JPS61126150A - プラスチツクコンパウンド製造用充填材及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は射出成形可能又はプレス加工可能の高い熱伝導
性及び高い電気絶縁性を有するプラスチックコンパウン
ドを製造するための、プラスチックで網状化された金属
粉末をベースとする充填材およびその製法に関する。

〔従来の技術〕

熱伝導性で、同時に非導電性のプラスチックは押出成形
又は射出成形のような通常の加工条件に耐えることので
きる被覆を施されていなければならない。その際生じる
高いせん断力は網状化被覆によってのみ吸収することが
できる。

熱可塑性プラスチックの形の冒頭に記載した種類の充填
材は例えば西ドイツ特許出願公開３４２１１０５号明ｉ
書から公知である。この場合ポリオレフィンは軽金属粉
末又は非鉄金属粉末の存在下でチーグラー触媒により合
成され、少なくとも金属粒子の近くで網状化される。こ
うして製造されたプラスチックはそれ単独でか又は他の
ポリマーとの合金として電子又は電気工学分野で伝熱と
同時に電気絶縁のために使用される。ここに記載されて
いる注型樹脂用“充填材”としても使用可能の熱可塑性
プラスチックは、これを後に粉砕した形で熱可塑性プラ
スチックに配合した場合に（使用温度〉１４０℃）困難
を生じる。更に例えばエチレンのような極（一部のオレ
フィンはチーブ、ラー触媒を用いて重合することにより
熱安定性の僅かなポリエチレンを生じる。またチーグラ
ー法は特殊な反応器でのみ空気及び湿気の遮断下に実施
することができる。

間様に注型樹脂内に金属粒子を単に混入し、引続き重合
化樹脂を粉砕することによっては、射出成形可能の熱可
塑性プラスチック用として適当な充填材は得られない。

それというのは粉砕の際に被覆層が不均一になり、その
ため極めて緊密な詰込状態は得られず、また絶縁性被覆
層が剥がれ、充填された熱可塑性プラスチックは必要と
される絶縁値を達成することができないからである。直
接流込みコンパウンドに混入された金属粒子は１゜５　
Ｗ、／　ｍ　ｋの熱伝導値を生じるにすぎない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の根本課題は、下記の条件を満足する射出成形可
能又はプレス加工可能のプラスチックコンパウンド用充
填材を提供することにある。

１、高い熱伝導性（２〜１０　Ｗ／ｍ　ｋ）２．１００
Ｖ以上の破壊電圧での電気絶縁性３、プラスチックコン
パウンドに配合する前の高い摩耗抵抗 ４．５０〜９０容量％の範囲での充填層の達成〔問題点
を解決するための手段〕 これらの条件は、本発明で網状化により製造されたプラ
スチック被覆を全面的に施されている、できるだけ緊密
な詰込状態にある金属粒子によって特徴づけられる、冒
頭に記載した形式の充填材により満たされる。

金属粒子の直径を５〜ＩＱＯｕｍの範囲に選定しまた有
利には数種の分子構造の厚い酸化物層を施された鉄、銅
、コバルト、バナジウム、二・ノケル、銀又はアルミニ
ウムから成るか又はその合金から成る金属粒子を使用す
ることは本発明の範囲内にある。

本発明思想の一実施態様では、金属粒子を被覆するプラ
スチック層は最大で５μｍの厚さををし、また以下のプ
ラスチック、即ち不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂、ポリフェニレンスルフィド、網状化補助剤を有する
ラジカル重合回部のモノマーの１種から成る。

本発明の他の実施態様及び特に充填材の製造方法は特許
請求の範囲第２項以下から明らかである。

本発明による充填材で重要なことは、それぞれの金属粉
末粒子が網状化プラスチック被覆を施されていることで
あり、これは重合を金属／溶剤の相限界で極めて迅速に
開始し、金属粒子を均一なポリマ一層で被覆した場合に
のみ得ることができる。これは本発明思想によるいわゆ
る乳化重合又は懸濁重合である。この場合金属粒子をｍ
液化前に媒体中で懸濁させるか又は乳化させ、網状化す
べき物質の懸濁液又は乳濁液を溶剤に対して０．１〜５
重量％の濃度で、場合によっては促進剤又は開始剤（酸
化還元系も）を加えながら添加し、重合を室温又は高め
た温度で、場合によっては光の作用下に実施し、また網
状化によりプラスチックで被覆された金属粒子をプラス
チック被覆を溶かさない媒体中で分離する。

