JPH1129308A - 六方晶窒化ほう素粉末及びその用途 - Google Patents
六方晶窒化ほう素粉末及びその用途Info
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- JPH1129308A JPH1129308A JP18355497A JP18355497A JPH1129308A JP H1129308 A JPH1129308 A JP H1129308A JP 18355497 A JP18355497 A JP 18355497A JP 18355497 A JP18355497 A JP 18355497A JP H1129308 A JPH1129308 A JP H1129308A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】樹脂等に対する高充填性と均一分散性に優れた
充填材を製造することのできる、低嵩密度の六方晶窒化
ほう素粉末を提供すること。 【解決手段】ゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 以下で
あることを特徴とする六方晶窒化ほう素粉末。
充填材を製造することのできる、低嵩密度の六方晶窒化
ほう素粉末を提供すること。 【解決手段】ゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 以下で
あることを特徴とする六方晶窒化ほう素粉末。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に充填材の微粒
子成分として好適な低嵩密度の六方晶窒化ほう素粉末及
びその用途の充填材に関する。
子成分として好適な低嵩密度の六方晶窒化ほう素粉末及
びその用途の充填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】六方晶窒化ほう素粉末は、黒鉛類似の層
状構造を有し、熱伝導性、絶縁性、化学的安定性、固体
潤滑性、耐熱衝撃性などの特性に優れたものであること
から、固体潤滑・離型剤、樹脂、ゴム、グリース等の充
填材、耐熱性・絶縁性焼結体製造用原料などに応用され
ている。
状構造を有し、熱伝導性、絶縁性、化学的安定性、固体
潤滑性、耐熱衝撃性などの特性に優れたものであること
から、固体潤滑・離型剤、樹脂、ゴム、グリース等の充
填材、耐熱性・絶縁性焼結体製造用原料などに応用され
ている。
【０００３】充填材に要求される特性は、高充填かつ均
一分散であり、従来より、充填性を高めるために、粗粒
子成分と微粒子成分を調整することが行われている。粗
粒子成分には、通常、結晶性の良い粉末が用いられるの
で、樹脂、ゴム、グリース等（以下、単に「樹脂等」と
いう。）に対する分散性が良好であるが、微粒子成分に
は、非晶質の六方晶窒化ほう素粒子が混在しているので
樹脂等への分散性が悪い。また、このような粉末は、粒
子同士が凝集しており、非晶質の粒子が混在していない
粉末に比べ嵩密度は高い。
一分散であり、従来より、充填性を高めるために、粗粒
子成分と微粒子成分を調整することが行われている。粗
粒子成分には、通常、結晶性の良い粉末が用いられるの
で、樹脂、ゴム、グリース等（以下、単に「樹脂等」と
いう。）に対する分散性が良好であるが、微粒子成分に
は、非晶質の六方晶窒化ほう素粒子が混在しているので
樹脂等への分散性が悪い。また、このような粉末は、粒
子同士が凝集しており、非晶質の粒子が混在していない
粉末に比べ嵩密度は高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
に鑑み、充填材の微粒子成分として特に好適な六方晶窒
化ほう素粉末を提供することである。この目的を達成す
るため、本発明者らは、種々検討した結果、ゆるみ嵩密
度の低い六方晶窒化ほう素粉末は分散性が良く、非晶質
の粒子がほとんど混在せず、しかも微粒子成分よりな
り、それは原料と焼成条件を最適化することにより製造
できることを見いだし、本発明を完成させたものであ
る。
に鑑み、充填材の微粒子成分として特に好適な六方晶窒
化ほう素粉末を提供することである。この目的を達成す
るため、本発明者らは、種々検討した結果、ゆるみ嵩密
度の低い六方晶窒化ほう素粉末は分散性が良く、非晶質
の粒子がほとんど混在せず、しかも微粒子成分よりな
り、それは原料と焼成条件を最適化することにより製造
できることを見いだし、本発明を完成させたものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ゆ
るみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 以下であることを特徴
とする六方晶窒化ほう素粉末である。また、本発明は、
Ｂ／Ｎ原子比が１／１〜１／６であるほう酸とメラミン
を含む混合物に、Ｃａ化合物を、結晶化時に生成する六
方晶窒化ほう素に対して内割で５〜２０重量％のほう酸
カルシウム（ＣａＯ）x ・Ｂ2 Ｏ3 の液相（但し、Ｘ≦
１）が生成するように添加した後、温度Ｔ（℃）、相対
湿度Ψ（％）及び保持時間ｔ（ｈｒ）が以下の関係式 Ｔ≧−２０・ｌｏｇ10（ｔ／４）＋｛（Ψ−１００）2
