JPH11277515A - High density boron nitride and manufacture of high density boron nitride particle - Google Patents

High density boron nitride and manufacture of high density boron nitride particle

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JPH11277515A
JPH11277515A JP10047768A JP4776898A JPH11277515A JP H11277515 A JPH11277515 A JP H11277515A JP 10047768 A JP10047768 A JP 10047768A JP 4776898 A JP4776898 A JP 4776898A JP H11277515 A JPH11277515 A JP H11277515A
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Shaffer Gregory
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce boron nitride flocs having a density, which is nearly equal to a mean density attained through a hot pressing by a method wherein one or more stages of cold pressing and granulating operations of boron nitride particles prepared by crushing a high purity hexagonal system boron nitride into particles each having a specified particle diameter are executed. SOLUTION: A high purity hexagonal system boron nitride is crushed into boron nitride particles, which have the range of the particle diameter of at least 100 μm and the major portion of which has a particle diameter exceeding 50 μm. The crushed particles are cold-pressed into a compressed state and the compressed particles are granulated into a granular powder. Further, through a method containing one or more stages of cold pressing and granulating operations so as to turn the granules into ones having the size suitable for the use of a filling material having a high heat conductivity, boron nitride flocs, each having a high density and the high heat conductivity are formed from a cold-pressed hexagonal system boron nitride.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、六方晶系窒化ホウ
素を立方晶系窒化ホウ素に変換する際に前駆供給原料と
して使用するための高密度窒化ホウ素の製造方法、およ
びその様な方法から製造された、高熱伝導性充填材とし
て使用するための高密度凝集窒化ホウ素粒子に関するも
のである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing high density boron nitride for use as a precursor feedstock in the conversion of hexagonal boron nitride to cubic boron nitride, and to a method for producing such high density boron nitride. High density agglomerated boron nitride particles for use as high thermal conductivity fillers.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】六方晶系窒化ホウ素の
通常の2種類の形態は、層状(turbostratic)窒化ホウ
素および理想的な、またはグラファイト状窒化ホウ素で
ある。六方晶系形態の窒化ホウ素は、立方晶系窒化ホウ
素への変換に、および特に高熱伝導性および高電気抵抗
が必要な、他の多くの用途に対する充填材として使用さ
れる。一般的に、層状(turbostratic)窒化ホウ素は、
高温、典型的には約1800℃〜1900℃、で処理し
て揮発性不純物および表面酸化物汚染物を除去すること
により、従来「高純度六方晶系窒化ホウ素」と呼ばれて
いるものに先ず精製する。その様な高温処理により、窒
化ホウ素は非常に固く凝集するので、適した商業的用途
向けに粉砕しなければならない。そこで実際には、高純
度窒化ホウ素を先ず細かい粉末にミリングし、次いで、
取り扱い易くするために、冷間圧縮し、窒化ホウ素を1
段階あるいは2段階以上で造粒する。ミリング操作によ
り、典型的にはミリングされた粉末の99.9%が−3
25メッシュ未満である小粒子径の微粉末が形成され
る。ミリングされた粉末の平均粒子径は、5〜11ミク
ロンである。冷間圧縮操作から形成される窒化ホウ素ペ
レットの密度は、反復する造粒および冷間圧縮工程の数
に関係なく、平均で約1.80g/cc、あるいは六方晶系
窒化ホウ素の理論的密度の80%未満である。
The two common forms of hexagonal boron nitride are turbostratic boron nitride and ideal or graphitic boron nitride. The hexagonal form of boron nitride is used for conversion to cubic boron nitride and as a filler for many other applications, especially where high thermal conductivity and high electrical resistance are required. Generally, layered (turbostratic) boron nitride is
By treating at elevated temperatures, typically about 1800 ° C. to 1900 ° C., to remove volatile impurities and surface oxide contaminants, a first step is to add what is conventionally referred to as “high-purity hexagonal boron nitride”. Purify. Such high temperature treatment causes the boron nitride to aggregate very tightly and must be ground for suitable commercial use. So in practice, high purity boron nitride is first milled into a fine powder, then
Cold-press and remove boron nitride for easy handling.
Granulate in two or more stages. The milling operation typically results in 99.9% of the milled powder being -3%.
A fine powder with a small particle size of less than 25 mesh is formed. The average particle size of the milled powder is between 5 and 11 microns. The density of the boron nitride pellets formed from the cold compaction operation averages about 1.80 g / cc, or the theoretical density of hexagonal boron nitride, regardless of the number of repeated granulation and cold compaction steps. Less than 80%.

