JP2881913B2

JP2881913B2 - 紫外線遮蔽透明フレーク状粒子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2881913B2
Application number: JP4082590A
Authority: JP
Inventors: 真久米; 国雄中口
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1999-04-12
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: JPH03243666A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の利用分野］本発明は、日焼け防止のための化粧品、施設園芸に用
いられるプラスチックフィルム、紫外線による劣化を防
止するための塗料、樹脂物品ないし表面保護膜に混入し
て使用するための紫外線遮蔽透明フレーク状粒子に関す
る。

［従来技術］近年、酸化チタンが表面にコーティングされた微細な
薄片状雲母を含む化粧品が日焼け防止用として用いられ
るようになった。上記化粧品において、乳剤、クリーム
状物質ないしファウンデーションに混入された、表面に
酸化チタンがコーティングされた薄片状の雲母微粒子に
よって、紫外線防止効果が得られる。

しかし、これ等の酸化チタンの結晶がアナターゼであ
る場合は、光触媒効果による皮膚に対する強力な酸化作
用があり、安全衛生上の問題点が指摘されるようになっ
た。そこで、上記酸化チタンの結晶形を比較的光触媒作
用の小さいチル型に転移させる場合は、このために、酸
化チタンにスズ化合物を添加して通常は900℃以上の高
温で焼成を行なっている。この場合、上記焼成時に雲母
が500℃以上の高温で水を少しずつ放出して分解するこ
とのために、薄片状の形態がくずれ、製品の光沢ないし
滑らかさが損なわれるという不都合があった。

また、ビニルハウスを用いた施設演芸においては、害
虫の行動性が太陽からの近紫外光が遮られた環境で著し
く低下することを利用して、紫外光をカットできるプラ
スチックフィルムが用いられるようになった。この場
合、通常、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、
サリチル酸エステル系ないしはアクリロニトリル系等の
有機材料を紫外線吸収剤としてプラスチックフィルムに
混入して用いられるが、これ等の紫外線吸収剤はその寿
命の点で問題があった。

更に、本発明者等は先に紫外線吸収フレーク状ガラス
を提案した。（特開昭63−307142）上記提案では、紫外
線吸収剤はガラス中に溶解されている３価の鉄イオンお
よび３価のセリウムイオンであるため、安全性および寿
命において上述の従来技術における不都合は解決されて
いる。しかし、特に強い紫外線吸収効果が望まれる場合
には、３価の鉄イオンの濃度を高くする必要がある。こ
の時、上記鉄イオンの吸収が一部可視光域に入ってくる
ため、白色度が低下するという不都合があった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、従来の日焼け防止化粧品での雲母チタンの
上述の問題点、即ち、アナターゼによる光酸化作用、及
び高温焼成による雲母の分解などの不具合を解決するこ
とを目的とする。また、従来の有機質紫外線吸収剤が、
紫外線による分解のため寿命が短いという不具合を解決
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、透明フレーク状ガラス粒子の表面が酸化亜
鉛（ZnO）を含む層で被覆された紫外線遮蔽透明フレー
ク状粒子である。前記酸化亜鉛を含む層は酸化亜鉛を10
〜75重量％およびバインダー、例えばSiO₂に換算してオ
ルガノポリシロキサンを25〜90重量％それぞれ含有す
る。前記層の厚みは好ましくは0.05〜２μｍである。

また透明フレーク状粒子の表面に酸化亜鉛を含む層を
被覆するには、好ましくは次の方法すなわち、SiO₂に換
算して５〜30重量パーセントのオルガノシロキサン、４
〜15重量パーセントのZnOの微粒子結晶、および60〜80
重量パーセントのアルコール、エステル等の有機溶媒の
混合液100部に対し、透明フレーク状ガラス粒子40〜300
部を混合し、撹拌しながら乾燥し、次いで80℃〜500℃
の温度で数分から数時間加熱保持することにより得られ
る。この様にして膜形成を行なう場合、最大60μｍ程度
の膜厚を得ることができる。この場合は、オルガノポリ
シロキサンとZnOの微粒子結晶との被膜が形成され、オ
ルガノポリシロキサンはその内部にアルキル基を一部残
しており、ZnOの微粒子結晶はオルガノポリシロキサン
中に分散された状態になっている。