／２０｝＋６０ を満たす条件で保持してほう酸メラミンを形成させ、更
にそれを非酸化性ガス雰囲気下、１４００〜１６５０℃
で焼成・結晶化して得られたものであることを特徴とす
る六方晶窒化ほう素粉末である。更に、本発明は、上記
六方晶窒化ほう素粉末を含有してなることを特徴とする
充填材である。
るみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 以下であることを特徴
とする六方晶窒化ほう素粉末である。また、本発明は、
Ｂ／Ｎ原子比が１／１〜１／６であるほう酸とメラミン
を含む混合物に、Ｃａ化合物を、結晶化時に生成する六
方晶窒化ほう素に対して内割で５〜２０重量％のほう酸
カルシウム（ＣａＯ）x ・Ｂ2 Ｏ3 の液相（但し、Ｘ≦
１）が生成するように添加した後、温度Ｔ（℃）、相対
湿度Ψ（％）及び保持時間ｔ（ｈｒ）が以下の関係式 Ｔ≧−２０・ｌｏｇ10（ｔ／４）＋｛（Ψ−１００）2
／２０｝＋６０ を満たす条件で保持してほう酸メラミンを形成させ、更
にそれを非酸化性ガス雰囲気下、１４００〜１６５０℃
で焼成・結晶化して得られたものであることを特徴とす
る六方晶窒化ほう素粉末である。更に、本発明は、上記
六方晶窒化ほう素粉末を含有してなることを特徴とする
充填材である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について
説明する。
説明する。
【０００７】本発明の六方晶窒化ほう素粉末は、低嵩密
度であることが特徴である。結晶性の高い粗粒子成分か
らなる六方晶窒化ほう素粉末や、非晶質の粒子が混在し
ている微粒子成分からなる六方晶窒化ほう素粉末におい
ては、ゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 よりも高い。
これに対し本発明の六方晶窒化ほう素粉末は、従来の結
晶性の高い粗粒子成分と同程度の結晶構造を持つ六方晶
窒化ほう素粉末でありながら微粒子であり、従来の微粒
子成分と異なり非晶質粒子が殆ど混在していないことが
特徴である。このため、ゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃ
ｍ3 以下になっている。
度であることが特徴である。結晶性の高い粗粒子成分か
らなる六方晶窒化ほう素粉末や、非晶質の粒子が混在し
ている微粒子成分からなる六方晶窒化ほう素粉末におい
ては、ゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 よりも高い。
これに対し本発明の六方晶窒化ほう素粉末は、従来の結
晶性の高い粗粒子成分と同程度の結晶構造を持つ六方晶
窒化ほう素粉末でありながら微粒子であり、従来の微粒
子成分と異なり非晶質粒子が殆ど混在していないことが
特徴である。このため、ゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃ
ｍ3 以下になっている。
【０００８】嵩密度には、ゆるみ嵩密度と固め嵩密度
（別名タップ密度）があるが、通常、単に嵩密度と言っ
た場合、ゆるみ嵩密度を指す。ゆるみ嵩密度は、被測定
粉体を、一定容積の容器中に空洞をつくることなく、ま
た容器に振動等の外力を加えずに均一に投入してその時
の重量を測定し、重量を容器容積で除した値を求めるこ
とによって測定することができる。粗粒子成分の多い粉
体のように流動性の良い粉体の場合は、粉体を直接容器
に投入することができるが、本発明の六方晶窒化ほう素
粉末や、従来の非晶質の粒子が混在している微粒子成分
からなる六方晶窒化ほう素粉末など、微粒子成分の多い
粉体の場合は、粉体の投入に振動篩いを用いるのが一般
的である。
（別名タップ密度）があるが、通常、単に嵩密度と言っ
た場合、ゆるみ嵩密度を指す。ゆるみ嵩密度は、被測定
粉体を、一定容積の容器中に空洞をつくることなく、ま
た容器に振動等の外力を加えずに均一に投入してその時
の重量を測定し、重量を容器容積で除した値を求めるこ
とによって測定することができる。粗粒子成分の多い粉
体のように流動性の良い粉体の場合は、粉体を直接容器
に投入することができるが、本発明の六方晶窒化ほう素
粉末や、従来の非晶質の粒子が混在している微粒子成分
からなる六方晶窒化ほう素粉末など、微粒子成分の多い
粉体の場合は、粉体の投入に振動篩いを用いるのが一般
的である。
【０００９】本発明の六方晶窒化ほう素粉末は、Ｂ／Ｎ
原子比が１／１〜１／６であるほう酸とメラミンを含む
混合物に、Ｃａ化合物を、結晶化時に生成する六方晶窒
化ほう素に対して内割で５〜２０重量％のほう酸カルシ
ウム（ＣａＯ）x ・Ｂ2 Ｏ3の液相（但し、Ｘ≦１）が
生成するように添加した後、温度Ｔ（℃）、相対湿度Ψ
（％）及び保持時間ｔ（ｈｒ）が以下の関係式 Ｔ≧−２０・ｌｏｇ10（ｔ／４）＋｛（Ψ−１００）2
／２０｝＋６０ を満たす条件で保持してほう酸メラミンを形成させ、更
にそれを非酸化性ガス雰囲気下、温度１４００〜１６５
０℃で焼成・結晶化させることによって製造することが
できる。
原子比が１／１〜１／６であるほう酸とメラミンを含む
混合物に、Ｃａ化合物を、結晶化時に生成する六方晶窒
化ほう素に対して内割で５〜２０重量％のほう酸カルシ
