JP2000109601A - 表面処理した酸化亜鉛粉末及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原粉である酸化亜鉛粉末の分散性、嵩密度を
損なうことなく、簡便な表面処理によって、該酸化亜鉛
粉末の光触媒活性を抑制した上、紫外線吸収能や抗菌作
用を維持した酸化亜鉛粉末を提供する。 【解決手段】 酸化亜鉛粉末の表面を硫化する表面処理
を施すことにより、紫外線吸収効率を損なうことなく、
酸化亜鉛の光触媒活性を抑制した酸化亜鉛粉末。また、
紫外外線吸収用、抗菌用、または顔料用に用いた前記記
載の酸化亜鉛粉末。また、酸化亜鉛粉末を硫化水素また
は亜硫酸ガスと接触させることにより、酸化亜鉛粉末の
表面に硫化処理を施すことを特徴とする酸化亜鉛粉末の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面処理した酸化亜鉛
粉末及びその製造方法に関し、詳しくは、紫外線吸収効
率及び抗菌作用を損なうことなく、酸化亜鉛の光触媒活
性を抑制した酸化亜鉛粉末及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】酸化亜鉛粉末は白色顔料として広く用いら
れている。また、酸化亜鉛は半導体であるため、バンド
ギャップを有しており、３８０ｎｍ以下の紫外線を吸収
することができる。このため、紫外線吸収剤としても有
効であり、化粧品、樹脂添加剤、あるいは塗料にも用い
られている。更に、酸化亜鉛は抗菌作用を有するので、
樹脂や繊維に添加して抗菌剤として用いることもでき
る。このように酸化亜鉛は多様な用途を有するが、酸化
亜鉛が半導体であるために、紫外線を吸収すると酸化亜
鉛の光触媒作用により、酸化・還元力を発揮する。特に
酸化亜鉛の酸化力により樹脂、繊維、油脂は酸化され、
樹脂や繊維の劣化を促進し、チョーキングを生じること
が知られている。これは酸化亜鉛と同様の半導体特性を
持つ酸化チタンでも生じる現象である。

【０００３】この問題を解決するため、酸化亜鉛や酸化
チタンなど半導体特性を持つ粉末を顔料や紫外線吸収剤
として用いる場合には、これらの粉末と樹脂等有機物が
直接接触しないように粉末表面に安定な被膜を被覆して
いる。たとえば、特開平第３−１８３６２０号には、湿
式でＳｉＯ2 で被覆した酸化亜鉛粉末の記載がある。し
かし、粉末表面に被膜を被覆する場合、湿式による処理
では処理中に凝集が生じやすく、一旦凝集が生じると、
これを再分散させることは容易ではない。また、凝集に
より嵩密度を損なうなどの問題がある。更に、被膜厚さ
の制御、乾燥工程など工程が繁雑となり、コストアップ
になる上、ＳｉＯ2 被膜を施すために粉体の反射率が向
上し、紫外線吸収能が低下するという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、原粉
である酸化亜鉛粉末の分散性、嵩密度を損なうことな
く、簡便な表面処理によって、該酸化亜鉛粉末の光触媒
活性を抑制した上、紫外線吸収能及び抗菌作用を維持し
た酸化亜鉛粉末を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】酸化亜鉛粉末の多くは、
乾式法と呼ばれる気相合成により製造されており、分散
性の良い上、安価に高純度の酸化亜鉛粉末が製造できる
利点がある。そこで、本発明者等は分散性を維持しつ
つ、勘弁に光触媒活性を抑制する表面処理方法として、
乾式表面処理方法を選択した。酸化亜鉛は、酸化亜鉛同
様に光触媒活性を有する顔料である酸化チタン等と異な
り、表面が活性な為、多くのガスと反応しやすいという
性質がある。例えば、塩素ガス、硝酸系ガス、硫黄系ガ
ス、炭酸ガス、水蒸気などとも反応する。このようなガ
ス中に長期間保存した酸化亜鉛は表面が変質しているこ
とがある。この現象をうまく利用すれば、表面を改質し
て光触媒活性を抑制できると考えた。そこで各種で処理
した酸化亜鉛について検討した結果、硫黄系ガス特に硫
化水素または亜硫酸ガスによって処理した酸化亜鉛は紫
外線吸収能を損なうことなく、光触媒活性を抑制できる
ことを見出し本発明を完成した。

