JP2014094878A - 放熱性に優れる高吸油性窒化ホウ素粉末および化粧料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】BNの一次粒子の平均長径を3〜20μm、かつ該一次粒子のアスペクト比(長径/厚さ)を5〜20、厚さの平均値を0.1μm以上とし、さらに吸油量を100ml/100g〜500ml/100gとする。
【選択図】図1
Description
また、本発明は、上記した窒化ホウ素粉末を用いた化粧料に関し、特に「つや」や「もち」を低下させることなく、隠蔽力を確保して薄塗りを可能ならしめ、また窒化ホウ素粉末の平面方向への劈開性を活かして薄膜状で肌をカバーし、さらには窒化ホウ素の高熱伝導特性を活用して放熱性を飛躍的に改善し、もって冷感の一層の向上を可能ならしめたものである。
例えば、従来から使用されてきているタルクやマイカ、セリサイトなどの無機材は、薄片に劈開はするものの、天然鉱物であるためその粒径や厚みはバラツキが大きいという欠点がある。また、劈開での薄片へのスライドには大きな力を必要とすることから、肌への広がりや膜厚の均一性に問題を残していた。一方、ナイロンパウダーやポリエチレンパウダーなどの樹脂材は、化学的に安定ではあるものの、これ以上劈開しないため肌への広がりが悪く薄塗りは難しいという問題があった。
その理由は、BN粉末は、潤滑性に優れているだけでなく、粉末自体が撥水性で、扁平な形状を有しているため、適切な隠蔽力と付着性を兼ね備えているためと考えられる。
かようなBN粉末の製造方法としては、特許文献1、特許文献2および特許文献3が提案されていて、これらの製造方法により、化学的に安定で扁平な形状を有する窒化ホウ素粉末の供給が期待できる
しかしながら、化粧品使用者においては、特に夏場における化粧品について、皮膚へのぬりの薄膜化を一層高め、かつ放熱性を改善して冷感を向上させるという要求がますます強まっている。
この点、体質顔料として活用されるBN粉末は、化粧品の塗布効果の持続性すなわち「もち」の向上と共に、薄膜化により化粧品の使用量を削減することが期待できる。また、特に夏場における肌からの熱の放出効果を向上させれば、冷感を得て、化粧品使用者における暑さからくる化粧の鬱陶しさを払拭することができる。しかしながら、前掲した特許文献1〜4に記載の従来のBN粉末では、これらの点が十分とは言えなかった。
また、本発明は、上記の窒化ホウ素粉末を使用することにより、「もち」や「のび」の低下を招くことなしに塗りの薄膜・均一化を達成し、併せて放熱性を向上させて一層の冷感を実感できる化粧料を提案することを目的とする。
すなわち、BN粉末の表面が撥水性でかつ吸油量が大きいほど粉末凝集を防止でき、かつBN含有量が多いほど製品は均一に混合でき、「もち」や「薄膜形成」が良好となることが明らかとなった。なお、吸油量は、撥水性の高いBN粉末ほど高くなる傾向にあり、このためには粉体表面の官能基を低減させることが有効である。
現行のプロセスでは、不純物であるホウ素を洗浄によって低減しているが、洗浄効率を高めるために有機系の分散剤が使用した場合には、BN粉末の表面には親水性や有機系の官能基が多量に残留した形態になっている。
その結果、不活性の減圧雰囲気中にて300℃以上で加熱処理することによって、表面官能基を効果的に除去することができ、その結果、撥水性が発現することの知見を得た。
例えば汗など肌から分泌物が出てくると、粉体表面の吸油量の違いに応じて肌表面での状態が大きく異なってくる。つまり、粉体の吸油量が少ないと発汗によって粉体が浮き上がり、「もち」が悪くなる。一方、吸油量が大きいと、粉体の浮き上がりが抑制され、「もち」が向上する。従って、「もち」を向上させるには、粉体すなわちBN粉末の吸油量を向上させる必要がある。
すなわち、BN粉末は扁平な形状を有しており、また多層構造になっている。BN粉末の熱の伝導は異方性を有しており、層の平面方向の方が熱伝導率が良く、厚さ方向に較べると2オーダー高い値となる。従って、BN粉末の放熱特性を向上させるには、BN粒子のアスペクト比(長径/厚さ)を小さくすることが重要である。また、層間の境界は熱伝導の障壁となるため、BN粉末の厚みはできるだけ厚い方が熱伝導には有利である。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