【0003】高純度六方晶系窒化ホウ素の立方晶系窒化
ホウ素への変換では、圧縮により形成された窒化ホウ素
のコンパクトまたはペレットに、立方晶系窒化ホウ素状
態図の安定した領域内で極めて高い圧力および温度を作
用させる。窒化ホウ素ペレットの密度は、立方晶系窒化
ホウ素変換工程の経済性に重要である。
In the conversion of high purity hexagonal boron nitride to cubic boron nitride, compacts or pellets of boron nitride formed by compression are subjected to extremely high pressures within the stable region of the cubic boron nitride phase diagram. And work temperature. The density of the boron nitride pellets is important to the economics of the cubic boron nitride conversion process.

【0004】本発明により、圧縮前に粒子径分布ができ
るだけ広くなる、好ましくは粒子の大部分が50ミクロ
ンを超える粒子径を有する様に、窒化ホウ素粒子の粒子
径分布を調整することにより、冷間圧縮窒化ホウ素粉末
の密度は、少なくとも約1.86g/cc、1.9g/ccに近
い密度、すなわち理論値の約85%に実質的に増加させ
ることができる。粒子の大部分に対する好ましい粒子径
範囲は、20〜500ミクロンにすべきである。さらに
本発明により、冷間圧縮および造粒に続く広い窒化ホウ
素粒子径分布から形成された窒化ホウ素の凝集粒子は、
熱間圧縮で達成される平均密度に近い密度を有する。さ
らにその熱伝導性は、充填材として、特に重合体複合材
料における充填材として、使用できる様に強化される。
According to the invention, the particle size distribution of the boron nitride particles is adjusted by adjusting the particle size distribution before compression so that the particle size distribution is as wide as possible, preferably such that most of the particles have a particle size of more than 50 microns. The density of the inter-compressed boron nitride powder can be substantially increased to at least about 1.86 g / cc, a density close to 1.9 g / cc, or about 85% of theory. The preferred particle size range for the majority of the particles should be between 20 and 500 microns. Further, according to the present invention, agglomerated particles of boron nitride formed from a broad boron nitride particle size distribution following cold compaction and granulation,
It has a density close to the average density achieved by hot compaction. Furthermore, its thermal conductivity is enhanced so that it can be used as a filler, especially as a filler in polymer composites.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[発明の概要]本発明の
方法は、高純度六方晶系窒化ホウ素を形成させる工程、
該高純度六方晶系窒化ホウ素を、粒子径が少なくとも1
00ミクロンの粒子径範囲を超えて広がり、および粒子
の大部分が50ミクロンを超える粒子径を有する、窒化
ホウ素粒子にクラッシングする工程、クラッシングした
粒子を圧縮された形態に冷間圧縮する工程、圧縮された
粒子を顆粒状粉末に造粒する工程を含んでなり、そして
冷間圧縮および造粒の操作を1段階あるいは2段階以上
で行なうことを含んでなるものである。
[Summary of the Invention] The method of the present invention comprises the steps of forming a high-purity hexagonal boron nitride;
The high-purity hexagonal boron nitride having a particle diameter of at least 1
Crushing into boron nitride particles, extending beyond the 00 micron particle size range, and the majority of the particles having a particle size greater than 50 microns, cold compressing the crushed particles into a compressed form Granulating the compressed particles into a granular powder, and comprising performing the operations of cold compaction and granulation in one or more stages.

【0006】また本発明により、即ち、高純度六方晶系
窒化ホウ素を、粒子径が少なくとも100ミクロンの粒
子径範囲を超えて広がり、および粒子の大部分が50ミ
クロンを超える粒子径を有する窒化ホウ素粒子にクラッ
シングする工程、クラッシングした粒子を圧縮された形
態に冷間圧縮する工程、圧縮された粒子を顆粒状の粉末
に造粒する工程を含んでなり、および高熱伝導性を有す
る充填材として使用するのに好適なサイズになる様に冷
間圧縮および造粒の操作を1段階または2段階以上で行
う方法により、冷間圧縮された六方晶系窒化ホウ素か
ら、高密度および高熱伝導性を有する凝集窒化ホウ素粒
子が形成される。
[0006] Also according to the present invention, namely high purity hexagonal boron nitride, a boron nitride having a particle size extending beyond the particle size range of at least 100 microns and a majority of the particles having a particle size of more than 50 microns A step of crushing the particles, cold-pressing the crushed particles into a compressed form, granulating the compressed particles into a granular powder, and a filler having high thermal conductivity Cold compaction and granulation operations in one or more stages to obtain a high density and high thermal conductivity from cold compacted hexagonal boron nitride to a size suitable for use as Aggregated boron nitride particles having

【0007】[0007]