ウム（ＣａＯ）x ・Ｂ2 Ｏ3の液相（但し、Ｘ≦１）が
生成するように添加した後、温度Ｔ（℃）、相対湿度Ψ
（％）及び保持時間ｔ（ｈｒ）が以下の関係式 Ｔ≧−２０・ｌｏｇ10（ｔ／４）＋｛（Ψ−１００）2
／２０｝＋６０ を満たす条件で保持してほう酸メラミンを形成させ、更
にそれを非酸化性ガス雰囲気下、温度１４００〜１６５
０℃で焼成・結晶化させることによって製造することが
できる。
【００１０】本発明で使用されるほう酸は、オルトほう
酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）、メタほう酸（ＨＢＯ2 ）、テトラほ
う酸（Ｈ2 Ｂ4 Ｏ7 ）、無水ほう酸（Ｂ2 Ｏ3 ）など、
一般式（Ｂ2 Ｏ3 ）・（Ｈ2 Ｏ）X 〔但し、Ｘ＝０〜
３〕で示される化合物の一種又は二種以上であるが、な
かでもオルトほう酸は入手が容易でメラミンとの混合性
が良好であるため本発明には好適である。
酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）、メタほう酸（ＨＢＯ2 ）、テトラほ
う酸（Ｈ2 Ｂ4 Ｏ7 ）、無水ほう酸（Ｂ2 Ｏ3 ）など、
一般式（Ｂ2 Ｏ3 ）・（Ｈ2 Ｏ）X 〔但し、Ｘ＝０〜
３〕で示される化合物の一種又は二種以上であるが、な
かでもオルトほう酸は入手が容易でメラミンとの混合性
が良好であるため本発明には好適である。
【００１１】ほう酸とメラミンの混合は、ボールミル、
リボンブレンダー、ヘンシェルミキサーなどの一般的な
混合機を用いて行うことができる。配合割合は、ほう酸
のほう素原子（Ｂ）とメラミンの窒素原子（Ｎ）のＢ／
Ｎ原子比が１／１〜１／６となる割合、好ましくは１／
２〜１／４となる割合である。該Ｂ／Ｎ原子比が１／１
を越えると焼成後に未反応ほう酸の残留が顕著となり、
また１／６未満では焼成時に未反応メラミンの昇華が顕
著となって、いずれの場合も本発明の六方晶窒化ほう素
粉末を製造することはできない。
リボンブレンダー、ヘンシェルミキサーなどの一般的な
混合機を用いて行うことができる。配合割合は、ほう酸
のほう素原子（Ｂ）とメラミンの窒素原子（Ｎ）のＢ／
Ｎ原子比が１／１〜１／６となる割合、好ましくは１／
２〜１／４となる割合である。該Ｂ／Ｎ原子比が１／１
を越えると焼成後に未反応ほう酸の残留が顕著となり、
また１／６未満では焼成時に未反応メラミンの昇華が顕
著となって、いずれの場合も本発明の六方晶窒化ほう素
粉末を製造することはできない。
【００１２】本発明のＢ／Ｎ原子比を満たすほう酸とメ
ラミン（Ｃ3 Ｎ6 Ｈ6 ）の具体的な配合割合は、ほう酸
がオルトほう酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）である場合、Ｈ3 ＢＯ3
／Ｃ 3 Ｎ6 Ｈ6 がモル比では６／１〜１／１、重量比で
は２．９４／１〜０．４９／１となる。
ラミン（Ｃ3 Ｎ6 Ｈ6 ）の具体的な配合割合は、ほう酸
がオルトほう酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）である場合、Ｈ3 ＢＯ3
／Ｃ 3 Ｎ6 Ｈ6 がモル比では６／１〜１／１、重量比で
は２．９４／１〜０．４９／１となる。
【００１３】本発明においては、六方晶窒化ほう素の結
晶化触媒であるほう酸カルシウム（ＣａＯ）X ・Ｂ2 Ｏ
3 の液相（但し、Ｘ≦１）が結晶化時に生成する六方晶
窒化ほう素に対して内割で１５〜５０重量％となるよう
にあらかじめほう酸とメラミンの混合物にＣａ化合物を
添加した後、温度Ｔ（℃）、相対湿度Ψ（％）及び保持
時間ｔ（ｈｒ）が以下の関係式を満たす雰囲気で上記混
合物を保持してほう酸メラミンを形成させる。
晶化触媒であるほう酸カルシウム（ＣａＯ）X ・Ｂ2 Ｏ
3 の液相（但し、Ｘ≦１）が結晶化時に生成する六方晶
窒化ほう素に対して内割で１５〜５０重量％となるよう
にあらかじめほう酸とメラミンの混合物にＣａ化合物を
添加した後、温度Ｔ（℃）、相対湿度Ψ（％）及び保持
時間ｔ（ｈｒ）が以下の関係式を満たす雰囲気で上記混
合物を保持してほう酸メラミンを形成させる。
【００１４】Ｔ≧−２０・ｌｏｇ10（ｔ／４）＋｛（Ψ
−１００）2 ／２０｝＋６０
−１００）2 ／２０｝＋６０
【００１５】このような雰囲気は、恒温恒湿機、スチー
ム加熱炉などを用いて容易に形成させることができる。
温度、相対湿度、時間の具体例としては、例えば８０
℃、８０％、１０時間などである。雰囲気を形成する水
蒸気以外のガスについては特に制限はなく、大気ガス、
窒素ガス、不活性ガスなどである。
ム加熱炉などを用いて容易に形成させることができる。
温度、相対湿度、時間の具体例としては、例えば８０
℃、８０％、１０時間などである。雰囲気を形成する水
蒸気以外のガスについては特に制限はなく、大気ガス、
窒素ガス、不活性ガスなどである。
【００１６】本発明で添加されるＣａ化合物は、固体の
ほう酸カルシウムでもよいが、ほう酸と反応してほう酸
カルシウムを生成し得る化合物、特に安価で入手が容易
な炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）が好ましい。ＣａＣＯ
3 を用いる場合、ほう酸を六方晶窒化ほう素用原料だけ