1.扁平形状をなすBNの一次粒子からなり、平均粒径が3〜20μmで、かつ該一次粒子のアスペクト比(長径/厚さ)が5〜20、厚さの平均値が0.1μm以上であり、しかも吸油量が 100ml/100g〜500ml/100gであることを特徴とする放熱性に優れる高吸油性窒化ホウ素粉末。
また、本発明の化粧料によれば、撥水性と吸油性の向上により肌からの汗、分泌物への耐性が向上し「もち」や仕上がりの伸びと透明感(素肌感)の両者を格段に向上させることができる。特に夏場の発汗が多い季節には、使用するBNの放熱性により肌表面からの放熱性を向上させることで発汗を抑制できる。
ファンデーションの肌へ塗布した場合の薄膜化は、1回当たりの高価なファンデーションの使用量を減じる効果がある。
図1に、本発明のBN粉末の形状(同図(a))を従来のBN粉末(同図(b))と比較して模式図で示す。
図1に示したとおり、BN粉末は扁平な形状有しており、また多層構造になっている。そして、BN粉末の熱の伝導は平面方向の方がはるかに高く、厚さ方向に較べると2オーダー高い値となる。従って、BN粉末の放熱特性を向上させるには、BN粒子のアスペクト比(長径/厚さ)を小さくすることが有効と考えられる。
そこで、発明者らは、BN粉末の放熱性(厚さ方向の熱伝導)を向上させる上で必要なアスペクト比(長径/厚さ)について検討した結果、このアスペクト比は5〜20とする必要があることが判明した。このアスペクト比が5に満たないとBNの特長である滑りが悪化し、一方20を超えると厚さを厚くしても十分な放熱性を得ることは難しい。
そこで、この観点から、BN粉末一次粒子の適正厚みについて検討したところ、平均で0.1μm 以上とすることにより、厚さ方向の熱伝導が向上することが判明した。好ましくは0.2μm 以上、望ましくは0.5μm超えが良い。なお、一次粒子の厚みがあまりに厚くなると、肌に延ばして塗布した場合に透明感が低下するとともに平面が平滑に維持できなくなるので、上限値は2μm 程度とするのが好ましい。
一次粒子の平均粒径が3μmに満たないものは製造が困難であり、一方20μmを超えると配向性が出て、凝集体の密度が低下する(空隙率が増加する)。
なお、一次粒子の平均粒径は、長径の平均値で表すものとする。
まず、撥水性について説明する。
撥水性の評価法としては、各種方法が提案されていて、代表的な方法は粉体と液体との接触角から撥水性を評価する方法である。しかしながら、この評価方法は、定性的で傾向を見ることはできても、定量的な評価は難しかった。
そこで、本発明では、定量的な方法として粉体の浸透性、ぬれ性解析装置(株式会社三ツワフロンテック製)を用い、JIS A 6909(透水試験B法)に準拠した透水試験を採用することにした。この方法は粉体充填カラムの底面で対象とする溶媒と接触させて、充填層への溶媒の浸透状態を目視により測定して浸透速度を測定する方法である。
この透水試験において、水の浸透速度を1mm2/s未満とすることが好ましい。というのは、この浸透速度が1mm2/s以上であるとBN粉末の表面に官能基の存在が免れ得ず、満足いくほどの高撥水性が得られないからである。より好ましくは0.8mm2/s以下である。なお、この浸透速度の下限については、特に制限されることはなく、ゼロであっても良い。
また、官能基の量は粉体の比表面積とも相関がみられ、比表面積が20m2/gを超えると撥水性は大きく低下する。また、比表面積が大きくなると表面の活性度が向上し粒子同士の結合が強くなり凝集粒を生成するためザラツキ感が強くなるので、凝集体の比表面積は1〜20m2/gの範囲、さらに好ましくは1〜10m2/gの範囲とする。
また、BN粉末のpHは、同様に安全性の観点からは5〜9程度の中性であることが好適である。なお、BN粉末のpHは、医薬部外品原料規格2006(薬事日報社)の規定に準じて測定した。
吸油量は、化粧料の仕上がりおよび「もち」に密接に関係する事項であり、その値が高いほど好ましい。
タルクや従来のBN粉末の吸油量は、80ml/100g前後にすぎなかった。しかしながら、本発明では、不活性の減圧雰囲気中で加熱処理を施すことにより、BN粉末表面の官能基を低減させて吸油量を100ml/100g以上に高めることができる。好ましい吸油量は110ml/100g以上である。一方、この吸油量があまりに大きくなると化粧品の製造時のコンパウンドの粘度や嵩密度等の変動が大きくなる問題が生じるので、吸油量の上限は500ml/100gとした。
