【文献】
S. P. Garcia et al.,Controlling the Morphology of Zinc Oxide Nanorods Crystallized from Aqueous Solutions: The Effect of Crystal Growth Modifiers on Aspect Ratio,Chemistry of Materials,2007年 8月 7日,Vol.19, No.16,p.4016-4022
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
シードとなる粒子径が0.005〜0.1μmである酸化亜鉛粒子を、亜鉛塩を溶解したポリオール系溶媒又は亜鉛塩を溶解した水とポリオール系溶媒の混合溶液中に添加し、その後反応する工程を有し、
前記ポリオール系溶媒は、エチレングリコールであることを特徴とする酸化亜鉛粒子の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法は、シードとなる酸化亜鉛を、亜鉛塩を溶解したポリオール系溶媒又は亜鉛塩を溶解した水とポリオール系溶媒の混合溶液中で反応する工程を有することに特徴を有するものである。このような製造方法によって、粒子径や粒径分布がコントロールされた酸化亜鉛粒子を焼成工程を経ることなく安定して得ることができるという利点を有する。
【0013】
上述したような酸化亜鉛粒子の製造においては、シードとなる微粒子酸化亜鉛を使用する。上記シードとなる酸化亜鉛としては特に限定されるものではないが、粒子径が0.005〜1.0μmであることが好ましい。上記シードとなる酸化亜鉛の粒子径は、0.01〜1.0μmであることがより好ましく、0.01〜0.8μmであることが更に好ましい。酸化亜鉛の粒子径は、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(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。
粒子径(μm)=[6/(Sg×ρ)]
(Sg(m
2/g):比表面積、ρ(g/cm
3):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。
【0014】
原料として使用することができるシードとなる酸化亜鉛としては特に限定されず、公知の方法によって製造された酸化亜鉛を使用することができる。市販のものとしては、堺化学工業社製FINEX−75、FINEX−50、FINEX−30、微細酸化亜鉛、SF−15、酸化亜鉛1種等を挙げることができる。
【0015】
本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法において使用する亜鉛塩は特に限定されず、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、ぎ酸亜鉛等を挙げることができる。亜鉛塩のなかでも、特に酢酸亜鉛を使用した場合に好適に酸化亜鉛粒子が得られる。これらの亜鉛塩化合物のうち、2種以上を併用して使用するものであってもよい。亜鉛塩溶液中の亜鉛塩濃度は0.005〜4.00mol/lであることが好ましく、特に、酢酸亜鉛溶液中の亜鉛塩濃度は、0.005〜2.00mol/lであることが好ましい。
【0016】
また、これらの亜鉛塩溶液は、酸化亜鉛を酸で溶解することで調製したものであっても良い。この場合に使用する酸化亜鉛の粒子形状、粒子サイズは特に限定されないが、不純物をなるべく少なくするという観点から、酸化亜鉛のZn純度は95%以上であることが好ましい。また、酸としては、酢酸、硝酸、硫酸、塩酸、ぎ酸、クエン酸、蓚酸、プロピオン酸、マロン酸、ステアリン酸等が挙げられるが、特に酢酸を使用することが好ましい。
【0017】
本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法においては、ポリオール系溶媒又はポリオール系溶媒と水の混合溶媒中で反応を行うものである。これによって、水単独での反応に対し、水に対する溶解性とは別のポリオールに対する溶解性を利用して粒子の溶解析出速度を任意に制御することで様々なサイズ、形状の粒子を得ることができる。また、ポリオールの沸点を利用して常圧下の反応においても反応温度を100℃以上に上げることができ、これにより酸化亜鉛粒子のサイズ、形状についての広範な制御が可能になる、という点で好ましい酸化亜鉛粒子を得ることができる。
【0018】
本発明において使用することができるポリオール系溶媒は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール及びグリセリンからなる群から選択される少なくとも1種の化合物である。これらの化合物の2種以上を併用してもよいし、これらの化合物の2種以上と水とを併用してもよい。
【0019】
水とポリオール系溶媒の混合溶媒を使用する場合は、ポリオール系溶媒の混合割合が5%以上の範囲で混合することが好ましい。水とポリオール系溶媒との配合比は、得られる粒子の形状、アスペクト比、一次粒子径に影響を与えるものであることから、目的に応じてこれらを任意の割合で調整することが好ましい。
【0020】
スラリーの調製方法は特に限定されず、例えば、上記シードとなる酸化亜鉛を亜鉛塩溶液に添加し、18〜30℃で10〜30分間、分散させることによって、シードとなる酸化亜鉛の濃度が10〜500g/lの均一なスラリーとする方法を挙げることができる。
【0021】
上記スラリーを調製する順序としては特に限定されないが、好ましい態様として、まず、ポリオール系溶媒、もしくはポリオール系溶媒と水とを混合した混合溶媒中に、亜鉛塩を添加し完全に溶解する方法を挙げることができる。なお、ポリオール系溶媒と水とを混合した混合溶媒を調製する場合、ポリオール系溶媒に水を添加して調製しても良く、水にポリオール系溶媒を添加して調製しても良い。