でなく、ほう酸カルシウム液相用原料としても機能させ
る必要があるが、ほう酸カルシウム液相用原料のほう酸
は、六方晶窒化ほう素用原料のほう酸よりも大幅に少量
で済むので、ＣａＣＯ3 を用いた場合でもほう酸とメラ
ミン（Ｃ3 Ｎ6 Ｈ6 ）の配合割合は、ほう酸がオルトほ
う酸（Ｈ3 ＢＯ 3 ）である場合、Ｈ3 ＢＯ3 ／Ｃ3 Ｎ6
Ｈ6 をモル比では６／１〜１／１、重量比では２．９４
／１〜０．４９／１としてよい。
ほう酸カルシウムでもよいが、ほう酸と反応してほう酸
カルシウムを生成し得る化合物、特に安価で入手が容易
な炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）が好ましい。ＣａＣＯ
3 を用いる場合、ほう酸を六方晶窒化ほう素用原料だけ
でなく、ほう酸カルシウム液相用原料としても機能させ
る必要があるが、ほう酸カルシウム液相用原料のほう酸
は、六方晶窒化ほう素用原料のほう酸よりも大幅に少量
で済むので、ＣａＣＯ3 を用いた場合でもほう酸とメラ
ミン（Ｃ3 Ｎ6 Ｈ6 ）の配合割合は、ほう酸がオルトほ
う酸（Ｈ3 ＢＯ 3 ）である場合、Ｈ3 ＢＯ3 ／Ｃ3 Ｎ6
Ｈ6 をモル比では６／１〜１／１、重量比では２．９４
／１〜０．４９／１としてよい。
【００１７】また、ほう酸カルシウム（ＣａＯ）X ・Ｂ
2 Ｏ3 の液相〔但し、Ｘ≦１〕が結晶化時に六方晶窒化
ほう素に対して内割で５〜２０重量％となるＣａＣＯ3
の具体的な配合割合は、焼成方法の違いによってメラミ
ンの揮発量や、メラミン１モルに反応するほう酸のモル
数が変動するため、焼成方法に応じて適宜変化させる必
要があるが、仮にメラミンが全く揮発せず、かつメラミ
ン１モルに対して常にほう酸２モルが反応して六方晶窒
化ほう素が生成するとした場合、ほう酸、メラミン、及
びＣａＣＯ3 の具体的な配合割合は、モル比で２２．３
〜９９．７／１０．１〜４８．２／０．１〜１．０、重
量比で１３．８〜６１．６／１２．７〜６０．７／０．
１〜１．０になる。
2 Ｏ3 の液相〔但し、Ｘ≦１〕が結晶化時に六方晶窒化
ほう素に対して内割で５〜２０重量％となるＣａＣＯ3
の具体的な配合割合は、焼成方法の違いによってメラミ
ンの揮発量や、メラミン１モルに反応するほう酸のモル
数が変動するため、焼成方法に応じて適宜変化させる必
要があるが、仮にメラミンが全く揮発せず、かつメラミ
ン１モルに対して常にほう酸２モルが反応して六方晶窒
化ほう素が生成するとした場合、ほう酸、メラミン、及
びＣａＣＯ3 の具体的な配合割合は、モル比で２２．３
〜９９．７／１０．１〜４８．２／０．１〜１．０、重
量比で１３．８〜６１．６／１２．７〜６０．７／０．
１〜１．０になる。
【００１８】本発明では、ほう酸、メラミン及びＣａ化
合物の混合物を、温度（Ｔ）、相対湿度（Ψ）及び保持
時間（ｔ）が上式を満たす条件で保持してほう酸メラミ
ンを形成させる。温度、相対湿度及び保持時間のいずれ
かが上式の範囲外であるとほう酸メラミンは形成されな
い。
合物の混合物を、温度（Ｔ）、相対湿度（Ψ）及び保持
時間（ｔ）が上式を満たす条件で保持してほう酸メラミ
ンを形成させる。温度、相対湿度及び保持時間のいずれ
かが上式の範囲外であるとほう酸メラミンは形成されな
い。
【００１９】Ｃａ化合物は、上記保持の前に添加してお
くことによって、均一にほう酸メラミン中に混合され
る。ほう酸とメラミンとＣａ化合物を単に機械的に混合
した場合や、ほう酸メラミンを形成させた後にＣａ化合
物を混合した場合、更にはほう酸とメラミンとＣａ化合
物に水を添加してほう酸メラミン形成とＣａ化合物混合
を同時に行った場合は、Ｃａ化合物の混合状態が不均一
となり、結晶化後の六方晶窒化ほう素粉末は、粗粒子、
あるいは非晶質の粒子が混在している微粒子を多く含む
不均一なものとなり、いずれの場合も本発明の六方晶窒
化ほう素粉末を製造することはできない。
くことによって、均一にほう酸メラミン中に混合され
る。ほう酸とメラミンとＣａ化合物を単に機械的に混合
した場合や、ほう酸メラミンを形成させた後にＣａ化合
物を混合した場合、更にはほう酸とメラミンとＣａ化合
物に水を添加してほう酸メラミン形成とＣａ化合物混合
を同時に行った場合は、Ｃａ化合物の混合状態が不均一
となり、結晶化後の六方晶窒化ほう素粉末は、粗粒子、
あるいは非晶質の粒子が混在している微粒子を多く含む
不均一なものとなり、いずれの場合も本発明の六方晶窒
化ほう素粉末を製造することはできない。
【００２０】通常、六方晶窒化ほう素原料を焼成する場
合、比較的低温（１０００℃以下）で非晶質窒化ほう素
が生成し、その後より高温で非晶質窒化ほう素が結晶化
して六方晶窒化ほう素が生成する。この際に結晶化触媒
を共存させることによって結晶化が促進されるが、使用
する触媒の種類や量により生成する六方晶窒化ほう素粒
子の大きさや量が変化する。
合、比較的低温（１０００℃以下）で非晶質窒化ほう素
が生成し、その後より高温で非晶質窒化ほう素が結晶化
して六方晶窒化ほう素が生成する。この際に結晶化触媒
を共存させることによって結晶化が促進されるが、使用
する触媒の種類や量により生成する六方晶窒化ほう素粒
子の大きさや量が変化する。
【００２１】本発明で使用される結晶化触媒は、ほう酸
カルシウム（ＣａＯ）X ・Ｂ2 Ｏ3〔但し、Ｘ≦１〕で
