JP2010505736A - 表面改質されたナノ粒子状の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の製造方法 - Google Patents

表面改質されたナノ粒子状の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子の製造方法、ならびに前記粒子の水性懸濁液の製造方法に関する。また本発明は、これらの方法により得られる少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子および前記粒子の水性懸濁液、ならびに日焼け止め化粧品のための、プラスチックにおける安定剤としての、および抗菌活性成分としてのそれらの使用に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子、ならびにこれらの粒子の水性懸濁液の製造方法に関する。本発明はさらに、これらの方法により得られる少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子およびこれらの粒子の水性懸濁液、ならびに日焼け止め化粧品のための、プラスチックにおける安定剤としての、および抗菌活性成分としてのそれらの使用に関する。
金属酸化物は様々な用途に使用され、従って、例えば白色顔料として、触媒として、抗菌性皮膚保護軟膏の成分として、およびゴムの加硫のための活性化剤として使用されている。日焼け止め化粧品には、微粉化された酸化亜鉛または二酸化チタンがUV吸収性顔料として含まれている。
ナノ粒子は、ナノメートルオーダーの大きさの粒子を意味する用語である。そのようなサイズであるので、ナノ粒子は原子もしくは単分子の系と連続した巨視的構造との間の遷移領域にある。ナノ粒子は、通常非常に大きい表面を有することに加えて、それより大きな粒子のものとは顕著に異なる固有の物理的および化学的性質を備えることにより特徴付けられる。それゆえ、ナノ粒子は、低い融点を有し、比較的短い波長の光のみを吸収し、同じ材質の巨視的粒子とは異なる機械的性質、電気的性質および磁気的性質を有することが多い。ナノ粒子を基礎的要素として用いることにより、これらの特別な性質の多くを巨視的材料にも使用することが可能となる（Winnacker/Kuechler, Chemische Technik: Prozesse und Produkte, (ed.: R. Dittmayer, W. Keim, G. Kreysa, A. Oberholz), Vol. 2: Neue Technologien, Chapter 9, Wiley-VCH Verlag 2004）。
本発明の範囲において、「ナノ粒子」という用語は電子顕微鏡法により測定した平均直径が1〜500nmである粒子のことをいう。
粒径が約100nm未満のナノ粒子状酸化亜鉛は、潜在的に、透明な有機-無機ハイブリッド材料、プラスチック、塗料(Lack)および被覆剤(Beschichtung)におけるUV吸収剤としての使用に適している。さらに、紫外線に対して敏感な有機顔料を保護するために用いることもできる。
約100nmよりも大きい酸化亜鉛の粒子、粒子の集合体(aggregate)または凝集塊(agglomerate)は散乱光効果をもたらし、それにより可視光領域において透明性の望ましくない低下を招いてしまう。この理由により、再分散性(Redispergierbarkeit)、すなわち生成したナノ粒子状酸化亜鉛をコロイド状に分散した状態に変える能力が、上述した用途のための重要な前提条件となる。
粒径が約5nm未満のナノ粒子状酸化亜鉛は、サイズ量子化効果により、吸収限界においてブルーシフトを起こすため（L. Brus, J. Phys. Chem. (1986), 90, 2555-2560）、そのようなナノ粒子状酸化亜鉛はUV-A領域におけるUV吸収剤としての用途にはあまり適していない。
微粉化した金属酸化物（例えば酸化亜鉛）の製造は、乾式工程によるものと湿式工程によるものが知られている。乾式工程として知られている亜鉛を燃焼させる古典的な方法（例えばGmelin Volume 32, 8th Edition, supplementary volume, p. 772ff）では、幅広い粒度分布を有する塊状の粒子が生成する。原理上は粉砕法によりサブミクロン範囲の粒径を作り出すことは可能ではあるものの、実現可能な剪断力はあまりに低いため、より低いナノメートル範囲の平均粒径を有する分散は甚大な費用をかけてしか、かかる粉末から得られない。特に微粉化された酸化亜鉛は、主に析出工程による湿式の化学的方法によって製造される。水溶液における析出は通常、水酸化物および／または炭酸塩を含む材料を生じ、これらは熱により酸化亜鉛に変換しなくてはならない。ここでの熱による後処理は微粉性(Feinteiligkeit)に悪影響を与える。なぜなら、この処理の間に粒子は焼結工程に供されるが、これはマイクロメートルサイズの凝集を招き、凝集物は粉砕によっても不完全にしか一次粒子に戻すことができないためである。
ナノ粒子状金属酸化物は、例えばマイクロエマルション法により得られる。この方法では、金属アルコキシドの溶液を油中水型マイクロエマルション中に滴下して加える。すると、ナノメートル領域のマイクロエマルションの逆ミセル中で、アルコキシドのナノ粒子状金属酸化物への加水分解がおこる。この方法の欠点は、特に金属アルコキシドが高価な出発材料であることであり、加えて乳化剤を使用しなければならないことであり、さらにナノメートル領域の液滴サイズのエマルションの製造が複雑な(aufwendigen)工程段階であることである。
DE 199 07 704には、析出反応により製造されたナノ粒子状酸化亜鉛が記載されている。この方法では、ナノ粒子状酸化亜鉛は酢酸亜鉛溶液から出発してアルカリ性の析出を経て製造される。遠心分離して取り出した酸化亜鉛は、塩化メチレンを加えることにより再分散させてゾルにすることができる。この方法により製造された酸化亜鉛分散液には、表面改質が無いため、良好な長期間安定性を有しないという欠点がある。
WO 00/50503には、≦15nmの粒径を有するナノ粒子状酸化亜鉛を含む酸化亜鉛ゲルが記載されており、またそれがゾルへと再分散可能であることが記載されている。この場合、アルコール中またはアルコール／水混合物中での亜鉛化合物の塩基性加水分解により生成した固体を、ジクロロメタンまたはクロロホルムを加えることにより再分散させる。この場合の欠点は、水中または水性分散剤中で安定な分散液が得られないことである。
Lin GuoおよびShihe Yangによる文献Chem. Mater. 2000, 12, 2268-74「ポリ（ビニルピロリドン）改質酸化亜鉛ナノ粒子の合成と特性解析(Synthesis and Characterization of Poly(vinylpyrrolidone)-Modified Zinc Oxide Nanoparticles)」によれば、酸化亜鉛ナノ粒子はポリビニルピロリドンにより表面被覆されている。この場合の欠点は、ポリビニルピロリドンにより被覆された酸化亜鉛粒子は水中に分散可能ではないことである。
WO 93/21127には、表面改質されたナノ粒子状セラミック粉末を製造する方法が記載されている。この場合、ナノ粒子状セラミック粉末は、低分子量有機化合物（例えばプロピオン酸）を施与することによって表面改質されている。改質反応は水溶液中で行われ、酸化亜鉛は水性有機酸に溶解してしまうため、この方法は酸化亜鉛の表面改質のために用いることができない。このような理由により、この方法は酸化亜鉛分散液を製造するために使用することができず、また、この出願では酸化亜鉛はナノ粒子状セラミック粉末のための可能な出発原料として言及されていない。
WO 02/42201にはナノ粒子状金属酸化物の製造方法が記載されており、その方法では溶解した金属塩を界面活性剤の存在下で熱分解させる。その分解は界面活性剤がミセルを形成する条件下で行われ、さらに、選択した金属塩によっては、分解を行うために数百℃の温度が必要となる場合がある。従ってこの方法は、装置およびエネルギーの観点から非常にコストがかかるものである。
