、ローターＲ_２の周速Ｖ_２：３００ｍ／分で運転し、前記粗分散ペーストを定量ポンプを介して、供給速度１０ｋｇ／ｈｒで供給し、２５０時間の分散処理を行い分散したペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。
［実施例４］
筒状容器中に、前記筒状容器の中心軸を中心に回転可能なローターＲ_１とローターＲ_２の２個（ローターＲ_１の軸方向長さＬ_１：２５０ｍｍ、ローターＲ_２の軸方向長さＬ_２：２５０ｍｍ）を供え、ローターの外周部に配した溝部内に自公転可能なコロを配し、該ローターおよび該コロが長さ方向に複数に分割されているコロ式分散機を用いた。前記分散機をローターＲ_１の周速Ｖ_１：７５ｍ／分、ローターＲ_２の周速Ｖ_２：３００ｍ／分で運転し、前記粗分散ペーストを定量ポンプを介して、供給速度１０ｋｇ／ｈｒで供給し、２５０時間の分散処理を行い分散したペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。
［比較例１］
筒状容器中に、前記筒状容器の中心軸を中心に回転可能なローターＲ_１とローターＲ_２の２個（ローターＲ_１の軸方向長さＬ_１：５０ｍｍ、ローターＲ_２の軸方向長さＬ_２：４５０ｍｍ）を供え、ローターの外周部に配した溝部内に自公転可能なコロを配し、該ローターおよび該コロが長さ方向に複数に分割されているコロ式分散機を用いた。前記分散機をローターＲ_１の周速Ｖ_１：１５ｍ／分、ローターＲ_２の周速Ｖ_２：３００ｍ／分で運転し、粗分散ペーストを定量ポンプを介して、供給速度１０ｋｇ／ｈｒで供給し、２５０時間の分散処理を行い分散したペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。
［比較例２］
筒状容器中に、前記筒状容器の中心軸を中心に回転可能なローターＲ_１とローターＲ_２の２個（ローターＲ_１の軸方向長さＬ_１：５０ｍｍ、ローターＲ_２の軸方向長さＬ_２：４５０ｍｍ）を供え、ローターの外周部に配した溝部内に自公転可能なコロを配し、該ローターおよび該コロが長さ方向に複数に分割されているコロ式分散機を用いた。前記分散機をローターＲ_１の周速Ｖ_１：２７０ｍ／分、ローターＲ_２の周速Ｖ_２：３００ｍ／分で運転し、粗分散ペーストを定量ポンプを介して、供給速度１０ｋｇ／ｈｒで供給し、２５０時間の分散処理を行い分散したペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。
［比較例３］
筒状容器中に、前記筒状容器の中心軸を中心に回転可能なローターＲ_１とローターＲ_２の２個（ローターＲ_１の軸方向長さＬ_１：５０ｍｍ、ローターＲ_２の軸方向長さＬ_２：４５０ｍｍ）を供え、ローターの外周部に配した溝部内に自公転可能なコロを配し、該ローターおよび該コロが長さ方向に複数に分割されているコロ式分散機を用いた。前記分散機をローターＲ_１の周速Ｖ_１：２００ｍ／分、ローターＲ_２の周速Ｖ_２：８０ｍ／分で運転し、粗分散ペーストを定量ポンプを介して、供給速度１０ｋｇ／ｈｒで供給し、２５０時間の分散処理を行い分散したペーストを得た。尚、冷温媒導入路には１５℃の冷却水を循環させた。

ここで、実施例１〜４、比較例１〜３に使用したペースト分散機の構成、運転条件、評価結果を表１、表２に示した

実施例１は、優れたペースト分散性、耐摩耗性を有するものであった。実施例２はローターＲ_１の位置において、コロの耐摩耗性がやや劣るものであった。実施例３、４では分散性がやや劣っていたがコロの耐摩耗性は優れていた。一方、比較例１では分散性は問題なかっが、ローターＲ_２において、コロの摩耗性が非常に悪く、かつコロの割れ、欠け、焼き付きが見られた。比較例２についてはローターＲ_１において、コロの摩耗性が非常に悪く、かつコロの割れ、欠け、焼き付きが見られた。比較例３ではコロの摩耗性が若干悪く、分散性については非常に悪かった。

本発明に用いる分散機の概略を示した横面図である。 本発明に用いる分散機の最良の形態を示す断面図である。 本発明の分散方法において、定常状態におけるローターおよびコロの回転状態を示す模式図である。 本発明の分散方法において、粒子の凝集物（ダマ）が存在する場合のローターおよびコロの状態を示す模式図である。 従来の分散方法において、粒子の凝集物（ダマ）が存在する場合のローターおよびコロの状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 筒状容器
２ 複数のローター
Ｒ_１ 供給口側から数えて１番目のローター
Ｒ_ｎ 供給口側から数えてｎ番目のローター
Ｒ_ｉ 供給口側から数えてｉ番目のローター
３ 回転軸
４ 溝
５ コロ
６ わずかな隙間
７ 隙間、
８ 粒子の凝集物（ダマ）
９ ミルベース供給口
１０ ミルベース吐出口
１１ 冷温媒導入口
１２ 冷温媒排出口
１３ 動力源
１４ ローター回転方向
１５ コロ回転方向
１６ 円盤状の覆板

Claims (5)

1. 中心軸に垂直な方向の断面が円形となる内面を有する筒状容器、前記筒状容器の前記中心軸方向の一方の端部近傍に配置されたミルベース供給口、前記筒状容器の前記中心軸方向の他方の端部近傍に配置されたミルベース吐出口、前記筒状容器内に、前記中心軸方向に複数個配置された、前記中心軸を中心に回転可能で、かつ外周部に前記中心軸と平行な溝を複数個有するローター、および前記溝に配置され、前記筒状容器内の内壁に当接して自転しながら前記筒状容器内を公転可能に構成されたコロを有する分散機を用いたミルベースの分散方法であって、前記供給口側から数えて１番目のローター周速Ｖ_１（ｍ／分）を下記式（１）の範囲とし、前記供給口から数えて２番目以降のいずれか１つのローターをＶ_１より大きな周速で回転させることを特徴とするミルベースの分散方法。
   ２０＜Ｖ_１＜２５０ （１）
2. 前記複数のローターの軸方向の合計長さＬ_ｔ（ｍｍ）、ミルベース供給口から数えて１番目のローターの軸方向の長さＬ_１（ｍｍ）が下記式（２）を満たす分散機を用いることを特徴とする請求項１に記載のミルベースの分散方法。
   Ｌ_１≦０．３×Ｌ_ｔ （２）
3. 請求項１または２に記載のミルベースの分散方法を用いて分散を行うことを特徴とするペーストの製造方法。
4. ペーストがプラズマディスプレイ部材形成用ペーストであることを特徴とする請求項３に記載のペーストの製造方法。
5. 中心軸に垂直な方向の断面が円形となる内面を有する筒状容器、前記筒状容器の前記中心軸方向の一方の端部近傍に配置されたミルベース供給口、前記筒状容器の前記中心軸方向の他方の端部近傍に配置されたミルベース吐出口、前記筒状容器内に、前記中心軸方向に複数個配置された、前記中心軸を中心に回転可能で、かつ外周部に前記中心軸と平行な溝を複数個有するローター、および前記溝に配置され、前記筒状容器内の内壁に当接して自転しながら前記筒状容器内を公転可能に構成されたコロを有する分散機であって、前記複数のローターのうち少なくとも１つが他のローターと異なる速度で回転可能なように構成されていることを特徴とする分散機。

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