【0022】
続いて、亜鉛塩を完全に溶解した亜鉛塩溶液中に、シードとなる酸化亜鉛を添加してスラリーを調製する。亜鉛塩溶液中にシードとなる酸化亜鉛を添加してスラリーとする場合、スラリー全量に対してシードとなる酸化亜鉛の濃度が10〜500g/lであることが好ましい。
【0023】
このとき、シードとなる酸化亜鉛は溶液中で完全に溶解することなく、シードとして機能するための充分な量が残らなくてはならない。このようにして得られたスラリーを加熱、反応することにより、所望の酸化亜鉛粒子を得ることができる。
【0024】
なお、亜鉛塩溶液は上述したように酸化亜鉛などの亜鉛化合物を酸で溶解して調製したものであっても良い。このとき、シードとなる酸化亜鉛を亜鉛塩溶液中に充分に残した状態で反応させるためには、亜鉛もしくは酸が過剰な状態になっていない亜鉛塩溶液を使用することが好ましい。たとえば、酢酸亜鉛溶液を調製する場合、酸化亜鉛1モルに対し2モルの酢酸を用いて溶解し、亜鉛と酢酸が過不足無く反応した状態の酢酸亜鉛溶液を調製して使用することが好ましい。
【0025】
上記反応に際しては、本発明の効果を損なわない範囲で、シードとなる酸化亜鉛、亜鉛塩、水以外の成分を少量添加してもよい。例えば、分散剤等を添加することもできる。
【0026】
反応は、45〜110℃において行うことが好ましい。時間は0.5〜24時間を挙げることができる。反応温度、反応時間、シードとなる酸化亜鉛濃度、亜鉛塩濃度等の条件によって粒子径の調整を図ることができるため、これらの条件については目的とする酸化亜鉛粒子の形状や粒子径に応じて適宜設定して行うことが好ましい。
【0027】
このようにして得られた酸化亜鉛粒子は、必要に応じて、濾過、水洗、乾燥等の後処理を行ってもよい。
上記方法によって製造された酸化亜鉛粒子は、必要に応じて篩による分級を行うものであっても良い。篩による分級方法としては、湿式分級、乾式分級を挙げることができる。また、湿式粉砕、乾式粉砕等の処理を行ってもよい。
【0028】
上述したように、本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法は、焼成処理を行わずに酸化亜鉛粒子を得ることができるものであるが、上述した方法によって得られた酸化亜鉛粒子に焼成処理を施しても差し支えない。焼成に際しては、公知の任意の装置を利用した方法を挙げることができ、処理条件等も特に限定されない。
【0029】
このような製造方法によって得られた酸化亜鉛粒子は、その製造方法において温度・濃度、処理時間等を調整することによって、種々の形状とすることができる。また、その形状や粒子径の分布が狭く、均一性の高い粒子を得ることができる点で好ましいものである。
【0030】
粒子形状としては特に限定されず、柱状、丸み状、板状等の形状とすることができる。このような粒子形状は、上述した溶媒の種類、濃度、反応温度等を調製することにより作り分けることができる。
【0031】
本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法によって製造される酸化亜鉛粒子の粒子径等は特に限定されるものではなく、上述した溶媒の種類、濃度、反応温度等を調整することにより作り分けることができる。また、本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法によって製造された酸化亜鉛粒子は、粒径分布がシャープなものになる、という特徴を有するものである。より具体的には、D90/D10が2.0〜6.0となるような酸化亜鉛粒子を好適に製造することができるものである。また、D50/一次粒子径が1.0〜4.0であるような酸化亜鉛粒子を好適に製造できるものである。なお、D90、D10、D50の測定方法は実施例に記載した。このようなパラメータを満たす粒径分布がシャープな酸化亜鉛粒子は、化粧料原料や放熱性フィラーとして使用した場合に好適に使用することができる点で好ましい。
【0032】
本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法によって得られた酸化亜鉛粒子はその用途を特に限定するものではないが、例えば、化粧料の原料、放熱性フィラーの用途において好適に使用することができる。このような化粧料及び放熱性フィラーも本発明の一部である。
【0033】
上記酸化亜鉛粒子を配合した化粧料としては、ファンデーション、化粧下地、アイシャドウ、頬紅、マスカラ、口紅、サンスクリーン剤等を挙げることができる。本発明の化粧料は、油性化粧料、水性化粧料、O/W型化粧料、W/O型化粧料の任意の形態とすることができる。
【0034】
上記化粧料は、上記混合物を構成する成分以外に、化粧品分野において使用することができる任意の水性成分、油性成分を併用するものであってもよい。上記水性成分及び油性成分としては特に限定されず、例えば、油分、界面活性剤、保湿剤、高級アルコール、金属イオン封鎖剤、天然及び合成高分子、水溶性及び油溶性高分子、紫外線遮蔽剤、各種抽出液、無機及び有機顔料、無機及び有機粘土鉱物、金属石鹸処理又はシリコーンで処理された無機及び有機顔料、有機染料等の色剤、防腐剤、酸化防止剤、色素、増粘剤、pH調整剤、香料、冷感剤、制汗剤、殺菌剤、皮膚賦活剤等の成分を含有するものであってもよい。具体的には、以下に列挙した配合成分の1種又は2種以上を任意に配合して常法により目的の化粧料を製造することが可能である。これらの配合成分の配合量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されない。
【0035】
