JP2012176860A - Method of manufacturing flaky zinc oxide powder - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a flaky zinc oxide powder that can stably manufacture flaky zinc oxide particles excellent in optical characteristics even in the large scale of at least 20 L of a raw material capacity.SOLUTION: The method of manufacturing the flaky zinc oxide powder includes a process in which alkali of 2.0-3.0 of a molar ratio to the zinc salt is added to a mixture including a zinc salt and water as an alkali solution under the agitation condition in which (a) of the following formula (1) becomes at least 0.45 for 30-70 seconds of an adding time. I(θ)=eθ (1). In the formula (1), I(θ) denotes separation strength, (e) denotes the base of natural logarithm, and θ denotes the mixing time (unit: second) from the beginning of the mixing.

Description

本発明は、薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing flaky zinc oxide powder.

従来から、酸化亜鉛は化粧料や塗料等の配合成分として汎用されている。これらの分野では、その用途から可視領域では透明で、かつ強い紫外線吸収力を有することが望まれている。このようなものとして、粒径が0.1μm未満の微粒子化された酸化亜鉛が知られている。しかし、この酸化亜鉛は、凝集し易いために分散性が悪く、化粧料や塗料に配合し難いという問題があり、配合した場合には伸びが悪く、実用的でない。   Conventionally, zinc oxide has been widely used as a blending component for cosmetics and paints. In these fields, it is desired to be transparent in the visible region and to have a strong ultraviolet absorbing ability because of its use. As such a material, finely divided zinc oxide having a particle size of less than 0.1 μm is known. However, since this zinc oxide easily aggregates, there is a problem that its dispersibility is poor and it is difficult to mix it with cosmetics and paints.

このような問題を解決するものとして、酸化亜鉛を薄片状粒子とすることで、凝集を防止し得ると共に、透明性及び紫外線吸収性が優れ、化粧料や塗料等の配合成分として好適な、薄片状酸化亜鉛粉末が提案されている。
例えば、特許文献1には、従来にない形態及び粒径をもった酸化亜鉛粉末の提供を目的として、所定の平均粒子径、平均粒子厚さ、及び平均板状比を有する薄片状酸化亜鉛粉末を含む紫外線吸収剤が開示されている。
また、特許文献2には、透明性及び紫外線吸収性に優れ、化粧料や塗料等の配合成分として好適な薄片状酸化亜鉛粉末を主成分とする紫外線吸収粉末を提供することを目的として、特定形状を有する酸化亜鉛粉末と該酸化亜鉛粉末と一体化した微量元素を含有する紫外線吸収粉末が開示されている。
As a solution to such problems, flakes can be prevented by making zinc oxide into flaky particles, and it is excellent in transparency and ultraviolet absorption, and is suitable as a blending component for cosmetics and paints. Zinc oxide powder has been proposed.
For example, Patent Document 1 discloses flaky zinc oxide powder having a predetermined average particle diameter, average particle thickness, and average plate ratio for the purpose of providing a zinc oxide powder having an unprecedented form and particle size. An ultraviolet absorber containing is disclosed.
In addition, Patent Document 2 is specified for the purpose of providing an ultraviolet-absorbing powder having a flaky zinc oxide powder as a main component, which is excellent in transparency and ultraviolet-absorbing property and is suitable as a blending component for cosmetics and paints. An ultraviolet absorbing powder containing a zinc oxide powder having a shape and a trace element integrated with the zinc oxide powder is disclosed.

特許文献1、2には、上記の薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法として、亜鉛塩、水溶性アルカリ金属塩を水に溶解させた水溶液を高攪拌下で、アルカリ剤を添加してpH11以上とし、沈殿を発生させ、当該沈殿を濾過、乾燥して、薄片状酸化亜鉛粉末を得る方法が開示されている。このときの攪拌条件について、特許文献1には、攪拌レイノルズ数=(攪拌翼の直径)2×(攪拌回転数)×(溶液の密度)/(溶液の粘性係数)で定義される攪拌レイノルズ数として、十分な攪拌とされる範囲は30以上であり、100〜105が好ましい旨が示されている。 In Patent Documents 1 and 2, as a method for producing the above flaky zinc oxide powder, an aqueous solution in which a zinc salt and a water-soluble alkali metal salt are dissolved in water is added with high stirring, and an alkaline agent is added to a pH of 11 or more. A method is disclosed in which a precipitate is generated, and the precipitate is filtered and dried to obtain a flaky zinc oxide powder. Regarding the stirring conditions at this time, Patent Document 1 discloses that stirring Reynolds number = (diameter of stirring blade) 2 × (stirring rotation speed) × (density of solution) / (viscosity coefficient of solution). As a result, the range of sufficient stirring is 30 or more, and 100 to 10 5 is preferred.

特開平9−137152号公報JP-A-9-137152 特開平7−330334号公報JP 7-330334 A

薄片状酸化亜鉛粉末を製造するにあたり、高攪拌することが望ましい。しかしながら、生産に用いるような大スケール(例えば、原料容積が20L以上)では、高い攪拌レイノルズ数を得るための装置は高額であり、製造コストが高くなるという問題を有する。また、攪拌レイノルズ数を特許文献1に示された範囲に設定しても、目標とする光学特性を有する薄片状酸化亜鉛粉末が得られない場合があるという問題があった。   In producing the flaky zinc oxide powder, it is desirable to stir at high speed. However, on a large scale used for production (for example, the raw material volume is 20 L or more), there is a problem that an apparatus for obtaining a high stirring Reynolds number is expensive and the manufacturing cost becomes high. Moreover, even if the stirring Reynolds number is set within the range shown in Patent Document 1, there is a problem in that flaky zinc oxide powder having target optical characteristics may not be obtained.

本発明は、原料容量が20L以上もの大スケールにおいても、光学特性が優れた薄片状酸化亜鉛粒子を安定して製造しうる、薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the manufacturing method of flaky zinc oxide powder which can manufacture stably the flaky zinc oxide particle which was excellent in the optical characteristic also in the large scale whose raw material capacity | capacitance is 20L or more.

本発明者らは、アルカリを添加時の攪拌条件、及びアルカリの添加時間を調整することにより、原料容量が20L以上もの大スケールにおいても、光学特性が優れた薄片状酸化亜鉛粉末が安定して製造し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、亜鉛塩及び水を含む20L以上の混合物に、下記式(1)におけるaが0.45以上となる攪拌条件下で、該亜鉛塩に対してモル比2.0〜3.0のアルカリを、アルカリ溶液として添加時間30〜70秒で添加する工程を有する、薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法。
s(θ)=e-aθ (1)
(式(1)中、Is(θ)は分離強度、eは自然対数の底、θは混合開始からの攪拌時間(単位:秒)を表す。)
By adjusting the stirring conditions at the time of adding the alkali and the addition time of the alkali, the present inventors can stabilize the flaky zinc oxide powder having excellent optical properties even on a large scale having a raw material capacity of 20 L or more. It has been found that it can be manufactured.
That is, the present invention provides a mixture of 20 L or more containing a zinc salt and water under a stirring condition where a in the following formula (1) is 0.45 or more and a molar ratio of 2.0 to 3 with respect to the zinc salt. A method for producing flaky zinc oxide powder, which comprises a step of adding 0.0 alkali as an alkaline solution at an addition time of 30 to 70 seconds.
I s (θ) = e −a θ (1)
(In formula (1), I s (θ) is the separation strength, e is the base of the natural logarithm, and θ is the stirring time from the start of mixing (unit: seconds).)

本発明の製造方法によれば、原料容量が20L以上もの大スケールにおいても、光学特性が優れた薄片状酸化亜鉛粒子を安定して製造することができる。   According to the production method of the present invention, it is possible to stably produce flaky zinc oxide particles having excellent optical characteristics even on a large scale having a raw material capacity of 20 L or more.

