KR20000004077A - Production method of corpuscle of hollow-shaped inorganic oxide - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A production method of corpuscles of a hollow-shaped inorganic oxide is provided to make more than a specific size of hollow-shaped inorganic oxide corpuscle. CONSTITUTION: A production method of a corpuscle of a hollow-shaped inorganic oxide has the steps of: dissolving a nonionic surface active agent in nonpolar organic solvent; adding sodium silicide and agitating with a high-speed blender to make liquid solution; adding the produced liquid solution in bicarbonate ammonium solution or carbonate ammonium solution and mixing or making a corpuscle of 0.5-20um size by reacting with foaming the gas of carbon dioxide; washing the corpuscle with water and alcohol and drying.

Description

중공 형태의 무기 산화물 미립자의 제조 방법Method for producing the inorganic oxide fine particles in the hollow form

본 발명은 중공 형태의 무기 산화물 미립자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing the inorganic oxide fine particles in the hollow form.

더욱 상세하게는 규산 나트륨(Na2O·nSiO2·mH2O, 1≤n≤3, 5≤m≤7)을 비이온 계면 활성제와 비극성 유기 용매를 사용하여 유화(emulsion)하여 고수율의 미립자를 입자 크기별( 0.5 내지 20㎛)로 제조하는 방법에 관한 것이다.More specifically, the silicate of sodium (Na 2 O · nSiO 2 · mH 2 O, 1≤n≤3, 5≤m≤7) and to the non-ionic surfactant and the emulsion (emulsion) with a non-polar organic solvent yield It relates to a method for producing the fine particles by particle size (0.5 to 20 μm).

중공 형태의 무기 산화물 미립자는 흐름성(slip)이 높아서 화장품의 메이크업에 사용되며, 은 담지 및 여러 가지 기능성을 부여하는 파우더(powder)의 기재(base)로 사용된다.Inorganic oxide fine particles in the hollow form have high slipperiness and are used for make-up of cosmetics, and are used as a base of powder supporting silver and various functionalities.

종래의 제조 방법으로는 상기 무기 산화물 미립자의 제조시 유기 금속 화합물을 가수 분해하여 제조하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.As a conventional manufacturing method, the method of hydrolyzing and manufacturing an organometallic compound at the time of preparation of the said inorganic oxide fine particle is generally used.

일본 공개특허 소63-182204호에는 가수분해 가능한 유기 금속 화합물을 알코올을 포함하는 수용액 중에서 가수 분해하여 수화물 미립자를 제조하는 방법이 기재되어 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 63-182204 discloses a method for producing hydrate fine particles by hydrolyzing a hydrolyzable organometallic compound in an aqueous solution containing alcohol.

종래의 수화물 미립자의 제조 방법인 가수 분해법은 다음과 같다.The hydrolysis method which is the manufacturing method of the conventional hydrate fine particles is as follows.

nSi(OR)4+2nH2O→nSiO2+4nROHnSi (OR) 4 + 2nH 2 O → nSiO 2 + 4nROH

상기 반응 메카니즘에 있어서, 입자의 크기와 형상을 제어하기 위해서는 유기 금속 화합물, 알코올, 물 및 촉매의 농도를 변화시키며 온도를 제어해야 하므로 그 조절이 쉽지 않다.In the reaction mechanism, in order to control the size and shape of the particles, it is difficult to control the temperature because the concentration of the organometallic compound, the alcohol, the water, and the catalyst is controlled to control the temperature.

그러나, 상기 제조 방법은 여러 가지 문제점들을 갖고 있다.However, the manufacturing method has various problems.

상기 문제점중 첫 번째는 원료로 사용되는 유기 금속 화합물의 가격이 비싸다는 점이다.The first of these problems is the high price of the organometallic compound used as a raw material.

두 번째는 유기 금속 화합물은 공기 중의 수분과 민감하게 반응하므로 보관 및 취급이 용이하지 않으며 또한 이러한 문제로 인해 제조상에서 많은 문제를 일으킬 수 있으며, 또한 공정상의 제한을 갖는 다는 점이다.The second is that organometallic compounds react sensitively with moisture in the air and thus are not easy to store and handle, and these problems can cause many problems in manufacturing and also have process limitations.

세 번째는 일정 크기(0.7㎛) 이상의 산화물 미립자를 제조하는데 상당한 시간이 소요되므로 생산량을 증가시키기 어려운 문제점이 있다.Third, since it takes a considerable time to produce oxide fine particles of a certain size (0.7㎛) or more, there is a problem that it is difficult to increase the production.

