WO2011052907A2 - Method for producing titanium dioxide powder having a silica-treated surface - Google Patents

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이성호
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a titanium dioxide powder treated with silica, the titanium dioxide powder prepared by the above method is composed of particles having a single particle diameter of more than 100 nm, there is no concern about human body harmfulness of nanoparticles It does not have a wide range of UV-blocking region not only in the ultraviolet B region but also in the ultraviolet A region, and also shows a significantly improved feeling of use, it can be usefully used in cosmetics used for the purpose of blocking the ultraviolet rays.
  • Nano (nm) -sized ultra-fine titanium dioxide powder has been widely used as a raw material for sunscreen cosmetics due to its high coverage and excellent UV protection and safety.
  • the ultrafine titanium dioxide powder used as a conventional cosmetic raw material shows a strong UV blocking ability for the ultraviolet B region, while relatively weak UV blocking ability for the UV A region, and due to nano-particle size There is a constant debate about.
  • Korean Patent No. 744945 discloses a sunscreen composition containing titanium dioxide and silica sol encapsulated in multiple layers as an active ingredient and a method for preparing the same.
  • the above method can grow the average particle size of ultrafine titanium dioxide in micrometers ( ⁇ m), but it was difficult to control all the diameters of the single particles to more than 100 nm.
  • an object of the present invention consists of particles having a single particle diameter greater than at least 100 nm, without concern for human hazards, and having a silica surface treatment having a wide range of ultraviolet blocking regions not only in the ultraviolet B region but also in the ultraviolet A region. It is to provide a method for producing titanium dioxide powder.
  • silica surface-treated titanium dioxide powder prepared by the manufacturing method and a sunscreen composition comprising the same, which shows a significantly improved feeling and UV protection ability compared to conventional nano-sized ultra-fine particle titanium dioxide To provide.
  • the silicon alkoxide was added to the prepared reactant in an amount of 0.5-2 parts by weight based on 1 part by weight of the titanium dioxide to form titanium dioxide surface-treated with silica in the reaction product, and at the same time, the single particle diameter was 100 nm or less. Firstly removing the titanium particles;
  • step (4) optionally, hydrophobic surface treatment of the silica surface treatment titanium dioxide powder obtained as a result of step (4)
  • It provides a method of producing a silica surface treatment titanium dioxide powder comprising a.
  • the present invention also provides a silica surface-treated titanium dioxide powder made of particles prepared by the above method, consisting of particles having a single particle diameter of at least 100 nm.
  • the present invention also provides a sunscreen composition comprising silica surface treated titanium dioxide powder prepared by the above method.
  • FIG. 1A is a scanning electron microscope photograph of the silica surface-treated titanium dioxide powder prepared in Example 2.
  • FIG. 1A is a scanning electron microscope photograph of the silica surface-treated titanium dioxide powder prepared in Example 2.
  • FIG. 1B is a scanning electron microscope photograph of the titanium dioxide powder used in Comparative Example 1.
  • FIG. 1B is a scanning electron microscope photograph of the titanium dioxide powder used in Comparative Example 1.
  • Figure 2a is a graph showing the results of measuring the volume% of all the particles of the silica surface treated titanium dioxide powder prepared in Example 1.
  • FIG. 2b is a graph showing the results of observing the presence or absence of particles having a particle diameter of 100 nm or less for the silica surface treated titanium dioxide powder prepared in Example 1.
  • FIG. 2b is a graph showing the results of observing the presence or absence of particles having a particle diameter of 100 nm or less for the silica surface treated titanium dioxide powder prepared in Example 1.
  • the SPF which is the degree of blocking the ultraviolet light B
  • the PFA which is the degree of blocking the ultraviolet light A
  • Example 3 showed a very good feeling compared to Comparative Examples 1 and 2.
  • the silica surface treated titanium dioxide powder according to the present invention unlike the ultrafine nano-sized titanium dioxide, which is used for UV protection in conventional cosmetics, because the particle diameter of the single particles are all more than 100 nm, the human body harmful to nanoparticles There is no concern about it, and also the high sun protection factor (SPF) and protection factor for UVA (PFA) when applying cosmetics can block ultraviolet rays A and B at the same time.
  • SPDF sun protection factor
  • PFA protection factor for UVA
  • when applied as a cosmetic composition due to the effect of silica agglomerated in a multilayer on the surface of the titanium dioxide improves the rigid feeling of inherent titanium dioxide exhibits a soft feeling.

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Abstract

The present invention relates to a method for producing titanium dioxide powder having a silica-treated surface. The titanium dioxide powder produced by the method consists of particles, each of which has a diameter larger than 100 nm, and therefore removes concerns about harmful effects on the human body, which have been known as being caused by nanoscale particles. The titanium dioxide powder produced by the method has the ability of blocking ultraviolet rays over a wide range consisting of the ultraviolet A region as well as the ultraviolet B region. Further, the titanium dioxide powder produced by the method is provided with significantly improved feeling of use as compared to conventional nanoscale ultrafine titanium dioxide powder, and therefore can be effectively used in ultraviolet-blocking cosmetics.

Description

실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법Method for preparing titanium dioxide powder treated with silica
본 발명은 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법에 관한 것으로, 상기 제조방법에 의해 제조된 이산화티탄 분말은 단일입자 직경이 100 nm 초과인 입자로 이루어져 있기 때문에 나노입자의 인체 유해성에 대한 우려가 없고, 자외선 B 영역뿐 아니라 자외선 A 영역에 까지 광범위한 자외선 차단 영역을 가지며, 또한 현저히 개선된 사용감을 나타내어, 자외선 차단을 위한 용도로 사용되는 화장료에 유용하게 사용될 수 있다. The present invention relates to a method for producing a titanium dioxide powder treated with silica, the titanium dioxide powder prepared by the above method is composed of particles having a single particle diameter of more than 100 nm, there is no concern about human body harmfulness of nanoparticles It does not have a wide range of UV-blocking region not only in the ultraviolet B region but also in the ultraviolet A region, and also shows a significantly improved feeling of use, it can be usefully used in cosmetics used for the purpose of blocking the ultraviolet rays.
나노(nm)크기의 초 미립자 이산화티탄 분말은 탁월한 자외선 차단력 및 우수한 안전성과 함께 높은 커버력으로 인해 자외선 차단용 화장품의 원료로 널리 사용되어 왔다. 그러나, 종래 화장품 원료로 사용되는 초 미립자 이산화티탄 분말은 자외선 B 영역에 대해서는 강한 자외선 차단능력을 나타내는 반면, 자외선 A 영역에 대해서는 상대적으로 약한 자외선 차단능력을 나타내며, 나노 수준의 입자크기로 인해 인체 유해성에 대한 논란이 끊이지 않고 있다. Nano (nm) -sized ultra-fine titanium dioxide powder has been widely used as a raw material for sunscreen cosmetics due to its high coverage and excellent UV protection and safety. However, the ultrafine titanium dioxide powder used as a conventional cosmetic raw material shows a strong UV blocking ability for the ultraviolet B region, while relatively weak UV blocking ability for the UV A region, and due to nano-particle size There is a constant debate about.