【発明の具体的な説明】以下、添付図面を参照しなが
ら、下記の本発明の詳しい説明により本発明の利点を詳
細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0008】図1で記号Aを付けたフローダイアグラム
は、高純度窒化ホウ素材料から出発して冷間圧縮した窒
化ホウ素の圧縮物を形成させる現行の方法を示すもので
ある。例えば高速インパクトミルを使用する従来のミリ
ング操作を使用してBNを微粉末にすることにより、高
純度窒化ホウ素材料を非常に細かい高純度六方晶窒系化
ホウ素(hBN)粉末に変換する。細かい高純度BN粉
末の代表的な特性は、表Iに示す通りである。
The flow diagram, labeled A in FIG. 1, illustrates the current method of forming a cold pressed boron nitride compact starting from a high purity boron nitride material. The high purity boron nitride material is converted to a very fine high purity hexagonal boron nitride (hBN) powder by pulverizing the BN into a fine powder using, for example, a conventional milling operation using a high speed impact mill. Typical properties of the fine high purity BN powder are as shown in Table I.

【0009】 表I ミリングした高純度BNの特性および最終的な圧縮密度(2サイクル後)試料 酸素% 0.605 0.488 0.275 0.548 表面積(m2 /g) 5.67 5.48 5.26 6.39 タップ密度(g/cc) 0.58 0.60 0.51 0.47 可溶性ホウ酸塩% 0.33 0.16 0.10 0.26 −325メッシュ分別 99.9 99.9 99.9 99.9 平均粒子径 (μm) 10.62 10.05 10.25 9.59 最大粒子径 (μm) 42.2 29.9 29.9 29.9 密度(g/cc)(2X) 1.80 1.79 1.77 1.81 理論密度% 80.0 79.6 78.7 80.44 Table I Properties of Milled High Purity BN and Final Compressed Density (after 2 Cycles) Sample 1 2 3 4 Oxygen% 0.605 0.488 0.275 0.548 Surface Area (m 2 / g) 5.67 5.48 5.26 6.39 Tap Density (g / (cc) 0.58 0.60 0.51 0.47 Soluble borate% 0.33 0.16 0.10 0.26 -325 mesh fractionation 99.9 99.9 99.9 99.9 Average particle size (μm) 10.62 10.05 10.25 9.59 Maximum particle size (μm) 42.2 29.9 29.9 29.9 Density (g / cc) ( 2X) 1.80 1.79 1.77 1.81 Theoretical density% 80.0 79.6 78.7 80.44