こうして被覆された粒子は同じポリマー中に、しかし又
一層高い熱安定性のポリマー中に配合することができる
。この網状化によって、保護層として作用するプラスチ
ック被覆が加工に際して破壊されないということは重要
である０粒子を混入させるポリマーとの間に相客性に関
する問題がある場合には被覆のために更にもう１ｆｌｉ
のモノマーを加えることができる。すなわちこの場合被
覆は網状化されたコポリマーから成る。

〔実施例〕

次に本発明並びに被覆処理を行うための方法を三つの実
施例及びそれに関連する第１図ないし第３図に基づき詳
述する。

第１図において例えば酸化物層２ををするアルミニウム
粒子１への、例えばスチロール及びジビニルベンゾール
と開始剤である過酸化ベンゾイルとのモノマー混合物か
らなるポリマ一層３（厚さ約５μｍ）の被覆を、例えば
シランから成る単一分子の疎水性層４を有する金属粒子
１．２を水（Ｈ２Ｏ）中に急速攪拌下に乳化剤例えばラ
ウリル硫酸ナトリウム、又は非イオン性鹸化剤例えばア
ルコバール（Ａｒｃｏｐａｌ）　Ｎ　１００、又は陰イ
オン活性鹸化剤例えばセチルアンモニウムクロリドの約
１％（Ｈ２Ｏ量に対して）で分散させることによって生
せしめる。その後ラジカル重合可能のモノマー例えばス
チロール、酢酸ビニル、アクリルニトリルの０．１〜５
％（水量に対して）を網状化モノマー例えばジビニルベ
ンゾール又はトリアリルシアヌレートの１〜２０％（全
七ツマー量に対して）と一緒に加える。重合を約６０℃
に加温することによりて開始させる。その際この温度で
分解する開始剤、例えばアゾイソブチロニトリル又は過
酸化ベンゾイルを加える（七ツマー量に対して１〜３％
の濃度）。室温で酸化還元系例えば亜二チオン酸ナトリ
ウム／ペルオクソ二硫酸カリウムを使用することもでき
る。第１図に引出線５で示した符号は鹸化剤分子の親水
性端部を表す。

第２１！ｌにおいて直径が５〜５０μｍの範囲の鉄粒子
１１はその表面にＦｅ２Ｏ３から成る酸化物層を有する
。この鉄粒子１１．１２を高沸点の溶剤に懸濁させる。

その際この種の溶剤は、低分子のポリフェニレンスルフ
ィド（ＰＰＳ）が溶解するものを選択する。例えば■粉
末（Ｐｈｌｌｉｐｓ　Ｐｅｔｒ。

ｌｅｕｍ社製の低分子ＰＰ５）を用いた場合１５０℃で
安息香酸ベンジルエステルに１〜２重景重量溶解する。

１５０℃ではポリマーは変化しない。

懸濁液は例えば酸化した鉄粉末１１．１２の１０ｇを安
息香酸ベンジルエステルに入れ、急速に攪拌することに
よって製造する。他の適当な溶剤は例えばジフェニルエ
ーテル又はクロルナフタリンである。次いで懸濁液にポ
リフェニレンスルフィド（ＰＰＳ−Ｖｌ）２ｇを加え、
懸濁液を２８０℃で８時間まで放置する。その際ポリマ
ーは酸化されたｔｋ扮末１１．１２の囲りで網状化し、
固いポリマ一層を生じる。溶液中での網状化は大きさに
応じて遅くなり、従って鉄粒子以外に不溶性の粒子が生
じることはない。矢印１３は網状化個所を有する吸収さ
れたポリフェニレンスルフィドを示す、引出線１４で示
した符号は安息香酸ベンジルエステル中の溶解したポリ
フェニレンスルフィド分子を表す。

ポリマ一層１３で被覆された鉄顆粒１１．１２を濾別し
、溶解したＰＰＳ及び溶剤を分離する。

残留溶剤はメタノール中に短時間懸濁させることにより
除去する。

ポリフェニレンスルフィドで被覆すべき顆粒が他の金属
から成る場合には、これをできるだけ多孔質の形でＦｅ
２Ｏ３粉末と一緒にドラムがけするか又は粉砕器にかけ
て処理し、同様に上記のようにして処理する。