나노크기의 초미립자 이산화티탄의 제조방법으로 대한민국 등록특허 744945호에는 다층으로 캡슐화된 이산화티탄 및 실리카졸을 유효성분으로 함유하는 자외선 차단제 조성물 및 이의 제조방법을 개시하고 있다. 그러나 상기 방법으로는 초 미립자 이산화티탄의 평균입자의 크기를 마이크로미터(㎛) 단위로 성장시킬 수는 있으나, 단일입자의 직경을 모두 100 nm 초과로 제어하기는 힘들었다.Korean Patent No. 744945 discloses a sunscreen composition containing titanium dioxide and silica sol encapsulated in multiple layers as an active ingredient and a method for preparing the same. However, the above method can grow the average particle size of ultrafine titanium dioxide in micrometers (μm), but it was difficult to control all the diameters of the single particles to more than 100 nm.
따라서, 본 발명의 목적은 단일입자 직경이 적어도 100 nm 초과인 입자들로 이루어져, 인체 유해성에 대한 우려가 없고, 자외선 B 영역뿐 아니라 자외선 A 영역에 까지 광범위한 자외선 차단 영역을 갖는, 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention consists of particles having a single particle diameter greater than at least 100 nm, without concern for human hazards, and having a silica surface treatment having a wide range of ultraviolet blocking regions not only in the ultraviolet B region but also in the ultraviolet A region. It is to provide a method for producing titanium dioxide powder.
본 발명의 다른 목적은, 종래 나노크기의 초 미립자 이산화티탄에 비해 현저히 개선된 사용감과 자외선 차단 능력을 나타내는, 상기 제조방법에 의해 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말 및 이를 포함하는 자외선 차단제 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention, the silica surface-treated titanium dioxide powder prepared by the manufacturing method, and a sunscreen composition comprising the same, which shows a significantly improved feeling and UV protection ability compared to conventional nano-sized ultra-fine particle titanium dioxide To provide.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, The present invention to achieve the above object,
(1) 단일입자 직경이 15-100 nm인 이산화티탄 분말 1중량부에 대하여 물 및 알코올류를 각각 5-15 중량부 및 5-15 중량부로 혼합하여 반응물을 준비하는 단계;(1) preparing a reactant by mixing water and alcohols at 5-15 parts by weight and 5-15 parts by weight with respect to 1 part by weight of titanium dioxide powder having a single particle diameter of 15-100 nm;
(2) 상기 제조된 반응물에 실리콘 알콕사이드를 상기 이산화티탄 1 중량부에 대하여 0.5-2 중량부의 양으로 투입하여, 반응물 중에 실리카로 표면처리된 이산화티탄을 형성하는 동시에 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 1차 제거하는 단계;(2) The silicon alkoxide was added to the prepared reactant in an amount of 0.5-2 parts by weight based on 1 part by weight of the titanium dioxide to form titanium dioxide surface-treated with silica in the reaction product, and at the same time, the single particle diameter was 100 nm or less. Firstly removing the titanium particles;
(3) 상기 단계 (2)의 결과로 수득된 반응물을 액상 침전시킨 후 반응물 중에 포함된 실리카로 표면처리된 이산화티탄을 분리하는 동시에 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 2차 제거하는 단계;(3) liquid phase precipitation of the reactant obtained as a result of step (2), followed by separation of titanium dioxide surface-treated with silica contained in the reactant, and at the same time secondary removal of titanium dioxide particles having a single particle diameter of 100 nm or less; ;
(4) 상기 단계 (3)의 결과로 수득된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 건조 후, 기류식 분급기 또는 체 거름기를 통과시켜 상기 분말 중에 포함된 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 3차 제거하는 단계; 및(4) After drying the silica surface-treated titanium dioxide powder obtained as a result of the step (3), and passed through an air flow classifier or a sieve filter to obtain titanium dioxide particles having a particle diameter of 100 nm or less in the powder Tertiary removal; And
(5) 선택적으로, 상기 단계 (4)의 결과로 수득된 실리카 표면처리 이산화티탄 분말을 소수성 표면처리하는 단계(5) optionally, hydrophobic surface treatment of the silica surface treatment titanium dioxide powder obtained as a result of step (4)
를 포함하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법을 제공한다.It provides a method of producing a silica surface treatment titanium dioxide powder comprising a.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조되어, 단일입자 직경이 적어도 100 nm 초과인 입자들로 이루어진 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 제공한다.The present invention also provides a silica surface-treated titanium dioxide powder made of particles prepared by the above method, consisting of particles having a single particle diameter of at least 100 nm.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 포함하는 자외선 차단제 조성물을 제공한다.The present invention also provides a sunscreen composition comprising silica surface treated titanium dioxide powder prepared by the above method.
본 발명에 따른 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말은 종래의 화장료에 자외선 차단용으로 사용되는 초 미립자 나노크기의 이산화티탄과는 달리 단일입자의 입자직경이 모두 100 nm 초과이기 때문에, 나노입자의 인체 유해성에 대한 우려가 없고, 또한 화장료 적용시 SPF(Sun Protection Factor) 및 PFA(Protection Factor for UVA)가 모두 높아 자외선 A 및 B를 동시에 차단할 수 있다. 또한, 화장료 조성물로 적용시 이산화티탄 표면에 다층으로 응집된 실리카의 영향으로 이산화티탄 고유의 뻑뻑한 사용감을 개선하여 부드러운 사용감을 나타낸다.The silica surface treated titanium dioxide powder according to the present invention, unlike the ultrafine nano-sized titanium dioxide, which is used for UV protection in conventional cosmetics, because the particle diameter of the single particles are all more than 100 nm, the human body harmful to nanoparticles There is no concern about it, and also the high sun protection factor (SPF) and protection factor for UVA (PFA) when applying cosmetics can block ultraviolet rays A and B at the same time. In addition, when applied as a cosmetic composition, due to the effect of silica agglomerated in a multilayer on the surface of the titanium dioxide improves the rigid feeling of inherent titanium dioxide exhibits a soft feeling.
도 1a은 실시예 2에서 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말에 대한 주사전자현미경 관찰사진이다.1A is a scanning electron microscope photograph of the silica surface-treated titanium dioxide powder prepared in Example 2. FIG.
도 1b는 비교예 1에서 사용된 이산화티탄 분말에 대한 주사전자현미경 관찰사진이다.1B is a scanning electron microscope photograph of the titanium dioxide powder used in Comparative Example 1. FIG.
도 2a는 실시예 1에서 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 전체 입자에 대한 부피%를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. Figure 2a is a graph showing the results of measuring the volume% of all the particles of the silica surface treated titanium dioxide powder prepared in Example 1.
도 2b는 실시예 1에서 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말 대한 단일입자 직경 100 nm 이하의 입자의 존재 유무를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다. 2b is a graph showing the results of observing the presence or absence of particles having a particle diameter of 100 nm or less for the silica surface treated titanium dioxide powder prepared in Example 1. FIG.
도 3a는 참조예에서 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 전체 입자에 대한 부피%를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. Figure 3a is a graph showing the results of measuring the volume% of all the particles of the silica surface treated titanium dioxide powder prepared in the reference example.
