JP2015511656A - 酸化アルミニウムで被覆された熱伝導性板状顔料 - Google Patents

Abstract

本発明は、基材、およびそれに適用される酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物を含む被覆からなる熱伝導性顔料、これらの顔料の製造方法およびこれらの使用に関する。

Description

本発明は、顔料、特にフレーク状基材およびその上に位置する酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物の層からなる熱伝導性顔料、その顔料を含む熱伝導性組成物、ならびに前記顔料および組成物の使用、特に高電圧電気機械の絶縁のための使用に関する。

電気機械および装置、特に大電流が流れる高電圧電気機械、ほんの数例を挙げれば、例えば発電機、ステータコア、ロータまたはケーブル束などは、確実に自発放電から保護されなければならない。同時に、装置の電力容量を十分に利用することができるようにするために、可能な限り最も直接的な方法で、動作中に形成された熱を安価に放散させる必要がある。したがって、この種の装置は、同時に間接冷却、例えば冷却ガスまたは空気流中での冷却などと組み合わせた高価な絶縁層が設けられている。高電圧電気機械の電力は絶えず増加し、装置による発熱、ならびにそれによる電気絶縁およびまた熱放散の両方を理想的に促進する絶縁層のための高性能材料の要求が増加している。

したがって、形成された熱を、単純な空気または冷却ガス冷却によって放散できるようにするために、使用される絶縁層の熱伝導率を向上させるための方法について、極めてコンパクトな電気ケーブルパッケージの場合でさえ、常に探索されている。

高電圧機械の絶縁の目的のために、これまで純粋な絶縁ポリマーまたはフィラーを含むポリマーの使用の他、いわゆるマイカ紙の使用、ここでマイカ粒子は、接着力が紙状構造を生じさせるような方法で、支持体材料上に配置することができるものがこれまでになされ、これらは支持体材料から取り外すことができ、ストリップ形態材料の形態、いわゆる絶縁テープの形態で、巻線を絶縁するために用いることができる。これらのマイカ紙は、機械的に、ガラス繊維布または他の材料を用いて安定化することができ、それらのその後の使用において合成樹脂を含浸させることができる。

マイカは、その高誘電強度により、高電圧ケーブルの絶縁のために粒子形態で特に良好に使用することができる誘電材料であるが、極めて低い熱伝導率を有する。
したがって、この種の絶縁層の熱伝導率を改善する試みがなくなることはなかった。

高電圧装置のための絶縁層は、マイカ紙を含む前述の多層誘電パッケージから本質的になるか、全く同じパッケージであって、絶縁すべき装置部品の周りに巻かれた後に封入され、よって樹脂材料で含侵され、その後、後者がコンパクトな本体を形成するために固化されたものから本質的になるか、問題となる装置部品の表面への塗装に類似した直接被覆から本質的になるか、または絶縁すべき装置部品を固化された形態で囲むコンパクトフィラー含有樹脂から本質的になる。

これらの各態様において、絶縁全体の熱伝導率の改善する添加剤を導入することができる。
例えば、DE 197 18 385 A1は、熱伝導性添加剤、例えば窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、および/または炭化ケイ素の粒子を含む塗料からなる電気機械の構成部分のための被覆を開示している。
WO 2008/091489 A1は、マイカフレークの他に、１μｍまでの六方晶窒化ホウ素および任意にさらに熱伝導性材料を含む、修飾されたマイカ紙の形態の絶縁テープを記載している。

WO 2005/123867は、絶縁すべき部品を連続成形として囲む無機／有機樹脂ベース組成物であって、１μｍまでの全長およびアスペクト比３〜１００を有する熱伝導性フィラーを含むものが記載されている。
WO 2008/042076にはまた、１μｍまでの全長を有し、それぞれ樹脂シース（sheath）で囲まれた熱伝導性材料をフィラーとして含む、熱伝導性樹脂組成物が記載されている。

マイカの他にまた熱伝導性粒子を含む、上述の出願は、両方の種の粒子が、組成物中にランダムに分布し、組成物全体の実際の構成に依存して熱伝導率または誘電絶縁に焦点をおいている点、またはマイカおよび熱伝導性添加剤が全体の絶縁の異なる層に配置されているのいずれかである点で共通するが、これは絶縁層の製造をより困難に、および高額にする。

