JP6233219B2 - Ultraviolet shielding powder and method for producing the same - Google Patents

Ultraviolet shielding powder and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP6233219B2
JP6233219B2 JP2014143875A JP2014143875A JP6233219B2 JP 6233219 B2 JP6233219 B2 JP 6233219B2 JP 2014143875 A JP2014143875 A JP 2014143875A JP 2014143875 A JP2014143875 A JP 2014143875A JP 6233219 B2 JP6233219 B2 JP 6233219B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
coating layer
layer
ultraviolet
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014143875A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016020417A (en
Inventor
大上 秀晴
秀晴 大上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP2014143875A priority Critical patent/JP6233219B2/en
Publication of JP2016020417A publication Critical patent/JP2016020417A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6233219B2 publication Critical patent/JP6233219B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、日焼け止め等の原料に用いられる紫外線遮蔽性粉末とその製造方法に係り、特に、炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンを粉末基材に用いかつ粉末基材の保有する抗酸化力が低下し難い紫外線遮蔽性粉末とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an ultraviolet shielding powder used as a raw material for sunscreen and the like and a method for producing the same. In particular, fullerene or graphene, which is an allotrope of carbon, is used as a powder base material, and the antioxidant power of the powder base material is possessed. The present invention relates to an ultraviolet shielding powder that is difficult to decrease and a method for producing the same.

近年、オゾン層破壊によるオゾンホールからの太陽光に含まれる紫外線により皮膚ガンを発症する等の問題が懸念され、日焼け止め等の原料として、紫外線を効果的に吸収、散乱する紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の研究、開発が進められている。   In recent years, there are concerns about the development of skin cancer caused by the ultraviolet rays contained in the sunlight from the ozone hole due to the destruction of the ozone layer, and as a raw material for sunscreens, an ultraviolet shielding powder that effectively absorbs and scatters ultraviolet rays ( Research and development of UV-cutting powders are underway.

ところで、太陽光に含まれる紫外線中、UV−C(180〜280nm)はオゾン層に吸収されるため地球表面に到達することはなく、また、UV−B(280〜320nm)も有機化合物により遮蔽(カット)することは可能であった。   By the way, in the ultraviolet rays contained in sunlight, UV-C (180 to 280 nm) is absorbed by the ozone layer so that it does not reach the earth's surface, and UV-B (280 to 320 nm) is also shielded by organic compounds. It was possible to (cut).

しかし、UV−A(320〜400nm)は皮膚ガンを発症させる等有害であるため、日焼け止め等の原料として、リチウム、ナトリウム、カリウムの少なくとも1種を含有する酸化亜鉛合金粉末が特許文献1に開示されている。そして、リチウム等が含まれる酸化亜鉛合金粉末を使用することで広範囲な紫外線を遮蔽できるとされているが、湿式法で生成される酸化亜鉛合金粉末は凝集により白色を呈し、化粧料に適用した場合、白っぽく、透明感のない仕上がりとなる欠点があり、かつ、製造効率も非常に悪い欠点があった。   However, since UV-A (320 to 400 nm) is harmful such as causing skin cancer, Patent Document 1 discloses a zinc oxide alloy powder containing at least one of lithium, sodium, and potassium as a raw material for sunscreen and the like. It is disclosed. And, it is said that a wide range of ultraviolet rays can be shielded by using a zinc oxide alloy powder containing lithium or the like, but the zinc oxide alloy powder produced by the wet method exhibited a white color due to aggregation and was applied to cosmetics. In this case, there is a defect that it is whitish and the finish is not transparent, and the manufacturing efficiency is very poor.

また、特許文献2には、バンドギャップが2.5〜3.2eVの範囲にある酸化セリウムCeO2、酸化チタン、酸化亜鉛ZnO等の無機酸化物微粒子から成る紫外線遮断剤が開示されている。しかし、酸化セリウムCeO2は、高い触媒活性を有し、樹脂や油脂等の酸化分解を促進させてしまうことから、酸化セリウムCeO2を化粧品や樹脂中に配合した場合に変色や変臭の原因となる問題があった。また、二酸化チタンTiO2や酸化亜鉛ZnOが含まれる紫外線防御剤は、紫外線散乱効果が高く、紫外線から皮膚を保護するのに有効である。しかし、二酸化チタンTiO2や酸化亜鉛ZnO等の金属化合物は、紫外線を受けるとその表面に活性酸素を発現することが知られており、活性酸素は極めて反応性が高く、化粧品のように長期に亘って反復・連用するものにあっては皮膚組織に及ぼす影響が懸念される。 Patent Document 2 discloses an ultraviolet blocking agent composed of inorganic oxide fine particles such as cerium oxide CeO 2 , titanium oxide, and zinc oxide ZnO having a band gap in the range of 2.5 to 3.2 eV. However, cerium oxide CeO 2 has a high catalytic activity and promotes oxidative decomposition of resins, oils and fats, and therefore causes discoloration and odor when cerium oxide CeO 2 is blended in cosmetics and resins. There was a problem. Further, an ultraviolet protective agent containing titanium dioxide TiO 2 or zinc oxide ZnO has a high ultraviolet scattering effect and is effective in protecting the skin from ultraviolet rays. However, metal compounds such as titanium dioxide TiO 2 and zinc oxide ZnO are known to express active oxygen on the surface when exposed to ultraviolet rays, and active oxygen is extremely reactive and can be used for a long time like cosmetics. In the case of repeated and continuous use, there is a concern about the effect on the skin tissue.

そこで、上記酸化セリウムCeO2の酸化触媒活性や、二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnOの光触媒活性を低下させるため、これ等無機酸化物微粒子の表面をアモルファスシリカSiO2で被覆する方法が特許文献3に開示されている。 Accordingly, in order to reduce the oxidation catalytic activity of the cerium oxide CeO 2 and the photocatalytic activity of titanium dioxide TiO 2 and zinc oxide ZnO, a method of coating the surface of these inorganic oxide fine particles with amorphous silica SiO 2 is disclosed in Patent Document 3. Is disclosed.

ところで、紫外線カットパウダー(紫外線遮蔽性粉末)が含まれる樹脂組成物や油脂組成物に対する透明性や有彩色性を希望する市場要請に応えるために、紫外線カットパウダーは一層微粒子化され、粉体比表面積が大きくなる傾向にある。そして、粉体比表面積の増加は必要とする被覆量の増大をもたらし、上記無機酸化物微粒子の触媒活性を低下させるためには相当量のシリカSiO2が必要となる。この結果、無機酸化物微粒子としての酸化セリウムCeO2、二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnOの品位が劣化してしまい、紫外線カットパウダーの紫外線遮蔽効果が低下する問題を有していた。 By the way, in order to meet market demands for transparency and chromaticity for resin compositions and oil compositions containing ultraviolet cut powder (ultraviolet shielding powder), ultraviolet cut powder is further finely divided, The surface area tends to increase. An increase in the powder specific surface area results in an increase in the required coating amount, and a considerable amount of silica SiO 2 is required to reduce the catalytic activity of the inorganic oxide fine particles. As a result, the quality of cerium oxide CeO 2 , titanium dioxide TiO 2 , and zinc oxide ZnO as inorganic oxide fine particles deteriorated, and there was a problem that the ultraviolet shielding effect of the ultraviolet cut powder was lowered.

すなわち、微粒子化を求める紫外線吸収剤市場の要請に応えるためには、より少量の被覆量で、相対的に紫外線カットパウダー(紫外線遮蔽性粉末)の含有量を極力減らすことなく、光触媒活性を抑制できる表面処理技術の開発が急務となっている。   In other words, in order to meet the demands of the UV absorber market that requires finer particles, the photocatalytic activity is suppressed with a smaller amount of coating and without relatively reducing the content of UV-cutting powder (UV-blocking powder). There is an urgent need to develop surface treatment technology that can be used.

一方、化粧品分野においては、抗酸化力を有する木炭粉、フラーレン等の炭素材が一部において利用されている。これ等炭素材の内、近年、抗酸化力の機能において注目されているのがフラーレンであり、フラーレンを増量剤または顔料として用いたメーキャップ用化粧組成物が特許文献4に開示されている。同様に、炭素の同素体であるグラフェンも抗酸化能力を有することが知られており、プレート状のグラフェンを添加することにより、最大限の不透明性を有しながら、良好な流動学的挙動を維持できる化粧品が特許文献5に開示されている。ところが、フラーレンは、波長539nm以下の光が照射されると活性酸素(一重項酸素)を発生し、抗酸化力(活性酸素除去能力)の機能を低下させてしまうことが非特許文献1に記載されている。   On the other hand, in the cosmetics field, carbon materials such as charcoal powder and fullerene having an antioxidant power are partially used. Among these carbon materials, fullerene has been attracting attention in recent years in the function of antioxidant power, and a makeup cosmetic composition using fullerene as an extender or pigment is disclosed in Patent Document 4. Similarly, graphene, an allotrope of carbon, is also known to have antioxidant capacity, and the addition of plate-like graphene maintains good rheological behavior with maximum opacity A cosmetic product that can be used is disclosed in US Pat. However, it is described in Non-Patent Document 1 that fullerene generates active oxygen (singlet oxygen) when irradiated with light having a wavelength of 539 nm or less, thereby reducing the function of antioxidant power (reactive oxygen removing ability). Has been.

特開平6−345427号公報(請求項1、段落0004参照)JP-A-6-345427 (see claim 1, paragraph 0004) 特開2002−80823号公報(請求項1、段落0006参照)JP 2002-80823 A (refer to claim 1, paragraph 0006) 特許第2576824号公報(請求項1、段落0008-0011参照)Japanese Patent No. 2576824 (see claim 1, paragraphs 0008-0011) 特許第2524476号公報(請求項1参照)Japanese Patent No. 2524476 (refer to claim 1) 特表2011−525557号公報(段落0013-0014参照)JP-T-2011-525557 (see paragraphs 0013-0014) 特開2007−70147号公報(請求項1参照)JP 2007-70147 A (refer to claim 1)

化学工学論文集,第33 巻,第6 号,pp. 564-569,2007Chemical Engineering, Vol.33, No.6, pp. 564-569, 2007 Journal of applied physics 97, 121301 (2005)Journal of applied physics 97, 121301 (2005)

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、抗酸化力を有するフラーレンまたはグラフェンを粉末基材に用いると共に、該粉末基材の抗酸化力が低下し難く、UV−A波長域における紫外線遮蔽効果が高く、かつ、光触媒活性が抑制されて日焼け止め等の原料に利用できる紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)とその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems, and the problem is that fullerene or graphene having antioxidant power is used as a powder base material, and the antioxidant power of the powder base material is reduced. It is difficult to provide an ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) that has a high ultraviolet shielding effect in the UV-A wavelength region, has a suppressed photocatalytic activity, and can be used as a raw material for sunscreen, and a method for producing the same. .

上記課題を解決するため、少量の被覆量で紫外線カットパウダーの光触媒活性が抑制される表面処理技術について、本発明者が鋭意研究を行ったところ、半導体分野や光学分野で盛んに利用されている原子層堆積法(Atomic Layer Deposition:ALD法)に到達するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive research on the surface treatment technology in which the photocatalytic activity of the UV-cut powder is suppressed with a small amount of coating, and is actively used in the semiconductor field and the optical field. Atomic layer deposition (ALD) has been reached.

すなわち、非特許文献2に記載されている原子層堆積法(ALD法)は一般的なCVD法と異なり、以下の特徴を有している。   That is, the atomic layer deposition method (ALD method) described in Non-Patent Document 2 has the following characteristics, unlike a general CVD method.

(1)成膜の自己停止作用がある(単原子層で成膜が停止する)。
(2)狭い隙間にも成膜できる(トレンチコート)。
(3)ピンホールフリーである。
(1) Self-stop action of film formation (film formation stops at a monoatomic layer).
(2) A film can be formed even in a narrow gap (trench coating).
(3) Pinhole free.