도 3b는 참조예에서 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말 대한 단일입자 직경 100 nm 이하의 입자의 존재 유무를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다. 3B is a graph showing the results of observing the presence or absence of particles having a particle diameter of 100 nm or less for the silica surface treated titanium dioxide powder prepared in the reference example.
본 명세서에서 "분말(powder)"이란, 1개 이상의 입자로 이루어진 입자군을 의미하는 것으로, 본 발명에서의 "실리카 표면처리된 이산화티탄 분말"은 실리카 표면처리된 1개 이상의 이산화티탄 입자로 이루어진 입자군을 말한다. As used herein, the term "powder" refers to a particle group composed of one or more particles. In the present invention, "silica surface-treated titanium dioxide powder" is composed of one or more titanium dioxide particles treated with silica. The particle group.
또한 본 명세서에서 "단일입자 직경"이란, 상기 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 이루는 입자에 있어서 단일 입자에 대하여 레이저회절입도분석기(MASTER SIZER 2000, 말번(MALVERN)사제)를 이용하여 측정하였을 때의 입자 직경을 의미한다.In addition, the term "single particle diameter" as used herein means the measurement of a single particle in the particles of the silica surface-treated titanium dioxide powder using a laser diffraction particle size analyzer (MASTER SIZER 2000, manufactured by Malvern). Mean particle diameter.
본 명세서에서 "알킬"이란, 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 의미하며, 구체적인 예로 메틸, 에틸, 이소프로필 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As used herein, "alkyl" refers to an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include methyl, ethyl, isopropyl, and the like, but are not limited thereto.
본 발명은 입자직경이 100 nm 이하인 입자를 제거하는 공정을 통해 인체 유해성에 대한 우려가 없고, 자외선 B 영역뿐 아니라 자외선 A 영역에 까지 광범위한 자외선 차단 영역을 갖는, 단일입자 직경이 모두 100 nm 초과인 이산화티탄 분말을 제조하는 것을 특징으로 한다. The present invention has no concern about human hazards through the process of removing particles having a particle diameter of 100 nm or less, and has a single particle diameter of more than 100 nm, which has a wide range of UV blocking regions not only in the ultraviolet B region but also in the ultraviolet A region. Titanium dioxide powder is produced.
즉, 본 발명에 따른 제조방법은 That is, the manufacturing method according to the present invention
(1) 단일입자 직경이 15-100 nm인 이산화티탄 분말 1 중량부에 대하여 물 및 알코올류를 각각 5-15 중량부 및 5-15 중량부로 혼합하여 반응물을 준비하는 단계;(1) preparing a reactant by mixing 5-15 parts by weight and 5-15 parts by weight of water and alcohols with respect to 1 part by weight of titanium dioxide powder having a single particle diameter of 15-100 nm;
(2) 상기 제조된 반응물에 실리콘 알콕사이드를 상기 이산화티탄 1 중량부에 대하여 0.5-2 중량부의 양으로 투입하여, 반응물 중에 실리카로 표면처리된 이산화티탄을 형성하는 동시에 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 1차 제거하는 단계;(2) The silicon alkoxide was added to the prepared reactant in an amount of 0.5-2 parts by weight based on 1 part by weight of the titanium dioxide to form titanium dioxide surface-treated with silica in the reaction product, and at the same time, the single particle diameter was 100 nm or less. Firstly removing the titanium particles;
(3) 상기 단계 (2)의 결과로 수득된 반응물을 액상 침전시킨 후 반응물 중에 포함된 실리카로 표면처리된 이산화티탄을 분리하는 동시에 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 2차 제거하는 단계;(3) liquid phase precipitation of the reactant obtained as a result of step (2), followed by separation of titanium dioxide surface-treated with silica contained in the reactant, and at the same time secondary removal of titanium dioxide particles having a single particle diameter of 100 nm or less; ;
(4) 상기 단계 (3)의 결과로 수득된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 건조 후, 기류식 분급기 또는 체 거름기를 통과시켜 상기 분말 중에 포함된 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 3차 제거하는 단계; 및(4) After drying the silica surface-treated titanium dioxide powder obtained as a result of the step (3), and passed through an air flow classifier or a sieve filter to obtain titanium dioxide particles having a particle diameter of 100 nm or less in the powder Tertiary removal; And
(5) 선택적으로, 상기 단계 (4)의 결과로 수득된 실리카 표면처리 이산화티탄 분말을 소수성 표면처리하는 단계를 포함한다.(5) Optionally, hydrophobic surface treatment of the silica surface treatment titanium dioxide powder obtained as a result of step (4).
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
(1) 반응물 준비 (1) reactant preparation
본 단계는 나노크기의 이산화티탄 분말을 물 및 알코올류와 혼합하여 반응물을 준비하는 단계이다.This step is to prepare a reactant by mixing nano-sized titanium dioxide powder with water and alcohols.
상기 나노크기의 이산화티탄은 무기계 자외선 차단 원료로서, 자외선 차단을 위해 당업계에서 사용되는 통상의 이산화티탄을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 단일입자의 입경이 15-100 nm, 바람직하게는 20-50 nm인 것을 사용한다.The nano-sized titanium dioxide may be used as an inorganic UV blocking raw material, a conventional titanium dioxide used in the art for UV protection, preferably a particle size of a single particle of 15-100 nm, preferably 20-50 use nm.
상기 물은 인체 피부에 적용시 안정한 물, 증류수 등을 사용할 수 있다. The water may be stable water, distilled water and the like when applied to the human skin.
상기 알코올로는 탄소수 1-5의 저가 알코올을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올 등이 좋다.The alcohol may be a low alcohol having 1 to 5 carbon atoms, preferably ethanol, methanol, isopropyl alcohol, and the like.
상기 나노크기의 이산화티탄 분말을 물 및 알코올에 혼합 시 후속공정에서 투입되는 실리콘 알콕사이드와 함께 그 투입비율을 조정하는 것이 중요하다. 바람직하게는 상기 나노크기의 이산화티탄 1 중량부에 대하여 물 및 알코올을 각각 5-15 중량부 및 5-15 중량부로 사용하는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 각각 10 중량부 및 12 중량부로 사용되는 것이 좋다.When the nano-sized titanium dioxide powder is mixed with water and alcohol, it is important to adjust the addition ratio together with the silicon alkoxide added in the subsequent step. Preferably, 5-15 parts by weight and 5-15 parts by weight of water and alcohol are used per 1 part by weight of the nano-sized titanium dioxide, more preferably 10 parts by weight and 12 parts by weight, respectively. good.
상기와 같이 반응물의 준비시 배합비가 중요한 이유는, 물 및 알코올의 농도가 적절히 되어야, 후속 공정에서 실리콘 알콕사이드의 가수분해를 통한 실리카 입자가 생성될 때 단 분포의 실리카 입자를 얻을 수 있으며, 그 결과로 상기 실리카 입자가 나노크기의 이산화티탄 각 입자에 대해 다층으로 고르게 표면처리 되기 때문이며, 이것은 단일입자 직경이 100 nm 이하인 입자들을 제거하는 데 중요한 변수이다.The reason why the mixing ratio is important when preparing the reactants as described above is that, when the concentration of water and alcohol is appropriate, silica particles in short distribution can be obtained when silica particles are produced through hydrolysis of silicon alkoxide in a subsequent process, and as a result, This is because the silica particles are evenly surface-treated in multiple layers for each nano-sized titanium dioxide particle, which is an important parameter for removing particles having a single particle diameter of 100 nm or less.