【０００６】即ち、本発明は、酸化亜鉛粉末の表面を硫
化する表面処理を施すことにより、紫外線吸収効率を損
なうことなく、酸化亜鉛の光触媒活性を抑制した酸化亜
鉛粉末である。また、本発明は、紫外線吸収用、抗菌
用、または顔料用に用いた前記記載の酸化亜鉛粉末であ
る。また、本発明は、酸化亜鉛粉末を硫化水素または亜
硫酸ガス等の硫化雰囲気に接触させることにより、酸化
亜鉛粉末の表面に硫化処理を施すことを特徴とする酸化
亜鉛粉末の製造方法である。酸化亜鉛粉末に硫化水素ガ
スを接触させると、表面を硫化させ、硫化亜鉛に変質さ
せることができる。硫化亜鉛は白色である上、非常に安
定であるので溶解も起こらない。また、硫化亜鉛も酸化
亜鉛同様半導体であるので、光触媒活性を有するがバン
ドギャップが３．６ｅＶと大きいので３４５ｎｍ以下の
紫外線でないと活性を発揮できない。一方、そのような
紫外光は太陽光にほとんど含まれていないので、実質的
に光触媒活性を大幅に抑制できることになる。酸化亜鉛
粉末に硫化水素ガスを接触させると、一時的に酸化亜鉛
が褐色に変色することがある。これは酸化亜鉛が硫化す
るさいに、酸化亜鉛に欠陥が生じて着色するものと思わ
れる。即ち、本発明の方法で表面処理された酸化亜鉛は
欠陥が形成され、この欠陥はバンドギャップ間に不純物
レベルを形成するので、この点からも光触媒活性の抑制
に寄与する。

【０００７】本発明の表面処理した酸化亜鉛粉末は、紫
外線吸収、抗菌作用を有するが、光触媒活性の抑制され
ている添加剤として、例えば樹脂組成物や油脂組成物に
添加して用いられる。この場合、紫外線吸収、抗菌等の
効果が達成され、かつ光触媒活性が抑制されているの
で、樹脂組成物や油脂組成物が分解したり、劣化した
り、変色したりすることがない。

【０００８】本発明の表面処理した酸化亜鉛粉末を、塗
料に顔料として用いる場合は、塗料に直接添加しても、
あるいは塗料の一成分と混合した後に調合しても良い。
このようにして調整した塗料を壁、床、天井に塗布した
場合には、窓から差し込む太陽光等に含まれる紫外線に
よって塗膜が劣化したり、変色したりすることがなく、
黴の発生を防止できる。

【０００９】

【実施例】実施例１ 酸化亜鉛粉末（１次粒子径０．２μｍ、比表面積１２ｍ
2 ／ｇ）を１００ｇをガラス容器に入れ、これを振動さ
せながら、硫化水素ガスを５分間接触させた。酸化亜鉛
粉末はわずかに黄色味を帯びた後、徐々に脱色して白色
粉末に戻った。この粉末をＸ線回折測定を行った結果、
酸化亜鉛の回折ピークに加えて、硫化亜鉛のピーク位置
にわずかにピークが確認された。この粉末４ｇを９ｃｍ
径のガラスシャーレに均一に敷き、これを容積９．２リ
ットルのガラス容器に入れた。これにアセトアルデヒド
ガスを注入し内部のアセトアルデヒドガス濃度が５０ｐ
ｐｍとなるようにした。ここでガラス容器外部から、１
時間、紫外線（ブラックライト蛍光灯１０Ｗを５灯）を
酸化亜鉛粉末に照射して、この酸化亜鉛粉末の光触媒活
性の度合いを調べた。紫外線照射とともに内部のアセト
アルデヒドガス濃度が減少し、それに伴い、二酸化炭素
濃度が増加した。これは、酸化亜鉛の光触媒作用によっ
て、酸化亜鉛の表面でアセトアルデヒドガスが分解され
たためである。１時間、紫外線を照射した後のアセトア
ルデヒドガス濃度を当初のアセトアルデヒドガス濃度か
ら差し引き、その値を当初のアセトアルデヒドガス濃度
で割って得られた値をアセトアルデヒドガスの分解率と
した。酸化亜鉛の光触媒活性の度合いをこのアセトアル
デヒドガスの分解率で比較した。実施例１で得られた酸
化亜鉛粉末についてのアセトアルデヒドガスの分解率は
１０％であった。なお、ここでアセトアルデヒドを用い
たのは、取扱いが容易であるため、光触媒作用の確認に
広く用いられているためであり、光触媒作用の対象とな
るガスはこのガスに限らない。

【００１０】次に実施例１で得られた酸化亜鉛粉末を用
いて、樹脂への分散性を調べた。これは、酸化亜鉛粉末
３重量部とポリエチレン樹脂１００重量部とを溶融混練
し、厚さ５０μｍのフィルムに成形し、１０ｍｍ×１０
ｍｍの範囲内に存在する３０μｍ以上の酸化亜鉛粉末の
凝集塊の数で評価するものである。実施例１で得られた
酸化亜鉛粉末の場合、凝集塊は全く見られず、分散性に
優れていることがわかる。

