DE3324588A1

DE3324588A1 - Pigmentiertes aluminiumoxidpulver

Info

Publication number: DE3324588A1
Application number: DE19833324588
Authority: DE
Inventors: Hidekimi Kadokura; Hiroshi Niihama Umezaki
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1983-07-07
Publication date: 1984-01-26
Also published as: JPS5911367A; JPS6220226B2; US4498931A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von pigmentierten Aluminiumoxidpulver, insbesondere schwarz gefärbtem Aluminiumoxidpulver, das als Füllstoff oder Additiv verwendet wird.

Aluminiumoxidpulver ist weiß und besitzt darüber hinaus ausgezeichnete Isolationseigenschaften, Abriebbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit etc., so daß es in bevorzugter Weise als Füllstoff für Epoxyharze verwendet wird, die als integrierte Leitungspackungsabdeckungen für Halbleiter verwendet werden, wobei ferner eine Verwendung als Füllstoff für geformte Gegenstände aus Kunststoffen, wie Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, PoIymethylmethacrylat etc.,in Frage kommen.

"Jq nach den Verwendungszwecken gibt es Fälle, in denen Eigenschaften zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Eigenschaften erforderlich sind, die einen schädlichen Lichteinfall ausschließen oder eine elektrische Leitfähigkeit vorsehen. Um derartigen Anforderungen zu genügen, läßt sich eine Methode vorstellen, bei welcher Aluminiumoxidpulver mit einem Pigment, wie Ruß, mit einem Mischer vermischt werden, wobei das Vermischen durch Rühren in einer Lösung erfolgt und die Mischung anschließend zur Bedeckung des Aluminiumoxidpulvers mit dem Pigment getrocknet wird.

Bei einer Verwendung, wie sie vorstehend angesprochen wurde, erfolgt eine Filmbildung nachdem der Füllstoff etc. einem Medium, in welchem ein Harz in einem Lösungsmittel aufgelöst worden ist, zugesetzt und durch Rühren eingemischt wurde, wobei der nach dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren erzeugte schwarze Füllstoff sich teilweise in Aluminiumoxid und Ruß während des Vermischens in dem Lösungsmittel trennt. Der dabei erhaltene Film

zeigt eine ungleichmäßige Färbung oder nimmt eine weiße Farbe an, die der ursprünglichen Farbe des Aluminiumoxids entspricht. Ein derartiger Film besitzt keinen besonderen Wert für Verwendungszwecke, in denen eine Lichtabschirmung oder eine elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der vorstehend beschriebene Nachteil dadurch beseitigt werden kann, daß ein Ruß mit einer spezifischen Teilchengröße und einer spezifischen Oberfläche mit Aluminiumoxidpulver unter bestimmten Mischbedingungen vermischt wird.

Durch die Erfindung wird ein pigmentiertes Aluminiumoxidpulver zur Verfügung gestellt, das in der Weise erhalten wird, daß zu Aluminiumoxidpulver mehr als 0,5 Gew.-% Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 100 nm und einer spezifischen Oberfläche von mehr als 30 m²/g zugegeben werden und die Mischung unter einem Schlagwert von mehr als 1 G (wobei G die Schwerkraftsbeschleu-

20 nigung darstellt) vermischt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung näher erläutert. Das pigmentierte Aluminiumoxidpulver gemäß folgender Erfindung nimmt eine gräulich-schwarze oder schwarze Farbe an. Beim Dispergieren in einem organischen Lösungsmittel für eine Harzfilmbildung erfolgt keine Trennung in Aluminiumoxid und Ruß, so daß dem Färbezweck in ausreichendem Maße genüge getan wird. Ferner besitzt das Material eine sehr hohe Abriebfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Daher ist das pigmentierte Aluminiumoxidpulver gemäß vorliegender Erfindung von besonders hohem industriellen Wert.

Die Teilchengröße des Aluminiumoxidpulvers, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt. Bei einer Verwendung als Füllstoff für elektronische Teile wird die Oberflächenglätte eines geformten Körpers extrem günstig bei einer mittleren Teilchengröße von weniger als

2 μΐη, so daß ein Material mit einer Teilchengröße von weniger als 2 um und vorzugsweise 0,01 bis 1 μΐη verwendet wird.

Als Ruß, der erfindungsgemäß als Färbepigment verwendet wird, muß ein Material mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 100 nm und einer spezifischen Oberfläche von mehr als 30 m²/g verwendet werden.

Die Teilchengröße und die spezifische Oberfläche von Ruß sind die Faktoren, welche höchste Aufmerksamkeit erfordern. Falls der Ruß eine mittlere Teilchengröße von mehr als 100 nm oder eine spezifische Oberfläche von weniger als 30 m²/g besitzt, dann scheidet sich der schwarze Füllstoff bei einer Dispergierung in einem Lösungsmittel in Aluminiumoxidpulver und Ruß, so daß ein derartiger Ruß ungeeignet ist.

Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 1/3 der mittleren Teilchengröße des Aluminiumoxidpulvers trennt sich bei einer Dispergierung in einem Lösungsmittel von dem Aluminiumoxid und bedingt eine ungleichmäßige Färbung, so daß ein derartiger Ruß nicht günstig ist. Besonders bevorzugt wird ein Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 50 nm und 1/5 bis 1/3 0 der mittleren Teilchengröße von Aluminiumoxidpulver sowie einer spezifischen Oberfläche von mehr als 100 m²/g.

Bei der Herstellung des pigmentierten Aluminiumoxids gemäß vorliegender Erfindung beträgt das Mischverhältnis von Ruß zu dem Aluminiumoxid wenigstens mehr als 0,5 Gew.-% und vorzugsweise mehr als 1 Gew. -",.

Liegt die zugemischte Rußmenge unterhalb 0,5 Gew.-%, dann wird die erwartete Wirkung nicht erzielt. Sogar dann, wenn zuviel Ruß eingesetzt wird, tritt kein Problem bezüglich des Färbens auf, so daß die Menge in entsprechender Weise

ausgewählt werden sollte, und zwar in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck des Endprodukts.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen pigmentierten Aluminiumoxids ist es wesentlich, daß Aluminiumoxidpulver und den Ruß unter der Bedingung eines Schlagwertes von mehr als 1 G und vorzugsweise 3 G bis 15 G zu vermischen. Nur unter solchen Mischbedingungen ist es möglich, ein ausgezeichnetes pigmentiertes Aluminiumoxidpulver zu erhalten, das die angestrebte schwarze Farbe annimmt und keine ungleichmäßige Färbung besitzt und darüber hinaus bei einer Dispergierung in einem Lösungsmittel in einem geringeren Ausmaße die Erscheinung zeigt, daß sich das Aluminiumoxid und der Ruß trennen. Derartige Mischbedingungen lassen sich durch Pulverisieren oder Vermählen mittels einer Vibrationsmühle, einer Kugelmühle etc. erzielen.

Die Zeit, die zur Pulverisierung oder zum Vermählen erforderlich ist, beträgt im allgemeinen 1 min bis 10h.

Das gesteckte Ziel wird nicht erreicht, wenn das Vermischen mittels eines V-Typ-Mischers erfolgt, wie im Falle der herkömmlichen Methode der Vermischung eines Pigments mit einem Harz oder durch Zugabe verschiedener Additive zu einer Lösungsmittellösung eines Harzes sowie bei einem Vermischen unter Rühren.

Es ist bisher noch nicht restlos aufgeklärt, weshalb im Falle des erfindungsgemäßen pigmentierten Aluminiumoxids das Aluminiumoxid und der Ruß fest mit einander verbunden sind und sich nicht voneinander trennen, und zwar auch dann nicht, wenn eine Dispergierung mit einem Lösungsmittel durchgeführt wird. Möglicherweise liegt der Grund ^5 darin, daß dann, wenn Ruß mit einer speziellen Teilchen-

größe und einer spezifischen Oberfläche mit Aluminiumoxid unter besonderen Bedingungen vermischt wird, das Aluminiumoxid und der Ruß eine mechanisch-chemische Reaktion eingehen.

Nachdem dem Vermählen oder der Pulverisierung und dem Vermischen der zwei Ausgangsmaterialien werden ihre Teilchengrößen durch die Mahl- oder Pulverisierungswirkung geringer. Jedoch entsprechen das Aluminiumoxidpulver und der Ruß, welches die Hauptbestandteile des herzustellenden pigmentierten Aluminiumoxids sind, der vorstehend erwähnten Beziehung von Teilchengröße und spezifischer Oberfläche.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen pigmentierten Aluminiumoxidpulvers können auch andere Additive als die Färbekomponente je nach dem Verwendungszweck zugesetzt werden.

Da das erfindungsgemäße pigmentierte Aluminiumoxidpulver, wie es vorstehend erläutert worden ist, nur in einem geringen Ausmaße die Erscheinung einer Trennung in Aluminiumoxid und Ruß zeigt, erfolgt die Färbung in bemerkenswert schneller Weise, so daß dieses Material in sehr wirksamer Weise als Füllstoff oder Additiv für Zwecke verwendet werden kam, bei denen schädliche Lichteinstrahlung abgeschirmt werden soll oder es auf eine elektrische Leitfähigkeit ankommt.

Das erfindungsgemäße pigmentierte Aluminiumoxidpulver ist besonders geeignet als Füllstoff oder Additiv für Kunststoffe, die in elektronischen Teilen verwendet werden, bei denen es auf Abriebbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit ankommt.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäßo pigmentierte Alumi-

umoxidpulver näher anhand von Beispielen erläutert, die jedoch die Erfindung nicht beschränken sollen.

5 Beispiel 1

Aluminiumoxidpulver mit den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen mittleren primären Teilchengrößen und Ruße mit den angegebenen mittleren Teilchengrößen sowie mit den spezifischen BET-Oberflachen, wie sie ebenfalls in der Tabelle 1 zusammengefaßt sind, werden jeweils in einer Vibrationsmühle (6 G) in den in der Tabelle 1 angegebenen Mengen eingefüllt und 12 min pulverisiert und vermischt.

