JP2003531802A - 高度に層剥離した六方晶窒化ホウ素粉末、その製造方法及び使用 - Google Patents
高度に層剥離した六方晶窒化ホウ素粉末、その製造方法及び使用Info
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Abstract
Description
法及びその結果生じる粉末の使用に関する。
かの方法は、当業界で既知である。h−BNを粉砕するための慣用的一方法は、
Hagio等のJ. Am. Cer. Soc. 72: 1482〜84(1989)(「Hagio」)に開示されてい
る。Hagioによれば、未処理h−BN粉末(約10 μmの粒子サイズ、約5 m2/gの
表面積及び約100 nmの厚みにより特微付けられる)は、空気中で炭化タングステ
ン乳鉢(WC)を用いて磨砕することにより粉砕される。Hagioの磨砕操作の明
らかな目的は、h−BN粉末の表面積を増大させ、それによりその反応性を増大
させることである。この方法で24時間粉砕すると、その結果生じるh−BN粉末
は粒子直径が比較的小さく(2 μm)、表面積が比較的大きく(54 m2/g)、そし
てわずかに比較的薄い(71 nm)。Hagioにより報告されたデータは、粉砕粉末の
最終形状寸法が出発粉末純度によらないということを示唆する。Hagioは小板の
厚みの低減を報告しているが、Hagioの粉砕操作は主にBN粒子破断を生じ、そ
れにより粒子直径を小さくして、表面積増大を生じている。
応性のh−BN粉末は、高密度無加圧焼結h−BN部品を提供するのに有用であ
るということが報告されている。Tsuyoshiにおける各実施例では、未処理h−B
Nは空気中又は窒素中で粉砕されている。
図する。
粉末に関する。
は、六方晶窒化ホウ素粉末を提供し、そして約50〜約300のアスペクト比を有す
る層剥離した六方晶窒化ホウ素粉末を生成するのに有効な条件下において、混合
物中で六方晶窒化ホウ素を粉砕することを含む。
〜約300のアスペクト比を有する六方晶窒化ホウ素粒子を含む粉末をポリマーと
配合して、配合物を生成し、そして窒化ホウ素粒子をポリマー全体に分散させる
のに有効な条件下で配合物を押出機を通して押し出して、押出生成品を作ること
を含む。
造する。従来技術の乾燥粉砕手法は、本質的に粒子破断により(即ち粒子直径を
小さくすることにより)BN粒子を表面積を増大するが、本発明の方法は、粒子
の層剥離により(即ち粒子の厚みを小さくすることにより)表面積を大きくする
。その結果生じる窒化ホウ素粉末は高アスペクト比(大きい粒子直径及び小さい
粒子厚)を有し、これがある用途において、例えばポリマーの押出しのための加
工助剤として有用である。特に本発明の層剥離したBN粉末は、押出し中のダイ
壁/ポリマー界面の摩擦を下げ、押出圧の低減をもたらし、そして更に総メルト
フラクチュアの開始を比較的大きい有効剪断速度にまで遅延させるのにより有効
である。
粉末に関する。粒子のアスペクト比は、粒子直径を粒子の厚みで割って確定され
る。
性滑性セラミック物質である(「h−BN」)。h−BNの周知の異方性は、h
−BN粒子の六角形を示す図1を参照することにより容易に説明され得る。h−
BN粒子小板の直径は図1においてDとして示される寸法であり、a−方向と呼
ばれる。BNは、a−方向の平面で共有結合されている。粒子厚はLcとして示
される寸法であり、これは直径と垂直であり、c−方向と呼ばれる。積重ねられ
たBN六角形(即ちc−方向で)は、相対的に弱いファンデルワールス力によっ
てのみ一緒に保持されている。弱いファンデルワールス力より大きい剪断力がB
N六角形の平面間に付与されると、弱いファンデルワールス力が克服され、平面
が互いに関してスライドする。BNのこれらの平面が互いに対してスライドする
相対的容易性は、h−BNの高滑性の理由の1つであり得る。
表面積は、典型的にはBET吸着技法により、例えばMicromeretics, Flowsorb
II 2300(ジョージア州Norcross)を用いて測定される。
的には約4 μm〜9 μmの平均直径を有する。本明細書中で用いる場合、h−BN
粒子小板の「粒子サイズ」又は「直径」は、図1でDとして示される寸法である
。これは典型的には、走査電子顕微鏡並びに例えばLeeds & Northrup Microtrac
X100(フロリダ州Clearwater)を用いたレーザー散乱技法により測定される。更
に粒子直径D10は、典型的には少なくとも約2 μm、更に典型的には少なくとも