そして、本発明のBN粉末を配合したファンデーションを塗布した後の塗膜としての熱伝導率は0.1〜5.0 W/m・Kとすることが好ましい。
本発明では、B4C粉とB酸化物を混合したのち、1600〜2200℃の温度域で一段または二段の窒化処理および脱炭処理を施して、BN粒子を析出させ、ついで得られた凝集体を破砕・分級することによってBN粒子を合成する。その後、洗浄処理によりホウ酸を除去したのち、不活性の減圧雰囲気中にて300℃以上で加熱処理することによって、粉体表面の官能基を効果的に除去する。この加熱処理により、高撥水性および高吸油性も併せて発現する。
また、加熱温度を1600〜2200℃としたのは、処理温度が1600℃に満たないと十分に結晶が成長した粉末が得られず、一方2200℃を超えると欠陥を生じ易くなって透明感が低下するからである。
また、このときの雰囲気は、不活性雰囲気でかつ0.01MPa以下の減圧雰囲気とすることが好ましい。これにより、分離した官能基が効果的に系外に排除され、再吸着を防止することができる。
すなわち、白粉、下地料、フェイスカラー、頬紅、口紅、アイシャドウ、アイライナー、マスカラおよびマニュキュア等のメイクアップ化粧料、日焼け止め料、クリーム、乳液、化粧水、美容液およびパック等のスキンケア化粧料、ボディ用化粧料、頭髪用化粧料などに好適に使用することができる。
ここに、上記したような化粧料の基本成分については特に制限はなく、従来から公知のものを使用することができ、要は、従来の成分中のBN粉末や無機粉体(例えばタルク、雲母、セリサイト、無水ケイ酸、酸化アルミニュウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニュウム)に代えて、本発明の積層状になる窒化ホウ素粉末を用いればよいのである。
市販の炭化ホウ素粉末(B4C)を44μm の篩いにかけ、篩を通過した炭化ホウ素粉末:100gと、ボロン酸化物(B2O3):1gとを、Vブレンダーを用い均一な混合粉とした。
ついで、得られた混合粉を、ルツボに入れ、窒素気流中にて2000℃に10時間保持する焼成を行った。
ついで、得られた焼成生成物を、ピンミル(ホソカワミクロ製)により粉砕したのち、44μm の篩いにかけ、篩い下80gを、同様に篩処理した三酸化二ホウ素:30gと混合した。この混合粉を、カーボンルツボ内に入れ、窒素気流中にて2000℃,5時間の脱炭処理を施して、第二焼成生成物を得た。
得られた第二焼成生成物を、粉砕後、風力分級して粒径の大きさを調整した。ついで、このBNを、溶媒がエタノールで固形物濃度が10%になるように調整して洗浄・乾燥し可溶性ホウ素量を100ppm以下に低減したBN粉末とした。
ついで、さらに、得られた粉末を、0.005MPaの減圧窒素中にて600℃,10hの加熱処理を施した。
かくして得られたBN粉末の諸特性を表1に示す。
また、得られたBN粉末の撥水性(浸透速度)、吸油量、溶出B量およびpHについて調べた結果を表1に併記する。
さらに、比較のため、従来のBN粉末およびタルクについても、同様の調査を行った結果を、表1に併せて示す。
(1) 撥水性
JIS A 6909(透水試験B法)に準拠した透水試験を行い、その時の水の浸透速度を測定した。
具体的には、粉体湿潤浸透解析装置PW-500(三ツワフロンテック製)を使用し、内径10mmのカラムに粉末1gを充填して、下部の接液面からの「ぬれ高さ」を経過時間毎に測定して、浸透速度を算出した。
(2) 吸油量
JIS K 5101に規定される「吸油量」に準拠した試験により、吸油量を測定した。
具体的には、粉末2gを時計皿に秤取り、精製あまに油をビュレットから1滴ずつ添加する。添加する度にスパチュラで練りこむ。これを繰り返し割れたり分離したりせずになめらかな硬さになったところを終点とする。測定値を粉末100gに換算した値を吸油量とする。
(3) 溶出B量
医薬部外品原料規格2006の規定に準じて溶出B量を測定した。