上記油分としては特に限定されず、例えば、アボガド油、ツバキ油、タートル油、マカデミアナッツ油、トウモロコシ油、ミンク油、オリーブ油、ナタネ油、卵黄油、ゴマ油、パーシック油、小麦胚芽油、サザンカ油、ヒマシ油、アマニ油、サフラワー油、綿実油、エノ油、大豆油、落花生油、茶実油、カヤ油、コメヌカ油、シナギリ油、日本キリ油、ホホバ油、胚芽油、トリグリセリン、トリオクタン酸グリセリン、トリイソパルミチン酸グリセリン、カカオ脂、ヤシ油、馬脂、硬化ヤシ油、パーム油、牛脂、羊脂、硬化牛脂、パーム核油、豚脂、牛骨脂、モクロウ核油、硬化油、牛脚脂、モクロウ、硬化ヒマシ油、ミツロウ、カンデリラロウ、綿ロウ、カルナウバロウ、ベイベリーロウ、イボタロウ、鯨ロウ、モンタンロウ、ヌカロウ、ラノリン、カポックロウ、酢酸ラノリン、液状ラノリン、サトウキビロウ、ラノリン脂肪酸イソプロピル、ラウリン酸ヘキシル、還元ラノリン、ジョジョバロウ、硬質ラノリン、セラックロウ、POEラノリンアルコールエーテル、POEラノリンアルコールアセテート、POEコレステロールエーテル、ラノリン脂肪酸ポリエチレングリコール、POE水素添加ラノリンアルコールエーテル、流動パラフィン、オゾケライト、プリスタン、パラフィン、セレシン、スクワレン、ワセリン、マイクロクリスタリンワックス等を挙げることができる。
【0036】
上記親油性非イオン界面活性剤としては特に限定されず、例えば、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノイソステアレート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタントリオレエート、ペンタ−2−エチルヘキシル酸ジグリセロールソルビタン、テトラ−2−エチルヘキシル酸ジグリセロールソルビタン等のソルビタン脂肪酸エステル類、モノ綿実油脂肪酸グリセリン、モノエルカ酸グリセリン、セスキオレイン酸グリセリン、モノステアリン酸グリセリン、α,α’−オレイン酸ピログルタミン酸グリセリン、モノステアリン酸グリセリンリンゴ酸等のグリセリンポリグリセリン脂肪酸類、モノステアリン酸プロピレングリコール等のプロピレングリコール脂肪酸エステル類、硬化ヒマシ油誘導体、グリセリンアルキルエーテル等を挙げることができる。
【0037】
上記親水性非イオン界面活性剤としては特に限定されず、例えば、POEソルビタンモノステアレート、POEソルビタンモノオレエート、POEソルビタンテトラオレエート等のPOEソルビタン脂肪酸エステル類、POEソルビットモノラウレート、POEソルビットモノオレエート、POEソルビットペンタオレエート、POEソルビットモノステアレート等のPOEソルビット脂肪酸エステル類、POEグリセリンモノステアレート、POEグリセリンモノイソステアレート、POEグリセリントリイソステアレート等のPOEグリセリン脂肪酸エステル類、POEモノオレエート、POEジステアレート、POEモノジオレエート、システアリン酸エチレングリコール等のPOE脂肪酸エステル類、POEラウリルエーテル、POEオレイルエーテル、POEステアリルエーテル、POEベヘニルエーテル、POE2−オクチルドデシルエーテル、POEコレスタノールエーテル等のPOEアルキルエーテル類、POEオクチルフェニルエーテル、POEノニルフェニルエーテル、POEジノニルフェニルエーテル等のPOEアルキルフェニルエーテル類、ブルロニック等のプルアロニック型類、POE・POPセチルエーテル、POE・POP2−デシルテトラデシルエーテル、POE・POPモノブチルエーテル、POE・POP水添ラノリン、POE・POPグリセリンエーテル等のPOE・POPアルキルエーテル類、テトロニック等のテトラPOE・テトラPOPエチレンジアミン縮合物類、POEヒマシ油、POE硬化ヒマシ油、POE硬化ヒマシ油モノイソステアレート、POE硬化ヒマシ油トリイソステアレート、POE硬化ヒマシ油モノピログルタミン酸モノイソステアリン酸ジエステル、POE硬化ヒマシ油マレイン酸等のPOEヒマシ油硬化ヒマシ油誘導体、POEソルビットミツロウ等のPOEミツロウ・ラノリン誘導体、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ラウリン酸モノエタノールアミド、脂肪酸イソプロパノールアミド等のアルカノールアミド、POEプロピレングリコール脂肪酸エステル、POEアルキルアミン、POE脂肪酸アミド、ショ糖脂肪酸エステル、POEノニルフェニルホルムアルデヒド縮合物、アルキルエトキシジメチルアミンオキシド、トリオレイルリン酸等を挙げることができる。
【0038】
その他の界面活性剤としては、例えば、脂肪酸セッケン、高級アルキル硫酸エステル塩、POEラウリル硫酸トリエタノールアミン、アルキルエーテル硫酸エステル塩等のアニオン界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキル四級アンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、POEアルキルアミン、アルキルアミン塩、ポリアミン脂肪酸誘導体等のカチオン界面活性剤、及び、イミダゾリン系両性界面活性剤、ベタイン系界面活性剤等の両性界面活性剤を安定性及び皮膚刺激性に問題のない範囲で配合してもよい。
【0039】
上記保湿剤としては特に限定されず、例えば、キシリトール、ソルビトール、マルチトール、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、ムコイチン硫酸、カロニン酸、アテロコラーゲン、コレステリル−12−ヒドロキシステアレート、乳酸ナトリウム、胆汁酸塩、dl−ピロリドンカルボン酸塩、短鎖可溶性コラーゲン、ジグリセリン(EO)PO付加物、イザヨイバラ抽出物、セイヨウノコギリソウ抽出物、メリロート抽出物等を挙げることができる。
【0040】
上記高級アルコールとしては特に限定されず、例えば、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、ミリスチルアルコール、オレイルアルコール、セトステアリルアルコール等の直鎖アルコール、モノステアリルグリセリンエーテル(バチルアルコール)、2−デシルテトラデシノール、ラノリンアルコール、コレステロール、フィトステロール、ヘキシルドデカノール、イソステアリルアルコール、オクチルドデカノール等の分枝鎖アルコール等を挙げることができる。