したがって、簡単な方法で製造することができ、様々な構成の従来の絶縁組成物に用いることができ、およびバランスのとれた比率で誘電および熱伝導特性の両方を有する、絶縁組成物のための熱伝導性添加剤を見出すことが望ましいであろう。
したがって、本発明の目的は、様々な絶縁の態様において、特に高電圧機械のために、可変の方法で用いることができ、同時に高誘電強度および良好な熱伝導率に加えて誘電特性を有し、今日まで使用されているマイカの代替物としての役割を果たすことができ、また簡単なプロセスを介して、安価に製造することができる熱伝導性添加剤を提供することである。

本発明のさらなる目的は、この種の添加剤の製造方法にある。
また、本発明の目的は、熱伝導性組成物、特に絶縁目的のためのものを提供すること、および熱伝導性添加剤の使用を示すことにある。

本発明の目的は、フレーク状誘電基材およびその上に配置された層からなり、これは層の総重量に基づいて、少なくとも８０重量％の酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物を含む。
本発明の目的はまた、フレーク状誘電基材が、層の総重量に基づいて、少なくとも８０重量％の酸化アルミニウム水和物からなる層で被覆され、続いて焼成される熱伝導性顔料の製造方法によって達成される。

本発明の目的は、前記熱伝導性顔料を含む熱伝導性組成物によって、同様に達成される。
本発明の目的は、特に高電圧電気機械の絶縁のための塗料、被覆、プラスチック、樹脂組成物、セラミック材料およびガラスにおけるフィラーとしての熱伝導性顔料の使用によって同じく達成される。

本発明に係る熱伝導性顔料は、フレーク状誘電基材を有する。好適な基材は、特に天然もしくは合成マイカフレーク、Ａｌ_２Ｏ_３フレーク、ＳｉＯ_２フレーク、ガラスフレーク、ホウケイ酸フレーク、セリサイトフレーク、カオリンフレーク、タルクフレークまたはこれらの混合物である。

高誘電強度を有することから、特に好ましいのは、天然または合成マイカフレークおよびＡｌ_２Ｏ_３フレークであり、Ａｌ_２Ｏ_３フレークの場合においては、追加的に、後続する被覆を用いて、小さく、極めて薄い出発フレークをつなげて、より大きなフレーク状凝集体を形成することもまた可能である。

本発明の意味において、フレーク状は、その頂部および底部側をもち、互いに平行で、その長さおよび幅寸法が顔料の最大寸法を表す２つの表面を有する平坦な構造を意味する。フレークの厚みを表す前記表面間の分離は、対照的により小さな寸法を有する。

本発明の顔料のための前記全ての基材の長さおよび幅寸法は、２〜１０００μｍ、好ましくは１０〜４００μｍ、および特に１５〜１００μｍの範囲である。それはまた、通常、基材の粒子サイズと呼ばれる値を表す。これは、それ自体厳密ではないが、前記範囲内の比較的大きな粒子サイズの基材が好ましい。基材の厚みは、一般的に０．０５〜５μｍであり、好ましくは０．１〜４．５μｍ、および特に好ましくは０．２〜１μｍである。

基材は、少なくとも２、好ましくは少なくとも１０および特に好ましくは少なくとも５０のアスペクト比（厚みに対する長さの比）を有する。
この種の基材は、フィラーとして、または代わりに効果顔料の基材としても市販されており、様々な製造業者によって提供され、製造されている。
基材として用いられるＳｉＯ_２フレークもまた、例えばWO 93/08237に記載されたベルトプロセスによって、出発物質として水ガラス溶液を用いて製造することができる。

酸化アルミニウムフレークは好ましくは単結晶の形態で使用され、これはEP 763 573 B1に記載の方法によって製造することができ、ここでこれらは効果顔料のための基材として記載され、結晶中に、酸化アルミニウムの他に、例えばＴｉＯ_２などの少量のドーパントを含んでいてもよい。