本発明において用いられるオルガノシロキサンとして一般式 R_c ⁴−Si−（OR⁵）_4-c （式中R⁴は炭素数１〜３の炭化水素基、R⁵は炭素数１〜
３の炭化水素基、ｃは１または２である。）で示される
有機珪素化合物またはその加水分解物が好適に用いられ
る。この一般式で示される有機珪素化合物としては、下
記の様なものが挙げられる。すなわち、ジメチルジメト
キシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエ
トキシシラン等である。オルガノポリシロキサンの膜は
バインダー機能を有しているため、ZnO微粒子等を混入
した被膜を形成させることが可能である。この種の材料
は、既に無機塗料として市場で入手可能である。（例え
ば、神東塗料（株）：商品名「グラセラム」）。

本発明の好適な態様に合致した、ZnO微粒子を混入し
たオルガノシロキサン溶液において、SiO₂に換算して５
〜30重量パーセントのオルガノシロキサンとしたのは、
５％より少なくすることは溶媒の量を多くすることにな
り不経済であり、かつ一回のコーティング操作で得られ
る被膜の厚味が0.1μｍ未満と薄くなりZnO微粒子をフレ
ーク状粒子に固定するためのバインダ量として低く不十
分である。また30％以上になると上記混合液の安定性が
劣化するだけでなく、上記液の粘性が高くなる結果、被
膜厚味が２μｍを越えるようになり、フレーク状粒子の
厚味に比してコーティング厚味が大きくなり過ぎ、粒子
が粗大化するため、例えば化粧品用素材として不適当に
なるからである。

また上記液において４〜15重量パーセントのZnO微粒
子としたのは、下限では紫外線吸収効果が低下し、上限
を越えると上記液の安定性が低下し、沈澱物を生じ易く
なるためである。またアルコール、エステル等の溶媒の
割合を60〜80重量パーセントとしたのは、フレーク状粒
子へのコーティング作業性が良好な範囲を考慮したこと
による。また下限未満以下では不経済となる。このZnO
微粒子としては直径が5nm以上で100nm未満の結晶が用い
られ、一般に市販されている品を使用することができ
る。

また、上記の最終の加熱処理は、オルガノシロキサン
の脱水および脱アルコールによる成膜のために必要であ
り、80℃以下では硬化が不十分であり、500℃以上では
滑り性が低下する。熱処理に要する時間は、80℃では数
時間、例えばフレーク状粒子の量が1kgでは約30分程度
でよく、また500℃では数分で十分である。例えばフレ
ーク状ガラス粒子の量が500gの場合、ルツボ中に装入し
て500℃１時間保持しても、滑り性は失われないが、550
℃となる10分以上で滑り性がなくなる。滑り性が生じる
理由はよく判らないが、残存するアルキル基の作用によ
るものと考えられる。

本発明に用いられる透明フレーク状ガラス粒子として
は、厚味が0.3〜４μｍ、直径が２〜100μｍ、アスペク
ト比が２〜100のものが通常用いられる。

［作用］本発明の方法により作成されたフレーク状粒子の表面
は、ZnOの微粒子（粒径は例えば20〜30nm）が固定され
ているため、透明でかつ紫外線吸収効果を有する。特に
オルガノポリシオキサンを含有させる場合には、フレー
ク状粒子表面の滑り性が良くなるため、例えばファンデ
ーション等の化粧品素材として使用する場合、肌への伸
びが良く、また湿気等のためにフレーク状粒子が二次凝
集を起こすようなことはない。また、ZnO自身は、人体
に対し安全である。更に、オルガノポリシロキサンを含
有させた場合の膜は、化学的耐久性および耐水性にすぐ
れるため、フレーク状ガラス粒子がアルカリ金属酸化物
を含む場合であっても、アルカリ溶出による皮膚への影
響を心配することはない。