【0041】
金属イオン封鎖剤としては特に限定されず、例えば、1−ヒドロキシエタン−1,1−
ジフォスホン酸、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジフォスホン酸四ナトリウム塩、クエン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、グルコン酸、リン酸、クエン酸、アスコルビン酸、コハク酸、エデト酸等を挙げることができる。
【0042】
上記天然の水溶性高分子としては特に限定されず、例えば、アラビアガム、トラガカントガム、ガラクタン、グアガム、キャロブガム、カラヤガム、カラギーナン、ペクチン、カンテン、クインスシード(マルメロ)、アルゲコロイド(カッソウエキス)、デンプン(コメ、トウモロコシ、バレイショ、コムギ)、グリチルリチン酸等の植物系高分子、キサンタンガム、デキストラン、サクシノグルカン、プルラン等の微生物系高分子、コラーゲン、カゼイン、アルブミン、ゼラチン等の動物系高分子を挙げることができる。
【0043】
半合成の水溶性高分子としては特に限定されず、例えば、カルボキシメチルデンプン、メチルヒドロキシプロピルデンプン等のデンプン系高分子、メチルセルロース、ニトロセルロース、エチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、セルロース硫酸ナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC)、結晶セルロース、セルロース末等のセルロース系高分子、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等のアルギン酸系高分子等を挙げることができる。
【0044】
合成の水溶性高分子としては特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン等のビニル系高分子、ポリエチレングリコール20,000、40,000、60,000等のポリオキシエチレン系高分子、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン共重合体共重合系高分子、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチルアクリレート、ポリアクリルアミド等のアクリル系高分子、ポリエチレンイミン、カチオンポリマー等を挙げることができる。
【0045】
無機の水溶性高分子としては特に限定されず、例えば、ベントナイト、ケイ酸AlMg(ビーガム)、ラポナイト、ヘクトライト、無水ケイ酸等を挙げることができる。
【0046】
紫外線遮蔽剤としては特に限定されず、例えば、パラアミノ安息香酸(以下PABAと略す)、PABAモノグリセリンエステル、N,N−ジプロポキシPABAエチルエステル、N,N−ジエトキシPABAエチルエステル、N,N−ジメチルPABAエチルエステル、N,N−ジメチルPABAブチルエステル等の安息香酸系紫外線遮蔽剤;ホモメンチル−N−アセチルアントラニレート等のアントラニル酸系紫外線遮蔽剤;アミルサリシレート、メンチルサリシレート、ホモメンチルサリシレート、オクチルサリシレート、フェニルサリシレート、ベンジルサリシレート、p−イソプロパノールフェニルサリシレート等のサリチル酸系紫外線遮蔽剤;オクチルシンナメート、エチル−4−イソプロピルシンナメート、メチル−2,5−ジイソプロピルシンナメート、エチル−2,4−ジイソプロピルシンナメート、メチル−2,4−ジイソプロピルシンナメート、プロピル−p−メトキシシンナメート、イソプロピル−p−メトキシシンナメート、イソアミル−p−メトキシシンナメート、2−エトキシエチル−p−メトキシシンナメート、シクロヘキシル−p−メトキシシンナメート、エチル−α−シアノ−β−フェニルシンナメート、2−エチルヘキシル−α−シアノ−β−フェニルシンナメート、グリセリルモノ−2−エチルヘキサノイル−ジパラメトキシシンナメート等のケイ皮酸系紫外線遮蔽剤;2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−4’−メチルベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−5−スルホン酸塩、4−フェニルベンゾフェノン、2−エチルヘキシル−4’−フェニル−ベンゾフェノン−2−カルボキシレート、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、4−ヒドロキシ−3−カルボキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線遮蔽剤;3−(4’−メチルベンジリデン)−d,l−カンファー、3−ベンジリデン−d,l−カンファー、ウロカニン酸、ウロカニン酸エチルエステル、2−フェニル−5− メチルベンゾキサゾール、2,2’−ヒドロキシ−5−メチルフェニルベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニルベンゾトリアゾール、ジベンザラジン、ジアニソイルメタン、4−メトキシ−4’−t−ブチルジベンゾイルメタン、5−(3,3−ジメチル−2−ノルボルニリデン)−3−ペンタン−2−オン等を挙げることができる。
【0047】
その他薬剤成分としては特に限定されず、例えば、ビタミンA油、レチノール、パルミチン酸レチノール、イノシット、塩酸ピリドキシン、ニコチン酸ベンジル、ニコチン酸アミド、ニコチン酸DL−α−トコフェロール、アルコルビン酸リン酸マグネシウム、2−O−α−D−グルコピラノシル−L−アスコルビン酸、ビタミンD2(エルゴカシフェロール)、dl−α−トコフェロール、酢酸dl−α−トコフェロール、パントテン酸、ビオチン等のビタミン類;エストラジオール、エチニルエストラジオール等のホルモン;アルギニン、アスパラギン酸、シスチン、システイン、メチオニン、セリン、ロイシン、トリプトファン等のアミノ酸;アラントイン、アズレン等の抗炎症剤、アルブチン等の美白剤、;タンニン酸等の収斂剤;L−メントール、カンフル等の清涼剤やイオウ、塩化リゾチーム、塩化ピリドキシン等を挙げることができる。
