JPH0483706A - 窒化ほう素の製造方法 - 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、ほう素化合物と炭素及び／又は炭素化合物と
の混合物を窒素雰囲気下で窒化して窒化ほう素を製造す
る方法に関し、更に詳述するとほう素化合物と炭素及び
／又は炭素化合物との混合方法を改良して純度の良い窒
化ほう素を製造する方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来よ
り、ほう素化合物と炭素及び／又は炭素化合物との混合
物を竪型炉やトンネル型の棚積式式プッシャー炉を用い
て連続的に窒素雰囲気下で窒化する方法が知られている
（特開昭６０１５５０７号公報）。

しかし、従来の方法は、ほう素化合物と炭素及び／又は
炭素化合物とを各々粉末で単純に混合していたため、連
続的に窒化する方法ではほう素化合物粉末と炭素及び／
又は炭素化合物粉末との混合物が比重の違い等により不
均質になり易く、このため窒化後の窒化ほう素粉末中に
未反応の炭素が残留することがあり、窒化ほう素の純度
を低下させる原因になっていた。しかも、混合後の粉末
を窒化する際、窒化温度がほう素化合物の融点よりはる
かに高いためにほう素化合物が溶融して流れ出してしま
い、混合物の表面積が減少し、窒素との接触面積が減少
する結果、反応が十分に進行しなくなり、この点でも未
反応物が残り易いものであった。また二の場合、この傾
向は窒化時に１つの容器に仕込む量が増えるほど顕著に
あられれ。

これを防くためには仕込量を制限する必要かあるので、
生産性の低下を招いていた。

これらの不具合を防止するため、ほう素化合物と炭素及
び／又は炭素化合物との混合物にポリビニルアルコール
水溶液等を加えて、この混合物をペレット化する方法が
知られているが、この方法は水を用いるために水溶液が
増粘し、炭素及び／又は炭素化合物との混合物との濡れ
が悪く、均一に混合できないという問題がある上、水分
の蒸発に多くの熱量を要し、不経済であった。

一方、ほう素化合物をアンモニア等の還元性雰囲気下で
加熱して窒化ほう素を得る方法では上述した問題が生し
ないが、反応が低温で行なわれるため高結晶性の粉末を
得ることが難しく、このため窒化終了後に生成物を再加
熱するなどの対策が必要であった。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ほう素化合物
と炭素及び／又は炭素化合物との混合物を窒素雰囲気下
で窒化して窒化ほう素を製造する方法において、炭素等
が未反応物として残留することを可及的に防止し、高品
質な窒化ほう素粉末を生産性良く得ることのできる窒化
ほう素の製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ほう素化合
物と炭素及び／又ｌ′！炭素化合物とを該ほう素化合物
の一部又は全部が溶解可能な有機溶媒と共に混合し、こ
れを乾燥造粒してほう素化合物と炭素、炭素化合物との
混合顆粒を窒素雰囲気下で加熱して窒化ほう素を得るこ
とが有効であることを知見した。

即ち、ほう酸等のほう素化合物とカーボンブラック等の
炭素や炭素化合物とをメタノール等の有機溶媒と共に混
合することにより、原料の混合カニ湿式で行なわれ、ま
た、原料の一つであるほう素化合物の一部又は全部が有
機溶媒中に溶けた状態であるため、水を用いた場合と異
なり溶液の増粘もなく、粘度が低いため、均一に原料を
混合することができ、特に炭素源としてカーボンブラン
クを用いた場合、従来の水溶液と異なり濡れが良く、し
かもカーボンブラックの比重がほう酸等のほう素化合物
に比へて極端に小さいため、通常の混合方法ではカーボ
ンブラックとほう酸等のほう素化合物との均一な混合が
望めないものであったが、カーホンブラックとほう酸等
のほう素化合物とをメタノール等の有機溶媒と共に混合
した場合、有機溶媒中のほう素化合物が乾燥時にカーホ
ンブラックを核として析出するため、カーボンブラック
の表面をほう素化合物が十分に濡らした状態となること
を知見した。更に、上述したように従来の混合粉末を用
いる窒化方法では、窒化温度がほう素化合物の融点をは
るかに超えるため、ほう素化合物が溶融して流れ出てし
まい、混合物の表面積が減少し、このため窒素との接触
面積が減少し反応が十分に進行しなくなり、未反応物が
残り易いものであったが、上述した有機溶媒による湿式
混合後の原料を顆粒状とすることにより、ほう素化合物
が溶融しても十分な表面積を有し、従って窒化の反応が
十分に進行し、このため−ボート内の原料の仕込量を増
やした場合にも炭素等の未反応物が残らず、生産性が向
上すると共に、得られる窒化ほう素が高品質であること
を見い出し、本発明をなすに至ったものである 従って、本発明は、ほう素化合物と炭素及び／又は炭素
化合物との混合物を窒素雰囲気下に加熱して、窒化ほう
素化合物を製造する方法において、ほう素化合物の一部
又は全部を有機溶媒に溶解すると共に、該溶液に炭素及
び／又は炭素化合物を混合し、次いでこれを乾燥、造粒
してほう素化合物と炭素及び／又は炭素化合物との混合
顆粒を製造し、この顆粒を窒素雰囲気下に加熱するよう
にしたことを特徴とする窒化ほう素の製造方法を提供す
る。

