JPWO2018230473A1 - 3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛は、アスペクト比が2.5以上であって、亜鉛元素に対する3価金属元素含有量が0.15〜5モル%であり、更に白色度が90以上、かつ、波長1500nmにおける粉体分光反射率が80%以下であることを特徴とする。
アスペクト比が2.5以上の板状の形状であることで、形状に由来する優れたすべり性や感触を有するものとなる。3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛のアスペクト比は、2.7以上であることが好ましく、3.0以上であることがより好ましい。更に好ましくは、4.0以上であり、特に好ましくは、4.5以上、最も好ましくは、5.0以上である。アスペクト比の上限は特に制限されないが、通常、100以下である。
波長1500nmにおける粉体分光反射率は、好ましくは、76%以下である。
また、波長1500nmにおける粉体分光反射率の下限は特に制限されないが、通常10%以上である。
赤色度a値は、−2.5〜2.5であることが好ましく、−2.0〜2.0であることがより好ましい。
黄色度b値は、−2.5〜2.5であることが好ましい。
明度L値、赤色度a値、黄色度b値がこれらの範囲であると、本発明の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛が化粧料等の色合いが重要な製品の材料としてより好適なものとなる。
本発明の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛の製造方法は、原料酸化亜鉛粒子と酢酸亜鉛溶液と3価金属の塩化物を含む混合スラリーを調製する工程(1)、および、工程(1)で得られた混合スラリーを60〜100℃で加熱熟成する工程(2)を含むことを特徴とする。
混合する際には、原料酸化亜鉛粒子、酢酸亜鉛溶液、3価金属の塩化物のいずれか1つの成分に対して他の成分を添加することで混合してもよく、溶媒に対してこれら3つの成分の2つ又は3つを添加することで混合してもよい。
また、混合する際には、これらの成分を一括で添加してもよく、分割して添加してもよい。
スラリーや溶液の状態にする場合に使用する溶媒は、水が好ましい。
また、原料酸化亜鉛粒子、酢酸亜鉛溶液、3価金属の塩化物の3つの成分の2つ又は3つを溶媒に対して添加することで混合する場合に使用する溶媒も、水が好ましい。
上記原料酸化亜鉛粒子の比表面積換算粒子径は、BET法によって求められる比表面積と同一の表面積を有する球の直径に相当する。すなわち、粒子径は、全自動BET比表面積測定装置Macsorb Model HM−1200(Mountech社製)により測定して求めた比表面積:Sgと、酸化亜鉛の真比重:ρから、下記計算式により求めた値である。
原料酸化亜鉛粒子の比表面積換算粒子径(μm)=[6/(Sg×ρ)]
(Sg(m2/g):比表面積、ρ(g/cm3):粒子の真比重)
なお、粒子の真比重:ρは、酸化亜鉛の真比重の値である5.6を上記計算に用いた。
工程(1)を、予め酢酸亜鉛溶液に3価金属の塩化物を添加し、得られた溶液と原料酸化亜鉛粒子とを混合することにより行う場合の、酢酸亜鉛溶液に3価金属の塩化物を添加した溶液と原料酸化亜鉛粒子とを混合する工程の時間も特に制限されないが、10〜420分で行うことが好ましい。より好ましくは、30〜300分である。
工程(3)の温度は、70℃〜100℃未満であればよいが、80℃〜100℃未満であることが好ましい。より好ましくは、90℃〜100℃未満である。
3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛を乾燥する工程の温度は、3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛が乾燥される限り特に制限されないが、100〜200℃であることが好ましい。より好ましくは、110〜150℃である。
また乾燥する時間も特に制限されないが、6〜200時間であることが好ましい。より好ましくは、12〜170時間である。
