JPH07316536A - 紫外線遮蔽用二酸化チタン粉末およびその製造方法 - Google Patents

紫外線遮蔽用二酸化チタン粉末およびその製造方法

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JPH07316536A
JPH07316536A JP13637894A JP13637894A JPH07316536A JP H07316536 A JPH07316536 A JP H07316536A JP 13637894 A JP13637894 A JP 13637894A JP 13637894 A JP13637894 A JP 13637894A JP H07316536 A JPH07316536 A JP H07316536A
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titanium dioxide
titanium
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concentration
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Hidetaka Hori
秀高 堀
Kazuhisa Konno
和久 今野
Tadashi Aoki
正 青木
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Nippon Aerosil Co Ltd
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Nippon Aerosil Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】平均一次粒子径が40nm以上、150nm以
下の結晶質透明二酸化チタン粉末からなる紫外線遮蔽用
二酸化チタン粉末、および、四塩化チタンを高温気相中
で加水分解反応させ、反応生成物を急速に冷却して結晶
質二酸化チタン粉末を製造する際に、炎温度と原料ガス
中のチタン濃度を調整して平均一次粒子径が40nm以
上、150nm以下の結晶質透明二酸化チタンを得るこ
とを特徴とする紫外線遮蔽用二酸化チタン粉末の製造方
法。 【効果】 上記紫外線遮蔽用粉末は、320nm以下の
波長域はもとより320〜400nmの波長域において
優れた紫外線遮蔽効果を有する。従って、化粧料などに
紫外線遮蔽剤として添加すれば、他の遮蔽剤を併用する
ことなく、上記波長域全般にわたって優れた紫外線遮蔽
効果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外線遮蔽効果に優れ
た透明二酸化チタン粉末とその製造方法に関し、より詳
しくは、従来の二酸化チタン粉末では遮蔽効果の小さか
った320nm以上の波長領域においても優れた紫外線
遮蔽効果を示す二酸化チタン粉末とその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来技術】高温気相加水分解法によって得られる従来
の二酸化チタンは一次粒子径が概ね30nm以下の超微
粒子で触媒活性が大きく、幅広い用途で利用されてい
る。また紫外線を吸収、散乱する特性があるため紫外線
遮蔽を目的とした化粧品や塗料に利用されている。この
ような二酸化チタンの製造方法として、火炎加水分解を
利用した方法が知られている。例えば特公昭36−33
59号には、水素6.5m3 /hr と空気45m3 /hr よ
り成る燃焼ガス混合物に四塩化チタン蒸気250g/m3
を混合したものをバーナーで燃焼させ、火炎温度650
℃において微細な二酸化チタン粉末を製造する方法が記
載されている。この方法によれば、平均粒径約21n
m、比表面積約50m2 /gの結晶質(約70%がアナター
ス型)の二酸化チタン粉末が得らる。
【0003】上記製造方法のほかに、特開平5−221
615号には、金属ハロゲン化物をバーナー型反応器を
用いて反応させ、反応生成物を400℃以下の流動層で
急冷することにより粒径が10〜60nmの超微粒子の
金属酸化物を製造する方法が記載されている。この方法
では多様な反応条件を開示しているが、いずれの条件下
でも粒子の大きさは通常1〜30nmであり、反応ガス
の冷却が緩やかであると凝集により粒子の成長が生じる
のでこれを防止する手段として流動床による急速な冷却
が有効であるとしている。急速冷却以外の方法によって
粒子径を制御する方法は開示されていない。なお、特公
平1−59217号には、気化したチタンアルコキシド
を器壁に予め酸化チタン微粒子を付着させた熱分解炉に
導入せしめて熱分解することにより微細な酸化チタンを
得る方法が記載されているが、この方法は上記火炎加水
分解法とは異なり、得られる酸化チタンは非晶質であっ
て白色に着色する問題があり、しかも粒径は200〜3
00nmであって、火炎加水分解法によって得られる酸
化チタン粒子よりかなり大きく、紫外線遮蔽効果に問題
がある。さらに原料に高価なチタンアルコキシドを用い
るため製造コストの負担が大きい。
【0004】以上のように、火炎加水分解法によって製
造される従来の二酸化チタン粉末は粒径が概ね30nm
以下の超微粒子粉末であり、この粉末は波長290nm
以下(C領域)および290〜320nmの領域(B領
域)の紫外線に対して実用に適する遮蔽効果を有してい
る。ところが、波長320〜400nmの領域(A領
域)の紫外線に対しては遮蔽効果が極端に低下する問題
がある。人体に対する紫外線の影響はB領域の紫外線が