約3 μmである。本明細書中で用いる場合、D10直径は、BN粒子の容積の10%
がその直径より小さい直径である。
しくは約10〜20 nmの厚みを有する。粒子厚は、図1でLcとして示される寸法
である。これは典型的には走査型電子顕微鏡(SEM)により測定され、SEM
直径及び表面積データから、そして粒子小板が多重結晶でない場合、時としては
x線回析線拡大技法(Hagio等のJ. Am. Cer. Soc. 72: 1482〜84(1989)(「Hagi
o」)参照、この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)により、例え
ばSIEMENSモデルD500回析計を用いて、間接的に算定される。
な粉末は、少なくとも0.12(高度に六方晶h−BNの定量化)、好ましくは0.15
より大きい結晶化指数(Hubacekの「Hypothetical Model of Turbostratic Laye
red Boron Nitride,」,J. Cer. Soc. of Japan, 104: 695〜98(1996)、この記載
内容は、参照により本明細書中に含まれる)を有する。好ましくはh−BN粉末
は、約0.20〜約0.55、最も好ましくは約0.30〜約0.55の結晶指数を有する。
化される新規開裂BN表面を露呈する。酸化剤は、これらの新しい表面と反応し
てB2O3を生成する。粉砕中のB2O3の存在は、下記のような粒子の層剥離では
なく粒子の破断に関連すると考えられるが、しかしいくつかのB2O3は、結果的
に生じる粉末中に、用いられた洗浄及び乾燥技法の結果物として存在し得る。得
られる粉末の使用に基づいて、結果的に生じる粉末中のB2O3の量を調整するこ
とが望ましい。特に化粧品の用途に関しては、本発明のh−BN粉末は、得られ
る粉末の湿分に関する性質を増大させる(皮膚を乾燥させない)ために、低重量
分率のB2O3を有するべきである。好ましくは化粧品の用途のためには、本発明
のh−BN粉末は500 ppm以下のB2O3を、更に好ましくは約0 ppm〜約200 ppm
のB2O3を含有する。低B2O3含有量は、注意深い洗浄(例えばドライアルコー
ル、低温水等を用いる溶媒洗浄)及び乾燥(例えば凍結乾燥)によって達成され
得る。
ためには、本発明のh−BN粉末は、少なくとも0.5重量%のB2O3、更に好ま
しくは約0.5重量%〜約5重量%のB2O3を含有する。しかしながらポリマーと食
物と接触が考えられる場合の加工助剤に関しては、化粧品用途に関して前記した
ように低B2O3含有率が望ましい。
は、六方晶窒化ホウ素粉末を提供し、そして約50〜約300のアスペクト比を有す
る層剥離した六方晶窒化ホウ素粉末を生成するのに有効な条件下において、粉砕
混合物中で六方晶窒化ホウ素粉末を粉砕することを含む。
を有する。典型的にはこの開始粉末は、未処理の、本質的に乱層(turbostratic
)(非晶質)窒化ホウ素粉末を「高焼成」処理することにより生成される(Hagio
等の「Microstructural Development with Crystallization of Hexagonal Boro
n Nitride,」, J. Mat. Sci. Lett. 16:795〜798(1997)参照、この記載内容は、
参照により本明細書中に含まれる)。好ましい実施態様では、0.12未満の結晶化
指数を有する微細乱層BN粉末を、約1400〜2300℃で約0.5〜12時間にわたって
窒素中で熱処理する。乱層粉末粒子の微細な1 μm未満の微結晶は熱処理中に更
に高次になり(結晶化され)且つより大きく(1 μm超に)なるので、この熱処
理は、典型的にはより粗いh−BN粉末を生成するよう作用する。典型的な実施
態様では、高焼成h−BN粉末は、1〜20 μm、更に典型的には4〜9 μmの粒子
サイズを有する。
実質的に10重量%未満が用いられる場合には、生産効率は下がる。30重量%より
多くが用いられる場合には、粉砕スラリーの粘度が増大して、低い粉砕効率をも
たらす。
子アルコールの異性体、アセトン及び超臨界CO2であり得る。一実施態様では
、液体は、B2O3が可溶性である任意の液体である。
量%未満が用いられる場合には、スラリーの粘度は効率的粉砕のためには高すぎ
る。95重量%より多くが用いられる場合には、生産性、及び乾燥粉末が望ましい
場合の大容積の溶媒の除去という付加的な負荷の犠牲が存在する。
