JP7294711B1 - 強鱗片状タルク粉体 - Google Patents
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インド産のタルク鉱石を原料として、ジョウクラッシャーとインパクトブレーカーとを順に用いて粗粉砕して一旦貯蔵した。次に高速ハンマーミルで予備微粉砕してメディアン径(体積基準d50)が16.4μmに粉砕されたタルク原料粉120gを得た。このタルク原料粉を、3Lの水道水に撹拌して4%濃度のスラリーを調製した。
比表面積を、アントンパール社製高感度ガス吸着装置Autosorb iQを用いてBET法により測定した。吸着ガスには窒素ガスを使用し、脱気条件は300℃で、2時間加熱真空排気して行った。その結果を表1に示す。
アスペクト比の算出方法として、日立ハイテク社製 走査電子顕微鏡SUS3800を用いてそれぞれの実施例、比較例にかかる粉体を撮影した。得られたSEM画像中に移る粒子の中からランダムに30~40個の直立した粒子及びやや直立した粒子を選び、長径と厚みの比を各々計算し、その数平均値をアスペクト比とした。
粒子の厚みは、上記のメディアン径(d50体積基準)と上記のアスペクト比とから、{メディアン径(d50体積基準)/アスペクト比}を算出し、これを粒子の厚みとした。上記の長径がレーザ回折式粒度測定器から得られるメディアン径(d50体積基準)に相当すると仮定すると、アスペクト比が長径/短径であることから、短径に相当する粒子厚みは{メディアン径(d50体積基準)/アスペクト比}となる。
実施例1において、用いるタルク鉱石を、鱗片状結晶が層間剥離し易そうな鉱石を目視選鉱したタルク鉱石に変更した以外は、実施例1と同様の手順で粉砕した。乾式粉砕時のメディアン径(体積基準d50)は16.4μmから19.7μmになり、粒径は全体的に大きくなった。最終的に得られた強鱗片状タルク粉体のメディアン径(体積基準d50)は10.188μmであり、メディアン径(個数基準d50)は3.192μmとなった。同様に比表面積、アスペクト比、粒子の厚みを測定した結果を表1に示す。選鉱により、実施例1よりも粒子の厚みは薄くなり、アスペクト比が向上することが確認できた。また、同倍率の電子顕微鏡写真を図6(a)(b)にそれぞれ示す。鱗片状の層間がはがれた形状となっていることが確認できた。ヒストグラムからも、1μm未満の粒子は観測されなかった。
実施例1において、用いるタルク鉱石を鱗片状結晶が層間剥離し易そうな鉱石の中から、さらに選りすぐりの鉱石のみを目視選鉱したタルク鉱石に変更した以外は、実施例1と同様の手順で粉砕した。乾式粉砕時のメディアン径(体積基準d50)は16.4μmから18.7μmになり、粒径は全体的に大きくなったが、実施例2よりもやや小さくなった。最終的に得られた強鱗片状タルク粉体のメディアン径(体積基準d50)は9.761μmであり、メディアン径(個数基準d50)は3.255μmとなった。同様に比表面積、アスペクト比、粒子の厚みを測定した結果を表1に示す。選鉱により、実施例2よりもさらに粒子の厚みは薄くなり、アスペクト比もさらに向上することが確認できた。また、同倍率の電子顕微鏡写真を図7(a)(b)にそれぞれ示す。鱗片状の層間がはがれて実施例1,2よりも面が広い形状となっていることが確認できた。ヒストグラムからも、1μm未満の粒子は観測されなかった。
実施例1において、湿式粉砕を行う運転時間を4時間から8時間に倍増した以外は実施例1と同様の手順で粉砕した。最終的に得られた強鱗片状タルク粉体のメディアン径(体積基準d50)は8.430μmであり、メディアン径(個数基準d50)は3.050μmとなった。体積基準でのメディアン径は実施例1よりも低下したが、個数基準でのメディアン径はほとんど下がらなかったので、湿式粉砕において剥離は進むものの細かい粒子を生じるような粉砕はほとんど起きていないことが確認された。同様に比表面積、アスペクト比、粒子の厚みを測定した結果を表1に示す。実施例1よりも粒子の厚みは薄くなり、アスペクト比が向上することから、層間剥離が進行していることが確認できた。また、同倍率の電子顕微鏡写真を図8(a)(b)にそれぞれ示す。長時間の粉砕でも鱗片状であることが維持されていることが確認できた。ヒストグラムからも、1μm未満の粒子は観測されなかった。
