JP3453872B2 - 酸化亜鉛含有球状シリカの製造方法 - Google Patents
酸化亜鉛含有球状シリカの製造方法Info
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Description
カの製造方法、特に、化粧品原料、塗料添加剤、樹脂添
加剤などに用いられる紫外線遮蔽能を有する酸化亜鉛含
有球状シリカの製造方法に関する。
て、化粧品原料、樹脂添加剤、塗料添加剤、ガラス等の
コーティング剤成分に用いられている。
的として、粒子を微細化することが試みられている。例
えば、特開昭60−231607号公報には、最大粒径
0.1μm以下で平均粒径10〜60nmの微粒子酸化
亜鉛を化粧料に配合することが開示されている。特開昭
62−84017号公報には、平均粒子径20nm以下
の酸化亜鉛が化粧用組成物として開示されている。特開
昭62−228006号公報には、平均粒径70〜30
0nmの酸化亜鉛を配合した化粧料が開示されている。
また、粒径が0.1μm以下の酸化亜鉛を分散させた塗
料組成物が、特開平2−265976号公報に開示され
ている。
やすく、分散配合することが困難であった。また、比表
面積が大きくなることにより活性が強くなり、いっしょ
に配合した有機成分を分解する傾向がある。そこで、分
散性を向上させるために、特開昭63−119418号
公報では、担体表面に固着剤により酸化亜鉛微粒子を固
着した顔料が提案されている。また、分解活性を抑える
ために、特開平3−183620号公報では、表面をA
l、Siなどの酸化物で被覆した酸化亜鉛が提案されて
いる。
のは、表面に酸化亜鉛が露出しているために、活性が高
く、流動性が悪いという問題がある。また、微粒子の酸
化亜鉛を他の金属酸化物で被覆したものはもとの酸化亜
鉛の形状を保持しているため、流動性が低く化粧料に配
合した場合は使用感が悪いという問題があった。
書において顔料を分散したケイ酸塩を酸でゲル化する球
状シリカの製造方法が開示されているが、紫外線遮蔽効
果の観点からは反応条件が適当でなく、性能が不十分で
ある。
線の遮蔽効果が高く、かつ、流動性、滑沢性が良好で化
粧料などに容易に分散配合することが可能で、かつ、同
時に有機成分を配合した場合にそれを分解する活性が低
い紫外線遮蔽用の粉体を得ることを目的とする。
酸塩水溶液に、粒子径が0.01〜0.5μmの酸化亜
鉛を、アルカリケイ酸塩水溶液中のSiO 2 と酸化亜鉛
の合計量に対して10〜60重量%の含有量で分散させ
た分散液を、界面活性剤を含む有機溶剤中で乳化した
後、炭酸ガスによりゲル化させる酸化亜鉛含有球状シリ
カの製造方法である。
であることが必要である。粒子径が0.5μmを超える
と紫外線の遮蔽効果が低くなるので不適当である。ま
た、0.01μmより小さい場合も紫外線の遮蔽効果が
低くなるとともに、遮蔽できる波長領域が短波長側にシ
フトするので好ましくない。酸化亜鉛の平均粒子径が
0.03〜0.3μmである場合はさらに好ましい。
量は、アルカリケイ酸塩水溶液中のSiO2 と酸化亜鉛
の合計量に対して10〜60重量%が適当である。酸化
亜鉛の含有量が10重量%に満たない場合は、紫外線の
遮蔽効果が不足するので好ましくない。酸化亜鉛の含有
量が60重量%を超える場合は、球状のシリカが得るこ
とが困難であり、また、可視光における透過率が低下し
て、化粧料などの用途に適さなくなるので不適当であ
る。
としては特に制限はないが、経済的理由によりナトリウ
ムがもっとも好ましい。水溶液の濃度は、SiO2とし
て5〜30重量%が好ましい。
拌ミル、超音波分散機などによりアルカリケイ酸塩中に
分散させることができる。また、分散剤も適宜併用する
ことができる。
物質が好ましい。たとえば、ヘキサン、オクタンなどの
脂肪族炭化水素、キシレン、トルエンなどの芳香族炭化
水素、クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロ
ロエチレンなどの塩素化炭化水素、トリクロロトリフル
オロエタン、ジクロロトリフルオロエタン、ジクロロフ
ルオロエタン、ジクロロペンタフルオロプロパンなどの
クロロフルオロカーボン類が好ましい。
ール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、
ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビ
タン脂肪酸エステルが好ましい。その使用量は、0.0
5〜10重量%が好ましい。
酸化亜鉛を分散したアルカリケイ酸塩水溶液を加えて乳
化する。W/O型の乳化液が形成されるように、有機溶
剤に対し、水溶液が容積比で0.1〜1の範囲で加える
のが好ましい。乳化は、タービン式撹拌機、高速せん断
式乳化機などの手段によって行うのが好ましい。乳化液
において、アルカリケイ酸塩水溶液の粒子は、平均粒子
径が0.1〜100μmであることが好ましい。
より、アルカリケイ酸塩水溶液をゲル化させる。本発明
においては乳化させた状態でゲル化させるため、球状の
シリカゲルが得られる。酸化亜鉛は、水溶液中に分散し
た状態を保持したままゲル化し、シリカゲルマトリック
ス中に分散する。
分以上になる条件で炭酸ガスを導入することが好まし
い。この乳化液に炭酸ガスを導入すると、ある時点で乳
化液の粘度が急激かつ明瞭に増大するのが目視でも十分
観察できるので、その時点をもってゲル化開始時間とし
た。ゲル化開始時間が4分より短い場合は、生成したシ
リカゲル粒子中の酸化亜鉛の分散状態が適当でなく紫外
線遮蔽効果が劣るので好ましくない。ゲル化開始時間
は、炭酸ガスの流量、分圧などを変えることにより調整
することが可能である。ゲル化開始時間が5分以上であ
る場合は、さらに好ましい。
宜加熱処理や薬液処理することにより、酸化亜鉛含有球
状シリカの水系スラリー(以下、合成直後のスラリーと
いう)が得られる。合成直後のスラリーは、主として酸
化亜鉛含有球状シリカと炭酸アルカリとを含んでおり、
酸化亜鉛含有球状シリカは分離後、適宜洗浄し乾燥す
る。
いる場合、酸化亜鉛含有球状シリカを水に分散させたと
きのpH(本明細書では、水に分散させて得た10重量
%スラリーのpHとする。以下、単にシリカのpHとい
う)は7〜9のほぼ中性であることが望ましい。通常の
シリカの場合、シリカスラリーに酸を加えてpHを6以
下にした後、濾過洗浄することによりシリカのpHを7
程度にすることができるが、酸化亜鉛を含有したシリカ
の場合pHを6以下にすると酸化亜鉛が溶解し、含有量
が減少するばかりでなく、排液の処理に多大の費用がか
かることとなる。しかし、次のような洗浄方法を採用す
ると、酸化亜鉛の含有量をほとんど変化させずにシリカ
のpHを7〜8にすることができるので好ましい。
を濾過し、常圧若しくは加圧下で炭酸ガスを溶解した水
で所要の純度になるまで洗浄する方法である。炭酸ガス
は飽和していることが望ましいが、未飽和であってもよ
い。炭酸ガスが溶解した水のpHは、3.3(飽和の場
合)〜4の範囲にあることが好ましい。たとえば、同程
度のpHを有する希塩酸、希硫酸、希硝酸を使用する場
合は、所望のpHのシリカが得られないので不適切であ
る。
ガスを吹き込み、pHを5〜7にした後で濾過する方法
である。この操作は、所要の純度になるまで1回以上繰
り返し行うことが望ましい。
場合は、機構は不明であるが、シリカのゲル化が酸化亜
鉛の分散状態にとって好適な条件で進行するものと考え
られる。炭酸ガスは、いったん有機溶媒に溶解した後
で、アルカリケイ酸塩と反応していると考えられる。
またはシリカスラリーへの炭酸ガスの吹き込みにより難
溶性の亜鉛の炭酸塩を形成することによりナトリウム等
の不純物のみを選択的に洗浄除去することが可能にな
り、シリカのpHをほぼ中性にし、かつ亜鉛の溶出を抑
えることができると考えられる。
水87.3gで希釈したケイ酸ナトリウム水溶液中に、
平均粒子径0.26μmの酸化亜鉛45gを加え、ホモ
ミキサーで10分撹拌して分散させた。この分散液を、
トリクロロトリフルオロエタン960mlにソルビタン
モノオレイン酸エステル3.36gを溶解した溶液に投
入し、ホモミキサーで乳化させた。この結果W/O型の
乳化液が形成され、ケイ酸ナトリウム水溶液の平均粒径
は約6μmであった。
(CO2 濃度10容積%)を吹き込みゲル化させた。ゲ
ル化開始時間は5.5分であった。炭酸ガスを15分間
吹き込んだ後、トリクロロトリフルオロエタンを分離
し、球状シリカと水からなるスラリーを得た。このスラ
リーのpHは9.0であった。
分の100倍の飽和炭酸水(pH=3.3)で洗浄し、
乾燥した。得られた酸化亜鉛含有球状シリカの酸化亜鉛
の含有量は32重量%、pHは7.3、平均粒径は5.