【0010】図1のA欄に関連する上記の表Iから明ら
かな様に、ミリング操作から形成される微粉末は、9
9.9%が−325メッシュ(44ミクロン)未満にミ
リングされ、平均粒子径が5〜11ミクロンであり、最
大粒子径が約42ミクロン以下である様な粒子径分布を
有する。この大きさの粉末は、取り扱いおよび圧縮が困
難である。粉末が非常に細かいので、圧縮の前に脱気
(予備圧縮)する必要がある。脱気しておかないと、粉
末は圧縮の際にプレスダイの外に流れ出る傾向がある。
脱気は、典型的には大型の単軸プレスで比較的高い圧力
で粉末を圧縮することにより行なう。次いで、得られた
ケーキを造粒する。この供給原料を自動化された単軸プ
レスのホッパー中に入れ、粉末を連続的に圧縮して、例
えば直径2.25”x長さ2”の材料の小さなペレット
またはプラグを形成させる。最初の圧縮の後、圧縮した
窒化ホウ素(BN)を再度造粒し、自動化された単軸プ
レス中で再度圧縮することができる。実際、脱気/圧縮
/造粒手順は何度でも反復することができる。図4から
分かる様に、ミリングした粉末から形成されたコンパク
トに関して達成される最高未焼密度は1.74g/ccまた
は理論値の77.3%であった。圧縮/造粒工程を繰り
返すことにより、表Iの試料4で示す様に、密度は1.
81g/ccに僅かに増加する。追加の圧縮/造粒工程で
は、図4に確認される様に、この密度に影響を与えな
い。また、圧縮されたペレットの上部は剥離する傾向が
あるという観察から、圧縮後の跳ね返りを示している。
圧縮の前に粒子径の範囲を少なくとも100ミクロンを
超える範囲に広げて窒化ホウ素の粒子径分布を調整する
ことにより、圧縮したペレットの密度を約1.9g/cc
に、すなわち理論値の85%まで増加しうることが分か
った。広い粒子径分布を達成するための好ましい方法
は、低純度窒化ホウ素の高温処理から得られる高純度B
Nの硬い固まりをクラッシングすることである。これに
よって、下記の表IIおよび図3で明らかな様に、広い粒
子径分布が得られる。これは、本発明の方法により、図
1のそれぞれのフローシークエンスB、C、およびDか
ら明らかな様に、ミリング操作の代わりにクラッシング
操作を行なうことにより達成される。フローダイアグラ
ムBに示す様に、図1の標準的なフローダイアグラムA
で使用する様なクラッシング操作に続いて標準的な脱気
/造粒−圧縮/造粒工程を行なうか、あるいは図1のフ
ローダイアグラムシークエンスCまたはDに示す様に、
脱気工程を行なわずに圧縮/造粒工程だけを行なうこと
もできる。図1のフローダイアグラムシークエンスDの
最終工程は、凝集した窒化ホウ素粒子の広い粒子径分布
を得るためのクラッシング操作である。凝集窒化ホウ素
粒子は、特に重合体を充填するための熱伝導性充填材と
して特に有用である。
As is evident from Table I above in connection with column A of FIG. 1, the fine powder formed from the milling operation contains 9
9.9% is milled to less than -325 mesh (44 microns) with a particle size distribution such that the average particle size is 5-11 microns and the maximum particle size is about 42 microns or less. Powders of this size are difficult to handle and compress. The powder is so fine that it needs to be degassed (pre-compressed) before compaction. If not degassed, the powder will tend to flow out of the press die during compaction.
Degassing is typically performed by compressing the powder at relatively high pressure in a large uniaxial press. Next, the obtained cake is granulated. The feed is placed in the hopper of an automated single-screw press and the powder is continuously compressed to form small pellets or plugs of material, for example, 2.25 "diameter x 2" length. After the initial compression, the compressed boron nitride (BN) can be re-granulated and re-pressed in an automated uniaxial press. In fact, the degassing / compression / granulation procedure can be repeated any number of times. As can be seen from FIG. 4, the highest green density achieved for the compact formed from the milled powder was 1.74 g / cc or 77.3% of theory. By repeating the compression / granulation process, the density was 1.
Increases slightly to 81 g / cc. Additional compression / granulation steps do not affect this density, as seen in FIG. Also, the observation that the upper part of the compressed pellet has a tendency to exfoliate indicates rebound after compression.
By adjusting the particle size distribution of boron nitride by expanding the particle size range to at least over 100 microns prior to compression, the density of the compressed pellets can be reduced to about 1.9 g / cc.
, Ie, up to 85% of theory. A preferred method for achieving a broad particle size distribution is high purity B obtained from high temperature treatment of low purity boron nitride.
Crushing N hard masses. This results in a broad particle size distribution, as evident in Table II below and FIG. This is achieved by the method of the present invention by performing a crushing operation instead of a milling operation, as is apparent from the respective flow sequences B, C, and D of FIG. As shown in flow diagram B, the standard flow diagram A of FIG.
Following a crushing operation as used in Example 1 followed by a standard degassing / granulation-compression / granulation step, or as shown in the flow diagram sequence C or D in FIG.
It is also possible to perform only the compression / granulation step without performing the degassing step. The final step of the flow diagram sequence D in FIG. 1 is a crushing operation for obtaining a broad particle size distribution of the aggregated boron nitride particles. Agglomerated boron nitride particles are particularly useful as thermally conductive fillers, especially for filling polymers.

【0011】 表II クラッシングした高純度BNの特性および最終的な圧縮密度(2サイクル後)試料 1* 酸素% 0.571 0.275 0.426 0.60 表面積(m2 /g) 3.16 5.26 2.51 3.02 タップ密度(g/cc) 0.76 0.85 0.92 0.89 可溶性ホウ酸塩% ---- 0.10 0.09 0.14 スクリーン分粒 +40 ---- 11.12 71.64 67.51 −40+80 ---- 41.46 12.04 13.72 −80+100 ---- 6.16 1.08 1.82 −100+150 ---- 8.36 2.20 3.01 −150+200 ---- 5.76 1.44 2.42 −200+325 ---- 7.32 2.32 2.90 −325 11.16 19.82 9.28 8.62 密度(g/cc)(2X) 1.86 1.89 1.91 1.84 理論密度% 82.70 84.07 84.90 81.78 注:試料1は、クラッシングおよびスクリーニングにより微粉末を除去した。試 料2および3はその処理を行なっていない。[0011] Table II crushing, high purity BN properties and ultimate compression density (after 2 cycles) Sample 1 * 2 3 4 oxygen% 0.571 0.275 0.426 0.60 surface area (m 2 / g) 3.16 5.26 2.51 3.02 tapped density ( g / cc) 0.76 0.85 0.92 0.89 Soluble borate% ---- 0.10 0.09 0.14 Screen sizing +40 ---- 11.12 71.64 67.51 -40 + 80 ---- 41.46 12.04 13.72 -80 + 100 ---- 6.16 1.08 1.82- 100 + 150 ---- 8.36 2.20 3.01 -150 + 200 ---- 5.76 1.44 2.42 -200 + 325 ---- 7.32 2.32 2.90 -325 11.16 19.82 9.28 8.62 Density (g / cc) (2X) 1.86 1.89 1.91 1.84 Theoretical density% 82.70 84.07 84.90 81.78 Note: Sample 1 had fine powder removed by crushing and screening. Samples 2 and 3 were not processed.