あり、本発明の結晶化温度１４００〜１６５０℃におい
ては液相である。この中に非晶質窒化ほう素が溶解し、
溶解量が過飽和に達した時点で六方晶窒化ほう素が析出
する。この際、触媒量すなわち液相の量が多いと、隣合
う六方晶窒化ほう素粒子同士の距離が大きくなるので、
粗粒子が生成しやすい。反対に液相の量が少ないと非晶
質窒化ほう素の溶解量も少なくなるため非晶質の粒子が
混在しやすい。一方、触媒の組成すなわちＣａＯとＢ2
Ｏ3 のモル比は粒子の形状に関与する。本発明の結晶化
温度１４００〜１６５０℃においては、Ｘが１以下すな
わちＢ2 Ｏ3 リッチな組成においては生成する六方晶窒
化ほう素粒子は鱗片形状になるが、Ｘが１よりも大き
く、３以下の組成においては、凝集粒子が生成しやす
い。またＸが３をこえると、すなわちＣａＯリッチな組
成の結晶化触媒を用いた場合、六方晶窒化ほう素は輪郭
が不明瞭な不定形状を呈するようになる。
カルシウム（ＣａＯ）X ・Ｂ2 Ｏ3〔但し、Ｘ≦１〕で
あり、本発明の結晶化温度１４００〜１６５０℃におい
ては液相である。この中に非晶質窒化ほう素が溶解し、
溶解量が過飽和に達した時点で六方晶窒化ほう素が析出
する。この際、触媒量すなわち液相の量が多いと、隣合
う六方晶窒化ほう素粒子同士の距離が大きくなるので、
粗粒子が生成しやすい。反対に液相の量が少ないと非晶
質窒化ほう素の溶解量も少なくなるため非晶質の粒子が
混在しやすい。一方、触媒の組成すなわちＣａＯとＢ2
Ｏ3 のモル比は粒子の形状に関与する。本発明の結晶化
温度１４００〜１６５０℃においては、Ｘが１以下すな
わちＢ2 Ｏ3 リッチな組成においては生成する六方晶窒
化ほう素粒子は鱗片形状になるが、Ｘが１よりも大き
く、３以下の組成においては、凝集粒子が生成しやす
い。またＸが３をこえると、すなわちＣａＯリッチな組
成の結晶化触媒を用いた場合、六方晶窒化ほう素は輪郭
が不明瞭な不定形状を呈するようになる。
【００２２】本発明では結晶化触媒としてほう酸リッチ
なほう酸カルシウム（ＣａＯ）X ・Ｂ2 Ｏ3 の液相〔但
し、Ｘ≦１〕を存在させることにより粒子を鱗片形状と
し、しかも結晶化触媒量を内割で５〜２０重量％と、多
過ぎずかつ少な過ぎない適量に調節して結晶化させるこ
とによって、粗粒子、あるいは非晶質の粒子が混在しな
い、低嵩密度で均一な六方晶窒化ほう素粉末を製造する
ことができる。
なほう酸カルシウム（ＣａＯ）X ・Ｂ2 Ｏ3 の液相〔但
し、Ｘ≦１〕を存在させることにより粒子を鱗片形状と
し、しかも結晶化触媒量を内割で５〜２０重量％と、多
過ぎずかつ少な過ぎない適量に調節して結晶化させるこ
とによって、粗粒子、あるいは非晶質の粒子が混在しな
い、低嵩密度で均一な六方晶窒化ほう素粉末を製造する
ことができる。
【００２３】（ＣａＯ）X ・Ｂ2 Ｏ3 のＸが１をこえる
と、凝集粒子、あるいは不定形状の粒子を多く含む六方
晶窒化ほう素粉末が生成する。また、結晶化触媒量が２
０重量％をこえると粗粒子を多く含む六方晶窒化ほう素
粉末が生成し、５％未満では非晶質の粒子を多く含む六
方晶窒化ほう素粉末が生成する。これらはいずれもゆる
み嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 よりも大きくなるため本
発明には適さない。
と、凝集粒子、あるいは不定形状の粒子を多く含む六方
晶窒化ほう素粉末が生成する。また、結晶化触媒量が２
０重量％をこえると粗粒子を多く含む六方晶窒化ほう素
粉末が生成し、５％未満では非晶質の粒子を多く含む六
方晶窒化ほう素粉末が生成する。これらはいずれもゆる
み嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 よりも大きくなるため本
発明には適さない。
【００２４】焼成・結晶化は、非酸化性ガス雰囲気下、
温度１４００〜１６５０℃で行われる。１４００℃未満
では触媒であるほう酸カルシウム液相の粘度が高く、触
媒としての機能が不十分となり六方晶窒化ほう素の結晶
化がほとんど進行せず、非晶質の粒子を多く含むように
なる。また１６５０℃をこえると粗粒子を多く含むよう
になるためいずれもゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3
よりも大きくなり本発明には適さない。
温度１４００〜１６５０℃で行われる。１４００℃未満
では触媒であるほう酸カルシウム液相の粘度が高く、触
媒としての機能が不十分となり六方晶窒化ほう素の結晶
化がほとんど進行せず、非晶質の粒子を多く含むように
なる。また１６５０℃をこえると粗粒子を多く含むよう
になるためいずれもゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3
よりも大きくなり本発明には適さない。
【００２５】非酸化性ガス雰囲気を形成するガスとして
は、窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス、メタン、プ
ロパンなどの炭化水素ガス、ヘリウム、アルゴンなどの
希ガスが使用される。これらのうち、入手しやすく安価
であることから、窒素ガスが最適である。
は、窒素ガス、アンモニアガス、水素ガス、メタン、プ
