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WO2015072499A1 - 酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とその製造方法及び酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物並びに化粧料 - Google Patents

酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とその製造方法及び酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物並びに化粧料 Download PDF

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WO2015072499A1
WO2015072499A1 PCT/JP2014/080039 JP2014080039W WO2015072499A1 WO 2015072499 A1 WO2015072499 A1 WO 2015072499A1 JP 2014080039 W JP2014080039 W JP 2014080039W WO 2015072499 A1 WO2015072499 A1 WO 2015072499A1
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WO
WIPO (PCT)
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zinc oxide
silicon oxide
oxide
coated zinc
coated
Prior art date
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PCT/JP2014/080039
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English (en)
French (fr)
Inventor
哲朗 板垣
俊輔 須磨
藤橋 岳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Publication date
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Priority to KR1020167014519A priority patent/KR102176830B1/ko
Priority to EP14862379.6A priority patent/EP3070054A4/en
Priority to US15/035,620 priority patent/US9855197B2/en
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    • C01P2004/82Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
    • C01P2004/84Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other

Definitions

  • the present invention relates to a silicon oxide-coated zinc oxide, a method for producing the same, a silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition, and a cosmetic.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-235347 filed in Japan on November 13, 2013, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • UV screening agents are widely used in the cosmetic field.
  • an organic ultraviolet absorber such as benzophenone, methoxycinnamic acid or dibenzoylmethane, or an inorganic ultraviolet scattering agent such as zinc oxide or titanium oxide is generally used.
  • organic ultraviolet absorbers may be deteriorated by heat or long-term ultraviolet irradiation, and a single organic ultraviolet absorber alone cannot absorb a wide range of ultraviolet rays. There are problems such as the need to use a combination of different types of organic ultraviolet absorbers.
  • the inorganic ultraviolet scattering agent is free from deterioration due to heat or ultraviolet irradiation for a long time, has excellent weather resistance, heat resistance, and the like, and has an advantage of being able to scatter ultraviolet rays in a wide wavelength region.
  • the inorganic ultraviolet scattering agent having such advantages also has the following problems. That is, since not only ultraviolet rays but also visible rays are scattered, there is a problem that when such an inorganic ultraviolet scattering agent is blended in a large amount in cosmetics, it tends to become white. Therefore, in order to cope with such problems, an inorganic ultraviolet scattering agent is used in combination with an organic ultraviolet absorber as appropriate.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a silicon oxide-coated zinc oxide capable of suppressing fluctuations in the hydrogen ion index (pH), a method for producing the same, a silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition, and a cosmetic.
  • the purpose is to provide.
  • the present inventors have found the following invention. That is, in the silicon oxide-coated zinc oxide in which the surface of the zinc oxide particles is coated with a silicon oxide film, when containing at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba, the silicon oxide-coated zinc oxide is water-based. Even when applied to water-based materials such as cosmetics, the inventors have found that quality stability can be maintained without fluctuation of the hydrogen ion index (pH) of the water-based material, and the present invention has been completed.
  • PH hydrogen ion index
  • the silicon oxide-coated zinc oxide according to the first embodiment of the present invention is a silicon oxide-coated zinc oxide in which the surface of zinc oxide particles is coated with a silicon oxide film, and is from the group consisting of Mg, Ca and Ba. It contains at least one selected.
  • a method for producing a silicon oxide-coated zinc oxide which is a second aspect of the present invention, comprises zinc oxide in which the surface of zinc oxide particles is coated with silicon oxide containing an alkali metal, and Mg, Ca, and Ba. At least one selected from the group is mixed in a solution containing water, and the alkali metal in the zinc oxide coated with the silicon oxide is at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba It has the process of substituting with.
  • a method for producing silicon oxide-coated zinc oxide which is a third aspect of the present invention, comprises converting an aqueous zinc oxide suspension containing zinc oxide particles into an aqueous alkali metal silicate solution containing alkali metal silicate.
  • a step of preparing an aqueous suspension containing the zinc oxide particles and the alkali metal silicate a step of adding an acid to the aqueous suspension, and magnesium in the aqueous suspension to which the acid is added
  • An aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of a salt, a calcium salt and a barium salt is added, and an alkali metal ion derived from the alkali metal silicate is selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba
  • a step of ion exchange with at least one kind of ion is selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition according to the fourth aspect of the present invention is characterized by containing the silicon oxide-coated zinc oxide of the present invention.
  • a cosmetic material according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the base contains the silicon oxide-coated zinc oxide of the present invention.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of the present invention contains at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba, this silicon oxide-coated zinc oxide was applied to water-based materials such as water-based cosmetics. Even in this case, fluctuations in the hydrogen ion index (pH) of the water-based material can be suppressed. Therefore, the stability of the quality of the water-based material can be maintained.
  • the method for producing silicon oxide-coated zinc oxide of the present invention zinc oxide in which the surface of zinc oxide particles is coated with silicon oxide containing an alkali metal, and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, and Ba Are mixed in a solution containing water, and the alkali metal in the zinc oxide coated with silicon oxide is replaced with at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide can contain at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba.
  • a zinc oxide aqueous suspension containing zinc oxide particles is added to an alkali metal silicate aqueous solution containing an alkali metal silicate, and the zinc oxide particles and From the step of preparing an aqueous suspension containing the alkali metal silicate, the step of adding an acid to the aqueous suspension, and the magnesium salt, calcium salt, and barium salt in the aqueous suspension to which the acid is added.
  • An aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of: an alkali metal ion derived from the alkali metal silicate is ionized by at least one ion selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba And exchanging.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide can contain at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba. Therefore, even when applied to water-based materials such as water-based cosmetics, fluctuations in the hydrogen ion index (pH) of the water-based material can be suppressed, and thus the stability of the quality of the water-based material can be maintained. Silicon oxide coated zinc oxide can be made.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present invention since it contains the silicon oxide-coated zinc oxide of the present invention, when applied to oil-based materials such as water-in-oil (W / O) materials, Even when applied to an aqueous material, fluctuations in the hydrogen ion index (pH) can be suppressed. Therefore, quality stability can be maintained.
  • oil-based materials such as water-in-oil (W / O) materials
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of the present invention is contained in the base, not only when applied to oil-based cosmetics such as water-in-oil type (W / O), but also water-based makeup. Even when it is applied to a material, fluctuations in the hydrogen ion index (pH) can be suppressed. Therefore, quality stability can be maintained.
  • the present invention relates to a silicon oxide-coated zinc oxide, a method for producing the same, a silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition, and a cosmetic. More specifically, it is used for various cosmetics such as skin care cosmetics, makeup cosmetics, body care cosmetics, etc., especially for skin lotions, sunscreen gels, milky lotions, creams, foundations, lipsticks, blushers, eye shadows, etc. that require UV shielding function.
  • the present invention relates to a suitable silicon oxide-coated zinc oxide, a production method thereof, a silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition, and a cosmetic comprising the silicon oxide-coated zinc oxide in a base.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide according to an embodiment of the present invention is a silicon oxide-coated zinc oxide in which the surface of zinc oxide particles is coated with a silicon oxide film, and includes at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, and Ba. contains.
  • the average particle size of the silicon oxide-coated zinc oxide of the present embodiment can be selected as necessary, but is preferably 2 nm or more and 500 nm or less, more preferably 5 nm or more and 400 nm or less, more preferably 10 nm or more and 400 nm or less. It is.
  • the “average particle size” in the present embodiment is a value obtained by the following method. That is, when the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment is observed using a transmission electron microscope (TEM) or the like, a predetermined number, for example, 200 or 100 of silicon oxide-coated zinc oxide is selected.
  • TEM transmission electron microscope
  • the average particle size of the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment is limited to the above range is as follows.
  • the average particle diameter exceeds 500 nm, the visible light scattering intensity of the particles depends on the particle diameter, so that it may be difficult to maintain transparency when blended in cosmetics or the like.
  • the average particle diameter of the silicon oxide-coated zinc oxide of the present embodiment may be appropriately selected according to the transparency of the intended cosmetic and the ultraviolet shielding property.
  • the content of zinc oxide particles in the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment can be selected as necessary, but is preferably 50% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 95% by mass or less, More preferably, it is 70 mass% or more and 90 mass% or less.
  • a desired ultraviolet shielding effect may not be obtained.
  • a cosmetic containing such a silicon oxide-coated zinc oxide in the base it is not preferable to obtain a desired ultraviolet shielding effect because a large amount of silicon oxide-coated zinc oxide must be used.
  • the content rate of the zinc oxide particles in the silicon oxide-coated zinc oxide exceeds 99% by mass, the ratio of the zinc oxide particles in the silicon oxide-coated zinc oxide may be too high. As a result, the surface of the zinc oxide particles cannot be sufficiently covered with the silicon oxide film, and the photocatalytic activity of zinc oxide and the suppression of elution of zinc ions may be insufficient. As a result, it is not preferable because the formulation stability may be impaired when used in combination with an organic active ingredient such as natural oil or organic ultraviolet absorber in cosmetics.
  • the silicon oxide content is preferably 3% by mass or more and 45% by mass or less.
  • the content of silicon oxide is preferably 1% by mass or more and 35% by mass or less.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment contains at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, and Ba.
  • the total mass percentage of at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba contained in the silicon oxide film is the mass percentage of the alkali metal contained in the silicon oxide film. It is preferable that it is larger.
  • the ratio of the mass percentage of the alkali metal contained in the silicon oxide film to the total mass percentage of at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba contained in the silicon oxide film is preferably 0.001 or more and 0.6 or less, more preferably 0.01 or more and 0.5 or less, still more preferably 0.1 or more and 0.00. 4 or less.
  • the alkali metal refers to what is generally known, and specifically means at least one selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and francium.
  • the reason why the total mass percentage of at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba contained in the silicon oxide film is larger than the mass percentage of the alkali metal contained in the silicon oxide film is as follows. This is because the main cause of the variation in the hydrogen ion index (pH) of the silicon oxide-coated zinc oxide in the embodiment is not the elution of zinc ions but the elution of alkali metal ions contained in the silicon oxide film.
  • the total mass percentage of at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba contained in the silicon oxide film is larger than the mass percentage of the alkali metal contained in the silicon oxide film, the following effects Can be obtained. That is, the elution of alkali metal ions contained in the silicon oxide-coated zinc oxide can be further suppressed. As a result, fluctuations in the hydrogen ion index (pH) of the silicon oxide-coated zinc oxide can be suppressed.
  • the total mass percentage of at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba contained in the silicon oxide film in the silicon oxide-coated zinc oxide of the present embodiment is the alkali contained in the silicon oxide film. Even if it becomes larger than the mass percentage of a metal and it mixes with an aqueous material, the elution of an alkali metal is suppressed and the fluctuation
  • the mass percentage of the alkali metal contained in the silicon oxide film in the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment is preferably 0.8% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or less, and still more preferably 0.8%. 2% by mass or less.
  • the lower limit of the mass percentage of the alkali metal contained in the silicon oxide film can be arbitrarily selected.
  • the mass percentage of the alkali metal may be 0%, and may be 0.0001% by mass or more, 0.001% by mass or more, for example, as another example.
  • the total mass percentage of at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba contained in the silicon oxide film in the silicon oxide-coated zinc oxide of the present embodiment is 0.01% by mass or more and 1% by mass or less. Preferably there is.
  • the mass percentage (% by mass) of alkali metal, Mg, Ca and Ba contained in the silicon oxide-coated zinc oxide (silicon oxide film) of the present embodiment can be measured by atomic absorption spectrometry.
  • the decomposition rate of brilliant blue generated by the photocatalytic activity of the zinc oxide particles is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and even more preferably 1% or less.
  • the measurement of the brilliant blue decomposition rate will be described later.
  • the reason why the decomposition rate of brilliant blue generated by the photocatalytic activity of zinc oxide particles is preferably 3% or less will be described below. The reason is that if the decomposition rate of this brilliant blue is 3% or less, the photocatalytic activity of the zinc oxide particles is suppressed, so that the homogeneity of the silicon oxide film covering the zinc oxide particles is also high. Because it means.
  • the high homogeneity of the silicon oxide film covering the zinc oxide particles indicates that there is no coating unevenness, the coating is not localized, and there are no pinholes.
  • the degradation rate of brilliant blue is used as an index of the photocatalytic activity of zinc oxide particles.
  • the photocatalytic reaction of zinc oxide particles basically occurs on the surface of the zinc oxide particles. That is, the low decomposition rate of brilliant blue generated by the photocatalytic activity of zinc oxide particles indicates that there are few exposed portions of zinc oxide particles on the surface of silicon oxide-coated zinc oxide.
  • the decomposition ratio of brilliant blue exceeds 3%, the photocatalytic activity of the zinc oxide particles is not suppressed, so that the surface of the zinc oxide particles is partially covered with the silicon oxide film. That is, it means that the uniformity of the silicon oxide film is low.
  • the method for measuring the degradation rate of this brilliant blue is as follows. First, a brilliant blue aqueous solution in which brilliant blue is adjusted to a predetermined content (for example, 5 ppm) is prepared. Next, a predetermined amount is collected from this brilliant blue aqueous solution into a screw tube. Next, 1% by mass of silicon oxide-coated zinc oxide in terms of zinc oxide is added to the collected brilliant blue aqueous solution and ultrasonically dispersed to prepare a suspension. Next, the suspension is irradiated with ultraviolet rays having a predetermined wavelength from a predetermined distance (for example, 10 cm) for a predetermined time (for example, 6 hours). As the ultraviolet irradiation lamp, for example, a sterilization lamp GL20 (wavelength 253.7 nm, ultraviolet output 7.5 W: manufactured by Toshiba Corporation) can be used.
  • a sterilization lamp GL20 microwavelength 253.7 nm, ultraviolet output 7.5 W: manufactured by Toshiba Corporation
  • the degradation rate D of brilliant blue is calculated by the following equation (1).
  • D (A 0 ⁇ A 1 ) / A 0 (1)
  • a 0 is the absorbance at the absorption maximum wavelength (630 nm) of the absorbance spectrum of the brilliant blue aqueous solution (5 ppm)
  • a 1 is the absorption maximum wavelength of the absorbance spectrum of the supernatant. The absorbance at.
  • the degree of condensation of silicon oxide in the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment can be determined by the following method. That is, the NMR spectrum of silicon oxide-coated zinc oxide is measured by MAS-nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy using solid 29 Si. Then, from the peak area ratio of this NMR spectrum, the degree of condensation can be easily known by measuring the area ratio of signals belonging to the respective environments of Q 0 , Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4. it can.
  • Q 3 + Q 4 ⁇ 0.6 when Q 3 + Q 4 ⁇ 0.6 is satisfied, when Q 4 / (Q 3 + Q 4 ) is less than 0.5 (Q 4 / (Q 3 + Q 4 ) ⁇ 0.5), silicon oxide This is not preferable because the condensation of silicon oxide in the coating does not proceed sufficiently and the zinc ion elution suppression effect of the silicon oxide-coated zinc oxide may not be sufficiently obtained.
  • the method for producing silicon oxide-coated zinc oxide according to this embodiment is as follows. That is, the zinc oxide formed by coating the surface of zinc oxide particles with silicon oxide containing an alkali metal and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba are mixed in a solution containing water. In this manufacturing method, the alkali metal coated with silicon oxide is replaced with at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba (hereinafter referred to as “substitution step”). Next, a method for producing the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment will be described in detail.
  • silicate containing alkali metal such as sodium silicate and zinc oxide particles are reacted to cover the surface of zinc oxide particles with silicon oxide You may use what was made to do.
  • commercially available zinc oxide coated with silicon oxide may be used. Examples of the method of coating the surface of zinc oxide particles with silicon oxide are described in, for example, JP-A Nos. 03-183620, 11-256133, 11-3032015, and 2007-016111. Can be used.