砕媒体は、少なくとも3 mmの平均直径を有する粗い粉砕媒体である。適切な粉砕
媒体としては、ジルコニア、鋼球、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭化ホ
ウ素、酸化カルシウム及び酸化マグネシウムが挙げられる。粉砕媒体のサイズは
、粉砕物質のアスペクト比に影響を及ぼすためにも用いられ得る。特に微細な1
mmジルコニアを用いる粉砕は、1/8インチ鋼球を用いて同様に粉砕されたh−B
N粉末より小さい粒子直径を有するh−BN粉末を生成する。
めに用いられる。適切な分散剤としては、Rohm & Haas Duramax 3019、Rhodapex
CO/436、Nekal及びTritonシリーズが挙げられる。
アルコールが用いられる。
、磨細機又は振動ミルで行われる。ボールミルがもちいられる場合には、好まし
い粉砕媒体は、磁気分離による粉砕破砕屑の除去を促すために鋼鉄又はその他の
適切な磁性材料である。
い。粉砕が8時間未満にわたって実施される場合、不十分な層剥離が認められる
。粉砕が48時間より長い間実施される場合、粉砕時間の増大による経費付加が生
じる。しかしながら粉砕時間が増大すると、その結果生じる粉末のBN粒子の表
面積は増大する。
うことが判明した。B2O3の生成は温度に伴ってアレニウスの反応速度式に従っ
て増大するため、温度のこの増大は最終的なB2O3濃度に影響を及ぼすことがあ
る。従ってB2O3含有率が低い粉末が望ましい実施態様では、温度は約30℃又は
それより低い温度で維持される。そうでなければ、粉砕混合物の温度は高めるこ
とができる。
ギーは、それらの最も弱い点で、即ちh−BNの積重ねられた六方晶結晶平面は
非常に弱いファンデルワールス力により保持されているのでBNの面(a−方向
)で開裂すると考えられる。Hagio等のJ. Am. Cer. Soc. 72: 1482〜84(1989)(
「Hagio」)(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)の粉砕操作
の初期段階は、これらの面に沿ってBN粒子のいくらかの層剥離を生じると考え
られる。しかしながらこれらの初期層剥離は、広い新規開裂BN表面を空気に露
出させる。空気中の酸素はこれらの新しい反応性表面と反応し、それによりB2
O3を生成する。このB2O3含有量の増大は、粒子破断の不十分な制御に関連す
ると考えられる。
縛られたくはないが、B2O3の剛性が破断を引き起こすということはあり得る。
従って比較的脆性のB2O3を豊富に含むh−BN粒子のその後の粉砕は、実質的
に粒子のさらなる破断を生じ(実質的にさらなる層剥離を伴わずに)、粒子の直
径(その厚みではなく)の低減を実質的に引き起こす。
たときにそれらを付着させて、各h−BN粒子を制約された位置に本質的に固定
するある種の硬質集塊を生成するということもあり得る。この集塊が高速度粉砕
媒体間に捕捉されると、集塊内に拘束された個々の小板がc−方向で(即ち小板
軸に対して垂直に)破断する。
促進して層剥離を促す様式で、粉砕媒体が粒子に衝撃を与えることを液体は可能
にする。
クト比h−BN構造を生じるその能力に関して本質的に制限されていたと考えら
れる。
からB2O3を除去する水性媒体又は任意の他の液体媒体を用いることによって非
制御破断の問題を解決すると考えられる。液体媒体が層剥離したh−BNの表面
からB2O3を除去し、それによりさらなる層剥離を起こさせる作用を有するとい
うことが更に考えられる。B2O3は水中で容易に溶解するということは既知であ
るので、h−BN小板の開裂中にB2O3が生成されるが、B2O3の実質的部分は
水性媒体によりh−BN粒子から洗い落とされ、それにより相対的に純粋な層剥
離したh−BN粒子を残すと考えられる。これらの清浄化粒子の粉砕はさらなる
層剥離(破断でなく)を実質的に生じ、それにより高アスペクト比h−BN粉末
を生成する。その後の層剥離の間に生成される任意のB2O3も水により洗い落と
されるため、層剥離/B2O3生成/B2O3洗浄のサイクルが無限に継続し、それ
により高度に層剥離した超高アスペクト比h−BN粉末を生じ得る。
えば高度に層剥離した高アスペクト比h−BN粉末が望ましい場合には、液体は
、(粒子の破断を防止し、層剥離を促進するために)h−BN粒子からB2O3を
容易に除去するものであるべきである。これらの場合、液体はB2O3を高度に溶
解するもの(即ちB2O3の溶解度が少なくとも0.01 g/ccであるもの)であるべ
