TW202300441A - 六方晶氮化硼粉末及其製造方法、以及化粧料及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種六方晶氮化硼粉末，將六方晶氮化硼粉末10g收容在內徑90mm及高度120mm的聚對苯二甲酸乙二酯製之容器中，使用具有聚四氟乙烯製之4片葉片之直徑60mm之攪拌翼，以300rpm攪拌5分鐘時之帶電量之絕對值為0.7nc/g以下。一種六方晶氮化硼粉末之製造方法，係具有：預燒步驟，將含有含硼的化合物之粉末及含氮的化合物之粉末之原料粉末，在不活潑的氣體、氨氣或此等之混合氣體之環境中，以600~1300℃煅燒，得到含有六方晶氮化硼的預燒物；及煅燒步驟，將含有預燒物及助劑之混合粉末，在不活潑的氣體、氨氣或此等之混合氣體之環境中，以1900~2100℃之溫度，加熱10~50小時進行煅燒。

Description

六方晶氮化硼粉末及其製造方法、以及化粧料及其製造方法

本發明係關於六方晶氮化硼粉末及其製造方法、以及化粧料及其製造方法。

氮化硼具有潤滑性、高熱傳導性、及絕緣性等，被利用於固體潤滑劑、脫模劑、樹脂及橡膠之填充材、化粧料(亦稱為化妝品)之原料、以及具有耐熱性的絕緣性燒結體等廣泛的用途。摻合在化粧料中的六方晶氮化硼粉末之功能，可舉例化粧料之滑動性、伸長性、隱蔽性之改善，以及光澤性之賦予等。特別是，相較於具有相同之功能的滑石粉末及雲母粉末，六方晶氮化硼粉末由於滑動性優良，可廣泛地應用在需要優良滑動性之化粧料。專利文獻1中，為了改善滑動性，有人提案令剪切應力與加壓力之比在規定之數值範圍內。

但是粉末有時會由於摩擦等原因而產生靜電。靜電被認為會影響粉末之特性。因此，就測定微粒體等之帶電量之方法而言，已知有測定法拉第籠之電壓，經由「帶電量=靜電容量×電壓」之通式得到帶電量之技術。專利文獻2中，有人提案一種測定裝置，能夠在使用法拉第籠之粉粒體之帶電量之測定中，高感度地測定帶電量。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2019-43792號公報 [專利文獻2]日本特開2010-210385號公報

[發明所欲解決之課題]

六方晶氮化硼粉末有時會由於粒子彼此或與容器之內壁之摩擦所產生的靜電而形成凝聚塊。若發生凝聚則流動性會降低，有損害滑動性及操作性之虞。因此，本發明提供一種能夠抑制由於靜電所致之凝聚之六方晶氮化硼粉末及其製造方法。此外，本發明提供一種藉由使用上述之六方晶氮化硼粉末來抑制由於靜電所致之凝聚且伸長性優良之化粧料及其製造方法。 [解決課題之手段]

本發明之一態樣之六方晶氮化硼粉末，將六方晶氮化硼粉末10g收容在內徑90mm及高度120mm的聚對苯二甲酸乙二酯製之容器中，使用具有聚四氟乙烯製之4片葉片之直徑60mm之攪拌翼，以300rpm攪拌5分鐘時之帶電量之絕對值為0.7nc/g以下。六方晶氮化硼粉末，例如由於粒子彼此之摩擦，及與收容容器之內壁之摩擦等因素，而有帶電之情況。因此，若靜電產生而帶電量變大的話，靜電引力會導致粉體彼此凝聚。但是，上述六方晶氮化硼粉末因為帶電量之絕對值小，可充分地抑制由於粒子彼此或與容器之內壁之摩擦所產生的靜電。因此，能夠抑制由於靜電所致之凝聚。

六方晶氮化硼粉末，上述帶電量可未達-0.1nc/g。一般來說，陶瓷粉末若帶有靜電會變得容易凝聚。上述六方晶氮化硼粉末，由於帶電量未達-0.1nc/g而能夠抑制由於靜電所致之凝聚。