(2) 이산화티탄에 대한 실리카 입자의 다층 표면처리를 통한 단일입자 직경 100 nm 이하의 입자 1차 제거(2) Primary removal of particles having a particle diameter of 100 nm or less through multilayer surface treatment of silica particles on titanium dioxide
본 단계는, 상기 단계 (1)의 반응물에 실리콘 알콕사이드를 투입하여, 실리콘 알콕사이드의 가수분해 시킴으로써, 결과로 생성된 실리카 입자가 이산화티탄 입자 표면에 다중으로 코팅되면서 발생되는 응집을 통하여 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 1차적으로 제거하는 단계이다.In this step, the silicon alkoxide is added to the reactant of step (1) to hydrolyze the silicon alkoxide, so that the resultant silica particles are multi-coated on the surface of the titanium dioxide particles, so that the single particle diameter is increased. It is the step of removing the titanium dioxide particle which is 100 nm or less primarily.
상세하게는 상기 반응물에 염기성 촉매 및 실리콘 알콕사이드를 투입하면 가수분해반응에 의해 실리카 입자가 생성되면서, 상기 실리카 입자가 나노크기의 이산화티탄에 다층으로 고르게 표면처리된다.Specifically, when the basic catalyst and the silicon alkoxide are added to the reactant, silica particles are generated by the hydrolysis reaction, and the silica particles are evenly surface-treated in a multilayer on nano-sized titanium dioxide.
상기 실리콘 알콕사이드로는, 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane; TMOS), 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane; TEOS) 등을 사용할 수 있으며, 또한 일반적으로 시중에 판매되는 염기성 콜로이드 상태의 실리카 졸을 사용할 수도 있다.As the silicon alkoxide, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), or the like may be used, and a commercially available basic colloidal silica sol may also be used.
상기 실리콘 알콕사이드는 상기 나노크기의 이산화티탄 1 중량부에 대하여 0.5-2 중량부로 사용되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 중량부로 사용되는 것이 좋다.The silicon alkoxide is preferably used in an amount of 0.5-2 parts by weight, and more preferably 1 part by weight, based on 1 part by weight of the nano-sized titanium dioxide.
이때 실리콘 알콕사이드의 가수분해를 촉진하기 위한 염기성 촉매로는, 염기성을 나타내는 것이면 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 NaOH, KOH 등의 알칼리 금속의 수산화물, 또는 NH4OH 등을 사용할 수 있다.The basic catalyst for promoting hydrolysis of the silicon alkoxide is not particularly limited as long as it shows basicity. Preferably, hydroxides of alkali metals such as NaOH and KOH, NH 4 OH and the like can be used.
상기 염기성 촉매는 반응물 내 pH가 9-11, 바람직하게는 10이 되도록 하는 양으로 사용되는 것이 바람직하다.The basic catalyst is preferably used in an amount such that the pH in the reactants is 9-11, preferably 10.
상기 실리콘 알콕사이드 투입방법은 특별히 한정되지는 않으나, 실리콘 알콕사이드 주입속도를 적절히 조절하여 단 분포의 실리카 입자를 얻기 용이하다는 점에서 에어 졸, 적하(dropping) 방법 등을 사용하는 것이 바람직하다. Although the silicon alkoxide injection method is not particularly limited, it is preferable to use an aerosol, a dropping method, or the like in that the silicon alkoxide injection rate is appropriately adjusted to obtain a short distribution of silica particles.
실리콘 알콕사이드의 주입속도가 빠를수록 실리카 입자의 유도시간은 감소하게 되고, 그 결과로 반응물 내에 실리카로 전환되지 못한 실리콘 알콕사이드의 농도가 증가하게 되어 단 분포의 실리카 입자를 얻기 어렵다. 따라서 실리콘 알콕사이드의 투입은 장시간에 걸쳐 이루어져야 하며, 바람직하게는 실리콘 알콕사이드의 총 투입량 100 중량% 대비 0.4 내지 1 중량%/min의 속도로 1 내지 4 시간 동안에 걸쳐 투입되는 것이 좋다.The faster the silicon alkoxide injection rate is, the lower the induction time of the silica particles is. As a result, the concentration of the silicon alkoxide which cannot be converted into silica in the reactant increases, making it difficult to obtain silica particles having a short distribution. Therefore, the addition of the silicon alkoxide should be made over a long time, preferably it is added over a period of 1 to 4 hours at a rate of 0.4 to 1% by weight relative to 100% by weight of the total amount of silicon alkoxide.
(3) 액상 침전 및 분리를 통한 단일입자 직경 100 nm 이하의 이산화티탄 입자 2차 제거(3) Secondary removal of particles of titanium dioxide with a particle diameter of 100 nm or less through liquid phase precipitation and separation
본 단계는 상기 (2)단계의 결과로 수득된 반응물을 액상 침전시킨 후 분리시켜 2차적으로 반응물 내 단일 입자직경이 100 nm 이하인 입자를 제거하는 단계이다.This step is to remove the particles having a single particle diameter of 100 nm or less in the reactant by separating the reactants obtained as a result of step (2) in a liquid phase and then separating them.
상세하게는, 상기 단계 (2)의 결과로 수득된 반응물은 슬러리 상태로 이를 상온-40 ℃의 온도에서 1 시간 이상 정치하면 반응물 중의 액상과 슬러리가 층분리된다. 층분리된 반응물 중 상부의 액상을 분리 제거하여, 하층의 슬러리만을 수거하고, 수거된 슬러리를 다시 물에 분산시키고 1 시간 이상 정치하여 층 분리시킨 후 하층의 슬러리만을 수거하는 액상 침전 및 분리 공정을 반복 실시함으로써 반응물 내 단일 입자직경이 100 nm 이하인 입자를 제거할 수 있으며, 결과로 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 수득할 수 있다. 이때 상기 액상 침전 및 분리 공정은 3-5 회 반복 실시하는 것이 바람직하다. Specifically, the reactant obtained as a result of the step (2) is in the form of a slurry and left to stand for 1 hour or more at a temperature of room temperature -40 ℃ to separate the liquid phase and slurry in the reactant. The liquid phase at the top of the layered reactants is separated and removed, and only the slurry of the lower layer is collected, the collected slurry is dispersed again in water and left to stand for 1 hour or more to separate the layers, followed by liquid phase precipitation and separation process of collecting only the slurry of the lower layer. By carrying out repeatedly, particles having a single particle diameter of 100 nm or less in the reactant can be removed, and as a result, titanium dioxide powder treated with silica can be obtained. At this time, the liquid phase precipitation and separation process is preferably repeated 3-5 times.