  • sodium aluminate, aluminum nitrate, aluminum sulfate, titanyl sulfate or the like is added, and aluminum oxide or titanium oxide is added to the silicon oxide film.
  • aluminum oxide film or a titanium oxide film may be formed on the surface of the silicon oxide film.
  • the method of coating the surface of the zinc oxide particles with silicon oxide and aluminum oxide can be selected as necessary, and examples thereof include the following methods. First, zinc oxide particles and water are mixed, and then ultrasonically dispersed to prepare a zinc oxide aqueous suspension. Next, this suspension is heated, and while stirring this suspension, an aqueous sodium silicate solution is added and aged for 10 to 60 minutes. Next, while stirring this suspension, an acid such as dilute sulfuric acid is added to adjust the pH to 5 to 9, and the mixture is aged for 30 minutes to 5 hours. Next, while stirring this suspension, an aqueous solution of sodium aluminate is added and aged for 10 to 60 minutes.
  • the replacement step needs to be performed after the step of coating the surface of the zinc oxide particles with silicon oxide containing an alkali metal.
  • the reason is that when silicate containing an alkali metal and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba are mixed in a solution containing simply water, magnesium silicate and calcium silicate are used as impurities. And at least one precipitate of barium silicate is produced. Therefore, the substitution step is preferably incorporated in any stage from the step of coating the zinc oxide with silicon oxide by the neutralization reaction of the silicate to the step after the drying step. According to such a method, the reaction process can be reduced, and the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment can be obtained at low cost.
  • zinc oxide coated with silicon oxide containing an alkali metal and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba are added to a solution containing water and mixed. It does not specifically limit as a solution containing water, It can select as needed.
  • a solution containing water It can select as needed.
  • water or a solution obtained by mixing water and a solvent compatible with water is used.
  • the solvent compatible with water include a protic polar solvent such as methanol, ethanol and 2-propanol, and an aprotic polar solvent such as acetone and tetrahydrofuran. Of these, protic polar solvents such as methanol, ethanol, 2-propanol and the like are more preferable.
  • the reaction temperature in this mixing treatment is not particularly limited and can be selected as necessary. What is necessary is just more than the freezing point of the solvent in the liquid mixture containing the zinc oxide by which silicon oxide was coat
  • the reaction time is not particularly limited and can be selected as necessary. A reaction time of 1 hour or more is preferred.
  • the alkali metal in the zinc oxide coated with silicon oxide is replaced with at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba, and mixed from the zinc oxide coated with silicon oxide. Elutes in the liquid.
  • at least one ion selected from the group consisting of Mg, Ca, and Ba substituted with an alkali metal is taken into the silicon oxide-coated zinc oxide by substitution with the alkali metal, and as a result, from Mg, Ca, and Ba.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide contains at least one selected from the group consisting of:
  • At least 1 sort (s) selected from the group which consists of Mg, Ca, and Ba contained in a liquid mixture is not specifically limited, It can select as needed.
  • alkali ions such as Na and K in zinc oxide coated with silicon oxide with at least one ion selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba
  • silicon oxide is coated. It is preferable that the total of the molar equivalents of alkali metals in zinc oxide is not less than the sum.
  • the raw material for providing at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba is not particularly limited as long as it is an inorganic salt containing these elements.
  • magnesium chloride, calcium chloride, barium chloride, magnesium sulfate, magnesium nitrate, calcium nitrate, barium nitrate and the like are preferably used. These raw materials may be used as a solid or in an aqueous solution state.
  • the liquid mixture containing the silicon oxide-coated zinc oxide produced by this substitution step is subjected to solid-liquid separation by atmospheric pressure filtration, vacuum filtration, pressure filtration, centrifugation, or the like.
  • the obtained solid is washed with a solvent such as water to obtain silicon oxide-coated zinc oxide.
  • the obtained silicon oxide-coated zinc oxide and the group consisting of Mg, Ca and Ba are used again.
  • at least one selected from the group consisting of an alkali metal in the silicon oxide-coated zinc oxide and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba It is preferable to carry out. More preferably, this replacement step is repeated a plurality of times.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide thus obtained contains water, it is preferably dried to remove this water.
  • the drying temperature is not particularly limited, but it is usually preferable to dry at a temperature of 100 ° C. or higher. Further, when drying at a low temperature of 80 ° C. or lower, vacuum drying is preferable.
  • the method for producing silicon oxide-coated zinc oxide according to this embodiment includes the following steps. That is, a zinc oxide aqueous suspension containing zinc oxide particles is added to an alkali metal silicate aqueous solution containing alkali metal silicate to prepare an aqueous suspension containing zinc oxide particles and alkali metal silicate. Adding an acid to the aqueous suspension, adding an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of magnesium salt, calcium salt and barium salt to the aqueous suspension to which the acid has been added; Ion exchange of alkali metal ions derived from metal silicate with at least one ion selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba.
  • silicon (Si) alkoxide or titanium (Ti) alkoxide In order to reduce elution of zinc ions, zinc oxide coated with silicon oxide containing an alkali metal is reacted with silicon (Si) alkoxide or titanium (Ti) alkoxide before or after the ion exchange step. Then, a silicon oxide film may be further formed on the silicon oxide film on zinc oxide, a titanium oxide film may be formed, or a composite film of silicon oxide and titanium oxide may be formed.
  • the silicon (Si) alkoxide include tetramethyl orthosilicate (TMOS), tetraethyl orthosilicate (TEOS), and silicate oligomer.
  • titanium (Ti) alkoxide examples include titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium butoxide (titanium tetra-n-butoxide), and the like.
  • Ti alkoxide examples include titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium butoxide (titanium tetra-n-butoxide), and the like.
  • zinc oxide particles and water are mixed, and then the zinc oxide particles are dispersed in water to prepare a zinc oxide aqueous suspension containing zinc oxide particles.
  • a method for dispersing zinc oxide particles in water is not particularly limited, and for example, an ultrasonic dispersion method, a stirring method, or the like is used.
  • the aqueous zinc oxide suspension is added to an aqueous alkali metal silicate solution containing an alkali metal silicate and stirred to prepare an aqueous suspension containing zinc oxide particles and an alkali metal silicate.
  • the content of sodium silicate in the aqueous alkali metal silicate solution added is 1% by mass to 30% by mass in terms of silicon oxide with respect to the total mass of zinc oxide particles in the zinc oxide aqueous suspension. It is preferably 5% by mass to 30% by mass, more preferably 5% by mass to 20% by mass.
  • sodium silicate is used as the alkali metal silicate.
  • the aqueous suspension is preferably reacted while being heated to 40 ° C. to 100 ° C., more preferably 50 ° C. to 70 ° C. Further, while stirring the aqueous suspension, an acid such as dilute hydrochloric acid is gradually added to adjust the pH to 5 to 9 to obtain an aqueous suspension of zinc oxide particles coated with silicon oxide. Thereafter, an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of magnesium salt, calcium salt and barium salt is added to the aqueous suspension. Thereafter, the ion exchange reaction is carried out for 1 to 24 hours with stirring.
  • an acid such as dilute hydrochloric acid is gradually added to adjust the pH to 5 to 9 to obtain an aqueous suspension of zinc oxide particles coated with silicon oxide.
  • an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of magnesium salt, calcium salt and barium salt is added to the aqueous suspension. Thereafter, the ion exchange reaction is carried out for 1 to 24 hours with stirring.
  • An aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of a magnesium salt, a calcium salt and a barium salt is added to the aqueous suspension and stirred, whereby an alkali metal (for example, sodium ion (for example, sodium ion ( Na + )) and magnesium ions derived from magnesium salts (Mg 2+ ), calcium ions derived from calcium salts (Ca 2+ ), and barium ions derived from barium salts (Ba 2+ ) Ion exchange.
  • an alkali metal for example, sodium ion (for example, sodium ion ( Na + )
  • the alkali metal in the silicon oxide film is easily released into water.
  • the concentration of at least one selected from the group consisting of magnesium salt, calcium salt and barium salt in the aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of magnesium salt, calcium salt and barium salt is not particularly limited.
  • the concentration of the salt is set to It is preferably at least the sum of molar equivalents of alkali metal ions derived from acid salts and other alkali metal ions.
  • magnesium salt examples include magnesium chloride, magnesium sulfate, and magnesium nitrate.
  • calcium salts examples include calcium chloride and calcium nitrate.
  • barium salt examples include barium nitrate.
  • the aqueous suspension is subjected to solid-liquid separation with a centrifuge, a filter press, a rotary filter or the like, and the obtained solid is washed with water.
  • zinc oxide particles coated with a silicon oxide film containing at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, and Ba are obtained.
  • the above solid is dried.
  • the dried product is heat-treated (fired) at 200 ° C. or more and less than 600 ° C. to produce the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment.
  • at least one of the above solid material, alkoxysilane and an oligomer of alkoxysilane of 10 mer or less, a catalyst, and water are added, and the reaction is performed by stirring for 30 minutes or more and 24 hours.
  • a step of forming a silicon oxide film having a higher degree of condensation may be provided.
  • Silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition comprises the silicon oxide-coated zinc oxide of the present embodiment and a solvent.
  • the average particle size of the silicon oxide-coated zinc oxide can be arbitrarily selected, but is preferably 2 nm or more and 500 nm or less, more preferably 5 nm or more and 400 nm. Hereinafter, it is more preferably 10 nm or more and 400 nm or less.
  • the reason why the average particle size of the silicon oxide-coated zinc oxide is limited to the above range is that when the average particle size is less than 2 nm, the particle size is too small, and thus the surface energy of the silicon oxide-coated zinc oxide is high, and therefore This is because they tend to aggregate with each other and it is difficult to maintain a desired shape and size.
  • the average particle diameter exceeds 500 nm, the transparency of the silicon oxide-coated zinc oxide itself tends to decrease, and when the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition is used for cosmetics, etc., the transparency in the visible light region is reduced. This is because there is a risk that the feeling of use may be impaired, and a feeling of use may deteriorate due to squeaking.
  • the average dispersed particle size of the silicon oxide-coated zinc oxide in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment is preferably 10 nm or more and 1 ⁇ m or less. More preferably, they are 20 nm or more and 800 nm or less, More preferably, they are 25 nm or more and 500 nm or less. If the average dispersed particle size of the silicon oxide-coated zinc oxide is less than 10 nm, the crystallinity of the silicon oxide-coated zinc oxide is lowered, and as a result, sufficient ultraviolet shielding properties may not be exhibited. On the other hand, if the average dispersed particle size of the silicon oxide-coated zinc oxide exceeds 1 ⁇ m, glare, creaking, etc.
  • the dispersed particle diameter means a particle diameter in a state where a plurality of silicon oxide-coated zinc oxide particles are gathered and dispersed.
  • the content ratio of the silicon oxide-coated zinc oxide in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment may be appropriately adjusted to obtain a desired ultraviolet shielding performance, and is not particularly limited. Preferably they are 1 mass% or more and 80 mass% or less, More preferably, they are 5 mass% or more and 70 mass% or less, More preferably, they are 10 mass% or more and 60 mass% or less.
  • the content of the silicon oxide-coated zinc oxide is preferably 1% by mass or more and 80% by mass or less. The reason is that when the content of silicon oxide-coated zinc oxide is less than 1% by mass, the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition cannot exhibit a sufficient ultraviolet shielding function.
  • the solvent used in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it can disperse the silicon oxide-coated zinc oxide.
  • alcohols such as water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, octanol, glycerin;
  • Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ⁇ -butyrolactone;
  • Ethers such as diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), diethylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol monoethyl ether are preferably
  • solvents used in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetyl acetone, and cyclohexanone; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene; Cyclic hydrocarbons such as cyclohexane; Amides such as dimethylformamide, N, N-dimethylacetoacetamide, N-methylpyrrolidone; Chain polysiloxanes such as dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane and diphenylpolysiloxane are also preferably used.
  • ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetyl acetone, and cyclohexanone
  • Aromatic hydrocarbons such as
  • cyclic polysiloxanes such as octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexanesiloxane;
  • Modified polysiloxanes such as amino-modified polysiloxane, polyether-modified polysiloxane, alkyl-modified polysiloxane, and fluorine-modified polysiloxane are also preferably used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment may contain commonly used additives such as a dispersant, a stabilizer, a water-soluble binder, and a thickener as long as the properties are not impaired. Good.
  • Dispersants include anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, silane coupling agents such as organoalkoxysilanes and organochlorosilanes, polyether-modified silicones, amino-modified silicones, etc.
  • the modified silicone is preferably used.
  • the type and amount of these dispersants may be appropriately selected according to the particle diameter of the composite particles and the type of the target dispersion medium, and only one type of the above dispersants may be used, or two or more types may be used. You may mix and use.
  • water-soluble binder for example, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidone, hydroxycellulose, polyacrylic acid and the like can be used.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • polyvinyl pyrrolidone polyvinyl pyrrolidone
  • hydroxycellulose hydroxycellulose
  • polyacrylic acid polyacrylic acid
  • the thickener when the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment is applied to a cosmetic, it may be any thickener used in cosmetics, and is not particularly limited.
  • the thickener include natural water-soluble polymers such as gelatin, casein, collagen, hyaluronic acid, albumin, starch, methyl cellulose, ethyl cellulose, methyl hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose.
  • Semi-synthetic polymers such as sodium and propylene glycol alginate, synthetic polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, carbomer (carboxyvinyl polymer), polyacrylate and polyethylene oxide, inorganic minerals such as bentonite, laponite and hectorite Are preferably used.
  • These thickeners may be used alone or in combination of two or more.
  • a synthetic polymer is preferable, and a carbomer (carboxyvinyl polymer) is more preferable.
  • the carbomer content in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment is preferably 0.0001 mass% or more and 10 mass% or less, 0.01 More preferably, it is at least 1% by mass and no more than 1% by mass. If the carbomer content in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment is less than 0.0001% by mass, the thickening effect may not be obtained. On the other hand, when the carbomer content exceeds 10% by mass, the viscosity of the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition becomes too high, which is not preferable from the viewpoint of use.
  • the hydrogen ion index (pH) in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition when carbomer is used as the thickener is preferably 5 or more and 9 or less, more preferably 6 or more and 9 or less, and 7 or more and 9 or less. Further preferred.
  • pH in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment within the above range, it is possible to suppress changes with time such as viscosity.
  • the carbomer (carboxyvinyl polymer) is widely used as a thickener for water-based cosmetics.
  • the thickening gelation
  • the presence of zinc ions destroys the network structure of the carbomer, and the viscosity cannot be kept constant. Therefore, when several mass% of zinc oxide is mixed with the carbomer aqueous solution whose viscosity has been adjusted, the viscosity reduction proceeds within a few hours.
  • Even in the case of using zinc oxide coated with an inorganic oxide or resin to suppress surface activity in many cases, the viscosity reduction or phase separation proceeds within a few hours to a few days. Therefore, when carbomer and zinc oxide are used in combination, it becomes a problem to suppress or reduce a decrease in viscosity of a mixture containing them.
  • zinc oxide surface-treated with an inorganic oxide or a resin has a certain elution suppressing effect, and thus there is a possibility that zinc ions are gradually eluted over a medium to long term.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide according to this embodiment has excellent quality stability.
  • a composition is obtained. That is, the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment uses silicon oxide-coated zinc oxide, which has a higher zinc elution suppression effect than conventional zinc oxide coated with inorganic oxides or resins. Even when a carbomer is used as a thickener, the composition is excellent in quality stability with little decrease in viscosity over time.
  • the viscosity when stored under accelerated conditions is, for example, the viscosity measured after 300 hours when stored at 40 ° C. It is preferable that the value obtained by dividing the viscosity by the viscosity after the decrease in the viscosity is 0.8 or more and 1.2 or less, for example, the viscosity measured after 15 hours at the temperature.
