专利名称：无铅介质浆料及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种介质浆料及其制造方法，特别是一种采用无铅玻璃粉调制的用于制造真空荧光显示器(VFD)、等离子显示器(PDP)的介质浆料以及这种介质浆料的制备方法。
背景技术：
近年来，随着真空荧光显示器(VFD)、等离子显示器(PDP)作为平板显示器件被越来越多地应用于各类场合，使得其市场需求量日益增加，同时，促使相关材料的研究领域也异常活跃起来。由于人们对环境保护的深入理解以及保护意识的日益增强，这类产品在生产、回收处理过程中可能对自然环境及人们的工作、生活造成的影响问题也已引起了社会的广泛关注。
在真空荧光显示器(VFD)的内部，阳极布线层与阳极之间有一介质层。在等离子显示器(PDP)的内部，汇流电极与放电空间之间设有透明介质层，同时，在后玻璃基板的内侧表面还敷设有反射介质层。
介质层以及透明介质层、反射介质层都是在制造过程中，将介质浆料敷设在集体表面，再通过烧结制成的。介质浆料的主要成分为玻璃粉。
传统的介质浆料通常是采用含铅玻璃粉，其主要成分为PbO-SiO2-B2O3。这种介质浆料中铅的含量一般超过50％。采用含铅玻璃粉使生产过程中的污染较大，在烧结过程中铅还容易发生反应，并且废旧器件的回收也较为困难。更重要的是，由于铅对环境的污染，使得采用这种材料制造介质浆料的方法已经不能满足人们对环境保护所提出的要求。
目前，国外已有少量关于无铅介质浆料的公开报道，主要有ZnO-B2O3-SiO2系列、ZnO-Bi2O3-B2O3系列、P2O5系列以及V2O5-ZnO-B2O3系列。
ZnO-B2O3-SiO2系列的烧结温度较高，而且浆料的组成中含有大量的填料，使成本增加。
ZnO-Bi2O3-B2O3系列浆料中含有大量的贵金属Bi，因此价格较贵。
P2O5系列如P2O5-Al2O3-B2O3、P2O5-ZnO-Na2O、P2O5-ZnO-BaO，该系列浆料的抗水性差。
V2O5-ZnO-B2O3系列浆料的颜色和相容性较差。
由于世界范围内对环保要求的不断增加，对真空荧光显示器(VFD)、等离子显示器(PDP)器件中所含的铅等有害成分的限制也不断增加，例如，欧洲已公布了限制使用含铅产品的最后期限，因此，制造不含铅、不含贵重金属，并且具有良好使用性能、制造性能以及价格低廉的介质浆料，现已成为真空荧光显示器(VFD)、等离子显示器(PDP)制造行业的人士所亟待解决的重要问题之一。
发明内容
本发明的主要目的在于针对目前所使用的介质浆料所存在的不足提供一种无铅介质浆料，该介质浆料中不含PbO、P2O5或V2O5，在产品加工过程中不存在危害性，同时有利于环境保护和废旧器件的回收。
本发明的另一个目的在于提供上述无铅介质浆料的制造方法，通过该方法能够方便的制造出用于真空荧光显示器(VFD)、等离子显示器(PDP)中不同介质层的不同介质浆料。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种无铅介质浆料，至少是由无铅玻璃粉、用于提高烧结后绝缘性能的填料以及保证印刷性能的有机溶剂混合而成，其中，所述无铅玻璃粉的重量百分比为68％-76％；所述填料的重量百分比为6.5％-12％；所述有机溶剂的重量百分比为17％-21％。
无铅玻璃粉的颗粒度应小于5微米，其主要成分及各成分在无铅玻璃粉中所占的重量百分比分别为氧化钡(BaO)10％-50％、氧化硼(B2O3)10％-30％、氧化锌(ZnO)20％-40％、氧化钠(Na2O)1％-4％以及氧化钾(K2O)1％-6％。
填料的颗粒度也小于5微米，可以采用在填料中的重量百分比不超过20％的氧化硅(SiO2)及氧化铝(Al2O3)的颗粒混合制成，或者采用重量百分比不超过20％的氧化硅(SiO2)与重量百分比为60％-80％的黑颜料的颗粒混合制成，还可以将以上三种颗粒同时混合组成填料。
在无铅玻璃粉中还可以加入重量百分比不超过3％的氧化锂(Li2O)或重量百分比不超过12％的氧化钙(CaO)或重量百分比不超过10％的氧化硅(SiO2)或重量百分比不超过10％的氧化铝(Al2O3)或将这些成分进行任意组合，用于调整无铅玻璃粉的各项物理性能。
有机溶剂为松油醇或萜品醇或丁基卡必醇或丁酸丁基卡必酯或异丙醇；所述有机溶剂的含量为91％-95％以及含量为91％-95％的甲苯。
