JP5173245B2 - 表面被覆した酸化亜鉛の製造方法 - Google Patents
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紫外線は、その波長が長い順に、A、B、Cの3領域に大別される。波長が200〜290nmのC領域の紫外線は、オゾン層に遮蔽されるので、一般に、日焼けや炎症等の皮膚障害を引き起こすのは、波長が320〜380nmのA領域と、290〜320nmのB領域であると言われている。B領域の紫外線所謂UVBは、皮膚への影響が最も大きいと言われ、従来、日焼け止め化粧料ではUVBから皮膚を保護することが重視されてきた。一方、A領域の紫外線所謂UVAは、UVBと比較して皮膚への影響は穏やかであるが、太陽光中に多量に含まれ、また、透過性が高いので皮膚の深部で障害を引き起こし易く、近年、UVA遮蔽能にも着目されている。
UVA遮蔽能を有する材料として種々の無機酸化物が用いられているが、その中でも酸化亜鉛はUVAからの皮膚の保護が優れ、しかも、可視光の透過性が高く透明性が優れており、日焼け止め化粧料に用いる紫外線遮蔽材として広く使用されるようになっている。そのような酸化亜鉛の製造方法としては、例えば、(1)金属亜鉛を加熱溶融し蒸発させた後、酸化する方法(所謂フランス法)、(2)亜鉛含有鉱石に還元剤を加えて焼成する方法(所謂アメリカ法)、(3)亜鉛塩を溶液中で中和後、中和生成物を固液分離して焼成する方法、(4)前記中和生成後、媒液中で加水分解させる方法、(5)酸化亜鉛と炭酸ガスとを溶液中で反応させ、得られた塩基性炭酸塩を固液分離して焼成する方法等が知られている。((1)〜(4)は非特許文献1、(4)は特許文献1、(5)は特許文献2に開示。)
ところが、酸化亜鉛は無機酸化物としては水への溶解度が比較的高く、化粧料で用いられる水性溶媒中に酸化亜鉛が溶出し易いという欠点がある。また、酸化亜鉛は、光触媒活性が高いため、化粧料に含まれる油剤、界面活性剤などの有機成分を分解したり変質させるという問題も有している。このため、酸化亜鉛の粒子表面に、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア等の少なくとも二つの異なった水和金属酸化物の別々になった被覆を付着することで、好ましくは緻密な無定形シリカの被覆上にアルミナを被覆することで、酸化亜鉛を不活性化する技術(特許文献3)が知られている。また、酸化亜鉛の表面にAl、Si、Zr、Snの酸化物または水酸化物を被覆したり(特許文献4)、高密度のシリカを被覆すること(特許文献5)で、水溶出性を抑制したり、光触媒活性を抑制したりする技術が知られている。
(酸化亜鉛粒子の合成)
硫酸亜鉛(ZnSO4・7H2O)168gを純水に溶解し、ZnO換算として100g/リットルの水溶液を調製した。この水溶液250ミリリットルを90℃の温度に昇温後、90℃に維持しながら200g/リットルの水酸化ナトリウム溶液283ミリリットルを、撹拌しながら15分間かけて添加して中和生成物を得た後、90分間熟成させた。次いで、濾過・洗浄して酸化亜鉛粒子(試料a)を得た。
気相中で加熱操作を行うことなく得られた酸化亜鉛粒子(試料a)50gを、超音波分散機を用いて純水に再分散させて100g/リットルの水性スラリーを調製した。この水性スラリー500ミリリットルを70℃の温度に昇温後、撹拌しながらTiO2として5重量%に相当する50g/リットルの四塩化チタン水溶液と10%水酸化ナトリウム溶液とを、pHが8.0〜9.5の範囲になるように40分間かけて同時並行添加し、チタニアを含む第一の被覆層を形成した。その状態で60分間保持して熟成させた。
引き続き、スラリー温度を50℃に冷却し、SiO2として25重量%に相当する50g/リットルのケイ酸ナトリウム水溶液を40分間かけて添加し20分間撹拌した後、2%硫酸水溶液をpHが9.0〜9.5の範囲になるように40分間かけて添加して中和し、多孔質シリカを含む第二の被覆層を形成した。その状態で20分間保持して熟成させ、8.0〜8.5の範囲にpH調整を行い、濾過・洗浄、乾燥、乾式粉砕を行い、チタニア/シリカ被覆酸化亜鉛(試料A)を得た。
(酸化亜鉛粒子の合成)
一級試薬の酸化亜鉛粉末40gを純水に分散させてZnO換算で約7%の濃度の水性スラリーを調製した。この水性スラリー265ミリリットルを45℃の温度に昇温後、撹拌しながら前記スラリーのpHが約6.0になるまで二酸化炭素を吹き込み、塩基性炭酸亜鉛を生成させた。得られた塩基性炭酸亜鉛を濾過・洗浄、乾燥した後、320℃の温度で45分間焼成し、その後、乾式粉砕して酸化亜鉛粒子(試料b)を得た。
得られた酸化亜鉛粒子(試料b)50gを、超音波分散機を用いて純水に再分散させて100g/リットルの水性スラリーを調製した。この水性スラリーを用いた以外は実施例1と同様にして比較対象のチタニア/シリカ被覆酸化亜鉛(試料B)を得た。
本発明では、試料の水溶出を促進させるため、強酸性水溶液への亜鉛の溶出量により耐水性評価とした。実施例1、比較例1の酸化亜鉛(試料A、B)を、それぞれ1.0gを硫酸でpHを3に調整した100ミリリットルの純水に分散させた。1分経過後、分散液を遠心分離し、得られた上澄み液中の亜鉛の濃度を原子吸光分析により測定した。結果を表1に示す。本発明で得られた酸化亜鉛は、比較例の試料に比べて亜鉛の水溶出性に優れていることが判った。
しかも、酸化亜鉛として微粒子状のものを用いることにより、紫外線遮蔽能と透明性にも優れているため、化粧料、塗料、プラスチックス、紙等に配合する紫外線遮蔽材として有用である。
Claims (3)
- 鉄化合物及び/又はコバルト化合物を含まず、かつ、60℃以上100℃以下の水性媒液中で亜鉛化合物を中和剤と反応させ、球状酸化亜鉛粒子を得る工程、得られた球状酸化亜鉛粒子を気相中で加熱操作をすることなく、水性媒液中でその粒子表面に、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアから選ばれる少なくとも1種の無機化合物の被覆を行う工程を含む、表面被覆した球状酸化亜鉛の製造方法。
- 亜鉛化合物溶液中に、中和剤を10〜40分間かけて添加することを特徴とする請求項1記載の球状酸化亜鉛の製造方法。
- 得られた球状酸化亜鉛粒子を濾過・洗浄した後、水性媒液中に再分散させ、当該無機化合物の被覆を行うことを特徴とする請求項1記載の球状酸化亜鉛の製造方法。
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