【0012】上記の表IIは、ロールクラッシングした高
純度窒化ホウ素に代表的な特性を示すものである。表II
から明らかな様に、高純度窒化ホウ素材料をクラッシン
グすることにより、粒子径分布がはるかに広くなり、タ
ップ密度が大きくなり、その両方が圧縮密度をより高く
している。クラッシングした粒子のタップ密度は少なく
とも0.76g/ccである。試料1のロットはスクリーニ
ングして微粉末を除去したのに対し、試料2、3、およ
び4はスクリーニングしていない。試料1のタップ密度
および予備圧縮密度はミリングした試料よりも大きい
が、試料2、3、および4よりも小さい。ロールクラッ
シングしたロットの試料1〜3では、脱気工程を無く
し、材料をミリングする工程で述べたように単軸圧縮、
造粒および単軸圧縮手順を使用して圧縮した。圧縮密度
は表Iのそれよりも著しく高い。また、これらの試料で
は剥離が起きず、跳ね返りの傾向が少ないことを示して
いる。ロールクラッシングした材料における圧縮密度が
高く、跳ね返りの傾向が低いことは、立方晶系窒化ホウ
素への変換に有効である。図1のフローダイアグラムD
は、熱伝導性の高い充填材としてクラッシングした窒化
ホウ素凝集粒子の製造に使用することができる。
Table II above shows the typical properties of roll-crushed high purity boron nitride. Table II
As can be seen, crushing the high-purity boron nitride material results in a much wider particle size distribution, a higher tap density, and both of which result in a higher compression density. The tap density of the crushed particles is at least 0.76 g / cc. Sample 1 lot was screened to remove fine powder, whereas Samples 2, 3, and 4 were not screened. Sample 1 has a higher tap density and pre-compressed density than the milled sample, but less than Samples 2, 3, and 4. In samples 1 to 3 of the roll-crushed lot, the deaeration step was eliminated, and the uniaxial compression was performed as described in the step of milling the material.
Compressed using granulation and uniaxial compression procedures. The compaction density is significantly higher than that of Table I. In addition, no peeling occurred in these samples, indicating that there was little tendency to rebound. The high compaction density and low tendency to rebound in roll crushed materials is effective for conversion to cubic boron nitride. Flow diagram D of FIG.
Can be used to produce crushed boron nitride aggregated particles as a filler with high thermal conductivity.

【0013】[0013]

【実施例】以下に、本発明の実施例を示す。Examples of the present invention will be described below.

【0014】<実施例1>高度に凝集した高純度窒化ホ
ウ素粉末を、ロールミル中でクラッシングして、図3に
示す粒子径分布、およびを表IIの第3欄に示す特性、の
粉末にした。この粉末を、水平プレスを使用して、1
9,000 psiの圧力で圧縮した。圧縮片を、開口約1/
2 インチのスクリーンを強制的に通過させて造粒した。
造粒した粒子を再度19,000 psiで圧縮した。この
手順を図1にフローダイアグラムCで略示してある。得
られた圧縮物の密度は1.91g/ccであった。
Example 1 A highly agglomerated high-purity boron nitride powder was crushed in a roll mill to obtain a powder having the particle size distribution shown in FIG. 3 and the properties shown in the third column of Table II. did. Using a horizontal press, the powder is
Compressed at a pressure of 9,000 psi. Open the compressed piece about 1 /
The granulation was forced through a 2 inch screen.
The granulated particles were compressed again at 19,000 psi. This procedure is schematically illustrated in FIG. The density of the obtained compressed product was 1.91 g / cc.