【0048】
各種の抽出液としては特に限定されず、例えば、ドクダミエキス、オウバクエキス、メリロートエキス、オドリコソウエキス、カンゾウエキス、シャクヤクエキス、サボンソウエキス、ヘチマエキス、キナエキス、ユキノシタエキス、クララエキス、コウホネエキス、ウイキョウエキス、サクラソウエキス、バラエキス、ジオウエキス、レモンエキス、シコンエキス、アロエエキス、ショウブ根エキス、ユーカリエキス、スギナエキス、セージエキス、タイムエキス、茶エキス、海藻エキス、キューカンバーエキス、チョウジエキス、キイチゴエキス、メリッサエキス、ニンジンエキス、マロニエエキス、モモエキス、桃葉エキス、クワエキス、ヤグルマギクエキス、ハマメリスエキス、プラセンタエキス、胸腺抽出物、シルク抽出液、甘草エキス等を挙げることができる。
【0049】
上記各種粉体としては、ベンガラ、黄酸化鉄、黒酸化鉄、雲母チタン、酸化鉄被覆雲母チタン、酸化チタン被覆ガラスフレーク等の光輝性着色顔料、マイカ、タルク、カオリン、セリサイト、二酸化チタン、シリカ等の無機粉末やポリエチレン末、ナイロン末、架橋ポリスチレン、セルロースパウダー、シリコーン末等の有機粉末等を挙げることができる。好ましくは、官能特性向上、化粧持続性向上のため、粉末成分の一部又は全部をシリコーン類、フッ素化合物、金属石鹸、油剤、アシルグルタミン酸塩等の物質にて、公知の方法で疎水化処理して使用される。また、本発明の方法以外の方法で得られた他の酸化亜鉛粒子を混合して使用するものであってもよい。
【0050】
本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法によって得られた酸化亜鉛粒子は、放熱性フィラーとして使用することもできる。
上記酸化亜鉛粒子を放熱性フィラーとして使用する場合、単独での使用、他の放熱性フィラーとの併用のいずれの方法とすることもできる。単独での使用、他の放熱性フィラーとの併用使用に関わらず、上記酸化亜鉛粒子を樹脂組成物、グリース組成物等の放熱性組成物の全量に対して、10〜90体積%の割合で使用することが好ましい。
【0051】
上記酸化亜鉛粒子を放熱性フィラーとして使用する場合、樹脂と混合した放熱性樹脂組成物として使用することができる。この場合、使用する樹脂は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても良く、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、ポリメタクリル酸メチル、エチレン・アクリル酸エチル共重合体(EEA)樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)樹脂、液晶樹脂(LCP)、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の樹脂を挙げることができる。
【0052】
本発明の放熱性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と上記酸化亜鉛粒子とを溶融状態で混練することによって得られた熱成型用の樹脂組成物、又は、熱硬化性樹脂と上記酸化亜鉛粒子とを混練後、加熱硬化させることによって得られた樹脂組成物、又は、樹脂溶液又は分散液中に上記酸化亜鉛粒子を分散させた塗料用の樹脂組成物であっても良い。
【0053】
本発明の酸化亜鉛粒子は、その他の放熱性フィラーと組み合わせた放熱性フィラー組成物として使用することもできる。特に、本発明においては、その他の放熱性フィラーと組み合わせて使用する場合、より粒子径が大きい放熱性フィラーと組み合わせて使用することも、より粒子径が小さい放熱性フィラーと組み合わせて使用することも、その両方と組み合わせて使用することも考えられる。
【0054】
上記その他の放熱性フィラーとしては特に限定されず、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、金属シリコン、ダイヤモンド等を挙げることができる。このように他の放熱性フィラーと併用して使用する場合、放熱性フィラー全量に対して本発明の製造方法によって得られた酸化亜鉛粒子を10〜90体積%の割合で含有することが好ましい。
【0055】
上記放熱性樹脂組成物が熱成型用の樹脂組成物である場合、用途によって樹脂成分を自由に選択することができる。例えば、熱源と放熱板に接着し密着させる場合には、シリコーン樹脂やアクリル樹脂のような接着性が高く硬度の低い樹脂を選択すれば良い。
【0056】
上記放熱性樹脂組成物が塗料用の樹脂組成物である場合、樹脂は硬化性を有するものであっても、硬化性を有さないものであっても良い。塗料は、有機溶媒を含有する溶剤系のものであっても、水中に樹脂が溶解又は分散した水系のものであっても良い。
【0057】
上記酸化亜鉛粒子を放熱性フィラーとして使用する場合、鉱油又は合成油を含有する基油と混合した放熱性グリースとして使用することもできる。このような放熱性グリースとして使用する場合は、合成油としてα−オレフィン、ジエステル、ポリオールエステル、トリメリット酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルフェニルエーテル等が使用できる。また、シリコーンオイルと混合した放熱性グリースとして使用することもできる。
【0058】