実施例１オルガノシロキサン（メチルトリメトキシシランとエ
チルトリメトキシシランの混合物）30％（SiO₂に換算し
て約27％）、およびイソプロピルアルコール70％からな
る混合液（神東塗料（株）、商品名グラセラム＃300）1
00部に対し、ZnO結晶微粒子（住友セメント（株）：粒
径20〜40nm）12部を加え、超音波ホモジナイザーで分散
された懸濁液350gをフレーク状ガラス（日本硝子繊維
（株）製、商品名、ガラスフレークRCFFX5、厚味1.5μ
ｍ×巾５μｍ）500gに加え、乳鉢中で撹拌しながら、イ
ソプロピルアルコールを撹拌せしめた。なお、もしこの
時の乾燥が不十分であると以後の硬化処理の後にフレー
ク状粒子の二次凝集によるかたまりを生じるため、もう
一度軽く再粉砕する必要が生じる。さて、以上のように
乾燥されたフレーク状ガラスの粒子はサラサラした状態
になっている。これを乾燥器中で180℃−15分間保持し
た後、取り出して、紫外線遮蔽透明フレーク状粒子を得
た。

このフレーク状粒子の表面には約0.08μｍ厚みの、Zn
Oおよびオルガノポリシロキサンからなる層（ZnO 30重
量％、オルガノポリシロキサン 70重量％）で被覆され
ていた。このフレーク状粒子の紫外線吸収率は、フレー
ク状ガラスの表面積および使用したZnO微粒子懸濁液の
量から計算で求めた。表面積当りのZnO量が等しくなる
ように上記懸濁液をスライドガラスにコーティングした
試料について測定した。その結果、フレーク状粒子一枚
当り、紫外線吸収率は30％（波長360nm）であった。そ
して可視光透過率は、反射を除き、約100％であった。
なお、被覆しないフレーク状ガラスの紫外線吸収率は約
１％（波長360nm）であった。

［効果］以上で詳述した如く、本発明の紫外線遮蔽透明フレー
ク状粒子は、385nm以下の波長の紫外線を吸収する一
方、可視光域では光吸収がないため、白色度が要求され
る場合に、特に適している。また、膜にZnOのほかにオ
ルガノポリシロキサンを含有させた場合には、上記粒子
は滑り性が著しく向上するため、例えば化粧品素材とし
た場合、肌への伸びが良くなる利点を生じ、また長期間
保存等においても湿気による二次凝集の心配がなくな
る。また上記フレーク状粒子は、薄片形であるため、塗
料のフィラーないしは化粧品の場合、下地に対する被覆
効果に優れている。更に、プラスチックフィルム、繊維
強化プラスチック等のフィラーとした場合は、アスペク
ト比が大きいため補強効果を生じ、またマトリックス樹
脂の紫外線による劣化を防止する等の利点もある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｋ 9/06 Ｃ０８Ｋ 9/06 Ｃ０９Ｄ 7/12 Ｃ０９Ｄ 7/12 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09C 1/00 - 3/12 C08K 9/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明フレーク状ガラス粒子の表面が、5nm
以上で100nm未満の粒径の酸化亜鉛微粒子を10〜75重量
％、およびバインダーを25〜90重量％それぞれ含有する
層で被覆された紫外線遮蔽透明フレーク状粒子。
【請求項２】前記バインダーはオルガノポリシロキサン
であり、その含有量はSiO₂に換算したものである特許請
求の範囲第１項記載の紫外線遮蔽透明フレーク状粒子。
【請求項３】前記層の厚みは0.05〜２μｍである特許請
求の範囲第１項または第２項記載の紫外線遮蔽透明フレ
ーク状粒子。
【請求項４】SiO₂に換算して５〜30重量パーセントのオ
ルガノシロキサン、４〜15重量パーセントの5nm以上で1
00nm未満の粒径のZnO微粒子、および60〜80重量パーセ
ントの有機溶媒の混合液100重量部に対し、透明フレー
ク状ガラス粒子40〜300重量部を混合し、この混合物を
撹拌しながら乾燥し、次いで加熱することを特徴とす
る、透明フレーク状ガラス粒子の表面が、ZnOおよびオ
ルガノポリシロキサンを含有する層で被覆された紫外線
遮蔽透明フレーク状粒子の製造方法。