中国産のタルク鉱石を原料として、ジョークラッシャーとインパクトブレーカーとを順に用いて粗粉砕して一旦貯蔵した。次にローラーミルで予備微粉砕して、メディアン径(d50体積基準)が20.0μmに乾式粉砕されたタルク粉体を原料粉として、(株)セイシン企業製ジェットオーマイザー粉砕機(0808-3)で乾式粉砕し、タルク粉体を得た。(株)島津製作所製 レーザ回折式粒子径分布測定装置(SALD-2100)を用いて、得られたタルク粉体の粒子径を測定した結果、メディアン径(体積基準d50)が9.103μmであり、メディアン径(個数基準d50)が1.169μmとなった。実施例1に比べて、メディアン径(体積基準d50)は大きな差がないものの、メディアン径(個数基準d50)では1/3になっており、粒径が特に細かい粒子が多くなっていることがわかった。ヒストグラムを確認すると、体積基準では実施例1とほとんど差がないように見えるが、個数基準では粒径1μm未満の粒子が多数含まれていることがわかった。また、同倍率の電子顕微鏡写真を図9(a)(b)に示す。個々の粒子の形状は丸みを帯びていて、層間剥離がほとんど起きておらず、表面平滑性が低いことがわかった。
実施例1において、スラリーに対して湿式ジェット粉砕を行う代わりに、日本コークス工業(株)製、湿式ビーズミル粉砕機(SC50/16A-HC-ZZ)を用い、ビーズミルにより湿式粉砕した。粉砕条件は、ビーズの直径が0.2mm、ジルコニア製で40gのものを用いた。ロータ回転数:3600rpm、運転時間:4時間とした。それ以外は同様の手順によりタルク粉体を得ようとしたが、強制送風循環式低温恒温器による乾燥後の状態は何れの実施例とも全く違い、非常に硬く固まっていた。その後解砕した粉体も質感はザラザラとしており、明らかに乾燥時の凝集が著しいと確認された。
比較例2において、乾燥にあたってt-ブタノール凍結乾燥法を用いた。具体的には、粉体を一旦エタノールになじませてから、t-ブタノールに置換して乾燥した。それら以外は比較例2と同様の手順によりタルク粉体を得た。得られたタルク粉体の粒子径を測定した結果、メディアン径(体積基準d50)が10.317μm、メディアン径(個数基準d50)が2.814μmとなった。しかしながら、比表面積は47.1と実施例1に比べて極端に大きくなった。また、同倍率の電子顕微鏡写真を図10(a)(b)に示す。劈開面からの層間剥離がほとんど起こらずに細かい破片となって剥がれていることが確認され、表面が歪な凹凸となっており、これにより比表面積が極端に高くなっていることがわかった。また、ヒストグラムを確認すると、1μmよりやや大きい粒子が少なくなっているのに、1μm未満の細かく砕かれた破片と見られる小さな粒子が大量にあって表面平滑性が低いことが確認された。
実施例1、2及び3で得られた強鱗片状タルク粉体は、比較例1で得られた化粧品用途向け一般的なタルク粉体と比較して、メディアン径(d50体積基準)においては、何れも10μm前後と同粒子径である。しかし、メディアン径(d50個数基準)においては、実施例1~3は3μm程度であるのに対して、比較例1は1μm程度と約1/3程度まで小さい結果である。これは、本発明品の方が、層状に積層したタルク粒子を過粉砕することなく、劈開面に沿って的確に剥がす事が出来た効果と考える。
(実施例5)
実施例1で得られた強鱗片状タルク粉体を原料として、日本ニューマチック工業(株)製旋回気流式ジェット粉砕機(PJM-80SP:乾式)を用いて、粉砕圧力0.6Mpa、消費空気量400L/minで1時間当たり300gの供給速度で微粉砕して、さらに細かくした強鱗片状タルク粉体を得た。同様に粒子径を測定した結果、メディアン径(体積基準d50)が2.536μm、メディアン径(個数基準d50)が0.566μmとなった。また、同様に比表面積、アスペクト比、粒子の厚みを測定した。その結果を表2に示す。また、粒径のヒストグラムを図11に示す。粒径0.3μm未満の粒子が確認されないにもかかわらず、粒径0.5μm程度の粒子が多数を占めており、特に細かい破片が生じることなく粒径が揃っている粉体となっていることが確認できた。さらに、倍率を5000倍、10000倍にした電子顕微鏡写真を図12(a)(b)に示す。実施例1に比べて全体的に粒子は小さくなったものの、個々の粒子は薄く層間剥離されていることが確認できた。測定された粒子の厚みがさらに薄くなっていることからも、一旦強鱗片状タルク粉体となったものを追加粉砕することで、さらに鱗片状を維持したまま細かくできることが確認できた。またこのため、高アスペクト比が維持されていることがわかった。