そこで、抗酸化力を有するフラーレンまたはグラフェンを粉末基材として適用し、かつ、UV−A(320〜400nm)波長域における紫外線遮蔽機能を有する酸化亜鉛ZnO、酸化セリウムCeO2等の無機酸化物を用いて原子層堆積法(ALD法)により粉末基材の表面を覆うと共に、二酸化ケイ素SiO2等を用いて原子層堆積法(ALD法)により酸化セリウムCeO2等の無機酸化物層表面を覆ったところ、フラーレン等粉末基材の抗酸化力が低下し難く、UV−A波長域における紫外線遮蔽効果が高く、光触媒活性が抑制された紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の製造が可能となることを見出すに至った。 Therefore, an inorganic oxide such as zinc oxide ZnO or cerium oxide CeO 2 having an anti-oxidation power applied as a powder base material and having an ultraviolet shielding function in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region is used. The surface of the powder base material is covered by an atomic layer deposition method (ALD method), and the surface of an inorganic oxide layer such as cerium oxide CeO 2 is covered by an atomic layer deposition method (ALD method) using silicon dioxide SiO 2 or the like. As a result, it is possible to produce an ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) in which the antioxidant power of the powder base material such as fullerene is difficult to decrease, the ultraviolet shielding effect in the UV-A wavelength region is high, and the photocatalytic activity is suppressed. I came to find out.

更に、抗酸化力を有するフラーレンまたはグラフェンを粉末基材として適用し、UV−B(280〜320nm)波長域における紫外線遮蔽機能を有する酸化ニッケルNiO等の無機酸化物を用いて原子層堆積法(ALD法)により粉末基材の表面を覆い、かつ、UV−A波長域における紫外線遮蔽機能を有する酸化亜鉛ZnO等の無機酸化物を用いて原子層堆積法(ALD法)により上記酸化ニッケルNiO等の無機酸化物層表面を覆うと共に、二酸化ケイ素SiO2等を用いて原子層堆積法(ALD法)により酸化亜鉛ZnO等の無機酸化物層表面を覆ったところ、フラーレン等粉末基材の抗酸化力が低下し難く、UV−A波長域とUV−B波長域の全域に亘る紫外線遮蔽効果が高く、光触媒活性が抑制された紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の製造も可能となることを見出すに至った。本発明はこのような技術的発見により完成されたものである。 Furthermore, fullerene or graphene having antioxidative power is applied as a powder substrate, and an atomic layer deposition method using an inorganic oxide such as nickel oxide NiO having an ultraviolet shielding function in a UV-B (280 to 320 nm) wavelength region ( The surface of the powder base material is covered by the ALD method) and the above-mentioned nickel oxide NiO or the like is formed by an atomic layer deposition method (ALD method) using an inorganic oxide such as zinc oxide ZnO having an ultraviolet shielding function in the UV-A wavelength region. When the surface of the inorganic oxide layer such as zinc oxide ZnO is covered by the atomic layer deposition method (ALD method) using silicon dioxide SiO 2 etc. UV-shielding powder (ultraviolet ray) that has a high UV-shielding effect over the entire UV-A and UV-B wavelength regions and has a suppressed photocatalytic activity. Production of Ttopauda) also have found that it is possible. The present invention has been completed by such technical discovery.

すなわち、本発明に係る第1の発明は、
紫外線遮蔽性粉末において、
炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材と、二酸化チタンTiO2(3.2eV:バンドギャップの数値を示す。以下同様)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択されかつ上記粉末基材を覆う被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ上記被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、上記被覆層と被覆処理層が原子層堆積法(Atomic Layer Deposition:ALD法)により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されていることを特徴とする。
That is, the first invention according to the present invention is:
In UV shielding powder,
A powder base material composed of single or aggregates of fullerene or graphene, which is an allotrope of carbon, titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV: a numerical value of a band gap; the same applies hereinafter), zinc oxide ZnO (3.2 eV), oxidation A coating layer selected from cerium CeO 2 (3.1 eV) and covering the powder substrate, and a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 and covering the coating layer In addition, the covering layer and the covering layer are each composed of one or more atomic layers formed by an atomic layer deposition method (ALD method).

また、第2の発明は、
紫外線遮蔽性粉末において、
炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材と、酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選択されかつ上記粉末基材を覆う第一被覆層と、二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択されかつ上記第一被覆層を覆う第二被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ上記第二被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、上記第一被覆層、第二被覆層および被覆処理層が原子層堆積法(ALD法)により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されていることを特徴とする。
In addition, the second invention,
In UV shielding powder,
A powder base made of fullerene or graphene alone or an aggregate of carbon allotrope, nickel oxide NiO (3.6 eV), tin oxide SnO 2 (3.6 eV) and covering the powder base A coating layer; a second coating layer selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) and covering the first coating layer; A coating layer that is selected from silicon SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 and covers the second coating layer, and the first coating layer, the second coating layer, and the coating processing layer are atomic layer deposition methods. It is characterized by comprising at least one atomic layer formed by (ALD method).

次に、第3の発明は、
第1の発明に記載の紫外線遮蔽性粉末の製造方法において、
炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材の表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択された被覆層を成膜する工程と、
上記被覆層表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択された被覆処理層を成膜する工程、
を具備することを特徴とし、
第4の発明は、
第2の発明に記載の紫外線遮蔽性粉末の製造方法において、
炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材の表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選択された第一被覆層を成膜する工程と、
上記第一被覆層表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択された第二被覆層を成膜する工程と、
上記第二被覆層表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択された被覆処理層を成膜する工程、
を具備することを特徴とするものである。
Next, the third invention is:
In the method for producing an ultraviolet shielding powder according to the first invention,
Titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV) using the atomic layer deposition method (ALD method) on the surface of a powder base material consisting of fullerene or graphene, which are allotropes of carbon, or aggregates Depositing a coating layer selected from cerium oxide CeO 2 (3.1 eV);
Forming a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 on the surface of the coating layer using an atomic layer deposition method (ALD method);
It is characterized by comprising,
The fourth invention is:
In the method for producing an ultraviolet shielding powder according to the second invention,
Nickel oxide NiO (3.6 eV) and tin oxide SnO 2 (3.6 eV) are formed on the surface of a powder base material composed of single or aggregates of fullerene or graphene, which are allotropes of carbon, using an atomic layer deposition method (ALD method). Forming a first coating layer selected from:
The surface of the first coating layer was selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), and cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) using an atomic layer deposition method (ALD method). Forming a second coating layer;
Forming a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 on the surface of the second coating layer using an atomic layer deposition method (ALD method);
It is characterized by comprising.

第1の発明に係る紫外線遮蔽性粉末は、炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材と、二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、酸化セリウムCeO2から選択されかつ上記粉末基材を覆う被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ上記被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、上記被覆層と被覆処理層が原子層堆積法(ALD法)により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されていることを特徴とする。 The ultraviolet ray shielding powder according to the first invention is selected from a powder base material composed of a simple substance or an aggregate of fullerene or graphene which is an allotrope of carbon, titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO, cerium oxide CeO 2 and the above-mentioned It is composed of a coating layer covering the powder base material and a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 and covering the coating layer, and the coating layer and the coating treatment layer are atomic layer deposited. Each layer is composed of one or more atomic layers formed by the method (ALD method).

そして、第1の発明に係る紫外線遮蔽性粉末によれば、二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、酸化セリウムCeO2から選択された上記被覆層の作用によりUV−A(320〜400nm)波長域における紫外線遮蔽効果が高く、かつ、上記紫外線遮蔽効果によりフラーレンまたはグラフェンから成る粉末基材が保有する抗酸化力の低下が起こり難いと共に、二酸化ケイ素SiO2または酸化アルミニウムAl23から選択された被覆処理層の作用により光触媒活性も抑制される効果を有している。 Then, according to the ultraviolet shielding powder according to the first invention, the titanium dioxide TiO 2, zinc oxide ZnO, the UV-A (320~400nm) wavelength region by the action of the coating layer is selected from cerium oxide CeO 2 A coating selected from silicon dioxide SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3 that has a high ultraviolet shielding effect and is unlikely to cause a reduction in the antioxidant power of the powder substrate made of fullerene or graphene due to the ultraviolet shielding effect. Photocatalytic activity is also suppressed by the action of the treatment layer.

また、第2の発明に係る紫外線遮蔽性粉末は、炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材と、酸化ニッケルNiO、酸化錫SnO2から選択されかつ上記粉末基材を覆う第一被覆層と、二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、酸化セリウムCeO2から選択されかつ上記第一被覆層を覆う第二被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ上記第二被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、上記第一被覆層、第二被覆層および被覆処理層が原子層堆積法(ALD法)により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されていることを特徴とする。 Further, the ultraviolet shielding powder according to the second invention is selected from a powder base material consisting of fullerene or graphene, which is an allotrope of carbon, or agglomerates, nickel oxide NiO, tin oxide SnO 2, and the above powder base material A second coating layer selected from titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO, cerium oxide CeO 2 and covering the first coating layer, silicon dioxide SiO 2 , aluminum oxide Al 2 O 3 A first layer formed by the atomic layer deposition method (ALD method), and the first coating layer, the second coating layer, and the coating processing layer, which are selected and cover the second coating layer Each of the above atomic layers is constituted.

そして、第2の発明に係る紫外線遮蔽性粉末によれば、二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、酸化セリウムCeO2から選択された上記第二被覆層の作用、および、酸化ニッケルNiOまたは酸化錫SnO2から選択された第一被覆層の作用により、UV−A(320〜400nm)波長域とUV−B(280〜320nm)波長域の全域に亘る紫外線遮蔽効果が高く、かつ、上記紫外線遮蔽効果によりフラーレンまたはグラフェンから成る粉末基材が保有する抗酸化力の低下が起こり難いと共に、二酸化ケイ素SiO2または酸化アルミニウムAl23から選択された被覆処理層の作用により光触媒活性も抑制される効果を有している。 According to the ultraviolet shielding powder according to the second invention, the action of the second coating layer selected from titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO, cerium oxide CeO 2 , and nickel oxide NiO or tin oxide SnO By the action of the first coating layer selected from 2, the ultraviolet shielding effect over the entire UV-A (320 to 400 nm) wavelength range and UV-B (280 to 320 nm) wavelength range is high, and the ultraviolet shielding effect described above The effect of the coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3 is less likely to reduce the antioxidant power of powder base materials made of fullerene or graphene. have.

更に、これ等紫外線遮蔽性粉末の被覆層、第一被覆層と第二被覆層、および、被覆処理層は原子層堆積法(ALD法)による薄い膜でそれぞれ構成されているため、二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、酸化セリウムCeO2、酸化ニッケルNiO、酸化錫SnO2等の高価な皮膜原料を節約できる効果も有する。 Furthermore, the coating layer of the ultraviolet shielding powder, the first coating layer and the second coating layer, and the coating treatment layer are each composed of a thin film by an atomic layer deposition method (ALD method). 2. It also has the effect of saving expensive film materials such as zinc oxide ZnO, cerium oxide CeO 2 , nickel oxide NiO, tin oxide SnO 2 .

比較例に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の断面図。Sectional drawing of the ultraviolet-shielding powder (ultraviolet cut powder) which concerns on a comparative example. 比較例に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の断面図。Sectional drawing of the ultraviolet-shielding powder (ultraviolet cut powder) which concerns on a comparative example. 本発明に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の断面図。Sectional drawing of the ultraviolet-shielding powder (ultraviolet cut powder) concerning this invention. 本発明に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の断面図。Sectional drawing of the ultraviolet-shielding powder (ultraviolet cut powder) concerning this invention. 本発明に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の断面図。Sectional drawing of the ultraviolet-shielding powder (ultraviolet cut powder) concerning this invention. 本発明に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の断面図。Sectional drawing of the ultraviolet-shielding powder (ultraviolet cut powder) concerning this invention. 原子層堆積法の装置を示す説明図。Explanatory drawing which shows the apparatus of an atomic layer deposition method. 原子層堆積法の装置を示す説明図。Explanatory drawing which shows the apparatus of an atomic layer deposition method.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は、以下の実施の形態に記載された内容に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the contents described in the following embodiments.