  • the viscosity of the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment is set within the above range by dividing the viscosity under accelerated conditions, that is, the viscosity after 300 hours by the viscosity after the initial viscosity is lowered. Can be maintained over the medium to long term.
  • the composition as described above can be obtained by controlling the conditions described in the present invention.
  • the wavelength of the coating film is 450 nm.
  • the transmittance for light is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and still more preferably 70% or more.
  • This transmittance is obtained by coating a silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition containing 15% by mass of silicon oxide-coated zinc oxide on a quartz substrate with a bar coater to form a coating film having a thickness of 32 ⁇ m.
  • the spectral transmittance of the film can be determined by measuring with a SPF analyzer UV-1000S (manufactured by Labsphere).
  • the component of the composition other than the silicon oxide-coated zinc oxide may be a solvent such as water, for example.
  • the method for producing the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment is not particularly limited as long as the silicon oxide-coated zinc oxide can be dispersed in the solvent.
  • a dispersion method used for such dispersion a known dispersion method can be used.
  • a dispersion method using a bead mill using zirconia beads, a ball mill, a homogenizer, an ultrasonic disperser, a kneader, a three-roll mill, a rotation / revolution mixer, or the like is preferably used.
  • the time required for the dispersion treatment may be a time sufficient to uniformly disperse the silicon oxide-coated zinc oxide in the solvent.
  • silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of the present embodiment (a) a silicon oxide-coated zinc oxide-containing silicone in which silicon oxide-coated zinc oxide is dispersed in a silicone resin that is a water-insoluble dispersion medium
  • a silicon oxide-coated zinc oxide-containing silicone in which silicon oxide-coated zinc oxide is dispersed in a silicone resin that is a water-insoluble dispersion medium Each of the resin-based composition and (b) a silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition in which silicon oxide-coated zinc oxide is dispersed in water will be described.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing silicone resin-based composition is a silicone resin-based composition in which the above-described silicon oxide-coated zinc oxide is dispersed in a silicone resin.
  • the content of silicon oxide-coated zinc oxide is preferably 1% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 70% by mass or less, and further preferably 30% by mass. It is above and 60 mass% or less.
  • the surface of the silicon oxide-coated zinc oxide may be treated with a silicone resin.
  • Silicon oxide-coated zinc oxide has a high affinity for an oil phase, particularly silicone oil, by being surface-treated with a silicone resin. Therefore, blending into a water-in-oil type (W / O type) or an oil-in-water type (O / W) cosmetic becomes easier. That is, by adding silicon oxide-coated zinc oxide surface-treated with a silicone resin to the oil phase to form a water-in-oil or oil-in-water cosmetic, water-in-oil (W / O) or water Elution of zinc ions in oil-type (O / W) cosmetics can be suppressed.
  • the silicone resin used for the surface treatment is not particularly limited as long as it can be used as a cosmetic.
  • the silicone resin is not particularly limited as long as it is a cyclic silicone resin or a linear silicone resin having a structural skeleton represented by the following formula (2). (-(Si (CH 3 ) 2 O-) X (2) (In the formula (2), X is in the range of 1 to 2000.)
  • This silicone resin is preferable because the mixing with the silicon oxide-coated zinc oxide is facilitated by setting the value of X in the above range.
  • silicone resins include dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylpentasiloxane, and methyltrimethicone.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing silicone resin-based composition may contain a dispersant.
  • the dispersant include polyether-modified silicone, polyglycerin-modified silicone, amino-modified silicone, phenyl-modified silicone, alkyl-modified silicone, carbinol-modified silicone, and dimethyl silicone.
  • the addition amount of a dispersing agent can be selected arbitrarily, it is the range of 1 mass% or more and 50 mass% or less with respect to the mass of the silicon oxide coating zinc oxide in a silicon oxide coating zinc oxide containing silicone resin system composition. Is preferred. For example, it may be in the range of 3% by mass to 15% by mass or 10% by mass to 30% by mass as necessary.
  • the addition amount of the dispersant within the above range, even when the silicon oxide-coated zinc oxide-containing silicone resin composition is used alone or when directly mixed with cosmetics, it is applied to the skin. Transparency can be sufficiently secured when spread and applied. Further, natural oil, humectant, thickener, fragrance, preservative, and the like may be further mixed with the silicon oxide-coated zinc oxide-containing silicone resin-based composition as long as the characteristics are not impaired.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition is an aqueous composition in which the above-described silicon oxide-coated zinc oxide is dispersed in an aqueous dispersion medium containing alcohols.
  • the content of silicon oxide-coated zinc oxide is preferably 1% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 70% by mass or less, and further preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less is contained.
  • the aqueous dispersion medium containing alcohols is preferably contained in an amount of 20 to 99% by mass, more preferably 30 to 80% by mass, and further preferably 40 to 70% by mass.
  • the aqueous dispersion medium containing alcohols is a dispersion medium containing alcohols and water.
  • alcohols include monovalent monovalent carbon atoms of 1 to 6 such as ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, octanol, glycerin, 1,3-butylene glycol, propylene glycol, and sorbitol.
  • Alcohol or polyhydric alcohol is mentioned. Among these, monohydric alcohols are preferable, and ethanol is particularly preferable.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition is composed of the above-described silicon oxide-coated zinc oxide and an aqueous dispersion medium containing alcohols
  • the alcohol content is 5% by mass or more and 20% by mass or less.
  • it is 10 mass% or more and 20 mass% or less.
  • the dispersibility and stability over time of the aqueous composition of silicon oxide-coated zinc oxide can be improved.
  • the water-soluble polymer is further contained in an amount of 0.001% by mass to 10% by mass, more preferably 0.005% by mass and 5% by mass, and still more preferably 0.8%. It is good also as containing from 01 mass% or more and 3 mass% or less. In this case, it is necessary to adjust the content of each component so that the total content of each of the silicon oxide-coated zinc oxide, the aqueous dispersion medium containing alcohols, and the water-soluble polymer does not exceed 100% by mass.
  • the water-soluble polymer contained in the aqueous composition is not particularly limited as long as it can be used for cosmetics.
  • the water-soluble polymer contained in the aqueous composition is not particularly limited as long as it can be used for cosmetics.
  • gum arabic, sodium alginate, casein, carrageenan, galactan, carboxyvinyl polymer, carboxymethylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, carboxymethyl starch, agar, xanthan gum, quince seed, guar gum, collagen, gelatin, cellulose, dextran, dextrin, tragacanth gum examples include hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, sodium hyaluronate pectin, pullulan, methyl cellulose, methyl hydroxypropyl cellulose, and the like.
  • These water-soluble polymers may be used alone or in combination of two or more.
  • This water-soluble polymer has a role as a dispersant and a viscosity modifier, and when added to the aqueous composition, the dispersibility and time-lapse of the silicon oxide-coated zinc oxide in the silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition. It also has the role of improving stability.
  • the alcohol content when the silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition contains a water-soluble polymer is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or more and 20% by mass or less. is there.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition contains a water-soluble polymer
  • the content of alcohols was set to 5% by mass or more and 20% by mass or less. The reason is as follows. That is, when the content is less than 5% by mass, the content of alcohol is too small, so that the water-soluble polymer cannot uniformly infiltrate into the alcohol and swells unevenly with moisture. .
  • the dispersibility of the silicon oxide-coated zinc oxide is lowered, making it difficult to handle, and furthermore, the temporal stability of the silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition is lowered, which is not preferable.
  • a content rate exceeds 20 mass%, the viscosity of the whole silicon oxide covering zinc oxide containing aqueous composition will become high.
  • the dispersion stability of the silicon oxide-coated zinc oxide is lowered, and the aging stability of the silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition is also lowered, which is not preferable.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing aqueous composition is prepared by mixing the above-mentioned silicon oxide-coated zinc oxide into an aqueous dispersion medium containing alcohols or an aqueous dispersion medium containing alcohols and a water-soluble polymer, and then, if necessary. Then, it can be obtained by mixing and dispersing water.
  • the amount of water in the composition may be appropriately adjusted, but considering the dispersion stability and aging stability of the silicon oxide-coated zinc oxide, a range of 15% by mass to 94% by mass is preferable. What is necessary is just to select a suitable quantity from this range as needed. By adjusting the amount of water in the above range, it can be used alone or mixed with cosmetics, and it can be sufficiently coated with the silicon oxide coating to ensure sufficient transparency when applied to the skin. A zinc-containing aqueous composition is obtained.
  • the cosmetic of this embodiment contains at least one of the silicon oxide-coated zinc oxide and the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition in the base.
  • silicon oxide-coated zinc oxide is used for ultraviolet shielding, it is preferable to use the silicon oxide-coated zinc oxide having an average particle diameter of 2 nm or more and 500 nm or less.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition contains a silicon oxide-coated zinc oxide having an average particle size of 2 nm or more and 500 nm or less. It is preferable to use it.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide is preferably 1% by mass or more and 60% by mass or less based on the total mass of the cosmetic.
  • the cosmetic of the present embodiment may contain an organic ultraviolet shielding agent, an inorganic ultraviolet shielding agent, an additive and the like within a range not impairing the effects of the present invention.
  • the organic ultraviolet shielding agent include anthranilates, cinnamic acid derivatives, salicylic acid derivatives, camphor derivatives, benzophenone derivatives, ⁇ , ⁇ '-diphenyl acrylate derivatives, benzotriazole derivatives, benzalmalonate derivatives, benzo Examples include imidazole derivatives, imidazolines, bisbenzoazolyl derivatives, p-aminobenzoic acid (PABA) derivatives, methylene bis (hydroxyphenylbenzotriazole) derivatives, and at least one selected from these groups is used. be able to.
  • PABA p-aminobenzoic acid
  • inorganic ultraviolet shielding agent examples include oxides other than zinc oxide, such as titanium oxide and cerium oxide, and at least one selected from these groups can be used as appropriate.
  • the cosmetic of the present embodiment can be obtained by blending the above-described silicon oxide-coated zinc oxide into a base such as an emulsion, cream, foundation, lipstick, blusher, or eye shadow as usual.
  • a base such as an emulsion, cream, foundation, lipstick, blusher, or eye shadow as usual.
  • water-based cosmetics that have excellent UV shielding ability, transparency, and feeling of use by blending the above-mentioned silicon oxide-coated zinc oxide into water-based cosmetics such as lotions and sunscreen gels that have been difficult to formulate in the past. You can get a fee.
  • this cosmetic as a cosmetic ingredient, it is possible to provide various cosmetics such as skin care cosmetics, makeup cosmetics, and body care cosmetics that are excellent in ultraviolet shielding ability, transparency, and feeling of use.
  • various cosmetics such as skin care cosmetics, makeup cosmetics, and body care cosmetics that are excellent in ultraviolet shielding ability, transparency, and feeling of use.
  • sunscreens and the like of body care cosmetics that require ultraviolet shielding ability.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of the present embodiment contains at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba.
  • the abundance ratio of silicon in the silicon oxide film in the Q 3 environment is Q 3 and the abundance ratio in the Q 4 environment is Q 4 , Q 3 + Q 4 ⁇ 0.6 and Q 4 / (Q 3 + Q 4 )
  • Q 3 + Q 4 ⁇ 0.6 and Q 4 / (Q 3 + Q 4 ) When ⁇ 0.5 and the decomposition rate of brilliant blue generated by the photocatalytic activity of zinc oxide particles is 3% or less, a dense and homogeneous silicon oxide film is obtained. As a result, elution of zinc ions can be further suppressed.
  • the aqueous composition containing silicon oxide-coated zinc oxide and carbomer can suppress a decrease in viscosity over time.
  • zinc oxide formed by coating silicon oxide containing an alkali metal, and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba It has the process of mixing in the solution containing water, and substituting the alkali metal in the zinc oxide formed by covering this silicon oxide with at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba.
  • the amount of alkali metal can be reduced, and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba can be contained in the silicon oxide-coated zinc oxide.
  • the method for producing silicon oxide-coated zinc oxide includes the following steps. That is, a zinc oxide aqueous suspension containing zinc oxide particles is added to an alkali metal silicate aqueous solution containing alkali metal silicate to prepare an aqueous suspension containing zinc oxide particles and alkali metal silicate. Adding an acid to the aqueous suspension, adding an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of magnesium salt, calcium salt and barium salt to the aqueous suspension to which the acid has been added; Ion-exchange of alkali metal ions derived from the metal silicate with at least one ion selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba.
  • the amount of alkali metal can be reduced, and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba can be contained in the silicon oxide-coated zinc oxide. Therefore, even when applied to water-based materials such as water-based cosmetics, fluctuations in the hydrogen ion index (pH) of the water-based material can be suppressed, and thus the stability of the quality of the water-based material can be maintained. Silicon oxide-coated zinc oxide can be produced easily and inexpensively.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide-containing composition of this embodiment since it contains the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment, not only oil-based materials such as water-in-oil (W / O) materials but also water-based materials Even when applied to the above, fluctuations in the hydrogen ion exponent (pH) can be suppressed. Therefore, quality stability can be maintained.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of this embodiment is contained in the base, not only oil-based cosmetics such as water-in-oil type (W / O) but also water-based cosmetics are used. Even when applied, fluctuations in the hydrogen ion index (pH) can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress deterioration in performance as cosmetics, discoloration, increase / decrease in viscosity, and the like due to fluctuations in the hydrogen ion index (pH), and it is possible to maintain quality stability.
  • oil-based cosmetics such as water-in-oil type (W / O) but also water-based cosmetics are used.
  • PH hydrogen ion index
  • Example 1 Zinc oxide particles (average particle size 35 nm; manufactured by Sumitomo Osaka Cement) and water were mixed, followed by ultrasonic dispersion to prepare a zinc oxide aqueous suspension having a zinc oxide content of 20% by mass. Next, this aqueous zinc oxide suspension is added to an aqueous sodium silicate solution containing 20% by mass of sodium silicate in terms of silicon oxide based on the mass of zinc oxide particles in the aqueous zinc oxide suspension. Stir to a suspension.
  • the suspension was then warmed to 60 ° C., and diluted hydrochloric acid was gradually added while stirring the suspension to adjust the pH to 6.5-7. Thereafter, the mixture was allowed to stand for 2 hours, and then a calcium chloride aqueous solution (25% by mass of calcium chloride dihydrate) having the same mass as that of the zinc oxide particles in the suspension was further added and stirred for another 2 hours. Left to stand. Next, the suspension was subjected to solid-liquid separation with a centrifuge, and the obtained solid was washed with water. Thereafter, the solid was dried at 150 ° C., and further subjected to heat treatment (baking) at 500 ° C. for 2 hours to produce the silicon oxide-coated zinc oxide of Example 1.
  • Baking heat treatment
  • Example 2 In accordance with Example 1, a silicon oxide-coated zinc oxide was produced. Next, the silicon oxide-coated zinc oxide and 2-propanol were mixed and then ultrasonically dispersed to prepare a silicon oxide-coated zinc oxide 2-propanol suspension having a silicon oxide-coated zinc oxide content of 10% by mass. .
  • the suspension was heated to 60 ° C., and ammonia water and water were added to the suspension while stirring to adjust the pH to 10-11.
  • the amount of water added was 120% by mass with respect to tetramethoxysilane in the tetramethoxysilane 2-propanol solution added later.
  • Example 3 In accordance with Example 1, a silicon oxide-coated zinc oxide was produced. Next, the silicon oxide-coated zinc oxide and 2-propanol were mixed and then ultrasonically dispersed to prepare a silicon oxide-coated zinc oxide 2-propanol suspension having a silicon oxide-coated zinc oxide content of 10% by mass. .