上述无铅介质浆料的制造方法至少包括以下步骤制备所述无铅玻璃粉；制备所述填料；将所述无铅玻璃粉及所述填料按照配比称量混合；将混合料与按照配比称取的所述有机溶剂混合搅拌；将所搅拌的混合物经经辊轧机辊轧制成所述无铅介质浆料。
由上述技术方案可知，本发明的各组分中不含有能够对环境造成污染及危害的物质，并且在生产过程中也不会对制造人员造成伤害，便于操作使用。
具体实施例方式
以下，通过论述并结合具体实施例对本发明进行更加详细的说明。
本发明是用于VFD和PDP上替代含铅介质浆料的无铅产品。由于介质浆料在VFD和PDP上主要的功能是保证导电层和其它相关部件之间的绝缘性能，因此要求该材料有很好的遮盖性，为了保证性能和工艺的稳定，还需考虑介质浆料必须具有与基板相适应的膨胀系数；必须保证在多次烧结中不损坏其它部件；必须具有较好的绝缘性能；最后还要保证其表面的光滑。
本发明的组成主要包括三部分无铅玻璃粉、填料和有机溶剂。
无铅玻璃粉的主要成分为BaO、B2O3、ZnO、Na2O、K2O。它的功能为保证浆料的基本性能，如热膨胀系数、烧结温度及绝缘性能等。
表1为本发明所涉及无铅玻璃粉的6个较佳实施例的组成表，其中，百分比所表示的为重量百分比。
表1无铅玻璃粉成分
在上述各实施例中，通过调整各组分在无铅玻璃粉中的重量百分比以及通过添加少量的Li2O、CaO、SiO2、Al2O3、Bi2O3使无铅玻璃粉的各项基本性能指标得以调整。其中，热膨胀系数范围为65-95×10-71/℃。烧结温度的范围是550-590℃。绝缘电阻必须大于1012Ω。
本发明所中，填料的状态要求为粒径小于5微米的细粉，其成分是根据不同的应用场合、不同的工艺条件以及根据热膨胀系数、光学性能要求(反射率或透过率)、绝缘性能、烧结后的颜色而确定的。填料的主要成分为Al2O3、SiO2、黑颜料。这三种成分以SiO2为主，它能够分别与Al2O3、黑颜料进行混合，也可以将这三种成分同时混合，其各自在填料中的重量配比也是根据具体的应用要求进行调整的。例如黑颜料的主要作用为调节烧结后的颜色。Al2O3可以调节浆料烧结后的热膨胀系数和反射率。SiO2粉可以调节浆料的印刷性能和烧结后的绝缘性能。在填料中还可以加入钛白粉，钛白粉可以调节介质的反射率。
本发明中所采用的有机溶剂的主要作用是保证浆料的印刷性能，其主要成分为松油醇、萜品醇、丁基卡必醇、丁酸丁基卡必酯、异丙醇或甲苯，各种有机溶剂含量要求为91％-95％。在有机溶剂中还可以加入乙基纤维素、硝基纤维素、丙烯酸树脂或丁醛树脂，其在有机溶剂中的重量百分比为2％-5％，用于调节有机溶剂的粘度。在有机溶剂中还可以加入有机硅化物作为消泡剂。消泡剂主要有硅酸甲酯、硅酸四乙酯或苯甲基硅油等，其在有机溶剂中的重量百分比为0.05％-0.2％。通过添加消泡剂可以减少介质浆料在印刷后产生的气孔，保证其绝缘性能。另外，加入重量百分比不超过2％的聚甲基丙烯酸酯或邻苯二酸二丁酯可以改善介质浆料的成型性和流平性。
表2中所列为本发明所提供的6个介质浆料的组成实例以及各实例的相关物理性能。
本发明的制造方法为将玻璃粉和填料按所需的配比称量好后在V形混料机上混合90分钟，然后按适合的配比将混好的粉料与粘合剂放入浆料罐中在搅拌器上搅拌30-45分钟，所得产品经辊轧机辊轧后即可。
表2介质浆料的配比及性能
上述表2中，实例1、实例2、实例3都可以用于制造
图1所示VFD的介质层1-2。实例4、实例5都可以用于制造图2所示的PDP的反射介质层2-4。实例6用于制造图2所示的PDP的透明介质层2-2。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种无铅介质浆料，其特征在于它至少是由无铅玻璃粉、用于提高绝缘性能的填料以及保证印刷性能的有机溶剂混合而成，其中，所述无铅玻璃粉的重量百分比为68％-76％；所述填料的重量百分比为6.5％-12％；所述有机溶剂的重量百分比为17％-21％；所述无铅玻璃粉的颗粒度小于5微米，其主要成分及各成分在无铅玻璃粉中所占的重量百分比分别为氧化钡(BaO)10％-50％、氧化硼(B2O3)10％-30％、氧化锌(ZnO)20％-40％、氧化钠(Na2O)1％-4％以及氧化钾(K2O)1％-6％；所述填料是颗粒度小于5微米且在所述填料中的重量百分比不超过20％的氧化硅(SiO2)及氧化铝(Al2O3)的颗粒混合体。