具体的には、粉体2.5gをテフロン(登録商標)製ビーカーに秤取りエタノール10mlを加えて良くかき混ぜ、さらに新たに煮沸した冷却した水40mlを加えてかき混ぜた後、50℃で1時間加温する。その後に、この液を濾過して濾液中のBを測定する。
(4) pH
医薬部外品原料規格2006の規定に準じてpHを測定した。
具体的には、粉体2.5gにエタノール10mlを加えて良くかき混ぜ、さらに新たに煮沸した冷却した水50mlを加えてかき混ぜた後、濾過して濾液のpHを測定する。
(5)平均粒径
電子顕微鏡によりn=100個の粒子について長径を測定し、その平均値を平均粒径とした。
(6) アスペクト比および厚さ
電子顕微鏡によりn=100個のBN粒子の厚さと長径を測定し、測定結果から、アスペクト比(長径/厚さ)を求めた。
同図(a),(b)の比較から明らかなように、本発明BN粉末(No.1)は、従来のBN粉末に比べて、アスペクト比が小さく、かつ厚みが大きい形状を有していることが分かる。
発明例1(パウダーファンデーション)
(成分) (配合量%)
・窒化ホウ素(表1のNo.1) 20.0
・N−ラウロイルリジン処理(5%)ベンガラ 1.0
・N−ラウロイルリジン処理(5%)黄酸化鉄 4.0
・N−ラウロイルリジン処理(5%)黒酸化鉄 0.5
・パーフルオロアルキルリン酸ジエタノールアミン処理酸化チタン(♯1) 10.0
・シリコーン(2%)処理微粒子酸化チタン 2.0
・N−ラウロイルリジン処理(5%)セリサイト 29.0
・パーフルオロアルキルリン酸ジエタノールアミン処理合成金雲母 10.0
・パーフルオロアルキルリン酸ジエタノールアミン処理タルク 10.0
・架橋型シリコーン粉末(トレフィルE-505C、東レ・ダウコーニング社製) 0.3
・ウレタンパウダー(PLASTIC POWDER CS-400、東色ピグメント社製) 2.0
・メチルパラベン 0.1
・デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1
・メチルポリシロキサン(KF-96A(6CS)、信越化学工業社製) 4.0
・リンゴ酸ジイソステアリル 1.5
・トリ2−エチルヘキサン酸グリセリル 2.0
・ワセリン 0.5
・パラメトキシケイ皮酸2−エチルヘキシル 3.0
(♯1)タイペークCR−50(石原産業社製)をパーフルオロアルキルリン酸ジエタノールアミン(5%)で被覆処理したもの。
(成分) (配合量%)
・窒化ホウ素(表1のNo.1) 15.0
・シリコーン処理(2%)ベンガラ 0.3
・シリコーン処理(2%)黄酸化鉄 0.5
・シリコーン処理(2%)黒酸化鉄 0.05
・シリコーン処理酸化チタン(♯2) 5.0
・シリコーン処理酸化亜鉛 1.0
・(酸化鉄/酸化チタン)焼結物 1.0
・ポリアクリル酸アルキル(GBX-10S、ガンツ化成社製) 3.0
・シルクパウダー 1.0
・板状硫酸バリウム 35.0
・シリコーン処理(2%)タルク 31.75
・メチルパラベン 0.1
・デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1
・ワセリン 1.0
・ジメチルポリシロキサン 1.0
・トリ2−エチルヘキサン酸グリセリル 2.0
・イソノナン酸イソノニル 2.0
・オクチルドデカノール 1.0
(♯2)石原産業のタイペークCR−50に2%シリコン処理したもの。
(成分) (配合量%)
・窒化ホウ素(表1のNo.1) 20.0
・シリコーン処理(2%)ベンガラ 0.4
・シリコーン処理(2%)黄酸化鉄 1.0
・シリコーン処理(2%)黒酸化鉄 0.2
・シリコーン処理酸化チタン 8.0
・N−ラウロイルリジン粉末 15.0
・雲母チタン 4.0
・タルク 27.2
・セルロースセルロビーズD−5(大東化成工業社製) 5.0
・コーンスターチ(日食コーンスターチ、日本食品化工社製) 15.0
・メチルパラベン 0.1
・デヒドロ酢酸ナトリウム 0.1
・流動パラフィン 1.5
・メチルフェニルポリシロキサン(FZ-209、東レ・ダウコーニング社製) 2.0
・ワセリン 0.5
(成分) (配合量%)
・窒化ホウ素(表1のNo.1) 25.0
・イソノナン酸イソオクチル 5.0
・オキシステアリン酸ヘキシル 8.0
・トリオクタン酸グリセリル 4.0
・ワセリン 1.0
・赤色226号 1.0
・グンジョウ 5.0