본 발명자들은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 중공 형태의 무기 산화물 미립자의 제조시, 종래에 사용되어 왔던 원료인 유기 금속 화합물과는 상이한 무기 금속 산화물과 비이온 계면 활성제를 사용하여 제조함으로써 종래의 방법이 갖는 제조 원가의 문제, 제조 공정상의 문제 및 생산량의 문제를 해결할 수 있음을 알게 되어 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors have intensively researched to solve such problems in the related art, and as a result, the inorganic metal oxide and nonionic surfactant different from the organometallic compound which is a raw material that has been used in the past during the production of the inorganic oxide fine particles in the hollow form The present invention has been found to be able to solve the problem of manufacturing cost, the problem of manufacturing process, and the yield of the conventional method by manufacturing using the present invention.

이에 본 발명은 제조 공정상의 문제점을 해결할 수 있고 일정 크기 이상의 중공 형태의 무기 산화물 미립자를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing inorganic oxide fine particles having a predetermined size or more and capable of solving problems in the manufacturing process.

본 발명은 중공 형태의 무기 산화물 미립자의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 비극성 유기 용매에 비이온 계면 활성제를 용해하고, 이 용액에 규산 나트륨(Na2O·nSiO2·mH2O, 1≤n≤3, 5≤m≤7)을 첨가하여 고속 교반기로 교반한 후, 생성된 유화 액적을 중탄산 암모늄 용액 또는 탄산 암모늄 용액에 첨가하여 교반시키거나 이산화탄소 기체를 기포화하여 반응을 완료한 후 제조된 미립자(입자 크기 : 0.5 내지 20 ㎛)를 물과 알코올로 세척 및 건조하여 미립자를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing the inorganic oxide fine particles in the hollow form. More specifically, a nonionic surfactant is dissolved in a nonpolar organic solvent, and sodium silicate (Na 2 O.nSiO 2 · mH 2 O, 1 ≦ n ≦ 3, 5 ≦ m ≦ 7) is added to the solution to form a high speed stirrer. After stirring, the resultant emulsion droplets were added to an ammonium bicarbonate solution or an ammonium carbonate solution and stirred or the carbon dioxide gas was bubbled to complete the reaction. The present invention relates to a method for preparing particulates by washing and drying with a furnace.

상기에서 첨가되는 규산 나트륨(Na2O·nSiO2·mH2O, 1≤n≤3, 5≤m≤7)은 전체 조성물에 대하여 10 내지 60중량%가 사용될 수 있고, 비이온 계면활성제는 0.1 내지 10중량% 및 나머지 중량%는 비극성 유기용매가 사용될 수 있고, 상기 교반 속도와 시간에 따라 최종 미립자의 입자 크기가 결정될 수 있다. 즉, 교반 속도를 증가시키면 미립자의 크기가 작으면서 많은 개수의 미립자를 생성할 수 있으며, 교반 속도를 감소시키면 미립자의 크기가 크지만 적은 개수의 미립자를 얻을 수 있다.Sodium silicate (Na 2 O · nSiO 2 · mH 2 O, 1 ≤ n ≤ 3, 5 ≤ m ≤ 7) added in the above may be used in 10 to 60% by weight based on the total composition, the nonionic surfactant 0.1 to 10% by weight and the remaining weight percent non-polar organic solvent may be used, the particle size of the final fine particles can be determined according to the stirring speed and time. That is, increasing the stirring speed can produce a large number of fine particles while having a small particle size, and decreasing the stirring speed can obtain a small number of fine particles although the size of the fine particles is large.

본 발명에 있어서, 비이온 계면 활성제는 비극성 유기 용매 내에 규산 나트륨 수용액을 분산시켜 작은 액적을 제조하기 위한 미셀(micellar)을 형성시키는 작용을 하는 것으로, 즉 기름에 물을 떨어뜨릴 때 기름내에 물이 마이크로캡슐을 이루도록 돕는 역할을 하는 것이고, 이 때 비극성 유기 용매는 기름의 역할을 한다. 따라서 규산 나트륨 수용액은 비이온 계면 활성제에 의하여 작은 액적을 형성하여 비극성 유기 용매 내에 유화 되는 것이다.In the present invention, the nonionic surfactant functions to disperse an aqueous sodium silicate solution in a nonpolar organic solvent to form a micellar for preparing small droplets, that is, when water is dropped into oil, It helps to form microcapsules, where a non-polar organic solvent acts as an oil. Therefore, the sodium silicate aqueous solution forms small droplets by the nonionic surfactant and is emulsified in the nonpolar organic solvent.