【００１１】次に分散性を調べる為に作成したフィルム
を用いて、紫外線吸収効率を調べた。このフィルムに３
００ｎｍの紫外線を照射したところ、その透過率が５％
であり、４５０ｎｍの透過率は７５％であった。このこ
とから、このフィルムは紫外線をほとんど吸収している
ことがわかる。また、このフィルムをサンシャインウエ
ザオメータ（カーボンアークランプ使用）を用いて、５
００時間の暴露試験を行った結果、３００ｎｍの透過率
は７％、また４５０ｎｍの透過率は７７％であり、初期
とほとんど差が見られなかった。また、実施例１で作成
した酸化亜鉛含有ポロエチレンフィルムの上に大腸菌
（約４×１００００／１５０μｌ）を１５０μｌ滴下し
て、フィルム密着法により一定時間接触させた後、この
液を回収し、寒天培地で３７℃で２４時間培養し、コロ
ニー数を計測し菌の生存率を計算した。その結果を表１
に示す。この結果から、本発明の表面処理を施した酸化
亜鉛粉末は、酸化亜鉛本来の有する抗菌作用を損なうこ
とがないことがわかる。

【００１２】実施例２ 酸化亜鉛粉末との接触ガスに亜硫酸ガスを用いた以外は
実施例１と同様にして、表面処理し、これを用いてアセ
トアルデヒドガスの分解率を調べたところ、１５％であ
った。次に実施例１と同様にして、酸化亜鉛粉末の樹脂
への分散性を調べた。この場合も、凝集塊は全く見られ
ず、分散性に優れていることがわかる。次に実施例１と
同様にして、フィルムの紫外線吸収効率を調べた。この
場合も透過率が６％で紫外線をほとんど吸収しているこ
とがわかる。

【００１３】比較例１ 実施例で用いた酸化亜鉛粉末を接触ガスによる表面処理
を行うことなくそのままで、実施例１と同様にしてアセ
トアルデヒドガスの分解率を調べたところ、８６％であ
った。次に実施例１と同様にして、酸化亜鉛粉末の樹脂
への分散性を調べた。この場合も凝集塊は見られなかっ
た。次に実施例１と同様にして、フィルムの紫外線吸収
効率を調べた。この場合は３００ｎｍの透過率は６％、
４５０ｎｍの透過率は６８％であった。また実施例１と
同様にして、サンシャインウエザオメータにより５００
時間の暴露試験を行った結果、３００ｎｍの透過率は７
％、また４５０ｎｍの透過率は５９％であり、樹脂が黄
変していた。また、比較例１で作成した酸化亜鉛含有ポ
ロエチレンフィルムの上に大腸菌（約４×１００００／
１５０μｌ）を１５０μｌ滴下して、フィルム密着法に
より一定時間接触させた後、この液を回収し、寒天培地
で３７℃で２４時間培養し、コロニー数を計測し菌の生
存率を計算した。その結果を表１に示す。

【００１４】比較例２ 特開平第３−１８３６２０号に記載の方法に従い、酸化
亜鉛粉末表面のＳｉＯ2 被覆率が１８％になるように比
較例１で用いた酸化亜鉛粉末を珪酸ソーダ水溶液中に加
え、液のｐＨに注意しながら、該水溶液に塩酸希釈液を
徐々に添加した。そして、ｐＨが７程度になったら、添
加を止めて暫く静置した。次にこれら懸濁液を濾過し、
洗浄・乾燥してＳｉＯ2 被覆酸化亜鉛粉末を得た。この
酸化亜鉛粉末を用いて、実施例１と同様に酸化亜鉛の光
触媒活性の度合いを調べたところ、アセトアルデヒドガ
スの分解率は１３％であった。次に実施例１と同様にし
て、酸化亜鉛粉末の樹脂への分散性を調べた。この場合
は、凝集塊が２０個以上見られ、無被覆酸化亜鉛粉末を
用いた比較例１の場合よりも分散性が悪化していた。次
に実施例１と同様にして、フィルムの紫外線吸収効率を
調べた。この場合は３００ｎｍの透過率が５１％で、無
被覆酸化亜鉛粉末を用いた比較例１の場合よりも紫外線
吸収効率が悪化していた。また、比較例２で作成した酸
化亜鉛含有ポロエチレンフィルムの上に大腸菌（約４×
１００００／１５０μｌ）を１５０μｌ滴下して、フィ
ルム密着法により一定時間接触させた後、この液を回収
し、寒天培地で３７℃で２４時間培養し、コロニー数を
計測し菌の生存率を計算した。その結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【発明の効果】本発明の酸化亜鉛粉末は、原粉である酸
化亜鉛粉末の分散性、嵩密度を損なうことなく、簡便な
表面処理によって、該酸化亜鉛粉末の光触媒活性を抑制
した上、紫外線吸収能や抗菌作用を維持した酸化亜鉛粉
末である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０９Ｋ 3/00 １０４ Ｃ０９Ｋ 3/00 １０４Ｚ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化亜鉛粉末の表面を硫化する表面処理
   を施すことにより、紫外線吸収効率、抗菌作用を損なう
   ことなく、酸化亜鉛の光触媒活性を抑制した酸化亜鉛粉
   末。
2. 【請求項２】 紫外線吸収用、抗菌用、または顔料用に
   用いた請求項１記載の酸化亜鉛粉末。
3. 【請求項３】 酸化亜鉛粉末を硫化雰囲気に接触させる
   ことにより、酸化亜鉛粉末の表面に硫化処理を施すこと
   を特徴とする酸化亜鉛粉末の製造方法。