上述六方晶氮化硼粉末，可為化粧料之原料用。上述六方晶氮化硼粉末因為凝聚受抑制，故伸長性優良。因此，適合作為化粧料之原料用。

本發明之一態樣之六方晶氮化硼粉末之製造方法，係具有：預燒步驟，將含有含硼的化合物之粉末及含氮的化合物之粉末之原料粉末，在不活潑的氣體、氨氣或此等之混合氣體之環境中，以600~1300℃煅燒，得到含有六方晶氮化硼的預燒物；及煅燒步驟，將含有預燒物及助劑之混合粉末，在不活潑的氣體、氨氣或此等之混合氣體之環境中，以1900~2100℃之溫度，加熱10~50小時進行煅燒。

上述製造方法，由於具有以比煅燒步驟低的溫度進行煅燒之預燒步驟，能夠形成粒徑小而結晶性低之六方晶氮化硼。煅燒步驟，係使用助劑以1900~2100℃進行煅燒。藉此，六方晶氮化硼之結晶性變高，且會形成一次粒子立體地結合成之二級結構。藉此，能夠得到難以帶電之六方晶氮化硼粉末。如此之六方晶氮化硼粉末可抑制由於靜電所致之凝聚。

上述製造方法可為，將煅燒步驟中得到的煅燒物進行粉碎、清洗及乾燥，得到六方晶氮化硼粉末，該六方晶氮化硼粉末係，將六方晶氮化硼粉末10g收容在內徑90mm及高度120mm的聚對苯二甲酸乙二酯製之容器中，使用具有聚四氟乙烯製之4枚葉片的直徑60mm之攪拌翼，以300rpm攪拌5分鐘時之帶電量之絕對值為0.7nc/g以下。上述六方晶氮化硼粉末因為帶電量之絕對值小，可充分地抑制由於粒子彼此或與容器之內壁之摩擦而產生之靜電。上述帶電量可為未達-0.1nc/g。藉此，能夠抑制由於大氣中之水分之影響所致之凝聚。

本發明之一態樣之化粧料含有上述六方晶氮化硼粉末。上述六方晶氮化硼粉末，能夠充分地抑制由於粒子彼此之摩擦，及與收容容器之內壁之摩擦等而產生之靜電。因此，能夠抑制由於靜電所致之凝聚。含有如此之六方晶氮化硼粉末之化粧料，具有優良的伸長性。

本發明之一態樣之化粧料之製造方法，係使用經由上述任一項之製造方法得到的六方晶氮化硼粉末作為原料來製造化粧料。經由上述製造方法得到的六方晶氮化硼粉末能夠抑制由於靜電所致之凝聚。因此，使用如此之六方晶氮化硼粉末作為原料而製造的化粧料，具有優良的伸長性。 [發明之效果]

根據本發明，可提供能夠抑制由於靜電所致之凝聚之六方晶氮化硼粉末及其製造方法。此外，根據本發明，可提供藉由使用上述之六方晶氮化硼粉末來抑制由於靜電所致之凝聚且伸長性優良之化粧料及其製造方法。

以下說明本發明之實施形態。但是，以下之實施形態係用以說明本發明之例示，並非將本發明限定於以下之內容。

本實施形態之六方晶氮化硼粉末，使用圖1所示之攪拌裝置以300rpm攪拌5分鐘時之帶電量之絕對值為0.7nc/g以下。藉此，例如輸送時，能夠充分地抑制由於粒子彼此或與容器之內壁之摩擦而產生之靜電。因此，能夠抑制由於靜電所致之凝聚。由相同之觀點來看，上述帶電量之絕對值，可為0.6nc/g以下，亦可為0.5nc/g以下。

上述帶電量，可為未達-0.1nc/g，亦可為未達-0.3nc/g。因為構成水分子的氧原子具有正的極性，若上述帶電量為負值，能夠抑制由大氣中之水分之影響引起之凝聚。帶電量之範圍之例，可為-0.6~+0.6nc/g，亦可為-0.5~-0.1nc/g。