(4) 기류식 분급기 또는 체 거름기를 이용한 단일입자 직경이 100 nm 이하인 입자의 3차 제거(4) Tertiary removal of particles with a single particle diameter of 100 nm or less using an air flow classifier or a sieve filter
본 단계는 상기 (3) 단계에서 수득된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 건조 후 기류식 분급기 또는 체 거름기를 통과시켜 3차적으로 상기 분말 중에 포함된 단일 입자직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 제거하는 단계이다.In this step, the silica surface treated titanium dioxide powder obtained in step (3) is dried, and then passed through an air flow classifier or a sieve filter to obtain titanium dioxide particles having a single particle diameter of 100 nm or less. It is a step to remove.
상세하게는, 상기 단계 (3)의 결과로 수득된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 80-120 ℃의 진공 건조기 등을 이용하여 분말내 수분 함량이 2.0 중량% 이하가 되도록 건조시킨 후, 건조된 분말을 기류 분급기 또는 체 거름기를 통과시켜 거대 입자직경(over size), 예를 들어 마이크로미터(㎛) 수준의 입자직경을 갖는 분말만을 수거함으로써 3차적으로 상기 분말 중에 포함된 단일입자 직경이 100 nm 이하인 입자를 제거한다. 이때 기류 분급기에 공급되는 분말은 8,000-11,000 rpm의 속도로 공급되는 것이 바람직하다. Specifically, the silica surface-treated titanium dioxide powder obtained as a result of step (3) was dried to 80% by weight or less using a vacuum dryer or the like of 80-120 ℃, and then dried The powder is passed through an air classifier or a sieve filter to collect only powder having a particle size of over size, for example, micrometers (μm), thereby terminating the single particle diameter contained in the powder by 100. Remove particles below nm. At this time, the powder supplied to the air classifier is preferably supplied at a speed of 8,000-11,000 rpm.
(5) 소수성 부여를 위한 표면처리 (5) Surface treatment for imparting hydrophobicity
본 단계는 실리카 표면처리 이산화티탄 분말이 친유성을 갖게 하는 동시에 매끄러운 사용감을 갖도록 하기 위하여, 상기 단계 (4)의 결과로 수득된 실리카 표면처리 이산화티탄 분말을 탄소수 1-20의 알킬실란, 아미노실란 등의 실란계 화합물; 디메티콘, 메티콘 등의 실리콘 오일; 또는 스테아린 산 등의 지방산 등 1종 이상의 표면처리 화합물로 표면처리하는 선택적 단계이다. In this step, the silica surface-treated titanium dioxide powder obtained as a result of the above step (4) is substituted with alkylsilanes and aminosilanes having 1 to 20 carbon atoms in order to make the silica-treated titanium dioxide powder lipophilic and have a smooth feeling. Silane compounds such as these; Silicone oils such as dimethicone and methicone; Or a surface treatment with one or more surface treatment compounds such as fatty acids such as stearic acid.
상세하게는 상기 표면처리 화합물은 실리카 표면처리된 이산화티탄 총 중량에 대하여 0.5-20 중량%로 표면처리되는 것이 바람직하다.In detail, the surface treatment compound is preferably surface treated at 0.5-20% by weight based on the total weight of the silica surface treated titanium dioxide.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말은 단일입자 직경이 모두 100 nm 초과, 바람직하게는 300 nm 이상 10 ㎛ 이하이다. 이에 따라 나노입자의 인체 유해성에 대한 우려가 없고, 자외선 B 영역뿐 아니라 자외선 A 영역에 까지 광범위한 자외선 차단 영역을 가지며, 또한 종래 나노크기의 초 미립자 이산화티탄에 비해 현저히 개선된 사용감을 나타내어, 본 발명에 따른 실리카 표면처리된 이산화티탄은 자외선 차단을 위한 용도로 유용하게 사용될 수 있으며, 그 일 례로 화장료에 사용될 수 있다.The silica surface-treated titanium dioxide powder produced by the above production method has a single particle diameter of more than 100 nm, preferably 300 nm or more and 10 μm or less . Accordingly, there is no concern about the harmfulness of the nanoparticles, and it has a wide range of UV blocking regions not only in the ultraviolet B region but also in the ultraviolet A region, and also shows a significantly improved feeling compared to the conventional nano-sized ultrafine titanium dioxide, and thus, the present invention. According to the silica surface-treated titanium dioxide can be usefully used for the purpose of UV protection, for example can be used in cosmetics.
이에 따라, 본 발명은 또한 상기 방법에 의해 제조된 실리카 표면처리 이산화티탄 분말을 포함하는 자외선 차단제 조성물을 제공한다.Accordingly, the present invention also provides a sunscreen composition comprising silica surface treated titanium dioxide powder prepared by the above method.
이때 상기 자외선 차단제 조성물이 화장료로 사용되는 경우, 상기 실리카 표면처리 이산화티탄은 자외선 차단 효과, 피부자극, 다른 자외선 차단제 구성성분들과의 혼화성 및 제형 형성성 등을 고려할 때, 자외선 차단제 조성물 총 중량에 대하여 0.1-20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. In this case, when the sunscreen composition is used as a cosmetic, the silica surface treatment titanium dioxide is the total weight of the sunscreen composition in consideration of the sunscreen effect, skin irritation, miscibility with other sunscreen components and formulation formability, etc. It is preferably included in 0.1-20% by weight relative to.
또한 상기 자외선 차단제 조성물은 실리카 표면처리 이산화티탄 분말 외에 항산화제, 안정화제, 용해화제, 안료, 향료 등 화장료 조성물에 통상적으로 이용되는 성분들을 포함할 수 있다.In addition, the sunscreen composition may include components commonly used in cosmetic compositions such as antioxidants, stabilizers, solubilizers, pigments, fragrances in addition to silica surface treatment titanium dioxide powder.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to help understanding of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<실시예 1><Example 1>
5,000 ml 비이커에 증류수 850 g과 에탄올 1,000 g를 넣은 후, 무기계 자외선 차단 원료인 단일입자 평균직경 20 nm의 이산화티탄(X205, 케미라(KEMIRA)사제) 85 g을 투입하고 20 ℃에서 현탄액 상태가 될 때까지 300 rpm으로 충분히 교반하였다. After putting 850 g of distilled water and 1,000 g of ethanol in a 5,000 ml beaker, 85 g of titanium dioxide (X205, manufactured by KEMIRA) having an average particle diameter of 20 nm as an inorganic UV-protective material was added and suspended at 20 ° C. Stirred sufficiently at 300 rpm until it became.
상기 현탄액의 pH가 10.0이 될 때까지 암모니아(NH4OH)를 투입한 후 1시간 동안 계속해서 300 rpm의 속도로 교반하여 현탄액 상태의 유지를 하였다. 이후, 300 rpm의 속도로 교반하면서 테트라에톡시실란 42.5 g을 0.35 g/min의 속도로 약 2시간에 걸쳐 적하하였다. 테트라에톡시실란의 투입이 완료된 후, 반응물의 온도를 60 ℃ 이상으로 올리고, 1시간 이상 가수분해 반응시켜, 실리카 입자가 다층으로 표면처리된 이산화티탄을 생성하는 동시에, 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 1차 제거하였다.Ammonia (NH 4 OH) was added until the pH of the suspension reached 10.0, followed by stirring at a speed of 300 rpm for 1 hour to maintain the suspension. Thereafter, 42.5 g of tetraethoxysilane was added dropwise at a rate of 0.35 g / min over about 2 hours while stirring at a speed of 300 rpm. After the addition of the tetraethoxysilane was completed, the temperature of the reactant was raised to 60 ° C. or more and hydrolyzed for 1 hour or more to produce titanium dioxide in which the silica particles were surface-treated in multiple layers, and the single particle diameter was 100 nm or less. Titanium dioxide particles were first removed.