2.根据权利要求1所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的无铅玻璃粉中还包括重量百分比不超过3％的氧化锂(Li2O)或重量百分比不超过12％的氧化钙(CaO)或重量百分比不超过10％的氧化硅(SiO2)或重量百分比不超过10％的氧化铝(Al2O3)或其任意组合。
3.根据权利要求1或2所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的无铅玻璃粉中还可以包括重量百分比不超过5％的氧化铋(Bi2O3)。
4.根据权利要求1所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的填料还可以替换为颗粒度小于5微米且在所述填料中的重量百分比不超过20％的氧化硅(SiO2)与重量百分比为60％-80％的黑颜料混合颗粒。
5.根据权利要求1所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的填料中还可以混入颗粒度小于5微米且在所述填料中的重量百分比为60％-80％的黑颜料颗粒或重量百分比不超过20％的钛白粉颗粒或其混合颗粒。
6.根据权利要求4所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的填料还包括颗粒度小于5微米且在所述填料中的重量百分比不超过20％的氧化铝(Al2O3)颗粒或钛白粉颗粒或所述氧化铝(Al2O3)与所述钛白粉的混合颗粒。
7.根据权利要求1所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的有机溶剂为松油醇或萜品醇或丁基卡必醇或丁酸丁基卡必酯或异丙醇；所述有机溶剂的含量为91％-95％。
8.根据权利要求1或2或4-7任一所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的有机溶剂中还包括含量为91％-95％的甲苯。
9.根据权利要求1或2或4-7任一所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的有机溶剂中还可添加2％-5％的乙基纤维素或硝基纤维素或丙烯酸树脂或丁醛树脂。
10.根据权利要求1或2或4-7任一所述的无铅介质浆料，其特征在于所述的有机溶剂中还可以添加用于调节流动性的其重量百分比不超过2％的聚甲基丙烯酸酯或邻苯二酸二丁酯以及作为消泡剂的其重量百分比为0.05％-2％的硅酸甲酯或硅酸四乙酯或苯甲基硅油。
11.一种制造权利要求1-10任一所述的无铅介质浆料的制造方法，其特征在于它包括以下步骤步骤1制备所述无铅玻璃粉；步骤2按照组分配比制备所述填料；步骤3将所述无铅玻璃粉及所述填料按照配比称量混合；步骤4将步骤3中混合料与按照配比称取的所述有机溶剂混合搅拌；步骤5将所搅拌的混合物经辊轧机辊轧制成所述无铅介质浆料。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于所述的步骤1是将组成无铅玻璃粉的各成分按照配比称取混合后熔化，冷却后经辊轧机辊轧，再研磨并过筛制得颗粒度小于5微米的所述无铅玻璃粉。
13.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于所述的步骤3是在V形混料机上混合90分钟。
14.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于所述的步骤4是将混好的粉料与所述有机溶剂放入罐中在搅拌器上搅拌30-45分钟。
全文摘要
一种无铅介质浆料及制造方法，它是由无铅玻璃粉、填料以及有机溶剂混合而成，其中，所述无铅玻璃粉的重量百分比为68％－76％；所述填料的重量百分比为6.5％－12％；所述有机溶剂的重量百分比为17％－21％；所述无铅玻璃粉的颗粒度小于5微米，其主要成分为氧化钡(BaO)、氧化硼(B
文档编号H01C3/00GK1635583SQ200310110339
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月29日 优先权日2003年12月29日
发明者王大巍, 李宏彦, 秦国斌 申请人:京东方科技集团股份有限公司