実施例及び比較例で用いた攪拌装置の内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the stirring apparatus used by the Example and the comparative example. 図1に示した攪拌装置の攪拌槽のみを取り出した斜視図である。It is the perspective view which took out only the stirring tank of the stirring apparatus shown in FIG. 図1に示した攪拌装置のホモミキサーのみを取り出した斜視図である。It is the perspective view which took out only the homomixer of the stirring apparatus shown in FIG. 図3に示したホモミキサーの別視点からの斜視図である。It is a perspective view from another viewpoint of the homomixer shown in FIG. 図1に示した攪拌装置のパドル翼のみを取り出した斜視図である。It is the perspective view which took out only the paddle blade of the stirring apparatus shown in FIG.

〔攪拌条件〕
本発明の薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法において、亜鉛塩及び水を含む20L以上の混合物に、アルカリを含むアルカリ溶液を添加し反応させる際の攪拌条件としては、下記式(1)中のaが0.45以上となる条件下で行われる。
s(θ)=e-aθ (1)
上記式(1)中、Is(θ)は分離強度、eは自然対数の底、θは混合開始からの攪拌時間(単位:秒)を表す。
なお、以下の記載において、aを「混合性指標」ともいう。この混合性指標は、分離強度Is(θ)(Intensity of Segregation)を用いることによって定義され、改訂六版 化学工学便覧にて記載された指標である。
[Stirring conditions]
In the method for producing the flaky zinc oxide powder of the present invention, the stirring conditions for adding and reacting an alkali solution containing an alkali to a mixture of 20 L or more containing a zinc salt and water include a in the following formula (1): Is performed under the condition of 0.45 or more.
I s (θ) = e −a θ (1)
In the above formula (1), I s (θ) is the separation strength, e is the base of the natural logarithm, and θ is the stirring time from the start of mixing (unit: seconds).
In the following description, a is also referred to as “mixability index”. This mixability index is defined by using the separation intensity I s (θ) (Intensity of Segregation), and is an index described in the Revised Sixth Edition Chemical Engineering Handbook.

s(θ)で表される分離強度とは、攪拌及び混合状態の評価指標であり、例えば「Danckwerts, P.V., 1952. The definition and measurement of some characteristics of mixtures. Applied Science Research A3, p279-296(参考文献1)」において提案されている。この分離強度による混合特性評価は広く知られており、他にも「改訂六版 化学工学便覧, p425-426(参考文献2)」、「最新ミキシング技術の基礎と応用, p23-24(参考文献3)」等にも示されている。
分離強度Is(θ)の定義は、下記式(3)の通りである。
The separation strength represented by I s (θ) is an evaluation index of stirring and mixing states. For example, “Danckwerts, PV, 1952. The definition and measurement of some characteristics of mixtures. Applied Science Research A3, p279-296 (Reference 1) ”. This mixing property evaluation by separation strength is widely known. Besides, “Revised Sixth Edition, Chemical Engineering Handbook, p425-426 (Reference 2)”, “Basics and Applications of Latest Mixing Technology, p23-24 (Reference) 3) ”and the like.
The definition of the separation intensity I s (θ) is as shown in the following formula (3).

Figure 2012176860
Figure 2012176860

上記式(3)において、θは前記式(1)と同じく、混合開始からの攪拌時間(単位:秒)を表す。また、C(θ,x)は、攪拌時間θ、混合槽内位置xにおける溶質又は分散物の濃度を示し、C0は混合槽内における平均濃度(溶質又は分散物の体積比率)を示す。更に、Vは混合体積(単位:m3)である。
混合開始時(θ=0)において、分離強度Is(0)は1であり、混合されると共に、Is(θ)の値は減少する。そのため、Is(θ)の値が小さいほどより均一に混合されていることを示す。
In the above formula (3), θ represents the stirring time (unit: seconds) from the start of mixing, as in the above formula (1). C (θ, x) indicates the stirring time θ and the concentration of the solute or dispersion in the mixing tank position x, and C 0 indicates the average concentration (volume ratio of the solute or dispersion) in the mixing tank. Furthermore, V is a mixing volume (unit: m 3 ).
At the start of mixing (θ = 0), the separation intensity I s (0) is 1, and mixing is performed, and the value of I s (θ) decreases. Therefore, it is shown that the smaller the value of I s (θ), the more uniformly mixed.

しかし、参考文献3にも指摘されているが、分離強度Is(θ)は混合状態を詳細に規定する重要な指標であるにもかかわらず、C(θ,x)を実験により算出することは困難である。しかし、C(θ,x)の値は、数値シミュレーションによって求めることが可能である。そのため、当該数値シミュレーションにより、式(3)のC(θ,x)の値を算出することで、分離強度Is(θ)を求めることができる。そして、分離強度Is(θ)を混合状態の指標とすることによって、異なる装置、異なる装置スケール間の混合特性を比較、整理することができる。
つまり、従来、攪拌レイノルズ数を特定の範囲に設定したとしても、好ましい光学特性を有する薄片状酸化亜鉛粉末が必ずしも得られなかった理由は、同一の攪拌レイノルズ数であったとしても、混合特性を示す分離強度Is(θ)が異なっていたためである。一方、本発明の製造方法では、分離強度Is(θ)による攪拌条件、攪拌装置の整理を行うことで、好ましい光学特性を有する薄片状酸化亜鉛粉末を確実に得ることができる。
However, as pointed out in Reference 3, the separation intensity I s (θ) is an important index that defines the mixed state in detail, but C (θ, x) is calculated by experiment. It is difficult. However, the value of C (θ, x) can be obtained by numerical simulation. Therefore, the separation intensity I s (θ) can be obtained by calculating the value of C (θ, x) in Expression (3) by the numerical simulation. Then, by using the separation intensity I s (θ) as an indicator of the mixed state, the mixing characteristics between different devices and different device scales can be compared and arranged.
That is, conventionally, even if the stirring Reynolds number is set in a specific range, the reason why the flaky zinc oxide powder having preferable optical characteristics is not necessarily obtained is that the mixing characteristics are the same even if the stirring Reynolds number is the same. This is because the separation strength I s (θ) shown is different. On the other hand, in the production method of the present invention, flaky zinc oxide powder having favorable optical characteristics can be obtained reliably by arranging the stirring conditions and the stirring apparatus according to the separation strength I s (θ).

上記式(3)において、平均濃度C0と混合体積Vの値が一定の場合、分離強度Is(θ)は、攪拌時間θの関数である。濃度分布C(θ,x)は数値シミュレーションにより求め、数値積分される。時刻0(混合開始時)における分離強度Is(θ)は分母C0(1−C0)により正規化されているため、必ずIs(0)=1となる。また、分離強度Is(θ)は時間と共に単調減少する。 In the above formula (3), when the average concentration C 0 and the mixing volume V are constant, the separation strength I s (θ) is a function of the stirring time θ. The concentration distribution C (θ, x) is obtained by numerical simulation and numerically integrated. Since the separation intensity I s (θ) at time 0 (at the start of mixing) is normalized by the denominator C 0 (1−C 0 ), I s (0) = 1. Further, the separation intensity I s (θ) monotonously decreases with time.