결과로 수득된 반응물을 40 ℃ 이하로 냉각시켜 1시간 이상 정치한 후 반응물 중의 상층의 액상은 모두 제거하고, 하층에 침전된 슬러리만을 수거하였다. 수거된 슬러리를 물 3,000 g에 분산시킨 후 1시간 이상 정치하고, 다시 하층의 슬러리만을 분리, 수거하였다. 이와 같은 액상 침전 및 분리 공정을 3회 반복 실시함으로써 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 수득하는 동시에 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 2차 제거하였다.The resultant reactant was cooled to 40 ° C. or lower, allowed to stand for at least 1 hour, and then all liquid phases of the upper layer in the reactant were removed, and only the slurry precipitated in the lower layer was collected. The collected slurry was dispersed in 3,000 g of water, and then allowed to stand for at least 1 hour, and only the lower slurry was separated and collected. By repeating the liquid precipitation and separation processes three times, titanium dioxide powder having a silica surface treatment was obtained, and titanium dioxide particles having a single particle diameter of 100 nm or less were secondarily removed.
이어서, 상기 수득된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 105 ℃의 진공건조기를 이용하여 분체 내 수분 함량이 2.0 % 이하가 되도록 건조시킨 후, 건조된 분체를 기류 분급기에서 10,000 rpm의 속도로 운전하며 통과시켜, 입자직경이 500 nm 이상인 오버사이즈 입자만을 수거하고, 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 3차 제거하였다.Subsequently, the obtained silica surface-treated titanium dioxide powder was dried to a moisture content of 2.0% or less using a vacuum dryer at 105 ° C., and then the dried powder was operated at a speed of 10,000 rpm in an air flow classifier. By passing through, only oversized particles having a particle diameter of 500 nm or more were collected, and titanium dioxide particles having a single particle diameter of 100 nm or less were tertiarily removed.
최종 제조된 실리카 표면처리 이산화티탄 분말을 레이저 회절 입도분석기를 이용하여 각 입자의 수%를 확인 결과, 각 단일입자의 크기가 모두 100 nm 초과임을 확인하였다.As a result of checking the% of each particle of the prepared silica surface-treated titanium dioxide powder by using a laser diffraction particle size analyzer, it was confirmed that the size of each single particle was more than 100 nm.
<실시예 2><Example 2>
상기 실시예 1에서 단일입자 직경 100 nm 이하인 입자에 대한 3차 제거 공정 후 결과로 수득된 반응물에 트리에톡시실란 5 g을 첨가하고, 100 ℃에서 2시간 동안 반응시켜 소수성 부여를 위한 표면처리 공정을 추가로 실시하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 동일한 공정으로 실시하여 실리카 및 트리에톡시실란으로 표면처리된 이산화티탄 분말을 제조하였다.In Example 1, 5 g of triethoxysilane was added to the resultant reactant after the third removal process for particles having a single particle diameter of 100 nm or less, and reacted at 100 ° C. for 2 hours to give hydrophobicity. Titanium dioxide powder surface-treated with silica and triethoxysilane was prepared in the same manner as in Example 1 except for further performing.
<실시예 3><Example 3>
상기 실시예 2에서 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말 20.0 중량%, 스테아르산 아연 3.0 중량%, 알킬실란 표면처리 마이카(SUNMICA-AS, 선진화학(주)사제) 15.0 중량%, 알킬실란 표면처리 세리사이트(SUNSERI-AS, 선진화학(주)사제) 13.0 중량%, 알킬실란 표면처리 탈크(SUNTALC-AS, 선진화학(주)사제) 44.0 중량%, 및 1,3-부틸렌 글리콜 5.0 중량%를 혼합하여 화장료를 제조하였다.20.0% by weight of titanium dioxide powder surface treated silica in Example 2, 3.0% by weight of zinc stearate, alkylsilane surface treated mica (SUNMICA-AS, manufactured by Sunjin Chemical Co., Ltd.) 15.0% by weight, alkylsilane surface treated sericite (SUNSERI-AS, manufactured by Sunjin Chemical Co., Ltd.) 13.0% by weight, alkylsilane surface-treated talc (SUNTALC-AS, manufactured by Sunjin Chemical Co., Ltd.) 44.0% by weight, and 1,3-butylene glycol 5.0% by weight To prepare a cosmetic.
<참조예>Reference Example
상기 실시예 1에서 단일입자 직경 100 nm 이하의 입자에 대한 1차 제거 공정 후 결과로 수득된 반응물에 대한 2차 제거 및 3차 제거 공정을 생략하고, 바로 105 ℃의 진공건조기를 이용하여 분체 내 수분함량이 2.0 % 이하가 되도록 건조시켜 실리카 표면처리 이산화티탄 분말을 제조하였다. In Example 1, the second removal and the third removal of the resultant reactants after the first removal process for particles having a single particle diameter of 100 nm or less are omitted, and the inside of the powder is immediately dried using a vacuum dryer at 105 ° C. Drying the water content to 2.0% or less to prepare a silica surface treatment titanium dioxide powder.
<비교예 1>Comparative Example 1
상기 실시예 3에서, 상기 실시예 2에서 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말 대신에, 종래 화장료에 사용되는 실리카 및 메치콘으로 표면처리된 이산화티탄 분말(M195, 케미라(KEMIRA)사제)(단일입자 평균직경: 15 nm)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하여 화장료를 제조하였다.In Example 3, instead of the silica surface-treated titanium dioxide powder prepared in Example 2, titanium dioxide powder (M195, manufactured by KEMIRA), surface-treated with silica and methicone used in conventional cosmetics ( A single particle average diameter: 15 nm) was prepared in the same manner as in Example 3, except that a cosmetic was prepared.
<비교예 2>Comparative Example 2
상기 실시예 3에서, 상기 실시예 2에서 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말 대신에, 종래 화장료에 사용되는 스테아르산 및 알루미나으로 표면처리된 이산화티탄 분말(MT100TV, 타이카(TAYCA)사제)(단일입자의 평균직경: 15 nm)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 화장료를 제조하였다.In Example 3, instead of the silica surface-treated titanium dioxide powder prepared in Example 2, titanium dioxide powder surface-treated with stearic acid and alumina used in conventional cosmetics (MT100TV, manufactured by TAYCA) A cosmetic was prepared in the same manner as in Example 3, except that the average particle diameter of the single particles was 15 nm).