原料酸化亜鉛粒子(堺化学工業社製 FINEX−50 比表面積換算粒子径0.02μm)79.2gを399mlの水にリパルプしてスラリーを得た。また、酢酸亜鉛としての濃度が1.30mol/lの酢酸亜鉛水溶液601mlを調製し、そこに塩化アルミニウム六水和物2.37g(原料酸化亜鉛粒子に対してAl元素として1mol%)を添加した。上述のスラリーと酢酸亜鉛水溶液を、30℃に制御した水200ml中に同時添加して120分で全量添加し、酢酸亜鉛としての濃度が0.65mol/lの酢酸亜鉛水溶液と原料酸化亜鉛粒子と塩化アルミニウムとの混合スラリーとした。続いて、その混合スラリーを撹拌しながら65分間で95℃に昇温し、撹拌しながら95℃で2時間熟成した。熟成後、直ちに急冷した後、ろ過、洗浄し、得られたケーキをさらに水にリパルプし、95℃に加熱して2時間撹拌した後、ろ過、洗浄(水洗)し、120℃で16時間乾燥することにより、Alドープ六角板状酸化亜鉛粒子を得た。得られた粒子のサイズ・形態を走査型電子顕微鏡JSM−6510A(日本電子社製)で観察し、得られた電子顕微鏡写真を図1に示した。また、得られた粒子をX線回折装置UltimaIII(リガク社製)で分析し、得られたX線回折のスペクトルを図2に示した。また、得られた粒子の物性の評価結果を表1に示した。
原料酸化亜鉛粒子(堺化学工業社製 FINEX−50 比表面積換算粒子径0.02μm)79.6gを399mlの水にリパルプしてスラリーを得た。また、酢酸亜鉛としての濃度が1.30mol/lの酢酸亜鉛水溶液601mlを調製し、そこに塩化アルミニウム六水和物1.19g(原料酸化亜鉛粒子に対してAl元素として0.5mol%)を添加した。上述のスラリーと酢酸亜鉛水溶液を、30℃に制御した水200ml中に同時添加して120分で全量添加し、酢酸亜鉛としての濃度が0.65mol/lの酢酸亜鉛水溶液と原料酸化亜鉛粒子と塩化アルミニウムとの混合スラリーとした。続いて、その混合スラリーを撹拌しながら65分間で95℃に昇温し、撹拌しながら95℃で2時間熟成した。熟成後、直ちに急冷した後、ろ過、洗浄し、得られたケーキをさらに水にリパルプし、95℃に加熱して2時間撹拌した後、ろ過、洗浄(水洗)し、120℃で16時間乾燥することにより、Alドープ六角板状酸化亜鉛粒子を得た。
原料酸化亜鉛粒子(堺化学工業社製 FINEX−50 比表面積換算粒子径0.02μm)78.4gを399mlの水にリパルプしてスラリーを得た。また、酢酸亜鉛としての濃度が1.30mol/lの酢酸亜鉛水溶液601mlを調製し、そこに塩化アルミニウム六水和物4.75g(原料酸化亜鉛粒子に対してAl元素として2mol%)を添加した。上述のスラリーと酢酸亜鉛水溶液を、30℃に制御した水200ml中に同時添加して120分で全量添加し、酢酸亜鉛としての濃度が0.65mol/lの酢酸亜鉛水溶液と原料酸化亜鉛粒子と塩化アルミニウムとの混合スラリーとした。続いて、その混合スラリーを撹拌しながら65分間で95℃に昇温し、撹拌しながら95℃で2時間熟成した。熟成後、直ちに急冷した後、ろ過、洗浄し、得られたケーキをさらに水にリパルプし、95℃に加熱して2時間撹拌した後、ろ過、洗浄(水洗)し、120℃で16時間乾燥することにより、Alドープ六角板状酸化亜鉛粒子を得た。
原料酸化亜鉛粒子(堺化学工業社製 FINEX−50 比表面積換算粒子径0.02μm)79.2gを399mlの水にリパルプしてスラリーを得た後、そこに塩化アルミニウム六水和物2.37g(原料酸化亜鉛粒子に対してAl元素として1mol%)を添加した。また、酢酸亜鉛としての濃度が1.30mol/lの酢酸亜鉛水溶液601mlを調製した。上述の原料酸化亜鉛粒子と塩化アルミニウムを含むスラリーと、酢酸亜鉛水溶液とを、30℃に制御した水200ml中に同時添加して120分で全量添加し、酢酸亜鉛としての濃度が0.65mol/lの酢酸亜鉛水溶液と原料酸化亜鉛粒子と、塩化アルミニウムとの混合スラリーとした。続いて、その混合スラリーを撹拌しながら65分間で95℃に昇温し、撹拌しながら95℃で2時間熟成した。熟成後、直ちに急冷した後、ろ過、洗浄し、得られたケーキをさらに水にリパルプし、95℃に加熱して2時間撹拌した後、ろ過、洗浄(水洗)し、120℃で16時間乾燥することにより、Alドープ六角板状酸化亜鉛粒子を得た。
原料酸化亜鉛粒子(堺化学工業社製 FINEX−50 比表面積換算粒子径0.02μm)80gを399mlの水にリパルプしてスラリーを得た。また、酢酸亜鉛としての濃度が1.30mol/lの酢酸亜鉛水溶液601mlを調製した。上述の原料酸化亜鉛粒子のスラリーと酢酸亜鉛水溶液を、30℃に制御した水200ml中に同時添加して120分で全量添加し、酢酸亜鉛としての濃度が0.65mol/lの酢酸亜鉛水溶液と原料酸化亜鉛粒子との混合スラリーとした。続いて、その混合スラリーを撹拌しながら65分間で95℃に昇温し、撹拌しながら95℃で2時間熟成した。熟成後、直ちに急冷した後、ろ過、洗浄し、得られたケーキをさらに水にリパルプし、95℃に加熱して2時間撹拌した後、ろ過、洗浄(水洗)し、120℃で16時間乾燥することにより、六角板状酸化亜鉛粒子を得た。