上記酸化亜鉛粒子は、放熱性フィラーとして使用する場合、その他の成分を併用して使用することもできる。併用して使用することができるその他の成分としては、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、金属シリコン、ダイヤモンド等の酸化亜鉛以外の放熱性フィラー、樹脂、界面活性剤等を挙げることができる。
【0059】
上記酸化亜鉛粒子は、上述した化粧料や放熱性フィラーの他に、ゴムの加硫促進剤、塗料・インキ用顔料、フェライトやバリスタ等の電子部品、医薬品等の分野においても使用することができる。
【実施例】
【0060】
以下、本発明を実施例によってより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0061】
(実施例1)
酢酸亜鉛二水和物(細井化学工業社製 酢酸亜鉛)266.07gをエチレングリコール(和光純薬工業社製 試薬一級)1048.18mlに溶解して酢酸亜鉛二水和物としての濃度が1mol/lとなるよう調製した酢酸亜鉛二水和物/エチレングリコール溶液1200mlに、FINEX−50(堺化学工業社製 粒子径0.020μm)80gをリパルプしスラリーとした。このとき、シードとなるFINEX−50は完全に溶解することなく充分に溶液中に残っている状態であった。続いて、そのスラリーを攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で3時間反応した。反応後、真空ろ過、水洗した。続いて、得られた固形物を水3リットルにリパルプしてスラリーとし、攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で30分間加熱洗浄した。加熱洗浄後、真空ろ過、水洗し、イソプロピルアルコール1リットルにリパルプしてスラリーとし、真空ろ過により固形物を単離し、その固形物を110℃で12時間乾燥することにより、一次粒子径が0.107μmの六角柱状酸化亜鉛粒子75.3gを得た。得られた粒子のサイズ・形態を透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−1200EX II、日本電子社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を
図1に示した。更に高倍率での電子顕微鏡写真を
図2に示した。また、得られた粒子のX線回折のスペクトルを
図3に示した。また、得られた粒子の物性を表1に示した。
【0062】
(実施例2)
酢酸亜鉛二水和物(細井化学工業社製 酢酸亜鉛)266.07gをエチレングリコール(和光純薬工業社製 試薬一級)1048.18mlに溶解して酢酸亜鉛二水和物としての濃度が1mol/lとなるよう調製した酢酸亜鉛二水和物/エチレングリコール溶液1200mlに、FINEX−50(堺化学工業社製 粒子径0.020μm)80gをリパルプしスラリーとした。このとき、シードとなるFINEX−50は完全に溶解することなく充分に溶液中に残っている状態であった。続いて、そのスラリーを攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で1時間反応した。反応後、真空ろ過、水洗した。続いて、得られた固形物を水3リットルにリパルプしてスラリーとし、攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で30分間加熱洗浄した。加熱洗浄後、真空ろ過、水洗し、イソプロピルアルコール1リットルにリパルプしてスラリーとし、真空ろ過により固形物を単離し、その固形物を110℃で12時間乾燥することにより、一次粒子径が0.104μmの六角柱状酸化亜鉛粒子76.2gを得た。得られた粒子のサイズ・形態を透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−1200EX II、日本電子社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を
図4に示した。更に高倍率での電子顕微鏡写真を
図5に示した。また、得られた粒子の物性を表1に示した。
【0063】
(実施例3)
酢酸亜鉛二水和物(細井化学工業社製 酢酸亜鉛)266.07gをエチレングリコール(和光純薬工業社製 試薬一級)1048.18mlに溶解して酢酸亜鉛二水和物としての濃度が1mol/lとなるよう調製した酢酸亜鉛二水和物/エチレングリコール溶液1200mlに、FINEX−50(堺化学工業社製 粒子径0.020μm)80gをリパルプしスラリーとした。このとき、シードとなるFINEX−50は完全に溶解することなく充分に溶液中に残っている状態であった。続いて、そのスラリーを攪拌しながら54分間で90℃に昇温し、攪拌しながら90℃で3時間反応した。反応後、真空ろ過、水洗した。続いて、得られた固形物を水3リットルにリパルプしてスラリーとし、攪拌しながら54分間で90℃に昇温し、攪拌しながら90℃で30分間加熱洗浄した。加熱洗浄後、真空ろ過、水洗し、イソプロピルアルコール1リットルにリパルプしてスラリーとし、真空ろ過により固形物を単離し、その固形物を110℃で12時間乾燥することにより、一次粒子径が0.138μmの六角柱状酸化亜鉛粒子74.6gを得た。得られた粒子の物性を表1に示した。
【0064】
(実施例4)
