JP2003128956A

JP2003128956A - 耐水性窒化アルミニウム粉末を調製するための表面処理方法

Info

Publication number: JP2003128956A
Application number: JP2002202759A
Authority: JP
Inventors: Kenryu Sho; 賢龍鍾; Kenmei So; 健銘宋; Shunko Chin; 俊宏陳; Meiryu Shu; 明龍周; Keigun Chin; 惠軍陳; Shoyu Sha; 承佑謝
Original assignee: National Cheng Kung University NCKU
Current assignee: National Cheng Kung University NCKU
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2003-05-08
Also published as: TWI259200B; US20030118501A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】優れた耐水性を有する窒化アルミニウム粉末を
得るための表面処理方法を提供する。【解決手段】窒化アルミニウム粉末を得ること；および
（ａ）窒化アルミニウム粉末を表面修飾剤と同時に粉砕
及び混合すること、または（ｂ）窒化アルミニウム粉末
を粉砕し、そして続いてこれを表面修飾剤と混合するこ
とによって窒化アルミニウム粉末を表面修飾剤で処理す
ること、を含む窒化アルミニウムについての表面処理方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連出願の相互参照この出願は、台湾出願番号０９０１１７０６０（２００
１年７月１２日出願）の優先権を主張する。

【０００２】発明の背景１．発明の分野本発明は、窒化アルミニウムについての表面処理方法、
より詳細には、優れた耐水性（moisture resistance）
を有する窒化アルミニウム粉末を得るための窒化アルミ
ニウムについての表面処理方法に関する。

【０００３】２．関連技術の説明窒化アルミニウムは、熱伝導性（heat conductivit
y）、電気絶縁性（electrical insulation）、熱膨張、
耐熱ショック性（heat shock resistance）、および耐
蝕性（corrosion resistance）のような特性に優れた材
料である。従って、窒化アルミニウムは、電子支持体、
集積回路用のパッキング材料（packing materials）、
電子デバイス用の放熱材（heat dissipators）、熱伝導
性ペースト（heat conductive pastes）、高熱伝導性コ
ンポジット材料（high heat conductive composite mat
erials）、および溶融塩または金属を受容または処理す
るための容器のような種々の分野において、広く使用さ
れる。しかし、窒化アルミニウムは、湿気（moisture）
に非常に感受性であるので、それは大気中の湿気を吸収
してその表面上にヒドロキシル基を形成し易く、これは
電子デバイスを腐食させ得る。窒化アルミニウム中の酸
素含有量がまたそれによって増加され、これは熱伝導性
を低下させる。従って、優れた耐水性を有する修飾され
た窒化アルミニウム粉末を提供する必要性が存在する。

【０００４】窒化アルミニウム粉末を製造するための慣
用方法としては、気相反応法、有機金属前駆体法（orga
nometal precursor method）、還元−窒化物形成法、直
接窒化物形成法（direct nitridation method）、およ
び燃焼合成法が挙げられる。燃焼合成法は、自己伝搬
（self-propagation）燃焼反応によってセラミック材料
を合成するための方法である。その詳細は、米国特許第
5,460,794、5,453,407、および5,649,278に開示され
る。

【０００５】燃焼合成法による窒化アルミニウム粉末の
合成のカギは、（１）いかにして十分な窒素を提供する
か、（２）いかにして溶融凝集（molten aggregation）
からアルミニウム粉末を防止するか、および（３）いか
にして完全反応を達成するかにある。窒素ガスが燃焼合
成反応の窒素源として使用される場合、反応のための圧
力は、１，０００ａｔｍを超えるべきである。しかし、
このような高圧は、コスト、複雑性ならびに装置および
操作者の安全性リスクを増加させるだろう。液体窒素が
反応のための窒素源として使用される場合、それはガス
状窒素と同一の欠点に悩むだろう。窒素含有固体化合物
が、米国特許第5,460,794および米国特許5,453,407にお
いて、燃焼合成反応のための窒素源として使用される。
窒素含有固体化合物について高圧を使用する必要はない
が、窒素含有固体化合物は、自己伝搬燃焼によって反応
を行うために、熱分解性化合物であるべきである。反応
工程における特別なデザインが、固体窒素含有源を分解
してアルミニウム粉末との反応に有用な窒素を生成させ
るために必要とされる。

【０００６】米国特許第5,649,278に開示される方法
は、アルミニウムを溶融凝集から防止し、窒素流を維持
し、そして高変換を得ることができる。しかし、供給粉
末密度における制限が、原料の選択を制限する。さら
に、３０重量％を超える不活性希釈剤が、アルミニウム
および窒化アルミニウムを均質に混合するために必要と
される。これは、更に、コストおよび複雑性を増加さ
せ、そして生産性を低下させる。

【０００７】上述のように、窒化アルミニウムの湿気に
対する反応性を減少させることが望ましい。窒化アルミ
ニウムに防湿（moisture-proof）効果を提供する周知方
法としては、溶液コーティング法、化学表面処理法、表
面酸化処理法、および高周波プラズマ化学気相堆積（ra
dio-frequency plasma chemical vapor deposition）
（ＣＶＤ）法が挙げられる。溶液コーティング法および
高周波プラズマＣＶＤの両方は、窒化アルミニウム粉末
の表面上にシリカ層を適用する。２つのタイプの化学表
面処理法が存在する。一方は、窒化アルミニウムの表面
をステアリン酸でコーティングすることであり、そして
他方は、表面処理のためにオレイン酸を使用することで
ある。表面酸化処理法は、酸化物層を使用して湿気から
窒化アルミニウム粉末をブロックする。

【０００８】溶液コーティング方法は、加水分解触媒を
回収する際の困難性、汚染問題、高温酸化プロセスの要
件および高コストのような、欠点を有する。典型的に、
２つのタイプの化学表面処理法が存在する。一方は、Eg
ashiraら "Chemical SurfaceTreatments of Aluminum N
itride Powder Suppressing its Reactivity with Wate
r," J. Mater. Sci. Lett, 10, 第994-996頁 (1991) に
記載される方法である。他方は、Y.O. Liら "Surface M
odification of Aluminum Nitride Powder,"J. Mater.
Sci. Lett., 15, 第1758-1761頁 (1996) に記載される
方法である。前記２つの方法において、溶媒が、数回洗
浄される必要があり、そして残存表面修飾剤の除去は時
間がかかる。更に、溶媒を回収することは困難である。
高周波プラズマ化学気相堆積（ＣＶＤ）法は、高価な装
置を必要とする。表面酸化処理法は、酸素量の極端な増
加および制御の困難性のような欠点を有し得る。

【０００９】発明の要旨従って、本発明の主題は、窒化アルミニウムを表面処理
して優れた耐水性を有する修飾された窒化アルミニウム
（modified aluminum nitride）を得るための単純かつ
高価でない方法を提供することである。

【００１０】本発明に従う窒化アルミニウムについての
表面処理方法は、以下を含む：窒化アルミニウム粉末を
得ること；および（ａ）該窒化アルミニウム粉末を該表
面修飾剤と同時に粉砕及び混合すること、または（ｂ）
該窒化アルミニウム粉末を粉砕し、そして続いてこれを
該表面修飾剤と混合することによって該窒化アルミニウ
ム粉末を表面修飾剤で処理すること。