計算により得られた分離強度Is(θ)をy軸(縦軸)に、攪拌時間θをx軸(横軸)にとり、攪拌時間θと分離強度Is(θ)との関係をプロットし、プロットされたデータを回帰分析により指数関数近似すると、下記式(1)に示す相関関係があることがわかった。
s(θ)=e-aθ (1)
The separation strength I s (θ) obtained by the calculation is plotted on the y-axis (vertical axis), the stirring time θ is plotted on the x-axis (horizontal axis), and the relationship between the stirring time θ and the separation strength I s (θ) is plotted. When the plotted data was approximated by an exponential function by regression analysis, it was found that there was a correlation represented by the following formula (1).
I s (θ) = e −a θ (1)

分離強度Is(θ)の経時変化は、混合開始の時点からどの程度混合が進んだのかを表している。攪拌開始時の混合状態は、例えば攪拌槽内への混合液投入方法に依存し、攪拌装置には依存しない。すなわち、攪拌装置の性能、攪拌条件を真に表現しているのは、上記式(1)で表される分離強度経時変化曲線の傾きであり、上記式(1)における係数(混合性指標)aがそれに相当する。つまり、混合性指標aは、混合速度ともいえるものである。
本発明において、この混合性指標aは、0.45以上であり、好ましくは0.50以上、より好ましくは0.55以上である。0.45未満であると、均一に混合される時間が長くなり、生成する薄片状酸化亜鉛結晶の厚みが厚くなり光学特性が低下する。
また、混合性指標aの上限としては、好ましくは1.8以下であり、より好ましくは1.1以下、更に好ましくは0.7以下である。1.8以下であれば、高額な攪拌機器を用いることなく調整できることができるため製造コストを抑えることができると共に、生成した結晶が破砕され、結晶サイズが小さくなりすぎることを防ぐことができる。
The change with time of the separation intensity I s (θ) represents how much mixing has progressed from the start of mixing. The mixing state at the start of stirring depends on, for example, the method of charging the mixed solution into the stirring tank and does not depend on the stirring device. That is, what truly represents the performance of the stirrer and the stirring conditions is the slope of the segregation strength change curve represented by the above formula (1), and the coefficient (mixability index) in the above formula (1). a corresponds to it. That is, the mixability index a can be said to be a mixing speed.
In the present invention, the mixing index a is 0.45 or more, preferably 0.50 or more, more preferably 0.55 or more. If it is less than 0.45, the time for uniform mixing becomes longer, the thickness of the flaky zinc oxide crystals to be produced becomes thicker, and the optical properties are lowered.
Moreover, as an upper limit of the mixability parameter | index a, Preferably it is 1.8 or less, More preferably, it is 1.1 or less, More preferably, it is 0.7 or less. If it is 1.8 or less, it can be adjusted without using an expensive stirrer, so that the manufacturing cost can be suppressed, and the generated crystal can be prevented from being crushed and the crystal size becoming too small.

本発明において、上記の混合性指標aは、流体解析ソフトによって求めることができる。使用する流体解析ソフトとしては、特に限定されるものではなく、複数回転基準座標系、スライディングメッシュ、高次離散化手法等がモデル化されており、攪拌槽、混合槽の計算に適した流体解析ソフトであればよい。
また、分離強度Is(θ)は、化学工学特有の概念(指標)であるため、汎用(商用)流体解析ソフトの標準的な機能には、分離強度データの出力機能が含まれていない。そのため、汎用流体解析ソフトを用いて混合性指標aを求めるためには、必要なデータを解析者が取り出すための、カスタマイズ機能が搭載されていることが好ましい。
これらの要件を満たす汎用流体解析ソフトとしては、例えば、FLUENT(アンシス・ジャパン株式会社製)等が挙げられる。
In the present invention, the mixing index a can be obtained by fluid analysis software. The fluid analysis software to be used is not particularly limited, and a multi-rotation reference coordinate system, a sliding mesh, a high-order discretization method, etc. are modeled, and fluid analysis suitable for calculation of stirring tanks and mixing tanks Any software can be used.
Further, since the separation strength I s (θ) is a concept (index) unique to chemical engineering, the standard function of general-purpose (commercial) fluid analysis software does not include a separation strength data output function. Therefore, in order to obtain the mixing index a using general-purpose fluid analysis software, it is preferable that a customization function for an analyst to extract necessary data is installed.
As general-purpose fluid analysis software that satisfies these requirements, for example, FLUENT (manufactured by Ansys Japan) can be cited.

<混合性指標を算出するためのシミュレーション手順>
以下、汎用流体解析ソフトを用いた混合性指標を算出するためのシミュレーション手順の一例について説明する。はじめに、モデリングソフトを用いて、攪拌装置のモデル図を作図する。混合性指標は、攪拌混合の際に用いる攪拌装置の構成や大きさ、形態等により影響されるため、攪拌装置のモデリングを行う必要がある。用いるモデリングソフトとしては、特に限定されないが、例えば汎用流体解析ソフトとしてFLUENTを使用する場合、「GAMBIT」「Design Modeler」(共に、アンシス・ジャパン社製)等が挙げられる。
<Simulation procedure for calculating the mixability index>
Hereinafter, an example of a simulation procedure for calculating a mixing index using general-purpose fluid analysis software will be described. First, a modeling diagram of the stirring device is drawn using modeling software. Since the mixability index is affected by the configuration, size, form, and the like of the stirrer used for stirring and mixing, it is necessary to model the stirrer. The modeling software to be used is not particularly limited. For example, when FULLENT is used as general-purpose fluid analysis software, “GAMBIT”, “Design Modeler” (both manufactured by Ansys Japan) and the like can be mentioned.

攪拌混合の際に用いる攪拌装置には、各種形態の攪拌翼、例えば、多段翼、アンカー型、馬蹄型、スクリュー型、2重リボン、タービン型、プロペラ型、マックスブレンド、ビスター装置等が使用できる。あるいは、例えば、スタティックミキサー、ラインミキサー等を単独あるいは併用してもよい。攪拌混合に使用する攪拌槽の形状は、特に限定されないが円筒状等が使用できる。
攪拌装置のモデル図の作図に際し、これらのホモミキサー、タービン翼、パドル翼、攪拌槽、各攪拌翼を支持する部品、邪魔板等を作図する。
作図した後、流体部分の計算格子(メッシュ)を作成する。なお、ホモミキサーのモデリングは、簡略化されたホモミキサー吐出面にホモミキサーによる吐出流量を境界条件設定するという手法により、簡略化が可能である。適切な計算結果を得る観点から、計算格子サイズを小さくし、かつ、計算格子体積歪み(Skew)も小さくすることが好ましい。
Various types of stirring blades such as a multistage blade, an anchor type, a horseshoe type, a screw type, a double ribbon, a turbine type, a propeller type, a max blend, and a bister device can be used as the stirring device used in the stirring and mixing. . Alternatively, for example, a static mixer or a line mixer may be used alone or in combination. Although the shape of the stirring tank used for stirring and mixing is not particularly limited, a cylindrical shape or the like can be used.
When drawing the model diagram of the stirring device, these homomixer, turbine blade, paddle blade, stirring tank, parts supporting each stirring blade, baffle plate, etc. are drawn.
After drawing, create a calculation grid (mesh) of the fluid part. The homomixer modeling can be simplified by a method of setting a boundary condition for the discharge flow rate of the homomixer on the simplified homomixer discharge surface. From the viewpoint of obtaining an appropriate calculation result, it is preferable to reduce the calculation lattice size and also reduce the calculation lattice volume distortion (Skew).

実際にシミュレーションを行うにあたっては、攪拌に用いるホモミキサー、パドルミキサー、タービンミキサー等の回転数や、用いる原料の配合割合や物性等も設定する。また、定常流体計算と非定常分離強度計算の2段階に分けて計算を行うことが好ましい。定常流体計算により一定回転数で攪拌している状況下での流動状態を求めることができ、非定常分離強度計算により溶質(又は分散物)の移流拡散状況を求めることができる。これにより一定攪拌回転数における混合性指標を得ることができる。非定常分離強度計算は、一種のトレーサー解析であるとも言える。計算を2段階に分けることで、計算時間の短縮を図ることができる。
また、非定常計算の初期条件として定常流体計算の結果を用いる必要がある上、流体計算と分離強度計算は相互に連成しないため、流体計算と分離強度計算をひとまとめにし、非定常計算を行ったとしても結果に相違はない。
When actually performing the simulation, the number of rotations of the homomixer, paddle mixer, turbine mixer, and the like used for stirring, the blending ratio and physical properties of the raw materials used, and the like are also set. Moreover, it is preferable to perform the calculation in two stages of steady fluid calculation and unsteady separation strength calculation. The flow state under the condition of stirring at a constant rotational speed can be obtained by the steady fluid calculation, and the advection diffusion state of the solute (or dispersion) can be obtained by the unsteady separation strength calculation. This makes it possible to obtain a mixing index at a constant stirring speed. It can be said that the unsteady separation strength calculation is a kind of tracer analysis. The calculation time can be shortened by dividing the calculation into two stages.
In addition, it is necessary to use the result of steady fluid calculation as the initial condition for unsteady calculation, and fluid calculation and separation strength calculation are not coupled to each other. Therefore, fluid calculation and separation strength calculation are combined to perform unsteady calculation. There is no difference in the results.