文献Materials Letters 57 (2003), pp. 4079-4082, P. Si et al.には、固体の酢酸亜鉛と水酸化ナトリウムを非イオン性分散剤としてのポリエチレングリコールの存在下で一緒に粉砕することを介したナノ粒子状酸化亜鉛ロッドの製造が記載されている。しかし、この方法は工業に応用するには非常に複雑であり、また各成分は出発時が溶液である場合よりも均一には混合されない。
文献Inorganic Chemistry 42(24), 2003, pp. 8105-9, Z. Li et al.には、[Zn(OH)4]2-錯体をオートクレーブ中ポリエチレングリコールの存在下で熱水処理することによるナノ粒子状酸化亜鉛ロッドを製造する方法が開示されている。しかし、オートクレーブの技術は非常に複雑であり、またその製品のロッド型という性質がその製品を肌に用いるのに不向きにしてしまっている。
WO 2004/052327には、表面改質が有機酸による被覆を含む、表面改質されたナノ粒子状酸化亜鉛が記載されている。DE-A 10 2004 020 766には、ポリアスパラギン酸の存在下で製造された表面改質ナノ粒子状金属酸化物が開示されている。EP 1455737には、表面改質がオリゴ−またはポリエチレングリコール酸による被覆を含む、表面改質ナノ粒子状酸化亜鉛が記載されている。用いた酸のために、これらの製品は化粧用途には適していない。なぜなら、用いた酸が皮膚適合性に乏しいことがあるためである。
DE 199 07 704 WO 00/50503 WO 93/21127 WO 02/42201 WO 2004/052327 DE-A 10 2004 020 766 EP 1455737
Winnacker/Kuechler, Chemische Technik: Prozesse und Produkte, (ed.: R. Dittmayer, W. Keim, G. Kreysa, A. Oberholz), Vol. 2: Neue Technologien, Chapter 9, Wiley-VCH Verlag 2004 L. Brus, J. Phys. Chem. (1986), 90, 2555-2560 Gmelin Volume 32, 8th Edition, supplementary volume, p. 772ff Chem. Mater. 2000, 12, 2268-74 Materials Letters 57 (2003), pp. 4079-4082, P. Si et al. Inorganic Chemistry 42(24), 2003, pp. 8105-9, Z. Li et al.
従って本発明の目的は、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子、およびその水性懸濁液を提供することであった。ここで、化粧用途、特にUV保護の分野に関しては、表面改質に用いられる物質は良好な皮膚適合性を有していなくてはならず、既に化粧用調製物の成分として試験され認可されているものが理想的である。本発明のさらなる目的は、これらの表面改質されたナノ粒子状粒子を製造する方法、ならびに表面改質されたナノ粒子状粒子の水性懸濁液およびその用途を開発することであった。
この目的は、非イオン性分散剤の存在下で溶液から析出させた、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子により達成される。
従って本発明は、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子を製造する方法であって、該金属はアルミニウム、マグネシウム、セリウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群から選択され、以下の段階：
ａ）水と少なくとも1種の上述の金属の金属塩の溶液（溶液１）および水と少なくとも1種の強塩基の溶液（溶液２）（二つの溶液１および２のうち少なくとも一つは、2〜10000個の-CH2CH2O-基を含む化学構造を有する非イオン性分散剤を少なくも1種含む）を製造する段階、
ｂ）段階ａ）で製造した溶液１および２を0〜120℃の範囲の温度で混合し、その間に表面改質されたナノ粒子状粒子を形成させ、溶液から析出させて水性懸濁液を形成する段階、
ｃ）段階ｂ）で得られた水性懸濁液から表面改質されたナノ粒子状粒子を分離する段階、および
ｄ）段階ｃ）で得られた表面改質されたナノ粒子状粒子を乾燥させる段階
を含む方法を提供する。
ここで金属酸化物、金属水酸化物および金属オキシ水酸化物は、無水化合物または対応する水和物のいずれであってもよい。
工程段階ａ）における金属塩は、金属のハロゲン化物、酢酸塩、硫酸塩もしくは硝酸塩、または上記の塩の水和物とすることができる。好ましくは、金属塩はハロゲン化物（例えば塩化亜鉛または四塩化チタン）、酢酸塩（例えば酢酸亜鉛二水和物）および硝酸塩（例えば硝酸亜鉛）である。特に好ましい金属塩は塩化亜鉛または硝酸亜鉛である。
溶液１における金属塩の濃度は、通常0.05〜1mol/lの範囲、好ましくは0.1〜0.5mol/lの範囲、特に好ましくは0.2〜0.4mol/lの範囲である。
本発明で用いられる強塩基は、それらの濃度にも依存するが、水溶液中で約8〜約13、好ましくは約9〜約12.5のpHを実現することができる物質であれば、通常どのようなものでもよい。これらは、例えば金属酸化物もしくは金属水酸化物、およびアンモニアもしくはアミンであってもよい。水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムのようなアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウムのようなアルカリ土類金属水酸化物、またはアンモニアを用いることが好ましい。水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびアンモニアを用いることが特に好ましい。本発明の好ましい実施形態においては、アンモニアは工程段階ａ）および／またはｂ）の中で、尿素の熱分解により系中(in situ)で形成させてもよい。
工程段階ａ）で製造される溶液２における強塩基の濃度は、ヒドロキシルイオン濃度が溶液２において通常0.1〜2mol/l、好ましくは0.2〜1mol/l、および特に好ましくは0.4〜0.8mol/lの範囲となるように選択される。好ましくは、溶液２におけるヒドロキシルイオン濃度（c(OH-)）は、溶液１における金属イオンの濃度および価数（c(Mn+)）に依存して、以下の式：
n・c(Mn+)=c(OH-)
［式中、cは濃度、Mn+は価数がnである少なくとも1種の金属イオンである］
に従うように選択される。例えば、二価の金属イオンの濃度が0.2mol/lである溶液１の場合、ヒドロキシルイオン濃度が0.4mol/lである溶液２を用いることが好ましい。
本発明によれば、非イオン性分散剤は化学構造中に2〜10000個の-CH2CH2O-基、好ましくは3〜200個の-CH2CH2O-基を含む界面活性物質である。これらの基は、例えば、対応する数のエチレンオキシド分子をヒドロキシル基もしくはカルボキシル基含有基質に付加することにより形成され、通常、化学構造が式：-(-CH2CH2O-)n-［式中、nは約2〜約80である］に対応する1個以上の結合したエチレングリコール鎖を形成する。
本発明の好ましい実施形態において用いられる非イオン性分散剤は以下の群から選択される少なくとも1種の物質である：
2〜80molのエチレンオキシド、および適切な場合には1〜15molのプロピレンオキシドを以下のものに付加した付加生成物、
−8〜22個の炭素原子を有する直鎖脂肪アルコール（例えばセチルステアリルアルコール）、
−12〜22個の炭素原子を有する脂肪酸、
