Шликер для литья керамической пленки и способ его получения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ШЛИКЕР ДЛЯ ЛИТЬЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ(71) Заявитель Витебский завод радиодеталей производственного объединения Монолит(73) Патентообладатель Витебский завод радиодеталей производственного объединения Монолит(57) 1. Шликер для литья керамической пленки, включающий керамический порошок, поливинилбутираль и этиловый спирт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бутиловый спирт, дибутилсебацинат или олигоэфиракрилат, полиэтилсилоксановую жидкость, салициловую кислоту, оксиэтилированный алкилфенол, глицерин, этиленгликоль и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас. керамический порошок 48,8-64,9 поливинилбутираль 2,70-3,66 этиловый спирт 25,0-35,6 бутиловый спирт 6,25-8,77 дибутилсебацинат или олигоэфиракрилат 0,82-1,17 полиэтилсилоксановая жидкость 0,02-0,08 салициловая кислота 0,02-0,06 оксиэтилированный алкилфенол 0,13-0,52 глицерин 0,005-0,560 этиленгликоль 0,15-0,37 триэтаноламин 0,005-0,460. 2. Способ получения шликера для литья керамической пленки, включающий смешение и диспергирование керамического порошка в среде поливинилбутираля и этилового спирта до гомогенного состояния, отличающийся тем, что предварительно керамический порошок смешивают с 8,5-15 вводимого количества поливинилбутираля, с 45-50 вводимого количества этилового и дополнительно вводимого бутилового спирта и со всем количеством дополнительно вводимых дибутилсебацината или олигоэфиракрилата, полиэтилсилоксановой жидкости, салициловой кислоты, оксиэтилированного алкилфенола, глицерина, этиленгликоля и триэтаноламина и после гомогенизации суспензии вводят оставшиеся количества поливинилбутираля и спиртов и вновь перемешивают при 50-70 С до гомогенного состояния.(56) 1. А. с. СССР 604838, МКИ С 03 С 8/16, 1978. 2. Богородицкий Н.П. и др. Радиокерамика. -М. Госэнергоиздат, 1963.-С. 345-347. 3.., 1985, . 37,5, р.1-2 Изобретение относится к области керамического производства, в частности к составам и способам получения керамических шликеров, и может быть использовано при изготовлении керамических монолитных конденсаторов. Известен шликер, содержащий стеклокерамический цемент, поливинилбутираль и растворитель 1, и способ получения шликера, при котором загружаются все компоненты, перемешиваются и вакуумируются до образования однородной суспензии 2. 1841 1 Данный шликер предназначен для получения припоя на основе стеклокерамических цементов и в силу особенностей компонентного состава не может быть применен для литья керамических пленок, а способ не может быть использован для получения шликеров на основе неводных поливинилбутиральных связок. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шликер, содержащий керамический порошок, поливинилбутираль, смесь гликоля и эфира фталевой кислоты, этиловый спирт, трихлорэтилен и толуол, и способ его получения, включающий измельчение, вакуумирование, отлив на подложку, сушку и отверждение эластичной керамической пленки 3. Этот шликер и способ его получения позволяют повысить качество и однородность шликера и выход годной пленки. Существенным недостатком шликера и способа его получения является то, что состав шликера не позволяет получать суспензии с необходимыми реологическими свойствами из керамических порошков с низкой температурой спекания (менее 1000-1050 С) и не обеспечивает качественного съема керамической пленки толщиной 20-30 мкм с металлического носителя (подложки), а способ характеризуется сравнительно высокой трудоемкостью, т.