JPH06325971A - セラミックグリーンシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種積層セラミック成型体の製造工程におい
て、バインダの有機溶剤をなくすと共に、無害の水性バ
インダを用いることにより、表面平滑性に優れたセラミ
ックグリーンシートの製造方法を実現すること。 【構成】 セラミックスラリーはセラミック粉末同士が
凝集体を形成し易く、スラリーの分散性が不十分であ
る。この対策のためにセラミック粉末，水性バインダと
してアセチル基の含有率が３ｍｏｌ％以下のポリビニル
アセタール，水性可塑剤，界面活性剤，水等を混合して
分散させ、セラミックスラリーを作製する。このセラミ
ックスラリーをシート状に成型して乾燥すると、表面平
滑性のよいセラミックグリーンシートが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種セラミック成型体
の製造に用いるセラミックグリーンシートの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるセラミックグリーンシートと
は、例えばポリビニルブチラールなどのバインダを有機
溶剤に溶解し、これにセラミック粉末を混合してセラミ
ックスラリーを作製し、このセラミックスラリーを種々
の成型方法でシート状に成型したものをいう。こうして
得られたセラミックグリーンシートを加熱乾燥して、セ
ラミック成型体を作製している。

【０００３】しかし従来のセラミックグリーンシートの
製造方法で使用される有機溶剤は、作業時の衛生上の
害、爆発事故等の危険性、さらには環境破壊という問題
を生じる。このため近年は有機溶剤を使用せず、水を媒
体とするセラミックグリーンシートの製造方法が提案さ
れている。水を媒体としたセラミックスラリーに用いら
れる水性バインダとしては、例えばポリアクリル−酢酸
ビニル等のエマルションタイプのバインダや、ポリアク
リル酸、ポリビニルアセタール等の水溶性バインダが知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
水性バインダよって作製されたセラミックグリーンシー
トは、有機溶剤の使用に付随する弊害は排除できたが、
セラミック粉末がセラミックスラリー中で凝集体を形成
し易く、セラミックスラリーの分散性及び流動性に欠け
るという問題点が残されていた。

【０００５】水性バインダの中でもポリアクリル−酢酸
ビニル等のエマルションタイプのものは、これ自身がイ
オン性分散剤によって安定化しており、セラミックスラ
リー中に混入されると不安定な構造となる。またポリア
クリル酸は水に溶解し易く、イオン性官能基を多く持つ
構造となっている。このためセラミックスラリー生成中
にセラミック粉末表面に対する吸着力が大きくなり、セ
ラミックの原料である酸化物の種類によってはゲル化を
引き起こす。

【０００６】以上のような条件を考慮すると、イオン性
官能基を持たない水溶性のポリビニルアセタールがセラ
ミックグリーンシート成型用の水性バインダとして最適
である。しかし、水溶性ポリビニルアセタールを用いて
も、生成したセラミックグリーンシートは、シート物性
（主に表面平滑性をいう）が安定しないという問題を生
じる。

【０００７】この原因について検討を行った結果、酸化
物である多くのセラミック粉末は水中においてその表面
は水酸化物となって強アルカリ性を呈する。このためポ
リビニルアセタール自身はイオン性官能基を含有しない
にも係わらず、セラミック粉末と反応を引き起こすこと
が分かった。即ち、ポリビニルアセタールを構成する疎
水性官能基の１つであるアセチル基は、セラミック粉末
の表面と接触すると、アルカリ加水分解を起こして有機
酸の金属塩を水中に遊離する。水溶性ポリビニルアセタ
ールは疎水基の炭素数が小さく、生成された有機酸の金
属塩は低分子であるために、分散剤のポリアクリル酸塩
に比べてセラミック粉末表面に対し吸着力が大きく、ス
ラリーの分散性やシート物性に影響を与える。

【０００８】このように、従来はセラミックグリーンシ
ートを成型するための安定した水性バインダは見当たら
ず、表面平滑性に優れたセラミックグリーンシートが得
られ難いという課題を有していた。