前述の基材の粒子サイズは、レーザー回折による体積加重測定におけるｄ_９０値に関し、これは例えばMalvern Mastersizer 2000を使用して決定することができる。前述の値は、実質的に本発明の顔料の粒子サイズに相当するが、これは基材上に位置する層がわずかにすぎない厚みであるために、前記範囲に同様に入るためである。特に、マイカまたはＡｌ_２Ｏ_３を含む基材をベースとする本発明の顔料の粒子サイズは１０００μｍの値まで増大させることができる。

平均粒子サイズｄ_５０は、前述のレーザー回折法によって同様に決定することができ、用いられる基材およびまた本発明の熱伝導性顔料の両方について、５〜４００μｍ、特に１５〜３００μｍの範囲にある。

本発明によれば、層の総重量に基づいて、少なくとも８０重量％、特に少なくとも９０重量％、および好ましくは少なくとも９５重量％の酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物をフレーク状誘電基材の表面に配置する。酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物の層における割合は、層の総重量に基づいて１００％であることもできる。ここで酸化アルミニウム水和物の割合は、本発明の顔料の好ましい製造方法を介して生じ、ここではまず酸化アルミニウム水和物がフレーク状誘電基材上に適用され、誘電基材はその後焼成工程において酸化アルミニウムに変換される。層の焼成は、常に層全体の１００％の変換をもたらすものではないので、酸化アルミニウム水和物の一部が層に生じ得る。層の酸化アルミニウム／酸化物水和物の割合は、したがって、酸化アルミニウムからなるか、または酸化アルミニウムおよび酸化アルミニウム水和物からなる。しかしながら、層中の酸化アルミニウム水和物の割合は、層中の酸化アルミニウムおよび酸化アルミニウム水和物の総含有量に基づいて、好ましくは５０％以下、特に２０％以下、特に好ましくは５％以下である。

本発明の顔料の熱伝導率を向上させること、アルミニウムイオン含有層の適用を簡単にすること、またはそれらの基材への密着性を高めることを意図して、酸化アルミニウム水和物及び酸化アルミニウムの他に、さらに金属酸化物または金属酸化物水和物がまた、フレーク状誘電体基板上の層に存在していてもよい。これらのさらなる金属酸化物または金属酸化物水和物の割合は、ここでは層の総重量に基づいて、それぞれの場合において、２０重量％まで、特に０．１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％である。例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）または酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）は層中に、前記割合で存在していてもよく、好ましくは酸化マグネシウムおよび酸化ケイ素が用いられる。ある割合のＭｇＯが特に好ましい。

全体として、本発明の熱伝導性顔料は、３０〜９０重量％の基材および、酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物を含む１０〜７０重量％の層からなり、基材と層との和は１００重量％である。
組成は前記範囲内で変化してもよく、４０〜６０重量％の基材および６０〜４０重量％の層の割合が好ましい。

本発明はまた、熱伝導性顔料の製造方法であって、フレーク状誘電基材が、層の総重量に基づいて少なくとも８０重量％の酸化アルミニウム水和物からなる層で被覆され、続いて焼成される、前記方法に関する。
用いられるフレーク状基材は、対応するサイズ比において既に上述したとおりである

酸化アルミニウム水和物層は、アルミニウム塩の好適な前駆体、および任意に前述したとおり、さらなる金属塩から、好ましくは湿式化学法によって、および無機出発材料、特に対応する金属のハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩またはシュウ酸塩から製造する。特に好ましいのは、ハロゲン化物、特に塩化物の使用である。特に好ましいのは塩化アルミニウム、または塩化アルミニウムおよび塩化マグネシウムの使用である。

この種の方法自体は既に知られている。湿式被覆の場合において、基材を水に懸濁させ、１または任意に２以上の加水分解性金属塩を、加水分解に好適なｐＨで添加する。ここでｐＨは、好ましくは、二次析出物が発生せず、対応する金属水酸化物、特に水酸化アルミニウムが、フレーク状基材上に直接析出するように選択する。ここで、ｐＨは通常一定に維持され、これは酸または塩基の添加によって達成される。水酸化アルミニウムを含む層の適用後、顔料を懸濁液から分離し、乾燥によって脱水し、酸化アルミニウム水和物層が得られる。得られた顔料を続いて焼成する。焼成は３００〜１２００℃の温度で、好ましくは６５０〜９５０℃の温度で行う。焼成の間、全ての、または少なくとも一部の酸化アルミニウム水和物は酸化アルミニウムに転換される。
反応時間は、通常１０分〜４時間であり、焼成時間は１０分〜２時間である。

酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物を含む、完成した層は、１０〜１０００ｎｍの、特に４０〜３００ｎｍの層厚を有している。
本発明の熱伝導性顔料は、好ましくは、単に、フレーク状誘電基材と、その上に位置する、少なくとも８０重量％の酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウムおよび酸化アルミニウム水和物、ならびにまた任意に既に上述したさらなる金属酸化物または金属酸化物水和物を含む単層とからなる。

組成は、特に以下の通りである：
基材−酸化アルミニウム
基材−酸化アルミニウム＋２０重量％までのＭｇＯ
基材−酸化アルミニウム＋２０重量％までのＳｉＯ_２
基材−酸化アルミニウム＋酸化アルミニウム水和物
基材−酸化アルミニウム＋酸化アルミニウム水和物＋２０重量％までのＭｇＯ
基材−酸化アルミニウム＋酸化アルミニウム水和物＋２０重量％までのＳｉＯ_２

以下の組成が好ましい：
マイカフレーク−酸化アルミニウム
マイカフレーク−酸化アルミニウム＋２０重量％までのＭｇＯ
マイカフレーク−酸化アルミニウム＋２０重量％までのＳｉＯ_２
マイカフレーク−酸化アルミニウム＋酸化アルミニウム水和物
マイカフレーク−酸化アルミニウム＋酸化アルミニウム水和物＋２０重量％までのＭｇＯ
マイカフレーク−酸化アルミニウム＋酸化アルミニウム水和物＋２０重量％までのＳｉＯ_２
および
Ａｌ_２Ｏ_３フレーク−酸化アルミニウム
Ａｌ_２Ｏ_３フレーク−酸化アルミニウム＋酸化アルミニウム水和物
ここで、後者の場合において、フレーク状Ａｌ_２Ｏ_３基材、好ましくは単結晶フレーク状基材は、例えばEP 763 573 B1において記載された方法によって製造することができる。

他の方法によって製造されたフレーク状Ａｌ_２Ｏ_３基材とは対照的に、この種の単結晶基材はコランダム結晶構造を有し、酸化アルミニウム含有層の適用後、焼成の間、コランダム結晶構造を保ち続け、これは適用された酸化アルミニウム水和物または生成した酸化アルミニウムが基材上でエピタキシャル成長するため、同様にこの結晶構造に強制的になるためである。

詳細には、基材の被覆中、第１の工程において、水含有水酸化アルミニウムを、基材上に堆積し、その後熱的に乾燥し、脱水する。後続する工程において選択される乾燥および焼成条件に依存して、ならびに基材および層組成に依存して、酸化アルミニウム水和物、α−もしくはγ−酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウムセラミックが層中に形成する。極めて微粉化した無機粒子、例えばコランダムを含むものは、水酸化アルミニウムの堆積の間、同様に共沈することができ、よって層中に同様に存在する。

コランダム構造の酸化アルミニウムは、シリケート基材材料上への酸化アルミニウム水和物の沈殿の場合において通常得られるγ−酸化アルミニウムよりも高い熱伝導率を有する。

また、単結晶形態の場合において、およびまた基材材料としての全ての他の酸化アルミニウムフレークの場合において、極めて微粉化したフレーク状基材の集合体は、極めて高い割合の酸化アルミニウムと成る、より大きなＡｌ_２Ｏ_３顔料を形成し、これは、本発明の酸化アルミニウム含有層の適用によって達成することができる。かかる集合体は、それ自体が熱伝導性組成物中の表面に、互いに並んでよく配列し、これによりマイカ紙に類似した、実質的に連続した平坦な構造をもたらすが、高い誘電強度と同時に高い熱伝導性および良好な誘電挙動を有する。

本発明に係る熱伝導性顔料がまた、それぞれの適用媒体へ組み込むために表面処理を必要とする場合において、効果顔料のための通常の後処理の被覆法が適しているが、逆効果を有し得る無機後被覆による顔料の熱伝導率の減少を避けるため、本発明の場合には有機後被覆処理に制限されるべきである。改良された顔料の分散性および適応性を果たすかかる有機後被覆の例は、例えばUS 5,759,255、DE 43 17 019、DE 39 29 423、EP 0 492 223、EP 0 141 174、EP 0 764 191またはEP 0 465 805に見ることができ、これらの開示内容を参照により本明細書に組み込む。