к. включает дополнительную операцию вакуумирования для деаэрации шликера. Кроме того, при вакуумировании происходит повышенное испарение растворителей, что приводит к увеличению их расхода, а наличие в составе шликера трихлорэтилена повышает его токсичность. Предлагаемый шликер и способ его получения позволяют устранить недостатки известных решений аналогичного назначения и обеспечивают достижение более высокого технического результата, заключающегося в существенном улучшении реологических свойств и снижении токсичности шликера из керамических порошков с более низкой температурой спекания, снижения времени диспергирования, облегчении съема керамических пленок толщиной 20-30 мкм с металлической подложки и в улучшении технологичности и качества шликера и пленки на его основе. Сущность изобретения заключается в том, что в заявляемом шликере для литья керамической пленки,включающем керамический порошок, поливинилбутираль и этиловый спирт, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что шликер дополнительно содержит бутиловый спирт, дибутилсебацинат или олигоэфиракрилат, полиэтилсилоксановую жидкость, салициловую кислоту, оксиэтилированный алкилфенол, глицерин, этиленгликоль и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас. керамический порошок 48,8-64,9 поливинилбутираль 2,70-3,66 этиловый спирт 25,0-35,6 бутиловый спирт 6,25-8,72 дибутилсебацинат или олигоэфиракрилат 0,82-1,17 полиэтилсилоксановая жидкость 0,02-0,08 салициловая кислота 0,02-0,06 оксиэтилированный алкилфенол 0,13-0,52 глицерин 0,005-0,560 этиленгликоль 0,15-0,37 триэтаноламин 0,005-0,460,а в заявляемом способе получения шликера для литья керамической пленки, включающем смешение и диспергирование керамического порошка в среде поливинилбутираля и этилового спирта до гомогенного состояния, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что предварительно керамический порошок смешивают с 8,5-15 вводимого количества поливинилбутираля, с 45-50 вводимого количества этилового и дополнительно вводимого бутилового спирта и со всем количеством дополнительно вводимых дибутилсебацината или олигоэфиракрилата, полиэтилсилоксановой жидкости,салициловой кислоты, оксиэтилированного алкилфенола, глицерина, этиленгликоля и триэтаноламина и после гомогенизации суспензии вводят оставшиеся количества поливинилбутираля и спиртов и вновь перемешивают при 50-70 С до гомогенного состояния. В данном случае снижение токсичности шликера достигается исключением из его состава токсичных веществ, например трихлорэтилена, а улучшение реологических свойств обеспечивается введением глицерина, который является хорошим компенсантом борной кислоты, входящей в состав стеклофазы большинства керамических материалов с низкой температурой спекания и являющейся структурирующим агентом поливинилбутираля, способствующим структурированию шликера, снижению его текучести и повышению жесткости пленки. Улучшение технологичности и качества шликера достигается в результате одновременного введения в шликер совместно с пластификатором в виде дибутилсебацината или олигоэфиракрилата и поливинилбутираля полиэтилсилоксановой жидкости (ПЭС 5), триэтаноламина, этиленгликоля, оксиэтилированного алкилфенола (ОП-7 или ОП-10) и салициловой кислоты. В этом случае жидкость ПЭС-5 способствует повышению механической прочности пленки в результате ориентации цепей полимера и усиления взаимодействия молекул связующего. Триэтанола 2 1841 1 мин смягчает пленку, улучшает ее деформационные свойства и технологичность, а этиленгликоль снижает напряженность, возникающую в пленке в процессе сушки на металлическом носителе (подложке) и приводящей к ее скручиванию после отделения от подложки. Вещество ОП-7 или ОП-10 предотвращает накопление пленкой электростатических зарядов, отрицательно сказывающихся на технологичности пленки и качестве конденсаторов. Салициловая кислота является пластифицирующим веществом, способным химически взаимодействовать с поливинилбутиралем и вызывать его внутреннюю пластификацию, в результате чего увеличивается совместимость связующего с пластификатором, устраняется его улетучивание при неоднократном нагреве пленки в процессе ее переработки. Кроме того, салициловая кислота облегчает отделение керамической пленки от металлического носителя. Поливинилбутираль используется не только как связующее, но и в качестве поверхностно-активного вещества. Выполняя эту роль, поливинилбутираль на предварительной стадии диспергирования способствует дезагрегации порошка, повышению скорости измельчения, в результате чего намол материала мелющих тел, улучшается качество пленки и конденсаторов из нее. Возможность осуществления