きである。選択された粉砕液中でのB2O3の溶解度が与えられた場合、物質平衡
計算を用いて、粉砕液容積と総B2O3の最小比を確定し、BN表面からのB2O3 の有効な除去を達成し得る。他方で、高アスペクト比のBN小板を生成するため
の機構が剪断粉砕である場合には、十分な密度を有する任意の液体を、粉砕媒体
と組合せて用い得る。
径1〜2 μmの薄い小板のBN粉末を生成することも望ましい。これは、層剥離及
び破断したh−BN粒子を生成するために、本発明の粉砕方法を乾燥粉砕(例え
ばHagio等のJ. Am. Cer. Soc. 72: 1482〜84(1989)参照(この記載内容は、参照
により本明細書中に含まれる))と組合せることにより達成され得る。特にh−
BN粉末の平均粒子サイズが約1〜10μmである場合、粒子サイズの変化(例えば
図1の場合に基礎面を横切って半分に粒子を切断すること)は、生成された粒子
の比表面積を有効には変えない(図4参照)。このような場合、粉末の直径のわ
ずかな低減は、高比面積の利点を失うことなく、およそ2〜4倍の多数の粒子を提
供するという利点(これは典型的に、均質性を改良し、従ってBNの性能を改良
する)を提供する。従って好ましい実施態様では、本発明の方法は、約1 μm〜
約2.5 μmの直径を有する層剥離した粒子を生成するのに有効な条件下で、窒化
ホウ素粉末を乾燥粉砕することを更に含む。更に好ましくは、結果的に生じる粉
砕されたh−BN粉末は高アスペクト比を有し、それによって少なくとも約20 m2 /g(好ましくは少なくとも約40 m2/g)の表面積及び約50 nm以下(好ましくは約
20 nm以下)の厚みLcを有し、且つ粒子直径D10が約1 μm〜2.5 μm、更に好ま
しくは約1 μm〜2.25 μmである。好ましくは乾燥粉砕は、粉砕媒体及び粉砕液
体を含む粉砕混合物中での窒化ホウ素粉末の粉砕(「湿式粉砕」)後に実行され
るが、しかしながら乾燥粉砕は湿式粉砕工程の前に実行してもよい。乾燥粉砕後
、得られる粉末を注意深く洗浄、乾燥して、残留B2O3を除去する必要があるこ
ともある。
300のアスペクト比を有する六方晶窒化ホウ素粒子を含む粉末をポリマーと配合
して配合物を生成し、そして窒化ホウ素粒子をポリマー全体に分散させるのに有
効な条件で配合物を押出機を通して押し出して、押出生成物を得ることを含む。
熱可塑性ポリマーの例としては、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、例え
ばアイソタクチックポリプロピレン、線状ポリエチレン、例えば高密度ポリエチ
レン(HDPE)、0.89〜0.92の比重を有する線状低密度ポリエチレンのような
線状低密度ポリエチレン(LLDPE)が挙げられる。Dow Chemical Companyの
INSITE(商標)触媒技法により製造された線状低密度ポリエチレン及びEx
xon Chemical Companyから入手可能なEXACT(商標)ポリエチレンも、本発
明に用いられ得る。これらの樹脂は、総称的にmLLDPEと呼ばれる。これら
の線状低密度ポリエチレンは、エチレンと小比率の例えば炭素数4〜8の、比較的
高級なα−モノオレフィン、典型的にはブテン又はオクテンとのコポリマーであ
る。これらの熱可塑性ポリマーのいずれかは、単一ポリマーであり得るし、ある
いはポリマーの配合物であり得る。従ってEXACT(商標)ポリエチレンはし
ばしば、異なる分子量のポリエチレンとの配合物である。
リマーの例としては、テトラフルオロエチレンと、1又はそれよりも多くのフッ
素化モノマー、例えばヘキサフルオロプロピレンのような炭素数1〜8のフルオロ
オレフィン、及びペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)(この場合、アルキ
ル基が炭素数3〜8である)のような炭素数3〜10のフルオロビニルエーテルとの
溶融−二次加工可能コポリマーが挙げられる。特定のこのようなモノマーとして
は、ペルフルオロ(エチル又はプロピルビニルエーテル)が挙げられる。好まし
くはフルオロポリマーは過フッ素化されており、且つ372℃で0.5 × 103〜5 ×
106 Pa・sの溶融粘度を有する。これらのフルオロポリマーは過フッ素化されて
いるが、過フッ素化されていなくてもよい。例えばフルオロポリマーのフッ素含
有量は、好ましくは少なくとも35重量%である。過フッ素化されていない用いら
れ得るこのようなポリマーの例としては、テトラフルオロエチレン/エチレン及