すなわち、第1実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)は、
炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材と、二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択されかつ上記粉末基材を覆う被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ上記被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、上記被覆層と被覆処理層が原子層堆積法(ALD法)により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されていることを特徴とし、
また、第2実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)は、
炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材と、酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選択されかつ上記粉末基材を覆う第一被覆層と、二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択されかつ上記第一被覆層を覆う第二被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ上記第二被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、上記第一被覆層、第二被覆層および被覆処理層が原子層堆積法(ALD法)により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されていることを特徴とする。
That is, the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to the first embodiment is
A powder base made of fullerene or graphene, which is an allotrope of carbon, or agglomerates, and selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), and cerium oxide CeO 2 (3.1 eV). And a coating layer covering the powder base material, and a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 and covering the coating layer, and the coating layer and the coating treatment layer Each layer is composed of one or more atomic layers deposited by atomic layer deposition (ALD),
The ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to the second embodiment is
A powder base made of fullerene or graphene alone or an aggregate of carbon allotrope, nickel oxide NiO (3.6 eV), tin oxide SnO 2 (3.6 eV) and covering the powder base A coating layer; a second coating layer selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) and covering the first coating layer; A coating layer that is selected from silicon SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 and covers the second coating layer, and the first coating layer, the second coating layer, and the coating processing layer are atomic layer deposition methods. It is characterized by comprising at least one atomic layer formed by (ALD method).

1.粉末基材
本発明に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の粉末基材は、炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体で構成されている。
1. Powder base material The powder base material of the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to the present invention is composed of a fullerene or graphene, which is an allotrope of carbon, or an aggregate.

上記フラーレンは、20個以上の炭素原子が「かご状」に結合し、閉殻構造の中空粒子を形成している炭素材料である。最も代表的なフラーレンは、60個の炭素原子がサッカーボールに類似した粒子を形成しているフラーレンC60、同じく70個の炭素原子からなるフラーレンC70、同じく76個の炭素原子から成るフラーレンC76、同じく78個の炭素原子から成るフラーレンC78、同じく84個の炭素原子から成るフラーレンC84等が挙げられ、これ等のいずれも使用することが可能で、かつ、これ等の混合物であってもよい。   The fullerene is a carbon material in which 20 or more carbon atoms are bonded in a “cage shape” to form hollow particles having a closed shell structure. The most typical fullerenes are fullerene C60 in which 60 carbon atoms form particles similar to a soccer ball, fullerene C70 consisting of 70 carbon atoms, fullerene C76 consisting of 76 carbon atoms, Examples include fullerene C78 composed of 78 carbon atoms, and fullerene C84 composed of 84 carbon atoms. Any of these may be used, and a mixture thereof may be used.

そして、フラーレンの原料粉末に機械的な力を作用させて粉砕処理を行い、平均粒子径が10μm以下、好ましくは1μm以下となるようにフラーレンの原料粉末を粉砕したものを使用することができる。粉砕方法は、例えば、特許文献6に記載された粉砕装置とフラーレン粉末との間の摩擦、または、フラーレン粉末同志の摩擦を利用した粉砕方法(摩砕方式)で行なうか、あるいは、この摩砕方式と圧縮力、せん断力、衝撃力等その他の機械力とを組み合わせた粉砕方法(複合方式)によって行うことが好ましい。   A fullerene raw material powder is pulverized by applying mechanical force to the fullerene raw material powder, and the fullerene raw material powder is pulverized so that the average particle size is 10 μm or less, preferably 1 μm or less. The pulverization method is performed by, for example, the friction between the pulverizer and the fullerene powder described in Patent Document 6, or the pulverization method (grinding method) using the friction between the fullerene powders. It is preferable to carry out by a pulverization method (composite method) combining a method and other mechanical forces such as a compression force, a shear force, and an impact force.

フラーレンは抗酸化力を有するが、上述したように539nm以下の波長の光が照射されると活性酸素(一重項酸素)を発生する。   Fullerene has an antioxidant power, but generates active oxygen (singlet oxygen) when irradiated with light having a wavelength of 539 nm or less as described above.

そこで、フラーレンから成る粉末基材に対して、UV−A(320〜400nm)波長域における紫外線遮蔽効果を有する二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、酸化セリウムCeO2から選択された被覆層で覆うか、あるいは、UV−B(280〜320nm)波長域における紫外線遮蔽効果を有する酸化ニッケルNiO、酸化錫SnO2から選択された第一被覆層で覆いかつ第一被覆層を上記二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、酸化セリウムCeO2から選択された第二被覆層で覆うことにより、活性酸素の発生を抑制することができるため、粉末基材が保有する抗酸化力の特性を損なわずに紫外線遮蔽効果を付与することができる。 Therefore, whether the powder substrate made of fullerene is covered with a coating layer selected from titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO, and cerium oxide CeO 2 having an ultraviolet shielding effect in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region. Alternatively, the first coating layer is covered with a first coating layer selected from nickel oxide NiO and tin oxide SnO 2 having an ultraviolet shielding effect in the UV-B (280 to 320 nm) wavelength region, and the first coating layer is coated with the titanium dioxide TiO 2 and the oxide. By covering with a second coating layer selected from zinc ZnO and cerium oxide CeO 2, it is possible to suppress the generation of active oxygen, so that the ultraviolet shielding effect is maintained without impairing the properties of the antioxidant power possessed by the powder base material. Can be granted.

また、炭素の同素体であるグラフェンは、炭素原子とその結合からできた「蜂の巣」のような六角形格子構造をとっている。また、結晶の形態は鱗片状を有しており、好ましくは、直径2μm以下、比表面積300〜750m2/gのグラフェンを、粉末基材として使用することができる。 Graphene, an allotrope of carbon, has a hexagonal lattice structure like a “honeycomb” made of carbon atoms and their bonds. In addition, the crystal has a scaly shape. Preferably, graphene having a diameter of 2 μm or less and a specific surface area of 300 to 750 m 2 / g can be used as a powder base material.

尚、グラフェンは、良好な被覆能および適度の不透明性が要求される用途の粉末基材として使用することが好ましい。   Graphene is preferably used as a powder base material for applications that require good covering ability and moderate opacity.

2.原子層堆積法
原子層堆積(Atomic Layer Deposition:ALD)法は、分子層(原子層)を構成する元素が含まれる原料ガスを真空装置内に交互に導入し、真空装置内に配置された被成膜体の最表面に吸着された分子と、次に導入される原料ガスとの反応により単原子(単分子)層ずつ堆積させる方法で、層の膜厚を原子層レベルで制御できる方法である。
2. Atomic Layer Deposition (ALD) method is a method in which source gases containing elements constituting a molecular layer (atomic layer) are alternately introduced into a vacuum apparatus and placed in a vacuum apparatus. This is a method in which a single atom (monomolecular) layer is deposited by the reaction between the molecules adsorbed on the outermost surface of the film and the source gas introduced next, and the layer thickness can be controlled at the atomic layer level. is there.

そして、原子層堆積法は、被成膜体側から単原子(単分子)層ずつ堆積しながら成膜が始まる方法のため、被成膜体(粉末基材)に対してピンホールのない被覆層(第一被覆層、第二被覆層)等を形成することが可能である。この原子層堆積法は、一般的な真空成膜法(真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法等)において、膜原料クラスターが被成膜体上に飛来し、被成膜体表面に付着かつ上記クラスターが結合して膜を形成していくため、潜在的に該クラスター間にピンホールを作ってしまう可能性を有する一般的な真空成膜法と大きく異なっている。また、直進性が高いスパッタリング法や真空蒸着法では成膜が困難な凹凸を有する被成膜体面上にも、原子層堆積法では均一な成膜が可能であり、更に、原子層堆積法においては原料がガスであるため、スパッタリング法や真空蒸着法で多発するスプラッシュ(膜原料が固まりのまま被成膜体に飛来すること)の発生もない。従って、スプラッシュが成膜中の膜に付着し、それが脱落してピンホールになるような現象もない。また、原子層堆積法で用いられる真空装置においては、PVD法やCVD法で用いられる真空装置に必要であった高価な電源ユニット等が不要であり、従来の成膜方法と比較して成膜コストの低減も図れる。   The atomic layer deposition method is a method in which film formation starts while depositing single atom (monomolecular) layers one by one from the film formation target side, so that a coating layer without pinholes on the film formation target (powder substrate). (First coating layer, second coating layer) and the like can be formed. This atomic layer deposition method is a general vacuum film formation method (vacuum deposition method, sputtering method, ion plating method, ion beam sputtering method, etc.), in which film material clusters fly onto the film formation target, Since the above-mentioned cluster is bonded to the surface of the film body and is bonded to form a film, it is greatly different from a general vacuum film forming method which has a possibility of creating pinholes between the clusters. In addition, it is possible to form a uniform film on the surface of an object to be deposited, which is difficult to form by sputtering or vacuum vapor deposition, which is highly straight, and by atomic layer deposition. Since the raw material is a gas, there is no occurrence of splash (the film raw material flying to the film formation body in a solid state) frequently generated by sputtering or vacuum deposition. Accordingly, there is no phenomenon in which the splash adheres to the film being formed and falls off to form a pinhole. In addition, the vacuum apparatus used in the atomic layer deposition method does not require an expensive power supply unit or the like necessary for the vacuum apparatus used in the PVD method or the CVD method, and the film formation is performed in comparison with the conventional film formation method. Cost can also be reduced.

そして、原子層堆積法では、分子層を構成する元素のそれぞれが含まれる第1反応ガス(反応ガス1)と第2反応ガス(反応ガス2)を、真空装置(反応室)内に交互に導入する下記のA〜I工程で1サイクルを構成し、このサイクル数により膜厚の調整が行なわれる。   In the atomic layer deposition method, the first reaction gas (reaction gas 1) and the second reaction gas (reaction gas 2) containing each of the elements constituting the molecular layer are alternately placed in a vacuum device (reaction chamber). The following steps A to I to be introduced constitute one cycle, and the film thickness is adjusted by the number of cycles.

A.真空装置に第1反応ガス(反応ガス1)を導入
B.被成膜体の最表面に第1反応ガスが化学吸着
C.被成膜体の最表面が第1反応ガスで飽和
D.真空装置から過剰な第1反応ガスおよび副生成物を排気
E.真空装置に第2反応ガス(反応ガス2)を導入
F.被成膜体の最表面に吸着していた第1反応ガスと第2反応ガスが反応
G.被成膜体の最表面が第2反応ガスで飽和
I.真空装置から過剰な第2反応ガスおよび副生成物を排気
A. B. Introduction of the first reactive gas (reactive gas 1) into the vacuum apparatus. C. First reaction gas is chemisorbed on the outermost surface of the deposition target. D. Saturation of the outermost surface of the deposition target with the first reaction gas Evacuate excess first reactant gas and by-products from the vacuum apparatus E. F. introduction of the second reactive gas (reactive gas 2) into the vacuum device. G. First reaction gas and second reaction gas adsorbed on the outermost surface of the deposition target react. The outermost surface of the deposition target is saturated with the second reaction gas. Exhaust excess second reaction gas and by-products from the vacuum system

そして、原子層堆積法では、二酸化ケイ素SiO2、Al23、ZrO2、HfO2、Ta25、二酸化チタンTiO2等の酸化物膜、AlN、TaN、TiN、TaSiN、TiSiN等の窒化物膜、Cu、Ru、Ir、Ni、Pt等の金属膜、CaF2、SrF2、MgF2等のフッ化物膜、GaAs、InP、GaP等の化合物膜の成膜が可能である。 In the atomic layer deposition method, oxide films such as silicon dioxide SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , HfO 2 , Ta 2 O 5 , titanium dioxide TiO 2 , AlN, TaN, TiN, TaSiN, TiSiN, etc. Nitride films, metal films such as Cu, Ru, Ir, Ni, and Pt, fluoride films such as CaF 2 , SrF 2 , and MgF 2 , and compound films such as GaAs, InP, and GaP can be formed.

例えば、原子層堆積法でもっとも多く成膜が行われている酸化アルミニウムAl23の単原子(単分子)層を形成する場合、下記(i)〜(iv)の4工程で1サイクルが完成する。 For example, when forming a monoatomic (monomolecular) layer of aluminum oxide Al 2 O 3 which is most frequently formed by atomic layer deposition, one cycle takes four steps (i) to (iv) below. Complete.