изобретения подтверждается нижеприведенными сведениями, относящимися к способу получения, его оптимальным составом и результатам экспериментальной проверки. Предлагаемый способ получения шликера осуществляется следующим образом. Предварительно известным в керамическом производстве образом получают керамический порошок с размером частиц не более 15 мкм. Затем требуемое количество керамического порошка смешивают с 8,5-15 вводимого количества поливинилбутираля, с 45-50 вводимых количеств этилового и бутилового спиртов и со всем количеством остальных компонентов шликера до образования гомогенной суспензии и равномерного распределения поверхностно-активных веществ. После этого в полученную суспензию вводят оставшееся количество спиртов и поливинилбутираля и вновь перемешивают при нагреве 50-70 С до гомогенного состояния. Полученный таким образом шликер используют для отливки керамических пленок толщиной 20-40 мкм на металлическую подложку, которые применяют для формирования конденсаторных многослойных пакетов по принятой в керамическом конденсаторостроении технологии. Конкретные составы шликера, иллюстрирующие изобретение, приведены в табл.1, а конкретные примеры способа получения шликера приведены в табл.2. Таблица 1 Наименование компонентов Керамический порошок Поливинилбутираль Этиловый спирт Бутиловый спирт Дибутилсебацинат или олигоэфиракрилат Полиэтилсилоксановая жидкость Салициловая кислота Оксиэтилированный алкилфенол Глицерин Этиленгликоль Триэтаноламин 1841 1 Таблица 2 Основные технологические приемы Составы шликера Керамический порошок (марка керамики) Количество поливинилбутираля, вводимого на предварительной стадии диспергирования,(от общего количества) Температура нагрева на второй стадии диспергирования, С Показатели способа пример 1 пример 2 Состав 1 Состав 2 СКВ/0 ВМ-2 8,5 10,5 Свойства шликера, керамической пленки и конденсаторов на их основе подтверждаются результатами испытаний, данные о которых приведены в табл.3. Таблица 3 Исследуемые параметры Способность керамической пленки толщиной 20-40 мкм от стальной подложки Вязкость шликера по воронке с диаметром сопла 2,5 мм, С Удлинение керамической пленки при разрыве, , мм Давление прессования конденсаторного пакета, кг/см 2 Рубка конденсаторного пакета на заготовки без насыщения в парах растворителей Выход годных конденсаторных пакетов,Выход годных конденсаторов,Трудоемкость изготовления 1000 шт. заготовок, н/час Исследуемые составы шликеров состав 1 состав 2 состав 3 да да да Как видно из табл.3, предлагаемый шликер и способ его получения позволяет получать керамическую пленку толщиной 20-40 мкм, свободно отделять ее от металлической подложки. При этом пленка обладает более высокими деформационными свойствами и технологичностью, что позволяет формировать конденсаторный пакет при более низком удельном давлении и повысить выход годных пакетов и конденсаторов на 12-17 и 5-10 соответственно, а также снизить трудоемкость их изготовления на 15-20. Все это свидетельствует о наличии более высокого технического результата в сравнении с прототипом и о возможности воспроизводимости предлагаемого шликера. Оптимальносгь состава шликера подтверждается тем, что при введении в него компонентов в количествах выше и ниже заявляемых пределов (выход за составы 1 и 3) не обеспечиваются требуемые технологические свойства и характеристики шликера и пленок. Например, при введении салициловой кислоты менее 0,02 мас. (выход за состав 3) ухудшается отделение пленки от металлической подложки, а при введении триэтаноламина более 0,46 мас. (выход за состав 1) снижается выход годных конденсаторов. Экспериментально установлено, что наибольший технический результат достигается при заявляемом соотношении компонентов шликера и приемах способа его получения. Практическое применение шликера и способа в керамическом конденсаторостроении позволяет существенно улучшить качество пленок и конденсаторов, а также повысить технологичность процесса их изготовления. оставитель А. Ф. Фильченкова Редактор Т.А. Лущаковская Корректор Т.Н. Никитина Заказ 7024 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.