  • the suspension was heated to 60 ° C., and ammonia water and water were added to the suspension while stirring to adjust the pH to 10-11.
  • the amount of water added was 120% by mass with respect to tetramethoxysilane in the tetramethoxysilane 2-propanol solution added later.
  • a tetramethoxysilane 2-propanol solution was slowly added dropwise to this suspension so that the amount of tetramethoxysilane dropped into silicon oxide was 15% by mass with respect to the total mass of zinc oxide. Stirring was continued for an hour.
  • this suspension was subjected to solid-liquid separation with a centrifuge, and the obtained solid was dried at 120 ° C. and subjected to heat treatment (calcination) at 500 ° C. for 2 hours, to form a silicon oxide-coated zinc oxide Was made.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide and water were mixed and then ultrasonically dispersed to prepare a silicon oxide-coated zinc oxide aqueous suspension having a silicon oxide-coated zinc oxide content of 10% by mass.
  • an aqueous calcium chloride solution (calcium chloride dihydrate 25% by mass) having the same mass as the silicon oxide-coated zinc oxide in the suspension was added and stirred, and allowed to stand for 2 hours.
  • the viscosity of this composition was measured using a viscometer BII viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) under the conditions of 20 ° C. and 30 rpm, and was 7.8 Pa ⁇ s. A predetermined amount was sampled from this composition, and the sample collected was held at 40 ° C. using a thermostatic bath, and the viscosity was measured under a condition of 20 ° C. and 30 rpm every predetermined time. The results of this viscosity are shown in FIG.
  • Example 4 Zinc oxide particles (average particle size 35 nm; manufactured by Sumitomo Osaka Cement) and water were mixed and then ultrasonically dispersed to prepare a zinc oxide aqueous suspension having a zinc oxide concentration of 50 g / L (5% by mass). Next, the suspension was heated to 80 ° C., and while stirring the suspension, an aqueous sodium silicate solution was added to the zinc oxide so as to be 10% by mass in terms of silicon oxide, and aged for 10 minutes. did. Next, while stirring this suspension, dilute sulfuric acid was added over 60 minutes to adjust the pH to 6.5, followed by aging for 30 minutes.
  • a silicon oxide-coated zinc oxide aqueous suspension having a silicon oxide-coated zinc oxide content of 10% by mass.
  • an aqueous calcium chloride solution (calcium chloride dihydrate 25% by mass) having the same mass as the silicon oxide-coated zinc oxide in the suspension was added and stirred, and allowed to stand for 2 hours.
  • solid-liquid separation by a centrifugal separator of this suspension was repeated three times, and the obtained solid was dried at 150 ° C. to produce the silicon oxide-coated zinc oxide of Example 4.
  • an aqueous solution having the same concentration and mass as the calcium chloride aqueous solution used first is added to the solid material obtained by the same conditions, that is, solid-liquid separation, and centrifuged. Solid-liquid separation was performed using a separator.
  • Example 5 To the zinc oxide particles (average particle size 35 nm; manufactured by Sumitomo Osaka Cement), an aqueous sodium silicate solution was added to the zinc oxide particles so as to be 9% by mass in terms of silicon oxide, and the suspension was stirred vigorously. did. While stirring this suspension, dilute hydrochloric acid was gradually added to adjust the pH to 7, and the mixture was allowed to stand for 4 hours. Then, silicon oxide gradually deposited on the surface of the zinc oxide particles, and a film was formed on this surface. Next, this suspension was subjected to solid-liquid separation with a centrifuge, washed with water, and the obtained solid was heated and dried at 105 ° C. for 24 hours to prepare surface-modified zinc oxide.
  • dilute hydrochloric acid was gradually added to adjust the pH to 7, and the mixture was allowed to stand for 4 hours.
  • silicon oxide gradually deposited on the surface of the zinc oxide particles, and a film was formed on this surface.
  • this suspension was subjected to solid-liquid separation with a centr
  • the surface-modified zinc oxide and water were mixed and then subjected to ultrasonic dispersion to prepare a surface-modified zinc oxide aqueous suspension having a surface-modified zinc oxide content of 10% by mass.
  • an aqueous calcium chloride solution (25% by mass of calcium chloride dihydrate) having the same mass as the surface-modified zinc oxide in the suspension was added and stirred, and allowed to stand for 2 hours.
  • solid-liquid separation by a centrifugal separator of this suspension was repeated three times, and the obtained solid was dried at 150 ° C. to produce the silicon oxide-coated zinc oxide of Example 5.
  • an aqueous solution having the same concentration and mass as the calcium chloride aqueous solution used first is added to the solid material obtained by the same conditions, that is, solid-liquid separation, and centrifuged. Solid-liquid separation was performed using a separator.
  • Example 7 A suspension containing sodium silicate was prepared according to Example 1. The suspension was then warmed to 60 ° C., and diluted hydrochloric acid was gradually added while stirring the suspension to adjust the pH to 6.5-7. Thereafter, the mixture was allowed to stand for 2 hours. Further, a magnesium chloride aqueous solution (magnesium chloride hexahydrate 25% by mass) having the same mass as that of the zinc oxide particles in the suspension was added and stirred, and the mixture was further allowed to stand for 2 hours. did. Next, the suspension was subjected to solid-liquid separation with a centrifuge, and the obtained solid was washed with water. Thereafter, the solid was dried at 150 ° C., and further subjected to heat treatment (firing) at 500 ° C. for 2 hours, thereby producing the silicon oxide-coated zinc oxide of Example 7.
  • Example 8 Zinc oxide particles (average particle size 250 nm; manufactured by Sumitomo Osaka Cement) and water were mixed and then ultrasonically dispersed to prepare a zinc oxide aqueous suspension having a zinc oxide content of 50 mass%. Subsequently, this zinc oxide aqueous suspension is added to a sodium silicate aqueous solution containing 20% by mass of sodium silicate in terms of silicon oxide with respect to the mass of zinc oxide particles in the zinc oxide aqueous suspension and stirred vigorously. And made into a suspension.
  • the suspension was then warmed to 60 ° C., and the pH was adjusted to 6 by gradually adding dilute hydrochloric acid while stirring the suspension. Thereafter, the mixture was allowed to stand for 2 hours, and further an aqueous calcium chloride solution (25% by mass of calcium chloride dihydrate) having the same mass as that of the zinc oxide particles in the suspension was added and stirred. did.
  • the suspension was subjected to solid-liquid separation with a centrifuge, and the obtained solid was washed with water. Thereafter, the solid was dried at 150 ° C., and further subjected to heat treatment (firing) at 500 ° C. for 2 hours, thereby producing the silicon oxide-coated zinc oxide of Example 8.
  • Zinc oxide particles (average particle size 35 nm; manufactured by Sumitomo Osaka Cement) and water were mixed and then ultrasonically dispersed to prepare a zinc oxide aqueous suspension having a zinc oxide content of 20% by mass. Subsequently, this zinc oxide aqueous suspension is added to a sodium silicate aqueous solution containing 20% by mass of sodium silicate in terms of silicon oxide with respect to the mass of zinc oxide particles in the zinc oxide aqueous suspension and stirred vigorously. And made into a suspension.
  • Comparative Example 2 A silicon oxide-coated zinc oxide was produced according to Comparative Example 1. Next, the silicon oxide-coated zinc oxide and 2-propanol were mixed and then ultrasonically dispersed to prepare a silicon oxide-coated zinc oxide 2-propanol suspension having a silicon oxide-coated zinc oxide content of 10% by mass. .
  • this suspension was heated to 60 ° C., and while stirring this suspension, aqueous ammonia and water were added to adjust the pH to 10-11.
  • the amount of water added was 120% by mass with respect to tetramethoxysilane in the tetramethoxysilane 2-propanol solution added later.
  • Zinc oxide particles (average particle size 35 nm; manufactured by Sumitomo Osaka Cement) and water were mixed and then ultrasonically dispersed to prepare a zinc oxide aqueous suspension having a zinc oxide concentration of 50 g / L (5% by mass).
  • the suspension was heated to 80 ° C., and while stirring the suspension, an aqueous sodium silicate solution was added to the zinc oxide so as to be 10% by mass in terms of silicon oxide, and aged for 10 minutes. did.
  • dilute sulfuric acid was added over 60 minutes to adjust the pH to 6.5, followed by aging for 30 minutes.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of Examples 1 to 8 has a higher content of either Ca or Mg than the silicon oxide-coated zinc oxide of Comparative Examples 1 to 4, and It was found that the content was low and therefore the elution of Na was small. Therefore, it turned out that the fluctuation
  • Example 1 since the difference between Example 1 and Comparative Example 1 is the presence or absence of a calcium and sodium substitution step, the pH of Example 1 in which the substitution step was performed was that of Comparative Example 1 in which the substitution step was not conducted. It was closer to 7 than pH. That is, by replacing sodium with calcium, it was confirmed that the sodium content decreased, the calcium content increased, and the pH variation to the alkali side was small. Similarly, by comparing Examples 2, 3 and Comparative Example 2, Example 4 and Comparative Example 3, Example 5 and Comparative Example 4, Example 6 and Comparative Example 5, respectively, calcium or magnesium and sodium It was confirmed that the change of pH to the alkali side can be suppressed by substituting.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of Examples 2 and 3 has a Q 3 + Q 4 value and Q 4 / (Q indicating the degree of condensation of silicon oxide as compared with the silicon oxide-coated zinc oxide of Examples 1 and 4 to 8. 3 + Q 4) value is high, it was confirmed zinc dissolution rate is low.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of the present invention contains at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and Ba
  • the silicon oxide-coated zinc oxide is applied to water-based materials such as water-based cosmetics.
  • the fluctuation of the hydrogen ion index (pH) of the water-based material can be suppressed.
  • the silicon oxide-coated zinc oxide of the present invention can maintain the stability of the quality of the aqueous material, the aqueous cosmetic that requires suppression of fluctuations in the hydrogen ion index (pH) of the aqueous material.
  • the degree of freedom of prescription when applied to can be improved, and its industrial value is great.

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Abstract

本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、酸化亜鉛粒子の表面を酸化ケイ素被膜により被覆した酸化ケイ素被覆酸化亜鉛であり、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有する。

Description

酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とその製造方法及び酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物並びに化粧料
本発明は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とその製造方法及び酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物並びに化粧料に関する。
本願は、2013年11月13日に、日本に出願された特願2013-235347号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
紫外線は、サンタンやサンバーンのみでなく、老化現象や皮膚癌の原因ともなり得るといわれている。そこで、紫外線遮蔽剤が化粧料の分野において広く用いられている。
例えば、紫外線遮蔽剤は、ベンゾフェノン系、メトキシケイ皮酸系、ジベンゾイルメタン系等の有機系紫外線吸収剤や、酸化亜鉛、酸化チタン等の無機系紫外線散乱剤が一般に用いられている。
しかし、有機系紫外線吸収剤は、熱や長時間の紫外線照射により劣化する虞があること、1種類の有機系紫外線吸収剤のみでは幅広い紫外線を吸収することができないことから、紫外線の吸収波長の異なる複数種の有機系紫外線吸収剤を組み合わせて使用する必要があること等の問題点がある。
一方、無機系紫外線散乱剤は、熱や長時間の紫外線照射による劣化が無く、耐候性、耐熱性等に優れており、幅広い波長領域の紫外線を散乱させることができるという利点がある。ところで、このような利点を有する無機系紫外線散乱剤においても、以下のような問題点があった。すなわち、紫外線のみならず可視光線をも散乱することから、このような無機系紫外線散乱剤を化粧料等に大量に配合すると、白色っぽくなり易いという問題点があった。そこで、このような問題点に対応するために、無機系紫外線散乱剤を有機系紫外線吸収剤と適宜組合せて利用することが行われている。