以下、本発明について更に詳しく説明する。

本発明の窒化ほう素の製造方法は、上述したように原料
としてほう素化合物と炭素及び／又は炭素化合物とを有
機溶媒を用いて湿式混合し、これを乾燥造粒した顆粒を
使用するものである。

ここで、ほう素化合物としては、例えばほう酸、無水ほ
う酸、ジボランやエチルボレート、メチルボレート等の
有機ほう窒化合物類を挙げることができるが、これらの
中でほう酸が最も好適に用いられる。

また、炭素又は炭素化合物としては、例えば通常のアセ
チレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラ
ック、グラファイト等の炭素や木炭、木粉、タール、ピ
ッチ、あるいはフェノール樹脂、ポリエチレン、ポリス
チレン等の合成高分子物質等が挙げられるが、製品純度
と経済性からカーボンブラックが好適に用いられる。

また、ほう素化合物と炭素及び／又は炭素化合物の混合
割合は、元素重量比Ｂ／Ｃで０．６〜１．２の範囲が採
用される。Ｃに対するＢの重量が０．６よりも小さいと
、反応後の残留カーボンが多くなり、一方、Ｂの混合割
合が１．２よりも大きいと窒化反応前のほう素化合物の
還元反応が不充分となり、ひいては窒化が充分に進行せ
ず、収率が低下してしまうので、上記重量範囲割合が好
ましく、更に好ましい割合は０．６〜］であ０゜ なお、本発明の方法においては、窒化反応をより効率的
にするため、通常の窒化反応に使用される触媒、例えば
鉄、コバルト、ニッケル、カルシウム、マグネシウム、
マンガン、モリブデン等の金属あるいはこれらの酸化物
、炭酸化合物等の金属化合物の常用量が上記原料化合物
に混用できる。

次に、有機溶媒としては、上述したほう素化合物の一部
又は全部が溶解可能なものを使用するものであり、例え
ばメタノール、エタノール、プロパツール、インプロパ
ツール、ブタノール、イソブタノール、ヘプタツール、
オクタツール、グリセリン等の脂肪族アルコール、ベン
ジルアルコール、フェネチルアルコール等の芳香族アル
コールなどが挙げられるが、これらのなかではメタノー
ルが、粘度が低く、カーボンとの濡れや分散性も良く、
沸点も低いため扱い易く、しかも経済的であるので、最
も好適に用いられる。

本発明においては、上述したほう素化合物と炭素及び／
又は炭素化合物とを上述した有機溶媒と共に混合し、こ
れを乾燥造粒した顆粒を窒化原料とするものである。

ここで、有機溶媒の使用量は、ほう素化合物の一部又は
全部を溶解して炭素や炭素化合物と均一に混合できれば
良く、特に制限されないが、通常ほう素化合物と炭素及
び／又は炭素化合物との合計１００重量部に対し、１０
０〜２０００重量部、好ましくは５００〜１５００重量
部の配合量とすることができる。

