JP3715301B2 - 超微粒子チタン分散水を含む化粧水及びその製造 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、超微粒子チタンを分散した高機能の微分散水よりなる化粧水並びにそれを製造する方法及びその装置、さらには、超微粒子チタンの微分散水を水成分として含有する化粧料に関する。
背景技術
チタンは、鉄、銅、アルミニウムなどに比して比較的新しく見つけ出された金属材料であり、その軽くて高温でも強さを発揮できる物性を利用して、工業的にはジェットエンジンなどの航空機宇宙産業、原子力発電又は火力発電における熱交換器の管や管板などのエネルギー関連分野、さらには眼鏡フレーム、ゴルフクラブヘッドなどの日用品分野で多用されており、利用分野はますます拡大する方向にある。
従来、金属チタンを、日用品、健康医療又は化粧品への活用は比較的多く知られており、例えばチタン薄膜を表面に有する理容鋏（特開昭６２−２６８５８４号公報）、金属チタン溶融物による遠赤外線利用（特開昭６１−５９１４７号公報、特開平１−１５５８０３号公報、特開平３−１１２８４９号公報）、寝具（特開平８−３２２６９５号公報）、調理用具（特開平９−１４０５９３号公報）、アイマスク（特開平１０−７１１６８号公報）、健康維持用具（特開平１１−２８５５４１号公報、特開平１１−２８５５４３号公報）、健康バンド（実用登録第３０４５８３５号）、健康スリッパ（実用登録第３０６１４６６号）などがある。
さらに、チタン化合物を利用した毛髪処理剤もいくつか提案されている（特開昭５７−１８６０６号公報、特開平１−１１３３１３号公報、特開平１−２２４３１０号公報、特開平４−１２４１２１号公報、特開平５−１７０６３５号公報、特願平４−５１１２８９号、特願平５−５０４９８９号、特開平１１−３１５００６号公報、特開昭６０−６７２１０号公報、特公平５−４５５６５号公報、特許第１８５０４２３号、特開昭６３−２７０６２０号公報、特許第２５６７８６１号、特開平１−２５４６１７号公報、特許第２８５５２０５号、特開平３−１４１２１６号公報、特許第２８３７１９６号特開平５−４３４３１号公報、特開平１０−２９１９２７号公報、特開平１１−３５４３４号公報、特開平１１−４９６５０号公報、特開平１１−１３９９４６号公報、特開平１１−２９２７４４号公報）。また、化粧料としもいくつか提案されている（特開昭５８−７２５１２号公報、特開昭６０−８７２１０号公報、特開昭６２−４５５１１号公報、特開平１−２９４６１５号公報、特開平３−１４５４１３号公報）。
しかしながら、上記公知技術にみられる化粧料のチタンは、酸化チタンなど顔料としての添加であって、金属チタンを含む高機能水などとした活用した技術は知られていない。関連する技術としては、わずかに金属チタンを陰極に使用した電気浸透作用を利用した飲料水製造装置（特開昭５０−４０７７９号公報）が公開されている程度である。
発明の開示
チタンの生理活性材料、食品材料又は医療品などの分野への応用は、非常に発展が期待されているが、実用化にはほど遠く、その生理活性の実態も未だ解明がなされていない。
本発明は、このチタンの無限とも言える有用性を、特に生理活性材料や健康用途の分野への活用を課題とするものである。
すなわち、本発明では、高圧水中で金属チタンを水素と酸素の燃焼ガスで溶融することにより、溶融チタンが高圧水と衝突して超微粒子チタンが生成し、これが分散した状態で含まれる高機能水よりなる化粧水又は、上記機能水を皮膚に作用させる基剤として含む化粧料及びそれを製造する方法並びにその装置を提供することをことを特徴とする。
なお、本発明における「チタン微分散水」とは、チタンの超微粒子が水中に微分散した状態で、極少量のチタンが溶解状態で含まれた生理活性の高機能水をいう。
本発明の基本的特徴は、高圧水中で金属チタンを酸素と水素の混合ガスの燃焼熱で溶融し、チタンの超微粒子が水中に分散した高機能水よりなる化粧水及びこの高機能水を水成分として用いた化粧料を形成せしめることにあり、具体的には、次の（１）〜（６）に示されるものである。
（１）水中に超微粒子チタンが微分散したチタン微分散水よりなることを特徴とする化粧水。