びクロロトリフルオロエチレン/エチレンコポリマーが挙げられる。
から、多数のその他の熱可塑性ポリマーが本発明において有用であるということ
が明らかである。このような熱可塑性ポリマーはすべて、溶融押出し可能である
ような溶融粘度を有する。
のその他の添加剤及び改質剤、例えばUV安定化剤、粘着防止剤、発泡剤及び充
填材(例えば無機物)を含有し得る。
は約100〜1000 ppm、最も好ましくは約200〜500 ppmである。
)。
ー押出機が挙げられる(米国特許第5,688,457号(Buckmaster等)参照、この記
載内容は参照により本明細書中に含まれる)。
特許第2,911,508号、米国特許第3,125,547号、米国特許第5,688,457号(Buckmas
ter等)、Yip等のANTEC 1999, Tech. Papers, 45, New York(1999)参照、これら
の記載内容は参照により本明細書中に含まれる)。要するに、窒化ホウ素粉末及
びポリマーは、ミキサー中で配合される。配合物はホッパーに供給され、ホッパ
ーが押出機に送り込む。ポリマーは、溶融ポリマー全体に窒化ホウ素粒子を分散
させるのに十分な剪断を付与する押出機中で溶融される。
して、押出し生成物中で窒化ホウ素粉末の所望濃度を達成することを更に含む。
例えばフルオロエラストマー加工助剤(例えばDynamar(商標)(Dynecon)、Vi
ton(商標)(DuPont Dow Elastomers))と組み合わせることができる。このよ
うな組み合せは、相乗効果を提供し得る。
ことを実証する。
ートン)で、3つの粉砕実験を実施した。実験はすべて、約8 m2/gの表面積及び
約6 μmの平均容積粒子小板直径を有する高黒鉛化指数(0.4超)粉末を用いて開
始した。ミルへの投入物は、225グラムの窒化ホウ素、並びにミルのほぼ半分の
容積を充填する1/4インチスチール媒体であった。500 rpmで30分間にわたって乾
式で第一実験を実施した。その結果生じた粉末は高度に汚染されており、レーザ
ー散乱分析用に散乱させるのが困難であった。しかしながら粒子サイズは、SE
Mにより、マイクロメートル以下であることが判明し、約0.25 μmであると考え
られる(図2〜3参照)。Miromeritics Digisorb Analyzerでの単一点技法によ
り表面積を102 m2/gであると測定した。次の2つの二重反復実験は、Stoddard溶
媒粉砕媒体(CAS No.8052-41-3)を用いて実行した。その結果生じた平均容
積粒子サイズは、それぞれ6.835 μm及び5.654 μmと測定された。表面積は、そ
れぞれ33 m2/g及び22.6 m2/gであると測定された。SEMは、粒子がミクロン以
下でないことを確証した。
結晶性六方晶窒化ホウ素粉末であるCTF5を、この実施例のための原料BN物
質として選定した。この高度に焼成された物質は、7.97 m2/gの比表面積及び約3
.4 μmの粒子サイズD10を有する。その黒鉛化指数は0.40超である。
極性分散剤及びスチール粉砕媒体を含む粉砕混合物を、以下の表に提示した詳細
に従って配合した。
18L-5(ケンタッキー州フローレンス)中に注ぎ入れ、約4〜48時間にわたって粉砕
した。
D10及び粒子厚Lcを、表1及び2に提示する。
状及び表面積の適切な測定値でないということを示した。その代わりに、レーザ
ー散乱によりサイズを測定し、そして走査電子顕微鏡により確証することによっ
て、記載されたような粉砕が、BN小板の層剥離により高表面積粉末を生成する
ことを理解し得る。表面積の増加は、粉砕エネルギーの入力(時間)と線状に相
関する。層剥離粉砕では、レーザー散乱技法により測定したときの粒子直径の変
化が小さい。
細書中に含まれる)は、窒化ホウ素を含むある種の発泡セル核形成剤を、熱可塑
性ポリマーに添加すると、全体的なメルトフラクチュアが開始しない最大押出速
度が大きくなることを報告している。このような粉末は、好ましくは0.001〜5重
量%の範囲であり、且つ約0.5 μm〜20 μmの粒子サイズを有することをBuckmas
terは教示する。比較的大きいBN粒子よりも、5 μm未満、通常は約2〜5 μmの
範囲のBN粒子が好ましくは選択されることもBuckmasterは教示する。Yip等の
「The Effect Of The Boron Nitride Type And Concentration On The Rheology
And Processability Of Molten Polymers」,ANTEC 1999, Tech. Papers, 45, N