【００１１】本発明の他の特徴および利点は、添付の図
面を参照して好ましい実施形態の以下の詳細な説明にお
いて明らかとなるであろう。

【００１２】本発明の詳細な説明本発明において使用される窒化アルミニウム粉末は、Ｓ
ｔａｒｃｋ、ＤｅｎｋａＡｐｉｏ、Ａｄｖａｎｃｅｄ
ＲｅｆｒａｃｔｏｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
（ＡＲＴ）、ＴｏｋｙｏＡｌｕｍｉｎｕｍＫ．Ｋ．
などから商業的に入手可能であり、またはアルミニウム
容器中で合成することによって製造される。

【００１３】アルミニウム容器中で合成することによっ
て窒化アルミニウム粉末を製造するための方法は、以下
の工程を含む：工程（ａ）アルミニウム容器の用意：容器の壁は、穿孔
有り（preforated）または穿孔無し（non-perforated）
でもよい。容器のサイズは、反応物の量に基づいて決定
される。容器の形状は重要ではなく、但し、反応物がそ
の中に受容され得る。円筒、楕円形または球形形状を有
する容器が好ましい。容器は、１または２つの開口部を
備えていてもよく、または容器内に反応物を配置した後
に密封されてもよい。２つの開口部を有する容器が使用
される場合、容器は、反応物がその中に配置される前
に、支持体上に配置され得る。支持体は、穿孔有りでも
または穿孔無しでもよく、そして以下から選択される材
料から製造され得る：グラファイト、ＡｌＮ、Ｓｉ
₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＷＣなど。

【００１４】さらに、アルミニウム容器は、一体的に形
成され得るか、または穿孔有りまたは穿孔無しアルミ箔
の単層または多層によって作製され得る。容器の壁厚
は、０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０２〜０．
２ｍｍである。壁厚は、以下の条件によって決定され
る：（１）アルミニウム容器は、反応物がその中に受容
された場合に、容器の形状を維持するに十分な機械的強
度を備える；（２）燃焼波（combustion wave）が反応
物の特定のセクションを通過する場合、アルミニウム容
器の壁が反応を受けて窒化アルミニウム粉末を生成す
る。これは、窒素を該セクション内の反応物と反応させ
得る。

【００１５】アルミニウム容器が穿孔されている場合、
穿孔（perforation）の直径は０．００１〜１．５ｍ
ｍ、好ましくは０．０２〜１ｍｍの範囲である。穿孔密
度（perforation density）（即ち、容器壁面積に対す
る穿孔面積の割合）は、１〜５０％、好ましくは５〜３
０％である。穿孔のサイズおよび密度を決定する条件
は、以下の通りである：（１）十分な量の窒素が、完全
反応のために反応物へ流れなければならない；（２）穿
孔有り容器は、反応物がその中に受容された場合にその
形状を維持するに十分な機械的強度を有さなければなら
ない；そして（３）反応物は曝されない。高変換率で窒
化アルミニウム粉末を生成するために、本発明において
使用されるアルミニウム容器におけるアルミニウム含有
率は、好ましくは２５重量％を超える。アルミニウム容
器のアルミニウム含有率が高くなるほど、窒化アルミニ
ウムの純度は高くなる。逆に、アルミニウム容器のアル
ミニウム含有率がより低くなれば、窒化アルミニウム、
不純物および窒素含有化合物からなるコンポジット材料
（composite material）が形成される。

【００１６】工程（ｂ）容器への反応物の添加：反応物
は、アルミニウム含有粉末、またはアルミニウム含有粉
末と希釈剤、添加物およびアルミ箔の少なくとも１つと
の混合物を含む。アルミニウム含有粉末は、純粋なアル
ミニウム粉末、アルミニウム合金、純粋なアルミニウム
粉末と他の元素との混合粉末、またはアルミニウムまた
はアルミニウム合金のフレークから選択される。アルミ
ニウム含有粉末中のアルミニウム量は、好ましくは２５
重量％を超える。アルミニウム含量が高くなるほど、得
られる窒化アルミニウム粉末の純度は高くなる。希釈剤
は、高融点を有するが窒化アルミニウム粉末との反応に
不活性である粉末である。不活性希釈剤は、以下の少な
くとも１つから選択される：ＡｌＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｓ
ｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴｉＣ、ＷＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｔ
ｉＯ₂、ＳｉＯ₂、炭素粉末、ダイヤモンド粉末など。窒
化アルミニウムが希釈剤として使用される場合、生成物
は窒化アルミニウムである。他の材料が希釈剤として使
用される場合、生成物は、窒化アルミニウムおよび希釈
剤からなるコンポジット材料である。希釈剤の量は、反
応物の総重量に基づいて０〜８０重量％（好ましくは１
〜５０重量％）である。

【００１７】本発明に使用される添加物は、以下の化合
物のいずれか１つ、またはその組み合わせから選択され
る：（ｉ）ハロゲン化アンモニウム（例えば、ＮＨ
₄Ｆ、ＮＨ₄Ｃｌ、ＮＨ₄ＢｒまたはＮＨ₄Ｉ）；および
（ｉｉ）ＮＨ_xまたはハロゲンを含み、そしてアルミニ
ウムの融点（６６０℃）よりも低い温度で分解性である
かまたはガス化される化合物。化合物の例としては、尿
素［ＣＯ（ＮＨ₂）₂］、ＮＨ₂ＣＯ₂ＮＨ₄、炭酸アンモ
ニウム［（ＮＨ₄）₂ＣＯ₃］、ＮＨ₄ＨＦ₂、ＮＨ₄ＮＯ
3、ＮＨ₄ＨＣＯ₃、ＨＣＯＯＮＨ₄、Ｎ₂Ｈ ₄・ＨＢｒ、Ｎ₂
Ｈ₄・２ＨＣｌ、ＡｌＣｌ₃、ＡｌＢｒ₃、ＦｅＣｌ₃が挙
げられるが、これらに限定されない。

【００１８】添加物の量は、反応物の重量に基づいて０
〜８０重量％（好ましくは１〜５０重量％）である。工
程（ｂ）において希釈剤、添加物およびアルミ箔を添加
する目的は、アルミニウム粉末の溶融凝集（molten agg
regation）を減少させること、そして反応物への窒素流
を促進させて反応を進めることである。

【００１９】本発明において使用されるアルミ箔は、非
緻密化（non-densified）フレーク形態である。アルミ
箔の寸法は、０．１〜２ｍｍの範囲である。アルミ箔の
厚みは、０．０１〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０２〜
０．１ｍｍの範囲である。アルミ箔のアルミの量は、好
ましくは２５重量％を超える。アルミ箔の量は、反応物
の重量に基づいて０〜３０重量％（好ましくは０．１〜
１０重量％）である。

