(57)【要約】  本件技術は、複数の絶縁性誘電体層と、隣接する誘電体層の間に配置された熱伝導性層とを含む電気絶縁材料を提供し、熱伝導性層は熱伝導性充填剤を含む。また本件技術は、電気絶縁材料の製造方法をも提供する。本件技術はまた、導電性材料と、導電材料の周囲に配置された電気絶縁材料とを含む導電性装置を提供し、電気絶縁材料は第１の誘電体層、第１の誘電体層に重なる第２の誘電体層、および第１の誘電体層と第２の誘電体層の間に配置された熱伝導性層を含み、熱伝導性層は熱伝導性充填剤、例えば窒化ホウ素を含む。
2017531900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層；および
隣接する誘電体層の間に配置された熱伝導性層を含み、熱伝導性層が熱伝導性充填剤を含む、電気絶縁材料。
【請求項２】
熱伝導性層が、キャリア中に配置された熱伝導性充填剤を含む、請求項１の電気絶縁材料。
【請求項３】
熱伝導性充填剤が、六方晶系窒化ホウ素、酸化亜鉛、ガラス繊維、ガラスフレーク、クレイ、剥脱クレイ、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、ウォラストナイト、アルミノケイ酸塩、窒化アルミニウム、グラファイト、アルミニウム、銅、青銅、または真鍮の金属粉またはフレーク、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせ、またはアルミニウム、銅、青銅、真鍮、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、酸化亜鉛の繊維またはウィスカー、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせ、カーボンナノチューブ、グラフェン、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノシート、窒化ホウ素繊維、酸化亜鉛ナノチューブ、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項４】
熱伝導性充填剤がさらに、ベントナイト、粘着付与剤、脂肪族ロジンエステル、テルペン、フェノール、脂肪族合成炭化水素樹脂、芳香族合成炭化水素樹脂、顔料、補強剤、疎水性シリカ、親水性シリカ、炭酸カルシウム、強化剤、繊維、充填剤、酸化防止剤、安定化剤、およびこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される添加剤を含む、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項５】
キャリアが、水、有機溶媒、またはこれらの組み合わせから選択される、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項６】
キャリアが、鉱物油、植物油、ポリオール、エステル、エポキシド、シリコーン油、ポリオレフィン、ポリアルファオレフィングリコール、ポリアルキレングリコール、パラフィン、イソパラフィン、シクロパラフィン系鉱油、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択されるキャリア油である、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項７】
キャリア材料が樹脂から選択される、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項８】
キャリア材料が、エポキシ、ポリジメチルシロキサン、アクリレート、有機官能化ポリシロキサン、ポリイミド、フルオロカーボン、ベンゾシクロブテン、フッ素化ポリアリルエーテル、ポリアミド、ポリイミドアミド、フェノール、クレゾール、芳香族ポリエステル、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ビスマレイミド、フルオロレジン、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項９】
キャリア材料が、シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ポリアルキルシロキサン、ポリアリールシロキサン、ポリアルキルアリールシロキサン、ポリエーテルシロキサンコポリマー、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項１０】
キャリア材料が、ポリマー、または２またはより多くのポリマーの組み合わせから選択される、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項１１】
ポリマーが以下の機構：ラジカル重合；アニオン重合；カチオン重合；重縮合；重付加；ヒドロシリル化；ツィーグラー・ナッタ重合；メタセシス重合；あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせによって架橋される、請求項１０の電気絶縁材料。
【請求項１２】
ポリマーが以下の方法：熱的硬化；放射線硬化；室温条件硬化；酸化性硬化系による硬化；水分硬化系による硬化；物理的硬化；あるいはこれらの方法の２またはより多くの組み合わせによって硬化される、請求項１０の電気絶縁材料。
【請求項１３】
ポリマーが約１５０から約１，０００，０００ダルトンの平均分子量を有する、請求項１０の電気絶縁材料。
【請求項１４】
熱伝導性層が熱伝導性充填剤を０．１重量パーセントから約８０重量パーセントの量で含む、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項１５】
熱伝導性充填剤が、窒化ホウ素を小板、集塊、ナノ粒子、ナノシート、ファイバー、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせで含む、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項１６】
電気絶縁材料が有する合計の熱伝導性充填剤の充填量は、電気絶縁材料の約５重量パーセントから約５０重量パーセントである、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項１７】
電気絶縁材料の熱伝導性が少なくとも０．１Ｗ／ｍＫである、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項１８】
熱伝導性層がさらに難燃剤を含む、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項１９】
誘電体層が、織布繊維材料、不織布繊維材料、フィルム、積層材料、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項２０】
少なくとも２つの誘電体層を含む、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項２１】
少なくとも５つの誘電体層を含む、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項２２】
少なくとも１０の誘電体層を含む、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項２３】
２〜１５の誘電体層を含む、請求項２の電気絶縁材料。
【請求項２４】
導電性材料；および
導電材料の周囲に配置された電気絶縁材料を含み、電気絶縁材料が請求項１〜２３のいずれかの電気絶縁材料を含む、導電性装置。
【請求項２５】
第１の誘電体層；
第１の誘電体層に重なる第２の誘電体層；および
第１の誘電体層と第２の誘電体層の間に配置された熱伝導性層を含み、熱伝導性層が熱伝導性充填剤を含む、電気絶縁材料。
【請求項２６】
第１の表面と第２の表面を有する誘電体層；および
誘電体層の第１の表面の周囲に配置された第１の熱伝導性層を含み、熱伝導性層が第１の熱伝導性充填剤を含む、電気絶縁材料。
【請求項２７】
誘電体層の第２の表面の周囲に配置された第２の熱伝導性層をさらに含み、第２の熱伝導性層が第２の熱伝導性充填剤を含む、請求項２６の電気絶縁材料。
【請求項２８】
導電性材料；および
導電材料の周囲に配置された電気絶縁材料を含み、電気絶縁材料が第１の誘電体層；第１の誘電体層に重なる第２の誘電体層；および第１の誘電体層と第２の誘電体層の間に配置された熱伝導性層を含み、熱伝導性層が熱伝導性充填剤を含む、導電性装置。
【請求項２９】
電気絶縁材料の製造方法であって：
（ｉ）第１の誘電体層の露出された表面をキャリア中に配置された熱伝導性充填剤を含む組成物でコーティングする工程；および
（ｉｉ）コーティングを含む第１の誘電体層のコーティングされた表面上に第２の誘電体層を適用し、絶縁材料をもたらす工程を含む方法。
【請求項３０】
電気絶縁材料に対して圧力を加える工程をさらに含む、請求項２９の方法。
【請求項３１】
第２の誘電体層の露出された表面をコーティング組成物でコーティングする工程、および第２の誘電体層のコーティングされた表面上に第３の誘電体層を適用する工程をさらに含む、請求項２９の方法。
【請求項３２】
紙材料、セルロース系材料、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される複数の誘電体層；および
隣接する誘電体層の間に配置された熱伝導性層を含み、熱伝導性層が、鉱物油、シリコーン系材料、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択されるキャリア中に配置された窒化ホウ素充填剤を含む、電気絶縁材料。
【請求項３３】
窒化ホウ素充填剤が、六方晶系窒化ホウ素、小板状窒化ホウ素、塊状窒化ホウ素、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ファイバー、窒化ホウ素ナノシート、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される、請求項３２の絶縁材料。
【請求項３４】
キャリアが有機官能化シロキサンを含む、請求項３２または３３の絶縁材料。
【請求項３５】
キャリアがポリジメチルシロキサンを含む、請求項３２または３３の絶縁材料。
【請求項３６】
複数の誘電体層の少なくとも１つがクラフト紙を含む、請求項３２〜３５のいずれかの絶縁材料。
【請求項３７】
複数の誘電体層の少なくとも１つがセルロース系材料を含む、請求項３２〜３５のいずれかの絶縁材料。
【請求項３８】
熱伝導性層が、窒化ホウ素充填剤を約１５から約５０重量％の量で、キャリアを約５０から約８５重量％の量で含む、請求項３２〜３７のいずれかの絶縁材料。
【請求項３９】
熱伝導性層が、窒化ホウ素充填剤を約２０から約４０重量％の量で、キャリアを約６０から約８０重量％の量で含む、請求項３２〜３７のいずれかの絶縁材料。
【請求項４０】
（ａ）硬化性シリコーン系組成物；および（ｂ）窒化ホウ素充填剤材料を含む組成物。
【請求項４１】
硬化性シリコーン系組成物が、光硬化性組成物、熱硬化性組成物、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される、請求項４０の組成物。
【請求項４２】
硬化性シリコーン系組成物が、不飽和シリコーンおよびシリルヒドリドを含む、請求項４０の組成物。
【請求項４３】
不飽和シリコーン化合物が、式：
ＱｕＴｐＴｐ’ｖｉＤｗＤｖｉｘＭｖｉｙＭｚ
のアルケニルシリコーン化合物から選択され、