<시험예 1><Test Example 1>
상기 실시예 2에서의 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말과 비교예 1에서의 실리카 및 메치콘으로 표면처리된 이산화티탄 분말에 대해 주사전자현미경을 이용하여 단일입자 직경을 비교하였다. 그 결과를 도 1a 및 도 1b에 나타내었다.The single particle diameters of the silica surface-treated titanium dioxide powder in Example 2 and the titanium dioxide powder surface-treated with silica and methicone in Comparative Example 1 were compared using a scanning electron microscope. The results are shown in FIGS. 1A and 1B.
상기 도 1a에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2의 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말은 3차에 걸친 단일입자 직경 100 nm 이하의 입자에 대한 제거로, 100 nm 이하의 직경을 갖는 단일입자가 관찰되지 않았다. 이에 반해 도 1b에 나타난 바와 같이, 비교예 1에 따른 실리카 및 메치콘으로 표면처리된 이산화티탄 분말은 각각의 단일 입자가 100 nm 이하의 직경(단일입자의 평균직경: 15 nm)을 가짐을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 1A, the silica surface-treated titanium dioxide powder of Example 2 according to the present invention is a single particle having a diameter of 100 nm or less due to removal of particles having a diameter of 100 nm or less of a single particle over three orders of magnitude. Was not observed. On the contrary, as shown in FIG. 1B, the titanium dioxide powder surface-treated with silica and methicone according to Comparative Example 1 confirmed that each single particle had a diameter of 100 nm or less (average diameter of single particle: 15 nm). Could.
<시험예 2> <Test Example 2>
상기 실시예 1 및 참조예에 따라 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말에 대해 레이저 회절 입도 분석기(LASER Particle Size Analyser, MALVERN사제)를 이용하여 입도분석을 실시하고, 전체 입자 크기 및 단일 입자 크기를 각각 측정하였다. 이때 전체 입자에 대한 크기는 부피%(volume%)로 측정하였고, 실제적인 100 nm 이하의 단일입자 존재의 유무를 확인하기 위해서는 부피%가 아닌 실제 각 입자의 개수를 나타내는 수%(number%)로 측정하였다. 그 결과를 도 2a와 2b, 및 도 3a과 3b에 각각 나타내었다.Particle size analysis was carried out using a laser diffraction particle size analyzer (LASER Particle Size Analyser, manufactured by MALVERN) on silica surface treated titanium dioxide powder prepared according to Example 1 and Reference Example, and the total particle size and single particle size were measured. Each was measured. At this time, the size of the whole particles was measured in volume% (volume%), and in order to confirm the existence of a single particle of 100 nm or less, it is not the volume% but the number (number%) representing the actual number of particles. Measured. The results are shown in FIGS. 2A and 2B and 3A and 3B, respectively.
상기 도 2a 및 2b에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말은 3차에 걸친 단일입자 직경 100 nm 이하의 입자에 대한 제거로, 전체입자에 대한 부피% 및 단일 입자의 수% 측정 둘 모두에서 100 nm 이하의 직경을 갖는 입자가 전혀 관찰되지 않았다. 이에 반해 도 3a 및 3b에 나타난 바와 같이, 참조예에 따른 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 경우 전체입자에 대한 부피% 측정에서는 100 nm 이하의 직경을 갖는 입자가 전체 입자 부피% 대비 약 5 % 검출되었고, 단일입자에 대한 수% 측정에서는 100 nm 이하의 직경을 갖는 단일입자가 전체 입자 수% 대비 약 85 % 관찰되었다.As shown in Figure 2a and 2b, the silica surface-treated titanium dioxide powder of Example 1 according to the present invention is removed by the removal of particles having a diameter of 100 nm or less of a single particle over three times, by volume percent and No particles with a diameter of less than 100 nm were observed in both the% measurement of single particles. In contrast, as shown in FIGS. 3A and 3B, in the case of the titanium dioxide powder treated with silica according to the reference example, in the volume% measurement of the whole particles, particles having a diameter of 100 nm or less were detected about 5% of the total particle volume%. In the% measurement of single particles, about 85% of single particles having a diameter of 100 nm or less were observed.
<시험예 3><Test Example 3>
상기 실시예 3 및 비교예 1, 2에서 제조된 화장료에 대하여 광소자측정기(Optometrics 290, 옵토메트릭스(Optometrics)사제)를 이용하여 자외선 B의 차단 정도인 SPF와 자외선 A의 차단 정도인 PFA를 8회에 반복 측정하고, 그 평균값으로 나타내었다. 이로부터 사용한 이산화티탄 1g 당 높아지는 SPF 및 PFA을 계산하였다.Using the optical device measuring device (Optometrics 290, Optoometrics, Inc.) with respect to the cosmetics prepared in Examples 3 and Comparative Examples 1 and 2, the SPF, which is the degree of blocking the ultraviolet light B, and the PFA, which is the degree of blocking the ultraviolet light A, were 8 The measurement was repeated at times and the average value was shown. From this the higher SPF and PFA per gram of titanium dioxide used were calculated.
또한 상기 실시예 3 및 비교예 1, 2에서 제조된 화장료에 대하여 패널 20명을 대상으로 하여 피부감촉(부드러움), 피부부착성 등을 2회에 걸쳐 10점 척도법으로 평가하고 그 평균값을 나타내었다. 이때 평가 수치가 클수록 피부 감촉 및 피부 부착성이 우수함을 나타낸다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.In addition, for the cosmetics prepared in Example 3 and Comparative Examples 1 and 2, the skin texture (softness), skin adhesion and the like were evaluated twice in a 10-point scale method and the average value was shown for 20 panelists. . In this case, the larger the evaluation value, the better the skin feel and skin adhesion. The results are shown in Table 1.
표 1
구분 실시예 3 비교예 1 비교예 2
SPF 평균값 29.91 27.77 26.25
SPF/g 1.50 1.39 1.31
PFA 평균값 18.38 11.80 13.56
PFA/g 0.92 0.59 0.63
사용감 1회 9.0 7.0 5.0
2회 8.0 6.5 6.5
평균값 8.5 6.8 5.8
Table 1
division Example 3 Comparative Example 1 Comparative Example 2
SPF medium 29.91 27.77 26.25
SPF / g 1.50 1.39 1.31
PFA medium 18.38 11.80 13.56
PFA / g 0.92 0.59 0.63
Feeling 1 time 9.0 7.0 5.0
Episode 2 8.0 6.5 6.5
medium 8.5 6.8 5.8
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 3의 화장료는 비교예 1 및 2와 비교하여 약 10 % 이상 더 높은 SPF/g 및 30 내지 40 % 이상 더 높은 PFA/g를 나타내었다. 이와 같은 결과로부터, 본 발명에 따른 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 포함하는 화장료가 종래 단일입자의 직경이 10-100 nm인 초 미립자 이산화티탄을 포함하는 화장료에 비해 자외선 B 영역 및 자외선 A 영역에 대한 자외선 차단효과가 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 1, the cosmetic composition of Example 3 according to the present invention exhibited about 10% or more higher SPF / g and 30 to 40% higher PFA / g compared to Comparative Examples 1 and 2. From these results, cosmetics containing the titanium surface-treated titanium dioxide powder according to the present invention in the ultraviolet B region and the ultraviolet A region as compared to the cosmetics containing ultrafine titanium dioxide having a diameter of 10-100 nm of conventional single particles. It can be seen that the UV blocking effect is excellent.