(i)第1反応ガスである水分子を導入して被成膜体の最表面にOH基を吸着させる。
(1層目以降の反応)
2H2O+:O−Al(CH32 → :Al−O−Al(OH)2+2CH4
(ii)過剰水分子をパージ排気する。
(iii)酸化アルミニウムAl23膜の第2反応ガス(反応ガス2)であるTMA[Trimethyl Aluminum:Al(CH33]ガスを導入する。TMA分子がOH基と反応してCH4ガスが発生する。
(1層目の反応)
Al(CH33+:O−H → :O−Al(CH32+CH4
(1層目以降の反応)
Al(CH33+:Al−O−H → :Al−O−Al(CH32+CH
(iv)過剰なTMAガスとCHガスをパージ排気する。
(I) Introducing water molecules as the first reaction gas to adsorb OH groups on the outermost surface of the film formation target.
(Reaction after the first layer)
2H 2 O +: O—Al (CH 3 ) 2 →: Al—O—Al (OH) 2 + 2CH 4
(Ii) Purge and exhaust excess water molecules.
(Iii) TMA [Trimethyl Aluminum: Al (CH 3 ) 3 ] gas, which is the second reaction gas (reaction gas 2) of the aluminum oxide Al 2 O 3 film, is introduced. TMA molecules react with OH groups to generate CH 4 gas.
(First layer reaction)
Al (CH 3 ) 3 +: O—H →: O—Al (CH 3 ) 2 + CH 4
(Reaction after the first layer)
Al (CH 3 ) 3 +: Al—O—H →: Al—O—Al (CH 3 ) 2 + CH 4
(Iv) Purge and exhaust excess TMA gas and CH 4 gas.

この4工程で約0.1nmの酸化アルミニウムAl23膜が形成されるので、要求する膜厚に到達するまで上記4工程を繰り返して膜厚を増加させる。 Since an aluminum oxide Al 2 O 3 film having a thickness of about 0.1 nm is formed in these four steps, the above four steps are repeated until the required film thickness is reached, and the film thickness is increased.

原子層堆積法においては反応を促進させるため、被成膜体を加熱(100〜300℃)するか、あるいはプラズマを行うことが好ましい。   In the atomic layer deposition method, it is preferable to heat the film formation body (100 to 300 ° C.) or perform plasma in order to promote the reaction.

基本的には、その他の膜種も反応ガスが異なるだけで、第1反応ガス導入、パージ、第2反応ガス導入、パージの4工程プロセスで成膜可能である。更には、原子層堆積法による成膜は、不純物が取り込まれことが少ない精製作用があるため、低純度の反応ガスを使用しても高純度の膜を得ることができる。   Basically, other film types can also be formed by a four-step process of introducing a first reactive gas, purging, introducing a second reactive gas, and purging, except that the reactive gas is different. Furthermore, since the film formation by the atomic layer deposition method has a refining action in which impurities are hardly taken in, a high-purity film can be obtained even when a low-purity reaction gas is used.

3.原子層堆積法の装置
原子層堆積法の装置は真空成膜装置としては比較的簡単な構造であり、多くの装置メーカから市販されているが、基本的には、真空チャンバーに反応ガス導入機構が付属した装置である。
3. Equipment for atomic layer deposition The equipment for atomic layer deposition has a relatively simple structure as a vacuum film-forming device and is commercially available from many equipment manufacturers. Is a device attached.

パウダーへの成膜に適した代表的な原子層堆積法の装置を図7と図8に示す。   A typical atomic layer deposition apparatus suitable for film formation on powder is shown in FIGS.

図7に示す原子層堆積法の装置は、薄く敷き詰めたパウダー102表面に成膜する装置である。真空チャンバー100の内部には、パウダー102が入ったパウダートレイ101がある。このパウダートレイ101にはパウダー102が移動するように振動を与えてもよい。真空チャンバー100にはメインバルブ103を経由して真空ポンプ(ドライポンプ)104が接続されている。更に、複数の反応ガスを導入するバルブ107と流量計108が取り付けられている。バルブ107は、ガスを加熱する機構が付随したものもある。成膜を促進するため、加熱ヒータ105やプラズマ源106を有することが好ましい。   The atomic layer deposition method apparatus shown in FIG. 7 is an apparatus for forming a film on the surface of a thinly spread powder 102. Inside the vacuum chamber 100 is a powder tray 101 containing powder 102. The powder tray 101 may be vibrated so that the powder 102 moves. A vacuum pump (dry pump) 104 is connected to the vacuum chamber 100 via a main valve 103. Further, a valve 107 and a flow meter 108 for introducing a plurality of reaction gases are attached. Some valves 107 are accompanied by a mechanism for heating the gas. In order to promote film formation, it is preferable to have a heater 105 and a plasma source 106.

また、原子層堆積法は真空蒸着法、スパッタリング法ほどの高真空を必要としないため、高真空を得るための油拡散ポンプやターボ分子ポンプ、クライオポンプ等を必要とせず、荒引きポンプとして使用されるロータリーポンプ、ドライポンプ等を使用することができる。   In addition, the atomic layer deposition method does not require as high vacuum as the vacuum evaporation method or sputtering method, so it does not require an oil diffusion pump, turbo molecular pump, cryopump, etc. to obtain a high vacuum, and is used as a roughing pump Rotary pumps, dry pumps, and the like that are used can be used.

また、原子層堆積法のガス供給バルブ107は、反応ガスが液化する場合は、ヒータを組み込むことで、液化を防止することができる。   Further, the gas supply valve 107 of the atomic layer deposition method can prevent liquefaction by incorporating a heater when the reaction gas is liquefied.

次に、図8に示す原子層堆積法の装置は、パウダーキャン201内に多段で敷き詰められたパウダー202の各表面に成膜する装置である。真空チャンバー200の内部には、パウダー202を多段で敷き詰める上記パウダーキャン201がある。このパウダーキャン201にはパウダー202が移動できるように振動を与えてもよい。真空チャンバー200にはメインバルブ203を経由して真空ポンプ(ドライポンプ)204が接続されている。更に、複数の反応ガスを導入するバルブ207と流量計208が取り付けられている。バルブ207は、ガスを加熱する機構が付随したものもある。成膜を促進するために、加熱ヒータ205やプラズマ源206を有することが好ましい。尚、符号209はフィルターを示す。   Next, the atomic layer deposition apparatus shown in FIG. 8 is an apparatus for forming a film on each surface of the powder 202 spread in multiple stages in the powder can 201. Inside the vacuum chamber 200 is the powder can 201 that spreads the powder 202 in multiple stages. The powder can 201 may be vibrated so that the powder 202 can move. A vacuum pump (dry pump) 204 is connected to the vacuum chamber 200 via a main valve 203. Further, a valve 207 for introducing a plurality of reaction gases and a flow meter 208 are attached. Some valves 207 are accompanied by a mechanism for heating the gas. In order to promote film formation, it is preferable to include a heater 205 and a plasma source 206. Reference numeral 209 denotes a filter.

4.原子層堆積法の膜材料
光の波長λ(nm)と光子エネルギーhν(eV)の間には、
hν=hc/λ=1239.8/λ……(式1)
の関係が成り立つことが知られている。
4). Film material for atomic layer deposition Between the light wavelength λ (nm) and the photon energy hν (eV),
hν = hc / λ = 1239.8 / λ (Formula 1)
It is known that this relationship holds.

例えば、二酸化チタンTiO2のバンドギャップは3.2eVなので、光学吸収端の波長387nmより短い光が吸収され、それより長い波長は全部透過する。 For example, since the band gap of titanium dioxide TiO 2 is 3.2 eV, light shorter than the wavelength of 387 nm at the optical absorption edge is absorbed, and all longer wavelengths are transmitted.

皮膚に対して有害なUV−A(320〜400nm)波長域の光を吸収、散乱できる皮膜材料を使用するのが好ましい。UV−A(320〜400nm)波長域をバンドギャップで表すと約3.1〜3.9eVになり、UV−A波長域を広くカバーできる金属酸化物として二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)が使用される。 It is preferable to use a coating material that can absorb and scatter light in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength range that is harmful to the skin. When the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region is represented by a band gap, it is about 3.1 to 3.9 eV, and titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV) as a metal oxide that can cover the UV-A wavelength region widely, Zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) are used.

バンドギャップが3.1eV未満の皮膜材料を使用すると、光の吸収が可視光領域にも及ぶため着色が強くなり、化粧料、フィルム、プラスチックおよび塗料等への配合が制限されるため好ましくない。   When a film material having a band gap of less than 3.1 eV is used, the absorption of light reaches the visible light region, so that coloring becomes strong, and blending into cosmetics, films, plastics, paints, and the like is restricted.

二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)の皮膜材料は、UV−A(320〜400nm)波長域の紫外線に対しては効果的な紫外線遮断効果を示すものの、UV−B(280〜320nm)領域の紫外線に対しては遮断効果が十分でない。このため、2層目の皮膜材料として、UV−B(280〜320nm)領域の紫外線に対しても効果的な紫外線遮断効果を示す酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選ばれる1種以上を使用することが好ましい。これにより、UV−BからUV−A領域のほぼ全域に亘る紫外線の透過を実質的に遮断でき、とりわけUV−A領域の紫外線を効率よく遮断する紫外線遮断剤を簡便に得ることができる。 Film materials of titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), and cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) are effective for UV-A (320 to 400 nm) wavelength ultraviolet rays. However, the blocking effect is not sufficient for ultraviolet rays in the UV-B (280 to 320 nm) region. For this reason, nickel oxide NiO (3.6 eV) and tin oxide SnO 2 (3. 3) exhibiting an effective ultraviolet blocking effect against ultraviolet rays in the UV-B (280 to 320 nm) region as the second layer coating material. It is preferable to use one or more selected from 6eV). Thereby, it is possible to substantially block the transmission of ultraviolet rays over almost the entire UV-B to UV-A region, and in particular, it is possible to easily obtain an ultraviolet blocking agent that efficiently blocks ultraviolet rays in the UV-A region.

また、酸化セリウムCeO2の酸化触媒活性や、二酸化チタンTiO2および酸化亜鉛ZnOの光触媒活性を抑制するための被覆材料として、二酸化ケイ素SiO2または酸化アルミニウムAl23が使用される。 Silicon dioxide SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3 is used as a coating material for suppressing the oxidation catalyst activity of cerium oxide CeO 2 and the photocatalytic activity of titanium dioxide TiO 2 and zinc oxide ZnO.

原子層堆積法により膜を形成する反応ガスは各社から販売されている。以下の表1に本発明で採用した皮膜の代表的な反応ガスを示す。   Reactive gases that form films by atomic layer deposition are sold by various companies. Table 1 below shows typical reaction gases of the coating employed in the present invention.

非特許文献2に記載されたこれ等代表的な皮膜材料(反応ガス)について表1にまとめるが、ここに示す皮膜材料(反応ガス)に限定されるものではない。   These typical coating materials (reactive gases) described in Non-Patent Document 2 are summarized in Table 1, but are not limited to the coating materials (reactive gases) shown here.

Figure 0006233219
(注)
「Me」: Methyl
「Et」: Ethyl
「OMe」: Methoxy
「OEt」: Ethoxy
「acac」: Acetylaceto-nato
「thd」: 2, 2, 6, 6-Tetramethyl-3, 5-heptanedionate
「apo」: 2-Amino-Pent-2-en-4-onate
「dmg」: Dimethyl-glyoximato
Figure 0006233219
(note)
"Me": Methyl
“Et”: Ethyl
“OMe”: Methoxy
“OEt”: Ethoxy
“Acac”: Acetylaceto-nato
“Thd”: 2, 2, 6, 6-Tetramethyl-3, 5-heptanedionate
“Apo”: 2-Amino-Pent-2-en-4-onate
“Dmg”: Dimethyl-glyoximato

5.紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の構造
本発明に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)は、炭素の同素体である「フラーレン」または「グラフェン」の単体若しくは凝集体から成る粉末基材に対し、UV−A(320〜400nm)波長域の光を吸収する金属酸化物の二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)、および、UV−B(280〜320nm)波長域の光を吸収する金属酸化物の酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)を原子層堆積法により成膜して構成されるものである。
5. Structure of ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) The ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to the present invention is applied to a powder base material composed of a single substance or an aggregate of carbon fullerene or graphene. Metal oxides titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV), which absorb light in the UV-A (320-400 nm) wavelength region, and , A metal oxide nickel oxide NiO (3.6 eV) and tin oxide SnO 2 (3.6 eV) that absorb light in the UV-B (280 to 320 nm) wavelength region are formed by atomic layer deposition. Is.