ロパンなどの炭化水素ガス、ヘリウム、アルゴンなどの
希ガスが使用される。これらのうち、入手しやすく安価
であることから、窒素ガスが最適である。
【００２６】焼成炉としては、マッフル炉、管状炉、雰
囲気炉などのバッチ式炉や、ロータリーキルン、スクリ
ューコンベヤ炉、トンネル炉、ベルト炉、プッシャー
炉、竪型連続炉などの連続式炉が用いられる。これらは
目的に応じて使い分けられ、例えば多くの品種の六方晶
窒化ほう素を少量ずつ製造するときはバッチ式炉が、一
定の品種を多量製造するときは連続式炉が採用される。
囲気炉などのバッチ式炉や、ロータリーキルン、スクリ
ューコンベヤ炉、トンネル炉、ベルト炉、プッシャー
炉、竪型連続炉などの連続式炉が用いられる。これらは
目的に応じて使い分けられ、例えば多くの品種の六方晶
窒化ほう素を少量ずつ製造するときはバッチ式炉が、一
定の品種を多量製造するときは連続式炉が採用される。
【００２７】以上のようにして製造された六方晶窒化ほ
う素粉末は、必要に応じて粉砕、分級、酸処理による残
留触媒の除去（精製）、洗浄、乾燥などの後処理工程を
経た後、実用に供される。
う素粉末は、必要に応じて粉砕、分級、酸処理による残
留触媒の除去（精製）、洗浄、乾燥などの後処理工程を
経た後、実用に供される。
【００２８】本発明の六方晶窒化ほう素粉末は、粗粒、
凝集粒、あるいは非晶質の粒子を含まない均一な微粒子
からなる低嵩密度の粉末である。また本発明の充填材
は、本発明の六方晶窒化ほう素粉末を微粒子成分とし、
従来の粗粒子成分と共に含有されてなるものである。本
発明の六方晶窒化ほう素粉末は、均一な微粒子であるた
め分散性が良く、これを単独で充填材として用いること
もできるが、従来の非晶質の粒子が混在している微粒子
成分からなる六方晶窒化ほう素粉末や、従来の結晶性の
高い粗粒子成分からなる六方晶窒化ほう素粉末と比較し
て樹脂への充填性に劣る。しかしながら本発明の六方晶
窒化ほう素粉末を、従来の結晶性の高い粗粒子成分から
なる粉末と併用すると、驚くべきことに、従来の結晶性
の高い粗粒子成分単独ないしはそれと微粒子成分とから
なる充填材にくらべて高い充填性を示す。
凝集粒、あるいは非晶質の粒子を含まない均一な微粒子
からなる低嵩密度の粉末である。また本発明の充填材
は、本発明の六方晶窒化ほう素粉末を微粒子成分とし、
従来の粗粒子成分と共に含有されてなるものである。本
発明の六方晶窒化ほう素粉末は、均一な微粒子であるた
め分散性が良く、これを単独で充填材として用いること
もできるが、従来の非晶質の粒子が混在している微粒子
成分からなる六方晶窒化ほう素粉末や、従来の結晶性の
高い粗粒子成分からなる六方晶窒化ほう素粉末と比較し
て樹脂への充填性に劣る。しかしながら本発明の六方晶
窒化ほう素粉末を、従来の結晶性の高い粗粒子成分から
なる粉末と併用すると、驚くべきことに、従来の結晶性
の高い粗粒子成分単独ないしはそれと微粒子成分とから
なる充填材にくらべて高い充填性を示す。
【００２９】本発明で使用される結晶性の高い粗粒子成
分からなる六方晶窒化ほう素粉末としては、例えば電気
化学工業社製「ＧＰ」などであり、本発明の充填材の粗
粒子成分と微粒子成分の具体的な配合割合は、重量比で
９５／５〜３０／７０である。
分からなる六方晶窒化ほう素粉末としては、例えば電気
化学工業社製「ＧＰ」などであり、本発明の充填材の粗
粒子成分と微粒子成分の具体的な配合割合は、重量比で
９５／５〜３０／７０である。
【００３０】
【実施例】以下、実施例、比較例、参考例をあげて更に
具体的に本発明を説明する。
具体的に本発明を説明する。
【００３１】実施例１ オルトほう酸５０ｋｇ、メラミン５０ｋｇ、及びＣａ化
合物としての炭酸カルシウム１ｋｇをヘンシェルミキサ
ーで混合した後、恒温恒湿機中にて温度８０℃、相対湿
度８０％で１０時間保持してほう酸メラミンを形成させ
た。更に、その後バッチ式雰囲気炉にて、窒素雰囲気
下、１５５０℃で焼成・結晶化した。
合物としての炭酸カルシウム１ｋｇをヘンシェルミキサ
ーで混合した後、恒温恒湿機中にて温度８０℃、相対湿
度８０％で１０時間保持してほう酸メラミンを形成させ
た。更に、その後バッチ式雰囲気炉にて、窒素雰囲気
下、１５５０℃で焼成・結晶化した。
【００３２】得られた焼成物を粉砕し、Ｘ線回折にてそ
の組成を調べたところ、六方晶窒化ほう素の他に結晶化
触媒の凝固物のブロードなＢ2 Ｏ3 のピークと、微小な
ＣａＯ・２Ｂ2 Ｏ3 のピークが認められた。これを硝酸
で洗浄し結晶化触媒を除去したところ、７．４重量％の
重量減少が認められた。
の組成を調べたところ、六方晶窒化ほう素の他に結晶化
触媒の凝固物のブロードなＢ2 Ｏ3 のピークと、微小な
ＣａＯ・２Ｂ2 Ｏ3 のピークが認められた。これを硝酸
で洗浄し結晶化触媒を除去したところ、７．４重量％の
重量減少が認められた。
【００３３】この結晶化触媒除去後の六方晶窒化ほう素
粉末について、パウダテスタ（ホソカワミクロン製）を
用いてゆるみ嵩密度を測定した。粉末の投入には篩い目
７１０μｍの振動篩いを用いた。このときの粉末のゆる
み嵩密度は０．０８ｇ／ｃｍ 3 であった。
粉末について、パウダテスタ（ホソカワミクロン製）を
用いてゆるみ嵩密度を測定した。粉末の投入には篩い目
７１０μｍの振動篩いを用いた。このときの粉末のゆる