また、混合方法も特に制限されず、通常の混合方法、例
えばボールミル、ニーダ−、エクストルーダー等を用い
ることができる。更に、乾燥造粒方法も特に制限されな
いが、乾燥と顆粒状に造粒することを同時に行なえる点
で、スプレードライヤーが好適に用いられる。造粒効果
を上げるために、各種バインダーを併用することができ
る。バインダーとしてはＰＶＡ、ＣＭＣ、メチルセルロ
ースが例示される。

このようにして得られたほう素化合物と炭素及び／又は
炭素化合物との混合顆粒は更に必要により粉砕して好ま
しくは粒径１００〜５００４＋１１１の顆粒状として窒
化に供する。

次に、窒化方法はパノ千式、連続式を問わずいずれの方
法も採用し得るが、本発明の方法によって得られた原料
は不均一化を生じないため、特に連続式窒化方法が好適
に採用される。

この場合、窒化加熱反応炉として、原料物質を供給する
導入口と炉中を通って加熱反応した反応生成物を取出す
排出口を備えた窒化炉が好適に用いられる。そのような
加熱炉としては、形状に制限はないが、通常知られた各
種の竪型炉や流動床炉又はトンネル炉が好都合に使用で
き、トンネル炉としては棚積式プッシャー類が特に好ま
しい。

これらの加熱炉は、本発明の方法における反応温度に耐
える炉材、例えば炭素、炭化けい素、窒化ほう素などの
耐熱材料で構成される。

また、窒素雰囲気は窒素ガスだけとしてもよく、あるい
は窒素ガスに例えばアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガ
スを混合したものであってもよく、更に窒素カスとして
は反応系において容易に窒素ガスに変化し得るもの、例
えばアンモニアガスなどでもよい。

なお、窒化反応は通常１７００〜２０００℃で、１〜５
時間で行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の窒化ほう素の製造方法に
よれば、炭素等の不純物が極めて少ない高品質な窒化ほ
う素粉束を生産性良く、しかも確実に製造できるもので
ある。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものでは
ない。

〔実施例〕

ほう９９００　ｇとカーボンブラック４００ｇとをメタ
ノール５ｐ中でボールミルを用いて３時間部合した。

混合後のスラリーをスプレードライヤーを用いて乾燥と
造粒を同時に行ない、粒径５００−前後の顆粒を得た。

この顆粒を黒鉛製容器に充填し、棚積式プッシャー炉（
外形：　１５００Ｘ１５００Ｘ８０００＋ｎｏ）にＮ２
カス６０Ｑ／分を炉出口方向から原料混合物と向流に流
し、最高温度１９００℃で３時間窒化を行なった。

〔比較例〕

ほう酸９００ｇとカーボンブラック４００ｇとを１％ポ
リビニルアルコール水溶液５Ｑ中でボールミルを用いて
３時間部合したが水溶液は増粘し、またカーボンブラッ
クとの濡れも悪いものであった。

混合後のスラリーを真空乾燥及び造粒機を用いて乾燥・
造粒したが、得られたものはまま粉が生じ、均一な顆粒
状粒子は得られなかった。

この顆粒状粒子を実施例と同様に窒化した。

次に、実施例、比較例で得られた窒化ほう素について元
素分析を行なった。その結果を第１表に示す。

第　　　１　　　表 第１表の結果かられかるように、実施例で得られた窒化
ほう素中の不純物は実質的にわずかのＢ２０．のみであ
り、しかもこのＢ２０７は容易に除去することができる
ものである。

これに対し、比較例で得られた窒化ほう素には不純物と
してＢ２０．のほかに、除去し難い炭素が残留している
ものであった。

出願人　　信越化学工業　株式会社 代理人　　弁理士　小　島　隆　司

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ほう素化合物と炭素及び／又は炭素化合物との混合
   物を窒素雰囲気下に加熱して、窒化ほう素化合物を製造
   する方法において、ほう素化合物の一部又は全部を有機
   溶媒に溶解すると共に、該溶液に炭素及び／又は炭素化
   合物を混合し、次いでこれを乾燥、造粒してほう素化合
   物と炭素及び／又は炭素化合物との混合顆粒を製造し、
   この顆粒を窒素雰囲気下に加熱するようにしたことを特
   徴とする窒化ほう素の製造方法。