式中、ＱはＳｉＯ４／２、ＴはＲ１ＳｉＯ３／２、ＴｖｉはＲ２ＳｉＯ３／２、ＤはＲ１２ＳｉＯ２／２、ＤｖｉはＲ１Ｒ２ＳｉＯ２／２、ＭｖｉはＲ２ｇＲ１３−ｇＳｉＯ１／２、ＭはＲ１３ＳｉＯ１／２；Ｒ２はビニル；Ｒ１の各々は独立してＣ１〜Ｃ１８アルキル、Ｃ１〜Ｃ１８置換アルキル、アリール、置換アリールであり、ここでＲ１は任意選択的に少なくとも１つのヘテロ原子を含み；各々のｇは１から３、ｐは０から２０、ｕは０から２０、ｖは０から２０、ｗは０から５０００、ｘは０から５０００、ｙは０から２０、そしてｚは０から２０の値を有し、但しｖ＋ｐ＋ｐ’＋ｗ＋ｘ＋ｙは１から１０，０００に等しく、また化合物中で少なくとも１つの不飽和基を含んでいる全ての元素の価数は満たされ、および
シリルヒドリドは、式Ｍ’ａＭＨｂＤ’ｃＤＨｄＴ’ｅＴＨｆＱ’ｈの化合物から選択され、ここで下付文字ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、およびｈは、このシロキサン型の反応物質のモル質量が１００から１００，０００ダルトンの間にあり、このシリルヒドリド中に少なくとも２つのヒドリド原子が存在するようにされる。Ｍ’基は式Ｒ３３ＳｉＯ１／２の単官能基から選択され、Ｄ’は式Ｒ３２ＳｉＯ２／２の２官能基から選択され、Ｔ’は式Ｒ３ＳｉＯ３／２の３官能基から選択され、そしてＱ’は式ＳｉＯ４／２の４官能基から選択され、ＭＨはＨＲ３２ＳｉＯ１／２から選択され、ＴＨはＨＳｉＯ３／２から選択され、ＤＨはＲ３ＨＳｉＯ２／２から選択され、ここでＲ３のそれぞれは独立してＣ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０置換アルキル、Ｃ６〜Ｃ１４アリールまたは置換アリールであり、ここでＲ３は任意選択的に少なくとも１つのヘテロ原子を含む。
請求項４０の組成物。
【請求項４４】
アルケニルシリコーンが式ＭｖｉＤｗＭｖｉの化合物である、請求項４４の組成物。
【請求項４５】
窒化ホウ素充填剤が、六方晶系窒化ホウ素、小板状窒化ホウ素、塊状窒化ホウ素、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ファイバー、窒化ホウ素ナノシート、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される、請求項４０〜４４のいずれかの組成物。
【請求項４６】
請求項４０〜４５のいずれかの組成物でコーティングされた誘電体層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この出願は、「変圧器用絶縁紙における窒化ホウ素積層複合体」と題する２０１４年９月２６日出願の米国特許仮出願第６２／０５６，０３２号の優先権および利益を主張し、当該仮出願の全開示はすべて、ここでの参照によって本出願に取り込まれる。
【０００２】
本件技術は電気絶縁材料に関し、より詳しくは、熱伝導性をも提供する電気絶縁材料に関する。本件技術はまた、そうした電気絶縁材料を含んでいる導電性構造体、ならびにそうした電気絶縁材料および導電性構造体を作成するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
変圧器、コンデンサ、コイル、モーター、発電機、タービン発電機その他といった装置においては、電気絶縁体として、種々の誘電材料が用いられている。固体状の誘電体として用いられている在来の材料は、相対的には不良熱伝導体であり、分解温度を超えて加熱されると絶縁破壊を生ずる。その誘電強度の高さから、紙が、しばしば種々のタイプの設備の製造において、電気絶縁体として用いられている。しかしながら、紙は不良熱伝導体であることから、その使用は一般に、熱の放散が問題にならない用途に限られている。
【０００４】
これらの悪影響を回避するために、電力損によって電気機械内部で生ずる熱は最小限に保たなければならず、さもなければ誘電材料は、熱を効果的に伝達可能でなければならない。絶縁材料を変性して、それらが熱伝導性でもあるようにしようとする試みが行われてきているが、依然として、適切な熱伝導性を示す材料を見出すことが望まれている。
【発明の概要】
【０００５】
本件技術は、一つの側面において、良好な熱伝導性をも示す電気絶縁材料を提供する。本件材料は、電気絶縁性その他の性能特性を損なうことなしに、電気絶縁体に対して優れた熱伝導性をもたらすことが可能である。本件技術は、熱を放散することが可能であり、より効率的な電気的変換を行うことのできる、電気絶縁材料を提供する。
【０００６】
一つの側面において、本件技術は、複数の誘電体層と、隣接する誘電体層の間に配置された熱伝導性層とを含む電気絶縁材料を提供し、熱伝導性層は熱伝導性充填剤を含む。
【０００７】
一つの実施形態において、本件技術は電気絶縁材料を提供し、そこでは熱伝導性層が、キャリア（担体）に配置された熱伝導性充填剤を含んでいる。
【０００８】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、キャリアは、キャリア油またはキャリア樹脂から選択される。本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、キャリア油は、天然油または合成油から選択される。本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、キャリア油は、鉱物油、植物油、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される。本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、キャリア油は、ポリオール、エステル、エポキシド、シリコーン油、ポリオレフィン、ポリアルファオレフィングリコール、ポリアルキレングリコール、パラフィン、イソパラフィン、シクロパラフィン系鉱油、大豆油、キャノーラ油、ヒマシ油、パーム油、オリーブ油、コーン油、綿実油、ごま油、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される。
【０００９】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、熱伝導性充填剤はさらに、ベントナイト、粘着付与剤、脂肪族ロジンエステル、テルペン、フェノール、脂肪族合成炭化水素樹脂、芳香族合成炭化水素樹脂、顔料、補強剤、疎水性シリカ、親水性シリカ、炭酸カルシウム、強化剤、繊維、充填剤、酸化防止剤、安定化剤、およびこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される添加剤を含む。
【００１０】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、キャリアは、水、有機溶媒、またはこれらの組み合わせから選択される。
【００１１】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、本件技術は、キャリアが樹脂から選択される電気絶縁材料を提供する。
【００１２】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、キャリアは、エポキシ、ポリジメチルシロキサン、アクリレート、有機官能化ポリシロキサン、ポリイミド、フルオロカーボン、ベンゾシクロブテン、フッ素化ポリアリルエーテル、ポリアミド、ポリイミドアミド、フェノール、クレゾール、芳香族ポリエステル、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ビスマレイミド、フルオロレジン、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される。
【００１３】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、キャリア材料は、シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ポリアルキルシロキサン、ポリアリールシロキサン、ポリアルキルアリールシロキサン、ポリエーテルシロキサンコポリマー、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される。
【００１４】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、キャリア材料は、ポリマー、あるいは２またはより多くのポリマーの組み合わせから選択される。
【００１５】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、ポリマーは以下の機構によって架橋される：ラジカル重合；アニオン重合；カチオン重合；重縮合；重付加；ヒドロシリル化；ツィーグラー・ナッタ重合；メタセシス重合；あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせ。
【００１６】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、ポリマーは以下の方法によって硬化される：熱的硬化；放射線硬化；室温条件硬化；酸化性硬化系による硬化；水分硬化系による硬化；物理的硬化；あるいはこれらの方法の２またはより多くの組み合わせ。
【００１７】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、ポリマーは、約１５０から約１，０００，０００ダルトンの平均分子量を有する。
【００１８】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、本件技術は、熱伝導性層が熱伝導性充填剤を０．１重量パーセントから約８０重量パーセントの量で含む電気絶縁材料を提供する。
【００１９】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、熱伝導性充填剤は、小板状窒化ホウ素、塊状窒化ホウ素、または両者の組み合わせを含む。
【００２０】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、電気絶縁材料が有する合計の熱伝導性充填剤の充填量は、電気絶縁材料の約０．１重量パーセントから約５０重量パーセントである。
【００２１】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、電気絶縁材料の熱伝導性は、少なくとも０．１Ｗ／ｍＫである。
【００２２】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、熱伝導性層はさらに、難燃剤を含む。
【００２３】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料において、誘電体層は、織布繊維材料、不織布繊維材料、フィルム、積層材料、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される。
【００２４】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料は、少なくとも２つの誘電体層を含む。
【００２５】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料は、少なくとも５つの誘電体層を含む。
【００２６】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料は、少なくとも１０の誘電体層を含む。
【００２７】