市販の導電性酸化亜鉛(ハクスイテック社製、「23−K」)について、物性を測定した。
原料酸化亜鉛粒子(堺化学工業社製 FINEX−50 比表面積換算粒子径0.02μm)79.2gを399mlの水にリパルプしてスラリーを得た。また、酢酸亜鉛としての濃度が1.30mol/lの酢酸亜鉛水溶液601mlを調製し、原料酸化亜鉛に対してアルミニウムが1mol%となるように硫酸アルミニウムを3.30g添加した。上述のスラリーと酢酸亜鉛水溶液を、30℃に制御した水200ml中に同時添加して120分で全量添加し、酢酸亜鉛としての濃度が0.65mol/lの酢酸亜鉛水溶液と原料酸化亜鉛粒子と硫酸アルミニウムとの混合スラリーとした。続いて、その混合スラリーを撹拌しながら65分間で95℃に昇温し、撹拌しながら95℃で2時間熟成した。熟成後、直ちに急冷した後、ろ過、洗浄し得られたケーキをさらに水にリパルプし、95℃に加熱して2時間撹拌した後、ろ過、洗浄(水洗)し、120℃で16時間乾燥することにより、Alドープ六角板状酸化亜鉛粒子を得た。
原料酸化亜鉛粒子(堺化学工業社製 FINEX−50 比表面積換算粒子径0.02μm)79.2gを399mlの水にリパルプしてスラリーを得た後、原料酸化亜鉛に対してアルミニウムが1mol%となるように水酸化アルミニウム六水和物を0.77gを添加した。また、酢酸亜鉛としての濃度が1.30mol/lの酢酸亜鉛水溶液601mlを調製した。上述のスラリーと酢酸亜鉛水溶液を、30℃に制御した水200ml中に同時添加して120分で全量添加し、酢酸亜鉛としての濃度が0.65mol/lの酢酸亜鉛水溶液と原料酸化亜鉛粒子と水酸化アルミニウムとの混合スラリーとした。続いて、その混合スラリーを撹拌しながら65分間で95℃に昇温し、撹拌しながら95℃で2時間熟成した。熟成後、直ちに急冷した後、ろ過、洗浄し、得られたケーキをさらに水にリパルプし、95℃に加熱して2時間撹拌した後、ろ過、洗浄(水洗)し、120℃で16時間乾燥することにより、Alドープ六角板状酸化亜鉛粒子を得た。
原料酸化亜鉛粒子(堺化学工業社製 FINEX−50 比表面積換算粒子径0.02μm)79.2gを399mlの水にリパルプしてスラリーを得た。また、酢酸亜鉛としての濃度が1.30mol/lの酢酸亜鉛水溶液601mlを調製し、原料酸化亜鉛に対してアルミニウムが1mol%となるように可溶性酢酸アルミニウム六水和物を1.89g添加した。上述のスラリーと酢酸亜鉛水溶液を、30℃に制御した水200ml中に同時添加して120分で全量添加し、酢酸亜鉛としての濃度が0.65mol/lの酢酸亜鉛水溶液と原料酸化亜鉛粒子と可溶性酢酸アルミニウムとの混合スラリーとした。続いて、その混合スラリーを撹拌しながら65分間で95℃に昇温し、撹拌しながら95℃で2時間熟成した。熟成後、直ちに急冷した後、ろ過、洗浄し、得られたケーキをさらに水にリパルプし、95℃に加熱して2時間撹拌した後、ろ過、洗浄(水洗)し、120℃で16時間乾燥することにより、Alドープ六角板状酸化亜鉛粒子を得た。
実施例1〜4、比較例1、3〜5で製造された酸化亜鉛粒子、及び、比較例2の市販の酸化亜鉛粒子の各種物性を以下の方法で測定し、結果を表1に示した。
更に上述した実施例1に加え、実施例3、4、比較例1、3〜5で製造された酸化亜鉛粒子についても、走査型電子顕微鏡JSM−6510A(日本電子社製)観察で得られた電子顕微鏡写真を図3〜8に示した。
<粒子の形状>
粒子の形状は走査型電子顕微鏡JSM−6510A(日本電子社製)で観察して確認した。
<アスペクト比>
走査型電子顕微鏡JSM−6510A(日本電子社製)で撮影した写真の2000〜50000倍の視野において、六角板状酸化亜鉛粒子の六角板状面が真正面を向いている粒子のその対角線径(六角板状酸化亜鉛粒子の六角板状面の3本の対角線のうちの任意の1本の対角線の長さ)で定義される粒子径(μm)を粒子100個分計測した平均値をL、六角板状酸化亜鉛粒子の側面が真正面を向いている粒子(長方形に見える粒子)のその厚み(μm)(長方形の短い方の辺の長さ)を粒子100個分計測した平均値をTとしたとき、それらの値の比;L/Tとして求めた値をアスペクト比とした。
<D10、D50(メジアン径)、D90>
走査型電子顕微鏡JSM−6510A(日本電子社製)で撮影した写真の2000〜50000倍の視野での対角線径(六角板状酸化亜鉛粒子の六角板状面の3本の対角線のうちの任意の1本の対角線の長さ)で定義される粒子径(μm)であって、SEM写真内で粒子100個分の対角線径を計測し、その累積分布を算出した。
個数基準での10%、50%、90%の積算粒径を各々D10、D50、D90とした。
<明度L値、赤色度a値、黄色度b値、白色度W>