実施例2で得られた強鱗片状タルク粉体を原料として、実施例5と同様の条件で旋回気流式ジェット粉砕機を用いてさらに細かくした強鱗片状タルク粉体を得た。同様に粒子径を測定した結果、メディアン径(体積基準d50)が2.486μm、メディアン径(個数基準d50)が0.584μmとなった。また、同様に比表面積、アスペクト比、粒子の厚みを測定した。その結果を表2に示す。またヒストグラムからは、粒径0.3μm未満の粒子が確認されないにもかかわらず、粒径0.5μm程度の粒子が多数を占めており、特に細かい破片が生じることなく粒径が揃っている粉体となっていることが確認できた。さらに、倍率を5000倍、10000倍にした電子顕微鏡写真を図13(a)(b)に示す。実施例2に比べて全体的に粒子は小さくなったものの、個々の粒子は薄く層間剥離されていることが確認できた。測定された粒子の厚みがさらに薄くなっていることからも、一旦強鱗片状タルク粉体となったものを追加粉砕することで、さらに鱗片状を維持したまま細かくできることが確認できた。またこのため、高アスペクト比が維持されていることがわかった。粒子の厚みは実施例5に比べるとさらに薄くなっており、選鉱によって最終的に得られる鱗片状タルク粉体の品質を向上できることがわかった。
実施例3で得られた強鱗片状タルク粉体を原料として、実施例5と同様の条件で旋回気流式ジェット粉砕機を用いてさらに細かくした強鱗片状タルク粉体を得た。同様に粒子径を測定した結果、メディアン径(体積基準d50)が2.851μm、メディアン径(個数基準d50)が0.602μmとなった。また、同様に比表面積、アスペクト比、粒子の厚みを測定した。その結果を表2に示す。またヒストグラムからは、粒径0.3μm未満の粒子が確認されないにもかかわらず、粒径0.5μm程度の粒子が多数を占めており、特に細かい破片が生じることなく粒径が揃っている粉体となっていることが確認できた。さらに、倍率を5000倍、10000倍にした電子顕微鏡写真を図14(a)(b)に示す。実施例3に比べて全体的に粒子は小さくなったものの、個々の粒子は薄く層間剥離されていることが確認できた。測定された粒子の厚みがさらに薄くなっていることからも、一旦強鱗片状タルク粉体となったものを追加粉砕することで、さらに鱗片状を維持したまま細かくできることが確認できた。またこのため、高アスペクト比が維持されていることがわかった。実施例5に比べるとアスペクト比がさらに大きくなっており、実施例3を得る際の選鉱によって最終的に得られる鱗片状タルク粉体の品質を向上できることがわかった。
中国産のタルク鉱石を原料として、実施例1と同様の乾式粗粉砕機でメディアン径(体積基準d50)が8.0μmに粉砕されたタルクを原料粉として、日本ニューマチック工業(株)製旋回気流式ジェット粉砕機(PJM-460SP)で実施例5と同様の条件で粉砕してタルク粉体を得た。すなわち、実施例5における乾式粉砕の後に行っていた湿式ジェット粉砕の手順を省き、そのままさらなる粉砕を行った。同様に得られたタルク粉体の粒子径を測定した結果、メディアン径(体積基準d50)が4.083μm、メディアン径(個数基準d50)が1.311μmとなった。この乾式粉砕と乾式ジェット粉砕との組み合わせでは、実施例5に比べて粒径が小さくならないにもかかわらず、アスペクト比は小さく、かつ粒子の厚みも薄くならなかった。これは、湿式ジェット粉砕による層間剥離が進行しなかった分、旋回気流式ジェット粉砕機での粉砕をその後に行っても、実施例5に比べて全体的に粒径が細かくしきれず、メディアン径(体積基準d50)が4μm未満の粉体を調製できないことがわかった。なお、倍率を5000倍、10000倍にした電子顕微鏡写真を図15(a)(b)に示す。