本件技術が提供する上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料は、少なくとも２〜１５の誘電体層を含む。
【００２８】
一つの側面において、本件技術が提供する電気絶縁材料は、第１の誘電体層と、第１の誘電体層に重なる第２の誘電体層と、および第１と第２の誘電体層の間に配置された熱伝導性層とを含み、熱伝導性層は熱伝導性充填剤を含む。誘電体層と熱伝導性層は、上記のいずれかの実施形態について記載したものでありうる。
【００２９】
一つの側面において、本件技術が提供する電気絶縁材料は、第１と第２の表面を含む誘電体層と；および第１の誘電体層の周囲に配置された第１の熱伝導性層とを含み、第１の熱伝導性層は第１の熱伝導性充填剤を含む。誘電体層と熱伝導性層は、上記のいずれかの実施形態について記載したものでありうる。
【００３０】
一つの実施形態において、電気絶縁材料はさらに、誘電体層の第２の表面の周囲に配置された第２の熱伝導性層を含み、この第２の熱伝導性層は第２の熱伝導性充填剤を含む。誘電体層と熱伝導性層は、上記のいずれかの実施形態について記載したものでありうる。
【００３１】
一つの側面において、本件技術は、導電性材料と、導電性材料の周囲に配置された電気絶縁材料とを含む、導電性装置を提供する。電気絶縁材料は、第１の誘電体層と、第１の誘電体層に重なる第２の誘電体層と、そして第１および第２の誘電体層の間に配置された熱伝導性層とを含み、この熱伝導性層は熱伝導性充填剤を含む。誘電体層と熱伝導性層は、上記のいずれかの実施形態について記載したものでありうる。
【００３２】
一つの実施形態において、本件技術は導電性装置を提供し、そこにおいて導電性材料は金属である。
【００３３】
別の側面において、本件技術は、電気絶縁材料を製造する方法を提供し、これは（ｉ）第１の誘電体層の露出された表面をキャリア中に配置された熱伝導性充填剤を含む組成物でコーティングする工程と、（ｉｉ）第１の誘電体層のコーティングされた表面上に第２の誘電体層を適用する工程とを含み、電気絶縁材料を提供する。露出表面上への誘電体層のコーティングは、例えば、ブラシ、ローラー、ロールツーロール、メイヤーバー、ナイフ、キャスティング、スプレー、および印刷などの異なる方法を用いて達成可能である。
【００３４】
一つの実施形態において、本件技術は電気絶縁材料を製造する方法を提供し、これは、電気絶縁材料に圧力を加える工程をさらに含む。
【００３５】
一つの実施形態において、本件技術は電気絶縁材料を製造する方法を提供し、これは、第２の誘電体層の露出表面をコーティング組成物でコーティングする工程と、第２の誘電体層のコーティングされた表面上に第３の誘電体層を適用する工程とをさらに含む。
【００３６】
一つの側面において、本件技術は電気絶縁材料に関し、これは紙材料、セルロース系材料、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択された複数の誘電体層；および隣接する誘電体層の間に配置された熱伝導性層を含み、この熱伝導性層は、鉱物油、シリコーン系材料、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択されたキャリア中に配置された窒化ホウ素充填剤を含む。
【００３７】
一つの実施形態において、窒化ホウ素充填剤は、六方晶系窒化ホウ素、小板状窒化ホウ素、塊状窒化ホウ素、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ファイバー、窒化ホウ素ナノシート、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される。
【００３８】
上記いずれかの実施形態の絶縁材料において、キャリアは有機官能化シロキサンを含む。
【００３９】
上記いずれかの実施形態の絶縁材料において、キャリアはポリジメチルシロキサンを含む。
【００４０】
上記いずれかの実施形態の絶縁材料において、複数の誘電体層の少なくとも１つはクラフト紙を含む。
【００４１】
上記いずれかの実施形態の絶縁材料において、複数の誘電体層の少なくとも１つはセルロース系材料を含む。
【００４２】
上記いずれかの実施形態の絶縁材料において、熱伝導性層は、約１５から約５０重量％の量の窒化ホウ素充填剤と、約５０から約８５重量％の量のキャリアとを含む。
【００４３】
上記いずれかの実施形態の絶縁材料において、熱伝導性層は、約２０から約４０重量％の量の窒化ホウ素充填剤と、約６０から約８０重量％の量のキャリアとを含む。
【００４４】
一つの側面において、本件技術は、導電性材料と、導電性材料の周囲に配置された電気絶縁材料とを含む導電性装置を提供し、そこにおいて電気絶縁材料は、上記のいずれかの実施形態による電気絶縁材料でありうる。
【００４５】
一つの側面において、本件技術は、（ａ）硬化性シリコーン系組成物；および（ｂ）窒化ホウ素充填剤材料を含む組成物を提供する。
【００４６】
一つの実施形態において、硬化性シリコーン系組成物は、光硬化性組成物、熱硬化性組成物、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される。
【００４７】
この技術はまた、上記のいずれかの実施形態による組成物を提供し、そこにおいて硬化性シリコーン系組成物は、不飽和シリコーンおよびシリルヒドリドを含む。
【００４８】
この技術はまた、上記のいずれかの実施形態による組成物を提供し、そこにおいて不飽和シリコーン化合物は、式：
【００４９】
ＱｕＴｐＴｐ’ｖｉＤｗＤｖｉｘＭｖｉｙＭｚ
のアルケニルシリコーン化合物から選択される。
【００５０】
式中、ＱはＳｉＯ４／２、ＴはＲ１ＳｉＯ３／２、ＴｖｉはＲ２ＳｉＯ３／２、ＤはＲ１２ＳｉＯ２／２、ＤｖｉはＲ１Ｒ２ＳｉＯ２／２、ＭｖｉはＲ２ｇＲ１３−ｇＳｉＯ１／２、ＭはＲ１３ＳｉＯ１／２；Ｒ２はビニル；Ｒ１の各々は独立してＣ１〜Ｃ１８アルキル、Ｃ１〜Ｃ１８置換アルキル、アリール、置換アリールであり、ここでＲ１は任意選択的に少なくとも１つのヘテロ原子を含み；各々のｇは１から３、ｐは０から２０、ｕは０から２０、ｖは０から２０、ｗは０から５０００、ｘは０から５０００、ｙは０から２０、そしてｚは０から２０の値を有し、但しｖ＋ｐ＋ｐ’＋ｗ＋ｘ＋ｙは１から１０，０００に等しく、また化合物中で少なくとも１つの不飽和基を含んでいる全ての元素の価数は満たされる。
【００５１】
そしてシリルヒドリドは、式Ｍ’ａＭＨｂＤ’ｃＤＨｄＴ’ｅＴＨｆＱ’ｈの化合物から選択され、ここで下付文字ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、およびｈは、このシロキサン型の反応物質のモル質量が１００から１００，０００ダルトンの間にあり、このシリルヒドリド中に少なくとも２つのヒドリド原子が存在するようにされる。Ｍ’基は式Ｒ３３ＳｉＯ１／２の単官能基から選択され、Ｄ’は式Ｒ３２ＳｉＯ２／２の２官能基から選択され、Ｔ’は式Ｒ３ＳｉＯ３／２の３官能基から選択され、そしてＱ’は式ＳｉＯ４／２の４官能基から選択され、ＭＨはＨＲ３２ＳｉＯ１／２から選択され、ＴＨはＨＳｉＯ３／２から選択され、ＤＨはＲ３ＨＳｉＯ２／２から選択され、ここでＲ３のそれぞれは独立してＣ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０置換アルキル、Ｃ６〜Ｃ１４アリールまたは置換アリールであり、ここでＲ３は任意選択的に少なくとも１つのヘテロ原子を含む。
【００５２】
この技術はまた、上記のいずれかの実施形態による組成物を提供し、そこにおいてアルケニルシリコーンは、式ＭｖｉＤｗＭｖｉの化合物である。
【００５３】
この技術はまた、上記のいずれかの実施形態による組成物を提供し、そこにおいて窒化ホウ素充填剤は、六方晶窒化ホウ素、小板状窒化ホウ素、塊状窒化ホウ素、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ファイバー、窒化ホウ素ナノシート、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択される。
【００５４】
本件技術はまた、さらに別の側面において、上記のいずれかの実施形態による組成物でコーティングされた誘電体層を提供する。
【００５５】
これらの側面および他の側面、ならびに実施形態は、以下の詳細な説明を参照して、さらに理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本件技術の実施形態による電気絶縁材料の断面図である。
【００５７】
【図２】図２は、本件技術の実施形態による電気絶縁材料の断面図である。
【００５８】
【図３】図３は、本件技術の実施形態による電気絶縁材料の断面図である。
【００５９】
【図４】図４は、本件技術の実施形態による電気絶縁材料の断面図である。
【００６０】
【図５】図５は、本件技術の実施形態による導電性装置の断面図である。
【００６１】
【図６】図６は、本件技術の実施形態による別の導電性装置の断面図である。
【００６２】
【図７】図７は、種々の電気絶縁材料の層に平行な熱伝導度を示すグラフである。
【００６３】
【図８】図８は、種々の電気絶縁材料の層に垂直な熱伝導度を示すグラフである。
【００６４】
【図９】図９は、種々の電気絶縁材料の全体の熱伝導度を示すグラフである。
【００６５】
【図１０】図１０は、種々の電気絶縁材料の層に平行な熱伝導度を示すグラフである。
【００６６】
【図１１】図１１は、種々の電気絶縁材料の層に垂直な熱伝導度を示すグラフである。
【００６７】
【図１２】図１２は、種々の電気絶縁材料の全体の熱伝導度を示すグラフである。
【００６８】
【図１３】図１３は、種々の電気絶縁材料の層の面間熱伝導度を示すグラフである。
【００６９】
【図１４】図１４は、種々の電気絶縁材料の面内熱伝導度を示すグラフである。
【００７０】
【図１５】図１５は、種々の電気絶縁材料のホットディスク法による熱伝導度を示すグラフである。
【００７１】
別様に記載しない限り、図面は正確な縮尺率ではない。図面は本件技術の側面および実施形態を説明する目的のためものであり、この技術をそこに図示された側面に限定することを意図していない。本件技術の側面および実施形態は、以下の詳細な説明を参照することで、さらに理解可能である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
本件技術は一つの側面において、良好な熱伝導性を有する電気絶縁材料を提供する。この電気絶縁材料は、誘電体層を含み、これはこの誘電体層の表面の周囲に配置された熱伝導性層を含んでいる。熱伝導性層は、熱伝導性充填剤を含む。この電気絶縁材料は、熱を放散することができ、より効率的な電気的変換を可能にする。
【００７３】
電気絶縁材料は、種々の構成配置で提供することができる。一つの実施形態において、電気絶縁材料は、単一の誘電体層を備えて提供することができ、誘電体層の表面の周囲に配置された熱伝導性層を有する。別の実施形態において、電気絶縁材料は、誘電材料を含む複数の層と、隣接する誘電体層の間に配置された熱伝導性層とを含み、そこにおいて熱伝導性層は、熱伝導性充填剤を含む。
【００７４】
図１に示すように、本件技術は一つの側面において、第１の誘電体層１２と、第１の誘電体層１２に重なる第２の誘電体層１６と、そして第１の誘電体層１２および第２の誘電体層１６の間に配置された熱伝導性層１４とを含む電気絶縁材料１０を提供する。
【００７５】