（２）高圧水中で酸素と水素の混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスで金属チタンを溶融して、水中に超微粒子チタンを分散させることを特徴とする水中に超微粒子チタンが分散してなる化粧水の製造方法。
（３）高圧水収容タンク、酸素と水素の混合ガス噴射ノズル、金属チタン棒、点火装置及び燃焼室を備えた耐圧容器より構成されることを特徴とする水中に超微粒子チタンが分散してなる化粧水を製造する装置。
（４）酸素と水素の混合ガスを製造するための水電気分解装置を付設した請求項３記載の水中に超微粒子チタンが分散してなる化粧水を製造する装置。
（５）水中に超微粒子チタンが分散したチタン微分散水を水成分として含有することを特徴とする化粧料。
（６）クリーム状の石鹸、薬剤を含有する化粧水、乳液、クリーム、シャンプー、リンス、ヘアートニック、ヘアクリームから選ばれた上記（５）の化粧料。
ここで、本発明の水中に超微粒子チタンが分散したチタン微分散水よりなる化粧水は、上記チタン微分散水を主成分とし、必要に応じて着色料や着香料などを加えたもので、具体的には、基礎化粧水や養毛・育毛剤である。また、水中に超微粒子チタンが分散したチタン微分散水を水成分として含有する化粧料とは、皮膚や頭髪に作用させる薬剤を分散させるのに、通常、用いられる精製水に代えて水中に超微粒子チタンが微分散したチタン微分散水を用いたもので、水溶液、乳液あるいはクリームとした化粧料で、具体的には、クリーム状の石鹸、薬剤を含有する化粧水、乳液、クリーム、シャンプー、リンス、ヘアートニック、ヘアクリームなどが挙げられる。
一般にチタンの微粒子やチタン酸化物が単に分散した水分散液又は混合液では、チタンが短時間のうちに沈殿分離を起すが、本発明のチタン微分散水では、長期間に亘って、沈殿分離は起こさない。本発明のチタンの超微粒子の微分散液の最も重要な特徴であり、燃焼熱で溶融したチタンが高圧水中に分散し、超微粒子状態で、沈殿などの分離を起さず、安定した状態を保持する点にある。
このように本発明のチタン微分散水は、水分子と微粒子チタンとが相関作用して、生理活性作用を有する化粧水になるという予期し得ない顕著な効果を発揮する。
通常、健康な皮膚は、角質層に１０〜２０％の水分が保有され、この水分によりしっとりさを保つものであるが、角質層に含まれる水分が１０％以下になると、皮膚は乾燥して艶を失い、あれ性になり、角質細胞が白い粉のようになって剥離したり、ひび割れを起こしたりする。このようなときには、外部から、水分や油分を補いこれを調整してやる必要があり、また、毛髪は、摩擦、日光の熱、あるいはパーマ剤、カットの不良などの外部刺激や、偏食、ダイエットなどの栄養状態不良から損傷するものであり、このように損傷を受けた毛髪には自己修復力がないため、それ以上の損傷が進行しないように、外部から保護をしてやることが必要である。
このような目的に使用されるのが、化粧水であり、トリートメント剤であり、皮膚や毛髪にとって大切な成分は水と油である。皮膚の角質層に含まれている水分は、汗線から分泌されたものや外部から得られたものが保留され、皮脂によって蒸散が抑えられしっとりさを保つものであり、毛髪中の水分は、毛髪を構成する毛皮質のなかに取り込まれ、毛髪に潤いとしなやかな風合いや、体の動きにあわせて揺れ動く柔軟性を与える。また、油は毛小皮に油膜を作り、艶と光沢を与えて摩擦を少なくし、毛小皮の損傷を防いでいる。
本発明で得られる高機能性のチタン微分散水は、市販の化粧水やトリートメント剤にはみられない、優れた皮膚活性作用を有し、かみそり傷のような微細な傷や毛髪の目に見えないような表面損傷に対する皮膚の修復作用や毛髪修復効果を発揮し、損傷された皮膚や毛髪に対して顕著な修復効果を奏することも確認された。
また、本発明で得られる高機能性のチタン微分散水は、上記化粧水や化粧料以外にも運動機能増進クリームなどの健康用品、抗菌剤などの医療品、ＵＶカット製品、健康飲料水、健康増進剤、食品防腐剤、食品鮮度保持剤、害虫忌避剤又は消臭剤などのとして活用できるものである。
なお、超微粒子チタンが分散したチタン微分散水が、何故に優れた生理活性の効能を有するかのメカニズムは不明であるので、本発明者らはこれら機能の科学的解明をするべく、現在鋭意研究中である。
【図面の簡単な説明】
「図１」
本発明のチタン微分散水よりなる化粧水製造のフローチャート
「図２」
本発明のチタン微分散水よりなる化粧水の製造装置
「図３」