【0015】比較のため、高度に凝集した高純度窒化ホ
ウ素粉末を、図1のフローシークエンスAに示す標準的
なミリング手順を使用してミリングして微粉末にした。
この粉末試料4の特性は、表Iの第4欄に示す。この粉
末の粒子径分布を、図2の「ミリングした微粉末4」の
曲線として示す。この微粉末を、図1のフローダイアグ
ラムに略示されている様に2500 psiで脱気し、造粒
し、続いて再度圧縮、造粒および圧縮を行なった。得ら
れた圧縮物の密度は、1.81g/ccに過ぎなかった。
For comparison, a highly agglomerated high purity boron nitride powder was milled to a fine powder using the standard milling procedure shown in Flow Sequence A of FIG.
The properties of this powder sample 4 are shown in the fourth column of Table I. The particle size distribution of this powder is shown as the curve of “milled fine powder 4” in FIG. The fine powder was degassed at 2500 psi as schematically shown in the flow diagram of FIG. 1 and granulated, followed by recompression, granulation and compression. The density of the resulting compact was only 1.81 g / cc.

【0016】<実施例2>高度に凝集した高純度窒化ホ
ウ素粉末を、2本ロールミル中でクラッシングして、図
3に「クラッシングした粉末4」として示す粒子径分布
の粉末にした。この粉末の特性を表IIの第4欄に示す。
この粉末を、水平プレスを使用し、19,000 psiの
圧力で圧縮した。さらに、実施例1に記載する様な4つ
の追加の造粒/圧縮工程を行なった。得られた圧縮密度
は、1.91g/ccであった。圧縮物の密度と圧縮サイク
ルの関係を、図4の「ロールクラッシングした粉末4」
の曲線で示す。
Example 2 A highly agglomerated high-purity boron nitride powder was crushed in a two-roll mill to give a powder having a particle size distribution shown as "crushed powder 4" in FIG. The properties of this powder are shown in column 4 of Table II.
The powder was compressed using a horizontal press at a pressure of 19,000 psi. In addition, four additional granulation / compression steps were performed as described in Example 1. The resulting compressed density was 1.91 g / cc. The relationship between the density of the compact and the compression cycle is shown in FIG.
Is shown by the curve.

【0017】比較試験では、高度に凝集した高純度窒化
ホウ素粉末を微粉末にミリングした。この粉末の特性を
表Iの第4欄に示す。この粉末の粒子径分布を、図2の
「ミリングした微粉末4」の曲線として示す。この微粉
末を、2500 psiで脱気し、造粒し、続いてクラッシ
ングした粉末に行なったのと同じ5サイクルの造粒およ
び圧縮を行なった。得られた圧縮物の密度は、1.84
g/ccに過ぎなかった。圧縮物の密度と圧縮サイクルの関
係を、図4の「予備圧縮し、ミリングした粉末4」の曲
線で示す。
In a comparative test, highly agglomerated high purity boron nitride powder was milled into a fine powder. The properties of this powder are shown in the fourth column of Table I. The particle size distribution of this powder is shown as the curve of “milled fine powder 4” in FIG. The fine powder was degassed at 2500 psi, granulated, and then subjected to the same five cycles of granulation and compression as were performed on the crushed powder. The density of the resulting compact is 1.84
It was just g / cc. The relationship between the density of the compact and the compaction cycle is shown by the curve of "Precompressed and milled powder 4" in FIG.

【0018】<実施例3>高度に凝集した高純度窒化ホ
ウ素粉末をロールミル中でクラッシングして、図3に
「クラッシングした粉末2」として示す粒子径分布の粉
末にした。この粉末の特性を表IIの第2欄に示す。この
粉末を、水平プレスを使用し、19,000psiの圧力
で圧縮した。圧縮片を、開口約1/2 インチのスクリーン
を強制的に通過させて造粒した。造粒した粒子を再度1
9,000 psiで圧縮した。得られた圧縮物の密度は、
1.89g/ccであった。この密度は、表1に示す異なる
4種類のミリングした粉末の圧縮密度、それぞれ1.8
0、1.79、1.77および1.81g/cc、と比較す
べきである。
Example 3 A highly agglomerated high-purity boron nitride powder was crushed in a roll mill to give a powder having a particle size distribution shown as "crushed powder 2" in FIG. The properties of this powder are shown in the second column of Table II. The powder was compressed using a horizontal press at a pressure of 19,000 psi. The pressed pieces were granulated by forcing through a screen having an opening of about 1/2 inch. Re-granulate the particles 1
Compressed at 9,000 psi. The density of the resulting compact is
It was 1.89 g / cc. This density is the compressed density of the four different milled powders shown in Table 1, 1.8 each.
0, 1.79, 1.77 and 1.81 g / cc.