【０００９】本発明はこのような従来の問題に鑑みてな
されたものであって、有機溶剤の代わりに水性バインダ
を用いてセラミックスラリーを生成し、表面平滑性に優
れたセラミックグリーンシートの製造方法を実現するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、セラミック粉末，水溶性バインダ，水溶性可塑剤，
水を夫々主たる成分としたセラミックスラリーをシート
状に成型し、乾燥して得られるセラミックグリーンシー
トの製造方法であって、水溶性バインダは、１分子中の
アセチル基の含有率が３ｍｏｌ％以下のポリビニルアセ
タールであることを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項２の発明は、セラミック粉
末，水溶性バインダ，水溶性分散剤、水溶性可塑剤，水
を夫々主たる成分としたセラミックスラリーをシート状
に成型し、乾燥して得られるセラミックグリーンシート
の製造方法であって、水溶性バインダは、１分子中のア
セチル基の含有率が３ｍｏｌ％以下のポリビニルアセタ
ールであり、分散剤は、１分子中のアセチル基の含有率
が３ｍｏｌ％以下のポリアクリル酸塩であることを特徴
とするものである。

【００１２】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、セラ
ミック粉末と混合する水溶性バインダとして、アセチル
基の含有率を抑えたポリビニールアセタールを用いるこ
とにより、バインダの反応が起こらず、安定なセラミッ
クスラリーを作製できる。又セラミックスラリーの分散
性が向上するので、表面平滑性に優れたセラミックグリ
ーンシートが得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の第１実施例におけるセラミッ
クグリーンシートの製造方法について説明する。セラミ
ック粉末として、例えばチタン酸バリウムの粉末を１０
０重量部用意し、これにバインダである水溶性ポリビニ
ルアセタールを１０重量部、可塑剤としてグリセリンを
５重量部、ポリアクリル酸系分散剤０．１重量部、消泡
剤０．１重量部、水２０重量部を夫々混合してボールミ
ルに入れる。そして４８時間の分散混合を行い、得られ
た混合物をセラミックスラリーとした。

【００１４】ここで用いた水溶性ポリビニルアセタール
は図１に示すように１１種類の組成のものを用い、夫々
をバインダａ〜バインダｋとした。図１は水溶性ポリビ
ニルアセタールのアセタール基、アセチル基、水酸基の
含有率（ｍｏｌ％）を夫々変化させたものをバインダａ
〜ｋとしたテーブルである。

【００１５】次にバインダａ〜バインダｋを夫々用いて
得られたセラミックスラリーの分散性を評価するため、
Ｂ型粘度計にて各セラミックスラリーの粘度を測定し
た。更に得られた各セラミックスラリーをシリコン系離
型剤で処理を施したポリエチレンテレフタレート（以下
ＰＥＴ）フィルムの上にドクターブレード法によりシー
トを成型した後、１００℃で５分間乾燥し、約２０μｍ
の厚みのセラミックグリーンシートを生成した。そして
バインダａ〜ｋに対応する１１種類のセラミックグリー
ンシートＡ〜Ｋの表面平滑性を観察すると、図２に示す
結果が得られた。図２はバインダａ〜ｋを用いて生成し
たスラリーの粘度と、セラミックグリーンシートの表面
平滑性を示したテーブルである。

【００１６】図２から明かなようにポリビニルアセター
ル中のアセチル基の含有率が減少するに従って、セラミ
ックスラリーの分散性、及びセラミックグリーンシート
の表面平滑性が向上する。又、シート物性の再現性とい
う点からも１分子中に３ｍｏｌ％以下のアセチル基を有
する水溶性のポリビニルアセタールを用いることによっ
て優れた効果が得られることが分かる。

【００１７】このように本実施例によれば、１分子中に
３ｍｏｌ％以下のアセチル基を有する水溶性のポリビニ
ルアセタール系のバインダを使用することによって生成
されたセラミックグリーンシートの表面平滑性が安定的
して良好になることが判明した。