圖1之攪拌裝置100，具備：有底圓筒狀之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製之容器10，具有圓筒部及覆蓋其一端側之底部；及攪拌機20，具有軸22及安裝在其前端的攪拌翼24；及在軸22之上端側之旋轉馬達(無圖示)。旋轉馬達，例如可為三一馬達。容器10之內徑D為90mm，高度H為120mm。10g之六方晶氮化硼粉末30係收容在容器10之底部並堆積成層狀。攪拌機20之一部分，係以軸22之長邊方向沿著圓筒部之中心軸方向之方式插入到容器10之內部。攪拌翼24之下端與容器10之底面之間隔h為5mm。

圖2為攪拌翼24之仰視圖。安裝在軸之下端的攪拌翼24，具有向容器10之圓筒部呈放射狀擴展的聚四氟乙烯(PTFE)製之4個葉片26(4片葉片)。攪拌翼24之直徑d為60mm。因此，4個之葉片26之各前端與容器10之間隔為15mm。

如圖1所示，在攪拌翼24配置於六方晶氮化硼粉末30內之狀態下啟動攪拌機20，以300rpm之轉速攪拌5分鐘。攪拌後，使用具備法拉第籠的市售之粉體摩擦帶電量測定裝置測定帶電量。如此的測定裝置例如可舉例Nano seeds股份有限公司製之NS-K100(產品名)。帶電量之正負及尺寸，被認為係取決於六方晶氮化硼粉末之表面狀態。例如，據認為若羥基等之官能基變多，會變得容易帶電。帶電量，能夠藉由變換製造六方晶氮化硼粉末時之煅燒條件來調整。

本實施形態之六方晶氮化硼，因為難以形成凝聚塊，故滑動性及操作性優良。因此，能夠適用於各種的用途。例如，可用於脫模劑及塗敷粉等。此外，該六方晶氮化硼粉末因為凝聚受到抑制，當塗佈於媒介(人體皮膚等)時具有優良伸長性。因此，例如適合用於化粧料之原料用。即，本發明亦可提供一種使用方法，係使用六方晶氮化硼作為化粧料之原料。

實施形態之化粧料，含有上述六方晶氮化硼粉末。該六方晶氮化硼粉末，能夠使在表面產生之靜電之中，正電荷相較於負電荷快速地降低。因此，六方晶氮化硼粉末由於水分所致之凝聚受抑制，具有優良伸長性。

化粧料，例如可舉例為粉底(粉餅、粉底液、粉底霜)、蜜粉、重點彩妝、眼影、眼線、指甲油、口紅、腮紅、及睫毛膏等。此等之中，六方晶氮化硼粉末特別適合粉底及眼影。化粧料中的六方晶氮化硼粉末之含量，例如為0.1~70質量%。化粧料能夠藉由公知之方法來製造。化粧料之製造方法，例如，具有：摻合六方晶氮化硼粉末與其他的原料並混合之步驟。

一實施形態之六方晶氮化硼粉末之製造方法，係具有下列步驟：預燒步驟，將含有含硼的化合物之粉末及含氮的化合物之粉末之原料粉末，在不活潑的氣體環境中、氨氣環境中、或此等之混合氣體環境中，以600~1300℃煅燒，得到含有選自於由低結晶性之六方晶氮化硼、及非晶質之六方晶氮化硼構成之群組中之至少一者之預燒物；煅燒步驟，將含有預燒物及助劑之混合粉末，在不活潑的氣體及/或氨氣之環境中，以1900~2100℃之溫度，加熱10~50小時，得到煅燒物；及，精製步驟，將煅燒物進行粉碎、清洗、及乾燥，得到乾燥粉末。

含硼的化合物可舉例硼酸、氧化硼及硼砂等。含氮的化合物，可舉例二氰二胺、三聚氰胺、及尿素。含有含硼的化合物之粉末及含氮的化合物之粉末之原料粉末中之硼原子及氮原子之莫耳比，可為硼原子：氮原子=2：8~8：2，亦可為3：7~7：3。原料粉末可含有上述化合物以外之成分。例如，可含有碳酸鋰及碳酸鈉等碳酸鹽作為助劑。此外，可含有碳等還原性物質。