第３図において酸化物層２２を有するコバルトからなる
金属粒子２１の１０［を不飽和ボ゛リエステル樹脂例え
ば０．５％パラタールＰ　４　（ＰａｌａｔａｌＰ４．
ＢＡＳＦ社製）のジメチルホルムアミド溶液１００ｒｒ
ｊ！に急速に攪拌しながら室温で懸濁させる。これにフ
タル酸エステル中の過酸化ベンゾイルの５％溶液１０ｍ
ｌを滴下する。更に２時間攪拌した後、徐々に８０℃に
加温して、コンパウンドを完全に反応させる。引出線２
３を有する符号は吸着された不飽和ポリエステル樹脂を
表わし、矢印２４で網状化個所を示す、２５で示された
符号は二重結合を有する溶解したポリマー分子である。

Ｉ−’Ｉは開始剤分子、例えば過酸化ベンゾイルである
。

特に第３図から明らかなように重合は金Ｘｉ／溶剤の相
限界で極めて急速に始まり、金属粒子２１゜２２はポリ
マーフィルム２３（２４）で覆われる。

ただちに充填材として使用することのできる被覆された
粒子は、メタノールのような非溶剤に沈澱させることに
よって得ることができる。

本発明方法で製造した充填材は高い摩耗抵抗を有し、１
００Ｖより高い破壊電圧で電気的に作用し、９０容量％
までの充填度を達成する。

エポキシ樹脂の重合は不飽和ポリエステル樹脂に対する
方法と同様にして行う。この場合金属粒子に錯化可能の
、有利にはキレート形成可能のアミンを、銅の場合には
例えばエチレンジアミンを加え、これは錯体として金属
表面に付着する。これにより添加したエポキシ樹脂の重
合は金属表面でのみ起きる。アミンの活性度に応じて重
合は８時間までの間に生じ、この場合温度は徐々に１２
０℃にまで上昇する。ｆ４剤としてはキシロールを使用
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は例えばアルミニウムから成る金属粒子ヲモノマ
ー例えばスチロール、ジビニルベンゾール及び開始剤と
しての過酸化ベンゾイルを用いて乳化重合の原理により
被覆する際の機構を示す図、第２図は鉄粒子を安息香酸
ベンジルエステル内でポリフェニレンスルフィドを用い
て加速的に網状化する際の機構を示す図、第３図は懸濁
重合の原理に基づき例えばコバルトからなる金属粒子の
表面で、過酸化物を分解させることによって不飽和ポリ
エステル樹脂を加速的に網状化する際の機構を示す図で
ある。 １・・・アルミニウム粒子、２・・・酸化物層、３・・
・ポリマ一層、４・・・疎水性層、５・・・親水性端部
、１１・・・鉄粒子、１２・・・酸化物層、１３・・・
ポリマ一層、１４・・・ポリフェニレンスルフィド分子
、２１・・・コバルト粒子、２２・・・酸化物層、２３
・・・不飽和ポリエステル樹脂、２４・・・網状化個所
、２５・・・ポリマー分子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）射出成形可能又はプレス加工可能の高い熱伝導性及
   び高い電気絶縁性を有するプラスチックコンパウンドを
   製造するための、プラスチックで網状化された金属粉末
   をベースとする充填材において、該充填材が、網状化に
   より製造されたプラスチック被覆（３、１３、２３）を
   全面に施されているできるだけ緊密な詰込状態にある金
   属粒子（１、２、１１、１２、２１、２２）であること
   を特徴とするプラスチックコンパウンド製造用充填材。 ２）金属粒子（１、１１、２１）の直径が５〜１００μ
   ｍの範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の充填材。 ３）金属粒子（１、１１、２１）が酸化物層（２、１２
   、２２）を有する鉄、銅、コバルト、バナジウム、ニッ
   ケル、銀、アルミニウム及びその合金からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の充填材
   。 ４）酸化物層（２、１２、２２）が数種の分子構造の範
   囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の充填材。 ５）被覆するプラスチック層（３、１３、２３）が最大
   ５μｍまでの厚さを有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の充填材
   。 ６）金属粒子（１、２、１１、１２、２１、２２）を被
   覆する層（３、１３、２３）が不飽和ポリエステル樹脂
   、エポキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド、網状化補
   助材を有するラジカル重合可能のモノマーのうちの一つ
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第５項のいずれか１項に記載の充填材。 ７）射出成形可能又はプレス可能の高い熱伝導性及び高
   い電気絶縁性を有するプラスチックコンパウンドを製造
   するための、プラスチックで網状化された金属粉末をベ