−アルキル基に8〜15個の炭素原子を有するアルキルフェノール、
−6〜22個の炭素原子を有する飽和および不飽和脂肪酸のグリセロールモノエステルおよびジエステル、ソルビトールモノエステルおよびジエステル、ならびにソルビタンモノエステルおよびジエステル、
−アルキル基に8〜22個の炭素原子を有するアルキルモノグリコシドおよびオリゴグリコシド、
−ヒマシ油および／または水素化ヒマシ油、
−12〜22個の炭素原子を有する直鎖、分岐、不飽和もしくは飽和脂肪酸に基づく部分エステル、
−リシノール酸、
−12-ヒドロキシステアリン酸、
−酢酸、
−乳酸、
−グリセロール、
−ポリグリセロール、
−ペンタエリスリトール、
−ジペンタエリスリトール、
−スクロース、
−糖アルコール（例えばソルビトール）、
−アルキルグルコシド（例えばメチルグルコシド、ブチルグルコシド、ラウリルグルコシド）、
−ポリグルコシド（例えばセルロース）、
−24〜36個の炭素原子を有するウールワックスアルコール、
−6〜22個の炭素原子を有するゲルベアルコール(Guerbetalkohole)、
ならびに2〜80個のエチレングリコール単位をその構造に含むポリアルキレングリコール。
本発明の特に好ましい実施形態において、用いられる非イオン性分散剤は以下の群から選択される少なくとも1種の物質である：
2〜80molのエチレンオキシドを以下のものに付加した付加生成物、
−8〜22個の炭素原子を有する直鎖脂肪アルコール、
−アルキル基に8〜15個の炭素原子を有するアルキルフェノール、および
−ヒマシ油および／または水素化ヒマシ油。
本発明に従って用いられる非イオン性分散剤の多くは、クレモフォール（Cremophor（登録商標）、BASF Aktiengesellschaft）の商標で市販されているものである。
エチレンオキシド付加生成物は、工業等級では常に、例として上記に列挙したような遊離のヒドロキシル基またはカルボキシル基を含む物質も僅かな量含んでいてもよい。一般に、その量は、分散剤の総量に基づいて20重量%よりも少なく、好ましくは5重量%よりも少ない。
工程段階ａ）で製造される溶液１および／または２における非イオン性分散剤の濃度は、通常0.1〜20g/lの範囲であり、好ましくは1〜10g/l、特に好ましくは1.5〜5g/lである。
本発明の方法の好ましい実施形態は、金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の析出が、水素化ヒマシ油もしくは脂肪アルコールと約35〜約50当量のエチレンオキシドとが反応することにより得られる非イオン性分散剤の存在下で起こるものである。本発明の特に好ましい実施形態においては、クレモフォール CO 40（BASF Aktiengesellschaft）（40当量のエチレンオキシドを水素化ヒマシ油に付加した付加生成物）またはクレモフォール A 25（BASF Aktiengesellschaft）（25当量のエチレンオキシドをセチルステアリルアルコールに付加した付加生成物）が非イオン性分散剤として用いられる。
工程段階ｂ）における二つの溶液１と２（金属塩水溶液および塩基水溶液）の混合は、0℃〜120℃の範囲、好ましくは10℃〜100℃の範囲、特に好ましくは15℃〜80℃の範囲の温度で行われる。
用いる金属塩にも依存するが、混合は3〜13の範囲のpHで行うことができる。酸化亜鉛の場合は、混合中のpHは7〜11の範囲である。
本発明によれば、工程段階ｂ）における二つの溶液の混合時間は、1秒〜6時間の範囲であり、好ましくは1分〜2時間の範囲である。通常、不連続法の場合の混合時間は、連続した手順の場合よりも長くなる。
工程段階ｂ）における混合は、例えば、金属塩（例えば塩化亜鉛もしくは硝酸亜鉛）の水溶液を、非イオン性分散剤とアルカリ金属水酸化物もしくは水酸化アンモニウム（特に水酸化ナトリウム）の混合物の水溶液と混合することにより行うことができる。あるいは、非イオン性分散剤と金属塩（例えば塩化亜鉛もしくは硝酸亜鉛）の混合物の水溶液を、アルカリ金属水酸化物もしくは水酸化アンモニウム（特に水酸化ナトリウム）の水溶液と混合することによっても行うことができる。さらに、非イオン性分散剤と金属塩（例えば塩化亜鉛もしくは硝酸亜鉛）の混合物の水溶液を、非イオン性分散剤とアルカリ金属水酸化物もしくは水酸化アンモニウム（特に水酸化ナトリウム）の混合物の水溶液と混合することもできる。
本発明の好ましい実施形態において、工程段階ｂ）における混合は、非イオン性分散剤とアルカリ金属水酸化物もしくは水酸化アンモニウム（特に水酸化ナトリウム）の混合物の水溶液を、金属塩（例えば塩化亜鉛もしくは硝酸亜鉛）の水溶液へ量り入れることにより、あるいはアルカリ金属水酸化物もしくは水酸化アンモニウム（特に水酸化ナトリウム）の水溶液を、非イオン性分散剤と金属塩（例えば塩化亜鉛もしくは硝酸亜鉛）の混合物の水溶液へ量り入れることにより行われる。
混合の間および／または混合後に表面改質されたナノ粒子状粒子が形成され、これを溶液から析出させて水性懸濁液を形成させる。混合は混合物の攪拌と同時に起こることが好ましい。二つの溶液１および２を完全に混合した後、30分〜5時間かけて、0℃〜120℃の範囲の温度で攪拌し続けることが好ましい。
本発明の方法のさらに好ましい実施形態では、工程段階ａ）〜ｄ）の少なくとも一つを連続的に行う。連続的に行われる手順の場合、工程段階ｂ）は好ましくは管型反応装置中で行われる。
好ましくは、連続的な方法は、工程段階ｂ）における混合が温度T1の第一の反応空間で行われ、少なくとも1種の金属塩の水溶液１および少なくとも1種の強塩基の水溶液２は連続的に導入され、溶液１および２の二つのうち少なくとも一つは、2〜10000個の-CH2CH2O-基を含む化学構造を有する非イオン性分散剤を少なくも1種含み、形成された懸濁液はそこから連続的に取り出されて温度T2に加熱するため第二の反応空間に移送され、その間に表面改質されたナノ粒子状粒子が形成される、というように行われる。
原則として、連続的な工程は温度T2が温度T1より高くなるように行われる。
冒頭に記載した方法は、特に二酸化チタンおよび酸化亜鉛、とりわけ酸化亜鉛の表面改質されたナノ粒子状粒子を製造するのに適している。この場合、酸化亜鉛の表面改質されたナノ粒子状粒子の析出は、pHが8〜13の範囲である酢酸亜鉛、塩化亜鉛もしくは硝酸亜鉛の水溶液から、非イオン性分散剤の存在下で行われる。
本発明の方法のさらに有利な実施形態は、金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物、特に酸化亜鉛の表面改質されたナノ粒子状粒子が、25〜500m2/g、好ましくは30〜400m2/g 、特に好ましくは40〜300m2/g の範囲のBET表面積を有するようなものである。
本発明は、ナノ粒子状の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物を非イオン性分散剤により表面改質することにより、特に化粧品調製物において、これらの調製物の保管中における望ましくないpH変化を起こすことなく、表面改質されたナノ粒子状金属酸化物の分散液の長期安定性を達成することができるという知見に基づいている。
析出した粒子は、それ自体が公知である方法、例えばろ過もしくは遠心分離により、工程段階ｃ）において水性懸濁液から分離することができる。必要であれば水性分散液は、析出した粒子を単離する前に、ナノ−、ウルトラ−、マイクロ−もしくはクロスフローろ過のような膜処理により濃縮することができ、適切であるならば、少なくとも部分的に、望ましくない水溶性成分、例えば塩化ナトリウムもしくは硝酸ナトリウムのようなアルカリ金属塩を取り除くことができる。
段階ｂ）で得られた水性懸濁液から表面改質されたナノ粒子状粒子を分離する際は、10〜50℃の範囲の温度、好ましくは室温で分離を行うことが有利であることがわかっている。従って、適切であるならば、段階ｂ）で得られた水性懸濁液をそのような温度に冷却することが有利である。