酢酸亜鉛二水和物(細井化学工業社製 酢酸亜鉛)266.07gをエチレングリコール(和光純薬工業社製 試薬一級)1048.18mlに溶解して酢酸亜鉛二水和物としての濃度が1mol/lとなるよう調製した酢酸亜鉛二水和物/エチレングリコール溶液1200mlに、FINEX−50(堺化学工業社製 粒子径0.020μm)80gをリパルプしスラリーとした。このとき、シードとなるFINEX−50は完全に溶解することなく充分に溶液中に残っている状態であった。続いて、そのスラリーを攪拌しながら92分間で153℃に昇温し、攪拌しながら153℃で3時間反応した。反応後、真空ろ過、水洗した。続いて、得られた固形物を水3リットルにリパルプしてスラリーとし、攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で30分間加熱洗浄した。加熱洗浄後、真空ろ過、水洗し、イソプロピルアルコール1リットルにリパルプしてスラリーとし、真空ろ過により固形物を単離し、その固形物を110℃で12時間乾燥することにより、一次粒子径が0.050μmの酸化亜鉛粒子73.1gを得た。得られた粒子のサイズ・形態を透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−1200EX II、日本電子社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を
図6に示した。また、得られた粒子のX線回折のスペクトルを
図7に示した。また、得られた粒子の物性を表1に示した。
【0065】
(実施例5)
酢酸亜鉛二水和物(細井化学工業社製 酢酸亜鉛)266.07gをエチレングリコール(和光純薬工業社製 試薬一級)1048.18mlに溶解して酢酸亜鉛二水和物としての濃度が1mol/lとなるよう調製した酢酸亜鉛二水和物/エチレングリコール溶液1200mlに、FINEX−50(堺化学工業社製 粒子径0.020μm)80gをリパルプしスラリーとした。このとき、シードとなるFINEX−50は完全に溶解することなく充分に溶液中に残っている状態であった。続いて、そのスラリーを攪拌しながら92分間で153℃に昇温し、攪拌しながら153℃で1時間反応した。反応後、真空ろ過、水洗した。続いて、得られた固形物を水3リットルにリパルプしてスラリーとし、攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で30分間加熱洗浄した。加熱洗浄後、真空ろ過、水洗し、イソプロピルアルコール1リットルにリパルプしてスラリーとし、真空ろ過により固形物を単離し、その固形物を110℃で12時間乾燥することにより、一次粒子径が0.047μmの酸化亜鉛粒子73.9gを得た。得られた粒子のサイズ・形態を透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−1200EX
II、日本電子社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を
図8に示した。また、得られた粒子の物性を表1に示した。
【0066】
(実施例6)
酢酸亜鉛二水和物(細井化学工業社製 酢酸亜鉛)266.07gをエチレングリコール(和光純薬工業社製 試薬一級)698.79mlと水349.39mlの混合溶液に溶解して酢酸亜鉛二水和物としての濃度が1mol/lとなるよう調製した酢酸亜鉛二水和物/エチレングリコール/水の混合溶液1200mlに、FINEX−50(堺化学工業社製 粒子径0.020μm)80gをリパルプしスラリーとした。このとき、シードとなるFINEX−50は完全に溶解することなく充分に溶液中に残っている状態であった。続いて、そのスラリーを攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で3時間反応した。反応後、真空ろ過、水洗した。続いて、得られた固形物を水3リットルにリパルプしてスラリーとし、攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で30分間加熱洗浄した。加熱洗浄後、ろ過、真空水洗し、イソプロピルアルコール1リットルにリパルプしてスラリーとし、真空ろ過により固形物を単離し、その固形物を110℃で12時間乾燥することにより、一次粒子径が0.256μmの柱状酸化亜鉛粒子76.7gを得た。得られた粒子のサイズ・形態を透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−1200EX II、日本電子社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を
図9に示した。また、得られた粒子の物性を表1に示した。
【0067】
(実施例7)
酢酸亜鉛二水和物(細井化学工業社製 酢酸亜鉛)266.07gをエチレングリコール(和光純薬工業社製 試薬一級)349.39mlと水698.79mlの混合溶液に溶解して酢酸亜鉛二水和物としての濃度が1mol/lとなるよう調製した酢酸亜鉛二水和物/エチレングリコール/水の混合溶液1200mlに、FINEX−50(堺化学工業社製 粒子径0.020μm)80gをリパルプしスラリーとした。このとき、シードとなるFINEX−50は完全に溶解することなく充分に溶液中に残っている状態であった。続いて、そのスラリーを攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で3時間反応した。反応後、真空ろ過、水洗した。続いて、得られた固形物を水3リットルにリパルプしてスラリーとし、攪拌しながら60分間で100℃に昇温し、攪拌しながら100℃で30分間加熱洗浄した。加熱洗浄後、真空ろ過、水洗し、イソプロピルアルコール1リットルにリパルプしてスラリーとし、真空ろ過により固形物を単離し、その固形物を110℃で12時間乾燥することにより、一次粒子径が0.357μmの六角板状酸化亜鉛粒子77.5gを得た。得られた粒子のサイズ・形態を透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−1200EX II、日本電子社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を
図10に示した。また、得られた粒子の物性を表1に示した。
【0068】
(比較例1)
焼成によって得られる酸化亜鉛粒子FINEX−30(堺化学工業社製 粒子径0.043μm)のサイズ・形態を透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−1200EX II、日本電子社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を