近年、水系の化粧料は、油系の化粧料と比べてべたつきがなく、サラッとした使用感が得られることから、サンスクリーン、乳液、クリーム等の各種化粧料として特に使用されている。このような化粧料においては、無機系紫外線散乱剤として、主に酸化チタンと酸化亜鉛が用いられている。
ところで、酸化亜鉛には光触媒活性がある。従って、化粧料に使用する際には、その配合量や共存する他の配合成分について厳選しなければならないという煩雑性がある。そこで、酸化亜鉛の光触媒活性を抑制する目的で、酸化亜鉛の表面を、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の低活性の物質で被覆した表面被覆酸化亜鉛が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
ところで、水系の化粧料に酸化亜鉛を用いる場合には、水系の化粧料特有の問題点が生じる。すなわち、酸化亜鉛が両性金属の酸化物であることから、酸およびアルカリに容易に溶解し、また水にも微量溶解し、その結果、亜鉛イオンを放出するという点である。したがって、水系の化粧料に酸化亜鉛を用いる場合には、溶出する亜鉛イオンが、有機系紫外線吸収剤、及び増粘剤等の水溶性高分子等と反応してしまい、化粧料としての性能の低下、変色及び粘度の増減等の問題が生じる虞があった。すなわち、処方の自由度が制限されるという問題点があった。
特に、増粘剤として汎用されるカルボキシビニルポリマー等のカルボマーと酸化亜鉛とを併用すると、溶出した亜鉛イオンとカルボマーのカルボキシレート基(COO)とが反応することにより、カルボマーのゲル構造が破壊され、粘度が低下するという問題点がある。そこで、亜鉛イオンの溶出を抑制するために、表面を酸化ケイ素等の無機化合物で被覆した表面被覆酸化亜鉛が提案されている(例えば、特許文献3、4参照)。
特許第2851885号公報 特許第3848458号公報 特許第3520785号公報 特許第4836232号公報
しかしながら、特許文献1~4に記載されているような表面被覆酸化亜鉛を水系の化粧料に適用した場合、水系の化粧料の水素イオン指数(pH)がアルカリ側(7<)に変化し、品質安定性に劣るという問題点があった。
特に最近の化粧料では、より水に近い質感にするために水の含有量を増加させる傾向がある。水の含有量を増加させた場合、水素イオン指数の増大により品質が低下するという問題が顕在化してきている。
 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、水素イオン指数(pH)の変動を抑制できる酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とその製造方法及び酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物並びに化粧料を提供することを目的とする。
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下の発明を見出した。すなわち、酸化亜鉛粒子の表面を酸化ケイ素被膜で被覆した酸化ケイ素被覆酸化亜鉛において、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有するとき、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を水系の化粧料等の水系材料に適用した場合においても、水系材料の水素イオン指数(pH)が変動することなく、品質安定性を維持することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、
[1]本発明の第一の態様である、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、酸化亜鉛粒子の表面を酸化ケイ素被膜により被覆した酸化ケイ素被覆酸化亜鉛であって、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする。
[2]本発明の第二の態様である、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法は、酸化亜鉛粒子の表面にアルカリ金属を含有する酸化ケイ素を被覆した酸化亜鉛と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを、水を含む溶液中にて混合し、前記酸化ケイ素を被覆した酸化亜鉛中のアルカリ金属を、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種にて置換する工程を有することを特徴とする。
[3]本発明の第三の態様である、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法は、酸化亜鉛粒子を含む酸化亜鉛水系懸濁液を、アルカリ金属ケイ酸塩を含むアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に加えて、前記酸化亜鉛粒子と前記アルカリ金属ケイ酸塩を含む水系懸濁液を調製する工程と、前記水系懸濁液に酸を添加する工程と、前記酸を添加した水系懸濁液にマグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液を添加し、前記アルカリ金属ケイ酸塩に由来するアルカリ金属イオンを、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のイオンにてイオン交換する工程と、を有することを特徴とする。
[4]本発明の第四の態様である、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物は、本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を含有してなることを特徴とする。
[5]本発明の第五の態様である、化粧料は、本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を基剤中に含有してなることを特徴とする。
本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛によれば、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有するので、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を水系の化粧料等の水系材料に適用した場合においても、水系材料の水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。したがって、水系材料の品質の安定性を維持することができる。
本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法によれば、酸化亜鉛粒子の表面にアルカリ金属を含有する酸化ケイ素を被覆した酸化亜鉛と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを、水を含む溶液中にて混合し、この酸化ケイ素を被覆した酸化亜鉛中のアルカリ金属を、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種にて置換する工程を有する。その結果、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛にMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有させることができる。したがって、水系の化粧料等の水系材料に適用した場合においても、水系材料の水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができ、したがって、水系材料の品質の安定性を維持することができる酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製することができる。
本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法によれば、酸化亜鉛粒子を含む酸化亜鉛水系懸濁液を、アルカリ金属ケイ酸塩を含むアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に加えて、前記酸化亜鉛粒子と前記アルカリ金属ケイ酸塩を含む水系懸濁液を調製する工程と、前記水系懸濁液に酸を添加する工程と、前記酸を添加した水系懸濁液にマグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液を添加し、前記アルカリ金属ケイ酸塩に由来するアルカリ金属イオンを、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のイオンにてイオン交換する工程と、を有する。その結果、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛にMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有させることができる。したがって、水系の化粧料等の水系材料に適用した場合においても、水系材料の水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができ、したがって、水系材料の品質の安定性を維持することができる酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製することができる。
本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物によれば、本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を含有するので、油中水型(W/O)材料等の油系材料に適用する場合はもとより、水系材料に適用した場合においても、水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。したがって、品質の安定性を維持することができる。
本発明の化粧料によれば、本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を基剤中に含有するので、油中水型(W/O)等の油系化粧料に適用する場合はもとより、水系化粧料に適用した場合においても、水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。したがって、品質の安定性を維持することができる。
本発明の実施例3の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物の粘度の経時変化を示す図である。
本発明は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とその製造方法及び酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物並びに化粧料に関する。更に詳しくは、スキンケア化粧品、メイクアップ化粧品、ボディケア化粧品等の各種化粧品、特に、紫外線遮蔽機能が求められる化粧水、日焼け止めジェル、乳液、クリーム、ファンデーション、口紅、頬紅、アイシャドー等に用いて好適な酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とその製造方法及び酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物、並びに、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を基剤中に含む化粧料に関する。
以下に本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とその製造方法及び酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物並びに化粧料を実施するための好ましい形態について説明する。
なお、以下の実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
[酸化ケイ素被覆酸化亜鉛]
本発明の一実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、酸化亜鉛粒子の表面を酸化ケイ素被膜により被覆した酸化ケイ素被覆酸化亜鉛であり、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有する。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均粒子径は必要に応じて選択できるが、2nm以上かつ500nm以下であることが好ましく、より好ましくは5nm以上かつ400nm以下、さらに好ましくは10nm以上かつ400nm以下である。
なお、本実施形態における「平均粒子径」とは、以下の方法で求められる値である。すなわち、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を、透過型電子顕微鏡(TEM)等を用いて観察した場合に、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を所定数、例えば、200個、あるいは100個を選び出す。そして、これら酸化ケイ素被覆酸化亜鉛各々の最長の直線部分(最大長径)を測定し、これらの測定値を加重平均して求めた数値である。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛同士が凝集している場合には、この凝集体の凝集粒子径を測定するのではない。この凝集体を構成している酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の粒子(一次粒子)を所定数測定し、平均粒子径とする。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均粒子径を上記の範囲に限定した理由としては、以下の理由が挙げられる。平均粒子径が2nm未満では、酸化亜鉛の結晶構造が空間群No.186、P6mc、a=0.32498nm、c=0.52066nmであることから、十分な結晶性が得られず、酸化亜鉛の紫外線遮蔽性能が低下するので好ましくない。一方、平均粒子径が500nmを超えると、粒子の可視光線の散乱強度が粒子径に依存することから、化粧料等に配合した場合に透明性を維持するのが難しくなる虞がある。
なお、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均粒子径は小さいほど、化粧料に配合した場合に使用時の透明性を高くするのに適している。一方、平均粒子径が大きいほど、紫外線の散乱強度も高くなり、長波長までの紫外線を遮蔽することができる。そこで、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均粒子径は、目的とする化粧料の透明性及び紫外線の遮蔽性に合わせて適宜選択すればよい。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛における酸化亜鉛粒子の含有率は必要に応じて選択できるが、50質量%以上かつ99質量%以下が好ましく、より好ましくは70質量%以上かつ95質量%以下、さらに好ましくは70質量%以上かつ90質量%以下である。
ここで、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛中の酸化亜鉛粒子の含有率が50質量%未満では、所望の紫外線遮蔽効果を得ることができない可能性がある。そのような酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を基剤中に含む化粧料において、所望の紫外線遮蔽効果を得ようとすると、大量の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を使用しなければならなくなるので好ましくない。一方、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛中の酸化亜鉛粒子の含有率が99質量%を超えると、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛における酸化亜鉛粒子の割合が高くなりすぎてしまう可能性がある。その結果、酸化亜鉛粒子の表面を酸化ケイ素被膜で十分に覆うことができなくなり、酸化亜鉛の光触媒活性や亜鉛イオンの溶出抑制が不十分となる可能性がある。その結果、化粧料においてナチュラルオイル、有機系紫外線吸収剤等の有機系有効成分と併用した場合の処方安定性を損なう虞があるため好ましくない。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛における酸化ケイ素の含有率は、酸化亜鉛の平均粒子径に応じて適宜調整すればよい。例えば、平均粒子径が50nm以下の酸化亜鉛に関しては、酸化ケイ素の含有率は3質量%以上かつ45質量%以下であることが好ましい。平均粒子径が50nmを超えるような酸化亜鉛に関しては、酸化ケイ素の含有率は1質量%以上かつ35質量%以下であることが好ましい。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有している。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛における、酸化ケイ素被膜に含まれるMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の合計の質量百分率は、酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属の質量百分率より大であることが好ましい。さらに、酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属の質量百分率の、酸化ケイ素被膜に含まれるMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の合計の質量百分率に対する比(アルカリ金属の質量百分率/(Mg、Ca及びBaの質量百分率)は、0.001以上かつ0.6以下であることが好ましく、より好ましくは0.01以上かつ0.5以下、さらに好ましくは0.1以上かつ0.4以下である。
本発明において、アルカリ金属とは、一般的に知られているものを指し、具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム及びフランシウムからなる群から選択される少なくとも1種を意味する。
ここで、酸化ケイ素被膜に含まれるMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の合計の質量百分率を、酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属の質量百分率より大とした理由は、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の初期における水素イオン指数(pH)の変動要因は、亜鉛イオンの溶出ではなく、酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属イオンの溶出が主要因であるからである。
ところで、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の酸化ケイ素被膜中に含まれる場合、水への溶解度が低いケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸バリウム等として存在する。そのため、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の酸化ケイ素被膜中に含まれたとしても、ほとんど溶出することはない。従って、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛中に含まれるアルカリ金属イオンを、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素にて置換して、さらに、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛における、酸化ケイ素被膜に含まれるMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の合計の質量百分率を、酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属の質量百分率より大とすれば、以下の効果を得ることができる。すなわち、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛中に含まれるアルカリ金属イオンの溶出をより抑制することができる。そして、その結果、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。
すなわち、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の酸化ケイ素被膜中に含まれるアルカリ金属を、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素にて置換することにより、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の酸化ケイ素被膜中に含まれるアルカリ金属は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の酸化ケイ素被膜から除去される。一方、酸化ケイ素被膜中に含まれるアルカリ金属と置換されたMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素は、前記置換後には、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の酸化ケイ素被膜中に存在する。これらの置換されたMg、Ca、Baは、水への溶解度が低いケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸バリウム等として存在する。上記工程の結果、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛における酸化ケイ素被膜に含まれるMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の合計の質量百分率は、酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属の質量百分率より大となり、水系材料と混合しても、アルカリ金属の溶出が抑制され、水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛における酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属の質量百分率は、0.8質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.6質量%以下、さらに好ましくは0.2質量%以下である。
酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属の質量百分率の下限値は任意に選択できる。アルカリ金属の質量百分率は0%でもよく、他の例を挙げれば、例えば、0.0001質量%以上や0.001質量%以上などであってもよい。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛における酸化ケイ素被膜に含まれるMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の合計の質量百分率は、0.01質量%以上かつ1質量%以下であることが好ましい。
 本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛(酸化ケイ素被膜)に含まれるアルカリ金属、Mg、Ca及びBaの質量百分率(質量%)は、原子吸光分析法により測定することができる。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛では、酸化亜鉛粒子の光触媒活性によって生じるブリリアントブルーの分解率は3%以下であることが好ましく、より好ましくは2%以下、さらに好ましくは1%以下である。ブリリアントブルーの分解率の測定は後述する。
ここで、酸化亜鉛粒子の光触媒活性によって生じるブリリアントブルーの分解率を3%以下であることが好ましいとした理由を以下に述べる。その理由は、このブリリアントブルーの分解率が3%以下であれば、酸化亜鉛粒子の光触媒活性が抑制されていることとなるので、酸化亜鉛粒子を覆っている酸化ケイ素被膜の均質性も高いことを意味するからである。ここで、酸化亜鉛粒子を覆っている酸化ケイ素被膜の均質性が高いとは、被覆むらがないこと、被膜が局在化していないこと、ピンホール等がないことを示す。ブリリアントブルーの分解率は、酸化亜鉛粒子の光触媒活性の指標として用いられる。酸化亜鉛粒子の光触媒反応は、基本的に酸化亜鉛粒子の表面にて起こる。すなわち、酸化亜鉛粒子の光触媒活性によって生じるブリリアントブルーの分解率が低いということは、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の表面に、酸化亜鉛粒子が露出している箇所が少ないことを示す。
なお、ブリリアントブルーの分解率が3%を超えていた場合、酸化亜鉛粒子の光触媒活性が抑制されていないので、酸化亜鉛粒子の表面が酸化ケイ素被膜により部分的に覆われていることとなる。すなわち、酸化ケイ素被膜の均質性が低いことを意味する。
このブリリアントブルーの分解率の測定方法は、次の通りである。
まず、ブリリアントブルーを所定の含有率(例えば、5ppm)に調整したブリリアントブルー水溶液を用意する。次いで、このブリリアントブルー水溶液から所定量をスクリュー管に採取する。次いで、この採取したブリリアントブルー水溶液に、酸化亜鉛換算で、この液の質量の1質量%の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を投入し、超音波分散して、懸濁液を調製する。次いで、この懸濁液に、所定の波長の紫外線を所定距離(例えば、10cm)から所定時間(例えば、6時間)照射する。
紫外線照射ランプとしては、例えば、殺菌ランプGL20(波長253.7nm、紫外線出力7.5W:東芝社製)を用いることができる。
次いで、この紫外線が照射された懸濁液から上澄み液を採取する。原子吸光光度法により、上記のブリリアントブルー水溶液及び上澄み液それぞれの吸光光度スペクトルを測定する。これらの測定値を用いて、下記の式(1)により、ブリリアントブルーの分解率Dを算出する。
D=(A-A)/A・・・(1)
但し、上記の式(1)において、Aはブリリアントブルー水溶液(5ppm)の吸光光度スペクトルの吸収極大波長(630nm)における吸光度であり、Aは上記の上澄み液の吸光光度スペクトルの吸収極大波長における吸光度である。