   ースとする充填材を製造する方法において、 ａ）金属粒子（１、２、１１、１２、２１、２２）を網
   状化前に非水性媒体中に懸濁さ せるか又は疎水性物質（４）により水中で 乳化させ、 ｂ）網状化すべき物質の懸濁液又は乳濁液を０．１〜５
   ％の濃度で、促進剤又は開始剤として酸化還元系又は熱
   により崩壊する開始 剤を加えながら、添加し、 ｃ）重合を室温又は高めた温度で光の作用下に実施し、 ｄ）網状化によりプラスチックで被覆された金属粒子（
   １、２、３、１１、１２、１３、２１、２２、２３）を
   、プラスチック被覆 を溶解させない媒体中で沈澱させることに より分離する ことを特徴とするプラスチックコンパウンド製造用充填
   材の製法。 ８）綱状化補助材を有するラジカル重合可能のモノマー
   で被覆されているアルミニウム粒子（１）からなる充填
   材を製造するに当たり、ａ）アルミニウム粒子（１）に
   酸化された状態（２）で単分子の疎水性層（４）を、有 機溶剤中の（例えば）クロルシランで処理 することにより塗布し、 ｂ）疎水性アルミニウム粒子（１、２、４）を乳化剤を
   有する水中に１％の量で分散さ せ、 ｃ）乳濁液にスチロール、酢酸ビニル、アクリルニトリ
   ルなどのラジカル重合可能のモ ノマーを、１〜２０％量の網状化モノマー （例えばジビニルベンゾール又はトリアル シアヌレート）と一緒に加え、 ｄ）乳濁液を開始剤（例えば過酸化ベンゾイル又はアゾ
   イソブチロニトリル）の添加下 に約６０℃で加温し、 ｅ）被覆されかつ水中に沈澱されたアルミニウム粒子（
   １、２、３、４）を分離する ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９）乳化剤としてラウリル硫酸ナトリウムなどの陽イオ
   ン性鹸化剤、セチルアンモニウムクロリドなどの非イオ
   ン性鹸化剤又は陰イオン活性剤を使用することを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０）酸化還元系として亜二チオン酸ナトリウム／ベル
   オクソ二硫酸カリウムを使用することを特徴とする特許
   請求の範囲第８項又は第９項記載の方法。 １１）ポリフェニレンスルフィド（１３）で被覆されて
   いる酸化された鉄粒子（１１、１２）からなる充填材を
   製造するに当たり、 ａ）酸化された鉄粒子（１１、１２）を、低分子ポリフ
   ェニレンスルフィドを溶解する 高沸点の媒体に急速に攪拌しながら懸濁さ せ、 ｂ）この懸濁液にポリフェニレンスルフィドを添加し、 ｃ）重合を２８０℃で約８時間まで連続して実施し、 ｄ）網状化した鉄粒子（１１、１２、１３）を沈澱後溶
   剤（１４）から分離する ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の方法。 １２）網状化された鉄粒子（１１、１２、１３）をメタ
   ノール中で短時間懸濁させることにより残留する溶剤を
   除去することを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載
   の方法。 １３）懸濁剤として安息香酸ベンジルエステル、ジフェ
   ニルエーテル又はクロルナフタリンを使用することを特
   徴とする特許請求の範囲第１１項又は第１２項記載の方
   法。 １４）不飽和ポリエステル樹脂からなる被覆（２３）を
   施された酸化された金属粒子（２１、２２）からなる充
   填材を製造するに当たり、ａ）酸化された金属粒子（２
   １、２２）を不飽和ポリエステル樹脂を含むジメチルホ
   ル ムアミド溶液中に室温で急速に攪拌しなが ら懸濁させ、 ｂ）懸濁液中に促進剤を溶解した形で滴下し、ｃ）重合
   を絶え間なく攪拌しながら２時間継続して約８０℃に徐
   々に加温しながら行う ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の方法。 １５）促進剤成分として酸化されたコバルト粒子又は銅
   粒子、不飽和ポリエステル樹脂及びフタル酸エスタル中
   の過酸化ベンゾイルの５％溶液を使用することを特徴と
   する特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １６）エポキシ樹脂からなる被覆を施されている酸化さ
   れた金属粒子からなる充填材を製造するに当たり、 ａ）酸化された金属粒子を高沸点の非水性溶剤中に懸濁
   させ、 ｂ）懸濁液にエポキシ樹脂及び促進剤（有利には金属イ
   オンを錯化するアミン）を加え、ｃ）重合を８０〜１２
   ０℃の温度で８時間以内に行う ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の方法。 １７）金属粒子が銅から成り、アミンとしてエチレンジ
   アミンを、また溶剤としてキシロールを使用することを
   特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の方法。