(1)「フラーレン」が適用された第1実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末
図3に示すように粉末基材50に「フラーレン」を使用し、粉末基材50を覆う被覆層51にUV−A波長域の紫外線遮蔽効果の高い二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選ばれた材料を成膜し、かつ、上記被覆層51を覆う被覆処理層52にシリカSiO2、酸化アルミニウムAl23から選ばれた材料を成膜して第1実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末は構成されている。
(1) Ultraviolet shielding powder according to the first embodiment to which “fullerene” is applied As shown in FIG. 3, “fullerene” is used for the powder base material 50, and UV is applied to the coating layer 51 covering the powder base material 50. Forming a material selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) having a high ultraviolet shielding effect in the -A wavelength region; and The ultraviolet shielding powder according to the first embodiment is formed by depositing a material selected from silica SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 on the coating layer 52 covering the coating layer 51.

尚、シリカSiO2、酸化アルミニウムAl23から選ばれた材料を成膜して被覆処理層52を形成する場合、少なくとも一層以上の原子層(分子層)から成る極めて薄い膜で上記被覆層51を覆うことで、酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選ばれた材料で構成された被覆層51のUV−A波長域における紫外線遮蔽効果の低下を抑制することができる。 When the coating layer 52 is formed by forming a material selected from silica SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3, the coating layer is an extremely thin film composed of at least one atomic layer (molecular layer). By covering 51, the UV-A of the coating layer 51 made of a material selected from titanium oxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), and cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) A decrease in the ultraviolet shielding effect in the wavelength region can be suppressed.

(2)「グラフェン」が適用された第1実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末
図4に示すように粉末基材60に「グラフェン」を使用し、粉末基材60を覆う被覆層61にUV−A波長域の紫外線遮蔽効果の高い二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選ばれた材料を成膜し、かつ、上記被覆層61を覆う被覆処理層62にシリカSiO2、酸化アルミニウムAl23から選ばれた材料を成膜して第1実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末は構成されている。
(2) Ultraviolet shielding powder according to the first embodiment to which “graphene” is applied As shown in FIG. 4, “graphene” is used for the powder base 60 and UV is applied to the coating layer 61 covering the powder base 60. Forming a material selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) having a high ultraviolet shielding effect in the -A wavelength region; and The ultraviolet shielding powder according to the first embodiment is formed by depositing a material selected from silica SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 on the coating layer 62 covering the coating layer 61.

(3)「フラーレン」が適用された第2実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末
図5に示すように粉末基材70に「フラーレン」を使用し、粉末基材70を覆う第一被覆層71にUV−B波長域の紫外線に対しても効果的な紫外線遮断効果を示す酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選ばれた膜を成膜し、上記第一被覆層71を覆う第二被覆層72にUV−A波長域の紫外線遮蔽効果の高い二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選ばれた材料を成膜し、かつ、上記第二被覆層72を覆う被覆処理層73にシリカSiO2、酸化アルミニウムAl23から選ばれた材料を成膜して第2実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末は構成されている。
(3) Ultraviolet shielding powder according to the second embodiment to which “fullerene” is applied As shown in FIG. 5, the first coating layer 71 that covers the powder base material 70 using “fullerene” as the powder base material 70. In addition, a film selected from nickel oxide NiO (3.6 eV) and tin oxide SnO 2 (3.6 eV) exhibiting an effective ultraviolet blocking effect even for ultraviolet rays in the UV-B wavelength region is formed. A titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) having a high ultraviolet shielding effect in the UV-A wavelength region is applied to the second coating layer 72 covering the one coating layer 71. In the second embodiment, a material selected from silica SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 is formed on the coating layer 73 covering the second coating layer 72. UV shielding powder according to the form is composed That.

(4)「グラフェン」が適用された第2実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末
図6に示すように粉末基材80に「グラフェン」を使用し、粉末基材80を覆う第一被覆層81にUV−B波長域の紫外線に対しても効果的な紫外線遮断効果を示す酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選ばれた膜を成膜し、上記第一被覆層81を覆う第二被覆層82にUV−A波長域の紫外線遮蔽効果の高い二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選ばれた材料を成膜し、かつ、上記第二被覆層82を覆う被覆処理層83にシリカSiO2、酸化アルミニウムAl23から選ばれた材料を成膜して第2実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末は構成されている。
(4) Ultraviolet shielding powder according to the second embodiment to which “graphene” is applied As shown in FIG. 6, the first coating layer 81 that uses “graphene” as the powder base material 80 and covers the powder base material 80 In addition, a film selected from nickel oxide NiO (3.6 eV) and tin oxide SnO 2 (3.6 eV) exhibiting an effective ultraviolet blocking effect even for ultraviolet rays in the UV-B wavelength region is formed. A titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) having a high UV shielding effect in the UV-A wavelength region is applied to the second coating layer 82 covering the one coating layer 81. In the second embodiment, a material selected from silica SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 is formed on the coating layer 83 covering the second coating layer 82. UV shielding powder according to the form is composed That.

(5)本発明に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の構造は、図5および図6に示したように、粉末基材70、80を覆う第一被覆層71、81にUV−B波長域の紫外線に対しても効果的な紫外線遮断効果を示す酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選ばれた皮膜と、第一被覆層71、81を覆う第二被覆層72、82にUV−A波長域の紫外線遮蔽効果の高い二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選ばれた皮膜と、第二被覆層72、82を覆う被覆処理層73、83にシリカSiO2、酸化アルミニウムAl23から選ばれた皮膜を含む3層構造が最も好ましい。 (5) The structure of the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to the present invention is UV-B applied to the first coating layers 71 and 81 covering the powder base materials 70 and 80 as shown in FIGS. A film selected from nickel oxide NiO (3.6 eV) and tin oxide SnO 2 (3.6 eV) exhibiting an effective ultraviolet blocking effect against ultraviolet rays in the wavelength region, and the first coating layers 71 and 81 are covered. The second coating layers 72 and 82 are selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), and cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) which have a high UV shielding effect in the UV-A wavelength region. And a three-layer structure including a coating selected from silica SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 in the coating layers 73 and 83 covering the second coating layers 72 and 82.

すなわち、UV−A波長域の紫外線遮蔽効果の高い二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選ばれた皮膜を外層(第2層)である第二被覆層72、82とし、UV−B波長域の紫外線に対しても効果的な紫外線遮断効果を示す酸化ニッケルNiO(3.6eV)または酸化錫SnO2(3.6eV)から選ばれた皮膜を内層(第1層)である第一被覆層71、81にするのが好ましい。 That is, a film selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), and cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) having a high ultraviolet shielding effect in the UV-A wavelength region is applied to the outer layer (first layer). Nickel oxide NiO (3.6 eV) or tin oxide SnO 2 (3.6 eV), which is a second coating layer 72, 82, which is a two-layer), and exhibits an effective ultraviolet blocking effect even for ultraviolet rays in the UV-B wavelength region. The first coating layers 71 and 81 which are inner layers (first layers) are preferably used.

尚、図5および図6に示した構造とは反対にして、内層(第1層)にUV−A波長域の紫外線遮蔽効果の高い二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選ばれた皮膜で構成し、外層(第2層)にUV−B波長域の紫外線に対しても効果的な紫外線遮断効果を示す酸化ニッケルNiO(3.6eV)または酸化錫SnO2(3.6eV)から選ばれた皮膜で構成した場合、外層(第2層)を構成する酸化ニッケルNiO(3.6eV)または酸化錫SnO2(3.6eV)の皮膜の影響によりUV−A波長域の紫外線遮蔽効果が低下してしまうため、好ましくない。 In contrast to the structure shown in FIGS. 5 and 6, titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3) having a high UV shielding effect in the UV-A wavelength region is used for the inner layer (first layer). .2 eV), nickel oxide which is composed of a film selected from cerium oxide CeO 2 (3.1 eV), and has an outer layer (second layer) that effectively blocks ultraviolet rays in the UV-B wavelength region. When the coating is selected from NiO (3.6 eV) or tin oxide SnO 2 (3.6 eV), nickel oxide NiO (3.6 eV) or tin oxide SnO 2 (3 .6 eV) is not preferable because the ultraviolet shielding effect in the UV-A wavelength region is lowered due to the influence of the film.

(6)また、図3および図4に示すように紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の最外層が酸化触媒活性を有する酸化セリウムCeO2で構成された場合、酸化触媒活性を有する酸化セリウムCeO2の作用で樹脂や油脂の酸化分解が促進されるため化粧品や樹脂中に配合した場合に変色や変臭の原因になる。また、最外層が光触媒活性を有する二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnOで構成された場合、光の吸収により活性酸素が発現するため化粧品として使用した場合に皮膚組織に及ぼす影響が懸念される。このため、これ等の触媒活性を抑制するため、被覆処理層としてシリカSiO2または酸化アルミニウムAl23を被覆することを要する。 (6) Further, as shown in FIGS. 3 and 4, when the outermost layer of the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) is composed of cerium oxide CeO 2 having oxidation catalytic activity, cerium oxide CeO having oxidation catalytic activity The action of 2 promotes the oxidative decomposition of resins and oils and fats, causing discoloration and odor when blended in cosmetics and resins. In addition, when the outermost layer is composed of titanium dioxide TiO 2 and zinc oxide ZnO having photocatalytic activity, active oxygen is expressed by absorption of light, so there is a concern about the effect on skin tissue when used as a cosmetic. For this reason, in order to suppress these catalytic activities, it is necessary to coat silica SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3 as a coating treatment layer.

6.成膜方法
図7に示す原子層堆積法の装置を用い、パウダートレイ101内に薄く敷き詰めた粉末基材である「フラーレン」または「グラフェン」から成るパウダー102の外表面に被覆層を成膜する方法について説明する。
6). Film Forming Method Using the atomic layer deposition apparatus shown in FIG. 7, a coating layer is formed on the outer surface of the powder 102 made of “fullerene” or “graphene”, which is a powder base thinly spread in the powder tray 101. A method will be described.

まず、真空チャンバー100内部のパウダートレイ101に、粉末基材である「フラーレン」または「グラフェン」から成るパウダー102を挿入する。   First, a powder 102 made of “fullerene” or “graphene”, which is a powder base material, is inserted into a powder tray 101 inside the vacuum chamber 100.

次に、真空チャンバー100を大型ドライポンプ104により5Paまで排気した後、パウダー102をヒータにより300℃まで加熱するのが好ましい。すなわち、成膜を促進するため、加熱ヒータ105を用い、パウダー102を300℃程度に加熱するのが好ましい。300℃程度に加熱することで、パウダー102の吸着水、ガスを除去することができ、その後、良好な成膜を行うことが可能となる。また、アニール効果により、紫外線カットパウダーの特性安定化が図れる。   Next, after evacuating the vacuum chamber 100 to 5 Pa with the large dry pump 104, the powder 102 is preferably heated to 300 ° C. with a heater. That is, in order to promote film formation, it is preferable to heat the powder 102 to about 300 ° C. using the heater 105. By heating to about 300 ° C., the adsorbed water and gas of the powder 102 can be removed, and then good film formation can be performed. Further, the characteristics of the ultraviolet cut powder can be stabilized by the annealing effect.

また、パウダートレイ101には、パウダー102が移動できるように振動を与えることが好ましい。但し、パウダー102が少量の場合には、振動を与えなくても成膜することができる。   Moreover, it is preferable to give vibration to the powder tray 101 so that the powder 102 can move. However, when the amount of the powder 102 is small, the film can be formed without applying vibration.