本発明のチタン微分散水の分析試験結果を示す表
符号の説明
１；本発明のチタン微分散水製造装置
２；チタン微分散水製造耐圧容器
３；電気分解装置・原料ガス発生装置
５；高圧水収容タンク
６；燃焼室
７；圧力調節弁
８；チタン微分散水取出し口
９；高圧水
１０；金属チタン棒
１１；点火装置
１２；溶融金属チタン
１３；供給シリンダー
１４；混合ガス噴出ノズル
１６；水素供給路
１７；酸素供給路
１８；陰極板
１８’；陽極板
１９；仕切板
２０；水
発明を実施するための最良の形態
本発明のチタン微分散水よりなる化粧水又はチタン微分散水を水分として含む化粧料は、従来、製造されていない新規の生産物である。
また、本発明では、チタン微分散水製造のための金属チタンの溶融に、通常の金属溶解のための汎用手段を使用することなく、酸素と水素の燃焼熱によって溶融したチタンを、高圧水中に分散させ、超微粒子状態で含む水よりなる化粧水を製造する新しい方法及び装置を開示するものである。
すなわち、本発明者らは、チタン微分散水よりなる化粧水を効率的かつ経済的に製造することと、それを生理活性用途に供することについて検討した結果、水素と酸素を燃焼させ、その雰囲気中に純粋な金属チタン棒を挿入し、加熱することによってチタン溶融物を、高圧水に衝突させ、超微細粒子チタンとして水中に分散状態で含ませる方法を開発し、さらに水と金属チタン以外の物質を作らないようにするために、水中で水素と酸素を燃焼させるべく、高圧水中で燃焼させる方法に至ったものである。
本発明の方法では、製品に対して優れた生理活性能を付与するため、燃焼させる水素と酸素の量、反応圧力や金属チタンの供給量の制御が必要である。また、上記製造方法では、水中に超微粒子チタンばかりではなく、若干の酸化チタン微粒子も生成されるので、適宜のろ過システムの使用も必要である。
本発明のチタン微分散水よりなる化粧料を、上述するように高圧水中で製造する方法及びそれを実施するための装置を図面によって説明する。
図１は、本発明のチタン微分散水よりなる化粧水製造のフローチャート、図２は、本発明のチタン微分散水よりなる化粧水の製造装置を示す。
図２における本発明のチタン微分散水製造装置１は、チタン溶融物が高圧水中に分散した水の製造のための耐圧容器２、電気分解・原料ガス発生装置３及びチタン微分散水のろ過装置（図示せず）より構成されている。
本発明の耐圧容器２の基本構造は、高圧水収容タンク５、酸素と水素の混合ガス噴射ノズル１４、燃焼室６、及び金属チタン棒１０を備えた、超微粒子チタンが分散したチタン微分散水を製造する装置である。付設するものとして、原料の水素と酸素を供給するための水の電気分解装置３及び生成されたチタン微分散水のろ過システムより構成されている。
本発明の耐圧容器２は、金属製の、好ましくはスチール製の高圧水収容タンク５からなっており、この高圧水収容タンク５において、電気分解装置３で発生した水素供給路１６と酸素供給路１７から供給された水素と酸素の混合ガスを、噴射ノズル１４から燃焼室６に高圧で吹き出すようにしている。燃焼室６内部に金属チタン棒１０が供給シリンダー１３から溶解量に応じて漸次送出されるようになっている。水素と酸素の混合ガスは、点火装置１１により点火され、金属チタンの溶融物が高圧水９中に放出される。溶融チタンは高圧水中において超微粒子状態となり、これらを含む高圧水９は、高圧水収容タンクの底部の取出し口８より外部に取り出し、適宜のろ過装置で順次ろ過される。
このうち、原料ガス発生装置３として水素及び酸素の各高圧ボンベを用いて直接的に高圧水収容タンク５内に供給することも可能であるが、本発明におけるように水の電気分解により供給される酸素と水素は全く純粋なガスであり、酸素・水素の混合比が、１：２の理論値の燃料ガスを効率良く供給することにより、チタン以外の成分が微分散中に含まれないという利点がある。
本発明では、チタン微分散水製造の原料としての原料ガス発生装置３において、水２０の電気分解によって水素及び酸素を発生させる一例であり、１８及び１８’は、それぞれ陰極板、陽極板を示す。