또한, 관능 평가 결과 본 발명에 따른 실시예 3의 화장료는 비교예 1 및 2와 비교하여 매우 우수한 사용감을 나타내었다.In addition, the results of the sensory evaluation, the cosmetic of Example 3 according to the present invention showed a very good feeling compared to Comparative Examples 1 and 2.
본 발명에 따른 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말은 종래의 화장료에 자외선 차단용으로 사용되는 초 미립자 나노크기의 이산화티탄과는 달리 단일입자의 입자직경이 모두 100 nm 초과이기 때문에, 나노입자의 인체 유해성에 대한 우려가 없고, 또한 화장료 적용시 SPF(Sun Protection Factor) 및 PFA(Protection Factor for UVA)가 모두 높아 자외선 A 및 B를 동시에 차단할 수 있다. 또한, 화장료 조성물로 적용시 이산화티탄 표면에 다층으로 응집된 실리카의 영향으로 이산화티탄 고유의 뻑뻑한 사용감을 개선하여 부드러운 사용감을 나타낸다.The silica surface treated titanium dioxide powder according to the present invention, unlike the ultrafine nano-sized titanium dioxide, which is used for UV protection in conventional cosmetics, because the particle diameter of the single particles are all more than 100 nm, the human body harmful to nanoparticles There is no concern about it, and also the high sun protection factor (SPF) and protection factor for UVA (PFA) when applying cosmetics can block ultraviolet rays A and B at the same time. In addition, when applied as a cosmetic composition, due to the effect of silica agglomerated in a multilayer on the surface of the titanium dioxide improves the rigid feeling of inherent titanium dioxide exhibits a soft feeling.

Claims (11)

  1. (1) 단일입자 직경이 15-100 nm인 이산화티탄 분말 1 중량부에 대하여 물 및 알코올류를 각각 5-15 중량부 및 5-15 중량부로 혼합하여 반응물을 준비하는 단계;(1) preparing a reactant by mixing 5-15 parts by weight and 5-15 parts by weight of water and alcohols with respect to 1 part by weight of titanium dioxide powder having a single particle diameter of 15-100 nm;
    (2) 상기 제조된 반응물에 실리콘 알콕사이드를 상기 이산화티탄 1 중량부에 대하여 0.5-2 중량부의 양으로 투입하여, 반응물 중에 실리카로 표면처리된 이산화티탄을 형성하는 동시에 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 1차 제거하는 단계;(2) The silicon alkoxide was added to the prepared reactant in an amount of 0.5-2 parts by weight based on 1 part by weight of the titanium dioxide to form titanium dioxide surface-treated with silica in the reaction product, and at the same time, the single particle diameter was 100 nm or less. Firstly removing the titanium particles;
    (3) 상기 단계 (2)의 결과로 수득된 반응물을 액상 침전시킨 후 반응물 중에 포함된 실리카로 표면처리된 이산화티탄을 분리하는 동시에 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 2차 제거하는 단계; 및(3) liquid phase precipitation of the reactant obtained as a result of step (2), followed by separation of titanium dioxide surface-treated with silica contained in the reactant, and at the same time secondary removal of titanium dioxide particles having a single particle diameter of 100 nm or less; ; And
    (4) 상기 단계 (3)의 결과로 수득된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 건조 후, 기류식 분급기 또는 체 거름기를 통과시켜 상기 분말 중에 포함된 단일입자 직경이 100 nm 이하인 이산화티탄 입자를 3차 제거하는 단계;(4) After drying the silica surface-treated titanium dioxide powder obtained as a result of the step (3), and passed through an air flow classifier or a sieve filter to obtain titanium dioxide particles having a particle diameter of 100 nm or less in the powder Tertiary removal;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.Method for producing a silica surface-treated titanium dioxide powder comprising a.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단계 (4)이후에 After the above step (4)
    (5) 상기 단계 (4)의 결과로 수득된 실리카 표면처리 이산화티탄 분말을 소수성 표면처리하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.(5) A method for producing silica surface treated titanium dioxide powder, further comprising hydrophobic surface treatment of the silica surface treated titanium dioxide powder obtained as a result of step (4).
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단계 (2)에서 실리콘 알콕사이드가 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.In the step (2), the silicon alkoxide is selected from the group consisting of tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and mixtures thereof.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단계 (2)에서 실리콘 알콕사이드가 실리콘 알콕사이드 총 투입량 100 중량% 대비 0.4 내지 1 중량%/min의 속도로 1 내지 4 시간 동안에 걸쳐 투입되는 것을 특징으로 하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.In the step (2), the silicon alkoxide is a silica surface-treated titanium dioxide powder, characterized in that the input over a period of 1 to 4 hours at a rate of 0.4 to 1% by weight based on 100% by weight of the total amount of silicon alkoxide.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단계 (2)에서 실리콘 알콕사이드 투입 공정이 에어 졸 또는 적하법에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.Method for producing a silica surface-treated titanium dioxide powder, characterized in that the step of (2) the silicon alkoxide addition process is carried out by aerosol or dropping method.
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단계 (2)의 공정이 알칼리 금속의 수산화물, NH4OH 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 염기성 촉매의 존재 하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.The process of step (2) is a method for producing silica surface-treated titanium dioxide powder, characterized in that carried out in the presence of a basic catalyst selected from the group consisting of hydroxides of alkali metals, NH 4 OH and mixtures thereof.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단계 (4)에서 건조 공정이 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말 내 수분 함량이 2.0 % 이하가 될 때까지 실시되는 것을 특징으로 하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.Method of producing a titanium surface-treated titanium dioxide powder, characterized in that the drying step in the step (4) is carried out until the water content in the silica surface-treated titanium dioxide powder is less than 2.0%.
  8. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 단계 (5)에서의 소수성 처리 공정이, 실리카 표면처리 이산화티탄 분말을 실란계 화합물, 실리콘 오일, 지방산 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 표면처리 화합물로 표면처리하는 것에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.The hydrophobic treatment step in the step (5) is carried out by subjecting the silica surface treatment titanium dioxide powder to a surface treatment compound from the group consisting of silane compounds, silicone oils, fatty acids and mixtures thereof. Method for preparing titanium dioxide powder treated with silica.
  9. 제8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 표면처리 화합물이 실리카 표면처리된 이산화티탄 총 중량에 대하여 0.5-20 중량%로 표면처리되는 것을 특징으로 하는 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말의 제조방법.The surface treatment compound is a method for producing a silica surface-treated titanium dioxide powder, characterized in that the surface treatment is 0.5-20% by weight relative to the total weight of the silica surface-treated titanium dioxide.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 단일입자 직경이 적어도 100 nm 초과인 입자로 이루어진 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말.Silica surface-treated titanium dioxide powder consisting of particles having a single particle diameter of at least 100 nm, characterized by the method according to any one of claims 1 to 9.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 실리카 표면처리된 이산화티탄 분말을 포함하는 자외선 차단 기능을 가지는 화장품 조성물.A cosmetic composition having a sunscreen function comprising a titanium surface-treated titanium dioxide powder prepared by the method according to any one of claims 1 to 9.
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