本発明は、適用媒体に応じて、本発明の熱伝導性顔料の有機後被覆有りおよび無しの両方を網羅する。有機被覆の適用のプロセスステップは、任意に、本発明の他の工程の後に直接または、後で行うことができる。ここで適用される有機物質は、全体の顔料の０．１〜５重量％、好ましくは０．５〜３重量％の割合を含むにすぎない。

本発明は、さらに本発明に係る熱伝導性顔料を含む熱伝導性組成物に関する。本発明の顔料は、その極めて微粉化された形態によって、極めて可変な方法で用いることができるため、実質的に全ての既知の絶縁組成物に使用することができる。これは、強固なおよびまた柔軟な電気絶縁性組成物に適用される。

これらは、例えば、柔軟である絶縁テープであり、これらは本発明の顔料を、主要な絶縁テープの総重量に基づいて９５重量％までにできる高濃度で、平坦な配列で含み、ここで本発明の顔料は、良好な熱伝導率と同時に高誘電力を有する、瓦の様式で構築された緻密層を形成することができる。この種の絶縁テープは、一般にしっかりと隙間なしにテープを巻くことができるようにするために、ガラス繊維基材または他の適切な基板材料で補強されており、任意に追加的に、柔軟性を維持しながらテープに機械的強度を提供するために、プラスチック樹脂を含浸させてもよい。

しかしながら、本発明の熱伝導性組成物は、同様に、直接被覆を、好ましくは塗料の形態ですることができ、ここで本発明の顔料は、発熱基材上の使用に適している標準的な光沢塗料中に組み込まれる。本発明の顔料は、塗料に対して通常である、塗料の重量に基づいて４０重量％までの濃度で組み込むことができる。

また、本発明の熱伝導性顔料はまた、硬化した成型体として、前述の絶縁テープの周りを追加的に、あるいは絶縁される機械部品の周りの単一の絶縁手段として、絶縁目的のために用いられる鋳造材料にもまた組み込むことができる。ここで本発明の顔料の濃度は、鋳造材料または成形体の総重量に基づいて７０重量％までである。

本発明の熱伝導性顔料の含有量の下限は、全ての用途に対して、各場合において、組成物の重量に基づき１０重量％とみなされ、これはより低い割合が、本発明の組成物の不十分な熱伝導率をもたらすためである。

前述の熱伝導性組成物のそれぞれにおいて、本発明の熱伝導性顔料を、酸化アルミニウム粒子、窒化ホウ素粒子、炭化ホウ素粒子、炭窒化物粒子、炭化アルミニウム粒子、窒化アルミニウム粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、酸化マグネシウム粒子、酸化ベリリウム粒子およびダイヤモンド粒子からなる群から選択される少なくとも１種のさらなる熱伝導性顔料と組み合わせることが有利である。

これらの粒子は、さらに、本発明の組成物の熱伝導率を増加させる。前記粒子は、市販されており、一般に、顆粒状、球状、回転楕円状、楕円状、立体状（cubic form）、立方体形状（cube form）またはロッド状に細かく分割されている。それらは、通常、１〜１００μｍの粒子サイズを有する。
前記粒子は、特に好ましくは、熱伝導性組成物において本発明の熱伝導性顔料とともに、球状、回転楕円体、立体または立方体形状で用いられる。

本発明のフレーク状顔料と組み合わせる熱伝導性粒子のこれらの粒子の形状は、効果的な熱伝導経路を形成することができる組成物をもたらし、これはフレーク状顔料が瓦に類似する、形成された顔料層の構造を生成している一方、むしろ等方性添加剤がフレーク状顔料の間に存在する任意の隙間を容易に閉じるためであり、正の誘電特性を増強する。また、フレーク状顔料は被覆において表面に自身をうまく配列させることができ、これは次に緻密な顔料層の形成をきたす。