工程段階ｄ）において、得られたろ過ケーキはそれ自体が公知な方法で、例えば40〜100℃、好ましくは50〜80℃の温度の乾燥キャビネット中、大気圧下で、一定重量まで乾燥させることができる。
本発明はさらに、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子であって、該金属はアルミニウム、マグネシウム、セリウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群から選択され、かつ該表面改質が少なくとも1種の非イオン性分散剤による被覆を含む、冒頭に記載した方法によって得られる表面改質されたナノ粒子状粒子を提供する。
本発明はさらに、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物、特に酸化亜鉛の表面改質されたナノ粒子状粒子であって、表面改質が非イオン性分散剤による被覆を含み、BET表面積が25〜500m2/g、好ましくは30〜400m2/g、特に好ましくは40〜300m2/gの範囲である表面改質されたナノ粒子状粒子を提供する。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子は、非イオン性分散剤により被覆されており、該非イオン性分散剤は2〜80molのエチレンオキシドを、8〜22個の炭素原子を有する直鎖脂肪アルコールに、アルキル基に8〜15個の炭素原子を有するアルキルフェノールに、あるいはヒマシ油および／または水素化ヒマシ油に付加した付加生成物である。
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、表面改質されたナノ粒子状粒子は10〜200nmの直径を有する。良好な再分散性がこの粒度分布により確保されるため、これは特に有利である。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、表面改質されたナノ粒子状粒子は20〜100nmの直径を有する。この粒径範囲は特に有利である。なぜなら、例えばそのような酸化亜鉛ナノ粒子を再分散させた後に、得られる懸濁液は透明であり、化粧品調製物に加えた際に色合いに影響しないためである。さらに、このことは透明フィルムにおける用途の可能性も生じる高めることになる。
本発明はさらに、本発明の方法に従って製造される少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物、特に二酸化チタンもしくは酸化亜鉛の表面改質されたナノ粒子状粒子の、日焼け止め化粧品におけるUV保護剤としての、プラスチックにおける安定剤としての、および抗菌活性成分としての使用を提供する。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物、特に二酸化チタンもしくは酸化亜鉛の表面改質されたナノ粒子状粒子は、液体媒質に再分散可能であり、安定な懸濁液を形成する。例えば、本発明により酸化亜鉛から製造された懸濁液は、さらに処理する前に再度分散させる必要はなく、直接的に処理することができるため、このことは特に有利である。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子は、極性有機溶媒中に再分散可能であり、安定な懸濁液を形成する。その結果として例えばプラスチックまたはフィルムに均一に組み込むことができるため、このことは特に有利である。
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子は水中に再分散可能であり、安定な懸濁液を形成する。このことは本発明による材料の使用の可能性、例えば有機溶媒と共に分散することが非常に有利となる化粧品調製物における使用の可能性を広げるため、特に有利である。水と極性有機溶媒の混合物もまた考えられる。
本発明の、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子の非常に多くの用途では、表面改質されたナノ粒子状粒子を水性懸濁液の形態で用いる必要があるため、適切であればそれらを固体として単離しないようにすることもできる。
本発明はさらに、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子（該金属はアルミニウム、マグネシウム、セリウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群から選択される）の水性懸濁液を製造する方法であって、以下の段階：
ａ）水と少なくとも1種の上述の金属の金属塩の溶液（溶液１）および水と少なくとも1種の強塩基の溶液（溶液２）（溶液１および２の二つのうち少なくとも一つは、2〜10000個の-CH2CH2O-基を含む化学構造を有する非イオン性分散剤を少なくも1種含む）を製造する段階、
ｂ）段階ａ）で製造した溶液１および２を0〜120℃の範囲の温度で混合し、その間に表面改質されたナノ粒子状粒子を形成させ、溶液から析出させて水性懸濁液を形成する段階、および
ｃ）適切ならば、形成した水性懸濁液を濃縮し、および／または副生成物を分離する段階
を含む方法を提供する。
工程段階ａ）およびｂ）、ならびに供給する物質および用いる工程パラメータに関するより詳細な記載は、上述の記載を参照されたい。
必要ならば、段階ｂ）で形成された水性懸濁液は、例えばより高い固体濃度が望ましいのであれば、工程段階ｃ）において濃縮することができる。濃縮は、それ自体が公知である方法、例えば水を（大気圧下で、または減圧下で）蒸留して除去することにより、ろ過にすることにより、または遠心分離することにより行うことができる。
さらに、工程段階ｃ）において、段階ｂ）で形成された水性懸濁液から副生成物を分離して除去することが必要になる場合、すなわち副生成物が懸濁液のさらなる使用に干渉する場合がある。考慮することになる副生成物は、主に水に溶解している塩であって、所望の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物粒子以外の、本発明の反応の間に金属塩と強塩基との間に形成された塩、例えば塩化ナトリウム、硝酸ナトリウムおよび塩化アンモニウムである。そのような副生成物は、例えばナノ−、ウルトラ−、マイクロ−もしくはクロスフローろ過といった膜処理によりその大部分を水性懸濁液から除去することができる。
本発明の方法のさらに好ましい実施形態は、工程段階ａ）〜ｃ）の少なくとも一つが連続的に行われるものである。
本発明はさらに、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子であって、該金属はアルミニウム、マグネシウム、セリウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群から選択され、かつ該表面改質が少なくとも1種の非イオン性分散剤による被覆を含む、上記の方法によって得られる表面改質されたナノ粒子状粒子の水性懸濁液を提供する。
本発明の好ましい実施形態によれば、水性懸濁液中の表面改質されたナノ粒子状粒子は非イオン性分散剤により被覆されており、該非イオン性分散剤は、2〜80molのエチレンオキシドが8〜22個の炭素原子を有する直鎖脂肪アルコールに、アルキル基に8〜15個の炭素原子を有するアルキルフェノールに、あるいはヒマシ油および／または水素化ヒマシ油に付加した付加生成物である。
本発明はさらに、本発明による方法により製造される、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物、特に二酸化チタンまたは酸化亜鉛の表面改質されたナノ粒子状粒子の水性懸濁液の、日焼け止め化粧品におけるUV保護剤として、プラスチックにおける安定剤としておよび抗菌活性成分としての使用を提供する。
以下の実施例は、本発明をより詳細に説明することを目的とする。
実施例１