明度L値、赤色度a値、黄色度b値、白色度Wは分光色色彩計SE2000(日本電色製)により測定した値である。丸底セルに試料を入れ、分光色色彩計に装着し、測定した。
<1000nm粉体分光反射率、1500nm粉体分光反射率、2000nm粉体分光反射率>
1000nm粉体分光反射率、1500nm粉体分光反射率、2000nm粉体分光反射率は、分光光度計(日本分光社製V−570型)により測定した値である。実施例および比較例で得られた粉体を専用のセルに入れ、分光光度計に装着し、波長1000nm、波長1500nm及び2000nmにおける粉体分光反射率を測定した。
<3価金属元素含有量>
3価金属元素含有量は、蛍光X線分析装置ZSXPrimusII(リガク社製)により測定した値である。測定にはEZスキャンプログラムを用いた。亜鉛元素に対する3価金属元素のモル比を下記式から求めた。
亜鉛元素に対する3価金属元素の含有量
=(3価金属元素含有量(mol))/(亜鉛元素含有量(mol)+3価金属元素含有量(mol))×100(%)
<感触>少量の粉体を肌の上に置き、指で粉体を引き伸ばした時に感じる感触において、粉体の滑り性とざらつき感を示す指標である。滑り性が良くざらつきを感じないものほど点数が高く、滑り性が悪くざらつきを感じるものほど点数が低いものとし、比較例1の粉体を基準(5点)として、各試料について、1点〜10点の10段階で点数をつけた。
Claims (9)
- アスペクト比が2.5以上の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛であって、
該3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛は、亜鉛元素に対する3価金属元素含有量が0.15〜5モル%であり、白色度が90以上、かつ、波長1500nmにおける粉体分光反射率が80%以下である
ことを特徴とする3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛。 - 前記3価金属が、アルミニウム、ガリウム及びインジウムからなる群より選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛。
- 前記3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛は、メジアン径が0.05〜5μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛。
- 前記3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛は、D90/D10が2.5以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛。
- 3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛を製造する方法であって、
該製造方法は、原料酸化亜鉛粒子と酢酸亜鉛溶液と3価金属の塩化物を含む混合スラリーを調製する工程(1)、および、
工程(1)で得られた混合スラリーを60〜100℃で加熱熟成する工程(2)を含む
ことを特徴とする3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛の製造方法。 - 前記3価金属の塩化物は、原料酸化亜鉛粒子に対して、3価金属元素として0.15〜5モル%となる割合で使用されることを特徴とする請求項5に記載の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛の製造方法。
- 前記3価金属が、アルミニウム、ガリウム及びインジウムからなる群より選択される少なくとも1つであるを特徴とする請求項5又は6に記載の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛の製造方法。
- 前記工程(1)は、酢酸亜鉛溶液に3価金属の塩化物を添加する工程を含むことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛の製造方法。
- 前記製造方法は、さらに工程(2)の後の混合スラリーから得られた固形分を70℃〜100℃未満の水で洗浄する工程(3)を含むことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の3価金属ドープ六角板状酸化亜鉛の製造方法。
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