非定常解析において解析実時間(計算に要する時間ではなく、式(1)のθに相当する攪拌開始からの時間)は、少なくとも5秒以上で設定することが好ましい。5秒以上の解析実時間での解析であれば、式(1)の近似曲線傾き(混合性指標)を適切に算出することができる。なお、長時間の解析を行っても近似曲線傾きが大きく変化することはないので、解析実時間は、20秒以下で十分であり、10秒前後が好ましい。
シミュレーションによって得られる10秒間分の分離強度データは、サンプリング間隔を1秒以下としてデータ出力することが好ましい。1秒以下であれば、サンプリング間隔の大きさが適度であり、近似の際のデータ点数が粗過ぎることがなく、適切な近似曲線傾きを得ることができる。
In the unsteady analysis, the actual analysis time (not the time required for calculation, but the time from the start of stirring corresponding to θ in Equation (1)) is preferably set to at least 5 seconds. If the analysis is performed in an analysis real time of 5 seconds or more, the approximate curve slope (mixability index) of Equation (1) can be calculated appropriately. It should be noted that since the approximate curve slope does not change greatly even if analysis is performed for a long time, the actual analysis time should be 20 seconds or less, and preferably around 10 seconds.
The separation intensity data for 10 seconds obtained by the simulation is preferably output with a sampling interval of 1 second or less. If it is 1 second or less, the size of the sampling interval is appropriate, the number of data points in the approximation is not too coarse, and an appropriate approximate curve slope can be obtained.

混合性指標を算出する目的は、前述したように攪拌装置の性能、攪拌条件を適切に表現することにある。亜鉛塩及び水を含む混合物とアルカリ溶液との反応において、反応途中の混合液粘度は最大で200mmPa・sに達する。一般に、低粘度液よりも高粘度液の方が、攪拌、混合が困難である。
そこで、混合性指標を求めるための流体計算を行うにあたっては、工程中で最も粘度が高い状態におけるシミュレーションを行う必要がある。すなわち、粘度200mmPa・sの環境下でのシミュレーションを行うことが好ましく、当該粘度において攪拌レイノルズ数は102オーダーとなる。流れは、層流状態で解析を行う方が好ましい。
The purpose of calculating the mixability index is to appropriately express the performance of the stirring device and the stirring conditions as described above. In the reaction between a mixture containing a zinc salt and water and an alkaline solution, the viscosity of the mixed solution during the reaction reaches a maximum of 200 mmPa · s. In general, a high viscosity liquid is more difficult to stir and mix than a low viscosity liquid.
Therefore, when performing fluid calculation for obtaining the mixing index, it is necessary to perform simulation in a state where the viscosity is the highest in the process. That is, it is preferable to perform a simulation under an environment having a viscosity of 200 mmPa · s, and the stirring Reynolds number is on the order of 10 2 at the viscosity. The flow is preferably analyzed in a laminar flow state.

〔薄片状酸化亜鉛の製造方法〕
本発明の薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法は、亜鉛塩及び水を含む20L以上の混合物に、上述の特定の攪拌条件下で、該亜鉛塩に対してモル比2.0〜3.0のアルカリを、アルカリ溶液として添加時間30〜70秒で添加する工程を有する。
一つの好ましい実施形態として、本発明の薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法は、次の工程1、2を有してもよい。
工程1:亜鉛塩及び水を含む20L以上の混合物を調製する工程。
工程2:工程1で調製された混合物に、上述の特定の攪拌条件下で、亜鉛塩に対してモル比2.0〜3.0のアルカリを、アルカリ溶液として添加時間30〜70秒で添加する工程。
また、必要に応じて、下記の工程3を更に有することが好ましい。
工程3:工程2の後、熟成処理をし、沈殿を採取して加熱乾燥する工程。
[Method for producing flaky zinc oxide]
In the method for producing the flaky zinc oxide powder of the present invention, a mixture of 20 L or more containing a zinc salt and water has a molar ratio of 2.0 to 3.0 with respect to the zinc salt under the specific stirring conditions described above. It has the process of adding an alkali as an alkaline solution with an addition time of 30 to 70 seconds.
As one preferable embodiment, the method for producing a flaky zinc oxide powder of the present invention may include the following steps 1 and 2.
Step 1: A step of preparing a mixture of 20 L or more containing a zinc salt and water.
Step 2: An alkali having a molar ratio of 2.0 to 3.0 with respect to a zinc salt is added to the mixture prepared in Step 1 as an alkaline solution with an addition time of 30 to 70 seconds under the specific stirring conditions described above. Process.
Moreover, it is preferable to further have the following process 3 as needed.
Step 3: A step of aging treatment after Step 2, collecting a precipitate and drying by heating.

<工程1>
工程1では、亜鉛塩及び水を含む20L以上の混合物を調製し得る。
用いる亜鉛塩としては、亜鉛の硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩、塩化物、及びこれらの水和物等が挙げられる。
亜鉛塩と混合する水としては、そのまま水を配合してもよいが、水の代わりに、硫酸水溶液、硝酸水溶液、酢酸水溶液等の酸水溶液を用いてもよい。
<Step 1>
In Step 1, a mixture of 20 L or more containing a zinc salt and water can be prepared.
Examples of the zinc salt used include zinc sulfate, nitrate, acetate, phosphate, carbonate, oxalate, chloride, and hydrates thereof.
As water to be mixed with the zinc salt, water may be blended as it is, but instead of water, an aqueous acid solution such as an aqueous sulfuric acid solution, an aqueous nitric acid solution or an aqueous acetic acid solution may be used.

また、上記混合物には、更に、水溶性アルカリ金属塩を含有することが好ましい。水溶性アルカリ金属塩を含有することで、凝集を抑制し、光学特性が優れた薄片状酸化亜鉛粉末を安定して得ることができる。
水溶性アルカリ金属塩としては、水溶性であり、電離すると、SO4 2-、NO3 -、CH3COO-、PO4 3-、CO3 2-、C24 2-、Cl−等の酸基が放出する化合物であればよいが、凝集抑制の効果の観点から、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等が好ましい。これらの水溶性アルカリ金属塩は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
水溶性アルカリ金属塩の含有量は、凝集抑制の効果の観点から、亜鉛塩100モルに対して、好ましくは5〜40モル、より好ましくは10〜35モル、更に好ましくは15〜30モルである。
The mixture preferably further contains a water-soluble alkali metal salt. By containing the water-soluble alkali metal salt, it is possible to stably obtain a flaky zinc oxide powder that suppresses aggregation and has excellent optical properties.
The water-soluble alkali metal salt is water-soluble and, when ionized, SO 4 2− , NO 3 , CH 3 COO , PO 4 3− , CO 3 2− , C 2 O 4 2− , Cl−, etc. However, from the viewpoint of the effect of inhibiting aggregation, sodium sulfate, potassium sulfate, sodium chloride, potassium chloride and the like are preferable. These water-soluble alkali metal salts can be used alone or in combination of two or more.
The content of the water-soluble alkali metal salt is preferably 5 to 40 mol, more preferably 10 to 35 mol, and still more preferably 15 to 30 mol with respect to 100 mol of the zinc salt, from the viewpoint of the effect of suppressing aggregation. .