【００２０】工程（ｃ）窒化アルミニウム粉末の添加：
窒化アルミニウム粉末を、反応物とアルミニウム容器の
間に配置するか、または穿孔有りアルミニウム管を反応
物中に配置する。窒化アルミニウム粉末の層の厚みは、
２〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍである。窒化ア
ルミニウム粉末の開口直径（aperture diameter）は、
０．１〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍである。穿孔
有りアルミニウム管が本発明で使用される場合、穿孔有
りアルミニウム管は、管壁中に複数の孔を有する一体的
に形成された管であり得る。あるいは、穿孔有りアルミ
ニウム管は、初めにアルミニウム管を形成しそして次い
で管を穿孔することによって作製され得る。穿孔有りア
ルミニウム管は、単層または複数層のアルミ箔を巻くこ
とによって形成される。アルミニウム管の穿孔は、巻き
（winding）の前または後に形成され得る。穿孔有りア
ルミニウム管の高さは、反応物粉末の高さに基づいて決
定される。穿孔有りアルミニウム管が設置されると、ア
ルミニウム管の底部は、アルミニウム容器の底部上に配
置され、そしてアルミニウム管の上部末端は、反応物粉
末の上部表面から突出している。穿孔有りアルミニウム
管が、本発明において窒化アルミニウム粉末を生成する
ために使用される場合、アルミニウム管の内径は、１ｍ
ｍ〜アルミニウム容器の内径の半分、好ましくは２〜５
ｍｍの範囲である。アルミニウム管壁の厚みは、０．０
１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍであ
る。管壁厚みは、アルミニウム管が通気し得ないまで周
囲の反応物粉末がアルミニウム管をプレスする場合、反
応物粉末は完全に燃焼を引き起こされて窒化アルミニウ
ムを生成し得るという条件によって決定される。管壁の
穿孔の直径は、０．００１〜１．５ｍｍ、好ましくは
０．０５〜１ｍｍである。管壁の穿孔の密度（管壁面積
に対する穿孔の総面積の割合）は、１〜５０％（好まし
くは５〜３０％）である。本発明で使用されるアルミニ
ウム管の数は、限定されず、但しアルミニウム管の総断
面積（total sectional area）は、アルミニウム容器の
断面積の１〜５０％である。

【００２１】窒化アルミニウム粉末を添加する目的は、
アルミニウム容器の底部とアルミニウム含有粉末との間
の溶融凝集をさらに減少させるためである。穿孔有りア
ルミニウム管の設計は、底部から反応物へ上向きに窒素
が流れるのを促進するためである。

【００２２】工程（ｄ）イニシエーター(initiator)を
添加すること：イニシエーターを、反応物上に配置す
る。イニシエーターは、アルミニウム粉末、あるいは：（ｉ）工程（ｂ）において使用される希釈剤；（ｉｉ）工程（ｂ）において使用される添加物；（ｉｉｉ）ヨウ素；および（ｉｖ）高発熱反応し得る混合物、例えば、Ｔｉ＋Ｃ、
Ａｌ＋Ｆｅ₃Ｏ₄、Ａｌ＋Ｆｅ、Ｎｉ＋Ａｌなど。からなる群から選択される材料の少なくとも１つによっ
て形成される混合物である。

【００２３】上述の群から選択される材料の量は、イニ
シエーターの重量に基づいて０．０１〜１００重量％
（好ましくは、０．０５〜６０重量％）である。イニシ
エーターの量は、反応物の上部表面上での配置後のイニ
シエーターの厚みが１〜３０ｍｍ（好ましくは、２〜２
０ｍｍ）となるように、選択される。添加物を添加する
目的は、反応物の上部表面上でのアルミニウム粉末の溶
融凝集を減少させるため、または発火時間を減少させる
ため、およびアルミニウム含有粉末の溶融凝集を減少さ
せるためである。

【００２４】工程（ｅ）窒素雰囲気を形成する：その中
に反応物を含むアルミニウム容器を、高融点のセラミッ
クスから作製されるリアクター内の穿孔された底部プレ
ートに配置する。次いで、リアクターを、リアクターの
底部へ接続されたパイプを介して窒素でパージする。リ
アクターは、高圧に耐性である。窒素圧は、０．１〜３
０ａｔｍ、好ましくは０．５〜１０ａｔｍに調節され
る。穿孔有りプレートの機能は、リアクターへ入る窒素
の速度を増加させて反応速度を増加させることである。

【００２５】工程（ｆ）燃焼：アルミニウム粉末は、反
応物および／またはイニシエーターの上に配置された加
熱コンポーネント（heating component）の加熱によっ
て自己燃焼される（self-combusted）。加熱コンポーネ
ントは、タングステンフィラメント、タングステンシー
ト、グラファイト、炭化ケイ素、ケイ化バリウム、クロ
メルフィラメント、およびタンタルフィラメントから選
択される。あるいは、加熱は、レーザー、赤外照射また
はマイクロ波によって行われ得る。反応物の上部表面
は、アルミニウム粉末の自己燃焼を行うように、７００
〜１７００℃の範囲の温度へ加熱されるべきである。

【００２６】工程（ｇ）窒化アルミニウム生成物を合成
する：工程（ｆ）からの生成物を冷却し、次いで砕いて
粗窒化アルミニウム粉末を形成する。

【００２７】このように生成された窒化アルミニウム粉
末は、必要に応じて酸で洗浄されるかまたは窒素雰囲気
下で６００〜１４００℃の温度で加熱されて、残存アル
ミニウムを除去し得る。

【００２８】このように生成された窒化アルミニウム粉
末の表面は、以下の化学処理プロセスのいずれか１つに
よって処理される：（Ａ）粗窒化アルミニウム粉末、表面修飾剤および該表
面修飾剤を溶解し得る溶媒をミル中で粉砕してペースト
を生じさせ、処理された窒化アルミニウム粉末をペース
トから分離し、そして処理された窒化アルミニウム粉末
を乾燥させる；（Ｂ）窒化アルミニウム粉末を粉砕し、粉砕された窒化
アルミニウム粉末を、表面修飾剤および該表面修飾剤を
溶解し得る溶媒と攪拌により混合して懸濁液を得、処理
された窒化アルミニウム粉末を懸濁液から分離し、そし
て処理された窒化アルミニウム粉末を乾燥させる；なら
びに（Ｃ）窒化アルミニウム粉末を粉砕し、粉砕された窒化
アルミニウム粉末をブレンダー中で表面修飾剤とブレン
ドしてフレーク（flakes）を得、そしてフレークを更に
粉砕する。

【００２９】本発明において有用な表面修飾剤として
は、疎水基を含み、そして以下から選択される：（ａ）高炭素数の脂肪酸：例えば、ステアリン酸、オレ
イン酸など；（ｂ）ワックス：ステアリン酸ワックス、天然ワックス
など；および（ｃ）樹脂：例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹
脂など。

【００３０】上述の化学処理プロセス（Ａ）が使用され
る場合、表面修飾剤は、高炭素数の脂肪酸、ワックスま
たは樹脂から選択され得る。上述の化学処理プロセス
（Ｂ）が使用される場合、表面修飾剤は、ワックスまた
は樹脂から選択され得る。上述の化学処理プロセス
（Ｃ）が使用される場合、樹脂が、好ましくは表面修飾
剤として使用される。樹脂が表面修飾剤のために使用さ
れる場合、好適な量のカップリング剤が、反応の間に添
加され得、窒化アルミニウム粉末の表面の接着性（adhe
sivity）を増強させ、そして窒化アルミニウム粉末と樹
脂との界面強度を増加させる。更に、硬化剤および促進
剤が、硬化速度を増強させるために、樹脂タイプ表面修
飾剤へ反応の間に添加され得る。加熱がまたブレンド工
程の間に行われ、樹脂を部分的に硬化させ、そして窒化
アルミニウム粉末が樹脂でコーティングされることを確
実にする。加熱についての温度は、表面修飾剤および硬
化剤に従って変化する。一般的に、加熱温度は、８０〜
２００℃の範囲である。例えば、ｏ−クレゾールノボラ
ックエポキシ樹脂が表面修飾剤として使用される場合、
フェノールノボラックが硬化剤として使用され、そして
Ｐｈ₃Ｐが促進剤として使用され、加熱温度は１００〜
２００℃、好ましくは１２０〜１８０℃の範囲であり得
る。