最も大きく、皮膚の紅斑は主にB領域の紫外線によって
生じると言われているが、A領域の紫外線も大量照射さ
れると影響が大きく、このため、紫外線遮蔽効果を求め
る化粧料では従来の上記二酸化チタン粉末と共にA領域
に有効な他の紫外線遮蔽剤とが併用されているのが実情
である。
【0005】
【発明の解決課題】本発明は、従来の二酸化チタン粉末
における紫外線遮蔽効果について上記問題を解決したも
のであり、B領域およびC領域はもとよりA領域の紫外
線に対しても優れた遮蔽効果を示す透明な二酸化チタン
粉末を提供するものである。本発明は、二酸化チタン粉
末について、透明性であってA領域の紫外線に対して優
れた遮蔽効果を発揮する粒径を特定し、またその製造方
法を確立したものである。
【0006】
【課題の解決手段】本発明によれば、以下の構成からな
る紫外線遮蔽用二酸化チタン粉末およびその製造方法が
提供される。 (1)平均一次粒子径が40nm以上、150nm以下
の結晶質透明二酸化チタン粉末からなる紫外線遮蔽用二
酸化チタン粉末。 (2)四塩化チタンを高温気相中で加水分解反応させ、
反応生成物を急速に冷却することにより、結晶質二酸化
チタン粉末を製造する方法において、炎温度300〜6
00℃であって原料ガス中のチタン濃度が二酸化チタン
換算で50〜110g/m3 、炎温度300〜800℃で
あって上記チタン濃度が110〜170g/m3 または炎
温度300〜1500℃であって上記チタン濃度が17
0〜300g/m3 の条件下で四塩化チタンの加水分解反
応を行うことにより平均一次粒子径が40nm以上、1
50nm以下の結晶質透明二酸化チタンを得ることを特
徴とする紫外線遮蔽用二酸化チタン粉末の製造方法。 (3)原料ガスとして四塩化チタン、水素および酸素含
有ガスを用いる上記 (2)の製造方法。
【0007】二酸化チタン粉末による紫外線の遮蔽効果
には吸収と散乱の2種類があり、小粒径の二酸化チタン
では吸収の効果は期待できるが散乱の効果がほとんど期
待できない。粒径が大きくなれば吸収と共に散乱効果も
発揮される。そこで、本発明はA領域の紫外線遮蔽効果
を高めるために、二酸化チタン粉末の粒子径を40nm
以上とする。一方、粉末の粒子径が大きくなると可視光
域での吸収も大きくなり次第に透明性を失うので、化粧
料に使用した際に着色の自由度が低下する。透明性を維
持するために粒子径は150nmを上限とする。実施例
に示すように、上記粒子径(40nm〜150nm)の
二酸化チタン粉末は、従来の二酸化チタン粉末では得ら
れないA波長領域での高い紫外線遮蔽効果を有する。ま
たBおよびC波長領域においても従来の二酸化チタン粉
末よりも格段に優れた紫外線遮蔽効果を発揮する。また
本発明の二酸化チタンはアナターゼ型の結晶質粉末であ
る。非晶質の二酸化チタン粉末は白色に着色し易いので
好ましくない。
【0008】本発明に係る二酸化チタン粉末は、四塩化
チタンを高温(火炎)気相中で加水分解反応させ、反応
生成物を急速に冷却することにより製造される。その粒
子径は焔温度と原料ガス中のチタン濃度によって制御さ
れる。具体的には、原料ガスとして、四塩化チタンと水
素および酸素含有気体、好ましくは空気、から成る混合
気体が用いられ、混合気体中のチタン濃度および反応に
よって形成される炎温度を次のように調整する(チタン
濃度は原料ガス中の二酸化チタン換算量)。 (a) 炎温度300〜600℃、チタン濃度50〜110
g/m3 (b) 炎温度300〜800℃、チタン濃度110〜17
0g/m3 (c) 炎温度300〜1100℃、チタン濃度170〜3
00g/m3 (d) 炎温度1100〜1500℃、チタン濃度300〜
170g/m3
【0009】炎温度が300℃未満および原料ガス中の
チタン濃度が50g/m3 であると、加水分解反応が十分
に進行せず目的の粒径の二酸化チタン粉末を得ることが
できない。また生じた塩酸によって反応容器が腐食する
問題がある。炎温度300〜1100℃の範囲では上記
チタン濃度(a) 〜(c) に比例して炎温度を高めることに
より粒径40〜150nmの二酸化チタン粉末を得るこ
とができる。各範囲(a) 〜(c) の何れの場合にも炎温度
が一定のときチタン濃度が高いほど(チタン濃が一定の
とき炎温度が低いほど)粒径が大きくなる。一方、上記
範囲(d) では一定のチタン濃度に対して炎温度が低いほ
ど粒径が小さくなる。即ち、炎温度300〜1100℃
付近の範囲は炎温度とチタン濃度とは比例関係にあるが
炎温度1100〜1500℃の範囲では炎温度とチタン
濃度とは反比例の関係にある。
【0010】上記炎温度およびチタン濃度の範囲内にお
いて、四塩化けい素の火炎加水分解反応の後に、反応生
成物を急冷することにより、平均一次粒子径が40〜1
50nmの結晶質透明二酸化チタンが得られる。冷却は
常法に従い過度な熱歪みを装置に与えないように600
℃から200℃まで約30秒かけて冷却する。
【0011】
【実施例および比較例】
実施例1 約150℃で気化した四塩化チタン3 vol%、水素ガス
6 vol%、および空気91 vol%の混合ガス(二酸化チ
タン換算チタン濃度 110g/l )をバーナに供給し、燃焼
させて加水分解反応を行ない、反応生成物を直ちに10
0℃の温度下に30秒放置して急冷した。この結果、平
均一次粒径98nmの結晶質二酸化チタン微粉末を得
た。なお、得られた二酸化チタンの結晶形はアナタース
型70%、ルチル型30%であった。この微粉末につい
て、紫外線遮蔽効果を測定し、この結果を図1に示し
た。紫外線遮蔽効果は各波長域における吸光度によって
示し、測定値は二酸化チタンの粉末を所定量(通常は0.