み嵩密度は０．０８ｇ／ｃｍ 3 であった。
【００３４】また、上記で得られた六方晶窒化ほう素粉
末の平均粒子径（マイクロトラック法：Ｌｅｅｄｓ ＆
Ｎｏｒｔｈｕｐ社製「ＳＰＡ ７９９７」）を測定し
たところ、２．５μｍであった。
末の平均粒子径（マイクロトラック法：Ｌｅｅｄｓ ＆
Ｎｏｒｔｈｕｐ社製「ＳＰＡ ７９９７」）を測定し
たところ、２．５μｍであった。
【００３５】更に、上記で得られた六方晶窒化ほう素粉
末１２ｇをアクリル樹脂（共栄社化学社製「エポキシエ
ステル３０００Ｍ」）３８８ｇ中に羽根型撹拌機（新東
科学社製「ＨＥＩＤＯＮ３００Ｇ」）にて混練した。こ
の混練物をスライドガラスに挟んで広げ、光学顕微鏡に
て、単位面積あたりの１０μｍ以上の凝集粒子数を調べ
たところ、１３個／ｃｍ2 であった。
末１２ｇをアクリル樹脂（共栄社化学社製「エポキシエ
ステル３０００Ｍ」）３８８ｇ中に羽根型撹拌機（新東
科学社製「ＨＥＩＤＯＮ３００Ｇ」）にて混練した。こ
の混練物をスライドガラスに挟んで広げ、光学顕微鏡に
て、単位面積あたりの１０μｍ以上の凝集粒子数を調べ
たところ、１３個／ｃｍ2 であった。
【００３６】実施例２〜４ ほう酸、メラミン、及びＣａ化合物を表１に示す種々の
条件で混合・加湿・加温してほう酸メラミンを形成させ
た後、焼成・結晶化を行い、結晶化触媒を除去して六方
晶窒化ほう素粉末を製造し、実施例１と同様にして性能
を評価した。それらの結果を表１、表２に示す。
条件で混合・加湿・加温してほう酸メラミンを形成させ
た後、焼成・結晶化を行い、結晶化触媒を除去して六方
晶窒化ほう素粉末を製造し、実施例１と同様にして性能
を評価した。それらの結果を表１、表２に示す。
【００３７】比較例１ 炭酸カルシウム１０ｋｇを加えたこと以外は、実施例１
と同様にして六方晶窒化ほう素粉末を製造した。その結
果、ゆるみ嵩密度は０．１５ｇ／ｃｍ3 、アクリル樹脂
中の単位面積当たりの凝集粒子数は８２個／ｃｍ2 であ
った。
と同様にして六方晶窒化ほう素粉末を製造した。その結
果、ゆるみ嵩密度は０．１５ｇ／ｃｍ3 、アクリル樹脂
中の単位面積当たりの凝集粒子数は８２個／ｃｍ2 であ
った。
【００３８】比較例２ 焼成温度を１３５０℃にしたこと以外は実施例１と同様
にして六方晶窒化ほう素粉末を製造した。その結果、ゆ
るみ嵩密度は０．１３ｇ／ｃｍ3 、アクリル樹脂中の単
位面積あたりの凝集粒子数は９７個／ｃｍ2 であった。
にして六方晶窒化ほう素粉末を製造した。その結果、ゆ
るみ嵩密度は０．１３ｇ／ｃｍ3 、アクリル樹脂中の単
位面積あたりの凝集粒子数は９７個／ｃｍ2 であった。
【００３９】比較例３ 焼成温度を１８００℃にしたこと以外は実施例１と同様
にして六方晶窒化ほう素粉末を製造した。その結果、ゆ
るみ嵩密度は０．２３ｇ／ｃｍ3 であり、平均粒子径は
８．７μｍであった。
にして六方晶窒化ほう素粉末を製造した。その結果、ゆ
るみ嵩密度は０．２３ｇ／ｃｍ3 であり、平均粒子径は
８．７μｍであった。
【００４０】参考例１〜２ 市販の微粉グレードである電気化学工業社製「ＳＰ−
１」及び「ＳＰ−２」の六方晶窒化ほう素粉末のゆるみ
嵩密度は、それぞれ０．２５ｇ／ｃｍ3 、０．３０ｇ／
ｃｍ3 、である。また、アクリル樹脂中の単位面積あた
りの凝集粒子数は、それぞれ２１４個／ｃｍ2 、１２６
個／ｃｍ2 である。
１」及び「ＳＰ−２」の六方晶窒化ほう素粉末のゆるみ
嵩密度は、それぞれ０．２５ｇ／ｃｍ3 、０．３０ｇ／
ｃｍ3 、である。また、アクリル樹脂中の単位面積あた
りの凝集粒子数は、それぞれ２１４個／ｃｍ2 、１２６
個／ｃｍ2 である。
【００４１】実施例５ 実施例１で製造された触媒除去後の六方晶窒化ほう素粉
末（平均粒子径２．５μｍ、ＢＥＴ比表面積２１．５ｍ
2 ／ｇ）と、市販の粗粉グレードである電気化学工業社
製「ＧＰ」の六方晶窒化ほう素粉末（平均粒子径７．５
μｍ、ＢＥＴ比表面積８．３ｍ2 ／ｇ）とを、前者３
０：後者７０の重量比で混合して充填材とした。
末（平均粒子径２．５μｍ、ＢＥＴ比表面積２１．５ｍ
2 ／ｇ）と、市販の粗粉グレードである電気化学工業社
製「ＧＰ」の六方晶窒化ほう素粉末（平均粒子径７．５
μｍ、ＢＥＴ比表面積８．３ｍ2 ／ｇ）とを、前者３
０：後者７０の重量比で混合して充填材とした。
【００４２】それを実施例１に示したアクリル樹脂１６
０ｃｍ3 中に３１重量％（真比重で２０体積％）羽根型
撹拌機にて混練した。この混練物の５０℃における粘度
をＢ型粘度計（東芝システム社製「ＶＳ−Ａ１」）にて
測定したところ、表３に示すとおり、５４Ｐａ・ｓであ
った。
０ｃｍ3 中に３１重量％（真比重で２０体積％）羽根型
撹拌機にて混練した。この混練物の５０℃における粘度
をＢ型粘度計（東芝システム社製「ＶＳ−Ａ１」）にて
測定したところ、表３に示すとおり、５４Ｐａ・ｓであ
った。
【００４３】比較例４〜６ 市販の微粉グレードである電気化学工業社製「ＳＰ−
２」の六方晶窒化ほう素粉末（平均粒子径２．４μｍ、
ＢＥＴ比表面積３１．７ｍ2 ／ｇ）と、市販の粗粉グレ
ードである電気化学工業社製「ＧＰ」の窒化ほう素粉末
とを表３に示す割合で混合し充填材としたこと以外は、
実施例５と同様にして粘度を測定した。それらの結果を
表３に示す。