他に、上記混合物は、更に、微量元素を含有する塩も配合し、混合することが好ましい。微量元素を含有する塩を配合することで、得られる薄片状酸化亜鉛粉末の表面又はその内部に微量元素が結合・保持され、それにより紫外線吸収性を向上させることができる。
微量元素を含有する塩としては、鉄、ジルコニウム、カルシウム、ゲルマニウム、マンガン、マグネシウム又はイットリウムの硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩、塩化物等が挙げられる。
これらの微量元素を含有する塩の含有量は、紫外線吸収性の向上効果の観点から、亜鉛塩100モルに対して、好ましくは0.005〜1.0モル、より好ましくは0.01〜0.5モルである。
In addition, it is preferable that the above mixture is further mixed with a salt containing a trace element. By blending a salt containing a trace element, the trace element is bound and held on the surface of the obtained flaky zinc oxide powder or inside thereof, thereby improving the ultraviolet absorptivity.
Examples of the salt containing a trace element include sulfate, nitrate, acetate, phosphate, carbonate, oxalate, and chloride of iron, zirconium, calcium, germanium, manganese, magnesium, or yttrium.
The content of the salt containing these trace elements is preferably 0.005 to 1.0 mol, more preferably 0.01 to 0, with respect to 100 mol of the zinc salt, from the viewpoint of the effect of improving ultraviolet absorption. .5 moles.

各成分を配合後、これらの成分を混合し20L以上の混合物が得る際に用いる装置としては特に制限はないが、次工程で用いる攪拌装置を使用することが好ましい。また、本工程での混合条件は、特に限定されず、次工程での攪拌条件下と同様の条件で混合してもよい。   Although there is no restriction | limiting in particular as an apparatus used when these components are mix | blended after mixing each component and a mixture of 20L or more is obtained, It is preferable to use the stirring apparatus used at the next process. Moreover, the mixing conditions in this process are not specifically limited, You may mix on the conditions similar to the stirring conditions in the following process.

<工程2>
工程2では、工程1で得られた混合物に、上述の特定の攪拌条件下で、亜鉛塩に対してモル比2.0〜3.0のアルカリを、アルカリ溶液として添加時間30〜70秒で添加する工程であり、本工程終了後に、酸化亜鉛の沈殿物が得られる。
用いる攪拌装置としては、各種形態の攪拌翼、例えば、多段翼、アンカー型、馬蹄型、スクリュー型、2重リボン、タービン型、プロペラ型、マックスブレンド、ビスター装置等が使用できる。あるいは、例えば、スタティックミキサー、ラインミキサー等を単独あるいは併用してもよい。攪拌混合に使用する槽の形状は、特に限定されないが円筒状等が使用できる。
また、本工程では、上述のシミュレーションにより得られた混合性指標aが0.45以上の攪拌条件下で攪拌混合するため、分離強度Is(θ)の値を好適値に保つことができ、20L以上もの大スケールにおいても、光学特性の優れた薄片状酸化亜鉛粉末を安定して製造することができる。
なお、混合物の容積としては、20L以上であるが、本発明の効果をより得る観点から、好ましくは30L以上、より好ましくは35L以上である。
<Process 2>
In step 2, an alkali having a molar ratio of 2.0 to 3.0 with respect to the zinc salt is added to the mixture obtained in step 1 as an alkaline solution under the above-mentioned specific stirring conditions in an addition time of 30 to 70 seconds. This is a step of adding, and after the completion of this step, a precipitate of zinc oxide is obtained.
As the stirring device to be used, various types of stirring blades such as a multistage blade, an anchor type, a horseshoe type, a screw type, a double ribbon, a turbine type, a propeller type, a max blend, a bister device and the like can be used. Alternatively, for example, a static mixer or a line mixer may be used alone or in combination. Although the shape of the tank used for stirring and mixing is not particularly limited, a cylindrical shape or the like can be used.
In this step, since the mixing index a obtained by the above simulation is stirred and mixed under a stirring condition of 0.45 or more, the value of the separation strength I s (θ) can be maintained at a suitable value. Even on a large scale of 20 L or more, flaky zinc oxide powder having excellent optical properties can be stably produced.
In addition, as a volume of a mixture, although it is 20L or more, from the viewpoint of acquiring the effect of this invention more, Preferably it is 30L or more, More preferably, it is 35L or more.

本工程で用いるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム等が挙げられるが、これらの中で、水酸化ナトリウムが好ましい。
添加するアルカリの亜鉛塩1モルに対するモル比は2.0〜3.0であり、好ましくは2.2〜2.8、より好ましくは2.3〜2.7である。モル比が2.0未満であると、酸化亜鉛の結晶厚みが厚くなり透明性が低下し、3.0を超えると生成した酸化亜鉛結晶が溶解するため好ましくない。
これらのアルカリは、水等に溶解させ、アルカリ溶液として、混合物に添加する。添加することで、酸化亜鉛の沈殿物が生成される。アルカリ溶液の添加方法としては、適切な大きさや厚みを有する酸化亜鉛の結晶を得る観点から、滴下することが好ましい。
Examples of the alkali used in this step include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and ammonium hydroxide. Among these, sodium hydroxide is preferable.
The molar ratio of the alkali to be added to 1 mol of zinc salt is 2.0 to 3.0, preferably 2.2 to 2.8, more preferably 2.3 to 2.7. If the molar ratio is less than 2.0, the crystal thickness of zinc oxide becomes thick and the transparency is lowered, and if it exceeds 3.0, the generated zinc oxide crystal dissolves, which is not preferable.
These alkalis are dissolved in water or the like and added to the mixture as an alkaline solution. By adding, a precipitate of zinc oxide is generated. The alkali solution is preferably added dropwise from the viewpoint of obtaining crystals of zinc oxide having an appropriate size and thickness.

アルカリ溶液の添加時間は、30〜70秒であるが、好ましくは35〜65秒、より好ましくは40〜60秒である。30秒未満であると、結晶サイズが小さくなることで得られる酸化亜鉛の平均板状比(平均粒子径/平均粒子厚さ)が小さくなり光学特性が低下する。また、70秒を超えると、結晶の厚みが大きくなることで得られる酸化亜鉛の平均板状比が小さくなることや、微量元素を含有する塩を配合する場合、混合物中に亜鉛とは沈殿pHの異なる微量元素を亜鉛と同時に沈殿生成させ、亜鉛に微量元素を均一に保持させることが困難になるため、光学特性が低下する。
添加時の温度としては、30℃以下が好ましい。30℃以下であれば、得られる酸化亜鉛を薄片状にし易く、球状又は塊状粒子となるのを防ぎ易く、光学特性を向上させることができる。
The addition time of the alkaline solution is 30 to 70 seconds, preferably 35 to 65 seconds, and more preferably 40 to 60 seconds. If it is less than 30 seconds, the average plate ratio (average particle diameter / average particle thickness) of zinc oxide obtained by reducing the crystal size is reduced, and the optical properties are deteriorated. Further, if it exceeds 70 seconds, the average plate ratio of zinc oxide obtained by increasing the crystal thickness becomes small, or when a salt containing a trace element is blended, zinc is a precipitation pH in the mixture. Since it is difficult to precipitate trace elements having different concentrations together with zinc and to keep the trace elements uniformly in zinc, the optical characteristics are deteriorated.
As temperature at the time of addition, 30 degrees C or less is preferable. If it is 30 degrees C or less, it will be easy to make the zinc oxide obtained into a flake shape, and it will be easy to prevent becoming spherical or a lump particle, and an optical characteristic can be improved.