その後、第1層目(第一被覆層)を成膜するため2種類の反応ガスを上記原子層堆積法の4工程プロセスを20回繰り返し、次に第2層目(第二被覆層)を成膜するため2種類の反応ガスを原子層堆積法の4工程プロセスを20回繰り返し、次に被覆処理層を成膜するため2種類の反応ガスを原子層堆積法の4工程プロセスを20回繰り返して成膜を完了させた後、真空チャンバー100を大気開放し、本発明の第2実施の形態に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)を得ることができる。   Thereafter, in order to form the first layer (first coating layer), the four-step process of the above atomic layer deposition method is repeated 20 times using two kinds of reaction gases, and then the second layer (second coating layer) is formed. In order to form a film, the four-step process of the atomic layer deposition method is repeated 20 times with two kinds of reactive gases, and then the four-step process of the atomic layer deposition method is repeated 20 times in order to form a coating treatment layer. After completing the film formation repeatedly, the vacuum chamber 100 is opened to the atmosphere, and the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to the second embodiment of the present invention can be obtained.

各層の膜厚は、4工程プロセスの回数(原子層の層数)で決まる。ここでは、4工程プロセスを20回繰り返したが、20回に限定されるものではない。   The film thickness of each layer is determined by the number of four-step processes (number of atomic layers). Here, the four-step process is repeated 20 times, but is not limited to 20 times.

そして、下記材料を成膜した場合における「4工程プロセスの回数と膜厚」の関係は以下の通りである。   Then, the relationship between the “number of times of the four-step process and the film thickness” when the following material is formed is as follows.

すなわち、酸化アルミニウムAl23膜(およそ0.1nm/回)、二酸化ケイ素SiO2膜(およそ0.06nm/回)、二酸化チタンTiO2膜(およそ0.05nm/回)、酸化亜鉛ZnO膜(およそ0.2nm/回)、酸化セリウムCeO2膜(およそ0.25nm/回)、酸化ニッケルNiO膜(およそ0.025nm/回)、および、酸化錫SnO2(およそ0.2nm/回)である。 That is, an aluminum oxide Al 2 O 3 film (about 0.1 nm / time), a silicon dioxide SiO 2 film (about 0.06 nm / time), a titanium dioxide TiO 2 film (about 0.05 nm / time), a zinc oxide ZnO film (About 0.2 nm / time), cerium oxide CeO 2 film (about 0.25 nm / time), nickel oxide NiO film (about 0.025 nm / time), and tin oxide SnO 2 (about 0.2 nm / time) It is.

これ等のデータから、原子層堆積法(ALD法)による4工程プロセスの回数を決定することにより、上記被覆層、第一被覆層、第二被覆層、および、被覆処理層等の膜厚を正確に制御することができ、1層以上、好ましくは1層〜40層の原子層(分子層)で構成するとよい。   From these data, the film thicknesses of the coating layer, the first coating layer, the second coating layer, and the coating treatment layer are determined by determining the number of four-step processes by the atomic layer deposition method (ALD method). It can be accurately controlled and may be composed of one or more, preferably 1 to 40 atomic layers (molecular layers).

以下、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれ等の実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be specifically described below with reference to comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
図7に示す原子層堆積法の装置を用い、粉末基材である「フラーレン」から成るパウダー102の外表面に被覆層と被覆処理層を順に成膜して、実施例1に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)を製造した。
[Example 1]
Using the atomic layer deposition apparatus shown in FIG. 7, a coating layer and a coating treatment layer are sequentially formed on the outer surface of the powder 102 made of “fullerene” which is a powder base material. A powder (ultraviolet cut powder) was produced.

すなわち、真空チャンバー100内部のパウダートレイ101に「フラーレン」から成るパウダー102を挿入した後、真空チャンバー100を大型ドライポンプ104により5Paまで排気した。   That is, after the powder 102 made of “fullerene” was inserted into the powder tray 101 inside the vacuum chamber 100, the vacuum chamber 100 was evacuated to 5 Pa by the large dry pump 104.

次いで、成膜準備および成膜の間中、加熱ヒータ105を用いて上記パウダー102を300℃に加熱し、かつ、成膜の間中、均一な成膜が行えるようにパウダートレイ101を介しパウダー102に振動を与えた。   Next, the powder 102 is heated to 300 ° C. using the heater 105 during film formation preparation and film formation, and the powder is passed through the powder tray 101 so that uniform film formation can be performed during film formation. 102 was vibrated.

すなわち、パウダー102に振動を与えながら、第1層目(被覆層)として二酸化チタンTiO2を成膜するために2種類の反応ガスを上記原子層堆積法の4工程プロセスを20回繰り返し、次に、被覆処理層としてシリカSiO2を成膜するために2種類の反応ガスを原子層堆積法の4工程プロセスを20回繰り返して成膜を完了させた後、真空チャンバー100を大気開放し、実施例1に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)を製造した。 That is, while applying vibration to the powder 102, the four-step process of the above atomic layer deposition method was repeated 20 times using two types of reactive gases to form titanium dioxide TiO 2 as the first layer (coating layer). In addition, in order to form silica SiO 2 as a coating treatment layer, the four-step process of the atomic layer deposition method using two kinds of reactive gases is repeated 20 times to complete the film formation, and then the vacuum chamber 100 is opened to the atmosphere. An ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to Example 1 was produced.

[紫外線カットパウダーの特性測定]
次に、得られた紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」(表では「UV−Aカット効果」と略称する)、および、「触媒活性の抑制効果」(表では「触媒活性抑制効果」と略称する)をそれぞれ測定した。
[Characteristic measurement of UV cut powder]
Next, the obtained ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) has a “screening (cut) effect in the UV-A wavelength region” (abbreviated as “UV-A cut effect” in the table), and “catalytic activity The “suppression effect” (abbreviated as “catalytic activity suppression effect” in the table) was measured.

(1)UV−A波長域における遮蔽(カット)効果
まず、得られた紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)をエタノールに分散させた後、UV−A波長域(320〜400nm)の光を透過する合成石英ガラス上に、乾燥後の厚さが約10μmとなるように上記分散液を塗布し、乾燥させた。
(1) Shielding (cut) effect in the UV-A wavelength region First, after the obtained ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) is dispersed in ethanol, light in the UV-A wavelength region (320 to 400 nm) is transmitted. On the synthetic quartz glass, the dispersion was applied and dried so that the thickness after drying was about 10 μm.

そして、乾燥された紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)を、自記分光光度計によりUV−A波長域の拡散透過特性を測定して「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」を評価した。   The dried ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) was measured for diffuse transmission characteristics in the UV-A wavelength range with a self-recording spectrophotometer to evaluate the "shielding (cut) effect in the UV-A wavelength range". .

すなわち、波長350nmにおける透過率が50%以上の場合は「×」、10%以下50%未満の場合は「○」、10%未満の場合は「◎」で評価した。   That is, when the transmittance at a wavelength of 350 nm was 50% or more, the evaluation was “X”, when it was 10% or less and less than 50%, “◯”, and when it was less than 10%, “◎”.

この結果を以下の表2に記載する。   The results are listed in Table 2 below.

(2)触媒活性の抑制効果
次に、得られた紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の触媒活性の抑制効果を調べた。
(2) Effect of inhibiting catalytic activity Next, the effect of inhibiting the catalytic activity of the obtained ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) was examined.

上記抑制効果の目安として、一定量の紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)をアセトアルデヒド気体と共に透明密封容器内に投入し、かつ、紫外光の照射を行い、一定時間経過した時点で、アセトアルデヒドの自動酸化による分解率を測定し評価した。   As a measure of the suppression effect, a certain amount of ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) is put together with acetaldehyde gas into a transparent sealed container and irradiated with ultraviolet light. The degradation rate due to oxidation was measured and evaluated.

すなわち、アセトアルデヒドの自動酸化による分解率が50%以上の場合は「×」、10%以下50%未満の場合は「○」、10%未満の場合は「◎」で評価した。   That is, when the decomposition rate of acetaldehyde by auto-oxidation was 50% or more, the evaluation was “X”, when it was 10% or less and less than 50%, “◯”, and when it was less than 10%, “◎”.

この結果も以下の表2に記載する。   The results are also listed in Table 2 below.

[実施例2〜12および比較例1〜8]
粉末基材として表2に示す「フラーレン」または「グラフェン」を適用し、かつ、被覆層として表2に示す「二酸化チタン」「酸化亜鉛」「酸化セリウム」「酸化ニッケル」および「酸化錫」のいずれかを適用すると共に、被覆処理層として表2に示す「二酸化ケイ素(シリカSiO2)」または「酸化アルミニウム」を適用した点を除き実施例1と同様にして実施例2〜12および比較例1〜8に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)を製造した。
[Examples 2 to 12 and Comparative Examples 1 to 8]
“Fullerene” or “graphene” shown in Table 2 is applied as a powder base material, and “titanium dioxide”, “zinc oxide”, “cerium oxide”, “nickel oxide” and “tin oxide” shown in Table 2 are used as a coating layer. Examples 2 to 12 and Comparative Examples were applied in the same manner as in Example 1 except that either of these was applied and “silicon dioxide (silica SiO 2 )” or “aluminum oxide” shown in Table 2 was applied as the coating treatment layer. The ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to 1 to 8 was produced.

得られた各紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)における「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」と「触媒活性の抑制効果」を表2に記載する。   Table 2 shows the “screening (cutting) effect in the UV-A wavelength region” and the “catalytic activity-suppressing effect” of each obtained UV screening powder (ultraviolet cut powder).

Figure 0006233219
Figure 0006233219

[実施例13]
図7に示す原子層堆積法の装置を用い、粉末基材である「フラーレン」から成るパウダー102の外表面に「第一被覆層」と「第二被覆層」および「被覆処理層」を順に成膜して、実施例13に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)を製造した。
[Example 13]
Using the atomic layer deposition method apparatus shown in FIG. 7, the “first coating layer”, “second coating layer”, and “coating treatment layer” are sequentially formed on the outer surface of the powder 102 made of “fullerene” as the powder base material. Film formation was performed to produce an ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to Example 13.

尚、「第二被覆層」と「被覆処理層」は実施例1と同様の条件で成膜し、かつ、「第一被覆層」は、酸化ニッケルNiOを成膜するために2種類の反応ガスを上記原子層堆積法の4工程プロセスを20回繰り返して行っている。   The “second coating layer” and the “coating treatment layer” are formed under the same conditions as in Example 1, and the “first coating layer” has two types of reactions to form nickel oxide NiO. The four-step process of the atomic layer deposition method described above is repeated 20 times.

そして、得られた紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)における「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」と「触媒活性の抑制効果」を表3に記載する。   Table 3 shows the “shielding effect in the UV-A wavelength region” and the “catalytic activity suppression effect” in the obtained ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder).

[実施例14〜36および比較例9〜20]
粉末基材として表3に示す「フラーレン」または「グラフェン」を適用し、第一被覆層として表3に示す「酸化ニッケル」「酸化錫」「二酸化チタン」「酸化亜鉛」および「酸化セリウム」のいずれかを適用し、かつ、第二被覆層として表3に示す「二酸化チタン」「酸化亜鉛」「酸化セリウム」および「酸化ニッケル」のいずれかを適用すると共に、被覆処理層として表3に示す「二酸化ケイ素」または「酸化アルミニウム」を適用した点を除き実施例13と同様にして実施例14〜36および比較例9〜20に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)を製造した。
[Examples 14 to 36 and Comparative Examples 9 to 20]
“Fullerene” or “graphene” shown in Table 3 is applied as the powder base material, and “nickel oxide”, “tin oxide”, “titanium dioxide”, “zinc oxide” and “cerium oxide” shown in Table 3 are used as the first coating layer. Any one of these is applied, and any one of “titanium dioxide”, “zinc oxide”, “cerium oxide” and “nickel oxide” shown in Table 3 is applied as the second coating layer, and the coating treatment layer is shown in Table 3 Ultraviolet shielding powders (ultraviolet cut powders) according to Examples 14 to 36 and Comparative Examples 9 to 20 were produced in the same manner as in Example 13 except that “silicon dioxide” or “aluminum oxide” was applied.

得られた各紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)における「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」と「触媒活性の抑制効果」を表3に記載する。   Table 3 shows the “screening (cutting) effect in the UV-A wavelength region” and the “catalytic activity suppressing effect” of each obtained UV screening powder (ultraviolet cut powder).