본 발명에 사용되는 비이온 계면 활성제로는 예를 들면, 탄소 원자수가 8 내지 22인 지방산 소르비탄 에스테르 화합물 또는 1 내지 40몰의 에틸렌 옥사이드가 부가된 탄소 원자수가 8 내지 22인 지방산 소르비탄 에스테르 화합물을 사용할 수 있고, 상기에서 지방산은 폴리-, 모노-, 디-, 트리-지방산의 혼합물이다.As the nonionic surfactant used in the present invention, for example, a fatty acid sorbitan ester compound having 8 to 22 carbon atoms or a fatty acid sorbitan ester compound having 8 to 22 carbon atoms to which 1 to 40 mol of ethylene oxide is added It is possible to use, wherein the fatty acid is a mixture of poly-, mono-, di-, tri-fatty acid.

본 발명에 사용되는 비극성 유기 용매로는 방향족 또는 지방족 유기 용매를 사용할 수 있는데, 예를 들면 톨루엔, n-핵산, 벤젠, 이소프로필 알코올 등이 있다.As the nonpolar organic solvent used in the present invention, an aromatic or aliphatic organic solvent can be used, for example, toluene, n-nucleic acid, benzene, isopropyl alcohol, and the like.

본 발명에 있어서, 비극성 유기 용매에 용해된 비이온 계면 활성제와 규산 나트륨 혼합물은 고속 교반기로 교반하여 유화 액적을 제조한 후, 중탄산 암모늄 용액에 첨가되는데 중탄산 암모늄은 산화규소(SiO2) 미립자의 제조를 위하여 사용되며, 이 때의 반응을 식으로 표시하면 다음과 같다.In the present invention, a mixture of nonionic surfactant and sodium silicate dissolved in a nonpolar organic solvent is stirred with a high speed stirrer to prepare an emulsion droplet, and then added to an ammonium bicarbonate solution, wherein ammonium bicarbonate is used to prepare silicon oxide (SiO 2 ) fine particles. It is used for, and the reaction at this time is expressed as follows.

Na2O⋅nSiO2+NH4HCO3→nSiO2+Na2CO3+NH4OHNa 2 O⋅nSiO 2 + NH 4 HCO 3 → nSiO 2 + Na 2 CO 3 + NH 4 OH

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 그 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preparation method according to the present invention in detail as follows.

실시예 1Example 1

비극성 유기 용매인 등유(Kerosene) 300㎖에 소르비탄 모노스테아레이트 5g를 용해한 후 규산 나트륨(Na2O·SiO2·5H2O 100g)을 첨가하였다. 이 혼합물을 고속 교반기로 30분간 교반한 후, 중탄산 암모늄 용액 600g에 첨가하여 30분간 교반하였다. 얻어진 생성물을 여과하여 물과 알코올로 세척 및 건조하여 산화규소(SiO2)미립자를 제조하였다.5 g of sorbitan monostearate was dissolved in 300 ml of kerosene, a non-polar organic solvent, and sodium silicate (Na 2 O.SiO 2 .5H 2 O 100 g) was added. The mixture was stirred for 30 minutes with a high speed stirrer, and then added to 600 g of ammonium bicarbonate solution and stirred for 30 minutes. The obtained product was filtered, washed with water and alcohol and dried to prepare silicon oxide (SiO 2 ) fine particles.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1과 동일하되, 단지 소르비탄 모노스테아레이트 5g 대신에 비이온 계면 활성제인 소르비탄 모노스테아레이트 5g에 에틸렌 옥사이드 7몰 부가된 것을 사용하여 미립자를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, instead of only 5 g of sorbitan monostearate, microparticles were prepared by adding 7 mol of ethylene oxide to 5 g of sorbitan monostearate, a nonionic surfactant.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1과 동일하되, 단지 중탄산 암모늄 600g 대신 탄산 암모늄 용액 600g을 사용하여 미립자를 제조하였다.The fine particles were prepared in the same manner as in Example 1, using 600 g of ammonium carbonate solution instead of only 600 g of ammonium bicarbonate.

실시예 4Example 4

상기 실시예 1과 동일하되, 단지 중탄산 암모늄 600g 대신 이산화탄소 기체를 사용하여 기포화하여 미립자를 제조하였다.As in Example 1, except that only 600 g of ammonium bicarbonate was bubbled using carbon dioxide gas to prepare microparticles.