【００３１】本発明に好適な溶媒は、メチルエチルケト
ン、アセトン、エタノール、エーテル、イソプロパノー
ル、ベンゼン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、また
はＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）から選択
される。表面修飾剤の量は、溶媒および表面修飾剤のタ
イプに従って変化する。上述の化学処理プロセス（Ａ）
において、表面修飾剤の量は、表面修飾剤および溶媒の
総重量に基づいて２〜５０重量％である。上述の化学処
理プロセス（Ｂ）において、表面修飾剤の量は、表面修
飾剤および溶媒の総重量に基づいて５〜８０重量％であ
る。

【００３２】本発明において有用なカップリング剤は、
ビニルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、またはメルカプトトリメトキシシランから選択され
る。カップリング剤（即ち、シラン）は、脱イオン水を
滴下することによって、加水分解されて加水分解化カッ
プリング剤（即ち、シラントリオール）を形成する。次
いで、加水分解化カップリング剤を窒化アルミニウム粉
末へ添加し、そして加水分解化カップリング剤でコーテ
ィングされた窒化アルミニウム粉末を、表面修飾剤およ
び溶媒とブレンドする。カップリング剤を、直接添加法
（direct adding method）または溶液法（solution met
hod）によって適用する。カップリング剤の量は、窒化
アルミニウム粉末に対して０．１〜８．５重量％であ
る。

【００３３】本発明において有用な硬化剤は、アミン
類、酸無水物類、またはフェノール類尾から選択され
る。本発明において有用な促進剤は、アミン類、イミダ
ゾール類、オルガノホスフィン類、尿素類、ルイス酸、
またはそれらの組み合わせから選択される。硬化剤の量
は、硬化剤および表面修飾剤のタイプに従って変化し、
そして好ましくは３０〜６０重量％である。促進剤の量
は、硬化剤のタイプに従って変化し、そして一般的に
０．１〜１重量％である。

【００３４】本発明において有用であるミルは、攪拌タ
イプボールミル（agitation type ball mill）または遊
星型ボールミル（planetary type ball mill）から選択
される。ミルボールは、酸化アルミニウム、酸化ジルコ
ニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、または炭化タ
ングステンから選択されるセラミックである。ブレンダ
ーは、単軸押出し機（single-screw extruder）、二軸
押出し機、またはローラーミルから選択される。本発明
において有用な乾燥方法は、沈殿分離乾燥（precipite
separation drying）、噴霧乾燥、真空乾燥、凍結乾
燥、または流動床濾過乾燥から選択される。

【００３５】上述の化学処理プロセス（Ａ）、（Ｂ）お
よび（Ｃ）は、それぞれ、プロセス（Ａ１）〜（Ａ
４）、（Ｂ１）〜（Ｂ９）および（Ｃ１）〜（Ｃ４）に
更に分類され得、これは以下のように詳細に記載され
る：（Ａ１）：商業的に利用可能な窒化アルミニウム粉末、
表面修飾剤および該表面修飾剤を溶解し得る溶媒を、直
接混合および攪拌する。次いで、処理された窒化アルミ
ニウム粉末を液相から分離し、そして乾燥させて、優れ
た耐水性を有する窒化アルミニウムを得る。

【００３６】（Ａ２）：窒化アルミニウム粉末を、本発
明において有用なカップリグ剤でコーティングし、そし
てコーティングされた窒化アルミニウム粉末を、溶媒お
よび表面修飾剤と混合および攪拌する。次いで、処理さ
れた窒化アルミニウム粉末を、液相から分離し、引き続
いて乾燥させ、優れた耐水性を有する修飾化窒化アルミ
ニウムを得る。上述のように、カップリング剤が直接添
加法または溶液法によって添加され得る。

【００３７】（Ａ３）：窒化アルミニウム粉末、溶媒、
表面修飾剤として使用される樹脂、硬化剤、および促進
剤が、混合され、加熱され、そして攪拌される。次い
で、処理された窒化アルミニウム粉末が液相から分離さ
れ、そして乾燥されて、優れた耐水性を有する修飾化窒
化アルミニウムを得る。

【００３８】（Ａ４）：窒化アルミニウム粉末が予め加
水分解されたカップリング剤でコーティングされること
以外（Ａ３）と同一。

【００３９】（Ｃ１）：窒化アルミニウム粉末を樹脂表
面修飾剤と混合する。得られた混合物をミル中でブレン
ドし、プレート様物質を得、次いでこれを粉砕機で粉砕
して、優れた耐水性を有する修飾化窒化アルミニウムを
得る。

【００４０】（Ｃ２）：窒化アルミニウム粉末がブレン
ド前に加水分解されたカップリング剤でコーティングさ
れること以外、（Ｃ１）と実質的に同一。

【００４１】（Ｃ３）：硬化剤および促進剤が混合物と
のブレンドのためにブレンダーに添加されること以外、
（Ｃ１）と実質的に同一。

【００４２】（Ｃ４）：硬化剤および促進剤が混合物と
のブレンドのためにブレンダーに添加されること以外、
（Ｃ２）と実施的に同一。

【００４３】プロセス（Ａ１）〜（Ａ４）において、粉
砕および耐水（anti-moisture）処理が、同時に行わ
れ、そして溶媒が、粉砕および耐水処理の間に添加され
る。従って、処理された窒化アルミニウム粉末が液相か
ら分離され、次いで乾燥され、発明の優れた耐水性を有
する修飾化窒化アルミニウムを得る。溶媒は、プロセス
（Ｃ１）〜（Ｃ４）において使用されない。プロセス
（Ｃ１）〜（Ｃ４）において、窒化アルミニウム粉末
は、表面修飾剤として使用される樹脂と直接ブレンダー
においてブレンドされてフレークを形成し、これを次い
で粉砕する。上述のプロセスにおいて、粉砕および耐水
処理は、１工程で達成され、プロセスは単純化され、そ
のコストは従って減少される。更に、粉砕化窒化アルミ
ニウム粉末と表面修飾剤との間の結合が形成され、その
後窒化アルミニウム粉末が空気または湿気と接触するの
で、このように生成された修飾化窒化アルミニウム粉末
は、優れた耐水特性を有する。

【００４４】アルミニウム容器中で合成することによっ
て生成された窒化アルミニウム粉末を、上述の化学処理
プロセス（Ｂ）において使用する。化学処理プロセス
（Ｂ）は、さらに以下へと分類され得る：（Ｂ１）：アルミニウム容器中で合成することによって
生成された窒化アルミニウム粉末が使用されること以
外、プロセスは実質的にプロセス（Ａ１）と同一であ
る。上述の粗粒（coarse-grain）窒化アルミニウム粉
末、溶媒および少なくとも１つの表面修飾剤を混合して
混合物を形成する。次いで混合物を粉砕機中で粉砕およ
び攪拌する。処理された窒化アルミニウム粉末を液相か
ら分離し、次いで乾燥させて、優れた耐水特性を有する
修飾化窒化アルミニウム粉末を生成する。