２」の六方晶窒化ほう素粉末（平均粒子径２．４μｍ、
ＢＥＴ比表面積３１．７ｍ2 ／ｇ）と、市販の粗粉グレ
ードである電気化学工業社製「ＧＰ」の窒化ほう素粉末
とを表３に示す割合で混合し充填材としたこと以外は、
実施例５と同様にして粘度を測定した。それらの結果を
表３に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、樹脂等に対する高充填
性と均一分散性に優れた充填材を製造することのでき
る、低嵩密度の六方晶窒化ほう素粉末が提供される。
性と均一分散性に優れた充填材を製造することのでき
る、低嵩密度の六方晶窒化ほう素粉末が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 幸雄 福岡県大牟田市新開町１ 電気化学工業株 式会社大牟田工場内
Claims (3)
- 【請求項１】 ゆるみ嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3 以下
であることを特徴とする六方晶窒化ほう素粉末。 - 【請求項２】 Ｂ／Ｎ原子比が１／１〜１／６であるほ
う酸とメラミンを含む混合物に、Ｃａ化合物を、結晶化
時に生成する六方晶窒化ほう素に対して内割で５〜２０
重量％のほう酸カルシウム（ＣａＯ）x ・Ｂ2 Ｏ3 の液
相（但し、Ｘ≦１）が生成するように添加した後、温度
Ｔ（℃）、相対湿度Ψ（％）及び保持時間ｔ（ｈｒ）が
以下の関係式 Ｔ≧−２０・ｌｏｇ10（ｔ／４）＋｛（Ψ−１００）2
／２０｝＋６０ を満たす条件で保持してほう酸メラミンを形成させ、更
にそれを非酸化性ガス雰囲気下、１４００〜１６５０℃
で焼成・結晶化して得られたものであることを特徴とす
る六方晶窒化ほう素粉末。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２の六方晶窒化ほう
素粉末を含有してなることを特徴とする充填材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18355497A JPH1129308A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 六方晶窒化ほう素粉末及びその用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18355497A JPH1129308A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 六方晶窒化ほう素粉末及びその用途 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1129308A true JPH1129308A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16137845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18355497A Withdrawn JPH1129308A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 六方晶窒化ほう素粉末及びその用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1129308A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006188411A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | General Electric Co <Ge> | 窒化ホウ素の製造方法 |
| JP2009149469A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 六方晶窒化ホウ素の製造方法 |
| JP2017014064A (ja) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | 株式会社トクヤマ | 六方晶窒化硼素粒子及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP18355497A patent/JPH1129308A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006188411A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | General Electric Co <Ge> | 窒化ホウ素の製造方法 |
| JP2009149469A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 六方晶窒化ホウ素の製造方法 |
| JP2017014064A (ja) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | 株式会社トクヤマ | 六方晶窒化硼素粒子及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040202 |