電気絶縁材料中の誘電体層の数は、一般に制限されないことが理解されよう。図１の実施形態に示すように、電気絶縁材料は２つの誘電体層を含みうる。しかしながら電気絶縁材料は、１つの誘電体層を含んでよく、さらには２つより多い誘電体層を含みうる。電気絶縁材料は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、またはより多くの誘電体層を含みうる。一つの実施形態において、電気絶縁材料は、１〜１５の誘電体層、３〜１０の誘電体層、さらには４〜７の誘電体層を含む。層の数は、適切な物性を有する材料を提供し、また熱の放散を可能にして、効率的な電気的変換を行うのに望ましいように選択しうる。図２は、誘電体層２２と、誘電体層２２に重なる熱伝導性層２４とを含む、電気絶縁材料２０の実施形態を示している。図３は、少なくとも第１の表面と第２の表面とを有する誘電体層３２を含む、電気絶縁材料３０を備えた実施形態を示している。第１の熱伝導性層３４は、誘電体層３２の第１の表面の周囲に配置されている。第２の熱伝導性層３８は、誘電体層３２の第２の表面の周囲に配置されている。
【００７６】
図４は、４つの誘電体層を含む電気絶縁材料４０の実施形態を示している。図４において、電気絶縁材料４０は、第１の誘電体層４２と、第１の誘電体層４２に重なる第２の誘電体層４６と、そして第１の誘電体層４２および第２の誘電体層４６の間に配置された熱伝導性層４４とを含んでいる。加えてこの電気絶縁材料４０は、第２の誘電体層４６に重なる第３の誘電体層５０を、第２および第３の誘電体層５６および５０の間に配置された熱伝導性充填剤を含む熱伝導性層５８と共に含む。電気絶縁材料５０はさらに、第３の誘電体層５０に重なる第４の誘電体層５４を、第３の誘電体層５０および第４の誘電体層５４の間に配置された熱伝導性充填剤を含む熱伝導性層５２と共に含む。
【００７７】
図４の実施形態は、誘電体層の隣接する対の各々の間に配置された熱伝導性層を有しているが、電気絶縁材料はこのように構成配置しなければならないものではないことが理解されよう。一つの実施形態においては、連続する誘電体層の間に配置された熱伝導性層がない状態で、１つより多い誘電体層を別の誘電体層に隣接して配置しうる。例えば、一つの実施形態において、電気絶縁材料は、第１の誘電体層と、第１の誘電体層に重なる第２の誘電体層と、そして第１および第２の誘電体層の間に配置された熱伝導性層を含みうる。加えてこの電気絶縁材料は、第２および第３の誘電体層の間に配置された熱伝導性層なしで、第２の誘電体層に重なる第３の誘電体層を含みうる。間に配置された熱伝導層なしに、１つより多い誘電体層を別の誘電体層に重ねてよい。こうした構成配置の、他の実施形態および配列もまた可能である。
【００７８】
誘電体層は一般に限定されるものではなく、適切な任意の誘電材料によって提供されうる。誘電材料は例えば、織布または不織布の繊維材料、フィルム、および積層材料から選択することができる。こうした材料の非限定的な例には、紙または板構造が含まれる。例えば誘電体層は、紙、例えばクラフト紙、布帛、不織布、または他の何らかの適切な絶縁材料でありうる。誘電体層は、セルロースを主構成要素として有しうる。代替的には、紙は、繊維質セルロース材料と、ガラス繊維またはマイカの混合物から形成されうる。さらに、繊維質セルロース材料は、マイカシート、合成樹脂フィルム、ガラス繊維布、ガラス繊維紙、窒化ホウ素繊維、窒化ホウ素ナノシート、窒化ホウ素ナノチューブ、または他の何らかの適切な材料と共同して使用しうる。適切な誘電材料の他の例には、メタ系アラミド繊維やパラ系アラミド繊維といった、アラミド繊維から構成された紙や板が含まれる。
【００７９】
誘電体層は、同種材料または異種材料によって提供することができる。一つの実施形態において、各々の誘電体層は、同種の材料によって提供することができる。一つの実施形態において、２またはより多くの誘電体層は、異なる組成物および／または異なる材料を有することができる。
【００８０】
熱伝導性層は、熱伝導性充填剤を含む。この熱伝導性充填剤は、六方晶系窒化ホウ素、酸化亜鉛、ガラス繊維、ガラスフレーク、クレイ、剥脱クレイ、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、ウォラストナイト、アルミノケイ酸塩、アルミナ、窒化アルミニウム、グラファイト、アルミニウム、銅、青銅、または真鍮の金属粉またはフレーク、またはアルミニウム、銅、青銅、真鍮、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、酸化亜鉛の繊維またはウィスカー、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせ、カーボンナノチューブ、グラフェン、窒化ホウ素ナノ粒子、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノシート、窒化ホウ素繊維、酸化亜鉛ナノチューブ、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択しうる。
【００８１】
一つの実施形態において、熱伝導性層中における熱伝導性充填剤の充填量は、約０．１から８０重量％（熱伝導性層の合計重量に対して）；１０から７５重量％；１５から５０重量％；さらには２０から３０重量％である。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。．
【００８２】
特に適切な熱伝導性充填剤は窒化ホウ素である。熱伝導性充填剤に使用される窒化ホウ素の形態は、特に限定されるものではない。窒化ホウ素は、多くの供給元から商業的に入手可能であり、それには、限定するものではないが、モメンティブ社（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．）、シンテック社（Ｓｉｎｔｅｃ  Ｋｅｒａｍｉｋ）、カワサキ社（Ｋａｗａｓａｋｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、サンゴバン社（Ｓｔ．Ｇｏｂａｉｎ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）などが含まれる。何ら特定の理論に拘束されるものではないが、窒化ホウ素は電気絶縁材料の誘電体層の間の潤滑剤として作用し、周囲が電気絶縁材料で囲まれた導電性材料の動作に際し、磁歪によって、誘電体層に導入される応力や変形を解放しうる。
【００８３】
熱伝導性充填剤に用いられる窒化ホウ素の形態は限定されず、例えば、アモルファス窒化ホウ素（ここではａ−ＢＮと称する）；六角形のメッシュ層の積層構造を有する六方晶系の窒化ホウ素（ここではｈ−ＢＮと称する）；またはランダムに配向された層を有する乱層構造の窒化ホウ素（ここではｔ−窒化ホウ素と称する）；小板状窒化ホウ素；窒化ホウ素繊維；窒化ホウ素塊状物；窒化ホウ素ナノチューブなど、またはこれらの２またはより多くの組み合わせから選択することができる。一つの実施形態において、窒化ホウ素は小板状形態、乱層構造形態、六方晶形態、またはこれらの２またはより多くの組み合わせである。
【００８４】
熱伝導性充填剤の形成に用いられる窒化ホウ素粒子の大きさは、具体的な目的または意図する用途について、所望に応じて選択可能である。一つの実施形態において、粒径はナノメートルから、マイクロメートルの大きさの粒子の範囲にわたることができる。一つの実施形態において、窒化ホウ素粉末（パウダー）は、約０．０５μｍから約５００μｍ；約０．５μｍから約２５０μｍ；約１μｍから約１５０μｍ；約５μｍから約１００μｍ；さらには約１０μｍから約３０μｍの平均粒径を有する。一つの実施形態において、窒化ホウ素粉末は、少なくとも５０μｍの平均粒径を有する。一つの実施形態において、窒化ホウ素粉末は、ｈ−ＢＮ小板の不規則形状の集塊を含み、１０μｍを超える平均粒径を有する。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。
【００８５】
熱伝導性層はコーティング層であることが可能であり、乾燥状態または流体状態を有しうる。熱伝導性層は、キャリア成分に配置された熱伝導性充填剤を含む組成物として提供されうる。熱伝導性充填剤はキャリア成分内で、固定されていても、可動であってもよい。熱伝導性層の堆積には、ブラシ、ローラー、ロールツーロール、メイヤーバー、ナイフ、キャスティング、スプレー、および印刷などの種々の通常のコーティング方法を使用可能である。熱伝導性のフォイルは、通常の接着技術によって表面に固着可能である。
【００８６】
窒化ホウ素成分は、技術的に既知の方法によって作成された、結晶質または部分的に結晶質の窒化ホウ素粒子を含むことができる。これらには、米国特許第６，６５２，８２２号に開示されたように、プラズマガスを利用するプロセスで製造されたマイクロメートルの大きさの範囲の球形窒化ホウ素粒子；米国特許出願公開第２００１／００２１７４０号に開示されたように、バインダーで互いに結合され次いで噴霧乾燥されて形成された不規則な非球形窒化ホウ素粒子から形成された、球形窒化ホウ素集塊を含むｈ−ＢＮ粉末；米国特許第５，８９８，００９号および第６，０４８，５１１号に開示されたように、圧縮プロセスで製造された窒化ホウ素粉末；米国特許出願公開第２００５／００４１３７３号に開示されたような、窒化ホウ素集塊粉末；米国特許出願公開第２００４／０２０８８１２Ａ１号に開示されたような、高い熱拡散性を有する窒化ホウ素粉末；および米国特許第６，９５１，５８３号に開示されたような、高度に剥離された窒化ホウ素粉末がある。これらはまた、小板形態の窒化ホウ素粒子を含む。
【００８７】
別の実施形態においては、窒化ホウ素粉末はｈ−ＢＮ小板の球形集塊の形状である。球形窒化ホウ素粉末の一つの実施形態において、集塊は約１０μｍから約５００μｍの平均集塊寸法分布（ＡＳＤ）または直径を有する。別の実施形態においては、窒化ホウ素粉末は、約３０μｍから約１２５μｍの範囲のＡＳＤを有する球形集塊の形状である。一つの実施形態において、ＡＳＤは約７４から約１００マイクロメートルである。別の実施形態においては、約１０μｍから約４０μｍである。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。
【００８８】
一つの実施形態において、窒化ホウ素粉末は小板の形状であり、ｂ軸に沿って少なくとも約１マイクロメートル、そして典型的には約１μｍと２０μｍの間の平均長さを有し、また約５マイクロメートルを超えない厚みを有する。別の実施形態においては、粉末は小板の形状であり、約５０から約３００の平均アスペクト比を有する。
【００８９】
一つの実施形態において、窒化ホウ素粒子は、約１０から約３００のアスペクト比を有するｈ−ＢＮ小板を含む。別の実施形態においては、窒化ホウ素粒子は、０．２から２．５重量％の酸素含有量を有する。別の実施形態においては、ｈ−ＢＮ粒子は７未満の黒鉛化指数を有する。
【００９０】
一つの実施形態において、窒化ホウ素は表面処理されて（「コーティング」）、この成分に対してさらなる潤滑特性が付与される。窒化ホウ素粉末用の表面コーティング材料の例には、限定するものではないが、反応性シラン、イソヘキサデカン、液体パラフィン、ノニオン性界面活性剤、ジメチルポリシロキサン（またはジメチコン）、トリメチルシロキシ単位で末端封止され完全にメチル化された直鎖シロキサンポリマーの混合物、パーフルオロアルキル基を有するシラザン化合物、チタネートカップリング剤、ジルコネートカップリング剤、ジルコニウムアルミネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、およびこれらの混合物が含まれる。一つの実施形態において、窒化ホウ素は反応性シランでコーティングされ、これは窒化ホウ素粒子およびその周囲のキャリア、例えばポリシロキサンに対して共有結合しうる。共有結合が存在すると、窒化ホウ素の結晶からポリマーマトリクス中への、フォノン（「格子振動」）の移動が確実なものとされうる。これらの共有結合は、熱エネルギーの伝達の困難性を回避するであろうし、また全体としての熱伝導度を１０〜１５％増大させうる。