【００４５】（Ｂ２）：アルミニウム容器中で合成する
ことによって生成された粗粒（coarse-grain）窒化アル
ミニウム粉末が使用されること以外、プロセスは実質的
にプロセス（Ａ１）と同一である。粗粒窒化アルミニウ
ム粉末を特定の粒度を有すように粉砕し、そして次いで
溶媒および表面修飾剤と攪拌し、続いて分離および乾燥
する。窒化アルミニウム粉末の特定のサイズは、引き続
いてのプロセッシングに依存して決定される。当該分野
において公知の任意の好適な粉砕装置が使用され得る。
粉砕装置の非限定的例としては、クラッシャー、ジョー
クラッシャー、チョッパー、ボールミルおよび衝撃粉砕
機（percussion grinder）が挙げられる。粉砕化窒化ア
ルミニウムのサイズは、概して５〜１００ｍｍである。

【００４６】（Ｂ３）：アルミニウム容器中で合成する
ことによって生成された粗粒（coarse-grain）窒化アル
ミニウム粉末が使用されること以外、プロセスは実質的
にプロセス（Ａ２）と同一である。

【００４７】上述のプロセス（Ｂ１）〜（Ｂ３）におい
て使用される表面修飾剤は、特に限定されず、そして高
炭素数の脂肪酸、ワックスおよび樹脂のいずれか１つか
ら選択され得る。

【００４８】（Ｂ４）：硬化剤および促進剤が反応物に
添加されることおよび反応物成分が加熱および攪拌下で
混合されること以外、プロセスは実質的にプロセス（Ｂ
２）と同一である。

【００４９】（Ｂ５）：硬化剤および促進剤が反応物に
添加されることおよび反応物成分が加熱および攪拌下で
混合されること以外、プロセスは実質的にプロセス（Ｂ
３）と同一である。

【００５０】（Ｂ６）：アルミニウム容器中で合成する
ことによって生成された粗粒（coarse-grain）窒化アル
ミニウム粉末が特定の粒度を有するように粉砕され、次
いで表面修飾剤として役立つ樹脂と混合されること以
外、プロセスは実質的にプロセス（Ｃ１）と同一であ
る。

【００５１】（Ｂ７）：粉砕化された窒化アルミニウム
粉末がカップリング剤の層でコーティングされ、次いで
表面修飾剤とブレンドされること以外、プロセスはプロ
セス（Ｂ６）と同一である。

【００５２】（Ｂ８）：硬化剤および促進剤が反応物へ
添加されること以外、プロセスはプロセス（Ｂ６）と同
一である。

【００５３】（Ｂ９）：硬化剤および促進剤が反応物へ
添加されること以外、プロセスはプロセス（Ｂ７）と同
一である。

【００５４】調製：アルミニウム容器中での合成による粗窒化アルミニウム
粉末の調製３１．４ｃｍ×１６．２ｃｍ×０．０５ｃｍのサイズの
アルミ箔を、直径５０ｍｍそして長さ２０ｍｍである円
筒型の周りに巻き、２つの開口端部を有するアルミニウ
ム容器を形成した。

【００５５】図１を参照して、アルミニウム容器１１
を、グラファイトから作製された穿孔有りプレート１２
上に配置した。１ｍｍの平均粒子直径を有する窒化アル
ミニウム粉末を、アルミニウム容器１１の底部に配置
し、１０ｍｍの高さまで積み重ねる。フレーク形状の７
００ｇのアルミニウム粉末（平均粒子直径：４０μｍ）
を、アルミニウム容器に注いだ。２５ｇの同一のアルミ
ニウム粉末を、２５ｇの窒化アルミニウム粉末と混合
し、イニシエーターとして役立つ混合物を形成し、これ
を次いでアルミニウム粉末の上部に配置した。イニシエ
ーターの高さは５ｍｍであった。

【００５６】穿孔有りプレート１２を共に有するアルミ
ニウム容器１１を、耐圧真空リアクター（pressure-res
istant vacuum reactor）１３内に配置した。リアクタ
ー１３を、イニシエーターの上部とタングステンフィラ
メント１５との間の距離が４ｍｍとなるように調節し
た。リアクター１３を密封し、次いで真空ポンプ１６に
よって０．１ｔｏｒｒまで減圧した。リアクター１３を
バルブ１７によって約１ａｔｍの窒素圧まで窒素でパー
ジした。減圧およびパージプロセスを３回繰り返し、リ
アクター１３内の窒素圧は３ａｔｍであった。パワー
（示されず）をオンにし、そして加熱効率を１２００Ｗ
に制御した。リアクター１３の底部の下に設置された窒
素バルブ１８を開き、窒素はバルブ１８を介してリアク
ター１３へ流れ、反応物を通過してそしてイニシエータ
ーから流出した。自己燃焼は、約６０秒の加熱期間後に
生じた。次いでパワーをオフにした。窒素をバルブ１８
を介して連続的に供給し、そして窒素の流速を５０ｌ
／秒に制御した。リアクター１３内の圧力を３ａｔｍに
維持した。反応時間は約１０分であった。

【００５７】反応の間、タングステンフィラメント１５
から生じた熱は、イニシエーターの上部表面からアルミ
ニウム容器１１の底部へ向かって伝達し、そして窒素は
アルミニウム容器１１の底部およびリアクター１３の周
囲壁を通って反応物へ流れた。タングステンフィラメン
ト１５によって生じたる燃焼波が、アルミニウム容器１
１内の反応物を通って進んだ場合、所望の窒化アルミニ
ウム生成物が後に残った。窒化アルミニウム生成物を、
反応が完了した後、約１０分間冷却した。リリースバル
ブ１９を開け、リアクター１３内の圧力を１ａｔｍへ減
少させた。次いでリアクター１３を開け、そして窒化ア
ルミニウム生成物をリアクター１３から取り出した。

【００５８】次いで、このように生成された窒化アルミ
ニウム生成物を、遊星形ミル（planetary mill）（回転
速度＝４００ｒｐｍ、粉砕時間＝２０分、ミルボール
（酸化ジルコニウム）の直径＝５ｍｍ）を使用して粉砕
し、１０μｍ未満の粒子直径を有する窒化アルミニウム
粉末を得た。粉砕された窒化アルミニウム粉末のＤ
₅₀（粒度分析器によって測定される）は、５μｍであっ
た。粉砕された窒化アルミニウム粉末を、Ｘ線回折によ
って分析し、窒化アルミニウムの強い特徴的ピークを示
した。アルミニウムの特徴的ピークは、観察されなかっ
た。生成された窒化アルミニウム粉末の変換率は、約９
９．９％であった。窒素含有率および酸素含有率は、そ
れぞれ３３．２％および０．８％であると分析された。
生成された窒化アルミニウム粉末の表面積（ＢＥＴ（Br
unner-Emmett-Teller法）によって測定される）は、
２．３ｍ²／ｇであった。

【００５９】５００ｇの生成された窒化アルミニウム粉
末およびアセトン中のステアリン酸溶液（ステアリン
酸：アセトンのモル比＝１：１）を、その中にマグネチ
ックスターラーを有するビーカー中で３時間攪拌し、懸
濁液を得た。懸濁液を吸引によって濾過し、粉末体（po
wdery body）を得、次いでこれを８５℃の真空乾燥機中
で乾燥させ、耐水特性を有する窒化アルミニウム粉末生
成物を得た。窒化アルミニウム粉末生成物を、７２時間
室温で純水中に配置し、そして水のｐＨは８．５２であ
ると測定された。表面処理されていない窒化アルミニウ
ム粉末を試験のために使用すると、水のｐＨは１０．０
６であると判った。増加重量試験（increased weight t
est）を８５℃の温度および８５％の相対湿度の環境中
で５０時間行った。重量の増加は０．６５重量％であっ
た。粉末状生成物を、透過型電子顕微鏡を使用して観察
し、その上のコーティングを示した。従って、窒化アル
ミニウム粉末生成物が耐水特性を有することが実証され
る。