ew York(1999)(「Yip」)(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる
)は、このような加工処理に及ぼす異なるBN型の作用を調べて、(a)集塊化
粉末は望ましくなく;(b)酸素及び/又はB2O3を多く有する粉末(例えば約5
重量%O2及び2重量%B2O3)は望ましくなく;そして(c)良好な分散性を有
する粉末が望ましいことを教示した。
力において、Buckmaster及びYipに示されたのと実質的に同一の押出ラインで、
以下の表3に示した粉末の有用性を調べた。特に全体的なメルトフラクチュア(
「GMF」)が開始するときの最大剪断速度に及ぼすBN粉末の特性変化の影響
を試験した。
末を使用すると、全体的なメルトフラクチュアが発生する剪断速度が最大であっ
た。更に、最良に作用した2つの粉末は、高温で熱処理したものであった。前記
のように、これら高焼成粉末は、高度に六方晶格子を有する。これらの物質の表
面は一般に、その上に付着した任意の官能基を有さない(即ちそれらは化学的に
清浄である)。これらの表面の清浄性は、低摩擦性をもたらすと考えられる。従
って加工助剤としてBNを用いる場合、高度に六方晶格子を有するBN粉末を用
いることが望ましい。
い粒子は側面積が小さく、これは圧力降下を低減させるための機構がダイ堆積で
ある場合に好ましい。更にこのような小さい側面壁は、ダイ壁上に堆積した場合
に、低抗が小さいためにより付着性であり得る。従って加工助剤としてBNを用
いる場合、高アスペクト比を有するBN粉末、例えば本発明の粉末を用いるのが
望ましい。
得る(四ホウ酸カルシウム及び有機酸塩に関してBuckmasterが記載したのと同様
の方法で)。この知見は、O2/B2O3が望ましくないというYipの結論と明らか
に矛盾することに留意すべきである。従って、加工助剤としてBNを用いる場合
には、少なくとも0.5重量%のB2O3を含有するBN粉末を用いることが望まし
い。
持されない。
T5)は二番目に良好な粉末であった。従って、表面積自体はBN加工助剤粉末
の有用性を決定するに際して大きな要素であるとは思われない。
たBN粉末が、最も望ましいポリマー押出助剤である。
めのものであり、以下の特許請求の範囲により定義される本発明の本質及び範囲
を逸脱しない限り、当業者によりそこに変更が成され得ることが理解される。
を作り上げる。
顕微鏡(「SEM」)写真である。
である。
フである。
めのものであり、特許請求の範囲により定義される本発明の本質及び範囲を逸脱
しない限り、当業者によりそこに変更が成され得ることが理解される。 従って本発明の実施形態としては下記のものを挙げることができる: (実施形態1) 約50〜約300のアスペクト比を有する六方晶窒化ホウ素粒
子を含む粉末。 (実施形態2) 前記粒子が少なくとも約20 m2/gの表面積を有する、実施
形態1記載の粉末。 (実施形態3) 前記粒子が少なくとも約40 m2/gの表面積を有する、実施
形態2記載の粉末。 (実施形態4) 前記粒子が少なくとも約60 m2/gの表面積を有する、実施
形態3記載の粉末。 (実施形態5) 前記粒子が約1 μmより大きい特微直径を有する、実施形
態1記載の粉末。 (実施形態6) 前記粒子が約1 μm〜約2.5 μmのD10直径を有する、実施 形態1記載の粉末。 (実施形態7) 前記粒子が約50 nm以下の厚みを有する、実施形態1記載
の粉末。 (実施形態8) 粉末が少なくとも0.15の結晶化指数を有する、実施形態1 記載の粉末。 (実施形態9) 粉末が約500 ppm以下のB2O3を含む、実施形態1記載の
粉末。 (実施形態10) 粉末が少なくとも約0.5重量%のB2O3を含む、実施形
態1記載の粉末。 (実施形態11) 六方晶窒化ホウ素粉末を提供し、そして 約50〜約300のアスペクト比を有する層剥離した六方晶窒化ホウ素粉末を生成
するのに効果的な条件において、粉砕混合物中で前記六方晶窒化ホウ素を粉砕す ること、 を含む、層剥離した六方晶窒化ホウ素の製造方法。 (実施形態12) 前記提供工程が原料窒化ホウ素粉末を高焼成処理するこ とを含む、実施形態11記載の方法。 (実施形態13) 前記六方晶窒化ホウ素粉末が少なくとも0.15の結晶化指 数を有する、実施形態11記載の方法。 (実施形態14) 前記六方晶窒化ホウ素粉末が、粉砕混合物の約5重量%