図11に示した。また、得られた粒子の物性を表1に示した。
【0069】
(比較例2)
まず、亜鉛化合物として酸化亜鉛1種(堺化学工業社製 粒子径0.6μm)を、溶媒としてエチレングリコールをそれぞれ用意した。また、酢酸(和光純薬工業社製、純度99.9%)と水を用意した。次いで、フラスコにエチレングリコール900g、酸化亜鉛1種15gを順に投入し、更に酢酸180gと水24gを添加し、混合して混合液を調製した。このとき、酸化亜鉛1種は完全に溶解し、溶液は無色透明であった。なお、このときの混合物全体を100重量%としたとき、エチレングリコールの割合は78.3重量%、酸化亜鉛1種の割合は3.9重量%、酢酸の割合は15.7重量%、水の割合は2.1重量%である。続いて、調製した混合液をオイルバス中で、マグネチックスターラで攪拌し、還流しながら、150℃まで加熱しようとしたが、139℃以上に加熱することはできなかった。この139℃の加熱を2時間保持したが、粒子は析出しなかった。
【0070】
(比較例3)
まず、亜鉛化合物として酸化亜鉛1種(堺化学工業社製 粒子径0.6μm)を、溶媒としてエチレングリコールをそれぞれ用意した。また、酢酸(和光純薬工業社製、純度99.9%)と水を用意した。次いで、フラスコにエチレングリコール900g、酸化亜鉛1種45gを順に投入し、更に酢酸94gと水4gを添加し、混合して混合液を調製した。このとき、酸化亜鉛1種は完全に溶解し、溶液は無色透明であった。なお、このときの混合物全体を100重量%としたとき、エチレングリコールの割合は86.3重量%、酸化亜鉛1種の割合は4.3重量%、酢酸の割合は9.0重量%、水の割合は0.4重量%である。続いて、調製した混合液をオイルバス中で、マグネチックスターラで攪拌し、還流しながら、150℃まで加熱した。この加熱の際、145℃に達した時点で溶液が濁りフラスコ中に粒子が析出した。この150℃の加熱を2時間保持した後、自然放冷した。次に、得られた反応液を1000Gにて5時間遠心分離することで、反応液から沈殿物を分離した。更に、分離した沈殿物をエタノールに再分散させ、この分散液を遠心分離して、分散液から沈殿物を分離する工程を3回繰り返すことにより、沈殿物を洗浄した。最後に、洗浄した沈殿物を50℃で真空乾燥して粉末22.1gを得た。得られた粉末は薄茶色に着色しており、洗浄によって白色にすることはできなかった。得られた粒子のサイズ・形態を透過型電子顕微鏡(TEM、JEM−2100(HR)、日本電子社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を
図12に示した。また、得られた粒子の物性を表1に示した。
【0071】
(X線回折のスペクトル、得られた粒子の組成)
図3、
図7に示すX線回折のスペクトル、及び表1における得られた粒子の組成は、銅管球をもつX線回折装置UltimaIII(リガク社製)により分析した結果を示したものである。
【0072】
(一次粒子径)
一次粒子径は、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、一次粒子径は、
一次粒子径(μm)=[6/(Sg×ρ)]
(Sg(m
2/g):比表面積、ρ(g/cm
3):粒子の真比重)
の関係式に基づき求めた値である。
上記BET法による比表面積:Sgは、全自動BET比表面積測定装置Macsorb(Mountech社製)により測定し、その測定値を上記計算に用いた。また、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。
【0073】
(メジアン径(D50)、D90、D10、D90/D10、D50/一次粒子径)
本明細書において、メジアン径(D50)、D90及びD10は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA−750(堀場製作所社製)によって測定した値である。実施例、比較例の酸化亜鉛粒子0.5g、ヘキサメタりん酸ナトリウムとしての濃度が0.025重量%のヘキサメタりん酸ナトリウム水溶液50mlに分散し、3分間超音波分散処理することにより分散液を調製し、その分散液をレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA−750(堀場製作所社製)の0.025重量%ヘキサメタりん酸ナトリウム水溶液で満たした試料バスに適量投入し、循環速度:15、超音波強度:7、超音波時間:3分の設定条件下で測定を行った。室温下における酸化亜鉛の屈折率が1.9〜2.0、水の屈折率が1.3であることから、相対屈折率は1.5に設定してメジアン径(D50)、D10、D90を求めた。メジアン径(D50)とは、体積基準での50%積算粒径、D90とは、体積基準での90%積算粒径、D10とは、体積基準での10%積算粒径を意味する。粒度分布のシャープさの指標として、D90とD10の比:D90/D10を算出する。この値が大きい程粒度分布がブロードであり粒子径が不揃いであることを意味し、この値が小さい程粒度分布がシャープで粒子径が均一であることを意味する。また、分散性の指標としてメジアン径(D50)と上記一次粒子径の比:D50/一次粒子径を算出する。この値が大きい程一次粒子径と分散状態にある粒子の径との乖離が大きい、すなわち分散性が悪く凝集が強い粒子であることを意味し、この値が小さい程、一次粒子径と分散状態にある粒子の径との乖離が小さい、すなわち分散性に優れた粒子であることを意味する。
【0074】
【表1】
【0075】
上記実施例及び比較例の結果から、本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法によって、粒子形状、粒度分布がコントロールされた酸化亜鉛粒子を得ることができることが明らかである。