將含有上述成分之原料粉末，例如使用電爐，在氮氣、氦氣、或氬氣等不活潑的氣體環境中、氨氣環境中、或是混合此等之混合氣體環境中進行預燒。預燒溫度可為600~1300℃，可為800~1200℃，亦可為900~1100℃。預燒時間，例如可為0.5~5小時，亦可為1~4小時。

經由預燒得到的預燒物，含有選自由低結晶性之六方晶氮化硼、及非晶質之六方晶氮化硼構成之群組中之至少一者。預燒步驟，能夠在相較下述煅燒步驟低的溫度下使氮化硼之反應進行。因此，能夠抑制晶粒成長，使最終得到的氮化硼粉末之粒徑小。此外，能夠使六方晶氮化硼粉末之比表面積大。

然後，摻合得到的預燒物與助劑並混合，得到混合粉末。助劑，可舉例為硼酸鈉等硼酸鹽，以及碳酸鈉、碳酸鈣及碳酸鋰等碳酸鹽。相對於含有六方晶氮化硼的預燒物100質量份，助劑之摻合量可為2~20質量份，亦可為2~8質量份。將如此之混合粉末，例如在電爐中，在氮氣、氦氣、或氬氣等之不活潑的氣體環境中、氨氣環境中，或者含有此等之混合氣體環境中進行煅燒。

煅燒步驟，係在助劑的存在下，進行氮化硼之生成及結晶化。藉此，能夠提高預燒物中含有的氮化硼之結晶性。煅燒溫度為1900~2100℃，亦可為1950~2050℃。煅燒時間，例如可為10~50小時，亦可為15~30小時。藉由在如此條件下煅燒，能夠減少粒子之表面存在的官能基(羥基)，得到難以帶靜電的六方晶氮化硼粉末。

若煅燒溫度變得過低，在六方晶氮化硼之表面的官能基之量有增加之傾向。若六方晶氮化硼之官能基之量增加，有變得容易帶靜電，變得容易凝聚之傾向。煅燒時間變得過短時也會有相同之傾向。另一方面，若煅燒溫度變得過高，有六方晶氮化硼之結晶成長過度進行而一次粒子凝聚之傾向。煅燒時間變得過長時也會有相同之傾向。

煅燒步驟得到的煅燒物，能夠以一般的粉碎裝置粉碎。經粉碎的粉碎粉之中，除了六方晶氮化硼之外，有時會含有雜質。雜質，可舉例殘留的助劑、及水溶性硼化合物等。精製步驟中，藉由清洗來減少如此的雜質。清洗後，使其固液分離並乾燥，得到乾燥粉末。用於清洗之清洗液，可舉例水、含有酸性物質的水溶液、有機溶劑、有機溶劑與水之混合液等。就避免再次混入雜質之觀點來看，可使用導電度為1mS/m以下之水。酸性物質，例如可舉例鹽酸、硝酸等無機酸。有機溶劑，例如可舉例甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇及丙酮等水溶性的有機溶劑。清洗方法並無特別限制，例如，可將粉碎粉浸漬於清洗液中並攪拌來清洗，亦可將清洗液噴灑在粉碎粉來清洗。

清洗結束後，可使用傾析法、抽吸過濾機、加壓過濾機、旋轉式過濾機、沉降分離機或組合了此等之裝置，將清洗液固液分離。亦能夠以一般的乾燥機將已分離出的固體部分予以乾燥來得到乾燥粉末。乾燥機，例如可舉例為棚架式乾燥機、流動層乾燥機、噴霧乾燥機、旋轉型乾燥機、皮帶式乾燥機，及此等之組合。在乾燥後，為了去除大型粒子，可進行例如經由篩之分級。

以此方式，可得到上述之六方晶氮化硼粉末。但是，並非總是需要進行精製步驟。以上述製造方法得到的六方晶氮化硼粉末，使用圖1及圖2所示之攪拌裝置，以300rpm攪拌5分鐘時之帶電量之絕對值為0.7nc/g以下。上述帶電量之絕對值，可為0.6nc/g以下，亦可為0.5nc/g以下。上述帶電量，就抑制由水分所致之凝聚之觀點來看，可為未達-0.1nc/g，亦可為未達-0.3nc/g。