<工程3>
工程3では、工程2の後、熟成処理をし、沈殿を採取して加熱乾燥する。当該工程は任意の工程である。
熟成処理は、沈殿生成後、必要に応じて加温しながら保持することにより行うことが好ましい。熟成処理の処理条件としては、より結晶性のよい薄片状酸化亜鉛を得る観点から、約60〜100℃で30分〜5時間処理することが好ましい。
熟成処理後は、必要に応じて水洗し、濾過等の手段で沈殿を採取し、加熱乾燥することが好ましい。乾燥温度としては、あまり高温となり過ぎないことが望ましく、好ましくは約200〜300℃、より好ましくは220〜250℃であり、乾燥時間としては、好ましくは1〜20時間、より好ましくは5〜15時間である。
<Step 3>
In step 3, after step 2, an aging treatment is performed, and a precipitate is collected and dried by heating. This step is an optional step.
The aging treatment is preferably carried out by holding the precipitate while it is heated as necessary after the precipitate is formed. As the treatment conditions for the aging treatment, it is preferable to treat at about 60 to 100 ° C. for 30 minutes to 5 hours from the viewpoint of obtaining flaky zinc oxide with better crystallinity.
After the aging treatment, it is preferable to wash with water if necessary, collect the precipitate by means such as filtration, and heat dry. The drying temperature is desirably not too high, preferably about 200 to 300 ° C., more preferably 220 to 250 ° C., and the drying time is preferably 1 to 20 hours, more preferably 5 to 15 hours. It's time.

〔薄片状酸化亜鉛粉末〕
本発明の製造方法により得られる薄片状酸化亜鉛粉末は、特定範囲の平均粒径、平均粒子厚さ及び平均板状比を有するものであることが好ましい。
平均粒径としては、好ましくは0.1〜1μm、より好ましくは0.2〜0.7μm、更に好ましくは0.3〜0.5μmである。0.1μm以上であれば、凝集による分散性の低下を防ぐことができ、1μm以下であれば優れた透明性及び紫外線吸収性が得られる。
平均粒子厚さとしては、好ましくは0.005〜0.2μm、より好ましくは0.01〜0.1μm、更に好ましくは0.01〜0.05μmである。0.005μm以上であれば、薄片状形態が崩れ難く、0.2μm以下であれば、化粧料に配合した場合に不快感が生じることがなく、実用性に優れる。
平均板状比としては、好ましくは7以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは11以上である。3以上であれば、優れた透明性を有する。なお、平均板状比は、平均粒子径と平均粒子厚さとの比((平均粒子径)/(平均粒子厚さ))を意味する。
[Flamed zinc oxide powder]
The flaky zinc oxide powder obtained by the production method of the present invention preferably has a specific range of average particle diameter, average particle thickness and average plate ratio.
As an average particle diameter, Preferably it is 0.1-1 micrometer, More preferably, it is 0.2-0.7 micrometer, More preferably, it is 0.3-0.5 micrometer. If it is 0.1 micrometer or more, the fall of the dispersibility by aggregation is prevented, and if it is 1 micrometer or less, the outstanding transparency and ultraviolet-ray absorptivity are obtained.
The average particle thickness is preferably 0.005 to 0.2 μm, more preferably 0.01 to 0.1 μm, and still more preferably 0.01 to 0.05 μm. If it is 0.005 μm or more, the flaky shape is difficult to collapse, and if it is 0.2 μm or less, there is no discomfort when blended in cosmetics, and the practicality is excellent.
The average plate ratio is preferably 7 or more, more preferably 10 or more, and still more preferably 11 or more. If it is 3 or more, it has excellent transparency. The average plate ratio means the ratio of (average particle diameter) / (average particle thickness) between the average particle diameter and the average particle thickness.

本発明の製造方法で得られる薄片状酸化亜鉛粉末は、微量元素が薄片状酸化亜鉛粉末の表面又はその内部に結合・保持されていることが好ましい。
微量元素は、鉄、ジルコニウム、カルシウム、ゲルマニウム、マンガン、マグネシウム及びイットリウムからなる群から選ばれる1種以上の元素である。これらは単独でも2種以上を組み合わせても用いることもでき、組み合わせの例としては、ジルコニウムと鉄、ジルコニウムとマグネシウム、鉄とマグネシウム、鉄とカルシウム、マグネシウムとゲルマニウム等を挙げることができる。
微量元素の含有量は、亜鉛塩100モルに対して、好ましくは0.005〜1.0モル、より好ましくは0.01〜0.5モルである。当該範囲であれば、十分に紫外線吸収性を向上させることができる。
In the flaky zinc oxide powder obtained by the production method of the present invention, it is preferable that trace elements are bound and held on the surface of the flaky zinc oxide powder or inside thereof.
The trace element is one or more elements selected from the group consisting of iron, zirconium, calcium, germanium, manganese, magnesium, and yttrium. These can be used singly or in combination of two or more. Examples of combinations include zirconium and iron, zirconium and magnesium, iron and magnesium, iron and calcium, magnesium and germanium and the like.
The content of the trace element is preferably 0.005 to 1.0 mol, more preferably 0.01 to 0.5 mol, per 100 mol of the zinc salt. If it is the said range, ultraviolet-ray absorptivity can fully be improved.

本発明では、薄片状酸化亜鉛粉末の光学特性は、下記式(2)で表わされる光学特性Pの値により評価できる。
P=log(100/T370)/log(100/T500) (2)
(式(2)中、T370及びT370は、それぞれ370nm及び500nmでの吸光度を表す。)
本発明の製造方法により得られる薄片状酸化亜鉛粉末の光学特性Pは、6以上であることが好ましく、6.2以上がより好ましく、6.4以上が更に好ましい。当該光学特性の値は、大きくなるほど、可視光透明性に比べ紫外線遮蔽性が高くなることを示す。紫外線遮蔽能が高く肌に塗布したときに白くなり難いことを示す
上記光学特性Pが6以上であれば、可視光透過性に比べ紫外線遮蔽性能が高く、例えば、得られた薄片状酸化亜鉛粉末を含む化粧品は、肌に塗布したときに白くなり難い。
In the present invention, the optical properties of the flaky zinc oxide powder can be evaluated by the value of the optical property P represented by the following formula (2).
P = log (100 / T370 ) / log (100 / T500 ) (2)
(In formula (2), T 370 and T 370 represent absorbance at 370 nm and 500 nm, respectively.)
The optical property P of the flaky zinc oxide powder obtained by the production method of the present invention is preferably 6 or more, more preferably 6.2 or more, and even more preferably 6.4 or more. The larger the value of the optical characteristic, the higher the ultraviolet shielding property as compared with the visible light transparency. If the optical characteristic P is 6 or more, the ultraviolet shielding performance is higher than the visible light transmission property, for example, the obtained flaky zinc oxide powder. Cosmetics containing can hardly be whitened when applied to the skin.

以下の実施例及び比較例により得られた薄片状酸化亜鉛粉末の光学特性の測定、平均粒子径及び平均粒子厚さの測定は、下記の方法により行った。
〔光学特性の測定〕
得られた薄片状酸化亜鉛粉末を0.03重量%となるようにグリセリン/水=9/1(重量比)に分散させ、この分散液を光路長1mmのセルに入れ、分光光度計(島津製作所製、製品名「Solid−Spec3700」)にて、積分球無しの条件で250nm〜700nmの透過スペクトルを測定し、370nm及び500nmでの吸光度を得た。当該吸光度の値に基づき、上述の式(2)から光学特性の値Pを算出した。当該光学特性Pの値は、大きくなるほど、可視光透明性に比べ紫外線遮蔽性が高いことを示す。
〔平均粒子径、平均粒子厚さの測定〕
平均粒子径は、透過電子顕微鏡(日本電子株式会社製、製品名「JEM−2100」)を用いて酸化亜鉛粒子を撮影し、現像した写真中、任意の視野の任意の粒子20個についての粒子径の平均を繰り返し測定することにより求めた。長円形の酸化亜鉛粒子については、長軸と短軸との相加平均を粒子径とみなした。
平均粒子厚さは、上記の平均粒子径の測定で用いた写真中、板厚を読み取れる全ての粒子について板厚を測定し、これらの算術平均により平均粒子厚さを求めた。
また、上記の測定により得た値を基に、(平均粒子径)/(平均粒子厚さ)の値を平均板状比とした。
The optical properties of the flaky zinc oxide powders obtained in the following Examples and Comparative Examples, and the average particle diameter and average particle thickness were measured by the following methods.
(Measurement of optical properties)
The obtained flaky zinc oxide powder was dispersed in glycerin / water = 9/1 (weight ratio) so as to be 0.03% by weight, and this dispersion was put in a cell having an optical path length of 1 mm, and a spectrophotometer (Shimadzu) With a product name “Solid-Spec3700” manufactured by Seisakusho, a transmission spectrum of 250 nm to 700 nm was measured under the condition without an integrating sphere, and absorbances at 370 nm and 500 nm were obtained. Based on the absorbance value, the optical property value P was calculated from the above equation (2). The larger the value of the optical property P, the higher the ultraviolet shielding property compared to the visible light transparency.
[Measurement of average particle diameter and average particle thickness]
The average particle diameter is a particle of 20 arbitrary particles in an arbitrary field of view in a photograph in which zinc oxide particles are photographed and developed using a transmission electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., product name “JEM-2100”). It was determined by repeatedly measuring the average diameter. For the oval zinc oxide particles, the arithmetic average of the major axis and the minor axis was regarded as the particle diameter.
The average particle thickness was determined by measuring the plate thickness of all the particles that can be read in the photograph used in the measurement of the average particle diameter, and calculating the average particle thickness by the arithmetic average.
Further, based on the value obtained by the above measurement, the value of (average particle diameter) / (average particle thickness) was defined as the average plate ratio.