クレモフォールCO 40（40当量のエチレンオキシドを水素化ヒマシ油に付加させた付加生成物）存在下でのナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり27.26gの塩化亜鉛を含んでおり、0.2mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は4g/lのクレモフォール CO 40も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり16gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.4mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間、ガラス製反応器中に白色の懸濁液が形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、該懸濁液流を下流の熱交換器内で1分間かけて85℃に加熱した。次いで得られた懸濁液を第二の熱交換器を通してさらに30秒間85℃に維持した。次いで懸濁液を第三および第四の熱交換器を連続して通し、さらに1分間かけて懸濁液を室温まで冷却させた。
調製した直後の懸濁液をクロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。続いて、超遠心分離機（Sigma 3K30、20000rpm、40700g）を用いて固体粉末を単離し、次いで50℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。これと一致して、その粉末のＸ線回折は六方晶系酸化亜鉛の回折反射のみを示していた。Ｘ線反射の半値幅を、16nm［(102)反射に対して］から57nm［(002)反射に対して］の間にある微結晶のサイズを計算するために用いた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例２
クレモフォール CO 40（水素化ヒマシ油に40当量のエチレンオキシドを付加させた付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の連続的調製
25℃の水5リットルを総容量8リットルのガラス製反応器に入れ、これを250rpmの回転速度で攪拌した。さらに攪拌しながら、実施例１の溶液１および２を、二つの別々の供給チューブを介し、HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程500ml/min）を用いて、それぞれ0.48 l/minの速度で、最初に入れた水の中へ連続的に量り入れた。この間に、白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。同時に、ガラス製反応器からギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いてライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、該懸濁液流を下流の熱交換器内で1分間かけて85℃に加熱した。次いで、得られた懸濁液を第二の熱交換器に通してさらに30秒間85℃に維持した。次いで、懸濁液を第三および第四の熱交換器を連続して通し、さらに1分間かけて懸濁液を室温まで冷却させた。
調製した直後の懸濁液をクロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。続いて、超遠心分離機（Sigma 3K30、20000rpm、40700g）を用いて固体粉末を単離し、次いで50℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。これと一致して、その粉末のＸ線回折は六方晶系酸化亜鉛の回折反射のみを示していた。Ｘ線反射の半値幅を、16nm［(102)反射に対して］から57nm［(002)反射に対して］の間にある微結晶のサイズを計算するために用いた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例３
クレモフォール A 25（25当量のエチレンオキシドをセチルステアリルアルコールに付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり27.26gの塩化亜鉛を含んでおり、0.2mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は4g/lのクレモフォール A 25も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり16gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.4mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に、白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、該懸濁液流を下流の熱交換器内で1分間かけて85℃に加熱した。次いで、得られた懸濁液を第二の熱交換器に通してさらに30秒間85℃に維持した。次いで、懸濁液を第三および第四の熱交換器を連続して通し、さらに1分間かけて懸濁液を室温まで冷却させた。
調製した直後の懸濁液をクロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。続いて、超遠心分離機（Sigma 3K30、20000rpm、40700g）を用いて固体粉末を単離し、次いで50℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。これと一致して、その粉末のＸ線回折は六方晶系酸化亜鉛の回折反射のみを示していた。Ｘ線反射の半値幅を、約15nm［(102)反射に対して］から約60nm［(002)反射に対して］の間にある微結晶のサイズを計算するために用いた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例４
クレモフォールA 25（25当量のエチレンオキシドをセチルステアリルアルコールに付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の連続的調製
25℃の水5リットルを総容量が8リットルのガラス製反応器に入れ、250rpmの回転速度で攪拌した。さらに攪拌しながら、実施例１の溶液１および２を、二つの別々の供給チューブを介し、二つのHPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程500ml/min）を用いて、それぞれ0.48 l/minの速度で、最初に入れた水の中へ連続的に量り入れた。この間に、白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。同時に、ガラス製反応器からギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いてライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、該懸濁液流を下流の熱交換器内で1分間かけて85℃に加熱した。次いで、得られた懸濁液を第二の熱交換器に通してさらに30秒間85℃に維持した。次いで、懸濁液を第三および第四の熱交換器を連続して通し、さらに1分間かけて懸濁液を室温まで冷却させた。
調製した直後の懸濁液をクロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。続いて、超遠心分離機（Sigma 3K30、20000rpm、40700g）を用いて固体粉末を単離し、次いで50℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。これと一致して、その粉末のＸ線回折は六方晶系酸化亜鉛の回折反射のみを示していた。Ｘ線反射の半値幅を、約15nm［(102)反射に対して］から約60nm［(002)反射に対して］の間にある微結晶のサイズを計算するために用いた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例５