【0019】<実施例4>表2の第4欄に特性を示す高
度に凝集した高純度六方晶系窒化ホウ素粉末を、ロール
ミルを使用してクラッシングして、図3に「クラッシン
グした粉末4」として示す粒子径分布の粉末にした。こ
のクラッシングした粉末を、粉末圧縮プレス(単軸プレ
ス)を使用し、19,000 psiの圧力で圧縮し、次い
で、造粒機を使用して1/16インチ以下の顆粒を形成し
た。顆粒を再度19,000 psiで圧縮した。これらの
圧縮物を、鋸歯およびロールクラッシャーを使用してク
ラッシングし、120メッシュスクリーンを通してスク
リーニングして、タップ密度0.68m 2 /gを有する粉
末を得た。スクリーニングした粒子を、フェノールノボ
ラック硬化剤を含むクレゾールノボラック熱硬化性エポ
キシ組成物に、65重量%BN濃度になる様に加え、次
いでトランスファープレス中で成形した。成形した混合
物の熱伝導性は7.4 W/m℃であった。
Example 4 A highly agglomerated, high-purity hexagonal boron nitride powder having the characteristics shown in the fourth column of Table 2 was crushed using a roll mill, and FIG. A powder having a particle size distribution shown as "4" was obtained. The crushed powder was compressed using a powder compression press (uniaxial press) at a pressure of 19,000 psi and then using a granulator to form granules of 1/16 inch or less. The granules were compressed again at 19,000 psi. The compacts were crushed using a saw blade and a roll crusher and screened through a 120 mesh screen to give a powder with a tap density of 0.68 m 2 / g. The screened particles were added to a cresol novolak thermosetting epoxy composition containing a phenol novolak curing agent to a BN concentration of 65% by weight and then molded in a transfer press. The thermal conductivity of the molded mixture was 7.4 W / m ° C.

【0020】ペレットまたは圧縮物は、広い粒子径分布
を有する凝集物の粉末混合物に再度クラッシングするこ
とができる。これらの凝集物は、同じ工程を経たミリン
グした粉末から形成された対応する凝集物よりも密度が
高い。
The pellets or compact can be re-crushed into a powder mixture of agglomerates having a broad particle size distribution. These agglomerates are denser than the corresponding agglomerates formed from milled powder that have gone through the same process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、高純度窒化ホウ素を冷間圧縮するため
の、標準的な先行技術の圧縮方法Aおよび本発明の方法
B、C、およびDそれぞれを比較する4種類のフローダ
イアグラムA、B、C、およびDを示すものである。
FIG. 1 shows four flow diagrams A comparing a standard prior art compression method A and inventive methods B, C and D, respectively, for cold pressing high purity boron nitride. , B, C, and D.

【図2】図2は、図1の標準的な圧縮方法Aで使用する
ミリング操作から形成される高純度窒化ホウ素の代表的
な粒子径分布曲線を示すものである。
FIG. 2 shows a typical particle size distribution curve of high purity boron nitride formed from the milling operation used in the standard compression method A of FIG.

【図3】図3は、図1に示すそれぞれの方法B、Cおよ
びDで高純度窒化ホウ素のクラッシングから形成された
高純度窒化ホウ素粒子に対応する粒子径分布曲線を示す
ものである。
FIG. 3 shows particle size distribution curves corresponding to high purity boron nitride particles formed from high purity boron nitride crushing in each of methods B, C and D shown in FIG.

【図4】図4は、ミリングおよびクラッシングした粉末
に対する、密度と粉末圧縮サイクル、すなわち粉末圧縮
工程の数の関係、を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between density and powder compaction cycle, ie, the number of powder compaction steps, for milled and crushed powder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード、エフ.ヒル アメリカ合衆国オハイオ州、チャーグリ ン、フォールズ、エリオット、ドライブ、 17982 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Richard, F. Hill, Ohio, United States, Chagrin, Falls, Elliott, Drive, 17982