상기한 바와 같은 방법에 의해 제조된 중공 형태의 미립자는 유기 금속 화합물 대신에 비극성 유기 용매 및 비이온 계면 활성제를 사용하여 제조하기 때문에 유기 금속 화합물을 사용할 때 문제시되는 제조 원가 및 수분과 민감하게 반응하는 반응성의 문제를 해결할 뿐만 아니라 일정 크기(0.7㎛)이상의 산화물 미립자를 단 시간에 많이 제조할 수 있어 생산량 증대에 효과가 있으며, 예를 들면 0.5㎛인 SiO2 미립자 제조시 종래의 가수 분해법에 의한 수율은 5%미만인 반면 유화법인 의뢰 발명으로 제조 시 수율이 40%이상을 나타낸다.The hollow particles prepared by the method as described above are prepared using a nonpolar organic solvent and a nonionic surfactant instead of the organometallic compound, so they are sensitive to the production costs and moisture which are problematic when using the organometallic compound. In addition to solving the problem of reactivity, it is possible to produce a large number of oxide fine particles of a certain size (0.7㎛) or more in a short time, which is effective to increase the production, for example, when producing 0.5㎛ SiO2 fine particles by the conventional hydrolysis method While less than 5%, the yield is more than 40% when manufactured by the emulsified invention.

본 발명에 따라서, 중공 형태의 무기 산화물 미립자의 제조 방법에 의해 제조된 미립자는 상기에서 제기된 문제, 즉 생산성 및 제조상의 안전성의 문제를 해결할 수 있는데 그 효과가 있다.According to the present invention, the fine particles produced by the method for producing the inorganic oxide fine particles in the hollow form can solve the problems posed above, that is, the problems of productivity and manufacturing safety.

Claims (4)

비극성 유기 용매에 비이온 계면 활성제를 용해하고, 상기 용액에 규산 나트륨(Na2O·nSiO2·mH2O, 1≤n≤3, 5≤m≤7)을 첨가하여 고속 교반기로 교반하여 유화 액적을 제조하는 단계, 상기 제조된 유화 액적을 중탄산 암모늄 용액 또는 탄산 암모늄 용액에 첨가하여 교반시키거나 이산화탄소 기체를 기포화하여 반응시켜 0.5 내지 20 ㎛의 입자 크기인 미립자를 제조하는 단계, 상기 미립자를 물과 알코올로 세척 및 건조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공 형태의 무기 산화물 미립자의 제조 방법.A nonionic surfactant is dissolved in a nonpolar organic solvent, and sodium silicate (Na 2 O.nSiO 2 · mH 2 O, 1 ≦ n ≦ 3, 5 ≦ m ≦ 7) is added to the solution, followed by stirring with a high speed stirrer to emulsify it. Preparing droplets, adding the prepared emulsion droplets to an ammonium bicarbonate solution or an ammonium carbonate solution to stir or reacting by evaporating carbon dioxide gas to produce fine particles having a particle size of 0.5 to 20 μm, Method for producing an inorganic oxide fine particles of the hollow form, characterized in that consisting of washing and drying with water and alcohol. 제 1항에 있어서, 상기 비극성 유기 용매는 방향족 유기 용매 또는 지방족 유기 용매로 이루어진 군으로부터 하나를 선택하여서 사용함을 특징으로 하는 중공 형태의 무기 산화물의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the nonpolar organic solvent is selected from the group consisting of an aromatic organic solvent or an aliphatic organic solvent. 제 1항에 있어서, 상기 비이온 계면 활성제는 탄소 원자수 8 내지 22인 지방산 소르비탄 에스테르 화합물 또는 1 내지 22몰의 에틸렌 옥사이드가 부가된 탄소 원자수 8 내지 22인 지방산 소르비탄 에스테르 화합물 중에서 하나를 선택하여서 사용함을 특징으로 하는 중공 형태의 무기 산화물 미립자의 제조 방법.The nonionic surfactant according to claim 1, wherein the nonionic surfactant comprises one of a fatty acid sorbitan ester compound having 8 to 22 carbon atoms or a fatty acid sorbitan ester compound having 8 to 22 carbon atoms to which 1 to 22 mol of ethylene oxide is added. A method for producing the inorganic oxide fine particles in the hollow form, characterized in that it is selected and used. 제 3항에 있어서, 상기 지방산은 폴리-또는, 모노-, 디-, 트리-지방산의 혼합물인 것을 사용함을 특징으로 하는 중공 형태의 무기 산화물 미립자의 제조 방법.4. The method of claim 3, wherein the fatty acid is a mixture of poly-, mono-, di-, tri-fatty acids.
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