〜約30重量%である、実施形態11記載の方法。 (実施形態15) 前記粉砕混合物が粉砕媒体及び粉砕液体を含む、実施形 態11記載の方法。 (実施形態16) 前記粉砕媒体がジルコニア、鋼球、アルミナ、窒化ケイ 素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化カルシウム又は酸化マグネシウムである、実 施形態15記載の方法。 (実施形態17) 前記粉砕媒体が約1 mm〜約20 mmの平均直径を有する、
実施形態15記載の方法。 (実施形態18) 前記粉砕液体が、B2O3が可溶性である任意の液体であ る、実施形態15記載の方法。 (実施形態19) 前記粉砕液体が水、メタノール、エタノール、プロパノ ール、ブタノール、低分子量アルコールの異性体、アセトン又は超臨界CO2で
ある、実施形態15記載の方法。 (実施形態20) 前記粉砕液体が、前記粉砕混合物の約70重量%〜約90重 量%である、実施形態15記載の方法。 (実施形態21) 分散剤を粉砕混合物に添加することを更に含む、実施形 態11記載の方法。 (実施形態22) 約1重量%〜20重量%アルコールを前記粉砕混合物に添
加することを更に含む、実施形態11記載の方法。 (実施形態23) 前記粉砕を約8〜約48時間にわたって行う、実施形態1
1記載の方法。 (実施形態24) 粉砕温度が約30℃以下である、実施形態11記載の方法 。 (実施形態25) 前記粉砕の前又は後に、六方晶窒化ホウ素粉末を乾式粉 砕することを更に含む、実施形態11記載の方法。 (実施形態26) 約50〜約300のアスペクト比を有する六方晶窒化ホウ素
粒子を含む粉末を、ポリマーと配合して配合物を生成し、そして 前記窒化ホウ素粒子をポリマー全体に分散させるのに有効な条件下で、前記配 合物を押出機を通して押し出して、押出生成物を得ること、 を含む、溶融ポリマーの押出方法。 (実施形態27) 前記配合がv−配合を含む、実施形態26記載の方法。 (実施形態28) 前記配合物が約0〜5000 ppmの前記粉末を含む、実施形
態26記載の方法。 (実施形態29) 前記配合物が約100〜1000 ppmの前記粉末を含む、実施
形態28記載の方法。 (実施形態30) 前記配合物が約200〜500 ppmの前記粉末を含む、実施形 態29記載の方法。 (実施形態31) 前記粒子が少なくとも約20 m2/gの表面積を有する、実
施形態26記載の方法。 (実施形態32) 前記粒子が少なくとも約40 m2/gの表面積を有する、実
施形態31記載の方法。 (実施形態33) 前記粒子が少なくとも約60 m2/gの表面積を有する、実
施形態32記載の方法。 (実施形態34) 前記粒子が約1 μmより大きい特微直径を有する、実施
形態26記載の方法。 (実施形態35) 前記粒子が約1 μm〜約2.5 μmのD10直径を有する、実 施形態26記載の方法。 (実施形態36) 前記粒子が約50 nm以下の厚みを有する、実施形態26
記載の方法。 (実施形態37) 前記粉末が少なくとも0.15の結晶化指数を有する、実施 形態26記載の方法。 (実施形態38) 前記ポリマーが熱可塑性ポリマーである、実施形態26 記載の方法。 (実施形態39) 押出生成品中で窒化ホウ素粉末の所望の濃度を達成する のに有用な条件下で、未処理ポリマーと前記押出生成品を混合することを更に含 む、実施形態26記載の方法。 (実施形態40) フルオロエラストマーポリマー加工助剤を配合物に添加 することを更に含む、実施形態26記載の方法。
Claims (40)
- 【請求項1】 約50〜約300のアスペクト比を有する六方晶窒化ホウ素粒子
を含む粉末。 - 【請求項2】 前記粒子が少なくとも約20 m2/gの表面積を有する、請求項
1記載の粉末。 - 【請求項3】 前記粒子が少なくとも約40 m2/gの表面積を有する、請求項
2記載の粉末。 - 【請求項4】 前記粒子が少なくとも約60 m2/gの表面積を有する、請求項
3記載の粉末。 - 【請求項5】 前記粒子が約1 μmより大きい特微直径を有する、請求項1
記載の粉末。 - 【請求項6】 前記粒子が約1 μm〜約2.5 μmのD10直径を有する、請求項
1記載の粉末。 - 【請求項7】 前記粒子が約50 nm以下の厚みを有する、請求項1記載の粉
末。 - 【請求項8】 粉末が少なくとも0.15の結晶化指数を有する、請求項1記載
の粉末。 - 【請求項9】 粉末が約500 ppm以下のB2O3を含む、請求項1記載の粉末
。 - 【請求項10】 粉末が少なくとも約0.5重量%のB2O3を含む、請求項1