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高純度六方晶系窒化ホウ素を形成させる工
程、前記高純度六方晶系窒化ホウ素をクラッシングし
て、粒子径が少なくとも100ミクロンの粒子径範囲を
超えて広がり、粒子の大部分が50ミクロンを超える粒
子径を有する窒化ホウ素粒子にする工程、クラッシング
した粒子を冷間圧縮して圧縮された形態にする工程、圧
縮された粒子を顆粒状粉末に造粒する工程、冷間圧縮お
よび造粒の操作を1段階または2段階以上で行なって、
窒化ホウ素のペレットまたは高密度窒化ホウ素の凝集物
を形成させることを特徴とする、高密度窒化ホウ素のペ
レットまたは凝集物を製造する方法。
1. A process for forming high purity hexagonal boron nitride, wherein said high purity hexagonal boron nitride is crushed so that the particle size extends beyond a particle size range of at least 100 microns and a majority of the particles Forming boron nitride particles having a particle size of greater than 50 microns, cold-compressing the crushed particles into a compressed form, granulating the compressed particles into a granular powder, Perform the operation of compression and granulation in one or more stages,
A method for producing high-density boron nitride pellets or aggregates, comprising forming boron nitride pellets or high-density boron nitride aggregates.
【請求項2】圧縮された窒化ホウ素を、充填材として使
用するための広い粒子径分布を有する凝集窒化ホウ素粒
子にクラッシングする工程をさらに含んでなる、請求項
1に記載の方法。
2. The method of claim 1 further comprising the step of crushing the compressed boron nitride into agglomerated boron nitride particles having a broad particle size distribution for use as a filler.
【請求項3】粒子の大部分が200ミクロンを超える平
均粒子径を有する、請求項1に記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein a majority of the particles have an average particle size greater than 200 microns.
【請求項4】前記粒子径範囲が20ミクロン未満〜40
0ミクロンを超えるまで広がっている、請求項3に記載
の方法。
4. The particle size range of less than 20 microns to 40 microns.
4. The method of claim 3, wherein the method extends to greater than 0 microns.
【請求項5】前記粒子径範囲が500ミクロンまで広が
っている、請求項4に記載の方法。
5. The method of claim 4, wherein said particle size range extends to 500 microns.
【請求項6】高純度六方晶系窒化ホウ素の比較的大きな
凝集した固まりをクラッシングして、最小から最大まで
の粒子径が少なくとも100ミクロンの粒子径範囲超え
て広がり、粒子の大部分が50ミクロンを超える粒子径
を有する窒化ホウ素粒子にする工程、クラッシングした
粒子を冷間圧縮して圧縮された形態にする工程、圧縮さ
れた粒子を顆粒状粉末に造粒する工程、造粒された粉末
を冷間圧縮して最終的に圧縮された形態にする工程、最
終的に圧縮された形態をクラッシングして、高熱伝導性
粒子の凝集した充填材粒子にする工程、冷間圧縮および
クラッシングの工程を、密度が1.86g/cc以上になる
まで繰り返すことを含んでなる、常温で行なわれる冷間
成形工程によって形成させたことを特徴とする、高熱伝
導性充填材として使用するための、密度が少なくとも
1.86g/cc超過である六方晶系窒化ホウ素の高密度凝
集粒子。
6. Crushing a relatively large agglomerated mass of high purity hexagonal boron nitride so that the minimum to maximum particle size extends beyond a particle size range of at least 100 microns, with a majority of the particles having a particle size of 50 microns. Forming boron nitride particles having a particle size of more than microns, cold-pressing the crushed particles into a compressed form, granulating the compressed particles into granular powder, granulating Cold compacting the powder into a final compacted form, crushing the final compacted form into agglomerated filler particles of highly thermally conductive particles, cold compacting and compacting. The lashing step is repeated until the density becomes 1.86 g / cc or more. The lashing step is performed by a cold forming step performed at room temperature, and is used as a highly thermally conductive filler. High density agglomerated particles of hexagonal boron nitride having a density of at least greater than 1.86 g / cc for use.
【請求項7】重合体中に混合した時に、少なくとも7.
4 W/m℃の熱伝導性を与える、請求項6に記載の窒化ホ
ウ素の高密度凝集粒子。
7. When mixed into a polymer, at least 7.
The high-density agglomerated particles of boron nitride according to claim 6, which provide a thermal conductivity of 4 W / m ° C.
【請求項8】高純度六方晶系窒化ホウ素をクラッシング
して、粒子径が少なくとも100ミクロンの粒子径範囲
を超えて広がり、粒子の大部分が50ミクロンを超える
粒子径を有する窒化ホウ素粒子にする工程、クラッシン
グした粒子を冷間圧縮して圧縮された形態にする工程、
圧縮された粒子を造粒して顆粒状粉末にする工程、造粒
された粉末を冷間圧縮してペレットにする工程を含んで
なり、冷間圧縮および造粒の操作を1段階または2段階
以上で行なうことからなる方法によって形成させた六方
晶系窒化ホウ素を立方晶系窒化ホウ素に変換する際に使
用するための、密度が少なくとも1.86〜1.91g/
ccである窒化ホウ素ペレット。
8. Crushing the high-purity hexagonal boron nitride to form boron nitride particles having a particle size extending beyond a particle size range of at least 100 microns, with a majority of the particles having a particle size of greater than 50 microns. Cold-compressing the crushed particles into a compressed form;
A step of granulating the compressed particles into a granular powder, and a step of cold-pressing the granulated powder into pellets, and performing one or two steps of cold-pressing and granulating. The density for use in converting the hexagonal boron nitride formed by the method comprising the above into cubic boron nitride has a density of at least 1.86 to 1.91 g /
Boron nitride pellets that are cc.
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