Das Ausmaß der Färbung der auf diese Weise erhaltenen Aluminiumoxidpulver wird nach folgender Methode ermittelt:

1) Das pigmentierte Aluminiumoxidpulver wird aus der Vibrationsmühle entnommen und visuell beobachtet.

2) Fünf Gew.-Teile des pigmentierten Aluminiumoxidpulvers, das aus der Vibrationsmühle entnommen worden ist, werden in einen Becher zusammen mit 60 Gew.-Teilen eines gemischten Lösungsmittels gegeben, das sich wie folgt zusammensetzt: Methylethylketon:Methylisobutylketon: Toluol = 1:1:1 (Gewichtsverhältnis)

Nach einem Rühren während einer Zeitspanne von 1 h wird die Suspension stehen und absetzen gelassen. Die obere Schicht des Niederschlags wird visuell beobachtet.

Wird bei den visuellen Beobachtungen 1) und 2) kein Aluminiumoxidpulvor, das nicht durch Ruß verfärbt ist, insgesamt festgestellt, dann wird in der Tabelle 1 das Zeichen \^J angegeben. Tritt eine geringe Menge an nichtverfärbtcn Aluminiumoxidpulvor aus, dann wird dies durch

— Q —

das Zeichen ^-^- versinnbildlicht. Liegt eine große Menge vor, dann wird dies durch das Zeichen X verdeutlxcht.

In den folgenden Beispielen werden diese Untersuchungen

als Tests 1) und 2) bezeichnet.

co

Versuch Nr.

9 ( (

UJ O	DO LO cn ο	50	H-" CJl	1	BET (m²/·
	Tabelle	Il	Ruß mittlere Teilchen größe (nm)	950
Aluminiumoxidpulver mittlere zugesetzte primäre Menge Teilchen- (Gew.-Teile) größe (μπι)	Il	30	700
0.5	Il	14	270
ti	M	35	950
Il	Il	30	140
0.3	Tl	18	50
0.5	Il	50	950
Il	30	950
Il	30
ir

80

150

zugesetzte
Menge
(Gew.-Teile!

10

5
5
5
1
0.1

Verfärbungsgrad

Test 1) Test 2)

O O O O O O

O	( —Α '
O	< ι .
O
O
O	CO
Δ.	Ca)
O	ro
X	4^
γ	cn
A	OO
	OO
X

Aus der Tabelle 1 geht hervor, daß Aluminiumoxidpulver mit einem hohen Ausmaß an Farbechtheit durch Pulverisieren und Vermischen von Aluminiumoxidpulver mit Ruß mit einer speziellen Teilchengröße und einer spezifischen Oberfläche hergestellt werden kann.

Beispiel 2

50 Gew.-Teile Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren primären Teilchengröße von 0,5 μπι und 5 Gew.-Teile Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von 30 nm und einer spezifischen BET-Oberflache von 950 m²/g werden in eine

Kugelmühle eingefüllt und 30 min vermählen und vermischt. 15

Das Ergebnis des Tests 1) bezüglich des Ausmaßes der Färbung des auf diese Weise erhaltenen Aluminiumoxidpulvers ist "O " und das Ergebnis des Tests 2) " O ".

^u Zu Vergleichszwecken werden die vorstehend erwähnte Ausgangsmaterialien mittels eines V-Typ-Mischers 30 min lang vermischt.

Als Ergebnis des Tests 1) wird für das Färbeausmaß des auf difc.^e Weise erhaltenen pigmentierten Aluminiumoxidpulvers der Wert"X"erhalten und als Ergebnis des Tests 2) der Wert "X".

Aus den vorstehenden Versuchen geht hervor, daß das Aus-

maß der Farbechtheit des pigmentierten Aluminiumoxidpulvers gemäß vorliegender Erfindung sehr hoch ist.

Claims

Patentansprüche

1. Pigmentiertes Aluminiumoxidpulver, dadurch gekennzeichnet, daß es erhalten worden ist durch Zugabe von mehr als 0,5 Gew.-% Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 100 nm und einer spezifischen Oberfläche von mehr als 30 m²/g zu Aluminiumoxidpulver und Vermischen dieser Bestandteile unter einem Schlagwert von mehr als 1 G.

2. Pulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ruß ein Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 50 nm und einer spezifischen Oberfläche von mehr als 100 m²/g verwendet wird.

D-8000 München 2

Isartorplatz 6

POB 26 02 47 D-8000 München 26

Kabel: Telefon Telecopier Infotec 0400 Ii Telex

Muobopat 089/221483-7 GII + III (089)22 96 43 5-24285

3. Verfahren zur Herstellung eines pigmentierten Aluminiumoxidpulvers, dadurch gekennzeichnet, daß zu Aluminiumoxidpulver mehr als 0,5 Gew.-% Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 100 nm und einer spezifischen Oberfläche von mehr als 3 0 m²/g gegeben werden und die Bestandteile unter einem Schlagwert von mehr als 1 G vermischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ruß ein Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 50 nm und einer spezifischen Oberfläche von mehr als 100 m²/g verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vibrationsmühle als Mittel zum Vermischen unter einem Schlagwert von mehr als 1 G verwendet wird.