5μmであった。シリカのpHはシリカ5gを純水45
gに入れ10分間撹拌した後スラリーのpHを測定し
た。
ケーキに固形分の20倍の純水を加えて再度スラリー化
した後、炭酸ガスを吹き込んでpHを6.0にし、濾過
した。この操作を5回繰り返した後、乾燥した。得られ
た酸化亜鉛含有球状シリカの酸化亜鉛の含有量は31重
量%、pHは7.2、平均粒径は5.5μmであった。
以外は実施例1と同様にして、酸化亜鉛含有球状シリカ
を得た。ただし、同一条件で炭酸ガスを導入してもゲル
化開始時間は6分であった。得られた酸化亜鉛含有球状
シリカの酸化亜鉛含有量は31重量%であった。
を3分にした以外は実施例1と同様にして酸化亜鉛含有
球状シリカを製造した。この酸化亜鉛含有シリカの酸化
亜鉛含有量は33重量%であった。
を3分にした以外は実施例3と同様にして酸化亜鉛含有
シリカを製造した。この酸化亜鉛含有球状シリカの酸化
亜鉛含有量は32重量%であった。
実施例3〜5の酸化亜鉛担持球状シリカ3gと流動パラ
フィン7gを混合し、3本ロールを用いて分散させた。
これを石英板にはさみ厚みを30μmに調整した後、日
立製作所製、自記分光光度計U−4000で透過率を測
定した。各波長での透過率を表1に示す。400nmは
可視光領域、320nmは紫外光領域である。透過率が
小さいほど紫外線遮蔽特性が良いことを示す。いずれの
酸化亜鉛含有球状シリカも、可視光領域より高い吸収性
を紫外線領域で示した。実施例4、5に比べて、実施例
1、3は特にその特性が良好であった。
分の100倍の純水で洗浄し、乾燥した。得られた酸化
亜鉛含有球状シリカの酸化亜鉛の含有量は32重量%、
pHは10.3であった。実施例1および実施例2と同
量の水を使用したが、pHはそれらより高かった。
5にした後濾過し、固形分の100倍の純水で洗浄し、
乾燥した。得られた酸化亜鉛含有球状シリカの酸化亜鉛
の含有量は25重量%、pHは7.5であった。
分の100倍の希塩酸(pH=3.7)で洗浄し、乾燥
した。得られた酸化亜鉛含有球状シリカのpHは9.7
であった。実施例1および実施例2と同量の水を使用し
たが、pHはそれらより高かった。
ついて洗浄排液(最初のろ液を含む)を全量混合し、E
DTA法により亜鉛濃度を求めた。結果を表2に示す。
実施例7に比べると、実施例1および2では廃液中の亜
鉛濃度が極めて少なかった。
の酸化亜鉛の分散状態が適当であり、紫外線遮蔽効果が
高い酸化亜鉛含有球状シリカが得られる。このシリカ
は、形状が球状であることにより、それを配合した化粧
料は紫外線遮蔽特性にすぐれ、すべり性等の使用感が良
好である。
またはスラリーへの炭酸ガスの吹き込みにより、シリカ
のpHをほぼ中性にし、かつ亜鉛の溶出を抑えることが
できる。
Claims (4)
- 【請求項1】アルカリケイ酸塩水溶液に、粒子径が0.
01〜0.5μmの酸化亜鉛を、アルカリケイ酸塩水溶
液中のSiO2と酸化亜鉛の合計量に対して10〜60
重量%の含有量で分散させた分散液を、界面活性剤を含
む有機溶剤中で乳化した後、炭酸ガスによりゲル化させ
る酸化亜鉛含有球状シリカの製造方法。 - 【請求項2】ゲル化開始時間が4分以上になるような条
件でゲル化する請求項1に記載の酸化亜鉛含有球状シリ
カの製造方法。 - 【請求項3】反応により生成したゲルを、炭酸ガスを溶
解させたpHが3.3〜4の水で洗浄する請求項1また
は2に記載の酸化亜鉛含有球状シリカの製造方法。 - 【請求項4】反応により生成したゲルをスラリーにした
後、炭酸ガスを吹き込みpHを5〜7に調整し濾過する
操作を少なくとも一回行う請求項1または2に記載の酸
化亜鉛含有球状シリカの製造方法。
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US20230024770A1 (en) * | 2017-09-08 | 2023-01-26 | Lg Chem, Ltd. | Method of preparing metal oxide-silica composite aerogel and metal oxide-silica composite aerogel prepared by the same |
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-
1994
- 1994-09-30 JP JP23782694A patent/JP3453872B2/ja not_active Expired - Fee Related
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