なお、通常の酸化亜鉛(平均粒子径35nm;住友大阪セメント製)について、上記の方法に基づきブリリアントブルーの分解率を測定した結果、90%であった。これにより、この酸化亜鉛(平均粒子径35nm;住友大阪セメント製)では、光触媒活性があるとブリリアンブルーの分解率が高いことが確認された。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛では、酸化ケイ素被膜中のケイ素のQ環境における存在比をQとし、Q環境における存在比をQとしたとき、Q+Q≧0.6、かつQ/(Q+Q)≧0.5であることが好ましい。好ましい理由及びQについて、以下に述べる。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛中の酸化ケイ素の縮合度、すなわち縮合の程度は、以下の方法で知ることができる。すなわち、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛について、固体29Siを用いたMAS-核磁気共鳴(NMR)分光法により、NMRスペクトルを測定する。そして、このNMRスペクトルのピーク面積比から、Q、Q、Q、Q、Qそれぞれの環境に帰属されるシグナルの面積比を測定することで、縮合度を容易に知ることができる。
ここで、Q(n=0~4)とは、酸化ケイ素の構成単位であるSiO四面体単位の酸素原子のうちの架橋酸素原子、すなわち2つのSiと結合している酸素原子の数に応じて決まる化学的構造のことである。
これらQ、Q、Q、Q、Qそれぞれの環境に帰属されるシグナルの面積比を、Q、Q、Q、Q、Qと表記する。ただし、Q+Q+Q+Q=1である。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の酸化ケイ素被膜中のケイ素のQ環境における存在比をQとし、Q環境における存在比をQとしたとき、Q+Q≧0.6、かつQ/(Q+Q)≧0.5であることが好ましい。
ここで、Q+Q≧0.6は満足するものの、Q/(Q+Q)が0.5未満(Q/(Q+Q)<0.5)の場合、酸化ケイ素被膜中の酸化ケイ素の縮合が十分に進行しておらず、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の亜鉛イオンの溶出抑制効果が十分に得られない虞があるので好ましくない。
[酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法]
(1)第1の実施形態
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法は、以下の方法である。すなわち、酸化亜鉛粒子の表面にアルカリ金属を含有する酸化ケイ素を被覆してなる酸化亜鉛と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを、水を含む溶液中にて混合し、この酸化ケイ素を被覆したアルカリ金属を、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種にて置換する工程(以下、「置換工程」と言う。)を有する製造方法である。
次に、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法について詳細に説明する。
アルカリ金属を含有する酸化ケイ素を被覆した酸化亜鉛としては、ケイ酸ソーダ等のアルカリ金属を含有するケイ酸塩と、酸化亜鉛粒子と、を反応させて、酸化亜鉛粒子の表面に酸化ケイ素を被覆させたものを用いてもよい。あるいは、市販品の酸化ケイ素で被覆された酸化亜鉛を用いてもよい。
酸化亜鉛粒子の表面に酸化ケイ素を被覆させる方法としては、例えば、特開平03-183620号公報、特開平11-256133号公報、特開平11-302015号公報、特開2007-016111号公報に記載されている方法を用いることができる。
なお、ケイ酸塩と酸化亜鉛を反応させるとき、または反応させた後には、アルミン酸ナトリウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、または硫酸チタニル等を添加し、酸化ケイ素被膜中に酸化アルミニウム、または酸化チタン等を含有させたり、酸化ケイ素被膜の表面に、酸化アルミニウムの被膜や酸化チタンの被膜を形成したりしてもよい。
酸化亜鉛粒子の表面に酸化ケイ素と酸化アルミニウムを被覆させる方法は、必要に応じて選択できるが、例えば、以下の方法を挙げることができる。まず、酸化亜鉛粒子と水を混合し、次いで、超音波分散し、酸化亜鉛水系懸濁液を調製する。
次いで、この懸濁液を加温し、この懸濁液を撹拌しながら、ケイ酸ナトリウム水溶液を加え、10分~60分間熟成する。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、希硫酸等の酸を添加してpHを5~9に調整し、30分~5時間熟成する。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、アルミン酸ナトリウムの水溶液を加え、10分間~60分間熟成する。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、希硫酸を添加してpHを5~9に調整し、30分~5時間熟成する。
次いで、この反応液を固液分離し、得られた反応物を水等の溶媒を用いて洗浄し、さらに、100℃~200℃程度にて乾燥し、アルカリ金属を含有する酸化ケイ素にて被覆した酸化亜鉛粒子を得る。
「置換工程」
置換工程は、酸化亜鉛粒子の表面を、アルカリ金属を含有する酸化ケイ素にて被覆した工程の後で行う必要がある。その理由は、アルカリ金属を含むケイ酸塩と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを、単に水を含む溶液中で混合すると、不純物としてケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム及びケイ酸バリウムの少なくとも1種沈殿が生成するからである。そこで、置換工程は、ケイ酸塩を中和反応等させることによって、酸化ケイ素により酸化亜鉛を被覆する工程の後から、乾燥工程の後までの、いずれかの段階に組み込むことが好ましい。そのような方法によれば、反応プロセスを低減することができ、低コストにて、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を得ることができる。
まず最初に、アルカリ金属を含有する酸化ケイ素が被覆された酸化亜鉛と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを、水を含む溶液中に加え、混合する。
水を含む溶液としては、特に限定されず、必要に応じて選択できる。例えば、水、または、水および水と相溶可能な溶媒を混合してなる溶液が用いられる。
水と相溶可能な溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール等のプロトン性極性溶媒、アセトン、テトラヒドロフラン等の非プロトン性極性溶媒が好ましく挙げられる。中でもメタノール、エタノール、2-プロパノール等のプロトン性極性溶媒がより好ましい。
この混合処理における反応温度は、特に限定されず、必要に応じて選択できる。酸化ケイ素が被覆された酸化亜鉛と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種と、水を含む溶液と、を含む混合液中の溶媒の凝固点以上であればよい。
また、混合液を静置したままでも反応は進行するが、反応効率を高めるためには、混合液を撹拌しながら反応させることが好ましい。
反応時間は、特に限定されず、必要に応じて選択できる。1時間以上の反応時間が好ましい。
この混合処理により、酸化ケイ素が被覆された酸化亜鉛中のアルカリ金属は、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種にて置換されて、酸化ケイ素が被覆された酸化亜鉛から混合液中に溶出する。一方、アルカリ金属と置換したMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のイオンは、アルカリ金属との置換により酸化ケイ素被覆酸化亜鉛に取り込まれ、その結果、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含む酸化ケイ素被覆酸化亜鉛となる。
混合液中に含まれるMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の含有量は、特に限定されず、必要に応じて選択できる。酸化ケイ素が被覆された酸化亜鉛中のNa、K等のアルカリイオンを、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のイオンにてイオン交換するためには、酸化ケイ素が被覆された酸化亜鉛中のアルカリ金属のモル当量の総和以上であることが好ましい。
Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を供するための原料としては、これらの元素を含む無機塩であればよく、特に限定されない。例えば、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化バリウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸バリウム等が好適に用いられる。
これらの原料は、固体のまま用いてもよく、水溶液とした状態で用いてもよい。
次に、この置換工程により生成した酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を含有する混合液を、常圧濾過、減圧濾過、加圧濾過、遠心分離等により固液分離する。得られた固形物を水等の溶媒を用いて洗浄することにより、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛が得られる。
なお、得られた酸化ケイ素被覆酸化亜鉛中のアルカリ金属の含有量をさらに低減させるためには、固液分離後、再度、得られた酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを、水を含む溶液中で混合させ、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛中のアルカリ金属と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種との置換工程を行うことが好ましい。この置換工程は、複数回繰り返すことがより好ましい。
このようにして得られた酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、水を含んでいるので、この水を除くために乾燥させることが好ましい。
乾燥温度は、特に限定されないが、通常、100℃以上の温度にて乾燥することが好ましい。また、80℃以下の低温にて乾燥する場合には、減圧乾燥が好ましい。
(2)第2の実施形態
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法は、以下の工程を含む。すなわち、酸化亜鉛粒子を含む酸化亜鉛水系懸濁液を、アルカリ金属ケイ酸塩を含むアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に加えて、酸化亜鉛粒子とアルカリ金属ケイ酸塩を含む水系懸濁液を調製する工程と、水系懸濁液に酸を添加する工程と、酸を添加した水系懸濁液にマグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液を添加し、アルカリ金属ケイ酸塩に由来するアルカリ金属イオンを、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のイオンにてイオン交換する工程と、を有する製造方法である。
 なお、亜鉛イオンの溶出を低減させるために、イオン交換する工程の前後のいずれかにおいて、アルカリ金属を含む酸化ケイ素が被覆された酸化亜鉛を、シリコン(Si)アルコキシドやチタン(Ti)アルコキシドと反応させて、酸化亜鉛上の酸化ケイ素被膜上に、さらに酸化ケイ素被膜を形成したり、酸化チタン被膜を形成したり、あるいは、酸化ケイ素と酸化チタンの複合膜を形成したりしてもよい。
シリコン(Si)アルコキシドの例としては、テトラメチルオルソシリケート(TMOS)、テトラエチルオルソシリケート(TEOS)、シリケートオリゴマー等を挙げることができる。また、チタン(Ti)アルコキシドの例としては、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド(チタンテトラ-n-ブトキシド)等を挙げることができる。
 次に、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法の好ましい例について詳細に説明する。
 酸化亜鉛水系懸濁液の調製では、酸化亜鉛粒子と水を混合し、次いで、水に対して酸化亜鉛粒子を分散させ、酸化亜鉛粒子を含む酸化亜鉛水系懸濁液を調製する。
水に対して酸化亜鉛粒子を分散させる方法としては、特に限定されないが、例えば、超音波分散法、撹拌法等が用いられる。
 次いで、酸化亜鉛水系懸濁液を、アルカリ金属ケイ酸塩を含むアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に加え、撹拌し、酸化亜鉛粒子とアルカリ金属ケイ酸塩を含む水系懸濁液を調製する。
 加えられるアルカリ金属ケイ酸塩水溶液におけるケイ酸ナトリウムの含有量は、酸化亜鉛水系懸濁液中の酸化亜鉛粒子の全質量に対して、酸化ケイ素換算で、1質量%~30質量%であることが好ましく、5質量%~30質量%であることがより好ましく、5質量%~20質量%であることがさらに好ましい。
 アルカリ金属ケイ酸塩としては、例えば、ケイ酸ナトリウム等が用いられる。
次いで、上記の水系懸濁液は、40℃~100℃に加温しながら反応することが好ましく、50℃~70℃がより好ましい。
さらに、この水系懸濁液を撹拌しながら希塩酸等の酸を徐々に添加してpHを5~9に調整し、酸化ケイ素で被覆した酸化亜鉛粒子水系懸濁液を得る。
その後、上記の水系懸濁液に、マグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩の群から選択される少なくとも1種を含む水溶液を加える。その後、撹拌しながら、1時間~24時間、イオン交換反応を行う。
上記の水系懸濁液に、マグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液を加えて撹拌することにより、酸化ケイ素被膜中のアルカリ金属(例えば、ナトリウムイオン(Na))と、マグネシウム塩由来のマグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウム塩由来のカルシウムイオン(Ca2+)、及びバリウム塩由来のバリウムイオン(Ba2+)からなる群から選択される少なくとも1種がイオン交換する。
酸化ケイ素被膜中のアルカリ金属は水中に遊離しやすい。しかしながらが、一旦、酸化ケイ素被膜に含まれたマグネシウム、カルシウム、バリウムは殆ど遊離しない。このため、イオン交換反応が進行する。
マグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液における、マグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩からなる群から選択される少なくとも1種の濃度は、特に限定されない。アルカリ金属ケイ酸塩から遊離および溶出したアルカリ金属イオンを、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のイオンにてイオン交換するためには、前記塩の濃度は、アルカリ金属ケイ酸塩由来のアルカリ金属イオンおよびその他のアルカリ金属イオンのモル当量の総和以上であることが好ましい。
 マグネシウム塩としては、例えば、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム等が挙げられる。
カルシウム塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等が挙げられる。
バリウム塩としては、例えば、硝酸バリウム等が挙げられる。
 次いで、上記の水系懸濁液を、遠心分離機、フィルタープレス、ロータリーフィルター等により固液分離し、得られた固形物を水にて洗浄する。このことにより、Mg、Ca、及びBaの群から選択された少なくとも1種を含有する酸化ケイ素被膜により被覆した酸化亜鉛粒子を得る。
次いで、上記の固形物を乾燥する。この乾燥物を200℃以上かつ600℃未満の熱処理(焼成)を行い、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製する。
なお、焼成前に、上記固形物と、アルコキシシラン及び10量体以下のアルコキシシランのオリゴマーのうち少なくとも1種と、触媒と、水とを添加し、30分以上かつ24時間撹拌して反応させ、より縮合度の高い酸化ケイ素被膜が形成される工程を設けてもよい。
「酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物」
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物は、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と、溶媒と、を含有してなる。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物において、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均粒子径は任意に選択可能であるが、2nm以上かつ500nm以下であることが好ましく、より好ましくは5nm以上かつ400nm以下、さらに好ましくは10nm以上かつ400nm以下である。
ここで、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均粒子径を上記の範囲に限定した理由は、平均粒子径が2nm未満では、粒子径が小さすぎるために、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の表面エネルギーが高く、したがって、互いに凝集し易く、所望の形状及びサイズを維持することが困難になるからである。一方、平均粒子径が500nmを超えると、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛自体の透明性が低下し易くなり、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物を化粧料等に用いた場合に、可視光線領域の透明性を損なう虞や、きしみ等が生じて使用感が悪化する虞があるからである。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物中の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均分散粒径は、10nm以上かつ1μm以下であることが好ましい。より好ましくは20nm以上かつ800nm以下、さらに好ましくは25nm以上かつ500nm以下である。酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均分散粒径が10nm未満では、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の結晶性が低くなる結果、十分な紫外線遮蔽性を示さない虞がある。一方、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の平均分散粒径が1μmを超えると、ぎらつき、きしみ等が生じて、化粧料に処方した際の使用の触感が悪くなる虞があるとともに、分散安定性が低下し、安定な組成物が得られない虞がある。なお、本発明において、分散粒径とは、複数の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛粒子が集まって分散している状態の粒径を意味する。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物における酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率は、所望の紫外線遮蔽性能を得るために適宜調整すればよく、特に制限されるものではない。好ましくは1質量%以上かつ80質量%以下、より好ましくは5質量%以上かつ70質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上かつ60質量%以下である。
ここで、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率を1質量%以上かつ80質量%以下が好ましいとした。その理由は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率が1質量%未満では、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物が十分な紫外線遮蔽機能を示すことができなくなる。その結果、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物を化粧料等に配合する際に、所望の紫外線遮蔽機能を示すためには大量の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物を添加する必要があり、製造コストが高くなる虞があるので好ましくないからである。一方、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率が80質量%を超えると、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物の粘性が増加して、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の分散安定性が低下し、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛が沈降し易くなる虞があるので好ましくないからである。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物に用いられる溶媒としては、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を分散させることができる溶媒であればよく、特に限定されない。例えば、水、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、オクタノール、グリセリン等のアルコール類;
酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン等のエステル類;
ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類;が好適に用いられる。これらの溶媒は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
また、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物に用いられる他の溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;
シクロヘキサン等の環状炭化水素;
ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;
ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン等の鎖状ポリシロキサン類;も好適に用いられる。
また、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサンシロキサン等の環状ポリシロキサン類;
アミノ変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリシロキサン、アルキル変性ポリシロキサン、フッ素変性ポリシロキサン等の変性ポリシロキサン類;も好適に用いられる。
これらの溶媒は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物は、その特性を損なわない範囲において、分散剤、安定剤、水溶性バインダー、増粘剤等の、一般的に用いられる添加剤を含んでいてもよい。
分散剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤、オルガノアルコキシシランやオルガノクロロシラン等のシランカップリング剤、ポリエーテル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン等の変性シリコーンが好適に用いられる。これらの分散剤の種類や量は、複合粒子の粒子径や目的とする分散媒の種類に応じて適宜選択すればよく、上記分散剤のうち1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
水溶性バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシセルロース、ポリアクリル酸等を用いることができる。
増粘剤としては、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物を化粧料に適用する場合には、化粧料に使用される増粘剤であればよく、特に限定されない。増粘剤としては、例えば、ゼラチン、カゼイン、コラーゲン、ヒアルロン酸、アルブミン、デンプン等の天然の水溶性高分子、メチルセルロース、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、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、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、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の半合成高分子、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボマー(カルボキシビニルポリマー)、ポリアクリル酸塩、ポリエチレンオキシド等の合成高分子、ベントナイト、ラポナイト、ヘクトライト等の無機鉱物等が好適に用いられる。これらの増粘剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの増粘剤の中でも、好ましくは合成高分子であり、より好ましくはカルボマー(カルボキシビニルポリマー)である。
ここで、増粘剤としてカルボマーを用いる場合、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物におけるカルボマーの含有率は0.0001質量%以上かつ10質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上かつ1質量%以下であることがより好ましい。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物におけるカルボマーの含有率が0.0001質量%未満であると、増粘効果が得られない虞がある。一方、カルボマーの含有率が10質量%を超えると、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物の粘度が高くなり過ぎてしまい、使用上の観点から好ましくない。