【００９１】
一つの実施形態において、熱伝導性層中の窒化ホウ素充填量は、約０．１から８０重量％（熱伝導性層の合計重量に対して）；１０から７５重量％；１５から５０重量％；さらには２０から３０重量％である。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。
【００９２】
熱伝導性層について選択されるキャリアは、電気絶縁材料の性質に影響を及ぼしうる。硬化可能であり、また充填剤粒子および誘電体層に結合可能で、充填剤粒子の固定を行うキャリア材料は、絶縁材料の設計に関して、より大きな融通性をもたらす。誘電体層上で硬化可能な熱伝導性層は、単一の誘電体層およびその表面上に配置された熱伝導性層でもって、絶縁材料を形成することを可能にする。シラン／シロキサンは、誘電体層に十分に結合して充填剤粒子を固定するコーティング層をもたらすのに、特に適したキャリアである。熱伝導性層がより多くの流体キャリア層を含む場合には、絶縁材料は複数の誘電体層を含む必要がある可能性があり、そして熱伝導性層は、誘電体層の圧縮の圧力によってその場に保持される。
【００９３】
キャリア成分は、適切な任意のキャリア成分材料でありうる。キャリア成分は、水、有機溶媒、またはこれらの２またはより多くの組み合わせを含みうる。一つの実施形態において、キャリアはキャリア油を含む。適切な油状キャリアには、鉱物油、植物油、合成油、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせが含まれる。適切な合成キャリア油の非限定的な例には、限定するものではないが、ポリオール、エステル、エポキシド、シリコーン油、ポリオレフィン等が含まれる。こうした合成油キャリアには、ポリアルファオレフィンおよびポリアルキレングリコールが含まれる。食用グレードのポリアルファオレフィンには、エクソン社（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ）から商業的に入手可能なＳＰＥＣＲＡＳＹＮ、およびシェブロン社（Ｃｈｅｖｒｏｎ  Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）から商業的に入手可能なＳＹＮＦＬＵＩＤが含まれる。商業的に入手可能なポリアルキレングリコールには、ユニケマ社（Ｕｎｉｑｅｍａ）から商業的に入手可能なＥＭＫＡＲＯＸ、およびバスフ社（ＢＡＳＦ）から商業的に入手可能なＰＬＵＲＡＳＡＦＥが含まれる。他の適切なキャリア油には、ジペンタエリスリトールと短鎖脂肪酸のポリオールエステルであるＨＡＴＣＯＬ１１０６、トリメチロールプロパン、アジピン酸、カプリル酸、およびカプリン酸の複合ポリオールエステルであるＨＡＴＣＯＬ３３７１（両方ともニュージャージー州フォードのハトコ社（Ｈａｔｃｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能）；およびテキサス州ヒューストンのモメンティブ・スペシャルティ・ケミカルズ社から入手可能な脂肪族エポキシエステル樹脂であるＨＥＬＯＸＹ７１が含まれる。
【００９４】
適切な天然油のキャリアには、限定するものではないが、鉱物油および／または植物油が含まれる。適切な鉱物油には、限定するものではないが、パラフィン、イソパラフィン、およびシクロパラフィン系鉱油が含まれる。適切な植物油には、限定するものではないが、大豆油、キャノーラ油、ヒマシ油、パーム油、オリーブ油、コーン油、綿実油、ごま油、その他が含まれる。鉱物油または植物油はまた、メチル化されることができる。
【００９５】
キャリア成分に適した材料にはまた、限定するものではないが、ポリシロキサン、エポキシ、アクリレート、有機官能化ポリシロキサン、ポリイミド、フルオロカーボン、ベンゾシクロブテン、フッ素化ポリアリルエーテル、ポリアミド、ポリイミドアミド、フェノール、クレゾール、芳香族ポリエステル、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ビスマレイミド、フルオロレジン、これらの混合物、および当業者に既知の他の任意の重合系が含まれる。（一般的なポリマーについては、ブランドルプ他編（Ｂｒａｎｄｒｕｐ，Ｊ．；Ｉｍｍｅｒｇｕｔ，Ｅ．Ｈ；Ｇｒｕｌｋｅ，Ｅｒｉｃ  Ａ）「ポリマーハンドブック」、ウィレイ・インターサイエンス出版、ニューヨーク、第４版（１９９９）；マーク編（Ｍａｒｋ，Ｊａｍｅｓ）「ポリマーデータハンドブック」、オックスフォード大学出版、ニューヨーク（１９９９）を参照）。
【００９６】
一つの実施形態において、キャリアは、シリコーン流体のようなシリコーン系の材料である。例えば、シリコーン流体は、オルガノポリシロキサン、シリコーンコポリオール、ジシロキサン、トリシロキサン、テトラシロキサンまたはトリメチコン、アルキルシロキサンまたはシクロポリシロキサン、またはこれらの組み合わせであることができる。実施形態において、シリコーン系の材料は、ポリシロキサンである。適切なポリシロキサンの例には、限定するものではないが、ポリジメチルシロキサン、ポリアルキルシロキサン、ポリアリールシロキサン、ポリアルキルアリールシロキサン、ポリエーテルシロキサンコポリマー、およびこれらの２またはより多くの組み合わせが含まれる。
【００９７】
代表的なシリコーン流体には、約８センチストークまたはそれ未満の粘度を有し、例えば２から７のケイ素原子を有するような、分岐鎖、非分岐鎖、直鎖、または環状のシリコーン流体が含まれ、これらのシリコーンは任意選択的に、１から１２の炭素原子を有するアルキル基、ポリエーテル基またはアルコキシ基を含む。本発明に使用可能なシリコーン流体の幾つかの非限定的な例には、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘプタメチルヘキシルトリシロキサン、ヘプタメチルオクチルトリシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、ドデカメチルペンタシロキサン、カプリルメチコン、ＰＥＧ／ＰＰＧ−５／３メチコン、およびこれらの混合物が含まれる。
【００９８】
またやはりここで有用であるのは、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、エチルメチコン、ヘプチルメチコン、ヘキシルメチコン、プロピルメチコン、イソプロピルメチコン、ヘプチルメチコン、ｓｅｃ−ブチルメチコン、ｔｅｒｔ−ブチルメチコン、ペンチルメチコン、フェニルトリメチコン、フェニルジメチコン、フェニルトリメチルシロキシジフェニルシロキサン、ジフェニルジメチコン、ジフェニルメチル−ジフェニルトリシロキサン、および（２−フェニルエチル）トリメチルシロキシ−シリケートといった、アルキル基、ポリエーテル基、またはアルコキシ基を側鎖におよび／またはシリコーン鎖末端に含み、アルキル基およびアルコキシ基の各々が１から１２の炭素原子を有するポリジメチルシロキサン、フェニル化シリコーンといったシリコーン流体である。
【００９９】
ポリシロキサンは、多数の商業的に入手可能な任意のいずれの材料からも選択可能であるが、それは例えば、限定するものではないが、モメンティブ社のＳｉｌｓｏｆｔ０３４、ダウ社（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ）のＴｏｒａｙＦＺ−３１９６、またはクラリアント社（Ｃｌａｒｉａｎｔ  Ｉｎｃ）のＳｉｌＣａｒｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ４１Ｍ１５、ゲレスト社（Ｇｅｌｅｓｔ）のＳｉｂｒｉｄＡＭ１０８、またはこれらの組み合わせである。また、本発明の意味におけるポリシロキサンには、ケムチュラ社（Ｃｈｅｍｔｕｒａ、以前はウィトコ社（Ｗｉｔｃｏ））のＨｙｄｒｏｂｒｉｔｅ２０００Ｇｅｌまたはカプリリルメチコン中のＳｉｌＣａｒｅ５１Ｍ１５トリメチルシロキシシリケート（クラリアント社）といった混合物も含まれるが、これらに限定されるものではない。
【０１００】
一つの実施形態において、本件技術は電気絶縁材料を提供し、そこにおいてキャリアは、ポリマー、または２またはより多くのポリマーの組み合わせを含む。ポリマーは、限定するものではないが、ラジカル重合；アニオン重合；カチオン重合；重縮合；重付加；ヒドロシリル化；ツィーグラー・ナッタ重合；メタセシス重合；あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせを含む、種々の機構を介して架橋されうる。
【０１０１】
一つの実施形態において、本件技術は電気絶縁材料を提供し、そこにおいてキャリアは、ポリマー、または２またはより多くのポリマーの組み合わせを含み、これは放射線（ＵＶ、電子ビームまたはその他）を用いて熱的に、室温条件下で、酸化性硬化系で、水分硬化系で、物理的に（水および／または溶媒系の分散物／エマルジョン）、あるいはこれらの２またはより多くの組み合わせにより硬化されうる。
【０１０２】
一つの実施形態において、本件技術は電気絶縁材料を提供し、そこにおいてキャリアはポリマー、または２またはより多くのポリマーの組み合わせを含み、平均モル質量は１５０から１，０００，０００ダルトンである。
【０１０３】
ポリシロキサンは、不飽和化合物とハイドロジェンシロキサン（例えばシリルヒドリド）の反応生成物でありうる。こうしたポリマーは、これらの化合物を触媒および硬化阻害剤の存在下に反応させることによって形成しうる。これらの物質の間の反応は、架橋網目構造を形成するように行われうる。こうした組成物は、架橋性または硬化性組成物と称されうる。
【０１０４】
一つの実施形態において、不飽和化合物はアルケニルシリコーンから選択される。アルケニルシリコーンは、ヒドロシリル化に反応性のある、アルケニル官能性シランまたはシロキサンでありうる。アルケニルシリコーンは、環状、芳香族、または末端不飽和のアルケニルシランまたはシロキサンでありうる。アルケニルシリコーンは、具体的な目的または意図した用途について、所望に応じて選択しうる。一つの実施形態において、アルケニルシリコーンは少なくとも２つの不飽和基を含み、２５℃で少なくとも約５０ｃｐｓの粘度を有する。一つの実施形態において、アルケニルシリコーンは、２５℃で少なくとも約７５ｃｐｓ；２５℃で少なくとも約１００ｃｐｓ；２５℃で少なくとも２００ｃｐｓ；さらには２５℃で少なくとも約５００ｃｐｓの粘度を有する。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。
【０１０５】
一つの実施形態において、アルケニルシリコーンは、式：
ＱｕＴｐＴｐ’ｖｉＤｗＤｖｉｘＭｖｉｙＭｚ
の化合物であり、式中、ＱはＳｉＯ４／２、ＴはＲ１ＳｉＯ３／２、ＴｖｉはＲ２ＳｉＯ３／２、ＤはＲ１２ＳｉＯ２／２、ＤｖｉはＲ２Ｒ２ＳｉＯ２／２、ＭｖｉはＲ２ｇＲ１３−ｇＳｉＯ１／２、ＭはＲ１３ＳｉＯ１／２；Ｒ２はビニル；Ｒ１の各々は独立してＣ１〜Ｃ１８アルキル、Ｃ１〜Ｃ１８置換アルキル、アリール、置換アリールであり、ここでＲ１は任意選択的に少なくとも１つのヘテロ原子を含み；各々のｇは１から３、ｐは０から２０、ｕは０から２０、ｖは０から２０、ｗは０から５０００、ｘは０から５０００、ｙは０から２０、そしてｚは０から２０の値を有し、但しｖ＋ｐ＋ｐ’＋ｗ＋ｘ＋ｙは１から１０，０００に等しく、また化合物中で少なくとも１つの不飽和基を含んでいる全ての元素の価数は満たされる。