記載の粉末。 - 【請求項11】 六方晶窒化ホウ素粉末を提供し、そして 約50〜約300のアスペクト比を有する層剥離した六方晶窒化ホウ素粉末を生成
するのに効果的な条件において、粉砕混合物中で前記六方晶窒化ホウ素を粉砕す
ること、 を含む、層剥離した六方晶窒化ホウ素の製造方法。 - 【請求項12】 前記提供工程が原料窒化ホウ素粉末を高焼成処理すること
を含む、請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 前記六方晶窒化ホウ素粉末が少なくとも0.15の結晶化指数
を有する、請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 前記六方晶窒化ホウ素粉末が、粉砕混合物の約5重量%〜
約30重量%である、請求項11記載の方法。 - 【請求項15】 前記粉砕混合物が粉砕媒体及び粉砕液体を含む、請求項1
1記載の方法。 - 【請求項16】 前記粉砕媒体がジルコニア、鋼球、アルミナ、窒化ケイ素
、炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化カルシウム又は酸化マグネシウムである、請求
項15記載の方法。 - 【請求項17】 前記粉砕媒体が約1 mm〜約20 mmの平均直径を有する、請
求項15記載の方法。 - 【請求項18】 前記粉砕液体が、B2O3が可溶性である任意の液体である
、請求項15記載の方法。 - 【請求項19】 前記粉砕液体が水、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール、低分子量アルコールの異性体、アセトン又は超臨界CO2であ
る、請求項15記載の方法。 - 【請求項20】 前記粉砕液体が、前記粉砕混合物の約70重量%〜約90重量
%である、請求項15記載の方法。 - 【請求項21】 分散剤を粉砕混合物に添加することを更に含む、請求項1
1記載の方法。 - 【請求項22】 約1重量%〜20重量%アルコールを前記粉砕混合物に添加
することを更に含む、請求項11記載の方法。 - 【請求項23】 前記粉砕を約8〜約48時間にわたって行う、請求項11記
載の方法。 - 【請求項24】 粉砕温度が約30℃以下である、請求項11記載の方法。
- 【請求項25】 前記粉砕の前又は後に、六方晶窒化ホウ素粉末を乾式粉砕
することを更に含む、請求項11記載の方法。 - 【請求項26】 約50〜約300のアスペクト比を有する六方晶窒化ホウ素粒
子を含む粉末を、ポリマーと配合して配合物を生成し、そして 前記窒化ホウ素粒子をポリマー全体に分散させるのに有効な条件下で、前記配
合物を押出機を通して押し出して、押出生成物を得ること、 を含む、溶融ポリマーの押出方法。 - 【請求項27】 前記配合がv−配合を含む、請求項26記載の方法。
- 【請求項28】 前記配合物が約0〜5000 ppmの前記粉末を含む、請求項2
6記載の方法。 - 【請求項29】 前記配合物が約100〜1000 ppmの前記粉末を含む、請求項
28記載の方法。 - 【請求項30】 前記配合物が約200〜500 ppmの前記粉末を含む、請求項2
9記載の方法。 - 【請求項31】 前記粒子が少なくとも約20 m2/gの表面積を有する、請求
項26記載の方法。 - 【請求項32】 前記粒子が少なくとも約40 m2/gの表面積を有する、請求
項31記載の方法。 - 【請求項33】 前記粒子が少なくとも約60 m2/gの表面積を有する、請求
項32記載の方法。 - 【請求項34】 前記粒子が約1 μmより大きい特微直径を有する、請求項
26記載の方法。 - 【請求項35】 前記粒子が約1 μm〜約2.5 μmのD10直径を有する、請求
項26記載の方法。 - 【請求項36】 前記粒子が約50 nm以下の厚みを有する、請求項26記載
の方法。 - 【請求項37】 前記粉末が少なくとも0.15の結晶化指数を有する、請求項
26記載の方法。 - 【請求項38】 前記ポリマーが熱可塑性ポリマーである、請求項26記載
の方法。 - 【請求項39】 押出生成品中で窒化ホウ素粉末の所望の濃度を達成するの
に有用な条件下で、未処理ポリマーと前記押出生成品を混合することを更に含む
、請求項26記載の方法。 - 【請求項40】 フルオロエラストマーポリマー加工助剤を配合物に添加す
ることを更に含む、請求項26記載の方法。
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