また、増粘剤としてカルボマーを用いる場合の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物における水素イオン指数(pH)は5以上かつ9以下が好ましく、6以上かつ9以下がより好ましく、7以上かつ9以下がさらに好ましい。本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物におけるpHを上記の範囲内とすることにより、粘度等の経時変化を抑制することができる。
なお、上記のカルボマー(カルボキシビニルポリマー)は、水系の化粧料の増粘剤として広く用いられている。しかしながら、カルボキシ基間やカルボキシレート基間の相互作用を利用して増粘(ゲル化)するため、亜鉛イオンが存在するとカルボマーのネットワーク構造が破壊されてしまい、粘性を一定に保つことができない。よって、粘度調整したカルボマー水溶液に酸化亜鉛を数質量%混合すると、数時間のうちに低粘度化が進行することとなる。また、無機酸化物や樹脂で被覆して表面活性を抑制した酸化亜鉛を用いた場合においても、多くの場合、数時間から数日のうちに低粘度化または分相が進行する。よって、カルボマーと酸化亜鉛を併用する場合、これらを含む混合物の粘度低下を抑制または低減することが問題点となる。
また、従来の無機酸化物や樹脂で被覆して表面活性を抑制した酸化亜鉛を用いてカルボマー水溶液の粘度低下を抑制した場合、初期の粘度低下よりも、一定時間経過した後の粘度低下がしばしば大きな問題点となる。
初期の粘度低下は、カルボマー水溶液の粘度を予め高めに調整すること等で対応することができる。しかしながら、一定時間経過した後の中長期にて粘度が変化すると、流通段階で化粧料の性状が変化し、経時安定性を損なうこととなる。特に、無機酸化物や樹脂で表面処理を施した酸化亜鉛は、一定の溶出抑制効果を有していることから、中長期に亘って徐々に亜鉛イオンを溶出する虞があった。
また、従来、カルボマーを含む組成物の粘度変化に関する報告例は少なく、また、報告例があったとしても、室温にて7日程度の経時による粘度変化までしか抑制が確認されていなかった。
ここで、酸化ケイ素被膜中のケイ素のQ環境における存在比をQとし、Q環境における存在比をQとしたとき、Q+Q≧0.6、かつQ/(Q+Q)≧0.5であり、かつ酸化亜鉛粒子の光触媒活性によって生じるブリリアントブルーの分解率が3%以下である、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を用いれば、品質安定性に優れた組成物が得られる。すなわち、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物は、従来の無機酸化物や樹脂で被覆された酸化亜鉛と比べて、さらに亜鉛溶出抑制効果の高い酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を用いているので、増粘剤としてカルボマーを用いたとしても、経時による粘度の低下が小さく、品質安定性に優れた組成物となる。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物は、促進条件下で保管した場合の粘度が、例えば、40℃にて保管した場合であってかつ300時間経過後に測定した粘度を、初期条件下での粘度低下後の粘度にて、例えば、前記温度で15時間経過後に測定した粘度にて、割った値が、0.8以上かつ1.2以下であることが好ましい。
このように、促進条件下、すなわち300時間後の粘度を初期粘度低下後の粘度にて割った値を、上記範囲内とすることにより、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物の粘度を中長期に亘って維持することができる。上記のような組成物は本発明で述べられる条件をコントロールすることで得ることが可能である。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物における酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率を15質量%とし、この組成物を用いて厚み32μmの塗膜を形成した場合に、その塗膜の波長450nmの光に対する透過率は、50%以上が好ましく、60%以上がより好ましく、70%以上がさらに好ましい。
この透過率は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を15質量%含有する酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物を、石英基板上にバーコーターにて塗布して、厚みが32μmの塗膜を形成し、この塗膜の分光透過率をSPFアナライザー UV-1000S(Labsphere社製)にて測定することにより求めることができる。このとき、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛以外の組成物の成分は、例えば、水等の溶媒であってもよい。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物の製造方法は、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を上記の溶媒中に分散させることができればよく、特に限定されない。
このような分散に用いられる分散方法としては、公知の分散方法を用いることができる。例えば、攪拌機の他、ジルコニアビーズを用いたビーズミル、ボールミル、ホモジナイザー、超音波分散機、混練機、三本ロールミル、自転・公転ミキサー等を用いた分散方法が好適に用いられる。
分散処理に要する時間としては、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を上記の溶媒中に均一に分散されるのに十分な時間であればよい。
次に、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物の具体例として、(a)酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を非水溶性分散媒であるシリコーン樹脂中に分散させた酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有シリコーン樹脂系組成物、及び(b)酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を水中に分散させた酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物、のそれぞれについて説明する。
(酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有シリコーン樹脂系組成物)
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有シリコーン樹脂系組成物は、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛をシリコーン樹脂中に分散したシリコーン樹脂系組成物である。この組成物は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率を1質量%以上かつ80質量%以下とすることが好ましく、より好ましくは20質量%以上かつ70質量%以下であり、さらに好ましくは30質量%以上かつ60質量%以下である。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、その表面をシリコーン樹脂にて表面処理してなることとしてもよい。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、シリコーン樹脂にて表面処理されることにより、油相、特にシリコーン油への親和性が高くなる。よって、油中水型(W/O型)や水中油型(O/W)の化粧料への配合がより容易になる。
すなわち、シリコーン樹脂にて表面処理した酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を油相に配合して、油中水型又は水中油型の化粧料とすることで、油中水型(W/O型)や水中油型(O/W)の化粧料における亜鉛イオンの溶出を抑制することができる。
表面処理に用いられるシリコーン樹脂としては、化粧料として使用できるものであれば特に限定されない。例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、メチコン、ハイドロゲンジメチコン、トリエトキシシリルエチルポリジメチルシロキシエチルジメチコン、トリエトキシシリルエチルポリジメチルシロキシエチルヘキシルジメチコン、(アクリレーツ/アクリル酸トリデシル/メタクリル酸トリエトキシシリルプロピル/メタクリル酸ジメチコン)コポリマー、トリエトキシカプリリルシラン等が挙げられる。これらは1種のみを単独で用いてもよく、これらのうち2種以上を混合したものを用いてもよく、これらの共重合体を用いてもよい。
シリコーン樹脂としては、下記の式(2)にて示される構造骨格を有する、環状シリコーン樹脂、あるいは直鎖状シリコーン樹脂であればよく、特に限定されない。
(-(Si(CHO-) ・・・(2)
(式(2)中、Xは1~2000の範囲である。)
このシリコーン樹脂では、Xの値を上記範囲とすることにより、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛との混合が容易となるので、好ましい。
このようなシリコーン樹脂としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルペンタシロキサン、メチルトリメチコン等が挙げられる。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有シリコーン樹脂系組成物は、分散剤を含有していてもよい。
分散剤としては、例えば、ポリエーテル変性シリコーン、ポリグリセリン変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、フェニル変性シリコーン、アルキル変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、ジメチルシリコーン等を挙げることができる。
分散剤の添加量は任意に選択できるが、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有シリコーン樹脂系組成物中の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の質量に対して、1質量%以上かつ50質量%以下の範囲であることが好ましい。例えば、必要に応じて、3質量%以上かつ15質量%以下の範囲や、10質量%~30質量%等であってもよい。
分散剤の添加量を上記の範囲内で調整することにより、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有シリコーン樹脂系組成物を単独で用いた場合においても、また、化粧料に直接混合した場合においても、肌に塗り広げて塗布した場合に透明性を十分に確保することができる。
また、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有シリコーン樹脂系組成物に、その特性を損なわない範囲で、さらに天然オイル、保湿剤、増粘剤、香料、防腐剤等を混合させてもよい。
(酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物)
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物は、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を、アルコール類を含む水系分散媒中に分散した水系組成物である。この組成物は、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率を1質量%以上かつ80質量%以下であることが好ましく、より好ましくは20質量%以上かつ70質量%以下、さらに好ましくは30質量%以上かつ60質量%以下含有する。アルコール類を含む水系分散媒を、20質量%~99質量%含むことが好ましく、30質量%~80質量%含むことがより好ましく、40質量%~70質量%含むことがさらに好ましい。
ここで、アルコール類を含む水系分散媒とは、アルコール類と水とを含む分散媒である。アルコール類としては、例えば、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、オクタノール、グリセリン、1,3-ブチレングリコール、プロピレングリコール、ソルビトール等の炭素数1~6の一価アルコールまたは多価アルコールが挙げられる。これらの中でも一価アルコールが好ましく、特にエタノールが好ましい。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物が上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛とアルコール類を含む水系分散媒とにより構成されている場合、アルコール類の含有率は、5質量%以上かつ20質量%以下が好ましく、より好ましくは10質量%以上かつ20質量%以下である。
特に、アルコール類の含有率を5質量%以上かつ20質量%以下とした場合には、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の水系組成物における分散性及び経時安定性を向上させることができるので好ましい。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物では、さらに、水溶性高分子を0.001質量%以上かつ10質量%以下、より好ましくは0.005質量%以上かつ5質量%以下、さらに好ましくは0.01質量%以上かつ3質量%以下含有してなることとしてもよい。この場合、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛、アルコール類を含む水系分散媒及び水溶性高分子各々の含有率の合計が100質量%を超えないように、各成分の含有率を調整する必要がある。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物を化粧料に適用する場合、この水系組成物に含まれる水溶性高分子としては、化粧料の用途として使用できるものであればよく、特に限定されない。例えば、アラビアゴム、アルギン酸ナトリウム、カゼイン、カラギーナン、ガラクタン、カルボキシビニルポリマー、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルボキシメチルデンプン、寒天、キサンタンガム、クインスシード、グアーガム、コラーゲン、ゼラチン、セルロース、デキストラン、デキストリン、トラガカントガム、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒアルロン酸ナトリウムペクチン、プルラン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。これらの水溶性高分子は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
この水溶性高分子は、分散剤及び粘度調整剤としての役割を有するとともに、水系組成物に添加することによって、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物中における分散性及び経時安定性も向上させるという役割も有する。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物が水溶性高分子を含む場合のアルコール類の含有率は、5質量%以上かつ20質量%以下が好ましく、より好ましくは15質量%以上かつ20質量%以下である。
ここで、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物が水溶性高分子を含む場合のアルコール類の含有率を5質量%以上かつ20質量%以下とした。その理由は、以下の通りである。すなわち、含有率が5質量%未満の場合、アルコール類の含有量が少なすぎてしまうために、水溶性高分子がアルコール類に均一に浸潤できずに水分にて不均一に膨潤することとなる。その結果、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の分散性が低下して取扱いが困難となり、さらには酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物の経時安定性が低下するので、好ましくないからである。また、含有率が20質量%を超えると、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物全体の粘性が高くなる。その結果、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の分散安定性が低下するとともに、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物の経時安定性も低下するので、好ましくないからである。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物は、アルコール類を含む水系分散媒、またはアルコール類及び水溶性高分子を含む水系分散媒に、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を混合し、次いで、必要に応じて、水を混合して、分散させることにより、得ることができる。組成物中の水の量は適宜調整すればよいが、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の分散安定性及び経時安定性を考慮すると、15質量%以上かつ94質量%以下の範囲が好ましい。この範囲の中から必要に応じて好適な量を選択すればよい。
水の量を上記範囲で調整することにより、単独で用いても、あるいは化粧料に混合しても、肌に塗り広げて塗布した場合に透明性を十分に確保することができる酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水系組成物が得られる。
[化粧料]
本実施形態の化粧料は、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛及び上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物の少なくとも一方を基剤中に含有している。
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を紫外線遮蔽用途で用いる場合には、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛としては、平均粒子径が2nm以上かつ500nm以下のものを用いることが好ましい。
また、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物を紫外線遮蔽用途で用いる場合には、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物としては、平均粒子径が2nm以上かつ500nm以下の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を含むものを用いることが好ましい。
上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛及び上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物のうちいずれか一方または双方を用いた化粧料に含まれる酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率は、適宜調整すればよい。酸化ケイ素被覆酸化亜鉛が、化粧料全体の質量に対して1質量%以上かつ60質量%以下であることが好ましい。酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を上記の範囲内で含有することにより、透明感を十分に確保することができ、しかも、ざらつき感等が無く、使用感に優れた化粧料を得ることができる。
本実施形態の化粧料には、本発明の効果を損なわない範囲内において、有機系紫外線遮蔽剤、無機系紫外線遮蔽剤、添加剤等を含有していてもよい。
有機系紫外線遮蔽剤としては、例えば、アントラニラート類、ケイ皮酸誘導体、サリチル酸誘導体、ショウノウ誘導体、ベンゾフェノン誘導体、β,β'-ジフェニルアクリラート誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、ベンザルマロナート誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、イミダゾリン類、ビスベンゾアゾリル誘導体、p-アミノ安息香酸(PABA)誘導体、メチレンビス(ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール)誘導体等が挙げられ、これらの群から選択される少なくとも1種を選択して用いることができる。
また、無機系紫外線遮蔽剤としては、酸化亜鉛以外の酸化物、例えば、酸化チタン、酸化セリウム等が挙げられ、これらの群から少なくとも1種を適宜選択して用いることができる。
本実施形態の化粧料は、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を、乳液、クリーム、ファンデーション、口紅、頬紅、アイシャドー等の基剤中に従来どおりに配合することにより得ることができる。
さらに、従来では処方が困難であった化粧水や日焼け止めジェル等の水系化粧料に、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を配合することにより、紫外線遮蔽能、透明感及び使用感に優れた水系化粧料を得ることができる。
さらにまた、この化粧料を化粧品の成分として用いることにより、紫外線遮蔽能、透明感及び使用感に優れたスキンケア化粧品、メイクアップ化粧品、ボディケア化粧品等の各種化粧品を提供することが可能である。特に、紫外線遮蔽能が必要とされるボディケア化粧品のサンスクリーン等に好適である。
以上説明したように、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛によれば、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有する。その結果、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を水系の化粧料等の水系材料に適用した場合においても、水系材料の水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。したがって、水系材料の品質の安定性を維持することができる。
さらに、酸化ケイ素被膜中のケイ素のQ環境における存在比をQとし、Q環境における存在比をQとしたとき、Q+Q≧0.6、かつQ/(Q+Q)≧0.5であり、かつ酸化亜鉛粒子の光触媒活性によって生じるブリリアントブルーの分解率が3%以下である場合には、緻密で均質な酸化ケイ素被膜が得られている。その結果、亜鉛イオンの溶出をより抑制することができる。
そして、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と、カルボマーを含む水系組成物は、経時による粘度低下を抑制することができる。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法によれば、アルカリ金属を含有する酸化ケイ素を被覆してなる酸化亜鉛と、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを、水を含む溶液中にて混合し、この酸化ケイ素を被覆してなる酸化亜鉛中のアルカリ金属を、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種にて置換する工程を有する。その結果、アルカリ金属量を低減させるとともに、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛にMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有させることができる。したがって、水系の化粧料等の水系材料に適用した場合においても、水系材料の水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。その結果、水系材料の品質の安定性を維持することができる酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を容易かつ安価に作製することができる。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法は以下の工程を含む。すなわち、酸化亜鉛粒子を含む酸化亜鉛水系懸濁液を、アルカリ金属ケイ酸塩を含むアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に加えて、酸化亜鉛粒子とアルカリ金属ケイ酸塩を含む水系懸濁液を調製する工程と、水系懸濁液に酸を添加する工程と、酸を添加した水系懸濁液にマグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液を添加し、アルカリ金属ケイ酸塩に由来するアルカリ金属イオンを、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のイオンにてイオン交換する工程と、を有する。その結果、アルカリ金属量を低減させるとともに、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛にMg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有させることができる。したがって、水系の化粧料等の水系材料に適用した場合においても、水系材料の水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができ、したがって、水系材料の品質の安定性を維持することができる酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を容易かつ安価に作製することができる。
本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物によれば、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を含有するので、油中水型(W/O)材料等の油系材料はもとより、水系材料に適用した場合においても、水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。したがって、品質の安定性を維持することができる。