5 g/m2 )を薄膜状に伸ばし吸光光度計にて透過率を測
定して求めた。本実施例で得た二酸化チタン粉末の紫外
線遮蔽特性は、図1曲線(a) に示すように、BおよびC
波長領域と共にA波長領域においても著しく改善されて
いた。
【0012】実施例2〜3および比較例1 四酸化チタン、水素ガス、空気の混合ガス中の比率を表
1に示す値に変えたほかは実施例1と同様の条件で燃焼
加水分解反応を行った。得られた二酸化チタンの平均一
次粒子径を表1に示す。また、これら二酸化チタン粉末
の紫外線遮蔽特性を図1曲線(b) 〜(d) に示す。なお、
市販されている従来の紫外線遮蔽用二酸化チタン粉末
(粒径21nm、デグッサ社製、商品名P25)の紫外線遮
蔽効果(曲線(e) )を併せて図1に示す。図1から明ら
かなように、本発明に係る二酸化チタン粉末は、波長領
域A、BおよびCの何れにおいても、従来の二酸化チタ
ン粉末(曲線(e) )より優れた紫外線遮蔽効果を示し、
また波長400nm以上の可視光域では吸光度が低下し
ており、透明性が維持されている。一方、平均一次粒子
径195nmの比較例ではBおよびC領域での遮蔽効果
が本発明品よりも低く、しかも可視光域の吸収も大き
く、従って透明度が大幅に低下している。また従来の二
酸化チタン粉末の紫外線遮蔽効果はB,C領域では本発
明品の1/3〜半分ほどであり、A領域では1/10程
度であって著しく低い。なお、可視光域において本発明
品の粉末は従来の二酸化チタン粉末よりも吸光度がやや
高く従来品よりも若干透明度が低いが、従来品では青味
がかった透明であるのに対して本発明品では全く青味が
ないので、他の着色剤を併用する場合むしろ自由な選択
が可能であるという長所を有している。
【0013】
【表1】 TiCl4 vol% H2 vol% 空気vol% 粒径nm 実施例1 3.0 6.0 91.0 98 2 3.5 8.0 88.5 49 3 2.0 4.0 94.0 143 比較例1 1.5 3.0 95.5 195
【0014】
【発明の効果】本発明の二酸化チタン粉末からなる紫外
線遮蔽用粉末は、320nm以下の波長域はもとより3
20〜400nmの波長域において優れた紫外線遮蔽効
果を有する。従って、化粧料などに紫外線遮蔽剤として
添加すれば、他の遮蔽剤を併用することなく、上記波長
域全般にわたって優れた紫外線遮蔽効果を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 二酸化チタン粉末の紫外線遮蔽特性を示す吸
光度測定グラフ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均一次粒子径が40nm以上、150n
    m以下の結晶質透明二酸化チタン粉末からなる紫外線遮
    蔽用二酸化チタン粉末。
  2. 【請求項2】四塩化チタンを高温気相中で加水分解反応
    させ、反応生成物を急速に冷却することにより、結晶質
    二酸化チタン粉末を製造する方法において、炎温度30
    0〜600℃であって原料ガス中のチタン濃度が二酸化
    チタン換算で50〜110g/m3 、炎温度300〜80
    0℃であって上記チタン濃度が110〜170g/m3
    たは炎温度300〜1500℃であって上記チタン濃度
    が170〜300g/m3 の条件下で四塩化チタンの加水
    分解反応を行うことにより平均一次粒子径が40nm以
    上、150nm以下の結晶質透明二酸化チタンを得るこ
    とを特徴とする紫外線遮蔽用二酸化チタン粉末の製造方
    法。
  3. 【請求項3】原料ガスとして四塩化チタン、水素および
    酸素含有ガスを用いる請求項2の製造方法。
JP13637894A 1994-05-26 1994-05-26 紫外線遮蔽用二酸化チタン粉末およびその製造方法 Pending JPH07316536A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010082761A3 (ko) * 2009-01-13 2010-10-28 한양대학교 산학협력단 결정성 이산화티탄 분말의 제조 방법, 음극 활물질의 제조 방법, 음극 활물질 및 리튬 이차 전지
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