【００１８】次に本発明の第２実施例におけるセラミッ
クグリーンシートの製造方法について説明する。例えば
チタン酸バリウムの粉末を１００重量部用意し、水性バ
インダとして官能基組成がアセタール基３５ｍｏｌ％，
アセチル基１ｍｏｌ％，水酸基６４ｍｏｌ％である水溶
性ポリビニルアセタール１０重量部と、可塑剤としてグ
リセリンを５重量部と、消泡剤０．１重量部と、水２０
重量部に、分散剤として重量部が０．１，０．５及び
１．０の相異なるポリアクリル酸塩を夫々ボールミルに
入れる。そして４８時間の分散混合を行い、得られた混
合物をセラミックスラリーとした。

【００１９】このセラミックスラリーを第１実施例と同
様の方法にて３×７種類のセラミックグリーンシートに
成形し、それらの表面平滑性を夫々評価した。この結果
は図３のようになる。図３はポリアクリル酸アンモニウ
ム塩とポリアクリル酸ナトリウム塩とにおいて、アセチ
ル基の含有率を変化させたものを分散剤としたテーブル
である。

【００２０】このように本実施例によれば、３ｍｏｌ％
以下のアセチル基を有する水溶性のポリビニルアセター
ル系のバインダに、アセチル基を含有しないポリアクリ
ル酸系アンモニウム塩、又はナトリウム塩を組み合わせ
る。ここで生成されたセラミックグリーンシートは、表
面平滑性が良好になると共に、焼成されたセラミック成
型体は均質なものとなる。本実施例において分散剤はポ
リアクリル酸のアンモニウム塩又はナトリウム塩として
いるが、その他アミン塩、金属塩等あらゆるポリアクリ
ル酸塩についても同様な効果が得られる。

【００２１】尚、第１及び第２の実施例において、セラ
ミックグリーンシートの製造用原料してのセラミック粉
末をチタン酸バリウムとしたが、グリーンシートとして
利用できる材料であれば、例えば酸化チタン，チタン酸
ジルコン酸鉛，チタン酸ストロンチウム，チタン酸マグ
ネシウム，酸化アルミニウル等を用いても同様の効果が
得られる。この場合、使用用途や目的に応じてセラミッ
ク粉末を選択すればよい。本実施例ではセラミックグリ
ーンシートの厚みは２０μｍとしたが、１μｍから１ｍ
ｍまで任意に適応できることはいうまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シート成
型用バインダとして１分子中のアセチル基の含有率が３
ｍｏｌ％以下の水溶性のポリビニルアセタールを用いて
セラミックスラリーを生成する。又、分散剤として１分
子中のアセチル基の含有率が３ｍｏｌ％以下のポリアク
リル酸塩を添加してセラミックスラリーを生成する。こ
うするとセラミックスラリーの分散性および流動性が向
上し、表面平滑性が安定的に優れたセラミックグリーン
シートが得られる。このため均質なセラミック成型体を
製造できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のセラミックグリーンシー
トの製造方法に用いられるバインダの組成比を示す図表
である。

【図２】第１実施例のバインダを用いてセラミックグリ
ーンシートを製造した場合の特性を示す図表である。

【図３】第２実施例のセラミックグリーンシートの製造
方法に用いられる分散剤の組成比を示す図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中藏 久直 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 津田 泰男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック粉末，水溶性バインダ，水溶
   性可塑剤，水を夫々主たる成分としたセラミックスラリ
   ーをシート状に成型し、乾燥して得られるセラミックグ
   リーンシートの製造方法であって、 前記水溶性バインダは、１分子中のアセチル基の含有率
   が３ｍｏｌ％以下のポリビニルアセタールであることを
   特徴とするセラミックグリーンシートの製造方法。
2. 【請求項２】 セラミック粉末，水溶性バインダ，水溶
   性分散剤、水溶性可塑剤，水を夫々主たる成分としたセ
   ラミックスラリーをシート状に成型し、乾燥して得られ
   るセラミックグリーンシートの製造方法であって、 前記水溶性バインダは、１分子中のアセチル基の含有率
   が３ｍｏｌ％以下のポリビニルアセタールであり、 前記分散剤は、１分子中のアセチル基の含有率が３ｍｏ
   ｌ％以下のポリアクリル酸塩であることを特徴とするセ
   ラミックグリーンシートの製造方法。