実施例1
(攪拌装置)
図1には、本実施例で使用した攪拌装置の内部構造を示し、図2〜5には、当該攪拌装置の各構成が示している。なお、図2〜5に示された数値の単位はmmである。本実施例で用いた攪拌装置10は、攪拌槽11内に、タービン翼を有するホモミキサー12、パドル翼13を備え、ホモミキサー、タービン翼、パドル翼がそれぞれ独立にモーター駆動される複合型攪拌翼を持ち、各回転数を調整することができる攪拌装置を用いた。
Example 1
(Agitator)
In FIG. 1, the internal structure of the stirring apparatus used in the present Example is shown, and each structure of the stirring apparatus is shown in FIGS. In addition, the unit of the numerical value shown by FIGS. 2-5 is mm. The stirring device 10 used in the present example includes a homomixer 12 having a turbine blade and a paddle blade 13 in a stirring tank 11, and the homomixer, the turbine blade, and the paddle blade are independently motor-driven. A stirring device having wings and capable of adjusting each rotation speed was used.

(混合性指標(a)の計算)
上記攪拌装置のモデリングを、モデリングソフト「GAMBIT」(アンシス・ジャパン社製)を用いて行い、計算格子サイズを、主に6面体格子により約52万格子、体積歪みの最大値は0.79とした。このモデルを設定し、また、ホモミキサー回転数;3000rpm、ホモミキサー攪拌部から吐出される流量;110L/min、パドルミキサー回転数;75rpm、タービンミキサー回転数;75rpm、パドルミキサーとタービンミキサーの回転方向は逆方向であるとの攪拌装置の条件を設定し、汎用流体解析ソフト「FLUENT」(アンシス・ジャパン株式会社製)により定常流計算を行い、そのデータを元に非定常流計算を行った。非定常流計算の解析実時間は10秒で1秒間隔のデータを出力した。時間をx軸に、分離強度Is(θ)の値をy軸にとり、上記計算で得られたデータをプロットし、最小2乗近似をし、混合性指標を求めた。得られた混合性指標のaの値は0.61であった。
(Calculation of mixability index (a))
The above stirrer is modeled using modeling software “GAMBIT” (manufactured by Ansys Japan), and the calculation lattice size is about 520,000 lattices mainly with a hexahedral lattice, and the maximum volume strain is 0.79. did. This model is set, and the homomixer rotation speed: 3000 rpm, the flow rate discharged from the homomixer stirring section: 110 L / min, the paddle mixer rotation speed: 75 rpm, the turbine mixer rotation speed: 75 rpm, the rotation of the paddle mixer and the turbine mixer The conditions of the agitator were set so that the direction was the reverse direction, and the steady flow calculation was performed using the general-purpose fluid analysis software “FLUENT” (manufactured by Ansys Japan Co., Ltd.), and the unsteady flow calculation was performed based on the data. . The actual analysis time of unsteady flow calculation was 10 seconds, and data was output at 1 second intervals. The time was plotted on the x-axis, the separation intensity I s (θ) was plotted on the y-axis, the data obtained by the above calculation was plotted, and the least square approximation was performed to obtain the mixing index. The value of a of the obtained mixability index was 0.61.

(薄片状酸化亜鉛粉末の調製)
硫酸亜鉛7水和物4.69kg、硫酸ナトリウム0.520kg、硫酸鉄4.53g、及び水31.5kgを、図1に示す攪拌装置にいれて、ホモミキサー回転数;3000rpm、ホモミキサー攪拌部から吐出される流量;110L/min、パドルミキサー回転数;75rpm、タービンミキサー回転数;75rpmで攪拌し、34.6Lの混合物を得た。また、この攪拌条件下(混合性指標;a=0.61)で、添加時間を40秒とし、2N水酸化ナトリウム水溶液19.3kg(硫酸亜鉛7水和物に対して2.45モル)を21℃で添加した。また、同攪拌条件下で10分攪拌した後、加熱し、85℃〜95℃で90分間、ホモミキサー2000rpm、パドルミキサー35rpm、タービンミキサー35rpmで攪拌した。その後、40℃まで冷却後、水洗、ろ過を2回繰り返し、ろ液のpHを10以下にした。100℃で一晩乾燥後、230℃で10時間乾燥を行い、薄片状酸化亜鉛粉末を得た。得られた粉末は、10wt%グリセリン水溶液に添加し、超音波洗浄器で30分間分散させた。この分散液を光路長1mmのセルで吸光度を測定し、光学特性の値Pを算出した。
(Preparation of flaky zinc oxide powder)
1.69 kg of zinc sulfate heptahydrate, 0.520 kg of sodium sulfate, 4.53 g of iron sulfate, and 31.5 kg of water were placed in the stirring apparatus shown in FIG. The mixture was stirred at 110 L / min, paddle mixer rotation speed: 75 rpm, turbine mixer rotation speed: 75 rpm, and 34.6 L of the mixture was obtained. Also, under this stirring condition (mixability index; a = 0.61), the addition time was 40 seconds, and 19.3 kg of 2N aqueous sodium hydroxide solution (2.45 mol based on zinc sulfate heptahydrate) was added. Added at 21 ° C. Further, after stirring for 10 minutes under the same stirring conditions, the mixture was heated and stirred at 85 ° C. to 95 ° C. for 90 minutes with homomixer 2000 rpm, paddle mixer 35 rpm, and turbine mixer 35 rpm. Then, after cooling to 40 degreeC, washing with water and filtration were repeated twice, and pH of the filtrate was 10 or less. After drying at 100 ° C. overnight, drying was performed at 230 ° C. for 10 hours to obtain flaky zinc oxide powder. The obtained powder was added to a 10 wt% glycerin aqueous solution and dispersed for 30 minutes with an ultrasonic cleaner. The absorbance of this dispersion was measured in a cell having an optical path length of 1 mm, and a value P of optical characteristics was calculated.