クレモフォールA 25（25当量のエチレンオキシドをセチルステアリルアルコールに付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の非連続的調製
1000mlの 0.4M硝酸亜鉛溶液を攪拌しながら40℃に加熱した。6分間にわたって、同様に40℃に加熱した4g/lのクレモフォールA 25を追加的に含む1000mlの0.8M水酸化ナトリウム溶液を量り入れ、さらに2時間攪拌した。析出した表面改質された生成物をろ過により取り出し、水で洗浄し、ろ過ケーキを乾燥キャビネット中で80℃で乾燥させた。得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。これと一致して、その粉末のＸ線回折は六方晶系酸化亜鉛の回折反射のみを示していた。Ｘ線反射の半値幅を、15nm［(102)反射に対して］から42nm［(002)反射に対して］の間にある微結晶のサイズを計算するために用いた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例６
クレモフォール A 25（25当量のエチレンオキシドをセチルステアリルアルコールに付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の非連続的調製
2g/lのクレモフォールA 25も追加的に含む1000mlの0.4M硝酸亜鉛溶液を攪拌しながら40℃に加熱した。6分間かけて、同様に40℃に加熱した2g/lのクレモフォールA 25を追加的に含む1000mlの0.8M水酸化ナトリウム溶液を量り入れ、さらに2時間攪拌した。析出した表面改質された生成物をろ過により取り出し、水で洗浄し、ろ過ケーキを乾燥キャビネット中で80℃で乾燥させた。得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。これと一致して、その粉末のＸ線回折は六方晶系酸化亜鉛の回折反射のみを示していた。Ｘ線反射の半値幅を、17nm［(102)反射に対して］から45nm［(002)反射に対して］の間にある微結晶のサイズを計算するために用いた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は40〜80nmであった。
実施例７
実施例１に従って調製したナノ粒子状酸化亜鉛の、5重量%の酸化亜鉛を含む日焼け止めローションを製造するための使用
Figure 2010505736
相Ａを80℃に加熱し、そこに相Ｂを加え、混合物を3分間均質化する。別途、相Ｃを80℃に加熱し、攪拌しながら相ＡとＢの混合物中に加える。混合物を攪拌しながら40℃に冷却し、次いで相Ｄを加える。ローションは簡潔に事後均質化する。
実施例８
クレモフォール CO 40（40当量のエチレンオキシドを水素化ヒマシ油に付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり54.52gの塩化亜鉛を含んでおり、0.4mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は4g/lのクレモフォールCO 40も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり32gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.8mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、85℃に加熱した0.96リットルの容量の熱交換器に移送した。熱交換器は配置する前に熱水により所望の温度に予熱する。次いで懸濁液を連続的に第二および第三の熱交換器に通し、懸濁液をさらに1分間かけて室温まで冷却した。
調製した直後の懸濁液を洗浄し、クロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。次いで、超遠心分離機（Sorvall RC 6、Thermo Electron Corporation、13000rpm）を用いて固体粉末を単離し、その後80℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例９
クレモフォール CO 40（40当量のエチレンオキシドを水素化ヒマシ油に付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり54.52gの塩化亜鉛を含んでおり、0.4mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は8g/lのクレモフォール CO 40も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり32gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.8mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、85℃に加熱した0.96リットルの容量の熱交換器に移送した。熱交換器は配置する前に熱水により所望の温度に予熱する。次いで懸濁液を連続的に第二および第三の熱交換器に通し、懸濁液をさらに1分間かけて室温まで冷却した。
調製した直後の懸濁液を洗浄し、クロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。次いで、超遠心分離機（Sorvall RC 6、Thermo Electron Corporation、13000rpm）を用いて固体粉末を単離し、その後80℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例１０
クレモフォール CO 40（40当量のエチレンオキシドを水素化ヒマシ油に付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり27.26gの塩化亜鉛を含んでおり、0.2mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は2g/lのクレモフォール(R) CO 40も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり16gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.4mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、85℃に加熱した0.96リットルの容量の熱交換器に移送した。熱交換器は配置する前に熱水により所望の温度に予熱する。次いで懸濁液を連続的に第二および第三の熱交換器に通し、懸濁液をさらに1分間かけて室温まで冷却した。
調製した直後の懸濁液を洗浄し、クロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。次いで、超遠心分離機（Sorvall RC 6、Thermo Electron Corporation、13000rpm）を用いて固体粉末を単離し、その後80℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例１１