【００６０】遊星形粉砕機によって粉砕する代りに、粗
窒化アルミニウム生成物をクラッシャーで砕き、３００
μｍの粒子直径を有する窒化アルミニウム粉末を得ても
良い。次いで、このように生成された５００ｇの窒化ア
ルミニウム粉末およびアセトン中２．５重量％のステア
リン酸溶液を、攪拌されたボールミルへ添加する。ミル
ボールの直径は５ｍｍである。酸化ジルコニウムミルボ
ールの重量は１７００ｇであった。粉砕時間は４０分で
あった。粉砕速度は５５０ｒｐｍであった。窒化アルミ
ニウム粉末を、粉砕後、上記のように濾過しそして乾燥
させた。上述の分析方法を行った。Ｄ₅₀は１０μｍであ
った。ｐＨ値は８．２であった。粉末の増加重量比は
０．６重量％であった。コーティングが粉末上に形成さ
れた。従って、窒化アルミニウム粉末生成物が耐水特性
を有することが実証される。

【００６１】調製１〜３：純粋なアルミニウム粉末を調
製において使用した。調製において使用されるアルミニ
ウム容器、反応物および窒素圧を、表１に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】調製に使用されたアルミニウム粉末は、フ
レークの形態であった。開口（Aperture）Ｄ₅₀は約４０
μｍであった。厚みは０．１μｍであった。純度は９９
％であった。酸素量は０．５％であった。アルミニウム
容器は、円筒形状に形成され、そして開口部を備えてい
た。容器厚みは０．０２５４ｍｍであった。反応物をア
ルミニウム容器に添加した。次いで、その中に反応物を
含むアルミニウム容器を、耐高圧の真空化リアクター内
に配置し、引き続いて表１に示される操作（operatin
g）窒素圧まで窒素でパージした。アルミニウム粉末の
上部表面を、燃焼までタングステンフィラメントで加熱
した。調製のための熱供給パワーは１８００Ｗであっ
た。発火時間は６０〜１００秒であった。反応時間は３
〜６分であった。反応時間は、窒素圧力および／または
反応物密度に依存して変化する。生成物の酸素含有率は
０．８〜０．９重量％であった。燃焼生成物を粉砕し、
次いでＸ線回折によって分析し、生成物の主成分が窒化
アルミニウムであることが示された。

【００６４】調製４および５：純粋なアルミニウム管を
反応物として使用した。窒化アルミニウム粉末をアルミ
ニウム管の周りに配置するか、または穿孔有りアルミニ
ウム管をアルミニウム管中に配置した。調製４および５
の操作条件は、調製２のそれと実質的に同一であった。
調製４において、７つの穿孔有りアルミニウム管を反応
物中に配置した。穿孔有りアルミニウム管のそれぞれ
は、壁厚み０．０２５ｍｍ、直径５ｍｍ、開口直径０．
０５〜１ｍｍ、そして穿孔面積５０％であった。調製５
の操作条件は、窒化アルミニウム粉末の層（厚み３ｍ
ｍ）を反応物と容器の底部壁との間に配置したこと以
外、調製４のそれと実質的に同一であった。窒化アルミ
ニウム粉末の層の開口直径は０．５〜３ｍｍであった。
粉砕した生成物を、Ｘ線回折によって分析し、生成物中
の主成分は窒化アルミニウムであることが示された。

【００６５】調製６：純粋なアルミニウム粉末を反応物
として使用し、そして窒素をアルミニウム容器の底部か
ら供給した。調製についてのアルミニウム容器、反応条
件および変換率を表２に示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】この調製において、加熱についてのパワー
は２０００Ｗであった。発火時間は６０〜１００秒であ
った。反応時間は１０〜１５分であった。燃焼後の生成
物の色は生成物の周辺に多少白色を含む黄色がかった橙
色であった。生成物をＸ線回折によって分析し、生成物
は窒化アルミニウム粉末であることが示された。生成物
の酸素含有率は、０．７〜０．８重量％であった。

【００６８】調製７〜８：希釈剤と共に添加された純粋
なアルミニウム粉末を、反応物として使用した。反応
物、反応についての操作条件、生成物の特性、および変
換率を表３に示す。

【００６９】

【表３】

【００７０】調製７に使用されたアルミニウム容器は、
穿孔されていないものであり、そしてその厚みは０．０
５ｍｍであった。窒素を容器の底部から供給した。調製
７に使用した穿孔有りプレートは、調製６に使用したそ
れと同一であった。調製に使用された希釈剤の粒子分布
は、以下の通りであった：窒化アルミニウム：０．１〜
２ｍｍ、Ａｌ₂Ｏ₃：０．０１〜０．５ｍｍ、ＳｉＣ：Ｄ
₅₀〜２μｍ、Ｓｉ₃Ｎ₄：Ｄ₅₀〜３μｍ。熱供給パワーは
１２００Ｗであった。発火時間は２０〜４０秒であっ
た。希釈剤量が高くなるほど、発火時間は短かった。関
連する操作条件および反応結果は表３に示される。粉砕
された生成物をＸ線回折によって分析し、生成物が窒化
アルミニウムであることが示された。アルミニウムの特
徴的ピークは検出されなかった。

【００７１】調製８において、窒化アルミニウムの層を
反応物の周囲に配置し、そして穿孔有りアルミニウム管
を反応物中に配置した。窒化アルミニウム層および穿孔
有りアルミニウム管の特徴は、調製５におけるそれと同
一である。他の操作条件および結果は表３に示される。
粉砕された生成物は、窒化アルミニウムであることが示
され、そしてその色は黄色がかった白色である。穿孔有
りアルミニウム管も窒化アルミニウム層のどちらも調製
８において使用しない場合、生成物の色は灰白色または
ライトブラウンである。生成物の変換率は減少する（約
９５％）。

【００７２】調製９〜１０：添加物と共に添加された純
粋なアルミニウム粉末を、反応物として使用する。他の
反応物および操作条件を、表４に示す。

【００７３】

【表４】

【００７４】調製９に使用した操作条件は、調製６に使
用したものと同一であった。調製６に使用されたものと
は異なる操作条件および調製９の結果を、表４に示す。
加熱のためのパワーは１２００Ｗであった。発火時間は
１０〜２０秒であった。反応時間は５〜１０分であっ
た。燃焼後の生成物は黄色がかった褐色であった。粉砕
された生成物をＸ線回折によって分析し、生成物が窒化
アルミニウムであることが示された。アルミニウムの特
徴的ピークは検出されなかった。

【００７５】調製１０に使用された操作条件は、調製４
に使用されたものと実質的に同一であった。調製４につ
いてのものと異なる調製１０についての操作条件および
調製１０の結果を、表４に示す。調製１０における生成
物の形態学および色は、調製９におけるものと同一であ
る。窒化アルミニウム層と穿孔有りアルミニウム管のい
ずれも調製１０に使用しない場合、生成物は、Ｘ線回折
分析によって、未反応アルミニウムを含む。変換率は、
それぞれ９６．２％および９５．０である。