本装置では、電気分解により発生した水素供給路１６と酸素供給路１７から供給された水素と酸素を、ポンプを介してノズル１４より燃焼室６に噴射して、混合ガスを完全に燃焼し、完全な超高温の燃焼水蒸気ガス状態とする。この燃焼ガス中に純粋な金属チタン棒１０を挿入して、加熱、溶融させる。金属チタン棒は、溶融量に応じて一定量づつシリンダー１３内より挿入される。溶融に際しては、水素と酸素の混合比が厳格に２対１になるように制御する必要である。また、圧力調節弁７を設けて高圧水収容タンク内の圧力を調整する必要がある。
燃焼室６内で高温に加熱、溶融された溶融チタン１２は、燃焼室６から高圧水９中に放出され、高圧水と衝突して超微粒子を生成する。このときチタンの一部は結晶構造をとるものと考えられる。
このような状態の超微粒子チタンが水中に生じた結果、疎水性の非常に強いチタンの超微粒子となって安定した状態で水中に分散し、このような状態では凝集剤を使用しても沈澱することはない。
この装置の操作は、高圧水収容タンク５内に高圧の水素、酸素をポンプを介してノズル１４より噴射し、点火装置１１によって点火して超高温の燃焼水蒸気ガス状態とし、その燃焼ガス中に純粋な金属チタン棒１０を順次挿入して溶解させる。
なお、この装置においては、水と超微粒子チタン以外の物質を発生しないようにするため、水中で水素と酸素を燃焼させることを必須としているのであり、このとき不純物を含むことなく、純粋に水中で水素と酸素を燃焼させるために、高圧下で燃焼させることが必要である。また、金属チタン棒を挿入する位置を、混合ガスが完全に燃焼し、完全な超高温の水蒸気ガスになる領域としなければならない。
本発明の他の特徴は、上述のようにして製造された、超微粒子チタンが水中に分散したチタン微分散水を、適宜、精製して、化粧水あるいは化粧品、その他の健康用品、食品、医薬品、同部外品などに利用する点にあるが、生成したチタン微分散水には酸素との結合による酸化チタン微粒子が若干含まれているため、適宜、ろ過、精製の必要がある。
このときのろ過は、生成した超微粒子チタンを必要以上に除去しないようにするために、イオン交換や逆浸透膜などの方法を使わず、目的に適したチタン微分散水を作るために次のようなフィルター装置の使用が好ましい。すなわち、フィルターには中空糸膜が好適であり、高圧水収容タンクより排出された高圧水を順次ろ過を行なうと、チタン微分散水の特性上及びフィルターの寿命からも好ましく、これにより食品衛生、化粧品、医薬品などの規格に合致したチタン微分散水が製造できる。
なお、本発明で得られるチタン微分散水の成分の確認をおこなったところ、所定量の超微粒子チタンと、極く微量のチタンが高圧水の中に含まれることは一応確認できた。
本発明で得られるチタン微分散水の分析結果を図３に示す。
「実施例」
実施例に基いて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図２に、本発明の製造装置の代表的な実施例が示されており、高圧水収容タンク５、酸素と水素の混合ガス噴射ノズル１４、及び、金属チタン棒１０を備え、溶融チタンが高圧水と衝突して生成した超微粒子チタンが分散した、チタン微分散水よりなる化粧料の製造装置が示される。
高圧水収容タンク５は、金属製の超高圧に耐性を有する耐圧タンクであり、水素供給路１６と酸素供給路１７から供給された水素と酸素の混合ガスの噴射ノズル１４より燃焼室６に噴射し、燃焼室内部には金属チタン棒１０がシリンダー１３より供給されている。高圧水収容タンク５内は、圧力調節弁７で圧力制御することが必要である。混合ガスは点火装置１１により点火され、溶融チタン１２が高圧水中に放出され、高圧水と衝突して超微粒子チタンが生成される。超微粒子チタンが分散したチタン微分散水は、取出し口８より外部に取り出す。
この装置の操作は、上述するように高圧水収容タンク５内に、高圧下で水素と酸素を供給して混合ガスをノズル１４から噴射して、点火装置１１によって点火して混合ガスを完全に燃焼し、完全な超高温の燃焼水蒸気ガス状態とする。その燃焼ガス中に金属チタン棒１０を挿入し、溶融させる。ノズル内で高温に加熱・溶融されたチタン１２が高圧水中に放出され、高圧水と衝突して超微細粒子が生成される。そのときチタンの一部が結晶構造をとり、これにチタン原子が再配列して球状に近くなり、安定した状態となるもとの考えられる。