關於上述之六方晶氮化硼粉末之實施形態之說明，亦能夠適用於六方晶氮化硼粉末之製造方法。六方晶氮化硼粉末之製造方法，並不限制於上述之實施形態。例如，在煅燒步驟之後，可進行使用施加超音波震動的均質機等將六方晶氮化硼粉末予以解碎之解碎步驟。

以上針對本發明之數個實施形態進行了說明，但本發明並不限制於上述實施形態。 [實施例]

參照實施例及比較例，更詳細地說明本發明之內容，但本發明並不限制於下述之實施例。

(實施例1) [六方晶氮化硼粉末之製備] ＜預燒步驟＞ 將硼酸粉末(純度99.8質量%以上，關東化學公司製)100.0g，及三聚氰胺粉末(純度99.0質量%以上，和光純藥公司製)90.0g，使用氧化鋁製研缽混合10分鐘得到混合原料。將乾燥後之混合原料裝入六方晶氮化硼製之容器中並配置於電爐內。使氮氣在電爐內流動的同時，以10℃/分之速度由室溫升溫至1000℃。在1000℃下維持2小時後，停止加熱並自然冷卻。在溫度變成100℃以下之時間點打開電爐。以此方式，得到含有低結晶性之六方晶氮化硼的預燒物。

＜煅燒步驟＞ 於預燒物100.0g中，添加碳酸鈉(純度99.5質量%以上)3.0g，使用氧化鋁製研缽混合10分鐘。在上述電爐內配置混合物。使氮氣在電爐內流動的同時，以10℃/分之速度由室溫升溫至2000℃。在2000℃下維持20小時後，停止加熱並自然冷卻。在溫度變成100℃以下之時間點打開電爐。回收得到的煅燒物，以氧化鋁製研缽粉碎3分鐘，得到六方晶氮化硼之粗粉。

＜精製步驟＞ 為了去除六方晶氮化硼之粗粉中含有的雜質，在稀硝酸500g(硝酸濃度：5質量%)中投入粗粉30g，於室溫攪拌60分鐘。攪拌後，藉由抽吸過濾而固液分離，更換水(導電度1mS/m)並清洗直到過濾液成為中性為止。清洗後，使用乾燥機，以120℃乾燥24小時得到乾燥粉末。將得到的乾燥粉末，作為實施例1之六方晶氮化硼粉末。

[六方晶氮化硼粉末之評價] ＜外觀之評價＞ 觀察得到的六方晶氮化硼粉末之外觀。其結果，六方晶氮化硼粉末並無凝聚，確認了流動性優良。

＜帶電衰減性之評價＞ 使用粉體摩擦帶電量測定裝置(Nano seeds股份有限公司製、產品名：NS-K100)，測定實施例1製作的六方晶氮化硼粉末之帶電量。具體來說，係在內徑90mm及高度120mm之PET製之容器中裝入10g之六方晶氮化硼粉末。將PEFE製之攪拌翼配置在六方晶氮化硼粉末之層之內部，令其為圖1所示之狀態(h=5mm)。並且以300rpm之轉速攪拌5分鐘。攪拌機，係使用HEDON三一馬達之泛用攪拌機。在該攪拌機之軸安裝具有聚四氟乙烯製之4片葉片的1層之攪拌翼(三博特(公司)製之「PTFE 4片葉片螺旋攪拌棒」、型號：23707、棒徑：9.5mm、長度：650mm、旋轉葉片徑(直徑d)：60mm)並攪拌。使用上述之粉體摩擦帶電量測定裝置測定剛攪拌好之六方晶氮化硼粉末之帶電量。帶電量之測定結果係如同表2。

＜伸長性之評價＞ 在人工皮膚(長×寬=10mm×50mm)之一端，放置六方晶氮化硼粉末0.2g。以在人工皮膚之表面塗抹六方晶氮化硼粉末之方式，使用抹刀將六方晶氮化硼粉末沿著長邊方向延伸。使用市售之圖像解析軟體(WinROOF)進行圖像解析，得到六方晶氮化硼粉末之塗佈面積相對於人工皮膚之全面積之比例。該面積比例越大，則伸長性越優良。伸長性之評價基準係根據面積比例，如表1所示。伸長性之評價結果係如表2所示。