・雲母チタン 10.0
・コンジョウ処理雲母チタン 8.0
・酸化チタン被覆ガラスフレーク 2.0
・酸化チタン被覆合成金雲母 1.0
・ナイロンパウダー 5.0
・タルク 15.0
・シリコーン処理(2%)セリサイト 10.0
(成分) (配合量%)
・窒化ホウ素(表1のNo.1) 15.0
・有機チタネート処理ベンガラ 0.2
・有機チタネート処理黄酸化鉄 0.5
・有機チタネート処理黒酸化鉄 0.05
・無水ケイ酸(サンスフェアH-122、旭硝子社製) 5.0
・有機チタネート処理酸化チタン(♯3) 3.0
・シリコーン処理微粒子酸化亜鉛 2.0
・低融点パラフィン 10.0
・シリコーンゲル(KSG-16、信越化学社製) 2.0
・パラメトキシケイ皮酸2−エチルヘキシル 1.0
・メチルパラベン 0.2
・フェノキシエタノール 0.1
・ミリスチン酸イソセチル 残量
(♯3)タイペークCR−50(石原産業社製)を有機チタネートで被覆処理したもの。
(成分) (配合量%)
・窒化ホウ素(表1のNo.1) 15.0
・パラフィンワックス 3.0
・合成炭化水素ワックス 3.0
・エチレンプロピレンコポリマー 3.0
・セレシン 3.0
・マイクロクリスタリンワックス 3.0
・ワセリン 5.0
・重質流動イソパラフィン 25.0
・ラウロイルグルタミン酸ジ(オクチルドデシル/フィトステリル/ベヘニル)10.0
・トリイソステアリン酸ポリグリセリル 5.0
・スクワラン 5.0
・水添ポリデセン 5.0
・トコフェロール 0.1
・赤色201号 0.1
・赤色202号 0.1
・酸化鉄 0.5
・シリカ 3.0
・シリカ処理雲母チタン(TIMIRON SPLENDID RED、メルク社製) 1.5
・酸化チタン被覆ガラスフレーク(メタシャインMC1120RS、日本板硝子社製) 2.0
・トリ(カプリル・カプリン酸)グリセリン 残量
上記した発明例1〜6の窒化ホウ素(No.1)の代りに、表1に示したタルクを用いた組成の化粧料。
比較例7
実施例1の窒化ホウ素(No.1)の代りに、表1に示した従来の窒化ホウ素を用いた化粧料。
なお、上記の各種性質は、本発明品および比較品を、化粧品評価専門の調査パネル20名に使用してもらい、各調査パネルが5段階の評価基準に基づいて評価した。特に使用量については、各パネルに10gの化粧品を2〜3ヶ月間で使用してもらったときの使用量削減率で示した。
また、全調査パネルの評点の平均値を算出し、次の4段階の判定基準により判定した。
5:非常に良好
4:良好
3:普通
2:やや不良
1:不良
判定基準
◎:4.5以上
○:3.5以上、4.5未満
△:2.5以上、3.5未満
×:2.5未満
さらに、発明例1のパウダーファンデーションを、厚み:1mm、径:10mmの円板形状に成形し、この成形体の熱伝導率について調査した結果、0.5 W/m・Kという高い熱伝導率を得ることができた。
Claims (6)
- 扁平形状をなすBNの一次粒子からなり、平均粒径が3〜20μmで、かつ該一次粒子のアスペクト比(長径/厚さ)が5〜20、厚さの平均値が0.1μm以上であり、しかも吸油量が100ml/100g〜500ml/100gであることを特徴とする放熱性に優れる高吸油性窒化ホウ素粉末。
- 水の浸透速度が1mm2/s未満の高撥水性を有することを特徴とする請求項1に記載の放熱性に優れる高吸油性窒化ホウ素粉末。
- 可溶性ホウ素量が100ppm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の放熱性に優れる高吸油性窒化ホウ素粉末。
- 比表面積が1〜20m2/gで、酸素含有量が1.5質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の放熱性に優れる高吸油性窒化ホウ素粉末。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の窒化ホウ素粉末を含有する化粧料。
- 前記化粧料における前記窒化ホウ素粉末の含有量が1〜60質量%であり、塗膜の熱伝導率が0.1〜5.0 W/m・Kであることを特徴とする請求項5に記載の化粧料。
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