本実施形態の化粧料によれば、本実施形態の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を基剤中に含有するので、油中水型(W/O)等の油系化粧料はもとより、水系化粧料に適用した場合においても、水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。したがって、水素イオン指数(pH)の変動に起因する化粧料としての性能の低下、変色、粘度の増減等を抑制することができ、品質の安定性を維持することができる。
以下、実施例1~8及び比較例1~5により本発明の好ましい例を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
酸化亜鉛粒子(平均粒子径35nm;住友大阪セメント製)と水を混合し、次いで超音波分散を行い、酸化亜鉛の含有率が20質量%の酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この酸化亜鉛水系懸濁液を、この酸化亜鉛水系懸濁液中の酸化亜鉛粒子の質量に対して、酸化ケイ素換算で20質量%のケイ酸ソーダを含むケイ酸ソーダ水溶液に加え、強く撹拌し、懸濁液とした。
次いで、この懸濁液を60℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながら希塩酸を徐々に添加してpHを6.5~7に調整した。その後、2時間静置し、その後、さらに、この懸濁液中の酸化亜鉛粒子の質量と同質量の塩化カルシウム水溶液(塩化カルシウム2水和物25質量%)を加えて撹拌し、さらに2時間静置した。
次いで、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、得られた固形物を水にて洗浄した。その後、この固形物を150℃にて乾燥し、さらに500℃にて2時間、熱処理(焼成)を行い、実施例1の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
[実施例2]
実施例1に準じて、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
次いで、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と2-プロパノールを混合し、次いで超音波分散し、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率が10質量%の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛2-プロパノール懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液を60℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながらアンモニア水及び水を添加して、pHを10~11に調整した。なお、水の添加量は、後に添加するテトラメトキシシラン2-プロパノール溶液中のテトラメトキシシランに対して120質量%となるようにした。
さらに、この懸濁液に、テトラメトキシシラン2-プロパノール溶液を、テトラメトキシシランの滴下量が酸化ケイ素に換算して酸化亜鉛の全質量に対して15質量%となるように、ゆっくり滴下し、6時間撹拌を継続した。
反応終了後、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、得られた固形物を120℃にて乾燥した。次いで、この乾燥物を500℃にて2時間、熱処理(焼成)を行い、実施例2の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
[実施例3]
実施例1に準じて、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
次いで、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と2-プロパノールを混合し、次いで超音波分散し、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率が10質量%の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛2-プロパノール懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液を60℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながらアンモニア水及び水を添加して、pHを10~11に調整した。なお、水の添加量は、後に添加するテトラメトキシシラン2-プロパノール溶液中のテトラメトキシシランに対して、120質量%となるようにした。
さらに、この懸濁液に、テトラメトキシシラン2-プロパノール溶液を、テトラメトキシシランの滴下量が酸化ケイ素に換算して酸化亜鉛の全質量に対して15質量%となるようにゆっくり滴下し、6時間撹拌を継続した。
反応終了後、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、得られた固形物を120℃にて乾燥し、500℃にて2時間、熱処理(焼成)を行い、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
次いで、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と水を混合し、次いで超音波分散し、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率が10質量%の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液中の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の質量と同質量の塩化カルシウム水溶液(塩化カルシウム2水和物25質量%)を加えて撹拌し、2時間静置した。
次いで、この懸濁液の遠心分離機による固液分離を、全部で3回繰り返し行い、得られた固形物を150℃にて乾燥し、実施例3の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
なお固液分離を繰り返す際には、同様の条件、すなわち、固液分離をして得られた固形物に、最初に使用した塩化カルシウム水溶液と同濃度及び同質量である水溶液を添加し、遠心分離機を用いて、固液分離を行った。
一方、カルボマー Ultrez10(日光ケミカルズ社製)1.5gを純水に溶解し、次いで、10質量%水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを調整し、カルボマーを1.5質量%含有しpHが7.5のカルボマー水溶液を作製した。
次いで、このカルボマー水溶液と、上記の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を、95:5の質量比にて混合した後、撹拌して、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物を得た。
この組成物の粘度を、粘度計 BII型粘度計(東機産業社製)を用いて、20℃、30rpmの条件の基で測定した結果、7.8Pa・sであった。
この組成物から所定量を採取し、この採取した試料を恒温槽を用いて40℃に保持し、所定の時間毎に20℃、30rpmの条件の基で粘度を測定した。この粘度の結果を図1に示す。
[実施例4]
酸化亜鉛粒子(平均粒子径35nm;住友大阪セメント製)と水を混合し、次いで超音波分散し、酸化亜鉛の濃度が50g/L(5質量%)の酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液を80℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながら、酸化亜鉛に対して酸化ケイ素換算で10質量%となるように、ケイ酸ナトリウム水溶液を加え、10分間熟成した。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、60分かけて希硫酸を添加してpHを6.5に調整し、30分間熟成した。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、酸化亜鉛の全質量に対して酸化アルミニウム換算で5質量%となるように、アルミン酸ナトリウムの水溶液を加え、10分間、熟成した。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、10分かけて希硫酸を添加してpHを7.0に調整し、30分間熟成した。
次いで、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、水洗し、得られた固形物を130℃にて5時間、加熱乾燥した。次いで、この乾燥物を、ジェットミルを用いて粉砕した。
次いで、この粉砕品と水を混合し、次いで超音波分散し、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率が10質量%の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液中の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の質量と同質量の塩化カルシウム水溶液(塩化カルシウム2水和物25質量%)を加えて撹拌し、2時間静置した。
次いで、この懸濁液の遠心分離機による固液分離を3回繰り返し、得られた固形物を150℃にて乾燥し、実施例4の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
なお固液分離を繰り返す際には、同様の条件、すなわち、固液分離をして得られた固形物に、最初に使用した塩化カルシウム水溶液と同濃度及び同質量である水溶液を添加し、遠心分離機を用いて、固液分離を行った。
[実施例5]
酸化亜鉛粒子(平均粒子径35nm;住友大阪セメント製)に、この酸化亜鉛粒子に対して酸化ケイ素換算で9質量%となるように、ケイ酸ナトリウム水溶液を加え、強く撹拌して懸濁液とした。この懸濁液を撹拌しながら希塩酸を徐々に添加してpHを7に調整し、4時間静置した。すると、酸化亜鉛粒子の表面にケイ素の酸化物が徐々に析出し、この表面に被膜が形成された。
次いで、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、水洗し、得られた固形物を105℃にて24時間、加熱乾燥し、表面改質酸化亜鉛を作製した。
次いで、この表面改質酸化亜鉛と水を混合し、次いで超音波分散し、表面改質酸化亜鉛の含有率が10質量%の表面改質酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液中の表面改質酸化亜鉛の質量と同質量の塩化カルシウム水溶液(塩化カルシウム2水和物25質量%)を加えて撹拌し、2時間静置した。
次いで、この懸濁液の遠心分離機による固液分離を3回繰り返し、得られた固形物を150℃にて乾燥し、実施例5の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
なお固液分離を繰り返す際には、同様の条件、すなわち、固液分離をして得られた固形物に、最初に使用した塩化カルシウム水溶液と同濃度及び同質量である水溶液を添加し、遠心分離機を用いて、固液分離を行った。
[実施例6]
表面改質酸化亜鉛として、市販品のSIH20-ZnO650(平均粒子径25nm、SiO/ZnO=17質量%;住友大阪セメント製)を用い、この表面改質酸化亜鉛と水を混合し、次いで超音波分散し、表面改質酸化亜鉛の含有率が10質量%の表面改質酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液中の表面改質酸化亜鉛の質量と同質量の塩化カルシウム水溶液(塩化カルシウム2水和物25質量%)を加えて撹拌し、2時間静置した。
次いで、この懸濁液の遠心分離機による固液分離を3回繰り返し、得られた固形物を150℃にて乾燥し、実施例6の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
なお固液分離を繰り返す際には、同様の条件、すなわち、固液分離をして得られた固形物に、最初に使用した塩化カルシウム水溶液と同濃度及び同質量である水溶液を添加し、遠心分離機を用いて、固液分離を行った。
[実施例7]
実施例1に準じて、ケイ酸ソーダを含む懸濁液を作製した。
次いで、この懸濁液を60℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながら希塩酸を徐々に添加してpHを6.5~7に調整した。その後、2時間静置し、さらに、この懸濁液中の酸化亜鉛粒子の質量と同質量の塩化マグネシウム水溶液(塩化マグネシウム6水和物25質量%)を加えて撹拌し、さらに2時間静置した。
次いで、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、得られた固形物を水にて洗浄した。その後、この固形物を150℃にて乾燥し、さらに500℃にて2時間、熱処理(焼成)を行い、実施例7の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
[実施例8]
酸化亜鉛粒子(平均粒子径250nm;住友大阪セメント製)と水を混合し、次いで超音波分散し、酸化亜鉛の含有率が50質量%の酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この酸化亜鉛水系懸濁液を、この酸化亜鉛水系懸濁液中の酸化亜鉛粒子の質量に対して酸化ケイ素換算で20質量%のケイ酸ソーダを含むケイ酸ソーダ水溶液に加え、強く撹拌し、懸濁液とした。
次いで、この懸濁液を60℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながら希塩酸を徐々に添加してpHを6に調整した。その後、2時間静置し、さらに、この懸濁液中の酸化亜鉛粒子の質量と同質量の塩化カルシウム水溶液(塩化カルシウム2水和物25質量%)を加えて撹拌し、さらに2時間静置した。
次いで、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、得られた固形物を水にて洗浄した。その後、この固形物を150℃にて乾燥し、さらに500℃にて2時間、熱処理(焼成)を行い、実施例8の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
[比較例1]
酸化亜鉛粒子(平均粒子径35nm;住友大阪セメント製)と水を混合し、次いで超音波分散し、酸化亜鉛の含有率が20質量%の酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この酸化亜鉛水系懸濁液を、この酸化亜鉛水系懸濁液中の酸化亜鉛粒子の質量に対して酸化ケイ素換算で20質量%のケイ酸ソーダを含むケイ酸ソーダ水溶液に加え、強く撹拌し、懸濁液とした。
次いで、この懸濁液を60℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながら希塩酸を徐々に添加してpHを6.5~7に調整した。その後、2時間静置し、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、得られた固形物を水にて洗浄した。その後、この固形物を150℃にて乾燥し、さらに500℃にて2時間、熱処理(焼成)を行い、比較例1の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
[比較例2]
比較例1に準じて、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
次いで、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と2-プロパノールを混合し、次いで超音波分散し、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の含有率が10質量%の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛2-プロパノール懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液を60℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながらアンモニア水及び水を添加してpHを10~11に調整した。なお、水の添加量は、後に添加するテトラメトキシシラン2-プロパノール溶液中のテトラメトキシシランに対して120質量%となるようにした。
さらに、この懸濁液に、テトラメトキシシラン2-プロパノール溶液を、テトラメトキシシランの滴下量が酸化ケイ素に換算して酸化亜鉛の全質量に対して15質量%となるようにゆっくり滴下し、6時間撹拌を継続した。
反応終了後、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、得られた固形物を120℃にて乾燥した。次いで、この乾燥物を500℃にて2時間、熱処理(焼成)を行い、比較例2の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
[比較例3]
酸化亜鉛粒子(平均粒子径35nm;住友大阪セメント製)と水を混合し、次いで超音波分散し、酸化亜鉛の濃度が50g/L(5質量%)の酸化亜鉛水系懸濁液を調製した。
次いで、この懸濁液を80℃に加温し、この懸濁液を撹拌しながら、酸化亜鉛に対して酸化ケイ素換算で10質量%となるように、ケイ酸ナトリウム水溶液を加え、10分間熟成した。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、60分かけて希硫酸を添加してpHを6.5に調整し、30分間熟成した。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、酸化亜鉛の全質量に対して酸化アルミニウム換算で5質量%となるように、アルミン酸ナトリウムの水溶液を加え、10分間、熟成した。
次いで、この懸濁液を撹拌しながら、10分かけて希硫酸を添加してpHを7.0に調整し、30分間熟成した。
次いで、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、水洗し、得られた固形物を130℃にて5時間、加熱乾燥した。次いで、この乾燥物を、ジェットミルを用いて粉砕し、比較例3の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
[比較例4]
酸化亜鉛粒子(平均粒子径35nm;住友大阪セメント製)に、この酸化亜鉛粒子に対して酸化ケイ素換算で9質量%となるように、ケイ酸ナトリウム水溶液を加え、強く撹拌して懸濁液とし、この懸濁液を撹拌しながら希塩酸を徐々に添加してpHを7に調整し、4時間静置した。すると、酸化亜鉛粒子の表面にケイ素の酸化物が徐々に析出し、この表面に被膜が形成された。
次いで、この懸濁液を遠心分離機により固液分離し、水洗し、得られた固形物を105℃にて24時間、加熱乾燥し、比較例4の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を作製した。
[評価]
実施例1~8及び比較例1~4各々の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の評価を行った。評価項目は次のとおりである。また、実施例6で用いた市販品のSIH20-ZnO650を、比較例5として評価を行った。
(1)pHの評価
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛2gをイオン交換水98gに投入し、20時間撹拌し、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有水分散液を作製し、この分散液を遠心分離機で固液分離して得られた上澄み液のpHを測定した。この上澄み液のpHは、7に近いのが好ましい。
(2)Na、Ca及びMgの含有量
原子吸光分析により、酸化ケイ素被覆酸化亜鉛のNa、Ca及びMgの含有量を測定した。
(3)酸化ケイ素の縮合度
酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を、固体29Siを用いたMAS-核磁気共鳴(NMR)分光法によりNMRスペクトルを測定し、このNMRスペクトルのピーク面積比からQ、Q、Q、Q、Qそれぞれの環境に帰属されるシグナルの面積比Q、Q、Q、Q、Qを算出した。
この酸化ケイ素被膜中のケイ素のQ環境における存在比をQ、Q環境における存在比をQとしたときのQ+Qの値と、Q/(Q+Q)の値を算出し、Q+Q≧0.6を満たした場合を「○」、満たさなかった場合を「×」、またQ/(Q+Q)≧0.5を満たした場合を「○」、満たさなかった場合を「×」とした。
(4)ブリリアントブルーの分解率
ブリリアントブルーの含有率を5ppmに調整したブリリアントブルー水溶液を作製し、このブリリアントブルー水溶液15gに、酸化亜鉛換算で0.15gの酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を投入し、超音波分散して懸濁液を調整し、この懸濁液に紫外線ランプ(中心波長:254nm)を照射距離10cmにて6時間照射し、その後、上澄み液を採取した。
次いで、原子吸光光度法により、上記のブリリアントブルー水溶液及び上澄み液それぞれの吸光光度スペクトルを測定し、これらの測定値を用いて上述した式(1)によりブリリアントブルーの分解率Dを算出した。
これらの評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
表1によれば、実施例1~8の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、比較例1~4の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と比べて、Ca及びMgのうちいずれかの含有量が高く、またNaの含有量が低く、したがって、Naの溶出が少ないことが分かった。したがって、上澄み液のアルカリ側へのpHの変動が小さいことが分かった。
具体的には、実施例1と比較例1の差異は、カルシウムとナトリウムの置換工程の有無であるから、置換工程を行った実施例1のpHは、置換工程を行わなかった比較例1のpHよりも7に近かった。すなわち、カルシウムでナトリウムを置換することにより、ナトリウムの含有量は減少し、カルシウムの含有量は増加し、pHのアルカリ側への変動が小さいことが確認された。
同様に、実施例2、3と比較例2、実施例4と比較例3、実施例5と比較例4、実施例6と比較例5、をそれぞれ比較することにより、カルシウムまたはマグネシウムと、ナトリウムを置換させることにより、pHのアルカリ側への変動を抑制できることが確認された。
また、実施例2、3の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、実施例1、4~8の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛と比べて、酸化ケイ素の縮合度を示すQ+Q値及びQ/(Q+Q)値が高く、亜鉛溶出率が低いことが確認された。
本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有することにより、この酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を水系の化粧料等の水系材料に適用した場合においても、水系材料の水素イオン指数(pH)の変動を抑制することができる。したがって、本発明の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛は、水系材料の品質の安定性を維持することができるものであるから、水系材料の水素イオン指数(pH)の変動の抑制が必要とされる水系化粧品へ適用した場合の処方の自由度を向上させることができ、その工業的価値は大きい。

Claims (8)

  1. 酸化亜鉛粒子の表面を酸化ケイ素被膜により被覆した酸化ケイ素被覆酸化亜鉛であって、
    Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする酸化ケイ素被覆酸化亜鉛。
  2. 前記酸化ケイ素被膜に含まれる前記Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の合計の質量百分率は、前記酸化ケイ素被膜に含まれるアルカリ金属の質量百分率より大であることを特徴とする請求項1記載の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛。
  3. 前記アルカリ金属の質量百分率の和は、0.8質量%以下であることを特徴とする請求項1または2記載の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛。
  4. 前記酸化ケイ素被膜中のケイ素のQ環境における存在比をQとし、Q環境における存在比をQとしたとき、Q+Q≧0.6、かつQ/(Q+Q)≧0.5であり、
    前記酸化亜鉛粒子の光触媒活性によって生じるブリリアントブルーの分解率は3%以下であることを特徴とする請求項1または2記載の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛。
  5. 酸化亜鉛粒子の表面にアルカリ金属を含有する酸化ケイ素を被覆してなる酸化亜鉛と、Mg、Ca及びBaの群から選択される少なくとも1種とを、水を含む溶液中にて混合し、前記酸化ケイ素を被覆した酸化亜鉛中のアルカリ金属を、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種にて置換する工程を有することを特徴とする酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法。
  6. 酸化亜鉛粒子を含む酸化亜鉛水系懸濁液を、アルカリ金属ケイ酸塩を含むアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に加えて、前記酸化亜鉛粒子と前記アルカリ金属ケイ酸塩を含む水系懸濁液を調製する工程と、前記水系懸濁液に酸を添加する工程と、前記酸を添加した水系懸濁液にマグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液を添加し、前記アルカリ金属ケイ酸塩に由来するアルカリ金属イオンを、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のイオンにてイオン交換する工程と、を有することを特徴とする酸化ケイ素被覆酸化亜鉛の製造方法。
  7. 請求項1ないし4のいずれか1項記載の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を含有することを特徴とする酸化ケイ素被覆酸化亜鉛含有組成物。
  8. 請求項1ないし4のいずれか1項記載の酸化ケイ素被覆酸化亜鉛を基剤中に含有することを特徴とする化粧料。
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