Figure 0006233219
Figure 0006233219

[比較例21〜38]
粉末基材として表4に示す「フラーレン」または「グラフェン」を適用し、第一被覆層として表4に示す「二酸化チタン」「酸化亜鉛」「酸化セリウム」「酸化ニッケル」および「酸化錫」のいずれかを適用し、かつ、第二被覆層として表4に示す「二酸化チタン」「酸化亜鉛」および「酸化セリウム」のいずれかを適用すると共に、被覆処理層を設けていない点を除き実施例13と同様にして比較例21〜38に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)を製造した。
[Comparative Examples 21-38]
“Fullerene” or “graphene” shown in Table 4 is applied as the powder base material, and “titanium dioxide”, “zinc oxide”, “cerium oxide”, “nickel oxide” and “tin oxide” shown in Table 4 are used as the first coating layer. Example 1 except that any one of them is applied and any one of “titanium dioxide”, “zinc oxide” and “cerium oxide” shown in Table 4 is applied as the second coating layer, and no coating treatment layer is provided. In the same manner as in Example 13, ultraviolet shielding powders (ultraviolet cut powders) according to Comparative Examples 21 to 38 were produced.

尚、図1は「フラーレン」が適用された比較例21〜23に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の断面図、図2は「グラフェン」が適用された比較例24〜26に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)の断面図を示している。   1 is a cross-sectional view of ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to Comparative Examples 21 to 23 to which “fullerene” is applied, and FIG. 2 is an ultraviolet ray according to Comparative Examples 24 to 26 to which “graphene” is applied. The cross-sectional view of the shielding powder (ultraviolet cut powder) is shown.

そして、得られた各紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)における「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」と「触媒活性の抑制効果」を表4に記載する。   Table 4 shows the “screening (cutting) effect in the UV-A wavelength region” and the “catalytic activity suppressing effect” of each obtained UV screening powder (ultraviolet cut powder).

Figure 0006233219
Figure 0006233219

「評 価」
(1)表2に示す結果から、第1層(被覆層)に、UV−A(320〜400nm)波長域の紫外線遮蔽効果が高い二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、および、酸化セリウムCeO2から選ばれた無機酸化物を成膜し、二酸化ケイ素SiO2または酸化アルミニウムAl23から選ばれた被覆処理層を設けた実施例1〜12に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)においては、「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」が全て「〇」の評価(波長350nmにおける透過率が10%以下50%未満)であり、かつ、「触媒活性の抑制効果」も全て「◎」の評価(アセトアルデヒドの自動酸化による分解率が10%未満)となっており、紫外線カットパウダーとしての特性が良好であることが確認される。
"Evaluation"
(1) From the results shown in Table 2, titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO, and cerium oxide CeO 2 having a high ultraviolet shielding effect in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region are used for the first layer (coating layer). In the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to Examples 1 to 12, in which an inorganic oxide selected from 1 is formed and a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3 is provided. Are all evaluated as “◯” for “shielding (cut) effect in the UV-A wavelength region” (transmittance at a wavelength of 350 nm of 10% or less and less than 50%), and all of “catalytic activity suppression effect” The evaluation is “◎” (the decomposition rate of acetaldehyde by auto-oxidation is less than 10%), and it is confirmed that the properties as an ultraviolet cut powder are good.

(2)一方、第1層(被覆層)に、UV−B(280〜320nm)波長域に紫外線遮蔽効果を有する酸化ニッケルNiO、酸化錫SnO2から選ばれた無機酸化物を成膜し、二酸化ケイ素SiO2または酸化アルミニウムAl23から選ばれた被覆処理層を設けた比較例1〜8に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)においては、「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」が全て「×」の評価(波長350nmにおける透過率が50%以上)になっており、紫外線カットパウダーとしての特性が良好でないことが確認される。 (2) On the other hand, an inorganic oxide selected from nickel oxide NiO and tin oxide SnO 2 having an ultraviolet shielding effect in the UV-B (280 to 320 nm) wavelength region is formed on the first layer (coating layer), In the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to Comparative Examples 1 to 8 provided with a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3 , “shielding (cutting in UV-A wavelength region (cut)” ) "Effect" is all evaluated as "x" (transmittance at a wavelength of 350 nm is 50% or more), and it is confirmed that the properties as an ultraviolet cut powder are not good.

(3)また、表3に示す結果から、第1層(第一被覆層)に、UV−B(280〜320nm)波長域に紫外線遮蔽効果を有する酸化ニッケルNiO、酸化錫SnO2から選ばれた無機酸化物を成膜し、第2層(第二被覆層)に、UV−A(320〜400nm)波長域の紫外線遮蔽効果が高い二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、および、酸化セリウムCeO2から選ばれた無機酸化物を成膜し、かつ、二酸化ケイ素SiO2または酸化アルミニウムAl23から選ばれた被覆処理層を設けた実施例13〜36に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)においては、「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」が全て「◎」の評価(波長350nmにおける透過率が10%未満)で、かつ、「触媒活性の抑制効果」も全て「◎」の評価(上記分解率が10%未満)となっており、紫外線カットパウダーとしての特性が極めて良好であることが確認される。 (3) From the results shown in Table 3, the first layer (first coating layer) is selected from nickel oxide NiO and tin oxide SnO 2 having an ultraviolet shielding effect in the UV-B (280 to 320 nm) wavelength region. An inorganic oxide film is formed, and titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO, and cerium oxide CeO having a high ultraviolet shielding effect in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region are formed on the second layer (second coating layer). forming a selected inorganic oxide from 2, and ultraviolet shielding powder (UV according to example 13 to 36 in which a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3 In “powder”, the “screening (cut) effect in the UV-A wavelength range” is all evaluated as “◎” (the transmittance at a wavelength of 350 nm is less than 10%), and the “catalytic activity suppression effect” is all ◎ has become rated as (less than the decomposition rate of 10%) ", it is confirmed properties as UV powder is very good.

(4)他方、第1層(第一被覆層)に、UV−A(320〜400nm)波長域の紫外線遮蔽効果が高い二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnOおよび酸化セリウムCeO2から選ばれた無機酸化物を成膜し、第2層(第二被覆層)に、UV−B(280〜320nm)波長域に紫外線遮蔽効果を有する酸化ニッケルNiOまたは酸化錫SnO2から選ばれた無機酸化物を成膜し、かつ、二酸化ケイ素SiO2または酸化アルミニウムAl23から選ばれた被覆処理層を設けた比較例9〜20に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)においては、すなわち、第1層(第一被覆層)と第2層(第二被覆層)の構成材料を実施例13〜36と反転させた比較例9〜20に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)においては、「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」が全て「×」の評価(波長350nmにおける透過率が50%以上)になっており、紫外線カットパウダーとしての特性が良好でないことが確認される。 (4) On the other hand, the first layer (first coating layer) is an inorganic material selected from titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO, and cerium oxide CeO 2 having a high ultraviolet shielding effect in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region. An oxide is formed, and an inorganic oxide selected from nickel oxide NiO or tin oxide SnO 2 having an ultraviolet shielding effect in the UV-B (280 to 320 nm) wavelength region is formed on the second layer (second coating layer). In the ultraviolet shielding powders (ultraviolet cut powders) according to Comparative Examples 9 to 20 which were formed and provided with a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3 , In the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to Comparative Examples 9 to 20 in which the constituent materials of the layer (first coating layer) and the second layer (second coating layer) are reversed from those of Examples 13 to 36, “ V-A shield in the wavelength range (cut) effect "all evaluation" × "(transmittance at a wavelength of 350nm is 50% or more) has become, it is confirmed that the characteristics of the UV powder not good.

(5)また、表4に示す結果から、第1層(第一被覆層)に、UV−A(320〜400nm)波長域の紫外線遮蔽効果が高い二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、および、酸化セリウムCeO2から選ばれた無機酸化物を成膜しているが、第2層(第二被覆層)と被覆処理層が設けられていない比較例21〜26に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)においては、「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」が全て「〇」の評価(波長350nmにおける透過率が10%以下50%未満)であるが、「触媒活性の抑制効果」は全て「×」(アセトアルデヒドの自動酸化による分解率が50%以上)の評価になっており紫外線カットパウダーとしての特性が良好でないことが確認される。 (5) Further, from the results shown in Table 4, titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO having a high ultraviolet shielding effect in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region, zinc oxide ZnO, and Ultraviolet shielding powders (ultraviolet rays) according to Comparative Examples 21 to 26 in which an inorganic oxide selected from cerium oxide CeO 2 is formed, but the second layer (second coating layer) and the coating treatment layer are not provided. In “cut powder”, the “shielding effect in the UV-A wavelength region” is all evaluated as “◯” (the transmittance at a wavelength of 350 nm is 10% or less and less than 50%). "" Is evaluated as "x" (decomposition rate by autooxidation of acetaldehyde is 50% or more), and it is confirmed that the properties as an ultraviolet cut powder are not good.

(6)また、表4に示す結果から、第1層(第一被覆層)に、UV−B(280〜320nm)波長域に紫外線遮蔽効果を有する酸化ニッケルNiO、酸化錫SnO2から選ばれた無機酸化物を成膜し、第2層(第二被覆層)に、UV−A(320〜400nm)波長域の紫外線遮蔽効果が高い二酸化チタンTiO2、酸化亜鉛ZnO、および、酸化セリウムCeO2から選ばれた無機酸化物を成膜しているが、被覆処理層が設けられていない比較例27〜38に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)においては、「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」が全て「◎」の評価(波長350nmにおける透過率が10%未満)であるが、「触媒活性の抑制効果」は全て「×」(アセトアルデヒドの自動酸化による分解率が50%以上)の評価になっており紫外線カットパウダーとしての特性が良好でないことが確認される。 (6) From the results shown in Table 4, the first layer (first coating layer) is selected from nickel oxide NiO and tin oxide SnO 2 having an ultraviolet shielding effect in the UV-B (280 to 320 nm) wavelength region. An inorganic oxide film is formed, and titanium dioxide TiO 2 , zinc oxide ZnO, and cerium oxide CeO having a high ultraviolet shielding effect in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region are formed on the second layer (second coating layer). In the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to Comparative Examples 27 to 38 in which an inorganic oxide selected from 2 is formed, but no coating treatment layer is provided, “in the UV-A wavelength region” The “shielding (cut) effect” is all evaluated as “◎” (transmittance at a wavelength of 350 nm is less than 10%), but the “catalytic activity suppression effect” is all “×” (decomposition rate by acetaldehyde autooxidation is 50). Characteristics of the UV powder has become a rating above) is confirmed to be not good.

(7)上述した結果から、「フラーレン」または「グラフェン」から成る粉末基材と、二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択されかつ粉末基材を覆う被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、被覆層と被覆処理層が原子層堆積法により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されている実施例1〜12に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)は、「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」と「触媒活性の抑制効果」に優れているため、日焼け止め等の原料として好適であることが理解される。 (7) From the results described above, a powder base composed of “fullerene” or “graphene”, titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) And a coating layer that covers the powder substrate and a coating layer that is selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 and covers the coating layer. The ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to Examples 1 to 12, each of which is composed of one or more atomic layers formed by the layer deposition method, has a “shielding effect in the UV-A wavelength region”. It is understood that it is suitable as a raw material for sunscreen, etc.

(8)同様に、「フラーレン」または「グラフェン」から成る粉末基材と、酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選択されかつ粉末基材を覆う第一被覆層と、二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択されかつ第一被覆層を覆う第二被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ第二被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、第一被覆層、第二被覆層および被覆処理層が原子層堆積法により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されている実施例13〜36に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)も、「UV−A波長域における遮蔽(カット)効果」と「触媒活性の抑制効果」に優れているため、日焼け止め等の原料として好適であることが理解される。 (8) Similarly, a powder base made of “fullerene” or “graphene”, and a first coating selected from nickel oxide NiO (3.6 eV) and tin oxide SnO 2 (3.6 eV) and covering the powder base A second coating layer selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) and covering the first coating layer, silicon dioxide SiO 2 and a coating treatment layer selected from aluminum oxide Al 2 O 3 and covering the second coating layer, and the first coating layer, the second coating layer and the coating treatment layer are formed by an atomic layer deposition method. Further, the ultraviolet shielding powders (ultraviolet cut powders) according to Examples 13 to 36 each composed of one or more atomic layers are also “shielding effect in the UV-A wavelength region” and “suppression of catalytic activity”. Because of excellent effect ", it is understood that suitable as a raw material, such as sunscreen.