本発明の特に好ましい実施形態において、本発明の熱伝導性顔料は、熱伝導性組成物において、球状、回転楕円体、立体、または立方体状の酸化アルミニウム粒子と組み合わせて用いられる。ここで、本発明の顔料と、球状酸化アルミニウム粒子の混合比は、少なくとも５０：５０、しかし好ましくは６０：４０から、特に８０：２０から、および９９：１までであることができ、各場合においてより大きな割合が本発明の顔料に関する。

上述の他の追加の熱伝導性材料とは対照的に、酸化アルミニウムの特徴は、フレーク形態で同様に市販されていることである。したがって、本発明のさらなる好ましい態様において、熱伝導性組成物は、本発明の熱伝導性顔料、および追加的に、被覆されていない酸化アルミニウムフレークを含むものを提供する。これらは、様々な製造業者から市販されている酸化アルミニウムフレークであることができる。しかしながら、コランダム構造のために、好ましくは、既に上述したように、EP 763 573 B1に従って調製することができるフレーク状酸化アルミニウム単結晶を用いる。一般的に、本発明の熱伝導性顔料とフレーク状酸化アルミニウム粒子との間の少なくとも３０：７０の混合比、好ましくは６０：４０から、特に８０：２０から、９９：１まで（各場合において、前者の値が本発明の顔料に関する）は、熱伝導性組成物中にここで維持される。

本発明の熱伝導性顔料およびフレーク状酸化アルミニウム粒子に加えて、上述したさらなる熱伝導性顔料、しかし特に球状、回転楕円体、立体、または立方体形の特定の酸化アルミニウム粒子もまた本発明の組成物中に用いることができる。

一般に、本発明の熱伝導性顔料は、組成物の総重量に基づいて１０〜９５重量％の割合で本発明に係る熱伝導性組成物中に存在する。熱伝導性組成物中の本発明の顔料のそれぞれの特定の割合は、それぞれの組成物の種類、特定の用途、および追加的に用いられる任意のさらなる熱伝導性粒子の特定の種類および量に依存し、これは対応して本出願媒体における発明の顔料の割合を減少させる。

最も用途に適したそれぞれの特定の顔料の割合または本発明の顔料とさらなる熱伝導性顔料との混合比は、本明細書に従って事前に、進歩性なく、簡便な実験によって、対応する当業者によって決定することができる。

結合剤、溶媒、助剤および添加剤などの各熱伝導性組成物のさらなる成分は、特定の分野の用途の要求から生じ、この目的のために知られている従来技術から知ることができる。
本発明は、追加的に、さらに本発明の熱伝導性顔料および本発明の熱伝導性組成物の使用に関する。

本発明に係る熱伝導性顔料は、塗料、被覆、プラスチック、樹脂組成物、セラミック材料およびガラスのなどの適用媒体において、好ましくはフィラーとして使用する。それは、同様に乾燥製剤の調整のため、または顔料調製物において用いることができる。これは、個別にそれぞれの適用媒体中で、または本発明の顔料と種々の基材材料との混合物で使用することができるが、また他の熱伝導性顔料と、および／または、着色のためもしくは機能性添加剤として使用される全ての種類の他の粒子状添加剤との混合物において混合された形態でも用いることができる。

特に、これは、後者が高電圧電気機械の絶縁のために用いられる場合、前記適用媒体においてフィラーとして好適である。したがって、本発明の熱伝導性組成物は、好ましくは高電圧機械の機械部品の直接被覆のための塗料、または絶縁すべき機械部品を覆うための硬化した成型体において使用される樹脂組成物である。

しかしながら、本発明の組成物はまた、極めて高い顔料含有量（９５重量％までの）および少量にすぎないバインダー含有量を有し、また機械的にガラス繊維または他の織物によって補強することができる柔軟な絶縁テープもまた示すことができる。
絶縁すべき高電圧機械またはそれらの部品は、例えばモータ、発電機、ステータ、ロータ、コイルまたはケーブル、特にステータコアとケーブル束であり、これらは高電圧および高電流強度で動作し、したがって絶縁破壊から保護するだけでなく、また効果的な冷却を必要とする。