【００７６】調製１１〜１２：純粋なアルミニウム粉末
を反応物として使用した。イニシエーターもまた調製に
使用した。他の操作条件および結果を表５に示す。

【００７７】

【表５】

【００７８】調製１１に使用したアルミニウム粉末は、
純度９９重量％であり、そしてその酸素含有率は０．５
重量％であった。調製１２に使用したアルミニウム粉末
は、純度９９．７重量％であり、そしてその酸素含有率
は０．１重量％であった。加熱についてのパワーは１２
００Ｗであった。発火時間は１０〜２０秒であった。燃
焼生成物の色は、黄色がかった褐色である。粉砕された
生成物は、Ｘ線回折分析によって、窒化アルミニウムで
ある。

【００７９】実施例：実施例１〜４：粉末の粉砕および表面処理を、実施例に
おいて同時に行った。実施例において使用した窒化アル
ミニウム源、表面修飾剤および溶媒は、異なった。実施
例において使用した窒化アルミニウム粉末は、２つの源
から由来し、一方は商業的に入手可能な窒化アルミニウ
ム粉末であり、そして他方は前述のように調製された窒
化アルミニウム粉末である。上述のように調製された窒
化アルミニウム粉末を、窒化アルミニウム粉末の直径Ｄ
₅₀が２０μｍとなるように粉砕した。商業的に入手可能
な窒化アルミニウム粉末は、ＡｄｖａｎｃｅｄＲｅｆ
ｒａｃｔｏｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＡＲＴ）
（グレード＃＝Ａ５００−ＦＸ１５０）から得、そして
そのＤ₅₀はまた２０μｍであった。

【００８０】表６に示される窒化アルミニウム粉末なら
びに表面修飾剤および溶媒から形成された１７０ｇの粉
砕媒体を、攪拌されたボールミルへ添加した。ボールミ
ルは、粉砕のためのミルボールとして１７００ｇの酸化
ジルコニウム（直径＝１ｍｍ）を含んだ。粉砕を、４０
分間５５０ｒｐｍでボールミルによって行い、ペースト
を形成した。ペーストを減圧下で蒸発させ、次いで乾燥
させて、粉末状生成物を得、これを粒度分析器を使用し
て分析し、Ｄ₅₀＝１．２μｍであることが示された。生
成物の耐水性を、前述の加水分解試験によって測定し
た。実施例において使用した窒化アルミニウム源、表面
修飾剤および溶媒、ならびに実施例において得られた生
成物の耐水性を、表６に示す。

【００８１】

【表６】

【００８２】実施例５〜６：窒化アルミニウム粉末の表
面処理を、溶液方法によって行った。実施例で使用され
た窒化アルミニウム粉末源、表面修飾剤および溶媒を、
表７に示す。実施例で使用された窒化アルミニウム粉末
源は、商業的に利用可能であるかまたは上述のように調
製された。Ｄ₅₀は、上述のように調製された窒化アルミ
ニウム粉末について１．２μｍであった。Ｄ₅₀は、商業
的に利用可能な窒化アルミニウム粉末（グレード＃．Ａ
−１００）について１．６μｍであった。７５ｇの窒化
アルミニウム粉末ならびに表面修飾剤および溶媒から形
成された溶液を、その中にマグネチックスターラーを有
するビーカー中で３時間攪拌し、懸濁液を得た。懸濁液
を、吸引フィルターによって濾過し、処理された窒化ア
ルミニウム粉末を得、これを次いで真空下１５０℃で３
時間乾燥させて、表面処理された窒化アルミニウム粉末
生成物を得た。生成物の耐水性を、上述の加水分解分析
によって測定した。結果を表７に示す。

【００８３】

【表７】

【００８４】実施例７：調製３において合成した窒化ア
ルミニウム粉末を、攪拌しながら、加水分解されたシラ
ンと混合し、乾燥させ、次いで更にビーカー中で３時間
攪拌下に、樹脂、硬化剤および促進剤から形成された表
面修飾剤溶液と混合し、懸濁液を形成した。懸濁液を吸
引フィルターによって濾過し、処理された窒化アルミニ
ウム粉末を得、次いでこれを真空オーブン中１８０℃で
３時間乾燥させ、処理された窒化アルミニウム粉末上に
コーティングされた樹脂を硬化させた。実施例の結果を
表８に示す。

【００８５】

【表８】

【００８６】実施例８：処理された窒化アルミニウム粉
末を真空オーブン中８０℃で１時間乾燥させたこと以
外、実施例７の手順を繰り返し、処理された窒化アルミ
ニウム粉末上にコーティングされた樹脂を部分的に硬化
させた。処理された窒化アルミニウム粉末が他のポリマ
ー材料と混合されてコンポジット材料を生成する場合、
処理された窒化アルミニウム粉末は依然として未反応の
官能性を有するので、それはポリマーとの結合を形成し
得る。

【００８７】実施例９〜１０：窒化アルミニウム粉末の
表面処理を、粉末をシランコーティングでコーティング
し、続いて溶液方法による処理によって行った。実施例
に使用した窒化アルミニウム粉末は、商業的に利用可能
な窒化アルミニウム粉末または上述のように生成した窒
化アルミニウム粉末であった。Ｄ₅₀は、生成される場合
の窒化アルミニウム粉末について１．２μｍであった。
Ｄ₅₀は、商業的に利用可能な窒化アルミニウム粉末（グ
レード：Ａ−１００）について１．６μｍであった。耐
水性処理の前に、窒化アルミニウム粉末が加水分解され
たシランでコーティングされたこと以外、実施例７の手
順を繰り返した。実施例の窒化アルミニウム源、硬化
剤、コーティング方法、および耐水性を、表９に示す。
結果は、耐水性は、窒化アルミニウム粉末が表面処理前
にカップリング剤でコーティングされる場合に増加する
ことを示す。

【００８８】

【表９】

【００８９】実施例１１〜１３：実施例における表面処
理を、ミリング（milling）によって行った。実施例に
おいて使用された窒化アルミニウム粉末源は、商業的に
利用可能であるかまたは上記のように調製された。Ｄ₅₀
は、上記で調製された窒化アルミニウム粉末について
７．２μｍであった。Ｄ₅₀は、商業的に利用可能な窒化
アルミニウム粉末（グレード＃．Ａ５００−ＦＸ５０）
について１０μｍであった。実施例において、１００ｇ
の窒化アルミニウム粉末を、ミキサー中１時間表面修飾
剤と混合して、混合物を形成した。混合物をローラータ
イプミル中１２０℃でミルした。ミリングを、均質な混
合物が得られるまで繰り返した。ミルからのシート生成
物を、クラッシャーによって砕き、次いで粉砕機によっ
て粉末へ粉砕した。実施例の窒化アルミニウム源、表面
修飾剤、および耐水性を表１０に示す。

【００９０】

【表１０】

【００９１】実施例１４〜１５：実施例１２における手
順を、窒化アルミニウム粉末を最初にカップリング剤の
層でコーティングすることを除いて、繰り返した。実施
例の窒化アルミニウム源、硬化剤、コーティング方法お
よび耐水性を、表１１に示す。