【０１０６】
製品に所望とする機械的、熱的、および他の特性を生じさせるために選択される、具体的なアルケニルシリコーンおよび架橋剤は、当業者が決めることが可能である。末端不飽和アルケニルシリコーン材料は、コーティングやエラストマーといった、硬化または架橋した製品を形成するために特に適している。これらのアルケニルシリコーンで、独立して選択される２またはより多くのものを混合して硬化配合物中において使用し、所望の特性を提供しうることが理解されよう。
【０１０７】
反応中で用いられるシリルヒドリドは、特に限定されない。それは例えば、式ＭａＭＨｂＤｃＤＨｄＴｅＴＨｆＱｈの化合物を含むヒドロシロキサンから選択される任意の化合物であることができ、式中Ｍ、Ｄ、Ｔ、およびＱは、シロキサン術語体系における通常の意味を有する。下付文字ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、およびｈは、このシロキサン型の反応物質のモル質量が１００から１００，０００ダルトンの間にあり、このシリルヒドリド中に少なくとも２つのヒドリド原子が存在するようにされる。一つの実施形態において、「Ｍ」基は式Ｒ３３ＳｉＯ１／２の単官能基を表し、「Ｄ」基は式Ｒ３２ＳｉＯ２／２の２官能基を表し、「Ｔ」基は式Ｒ３ＳｉＯ３／２の３官能基を表し、そして「Ｑ」基は式ＳｉＯ４／２の４官能基を表し、「ＭＨ」基はＨＲ３２ＳｉＯ１／２を表し、「ＴＨ」基はＨＳｉＯ３／２を表し、そして「ＤＨ」基はＲ３ＨＳｉＯ２／２を表す。Ｒ３のそれぞれは独立してＣ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０置換アルキル、Ｃ６〜Ｃ１４アリールまたは置換アリールであり、ここでＲ３は任意選択的に少なくとも１つのヘテロ原子を含む。一つの実施形態において、実質的に直鎖のハイドロジェンシロキサンは、ＭＤｃ’ＤＨｄ’Ｍ、ＭＤＨｄ’Ｍまたはこれらの混合物から選択される。実施形態において、Ｒ３はＣ１〜Ｃ２０アルキル、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル、またはＣ１〜Ｃ６アルキルから選択される。実施形態において、Ｒ３はメチルである。
【０１０８】
これらのポリマーの架橋反応に触媒作用を行う触媒は、種々の有機金属の群から選択することができ、そこにおいて金属は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、ＰｄおよびＰｔ化合物の群から選択される。実施形態において、こうした組成物のヒドロシリル化反応用の触媒は、シリルヒドリドと、アルケニルシリコーンのオレフィン系炭化水素ラジカルとの反応を促進する触媒化合物であり、そして、白金族の任意の金属を含有する触媒成分であることができる。この触媒は、白金錯体、上記した金属の金属コロイドまたは塩から選択されうる。触媒は、白金金属、または白金金属の化合物や錯体を担持する、シリカゲルや粉末活性炭のようなキャリア上に存在することができる。
【０１０９】
ポリオルガノシロキサン組成物における、典型的な白金含有触媒成分は、任意の形態の塩化白金酸であり、これは例えば、オルガノシロキサン系における簡便な分散性からして、容易に入手可能な６水和物の形態のアルコール溶液である。白金錯体の特に有用な形態は、参照によって本書に取り入れる米国特許第３，４１９，５９３号に開示された１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサンのような、脂肪族性不飽和のオルガノシリコン化合物とのＰｔ（０）−錯体であり、特に適切である。こうした反応のための在来の触媒には、Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒およびＡｓｈｂｙ触媒のような白金系の化合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【０１１０】
組成物中の白金含有触媒成分の量は、所望の温度で所要時間内における、アルケニルシリコーンとシリルヒドリドの間でのヒドロシリル化を加速するのに十分な量がある限り、狭く限定されるものではない。触媒成分の量は、特定の触媒、他の阻害成分の量、およびＳｉＨ対オレフィン比率に依存し、簡単には予想できない。白金含有触媒成分の量は、一般に、アルケニルシリコーンおよびシリルヒドリドの重量当たりに、白金を重量で１から１０００ｐｐｍ；５から５００ｐｐｍ；さらには２０から１００ｐｐｍ提供する量でもたらされる。
【０１１１】
硬化性シリコーンキャリア組成物は、阻害剤を含み得ることが理解されよう。白金族の金属触媒に対する阻害剤は、オルガノシリコンの技術において周知である。そうした金属触媒阻害剤の種々の類の例には、不飽和有機化合物、例えばエチレン性または芳香族性不飽和アミド（例えば、米国特許第４，３３７，３３２号）；アセチレン系化合物（例えば、米国特許第３，４４５，４２０および米国特許第４，３４７，３４６号）；エチレン性不飽和イソシアネート（例えば、米国特許第３，８８２，０８３号）；オレフィン系シロキサン（例えば、米国特許第３，９８９，６６７号）；不飽和炭化水素ジエステル（例えば、米国特許第４，２５６，８７０号、米国特許第４，４７６，１６６号、および米国特許第４，５６２，０９６号）および複合酵素（例えば、米国特許第４，４６５，８１８号および米国特許第４，４７２，５６３号）；他の有機化合物、例えばヒドロパーオキサイド（例えば、米国特許第４，０６１，６０９号）；ケトン（例えば、米国特許第３，４１８，７３１号）；スルホキシド、アミン、ホスフィン、ホスファイト、ニトリル（例えば、米国特許第３，３４４，１１１号）；ジアジリジン（例えば、米国特許第４，０４３，９７７号）；および種々の塩（例えば、米国特許第３，４６１，１８５号の如き）；またはこれらの２またはより多くの組み合わせが含まれる。適切な阻害剤の例には、限定するものではないが、例えば、エチニルシクロヘキサノールおよびメチルブチノールといったアセチレン系アルコール；例えば、ジアリルマレエートおよびジメチルマレエート、ジエチルフマレート、ジアリルフマレート、およびビス−（メトキシイソプロピル）マレエートといった不飽和カルボン酸エステル；ハーフエステルおよびアミドその他が含まれる。白金族の金属含有触媒に対する阻害剤に関する上記の特許は、参照によってそれらの全体をここに取り込むものとする。
【０１１２】
阻害剤成分の量は臨界的ではなく、室温における上述の白金触媒されたヒドロシリル化反応を遅延させる一方で、適度に昇温された温度における反応を阻止しない、任意の量であることができる。室温で特定のバスライフを得るについて、具体的な阻害剤の量を示すことはできないが、これは、使用する具体的な任意の阻害剤について望ましい量は、白金族の金属含有触媒の濃度および種類と、アルケニルシリコーンおよびシリルヒドリド反応物質の性質および量に依存するからである。実施形態において、阻害剤成分の範囲は０．０００６から１０重量％、好ましくは０．０５から２重量％、さらには０．１から１重量％にあることができる。
【０１１３】
これらの架橋可能なコーティング組成物は、例えば紙のコーティングのための工業的設備上で用いられる、多重ローラコーティングヘッド、エアナイフシステム、または均し棒システムといった装置を用いて、可撓性支持体または材料に対して適用可能である。コーティング組成物はまた、ブラシ、フロー、浸漬、またはスプレー応用によって適用してよい。コーティングは次いで、５０〜３００℃に加熱されたトンネル型オーブンを通して移動させることにより、硬化可能である；これらのオーブンの通過時間は、温度に依存する；この時間は一般に、１３０℃程度の温度においては、０．５から２０秒程度であり、１８０℃程度の温度においては、１．５から３秒程度である。
【０１１４】
キャリア用のポリシロキサン材料はまた、光硬化性または光励起性ポリマーから選択されうる。光硬化性とは、Ｓｉ系のポリマーおよび任意選択的な架橋剤、触媒、および感光剤の混合物が、ＵＶ光、昼光、またはＸ線その他の電子ビームプロセスのもとで硬化可能であることを意味する。こうしたポリマーは、場合によっては上述したアルケニルシリコーン材料と同じであるかも知れないが、特に適切な光硬化性ポリマーは、エポキシアルキル−、アルケニルオキシ−、メルカプトアルキル−またはメチルアクリルオキシ−またはアクリルオキシアルキル基含有シロキサンのような、Ｓｉ−ＣまたはＳｉＯ結合によってケイ素に結合した全ての種類のメチルアクリルオキシ−若しくはアクリルオキシ変性炭化水素から選択されたものを含む。こうした系は、例えば米国特許第４，６７８，８４６号に開示されており、これは参照によって全体をここに取り込むものとする。ウェイテメイヤー（Ｗｅｉｔｅｍｅｙｅｒ）らは、アクリレートまたはメタクリレートのエステル変性ポリオルガノシロキサン混合物を記載しており、これらはそれ自体で、または放射線硬化性コーティング組成物のような他の不飽和化合物と混合して使用可能であり、良好な接着性または接着剤向きの接着特性が得られる。さらに他の適切な光硬化性材料は国際公開ＷＯ２００５／０６３８９０号に記載されており、これは参照によって全体をここに取り込むものとする。
【０１１５】
光励起可能な有機官能性ラジカルは、光硬化性ポリマーの末端ケイ素原子に結合しうる。光硬化性ポリオルガノシロキサンおよびその異性体は、ＳｉＨ−シランまたはＳｉＨ−ポリオルガノシロキサンと光励起可能なオレフィンの間での、金属で触媒されたヒドロシリル化反応の反応生成物でありうる。光励起可能なオレフィンの例には、限定するものではないが、リモネンオキシド、４−ビニル−シクロヘキセンオキシド（ＶＣＨＯ）、アリルグリシジルエーテル、グリシジルアクリレート、１−メチル−４−イソプロペニルシクロヘキセンオキシド、７−エポキシ−１−オクテン、２，６−ジメチル−２，３−エポキシエポキシ−７−オクテン、ビニルノルボルネンモノオキシド、ジシクロペンタジエンモノオキシドなどの不飽和エポキシド、対応するジオレフィンその他が含まれる。最も好ましくは、米国特許第３，８１４，７３０号；米国特許第３，７７５，４５２号および米国特許第３，７１５，３３４号に開示されたように、４−ビニルシクロヘキセンオキシドが本発明のプロセスにおけるオレフィン系エポキシドとして使用され、またはエポキシシロキサンがアクリル酸と反応される。光硬化系についての非限定的な例は、米国特許第５，５９３，７８７号に開示されたものを含んでいる。有機官能性の光励起可能な基は、他のシロキサン単位との、平衡化、縮合、または重合類似の反応（ヒドロシリル化）によって導入されて、好ましくはポリジメチルシロキサン、例えば、エポキシアルキル−ジメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンまたはポリ（ジメチル−コ−ジフェニル）シロキサン、あるいはエポキシ−アルキル−メチルシロキシ基含有ポリジメチルシロキサンまたはポリ（ジメチル−コ−メチルフェニル）シロキサン、もしくはこれらの混合物を生ずる。
【０１１６】
有用なポリマーの別の種類は、上述したアルケニルシリコーン材料を含む、分岐鎖の光硬化性ポリオルガノシロキサンである。
【０１１７】
キャリア組成物の光硬化性シリコーン材料はまた、酸素または２価の連結基によってリンクされた２またはより多くのケイ素原子を含む任意のオルガノシリコン化合物であることができ、そこにおいてケイ素はケイ素原子１つ当たり１から３個の１価の基に結合されるが、但しオルガノシリコン化合物は少なくとも２つの、ケイ素に結合した光反応性のまたは光励起可能な有機官能性炭化水素基を含んでいる。この成分は固体または液体であることができ、２５℃において自由流動性またはゴム状である。実施形態においては、光硬化性シリコーン材料は有機官能性ポリオルガノシロキサン化合物であり、２またはより多くのケイ素原子を、光反応性の基と共に含む。