本発明に係る紫外線遮蔽性粉末(紫外線カットパウダー)はUV−A(320〜400nm)波長域における遮蔽効果と触媒活性の抑制効果に優れているため、日焼け止め等の原料に適用される産業上の利用可能性を有している。   Since the ultraviolet shielding powder (ultraviolet cut powder) according to the present invention is excellent in the shielding effect in the UV-A (320 to 400 nm) wavelength region and the catalytic activity suppressing effect, it is industrially applied to raw materials such as sunscreens. Have the availability of.

30 粉末基材(フラーレン)
31 第1層(第一被覆層)
40 粉末基材(グラフェン)
41 第1層(第一被覆層)
50 粉末基材(フラーレン)
51 第1層(被覆層)
52 被覆処理層
60 粉末基材(グラフェン)
61 第1層(被覆層)
62 被覆処理層
70 粉末基材(フラーレン)
71 第1層(第一被覆層)
72 第2層(第二被覆層)
73 被覆処理層
80 粉末基材(グラフェン)
81 第1層(第一被覆層)
82 第2層(第二被覆層)
83 被覆処理層
100 真空チャンバー
101 パウダートレイ
102 パウダー
103 メインバルブ
104 真空ポンプ
105 加熱ヒータ
106 プラズマ源
107 バルブ
108 流量計
200 真空チャンバー
201 パウダーキャン
202 パウダー
203 メインバルブ
204 真空ポンプ
205 加熱ヒータ
206 加熱ヒータ
207 バルブ
208 流量計
209 フィルター
30 Powder base material (fullerene)
31 1st layer (1st coating layer)
40 Powder base (graphene)
41 1st layer (1st coating layer)
50 Powder base material (fullerene)
51 1st layer (coating layer)
52 Coating treatment layer 60 Powder base material (graphene)
61 First layer (coating layer)
62 Coating layer 70 Powder base material (fullerene)
71 1st layer (1st coating layer)
72 Second layer (second coating layer)
73 Coating layer 80 Powder base (graphene)
81 1st layer (1st coating layer)
82 Second layer (second coating layer)
83 Coating layer 100 Vacuum chamber 101 Powder tray 102 Powder 103 Main valve 104 Vacuum pump 105 Heating heater 106 Plasma source 107 Valve 108 Flow meter 200 Vacuum chamber 201 Powder can 202 Powder 203 Main valve 204 Vacuum pump 205 Heating heater 206 Heating heater 207 Valve 208 Flow meter 209 Filter

Claims (4)

炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材と、二酸化チタンTiO2(3.2eV:バンドギャップの数値を示す。以下同様)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択されかつ上記粉末基材を覆う被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ上記被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、上記被覆層と被覆処理層が原子層堆積法(Atomic Layer Deposition:ALD法)により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されていることを特徴とする紫外線遮蔽性粉末。 A powder base material composed of single or aggregates of fullerene or graphene, which is an allotrope of carbon, titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV: a numerical value of a band gap; the same applies hereinafter), zinc oxide ZnO (3.2 eV), oxidation A coating layer selected from cerium CeO 2 (3.1 eV) and covering the powder substrate, and a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 and covering the coating layer In addition, an ultraviolet shielding powder, wherein the coating layer and the coating layer are each composed of one or more atomic layers formed by an atomic layer deposition (ALD) method. 炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材と、酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選択されかつ上記粉末基材を覆う第一被覆層と、二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択されかつ上記第一被覆層を覆う第二被覆層と、二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択されかつ上記第二被覆層を覆う被覆処理層とで構成されると共に、上記第一被覆層、第二被覆層および被覆処理層が原子層堆積法(ALD法)により成膜された1層以上の原子層でそれぞれ構成されていることを特徴とする紫外線遮蔽性粉末。 A powder base made of fullerene or graphene alone or an aggregate of carbon allotrope, nickel oxide NiO (3.6 eV), tin oxide SnO 2 (3.6 eV) and covering the powder base A coating layer; a second coating layer selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) and covering the first coating layer; A coating layer that is selected from silicon SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 and covers the second coating layer, and the first coating layer, the second coating layer, and the coating processing layer are atomic layer deposition methods. An ultraviolet shielding powder comprising at least one atomic layer formed by (ALD method). 請求項1に記載の紫外線遮蔽性粉末の製造方法において、
炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材の表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択された被覆層を成膜する工程と、
上記被覆層表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択された被覆処理層を成膜する工程、
を具備することを特徴とする紫外線遮蔽性粉末の製造方法。
In the manufacturing method of the ultraviolet-shielding powder of Claim 1,
Titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV) using the atomic layer deposition method (ALD method) on the surface of a powder base material consisting of fullerene or graphene, which are allotropes of carbon, or aggregates Depositing a coating layer selected from cerium oxide CeO 2 (3.1 eV);
Forming a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 on the surface of the coating layer using an atomic layer deposition method (ALD method);
The manufacturing method of the ultraviolet-shielding powder characterized by comprising.
請求項2に記載の紫外線遮蔽性粉末の製造方法において、
炭素の同素体であるフラーレンまたはグラフェンの単体若しくは凝集体から成る粉末基材の表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて酸化ニッケルNiO(3.6eV)、酸化錫SnO2(3.6eV)から選択された第一被覆層を成膜する工程と、
上記第一被覆層表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて二酸化チタンTiO2(3.2eV)、酸化亜鉛ZnO(3.2eV)、酸化セリウムCeO2(3.1eV)から選択された第二被覆層を成膜する工程と、
上記第二被覆層表面に原子層堆積法(ALD法)を用いて二酸化ケイ素SiO2、酸化アルミニウムAl23から選択された被覆処理層を成膜する工程、
を具備することを特徴とする紫外線遮蔽性粉末の製造方法。
In the manufacturing method of the ultraviolet-shielding powder of Claim 2,
Nickel oxide NiO (3.6 eV) and tin oxide SnO 2 (3.6 eV) are formed on the surface of a powder base material composed of single or aggregates of fullerene or graphene, which are allotropes of carbon, using an atomic layer deposition method (ALD method). Forming a first coating layer selected from:
The surface of the first coating layer was selected from titanium dioxide TiO 2 (3.2 eV), zinc oxide ZnO (3.2 eV), and cerium oxide CeO 2 (3.1 eV) using an atomic layer deposition method (ALD method). Forming a second coating layer;
Forming a coating treatment layer selected from silicon dioxide SiO 2 and aluminum oxide Al 2 O 3 on the surface of the second coating layer using an atomic layer deposition method (ALD method);
The manufacturing method of the ultraviolet-shielding powder characterized by comprising.
JP2014143875A 2014-07-14 2014-07-14 Ultraviolet shielding powder and method for producing the same Active JP6233219B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014143875A JP6233219B2 (en) 2014-07-14 2014-07-14 Ultraviolet shielding powder and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014143875A JP6233219B2 (en) 2014-07-14 2014-07-14 Ultraviolet shielding powder and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016020417A JP2016020417A (en) 2016-02-04
JP6233219B2 true JP6233219B2 (en) 2017-11-22

Family

ID=55265467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014143875A Active JP6233219B2 (en) 2014-07-14 2014-07-14 Ultraviolet shielding powder and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6233219B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10646412B1 (en) * 2019-04-09 2020-05-12 Micro Powders, Inc. Micronized composite powder additive
US11091641B2 (en) 2019-04-09 2021-08-17 Micro Powders, Inc. Liquid composite emulsions

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6987491B2 (en) * 2015-09-30 2022-01-05 Hoya株式会社 Optical element for ultraviolet light irradiation device, optical unit for ultraviolet light irradiation device and ultraviolet light irradiation device
JP2017212123A (en) * 2016-05-26 2017-11-30 トヨタ自動車株式会社 Electrode body
CN106252465B (en) * 2016-09-14 2017-06-23 绍兴文理学院 A kind of preparation method of graphene-based superlattices metal-oxide film material
JP7003859B2 (en) * 2018-07-13 2022-01-21 住友金属鉱山株式会社 Manufacturing method of surface-coated near-infrared shielding fine particles and surface-coated near-infrared shielding fine particles
JP7116019B2 (en) * 2019-07-01 2022-08-09 トヨタ自動車株式会社 Cathode material for lithium-ion secondary batteries
CN110952075B (en) * 2019-12-30 2020-12-11 哈尔滨工业大学 Core-shell type powder ultra-black material and preparation method thereof
WO2024009548A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 冨士色素株式会社 Composition for uv absorption and method for manufacturing same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06145645A (en) * 1992-11-06 1994-05-27 Nippon Muki Kagaku Kogyo Kk Ultraviolet ray blocking agent and its production
JP3506349B2 (en) * 1996-04-11 2004-03-15 株式会社資生堂 Sun care cosmetic composition
DE10260718A1 (en) * 2002-12-23 2004-07-08 Degussa Ag Titanium dioxide coated with silicon dioxide
JP2005281435A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Kaisui Kagaku Kenkyusho:Kk Ultraviolet light absorber and its use
JP2006316107A (en) * 2005-05-10 2006-11-24 Nippon Denko Kk Composite ultraviolet blocking agent, cosmetic and resin composition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10646412B1 (en) * 2019-04-09 2020-05-12 Micro Powders, Inc. Micronized composite powder additive
US11091641B2 (en) 2019-04-09 2021-08-17 Micro Powders, Inc. Liquid composite emulsions

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016020417A (en) 2016-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6233219B2 (en) Ultraviolet shielding powder and method for producing the same
JP6287654B2 (en) Method for producing ultraviolet shielding powder
Siddiquey et al. The effects of organic surface treatment by methacryloxypropyltrimethoxysilane on the photostability of TiO2
Hsu et al. Synthesis and photocatalytic activity of ZnO/ZnO2 composite
Wong et al. Influence of crystallinity and carbon content on visible light photocatalysis of carbon doped titania thin films
Cao et al. Photocatalytic activity and photocorrosion of atomic layer deposited ZnO ultrathin films for the degradation of methylene blue
JP2008545866A (en) Particle processing method using plasma torch
Chadwick et al. Combinatorial aerosol assisted chemical vapour deposition of a photocatalytic mixed SnO 2/TiO 2 thin film
US20140291569A1 (en) Nanorod and method of manufacturing the same
Yen et al. A combined experimental and theoretical analysis of Fe-implanted TiO2 modified by metal plasma ion implantation
Podurets et al. Enhanced visible-light photocatalytic activity of core–shell oxide nanoparticles synthesized by wet chemical precipitation and atomic layer deposition
US10660833B2 (en) Shell-structured particles for sunscreen applications
Orudzhev et al. Self-organization of layered perovskites on TiO2 nanotubes surface by atomic layer deposition
Rabani et al. Titanium dioxide incorporated in cellulose nanofibers with enhanced UV blocking performance by eliminating ROS generation
Samuel et al. UV‐blocking performance and antibacterial activity of Cd, Ba co‐doped ZnO nanomaterials prepared by a facile wet chemical method
JP2001510496A (en) UV light absorbers, matrices comprising UV light absorbers, methods of blocking UV radiation, and uses of UV light absorbers
Dahle et al. Silicon dioxide coating of titanium dioxide nanoparticles from dielectric barrier discharge in a gaseous mixture of silane and nitrogen
JP4688206B2 (en) UV shielding particles
Das et al. Polygonal gold nanocrystal induced efficient phase transition in 2D-MoS2 for enhancing photo-electrocatalytic hydrogen generation
Piao et al. g‐C3N4 Monolayer/2D Mica Nanohybrids with Highly Effective UV–HEV‐Screening Function
JP7003859B2 (en) Manufacturing method of surface-coated near-infrared shielding fine particles and surface-coated near-infrared shielding fine particles
Sirghi et al. Photocatalytic property of titanium dioxide thin films deposited by radio frequency magnetron sputtering in argon and water vapour plasma
Li et al. Radiation stability of SiO2 micro-and nanopowders under electron and proton exposure
JP2008050242A (en) Light multiply-scattering titanium oxide and composite body of the same
Lee et al. Structural and photocatalytic properties of TiO2/SiOx/TiOx multi-layer prepared by electron-beam evaporation method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161021

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170906

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170926

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171009

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6233219

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150