比較例2で得た一般的な湿式粉砕(湿式ジェット粉砕を使用せず)のタルク粉体を原料として、日本ニューマチック工業(株)製旋回気流式ジェット粉砕機(PJM-80SP)を用いて、実施例5と同様の条件で微粉砕し、タルク粉体を得た。同様に、得られたタルク粉体の粒子径を測定した結果、メディアン径(体積基準d50)が2.262μmであり、メディアン径(個数基準d50)が0.150μmとなった。ヒストグラムからも、粒径が0.1μm前後の極めて細かい粒子が多数生じてしまっていた。倍率を5000倍、10000倍にした電子顕微鏡写真を図16(a)(b)に示す。層間剥離がほとんど見られず、形状のはっきりしない破片が大半となっており、このため比表面積が高く、表面平滑性が低くなっていることが確認できた。
実施例5、6及び7で得られた追加粉砕された強鱗片状タルク粉体は、比較例4で得られた一般的な湿式粉砕のタルク粉体をジェット粉砕したタルク粉体と比較して、メディアン径(d50体積基準)は、何れも2μm前後と同粒子径である。これに対し、メディアン径(d50個数基準)においては、実施例5~7は何れも0.6μm前後であるのに対して、比較例4は0.15μmと1/4程度まで小さい。これは、実施例5~7及び比較例4は何れも乾式ジェット粉砕機によって所定の粒子径に粉砕されてはいるものの、比較例4の方が乾式ジェット粉砕される前のタルク粉体中に含まれる過粉砕された1μm以下の微粒子量が多かったため、乾式ジェット粉砕機によって更に粉砕が進行し、0.1μm以下の超微粒子量が増え、メディアン径(d50個数基準)も小さくなったと考えられる。
実施例1~3の強鱗片状タルク粉体と、化粧品として多用されている一般的なタルク粉体である比較例1とについて、それぞれ被験者が肌に塗布し、その質感の違いを比較評価してまとめた。
女性16名(10代:1名、20代:2名、30代:5名、40代:4名、50代:1名、60代:2名、70代:1名)を被験者とし、室温15~25℃、湿度30~60 %の静かな部屋で質感評価試験を実施した。質感評価は、手の甲あるいは前腕内側部にタルク粉体をとり、指先で擦ることで、「すべり性」、「しっとり感」、及び「光沢感」の3つの感触項目ついて相対的に評価した。評価基準は5段階とし(非常に良い:5点、良い:4点、普通:3点、悪い:2点、非常に悪い:1点)、被験者各人が試料ごとに点数を付けた。
被験者が付けた評価点を評価項目別に集計し、その合計点を被験者人数で割り、その点数を各項目の評価点(小数点第2桁を四捨五入)とした。この評価点の合計点数が高い順に化粧品用途向け粉体として優れていると判定した。その結果を表3に示す。
2 ガス供給口
3 超音速ノズル
3a 縮径部
3b スロート部
3c ダイバージェント部
4 粉砕室
5 衝突部材
5a 円錐状衝突部
5b 平板部
6 裾部
7 隙間
9 内周壁面
10 スラリー供給路
11 円錐固定部
12 通過口
13 スラリー溜部
13a 等高部
13b 傾斜部
21 下部貯蔵槽
22 保温部
23 攪拌機
24 攪拌翼
26 環流路
27 ポンプ
29 圧力計
35 電熱ヒーター
37 コンデンサー
Claims (7)
- レーザ回折式で測定されるメディアン径(体積基準d50)が8.0μm以上12.0μm以下、レーザ回折式で測定されるメディアン径(個数基準d50)が3.0μm以上4.0μm以下であり、アスペクト比の数平均が45以上である、強鱗片状タルク粉体。
- 比表面積が5.0以上、10.0以下である請求項1に記載の強鱗片状タルク粉体。
- レーザ回折式で測定されるメディアン径(体積基準d50)が2.0μm以上4.0μm以下であり、かつレーザ回折式で測定されるメディアン径(個数基準d50)が0.45μm以上0.65μm以下であり、アスペクト比の数平均が40以上である強鱗片状タルク粉体。
- 比表面積が10.0以上、20.0以下である請求項3に記載の強鱗片状タルク粉体。
- タルク鉱石を乾式粉砕によって予備粉砕したメディアン径(体積基準d50)が15.0μm以上30.0μm以下であるタルク粉体を、2質量%以上30質量%以下の固形分として含むスラリーを、圧縮空気により亜音速から超音速でアトマイズさせて湿式ジェット粉砕する、強鱗片状タルク粉体の製造方法。
- 上記湿式ジェット粉砕を行った後に、温度30℃以上50℃以下で乾燥させる、請求項5に記載の強鱗片状タルク粉体の製造方法。
- 請求項6に記載の強鱗片状タルク粉体の製造方法を行った上記乾燥の後に、さらに乾式ジェット粉砕を行う、強鱗片状タルク粉体の製造方法。
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