【０１１８】
非限定的な実施形態において、光硬化性材料は式：
［ＭｍＤｎＴｏＱｑ］ｔ
のものであり、単位Ｍ＝Ｒ４Ｒ２ＳｉＯ１／２、Ｄ＝Ｒ４ＲＳｉＯ２／２、Ｔ＝Ｒ４ＳｉＯ３／２、Ｑ＝ＳｉＯ４／２、および２価の基Ｒ５を含み、Ｍ基、Ｄ基、および／またはＴ基の少なくとも１つより多くは、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基、アクリルウレタン基、ビニルエーテル基、またはメルカプト有機基といった光反応性の基または光励起可能な基を少なくとも１つ含み；Ｒ４はノルマル、イソ、ターシャリーのＣ１〜Ｃ３０アルキル、アルケニル、アルコキシアルキル炭化水素、Ｃ５〜Ｃ３０環状アルキル、環状アルケニル、またはＣ６〜Ｃ３０アリール、アルキルアリールから選択され、１またはより多くのＯ原子、Ｎ原子、Ｓ原子またはＦ原子によって置換されることが可能であり、例えばエーテルまたはアミドあるいはＣ２〜Ｃ４ポリエーテルであって１０００までのポリエーテル単位を備え；ｔ＝１〜５０００；ｍ＝１〜１０；ｎ＝０〜１２０００；ｏ＝０〜５０；およびｑ＝０〜１；Ｒ５は２価の脂肪族または芳香族の、シロキシ単位を架橋するノルマル、イソ、ターシャリー、またはシクロ−Ｃ１〜Ｃ１４アルキレン、アリーレンまたはアルキレンアリール基から選択されてよく、全てのシロキシ単位の３０モル％を超えない。
【０１１９】
有機官能性ポリオルガノシロキサンは、例えば米国特許第５，８１４，６７９号に開示されたように、ケイ素に結合した有機官能性側鎖基をシロキサン鎖中または末端ポリジメチルシロキサンに含むことがあり、一般式に従って選択された単位を含む。Ｒ４の非限定的な例は、ビニル、アリル、メタリル、３−ブテニル、５−ヘキセニル、７−オクテニル、シクロヘキセニルエチル、リモネニル、ノルボネニルエチル、エチリデンノルボルニル、およびスチリルのようなラジカルである。アルケニルラジカルは末端ケイ素原子に結合してよく、オレフィンの機能は高級アルケニルラジカルのアルケニル基の端部にあるが、これはアルケニルシロキサンを調製するために用いられるものとして、アルファまたはオメガジエンがより容易に入手可能だからである。
【０１２０】
有機官能性基を含む光硬化可能なポリジオルガノシロキサンは、そうしたポリジオルガノシロキサンを調製するための、任意の在来の方法によって調製可能である。引用した特許は、光反応性基をどのようにして導入するかについて、種々の選択肢を開示している。そうした反応には、対応する有機官能性クロロシラン前駆体の加水分解後における、ＳｉＯＨまたはＳｉＯＲを含有する分子の縮合、ヒドロシリル化を介しての、ＳｉＨ含有シロキサンに対する光反応性基含有不飽和前駆体の付加、または直鎖および／または異なるシクロシロキサンのアニオンまたはカチオンで触媒された共重合性平衡化が含まれる。例えば米国特許第４，３７０，３５８を参照のこと。
【０１２１】
光硬化性シリコーン組成物は、硬化を促進するための触媒および／または光開始剤を含有しうる。適切な触媒には、限定するものではないが、金属有機オニウム塩、光開始剤その他が含まれる。
【０１２２】
一つの実施形態において、光硬化性のシリコーン系ポリマー用の触媒は、適切な任意のオニウム塩から選択しうる。米国特許第４，９７７，１９８号によれば、このオニウム塩は、特にエポキシ官能性材料の硬化を触媒する用途について周知である。適切なオニウム塩の非限定的な例には、米国特許第４，５７６，９９９号に記載され参照されているものが含まれる。エポキシシリコーンを硬化するのに特に適切なＵＶ光開始剤は、一般式Ｒ６２Ｉ＋ＭＸｎ−、Ｒ６３Ｓ＋ＭＸｎ−、Ｒ６３Ｓｅ＋ＭＸｎ−、Ｒ６４Ｐ＋ＭＸｎ−、Ｒ６４Ｎ＋ＭＸｎ−の「オニウム」塩であり、ここでＲ６によって表される異なるラジカルは、Ｃ１からＣ３０の脂肪族炭化水素を有する同一または異なる有機ラジカルであることができ、置換されていてもよい２から２０の炭素原子の芳香族炭素環式ラジカルを含んでいる。複合オニウムアニオンは、ＭＸｎの群から選択してよく、ここでＭＸは非塩基性の非求核性アニオン、例えばＢＦ４−、ＰＦ６−、ＡｓＦ６−、ＳｂＦ６−、ＳｂＣｌ６、ＨＳＯ４−、ＣｌＯ４−などである。適切な光硬化系およびオニウム塩の使用の例には、米国特許第４，４２１，９０４号に記載のものが含まれ、参照することによってここに取り入れられる。
【０１２３】
欧州特許公開０７０３２３６号のホウ酸塩や米国特許第５，８６６，２６１号の例えばＢ（Ｃ６Ｆ５）４−の如きのような、他のオニウム触媒も技術的に既知である。
【０１２４】
光開始剤は、モノ置換または多置換のモノ、ビス、またはトリスアリール塩でありうる。
【０１２５】
複合オニウムカチオンは、ＶＩＩ族、ＶＩ族およびＶ族の元素から選択される。
【０１２６】
光開始剤は、特定の目的または意図する用途について所望に応じて選択可能である。適切な光開始剤の例には、ベンゾフェノン、ホスフィンオキシド、ニトロソ化合物、アクリルハライド、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、トリアクリルイミダゾール、ベンゾイミダゾール、クロロアルキルトリアジン、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、チオキサントン、カンファーキノン、およびアセトフェノン誘導体が含まれる。
【０１２７】
一つの実施形態において、光開始剤は、アシルホスフィンから選択される。アシルホスフィンは、モノまたはビスアシルホスフィンであることができる。適切なアシルホスフィンオキシドの例には、米国特許第６，８０３，３９２号に記載のものが含まれ、参照することによってここに取り入れられる。
【０１２８】
適切なアシルホスフィン光開始剤の具体的な例には、限定するものではないが、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＤＡＲＯＣＵＲ登録商標ＴＰＯ）、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＥＳＡＣＵＲＥ登録商標ＴＰＯ、イタリア国ガララーテのランベルティ社（ＬＡＭＢＥＲＴＩ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ））、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ルイジアナ州バトンルージュのアルベマール社（Ａｌｂｅｍａｒｌｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なＦＩＲＳＴＣＵＲＥ登録商標ＨＭＰＰ）、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ドイツ国ルートヴィヒスハーフェンのバスフ社から入手可能なＬＵＣＩＲＩＮ登録商標ＴＰＯ）、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィネート（ＬＵＣＩＲＩＮ登録商標ＴＰＯ−Ｌ）、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ニューヨーク州タリータウンのチバ社（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から入手可能なＩＲＧＡＣＵＲＥ登録商標８１９）、およびビス（２，６−ジ−メトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド（チバ社（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｚｉａｌｉｔａｅｔｅｎｃｈｅｍｉｅ）からのα−ヒドロキシケトンとの混合物中のＩＲＧＡＣＵＲＥ登録商標１７００、ＩＲＧＡＣＵＲＥ登録商標１８００およびＩＲＧＡＣＵＲＥ登録商標１８５０の如き）が含まれる。
【０１２９】
α−ヒドロキシケトン光開始剤の例には、すべてニューヨーク州タリータウンのチバ社から入手可能な、１−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン（ＩＲＧＡＣＵＲＥ登録商標１８４）、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン（ＤＡＲＯＣＵＲ登録商標１１７３）、および２−ヒドロキシ−１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−メチル−１−プロパノン（ＩＲＧＡＣＵＲＥ登録商標２９５９）を含みうる。
【０１３０】
α−アミノケトン光開始剤の例には、いずれもニューヨーク州タリータウンのチバ社から入手可能な、２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−１−［４−（４−モルホリニル）フェニル］−１−ブタノン（ＩＲＧＡＣＵＲＥ登録商標３６９）、および２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−（４−モルホリニル）−１−プロパノン（ＩＲＧＡＣＵＲＥ登録商標９０７）を含み得る。
【０１３１】
光硬化可能なシリコーン化合物は、組成物をＵＶまたは可視光に曝露することによって硬化されうる。一つの実施形態において、光の波長は約２００ｎｍから約４２０ｎｍでありうる。
【０１３２】
キャリアは、熱伝導性層の約０から約９５ 重量パーセント；熱伝導性層の約１０から約８０重量パーセント；熱伝導性層の約２５から約６０重量パーセント；さらには熱伝導性層の約４０から５０重量パーセントの量で存在しうる。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。
【０１３３】
熱伝導性層は、特定の目的または意図する用途に応じて所望とする厚みを有しうる。実施形態において、熱伝導性層は、約０．２マイクロメートルから約５００マイクロメートル、約１マイクロメートルから約２５０マイクロメートル、約２から約１００マイクロメートル、約５マイクロメートルから約５０マイクロメートル、さらには約１０マイクロメートルから約２５マイクロメートルの厚みを有しうる。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。
【０１３４】
熱伝導性層はまた、付加的な適切な充填剤を含み得る。例えばある種の応用においては、適用される規制によって、０．５から１０重量％までの範囲の量で、難燃特性が必要とされてよく、および／または要求されうる。例えば、電気的または電子的な応用に用いられる電気絶縁材料は、関連する電子部品または電気的装置の使用から発生する、電流、短絡、および／または熱に対して直接に曝露されうる。したがって、工業規格や法規は、かかる絶縁材料の使用に対して、燃焼試験その他の認定試験の実施を要求するという条件を課しうる。熱伝導性層に添加するのに適した難燃剤は、膨張性難燃剤および／または非膨張性難燃剤でありうる。他の実施形態においては、難燃剤はハロゲン不含およびアンチモンフリーである。１またはより多くの難燃剤のブレンドおよび／または相乗剤および／または防煙剤もまた、この技術の熱伝導性層に使用しうる。難燃剤系の選択は、種々のパラメータによって、例えば所望とする用途についての工業規格、および熱伝導性層の組成によって決定される。難燃剤は、熱伝導性層の潤滑運動を増大させうるものであり、また誘電体層の弾性強度を増大するのに役立ちうる。