上記製造方法では、例えば１トンのチタン微分散水を製造する生産スケールでは、混合ガスのガス圧は３．５気圧程度で、水圧１．５〜２．５気圧程度の高圧水収容タンク内への混合ガスの噴射量毎秒４〜６Ｌ（リットル）程度、金属チタン供給量を０．５ｋｇ／２ｈで行うのが適当である。ガス圧力が大きすぎると、装置の構造が破壊される危険がある。また、圧力が小さいと、燃焼室に水が侵入し、加熱、溶融されたチタンがそのまゝ気泡に包まれて水上に発散してしまって、超微粒子チタン微分散水の生成状態が悪くなる。
生成したチタン微分散水では、チタンが水中に微分散し、活性剤を使わなくても分散した状態になり、製造されたチタン微分散水は取出し口より排出し、適宜、ろ過装置に送る。ろ過装置は、フィルターで５０ミクロン、２５ミクロン、３ミクロン、０．５ミクロン及び０．１ミクロンと順次ろ過することによって、最終的に、所定量の超微粒子チタンと、極く微量のチタンの溶解したチタン微分散水が得られる。
得られたチタン微分散水の基礎化粧水としての使用テスト
成人女１０人のモニターにより、水分に超微粒子チタンが分散したチタン微分散水による処理を実施し、その効果と効能を確認した。
前記実施条件で得られたチタン微分散水よりなる化粧料を使用し、顔に塗布することによりモニターテストをした。
使用条件とモニター結果
１．モニター女１０人（随時試用）
２．効能例
くすみが少なくなった ６人 シワが消えた ２人
しっとり感が増した ３人 シワが減った ３人
スベスベする ５人
得られたチタン微分散水の養毛・育毛剤としての使用テスト
上記と同様に得られたチタン微分散水よりなる化粧料を養毛・育毛剤としてテストした。
成人男女１０人のモニターにより、水分に超微粒子チタンが分散したチタン微分散水による毛髪処理を実施し、その効果と効能を確認した。
前記実施条件で得られたチタン微分散水よりなる養毛・育毛剤を使用し、洗髪、噴霧及び塗布の各条件によりモニターテストをした。
使用条件とモニター結果
使用条件：洗面器による洗髪（３リットル／毎回）
：噴霧器による毛髪への吹き付け（１０ｃｃ／回）
：ブラシ使用による毛髪への塗布（１０ｃｃ／回）
１．モニター男女１０人（随時試用）
２．効能例
毛髪のもつれが軽減 ５人
抜け毛が減少した ８人
毛髪の艶がよくなった ７人
毛髪の色が濃くなった １人
毛髪の密度か多くなった ６人
頭の皮膚がすべすべになる ７人
ふけが減少した ７人
上記モニターの結果、本発明で得られるチタン微分散水は、肌に潤いやすべすべ感などの改善効果を挙げる人が多く、また、毛髪に塗布若しくは噴霧した人の中では、抜け毛の減少、毛髪密度の向上、毛髪の損傷回復、毛髪の性質改善ないしは頭の皮膚のすべすべ向上、ふけの減少などでの改善効果を挙げている人が多いことからみて、本発明のチタン微分散水よりなる化粧料は、皮膚の性質改善効果や養毛・育毛効果を奏するもので、皮膚活性効果から、シミ取りやシミの発生防止、さらには,皮膚の老化の抑制効果が期待でき医療品又は化粧品などとして顕著な効果を発揮することが判った。
また、本発明では、上記チタン微分散水の効果から、各種化粧料に用いられている精製水に代えて、本発明のチタン微分散水を水分原料として用いれば、化粧料に含まれている有効成分に代えて、チタン微分散水の効果も期待でき、高機能の化粧料が得られる。
産業上の利用可能性
本発明は、以上説明したように構成されており、新規なチタン微分散水よりなるその製造方法と装置を提供するもので、超微粒子チタンが分散状態で含まれる生理活性機能を有するチタン微分散水を主成分とする化粧料を高率的に製造できる。また、得られたチタン微分散水よりなる化粧料はモニターテストにより、各種化粧品の原料、健康飲料水、健康増進剤、食品防腐剤、食品鮮度保持剤、害虫忌避剤は消臭剤としても有用なことがわかり、産業上顕著な効果を奏するものである。

Claims (3)

1. 高圧水収容タンク内に配置された燃焼室内で酸素と水素の混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスで金属チタンを溶融して、水中に超微粒子チタンを微分散させることによって得られたチタン分散水よりなることを特徴とする化粧水。
2. 請求項１で得られた化粧水を含有することを特徴とする化粧料。
3. クリーム状の石鹸、薬剤を含有する化粧水、乳液、クリーム、シャンプー、リンス、ヘアートニック、ヘアクリームから選ばれた請求項２の化粧料。

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