実施例2〜4、比較例1〜4
混合性指標a、及び2N水酸化ナトリウム水溶液の添加時間を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、薄片状酸化亜鉛粉末を得た。また、得られた薄片状酸化亜鉛粉末について、実施例1と同様に、光学特性を算出した。その結果を表1に示す。
Examples 2-4, Comparative Examples 1-4
A flaky zinc oxide powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixing index a and the addition time of the 2N sodium hydroxide aqueous solution were changed as shown in Table 1. Further, the optical properties of the obtained flaky zinc oxide powder were calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例5
原料重量、硫酸亜鉛7水和物2345g、硫酸ナトリウム260g、硫酸鉄2.27gを水15.8kg、添加する2N水酸化ナトリウム水溶液を9.7kg(硫酸亜鉛7水和物に対して2.45モル)とした以外は、実施例1と同様にして、薄片状酸化亜鉛粉末を得た。また、得られた薄片状酸化亜鉛粉末について、実施例1と同様にして、光学特性を算出した。その結果を表1に示す。
Example 5
Raw material weight: 2345 g of zinc sulfate heptahydrate, 260 g of sodium sulfate, 2.27 g of iron sulfate, 15.8 kg of water, 9.7 kg of 2N aqueous sodium hydroxide solution to be added (2.45 against zinc sulfate heptahydrate) Except for the above, a flaky zinc oxide powder was obtained in the same manner as in Example 1. Further, optical properties of the obtained flaky zinc oxide powder were calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2012176860
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表1より、実施例1〜5の方法により得られた薄片状酸化亜鉛粉末は、優れた光学特性を有することがわかる。また、比較例1〜3のように、2N水酸化ナトリウム水溶液の添加時間が30〜70秒の範囲から外れる場合や、比較例4のように混合性指標aが0.45未満の場合、薄片状酸化亜鉛粉末の光学特性が実施例に比べて劣ることがわかる。   From Table 1, it turns out that the flaky zinc oxide powder obtained by the method of Examples 1-5 has the outstanding optical characteristic. Further, when the addition time of the 2N sodium hydroxide aqueous solution is out of the range of 30 to 70 seconds as in Comparative Examples 1 to 3, or when the mixing index a is less than 0.45 as in Comparative Example 4, It can be seen that the optical properties of the zinc oxide powder are inferior to those of the examples.

本発明の製造方法により得られる薄片状酸化亜鉛粉末は、可視領域では透明で、かつ強い紫外線吸収力を有することが望まれている化粧料や塗料等の用途の配合成分として好適である。   The flaky zinc oxide powder obtained by the production method of the present invention is suitable as a compounding component for applications such as cosmetics and paints that are desired to be transparent in the visible region and have a strong ultraviolet absorbing ability.

10 攪拌装置
11 攪拌槽
12 ホモミキサー
13 パドル翼
10 Stirrer 11 Stirrer 12 Homomixer 13 Paddle Blade

Claims (4)

亜鉛塩及び水を含む20L以上の混合物に、下記式(1)におけるaが0.45以上となる攪拌条件下で、該亜鉛塩に対してモル比2.0〜3.0のアルカリを、アルカリ溶液として添加時間30〜70秒で添加する工程を有する、薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法。
s(θ)=e-aθ (1)
(式(1)中、Is(θ)は分離強度、eは自然対数の底、θは混合開始からの攪拌時間(単位:秒)を表す。)
In a mixture of 20 L or more containing a zinc salt and water, an alkali having a molar ratio of 2.0 to 3.0 with respect to the zinc salt under stirring conditions in which a in the following formula (1) is 0.45 or more, A method for producing flaky zinc oxide powder, comprising a step of adding an alkaline solution at an addition time of 30 to 70 seconds.
I s (θ) = e −a θ (1)
(In formula (1), I s (θ) is the separation strength, e is the base of the natural logarithm, and θ is the stirring time from the start of mixing (unit: seconds).)
前記混合物が、更に、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウム、及び塩化カリウムから選択される1種以上の水溶性アルカリ金属塩を含有する、請求項1に記載の薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法。   The method for producing flaky zinc oxide powder according to claim 1, wherein the mixture further contains at least one water-soluble alkali metal salt selected from sodium sulfate, potassium sulfate, sodium chloride, and potassium chloride. 薄片状酸化亜鉛粉末の平均粒径が0.1〜1μmであり、平均粒子厚さが0.005〜0.2μmである、請求項1又は2に記載の薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法。   The method for producing a flaky zinc oxide powder according to claim 1 or 2, wherein the flaky zinc oxide powder has an average particle size of 0.1 to 1 µm and an average particle thickness of 0.005 to 0.2 µm. 薄片状酸化亜鉛粉末の下記式(2)で表わされる光学特性Pが6以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の薄片状酸化亜鉛粉末の製造方法。
P=log(100/T370)/log(100/T500) (2)
(式(2)中、T370及びT370は、それぞれ370nm及び500nmでの吸光度を表す。)
The manufacturing method of the flaky zinc oxide powder in any one of Claims 1-3 whose optical characteristic P represented by following formula (2) of flaky zinc oxide powder is 6 or more.
P = log (100 / T370 ) / log (100 / T500 ) (2)
(In formula (2), T 370 and T 370 represent absorbance at 370 nm and 500 nm, respectively.)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016152176A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 日本碍子株式会社 Method for producing plate-like zinc oxide particle
WO2018230472A1 (en) 2017-06-12 2018-12-20 堺化学工業株式会社 Method for producing hexagonal plate-shaped zinc oxide

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07330334A (en) * 1994-06-01 1995-12-19 Kao Corp Ultraviolet ray-absorbing powder
JPH09137152A (en) * 1987-11-16 1997-05-27 Kao Corp Ultraviolet absorber
JP2001220292A (en) * 2000-02-09 2001-08-14 Japan Science & Technology Corp Oriented flake state zinc oxide and method for producing the same
JP2002284527A (en) * 2001-03-28 2002-10-03 Unitika Ltd Method for producing fine powder of zinc oxide, fine powder of zinc oxide and resin composition containing it
JP2008254990A (en) * 2007-04-09 2008-10-23 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Zinc oxide, method for producing the same, and cosmetic using the same
JP2008254991A (en) * 2007-04-09 2008-10-23 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Zinc oxide, method for producing the same, and cosmetic using the same
JP2008273760A (en) * 2007-04-26 2008-11-13 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Method for producing surface-coated zinc oxide
JP2008273759A (en) * 2007-04-26 2008-11-13 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Zinc oxide and method for producing the same and ultraviolet shielding composition using the same
JP2010521411A (en) * 2007-03-23 2010-06-24 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Method for producing surface-modified nanoparticulate metal oxide, metal hydroxide and / or metal oxide hydroxide

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09137152A (en) * 1987-11-16 1997-05-27 Kao Corp Ultraviolet absorber
JPH07330334A (en) * 1994-06-01 1995-12-19 Kao Corp Ultraviolet ray-absorbing powder
JP2001220292A (en) * 2000-02-09 2001-08-14 Japan Science & Technology Corp Oriented flake state zinc oxide and method for producing the same
JP2002284527A (en) * 2001-03-28 2002-10-03 Unitika Ltd Method for producing fine powder of zinc oxide, fine powder of zinc oxide and resin composition containing it
JP2010521411A (en) * 2007-03-23 2010-06-24 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Method for producing surface-modified nanoparticulate metal oxide, metal hydroxide and / or metal oxide hydroxide
JP2008254990A (en) * 2007-04-09 2008-10-23 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Zinc oxide, method for producing the same, and cosmetic using the same
JP2008254991A (en) * 2007-04-09 2008-10-23 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Zinc oxide, method for producing the same, and cosmetic using the same
JP2008273760A (en) * 2007-04-26 2008-11-13 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Method for producing surface-coated zinc oxide
JP2008273759A (en) * 2007-04-26 2008-11-13 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd Zinc oxide and method for producing the same and ultraviolet shielding composition using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016152176A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 日本碍子株式会社 Method for producing plate-like zinc oxide particle
WO2018230472A1 (en) 2017-06-12 2018-12-20 堺化学工業株式会社 Method for producing hexagonal plate-shaped zinc oxide
KR20200016848A (en) 2017-06-12 2020-02-17 사카이 가가쿠 고교 가부시키가이샤 Method for producing hexagonal plate-shaped zinc oxide
US11203530B2 (en) 2017-06-12 2021-12-21 Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Method for producing hexagonal plate-shaped zinc oxide

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