【０１３５】
熱伝導性層はまた、上記で明示的に除外した材料以外に、多数の他の添加剤を含んでよい。適切な添加剤の例には、ベントナイト、粘着付与剤（例えば、ロジンエステル、テルペン、フェノール、および脂肪族、芳香族、または脂肪族と芳香族の混合物の合成炭化水素樹脂）、顔料、補強剤、疎水性または親水性シリカ、炭酸カルシウム、強化剤、繊維、充填剤、酸化防止剤、安定化剤、およびこれらの組み合わせが含まれる。以上の追加的な添加剤および成分は一般に、所望とする最終特性、一つの実施形態においては接着特性を有する物品を得るのに十分な量で添加される。
【０１３６】
熱伝導性層用の組成物は、適切な任意の方法によって作成可能である。一つの実施形態においては、窒化ホウ素および他の任意の充填剤がキャリア成分中へと添加され、この混合物は、窒化ホウ素および他の充填剤がかなり均一にキャリア成分中に分散するまで、手動でまたは機械的に撹拌されうる。
【０１３７】
電気絶縁材料の合計重量を基準とする熱伝導性充填剤、例えば窒化ホウ素の量は、変動しうる。一般に、電気絶縁材料の合計重量を基準とする熱伝導性充填剤の量は、制限されないことが理解されよう。電気絶縁材料の合計重量を基準とする熱伝導性充填剤の量は、絶縁材料の合計重量の約０．１から８０重量％であってよく；絶縁材料の合計重量の０．１から５０重量％；１から５０重量％；１５から４０重量％；さらには２０から３０重量％であってよい。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。
【０１３８】
電気絶縁材料は、約０．１から約５Ｗ／ｍＫ；約０．５から約４Ｗ／ｍＫ；約１から約３Ｗ／ｍＫ；さらには約１．５から約２．５Ｗ／ｍＫの範囲にわたってよい熱伝導性を有しうる。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の個所においても同様に、数値は組み合わせて新たな、開示されていない範囲を形成することができる。
【０１３９】
本件技術はまた、電気絶縁材料の作成方法をも提供する。本件技術による電気絶縁材料は、誘電体層の表面に、熱伝導性充填剤材料を含む熱伝導性層をコーティングし、別の誘電体層をこの他方の誘電体層のコーティングされた表面に対して適用することによって製造可能である。
【０１４０】
熱伝導性層は、限定するものではないが、噴霧、カーテンコーティング、ブラシ、ローラー、ロールツーロール、メイヤーバー、ナイフ、キャスティング、スプレー、および印刷、注入その他を含む、適切な任意のコーティング技術によって、誘電体層のそれぞれに適用しうる。コーティング技術は、誘電体層の表面全体をコーティングすることを包含しうるものであり、または誘電体層の全表面よりも少なくコーティングを行うことを包含しうることが理解されよう。熱伝導性層は、表面の０〜１００％のどの範囲でコーティングされてもよい。例えば熱伝導性層は、表面の８０％、表面の６０％、表面の４０％、表面の２０％、またはさらには表面の１％未満にコーティングされてよい。
【０１４１】
電気絶縁材料を製造するには、誘電体層と十分に連携するために、電気絶縁材料に圧力を加えうる。この圧力は、指圧、空気圧、熱圧の形で行われてよく、限定するものではないが、プレス、万力、ロール、またはウェイトといった設備からの力を含む。なんら特定の理論に拘束されるものではないが、電気絶縁材料は圧縮されて、熱伝導性層と誘電体層の間の毛管力が、誘電体層の間の結合を行いまたは連携を維持しうる。代替的に、熱伝導性層は誘電体層の接着を許容する材料、例えば、エポキシのような接着剤を含んでよい。
【０１４２】
この方法は、選択された構成配置を提供するために、より多くの誘電体層と追加の熱伝導性層の付加によって、所望に応じて続けることができる。連続する誘電体層のそれぞれを付加した後に圧力を適用してよく、また圧力は、誘電体層の幾つかまたは全部を付加した後に印加しうる。
【０１４３】
電気絶縁材料は、特定の部品を覆い、または包み込むなどのために、導電性装置の一部として使用してよい。図５に示されているように、本件技術はまた、導電性材料６２と、導電材料６２の周囲に配置された電気絶縁材料６４を含む導電性装置６０を提供する。電気絶縁材料６４は、第１の誘電体層６６と、第１の誘電体層６６に重なる第２の誘電体層６８と、第１の誘電体層６６および第２の誘電体層６８の間に配置された熱伝導性層７０とを含む。
【０１４４】
図６では、導電性装置７２は幾つかの導電材料部品７４と、導電材料７４の周囲に配置された電気絶縁材料７６とを含む。電気絶縁材料７６は、第１の誘電体層７８と、第１の誘電体層７８に重なる第２の誘電体層８０と、第１の誘電体層７８および第２の誘電体層８０の間に配置された熱伝導性層８２とを含む。熱伝導性層８２は、熱伝導性充填剤を含む。
【０１４５】
電気絶縁材料は、良好な熱伝導性を示す。電気絶縁材料は、電気的絶縁性と他の性能特性を損なうことなしに、優れた熱伝導性を備えた電気絶縁体を提供することができる。電気絶縁材料は熱を放散することが可能であり、より効率的な電気的変換を行うことができる。
【０１４６】
電気絶縁材料は、紙の良好な耐熱性を示す。加えて電気絶縁材料は、窒化ホウ素およびシリコーンコーティングの電気絶縁特性に部分的に起因して、紙の改善された誘電特性を示す。電気絶縁材料はコーティングの弾性に起因して弾性特性を維持し、またコーティングの透水性に起因して、その水分取り込み特性をも維持する。
【０１４７】
導電性材料は、金属または任意の導電性材料であってよい。例えば金属は、限定するものではないが、ケーブル、ワイヤ、パイプ、変圧器、コンデンサ、コイル、モーター、発電機等を含む、適切な任意の形態であってよい。
【０１４８】
電気絶縁材料は、限定するものではないが、接着剤、指圧、または任意の他の力を含む適切な任意の手段によって、導電性装置に対して選択的に結合されうる。加えて、電気絶縁材料は、追加の誘電体層を、各々の誘電体層の間の追加の熱伝導性層と共に有しうる。
【実施例】
【０１４９】
窒化ホウ素を用いて作成した電気絶縁材料の試料を熱伝導性について測定し、窒化ホウ素を有しない電気絶縁材料の対照試料に対して比較した。
【０１５０】
実施例１〜２：窒化ホウ素−ポリシロキサン層を備えた絶縁材料
電気絶縁材料の試料は、多数のセルロース紙層を用い、ポリシロキサンと混合された窒化ホウ素の小板／集塊の層を紙の層の各々の間にコーティングして形成した。使用した窒化ホウ素は、モメンティブ社のグレードＨＣＰおよびＨＣＰＬの窒化ホウ素であった。使用した紙は、セルロースクラフト紙であった。
【０１５１】
絶縁材料に使用した絶縁紙は最初、窒化ホウ素−ポリシロキサン組成物でコーティングする前に、１２０℃で２４時間乾燥し、２４時間排気した。コーティング組成物中における窒化ホウ素とポリシロキサンの重量比は、ＨＣＰ試料については３５重量％（実施例１）であり、ＨＣＰＬ試料については４０重量％であった（実施例２）。コーティング組成物は：一般式Ｍｖｉ２−Ｄ８０を有し２５℃で約１３０ｍＰａ・ｓのビニル末端封止ポリジメチルシロキサン（ビニル含量は０．９重量％）１００重量部；ＳｉＨ／ＳｉＶｉのモル比を２．０とする、２５℃において３０ｍＰａ・ｓの粘度を有し式Ｍｅ３ＳｉＯ（Ｍｅ２ＳｉＯ）１５（ＭｅＨＳｉＯ）３０ＳｉＭｅ３のポリメチルハイドロジェンシロキサン（ヒドリド含量１．０５重量％）６．３５部；０．２５重量部の阻害剤、具体的にはエチニルシクロヘキサノール；および３０ｐｐｍの白金触媒をもたらす、ビニルシロキサン配位子を有するＰｔ（０）−錯体（Ｐｔ−Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒）；および２５重量部のＢＮを含む。組成物の成分はビーカー中で２５℃において、ミキサーで一緒に混合した。
【０１５２】
このコーティング混合物をメイヤーバーを用いてクラフト紙上にコーティングし、１３０℃の温度で２０秒間硬化した。得られたコーティング重量は、平方メートル当たり４０グラムであった。
【０１５３】
試料の熱伝導度を、面間熱伝導性および面内熱伝導性について、レーザーフラッシュ分析（ＮＡＮＯＦＬＡＳＨ）によって測定した。バルク熱伝導性の測定にはホットディスク法を用いた。レーザーフラッシュ分析については、電気絶縁材料の試料を５層のセルロース紙層で形成し、ポリシロキサンと混合したＨＣＰまたはＨＣＰＬの層を各々の紙の層の間にコーティングした。ホットディスク分析については、電気絶縁材料の試料は５０層のセルロース紙層で形成し、ポリシロキサンと混合したＨＣＰまたはＨＣＰＬの層を各々の紙の層の間にコーティングした。測定の前に、全ての試料は真空中で２４時間にわたって鉱物油に浸漬した。
【０１５４】
図７〜９に示すように、本件技術による電気絶縁材料はどちらも、窒化ホウ素を含まない従来の電気絶縁材料（対照）と比較して、改善された熱伝導度を示した。対照と同様の面内熱伝導性を有していたものの、実施例１および２は、対照に比較して改善された面間熱伝導度および全熱伝導度を示した。
【０１５５】
実施例３〜８：窒化ホウ素−鉱物油の熱伝導性層を備えた絶縁材料
電気絶縁材料の試料は、多数のセルロース紙層を用い、鉱物油と混合された窒化ホウ素の小板／集塊の層を紙の層の各々の間にコーティングして形成した。使用した窒化ホウ素は、モメンティブ社のグレードＨＣＰおよびＨＣＰＬの窒化ホウ素であった。使用した紙は、セルロースクラフト紙であった。窒化ホウ素の充填量は、実験を通じて変化させた。
【０１５６】
絶縁材料に使用した絶縁紙は最初、１２０℃で２４時間乾燥し、２４時間排気してから、窒化ホウ素−鉱物油組成物でコーティングして、電気絶縁材料の合計重量に基づく窒化ホウ素の充填量が１３〜１５重量％の電気絶縁材料をもたらした。コーティング組成物中での、窒化ホウ素の鉱物油に対する重量比は、３：７であった。この電気絶縁材料はＨｕｌｌ  Ｐｒｅｓｓ中で、１７００ｐｓｉにおいて１０分間圧縮した。熱伝導性試験のために、この試料を打ち抜いて、１インチのディスクとした。
【０１５７】
試料の熱伝導度を、面間熱伝導性および面内熱伝導性について、レーザーフラッシュ分析（ＮＡＮＯＦＬＡＳＨ）によって測定した。バルク熱伝導性の測定にはホットディスク法を用いた。レーザーフラッシュ分析については、電気絶縁材料の試料は、５層のセルロース紙層で形成して、ポリシロキサンと混合したＨＣＰ（実施例３）またはＨＣＰＬ（実施例４）の層を各々の紙の層の間にコーティングし、また１０層のセルロース紙層で形成して、ポリシロキサンと混合したＨＣＰ（実施例５）またはＨＣＰＬ（実施例６）の層を各々の紙の層の間にコーティングした。ホットディスク分析については、電気絶縁材料の試料は、１０層のセルロース紙層で形成して、ポリシロキサンと混合したＨＣＰまたはＨＣＰＬの層を各々の紙の層の間にコーティングし、また５０層のセルロース紙層で形成し、ポリシロキサンと混合したＨＣＰ（実施例７）またはＨＣＰＬ（実施例８）の層を各々の紙の層の間にコーティングした。
【０１５８】
図１０〜１５に示すように、本件技術による電気絶縁材料はどちらも、窒化ホウ素を含まない従来の電気絶縁材料（対照）と比較して、改善された熱伝導度を示した。
【０１５９】
本件技術の実施形態を上記に記載したところであり、この明細書を読了し理解した他者には、修正や変更が想起されうる。以下の特許請求の範囲はすべての修正および変更を、それらが請求項またはその均等の範囲内に入る限り、包含することを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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