【００９２】

【表１１】

【００９３】前述のように、耐水性および特定の粒度分
布を有する窒化アルミニウム粉末を製造するための本発
明の方法において、表面処理は、粉砕後または粉砕と同
時に行われ得る。表面処理が粉砕と同時に行われる方法
において、窒化アルミニウム粉末を湿式粉砕する（wet-
grinding）前に、同時に表面修飾剤および粉砕溶媒を粉
砕機に添加することが単に必要である。従って、本発明
の方法は、操作において便利である。更に、粉砕の間、
新たな窒化アルミニウム粒子が連続して生成される。表
面修飾剤は、表面修飾剤と窒化アルミニウム粉末との間
の化学結合を介して、窒化アルミニウム粉末の表面をコ
ーティングし、耐水性特性を達成する。更に、特定の粒
子分布を有する窒化アルミニウム粉末が、粉砕の間に得
られ得る。上述の先行技術と比較した場合、本発明は、
長い処理時間、高価な装置、および処理プロセスを制御
する困難性のような欠点を克服する。更に、米国特許第
5,234,712と比較した場合、より低いコストに加えて、
本発明は、高温酸化の要件、汚染および触媒回収におけ
る困難性のような欠点を克服する。

【００９４】更に、粗窒化アルミニウム粉末が、耐火性
容器（refractory container）中ではなく、アルミニウ
ム容器中で直接生成される。製造の間に反応物をペレッ
トへ圧縮することが必要とされない。従って、粗窒化ア
ルミニウム粉末を製造するための本発明において使用さ
れる方法は、比較的高い変換率、減少されたコストおよ
び減少された汚染のような利点を提供する。

【００９５】本発明は、最も実用的および好ましい実施
形態と考えられるものと関連して説明されたが、本発明
は、開示された実施形態に限定されず、しかし最も広い
解釈の精神および範囲内に含まれる種々のアレンジメン
トを網羅してこのような改変および等価のアレンジメン
ト全てを包含するように意図されることが理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法に従って粗窒化アルミニ
ウム粉末を生成するための装置を例示する概略図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｋ 9/06 Ｃ０８Ｋ 9/06 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０９Ｃ 1/00 Ｃ０９Ｃ 1/00 1/28 1/28 3/08 3/08 3/10 3/10 (72)発明者周明龍台湾彰化縣和美鎭糖友三街86巷30号 (72)発明者陳惠軍台湾台北市大安区安居街108巷16号４樓 (72)発明者謝承佑台湾台中市進化北路63巷４弄18号Ｆターム(参考） 4F070 AA44 AA46 AA47 AA53 AA59 AA63 AC15 AC19 AC46 AC49 AC52 AC55 AC66 BB02 DA47 DA50 DA60 DC02 FA03 FA04 FA14 FB06 FC05 FC09 4J002 AE031 CC041 CD001 CF001 CK021 CP031 DF016 EJ007 EL137 EN007 EN008 ET018 EU118 EW018 FB096 4J037 AA17 AA25 CC03 CC22 CC23 CC24 CC26 EE03 EE28 EE29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐水性窒化アルミニウム粉末を製造する
ための方法であって、窒化アルミニウム粉末を得るこ
と；および（ａ）該窒化アルミニウム粉末を該表面修飾
剤と同時に粉砕及び混合すること、または（ｂ）該窒化
アルミニウム粉末を粉砕し、そして続いてこれを該表面
修飾剤と混合することによって該窒化アルミニウム粉末
を表面修飾剤で処理すること、を含む、方法。
【請求項２】工程（ａ）において、前記窒化アルミニ
ウム粉末を、粉砕媒体を含むボールミル中で前記表面修
飾剤と同時に粉砕及び混合する、請求項１に記載の方
法。
【請求項３】工程（ｂ）において、前記窒化アルミニ
ウム粉末を、押出し機またはロールミル中で前記表面修
飾剤と混合し、続いて該押出し機またはロールミルから
出る生成物を粉砕する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】前記表面修飾剤が、高炭素数の脂肪酸、
ワックス、および樹脂からなる群から選択される少なく
とも１つの化合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】前記高炭素数の脂肪酸が、ステアリン酸
およびオレイン酸からなる群から選択され、前記ワック
スが、ステアリン酸ワックスおよび天然ワックスからな
る群から選択され、そして前記樹脂が、エポキシ樹脂、
ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹
脂、およびフェノール樹脂からなる群から選択される、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記表面修飾剤が、更に、メチルエチル
ケトン、アセトン、エタノール、エーテル、イソプロパ
ノール、ベンゼン、ジメチルホルムアミド、およびＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミドからなる群から選択される溶
媒を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】前記溶媒から前記窒化アルミニウム粉末
を分離し、そして分離後、該窒化アルミニウム粉末を乾
燥する工程を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】前記粉砕媒体が、酸化ジルコニウム、酸
化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、およ
び炭化タングステンからなる群から選択される材料から
作製される、請求項２に記載の方法。
【請求項９】前記表面修飾剤が、樹脂を含み、そして
更に、アミン類、酸無水物類、およびフェノール類から
なる群から選択される硬化剤を含む、請求項４に記載の
方法。
【請求項１０】前記表面修飾剤が、樹脂を含み、そし
て更に、アミン類、イミダゾール類、オルガノホスフィ
ン類、ウレア類、ルイス酸、およびその組み合わせから
なる群から選択される促進剤を含む、請求項４に記載の
方法。
【請求項１１】前記窒化アルミニウム粉末が、前記樹
脂および前記硬化剤と混合される前にカップリング剤で
処理され、該カップリング剤が、ビニルトリエトキシシ
ラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン（ガンマ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン）、およびメルカプト
トリメトキシシランからなる群から選択される、請求項
９に記載の方法。
【請求項１２】前記窒化アルミニウム粉末が、以下：
アルミニウム容器を用意すること；粒子状アルミニウム
を該アルミニウム容器内へ配置すること；および窒素雰
囲気中で該アルミニウム容器および該粒子状アルミニウ
ムを加熱して、自己伝搬燃焼（self-propagating combu
stion）を進めること；［ここで、該アルミニウム容器は窒素との反応を受け
る］を含む燃焼合成によって製造される、請求項１に記
載の方法。
【請求項１３】前記アルミニウム容器が、約０．０１
〜０．５ｍｍの壁厚を有する容器壁を有する、請求項１
２に記載の方法。
【請求項１４】前記容器壁が穿孔を備える、請求項１
３に記載の方法。
【請求項１５】前記穿孔が、約０．００１〜１．５ｍ
ｍの孔径を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】前記穿孔の総面積が、前記容器壁の総
面積の１〜５０％である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】窒素が、前記アルミニウム容器を通っ
て該アルミニウム容器の底部末端から上部末端へ通過さ
れる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】窒化アルミニウム粉末が、希釈剤とし
て前記アルミニウム容器へ添加され、該希釈剤が、前記
粒子状アルミニウムと該アルミニウム容器の容器壁との
間に配置される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】以下：アルミニウム容器を用意するこ
と；粒子状アルミニウムを該アルミニウム容器内へ配置
すること；および窒素雰囲気中で該アルミニウム容器お
よび該粒子状アルミニウムを加熱して、自己伝搬燃焼
（self-propagating combustion）を進めること［ここ
で、該アルミニウム容器は窒素との反応を受ける］；を
含む燃焼合成による、窒化アルミニウム粉末の製造方
法。
【請求項２０】前記アルミニウム容器が、約０．０１
〜０．５ｍｍの壁厚を有する容器壁を有する、請求項１
９に記載の方法。