クレモフォールCO 40（40当量のエチレンオキシドを水素化ヒマシ油に付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり27.26gの塩化亜鉛を含んでおり、0.2mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は4g/lのクレモフォールCO 40も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり16gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.4mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、85℃に加熱した0.96リットルの容量の熱交換器に移送した。熱交換器は配置する前に熱水により所望の温度に予熱する。次いで懸濁液を連続的に第二および第三の熱交換器に通し、懸濁液をさらに1分間かけて室温まで冷却した。
調製した直後の懸濁液を洗浄し、クロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。次いで、超遠心分離機（Sorvall RC 6、Thermo Electron Corporation、13000rpm）を用いて固体粉末を単離し、その後80℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例１２
クレモフォール CO 40（40当量のエチレンオキシドを水素化ヒマシ油に付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり27.26gの塩化亜鉛を含んでおり、0.2mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は8g/lのクレモフォール CO 40も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり16gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.4mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、85℃に加熱した0.96リットルの容量の熱交換器に移送した。熱交換器は配置する前に熱水により所望の温度に予熱する。次いで懸濁液を連続的に第二および第三の熱交換器に通し、懸濁液をさらに1分間かけて室温まで冷却した。
調製した直後の懸濁液を洗浄し、クロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。次いで、超遠心分離機（Sorvall RC 6、Thermo Electron Corporation、13000rpm）を用いて固体粉末を単離し、その後80℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例１３
クレモフォール A 25（25当量のエチレンオキシドをセチルステアリルアルコールに付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり54.52gの塩化亜鉛を含んでおり、0.4mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は2g/lのクレモフォール A 25も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり32gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.8mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、85℃に加熱した0.96リットルの容量の熱交換器に移送した。熱交換器は配置する前に熱水により所望の温度に予熱する。次いで懸濁液を連続的に第二および第三の熱交換器に通し、懸濁液をさらに1分間かけて室温まで冷却した。
調製した直後の懸濁液を洗浄し、クロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。次いで、超遠心分離機（Sorvall RC 6、Thermo Electron Corporation、13000rpm）を用いて固体粉末を単離し、その後80℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例１４
クレモフォール A 25（25当量のエチレンオキシドをセチルステアリルアルコールに付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり54.52gの塩化亜鉛を含んでおり、0.4mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は4g/lのクレモフォール A 25も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり32gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.8mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、85℃に加熱した0.96リットルの容量の熱交換器に移送した。熱交換器は配置する前に熱水により所望の温度に予熱する。次いで懸濁液を連続的に第二および第三の熱交換器に通し、懸濁液をさらに1分間かけて室温まで冷却した。
調製した直後の懸濁液を洗浄し、クロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。次いで、超遠心分離機（Sorvall RC 6、Thermo Electron Corporation、13000rpm）を用いて固体粉末を単離し、その後80℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。
実施例１５
クレモフォール A 25（25当量のエチレンオキシドをセチルステアリルアルコールに付加した付加生成物）の存在下におけるナノ粒子状酸化亜鉛の調製
まず、二つの水溶液１および２を調製した。溶液１は1リットルあたり54.52gの塩化亜鉛を含んでおり、0.4mol/lの亜鉛イオン濃度を有していた。さらに、溶液１は8g/lのクレモフォール A 25も含んでいた。
溶液２は1リットルあたり32gの水酸化ナトリウムを含んでおり、従って0.8mol/lのヒドロキシルイオン濃度を有していた。
最初に4リットルの溶液１を総容量12リットルのガラス製反応器に入れ、攪拌した（250rpm）。HPLCポンプ（Knauer、モデルK 1800、揚程1000ml/min）を用いて、4リットルの溶液２を攪拌された溶液中へ6分間かけて室温で量り入れた。この間に白色の懸濁液がガラス製反応器中に形成された。
量り入れが完了した直後、ギアポンプ（Gather Industrie GmbH、D-40822、メットマン）を用いて、得られた懸濁液からライザー管を介して0.96 l/minの懸濁液流を取り出し、85℃に加熱した0.96リットルの容量の熱交換器に移送した。熱交換器は配置する前に熱水により所望の温度に予熱する。次いで懸濁液を連続的に第二および第三の熱交換器に通し、懸濁液をさらに1分間かけて室温まで冷却した。
調製した直後の懸濁液を洗浄し、クロスフロー限外ろ過研究室装置（Sartorius、モデルSFアルファ、PESカセット、カットオフ100kD）において15倍に濃化させた。次いで、超遠心分離機（Sorvall RC 6、Thermo Electron Corporation、13000rpm）を用いて固体粉末を単離し、その後80℃で乾燥させた。
得られた粉末はUV-VISスペクトルにおいて、約350〜360nmに酸化亜鉛の吸収帯特性を有していた。透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）において、得られた粉末の平均粒径は50〜100nmであった。

Claims (23)

  1. 少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子の製造方法であって、該金属はアルミニウム、マグネシウム、セリウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群から選択され、以下の段階：