本発明の顔料およびそれらを含む熱伝導性組成物は、好適なバインダーおよび添加剤の使用に関して、自然に誘電挙動を有する。さらに、適用媒体中の顔料のフレーク状形状は、顔料を瓦のように配向させ、これはフレーク状誘電体顔料の緻密なバリア層を確実にし、よって組成物の高い誘電強度を保証する。フレーク状熱伝導性顔料の比較的大きな粒子サイズに起因して、熱伝導トラックの形成をとおして効果的な放熱を可能にするために、より少ない総顔料粒子が必要とされる。これは、特に、顔料の使用が技術に制限される適用媒体において、例えば塗料において重要である。

さらに、本発明の熱伝導性顔料と、またこれらの顔料を含む組成物の両方が良好な熱伝導性を有し、これは本発明の顔料の代わりにマイカを用いた従来の出願における熱伝導性よりも高い。
本発明を、以下の例を参照して詳細に記載するがそれらに限定することを意図するものではない。

例１：
Ａｌ_２Ｏ_３被覆マイカ
４６８ｇのＡｌＣｌ_３ ^＊６Ｈ_２Ｏの溶液および６ｇのＭｇＣｌ_２ ^＊６Ｈ_２０を、水１Ｌ中、２５μｍの平均粒子サイズおよび約３００ｎｍの厚みを有する白雲母マイカの懸濁液に、８０℃で、ゆっくり添加する。水酸化ナトリウム溶液を使用して、ｐＨをｐＨ６．５に維持する。添加が完了したら、混合物をさらに１時間撹拌し、生成物をその後吸引フィルターを使用して濾過し、水洗し、１２０℃で乾燥し、その後８５０℃で３０分間焼成し、白色粉末として、酸化アルミニウムで被覆されたマイカ顔料１９５ｇを得る（約５０重量％のＡｌ_２Ｏ_３）。

例２：
Ａｌ_２Ｏ_３被覆合成マイカ
１４０ｇのＡｌＣｌ_３ ^＊６Ｈ_２Ｏの溶液および２ｇのＭｇＣｌ_２ ^＊６Ｈ_２０を、水１Ｌ中、３００μｍの平均粒子サイズおよび約５μｍの厚みを有する合成マイカ（フッ素金雲母（fluorophlogopite））の懸濁液に、８０℃で、撹拌しながらゆっくり添加する。水酸化ナトリウム溶液を使用して、ｐＨをｐＨ６．５に維持する。添加が完了したら、混合物をさらに１時間撹拌し、生成物をその後吸引フィルターを使用して濾過し、水洗し、１２０℃で乾燥し、その後８５０℃で３０分間焼成し、白色粉末として、酸化アルミニウムで被覆されたマイカ顔料１２８ｇを得る（約２３重量％のＡｌ_２Ｏ_３）。

例３：
Ａｌ_２Ｏ_３被覆酸化アルミニウムフレーク
２０μｍの平均粒子サイズおよび２００ｎｍの平均厚さを有するEP 763 573に記載の方法で製造された５０ｇの酸化アルミニウムフレークを１Ｌの水に懸濁する。この懸濁液に、１７８ｇのＡｌＣｌ_３ ^＊６Ｈ_２Ｏの溶液を８０℃で撹拌しながらゆっくり添加する。水酸化ナトリウム溶液を使用して、ｐＨをｐＨ６．５に維持する。添加が完了したら、混合物をさらに１時間撹拌し、生成物をその後吸引フィルターを使用して濾過し、水洗し、１２０℃で乾燥し、その後８００℃で３０分間焼成し、被覆された酸化アルミニウム顔料１７２ｇを得る。被覆された顔料は、平均粒子サイズ約１００μｍを有するフレーク状集合体からなる。

例４〜６：
例１〜３の顔料と、さらなる熱伝導性顔料との混合物
各場合において、６７ｇの例１〜３からの顔料を、各場合において平均粒子サイズ２μｍを有する３３ｇの球状α−酸化アルミニウム顔料と混合し、各場合において１００ｇの混合物を得る。
例４：例１からの顔料＋球状α−酸化アルミニウム
例５：例２からの顔料＋球状α−酸化アルミニウム
例６：例３からの顔料＋球状α−酸化アルミニウム