(實施例2) 令煅燒步驟之維持時間為25小時，除此之外，係以與實施例1相同之方式製備六方晶氮化硼粉末。並且，以與實施例1相同之方式，進行了六方晶氮化硼粉末之評價。評價結果係如表2所示。觀察得到的六方晶氮化硼粉末之外觀。結果六方晶氮化硼粉末幾乎沒有凝聚，確認了流動性優良。

(實施例3) 令煅燒步驟之維持溫度為1950℃，除此之外，係以與實施例1相同之方式製備六方晶氮化硼粉末。並且，以與實施例1相同之方式，進行了六方晶氮化硼粉末之評價。評價結果係如表2所示。觀察得到的六方晶氮化硼粉末之外觀。結果六方晶氮化硼粉末幾乎沒有凝聚，確認了流動性優良。

(比較例1) 令煅燒步驟中的煅燒溫度為1700℃，除此之外，係以與實施例1相同之方式製備六方晶氮化硼粉末。以與實施例1相同之方式進行了評價。結果係如表2所示。觀察得到的六方晶氮化硼粉末之外觀。結果六方晶氮化硼粉末凝聚了。

[表1]

[表2]

實施例1~3之六方晶氮化硼粉末，帶電量之絕對值為0.7nc/g以下。若觀察外觀，比較例1形成凝聚塊，而實施例1~3中凝聚塊明顯地少於比較例1。此外，相較於比較例1，實施例1~3具有較優良的伸長性。 [產業上利用性]

根據本發明，可提供一種抑制了由於靜電所致之凝聚之六方晶氮化硼粉末及其製造方法。此外，可提供一種藉由使用上述之六方晶氮化硼粉末而使凝聚受抑制且伸長性優良之化粧料。

10:容器 20:攪拌機 22:軸 24:攪拌翼 26:葉片 30:六方晶氮化硼粉末 100:攪拌裝置

圖1為說明六方晶氮化硼粉末之攪拌條件之圖。 圖2為用於六方晶氮化硼粉末之攪拌之攪拌翼之仰視圖。

Claims (8)

1. 一種六方晶氮化硼粉末，將六方晶氮化硼粉末10g收容在內徑90mm及高度120mm的聚對苯二甲酸乙二酯製之容器中，使用具有聚四氟乙烯製之4片葉片之直徑60mm之攪拌翼，以300rpm攪拌5分鐘時之帶電量之絕對值為0.7nc/g以下。
2. 如請求項1之六方晶氮化硼粉末，其中，該帶電量未達-0.1nc/g。
3. 如請求項1或2之六方晶氮化硼粉末，係化粧料之原料用。
4. 一種六方晶氮化硼粉末之製造方法，具有下列步驟： 預燒步驟，將含有含硼的化合物之粉末及含氮的化合物之粉末之原料粉末，在不活潑的氣體、氨氣或此等之混合氣體之環境中，以600~1300℃煅燒，得到含有六方晶氮化硼的預燒物；及 煅燒步驟，將含有該預燒物及助劑之混合粉末，在不活潑的氣體、氨氣或此等之混合氣體之環境中，以1900~2100℃之溫度，加熱10~50小時進行煅燒。
5. 如請求項4之六方晶氮化硼粉末之製造方法，其中，將該煅燒步驟中得到的煅燒物進行粉碎、清洗及乾燥，得到六方晶氮化硼粉末，該六方晶氮化硼粉末係，將六方晶氮化硼粉末10g收容在內徑90mm及高度120mm的聚對苯二甲酸乙二酯製之容器中，使用具有聚四氟乙烯製之4片葉片的直徑60mm之攪拌翼，以300rpm攪拌5分鐘時之帶電量之絕對值為0.7nc/g以下。
6. 如請求項5之六方晶氮化硼粉末之製造方法，其中，該帶電量未達-0.1nc/g。
7. 一種化粧料，含有：如請求項1至3中任一項之六方晶氮化硼粉末。
8. 一種化粧料之製造方法，係使用藉由如請求項5或6之六方晶氮化硼粉末之製造方法得到的六方晶氮化硼粉末作為原料來製造化粧料。

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