    ａ）水と少なくとも1種の上述の金属の金属塩の溶液（溶液１）および水と少なくとも1種の強塩基の溶液（溶液２）（溶液１および２の二つのうち少なくとも一つは、2〜10000個の-CH2CH2O-基を含む化学構造を有する非イオン性分散剤を少なくも1種含む）を製造する段階、
    ｂ）段階ａ）で製造した溶液１および２を0〜120℃の範囲の温度で混合し、その間に表面改質されたナノ粒子状粒子を形成させ、溶液から析出させて水性懸濁液を形成する段階、
    ｃ）段階ｂ）で得られた水性懸濁液から表面改質されたナノ粒子状粒子を分離する段階、および
    ｄ）段階ｃ）で得られた表面改質されたナノ粒子状粒子を乾燥させる段階
    を含む、前記方法。
  2. 金属塩が塩化亜鉛、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛または四塩化チタンである、請求項１に記載の方法。
  3. 強塩基がアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物またはアンモニアである、請求項１または２に記載の方法。
  4. 非イオン性分散剤が、その化学構造中に3〜200個の-CH2CH2O-基を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 非イオン性分散剤が１個以上の結合したエチレングリコール鎖（その化学構造は式-(-CH2CH2O-)n-に対応し、nは約2〜約80である）を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 非イオン性分散剤が、2〜80molのエチレンオキシドが8〜22個の炭素原子を有する直鎖脂肪アルコールに、アルキル基に8〜15個の炭素原子を有するアルキルフェノールに、あるいはヒマシ油および／または水素化ヒマシ油に付加した付加生成物である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 少なくとも一つの工程段階ａ）〜ｄ）が連続的に行われる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子であって、該金属はアルミニウム、マグネシウム、セリウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群から選択され、かつ表面改質が少なくとも1種の非イオン性分散剤による被覆を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法によって得られる前記表面改質されたナノ粒子状粒子。
  9. 少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子であって、表面改質が非イオン性分散剤による被覆を含み、BET表面積が25〜500m2/gの範囲である、前記表面改質されたナノ粒子状粒子。
  10. 非イオン性分散剤が、2〜80molのエチレンオキシドが8〜22個の炭素原子を有する直鎖脂肪アルコールに、アルキル基に8〜15個の炭素原子を有するアルキルフェノールに、あるいはヒマシ油および／または水素化ヒマシ油に付加した付加生成物である、請求項８または９に記載の表面改質されたナノ粒子状粒子。
  11. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法により得られる、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子の、日焼け止め化粧品におけるUV保護剤としての、プラスチックにおける安定剤としての、もしくは抗菌活性成分としての使用。
  12. 粒子が酸化亜鉛または二酸化チタンを含む、請求項１１に記載の表面改質されたナノ粒子状粒子の使用。
  13. 少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子の水性懸濁液の製造方法であって、該金属はアルミニウム、マグネシウム、セリウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群から選択され、以下の段階：
    ａ）水と少なくとも1種の上述の金属の金属塩の溶液（溶液１）および水と少なくとも1種の強塩基の溶液（溶液２）（溶液１および２の二つのうち少なくとも一つは、2〜10000個の-CH2CH2O-基を含む化学構造を有する非イオン性分散剤を少なくも1種含む）を製造する段階、
    ｂ）段階ａ）で製造した溶液１および２を0〜120℃の範囲の温度で混合し、その間に表面改質されたナノ粒子状粒子を形成させ、溶液から析出させて水性懸濁液を形成する段階、
    ｃ）適切な場合、形成した水性懸濁液を濃縮し、および／または副生成物を分離する段階
    を含む、前記方法。
  14. 金属塩が塩化亜鉛、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛または四塩化チタンである、請求項１３に記載の方法。
  15. 強塩基がアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物またはアンモニアである、請求項１３または１４に記載の方法。
  16. 非イオン性分散剤がその化学構造中に3〜200個の-CH2CH2O-基を含む、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. 非イオン性分散剤が１個以上の結合したエチレングリコール鎖（その化学構造は式-(-CH2CH2O-)n-に対応し、nは約2〜約80である）を有する、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の方法。
  18. 非イオン性分散剤が、2〜80molのエチレンオキシドが8〜22個の炭素原子を有する直鎖脂肪アルコールに、アルキル基に8〜15個の炭素原子を有するアルキルフェノールに、あるいはヒマシ油および／または水素化ヒマシ油に付加した付加生成物である、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の方法。
  19. 少なくとも一つの工程段階ａ）〜ｃ）が連続的に行われる、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. 請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の方法により得られる、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子（該金属はアルミニウム、マグネシウム、セリウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群から選択され、表面改質は少なくとも1種の非イオン性分散剤による被覆を含む）の水性懸濁液。
  21. 非イオン性分散剤が、2〜80molのエチレンオキシドが8〜22個の炭素原子を有する直鎖脂肪アルコールに、アルキル基に8〜15個の炭素原子を有するアルキルフェノールに、あるいはヒマシ油および／または水素化ヒマシ油に付加した付加生成物である、請求項２０に記載の水性懸濁液。
  22. 請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の方法により得られる、少なくとも１種の金属酸化物、金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物の表面改質されたナノ粒子状粒子の水性懸濁液の、日焼け止め化粧品におけるUV保護剤としての、プラスチックにおける安定剤としての、もしくは抗菌活性成分としての使用。
  23. 粒子が酸化亜鉛または二酸化チタンを含む、請求項２２に記載の水性懸濁液の使用。
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