例７〜１３：
熱伝導性絶縁体
メチルケトン中の、硬化剤としてジシアナミドとNovolakエポキシ樹脂の溶液を、例１〜６の顔料または顔料混合物と、各場合において混合する。各場合における顔料の割合はエポキシ樹脂、硬化剤および顔料の全固形分率に基づいて５０重量％である。各場合において、フィルムは、ドクターブレードによって厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム上に混合物を被覆し、室温で溶媒を蒸発させ、７５℃で３０分間乾燥することによって製造する。各場合において得られたフィルムは、依然として粘着性であり、上下に１２層に積層され、ここで各場合において、被覆されたフィルム表面は別のフィルムの被覆された側に適用され、最上部のＰＥＴフィルムを剥離する。１ｍｍの層の厚さを有する連続層パッケージが得られる。レイヤパッケージを、続いて、下部膜層から除去し、１５０℃で硬化する。

比較のために、純粋なマイカを用いて類似の顔料の割合のサンプルを製造する（例１３）。各場合において、サンプルの熱伝導性（lambda）を、キセノンフラッシュを具備するNetzsch LFA 447 NanoFlash(登録商標)温度伝導率計によって、表面を介して測定する。 測定結果を表１に示す。

測定結果が示しているとおり、本発明の組成物における本発明の全ての顔料が純粋なマイカよりも優れた熱伝導率を有している。各場合において、球状の酸化アルミニウムを本発明の熱伝導性顔料と混合した場合、混合物の熱伝導率をさらに増大することができる。

Claims (16)

1. フレーク状誘電基材、および
   その上に配置された層であって、層の総重量に基づいて少なくとも８０重量％の酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物を含む前記層
   からなる、熱伝導性顔料。
2. 基材が、天然マイカフレーク、合成マイカフレーク、Ａｌ_２Ｏ_３フレーク、ＳｉＯ_２フレーク、ＴｉＯ_２フレーク、ガラスフレーク、ホウケイ酸フレーク、セリサイトフレーク、カオリンフレーク、タルクフレークまたはこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の顔料。
3. 層が、層の総重量に基づいて２０重量％までのＭｇＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の顔料。
4. 顔料が、３０〜９０重量％の基材および酸化アルミニウムおよび／または酸化アルミニウム水和物を含む１０〜７０重量％の層からなり、基材と層との和が１００重量％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の顔料。
5. ５〜４００μｍの範囲の平均粒子サイズｄ_５０を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の顔料。
6. フレーク状誘電基材が、層の総重量に基づいて少なくとも８０重量％の酸化アルミニウム水和物からなる層で被覆され、続いて焼成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱伝導性顔料の製造方法。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の顔料を含む、熱伝導性組成物。
8. 酸化アルミニウム粒子、窒化ホウ素粒子、炭化ホウ素粒子、炭窒化物粒子、炭化アルミニウム粒子、窒化アルミニウム粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、酸化マグネシウム粒子、酸化ベリリウム粒子およびダイヤモンド粒子からなる群から選択される少なくとも１種のさらなる熱伝導性顔料が、追加的に存在することを特徴とする、請求項７に記載の熱伝導性組成物。
9. さらなる熱伝導性顔料が、フレーク状酸化アルミニウム粒子からなることを特徴とする、請求項８に記載の熱伝導性組成物。
10. 少なくとも１種のさらなる熱伝導性顔料が、球、回転楕円体、楕円もしくは立体形または立方体形を有することを特徴とする、請求項８または９に記載の熱伝導性組成物。
11. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の顔料が、組成物の総重量に基づいて１０〜９５重量％の範囲の割合で存在することを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の熱伝導性組成物。
12. 柔軟または強固であり、電気的に絶縁組成物であることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の熱伝導性組成物。
13. 組成物が絶縁テープ、機械的に安定な絶縁テープ、直接被覆または樹脂含有成形化合物であることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の熱伝導性組成物。
14. 乾燥調製物または顔料調製物における、請求項１〜５のいずれか一項に記載の顔料のフィラーとしての使用。
15. 高電圧電気機械の絶縁のための請求項１〜５のいずれか一項に記載の顔料または請求項７〜１３のいずれか一項に記載の組成物の使用。
16. 高電圧電気機械が、モータ、発電機、ステータ、ロータ、コイルまたはケーブルである、請求項１５に記載の使用。