(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＥＴ一点法で測定される比表面積からの換算平均粒径が１５ｎｍ以上５５ｎｍ以下であり、ハンター式色差計で示されるＬ値が９０以上であることを特徴とする微粒子状高白色酸化亜鉛。
【請求項２】
粒子形状がテトラポッド状あるいは針状であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の微粒子状高白色酸化亜鉛。
【請求項３】
亜鉛蒸気を含むガスの噴出口の温度が９５０℃以上であり、かつ酸化性ガスの噴出口の温度が９００℃以上である、反応器内で亜鉛蒸気を酸化性ガスで酸化させることにより請求の範囲第１または２項に記載の微粒子状高白色酸化亜鉛を得る微粒子状高白色酸化亜鉛の製造方法。
【請求項４】
反応器に噴出させる酸化性ガスの量が、亜鉛蒸気の酸化に要する理論量の１．２倍以上１５０倍以下であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の微粒子状高白色酸化亜鉛の製造方法。
【請求項５】
反応器に噴出させる酸化性ガスの組成が、酸素が１０体積％以上１００体積％以下、水蒸気が０体積％以上９０体積％以下であり、かつ酸素と水蒸気との和が１０体積％以上１００体積％以下であることを特徴とする請求の範囲第３または４項に記載の微粒子状高白色酸化亜鉛の製造方法。
【請求項６】
反応器内を通過するガスの滞留時間が標準状態換算で０．１秒以下であることを特徴とする請求の範囲第３〜５項のいずれかに記載の微粒子状高白色酸化亜鉛を製造する方法。
【請求項７】
反応器出口直後の流出ガスに冷却ガスを吹き付けることにより、反応器出口直後の流出ガスの平均温度を１００℃以上４５０℃以下に保つことを特徴とする請求の範囲第３〜６項のいずれかに記載の微粒子状高白色酸化亜鉛の製造方法。
【請求項８】
金属亜鉛気化器の後工程に加熱器を設けることにより、亜鉛蒸気を含むガスの噴出口の温度を９５０℃以上に保つことを特徴とする請求の範囲第３〜７項のいずれかに記載の微粒子状高白色酸化亜鉛の製造方法。
【請求項９】
加熱器および亜鉛気化器の材質が緻密質炭化珪素セラミックスであることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の微粒子状高白色酸化亜鉛の製造方法。
【発明の詳細な説明】
関連出願との関係
本出願は合衆国法典第３５巻第１１１条（ｂ）項の規定に従い、２０００年６月３０日提出の仮出願第６０／２１５，０７１号の出願日を同第１１９条（ｅ）項（１）の規定により主張する同第１１１条（ａ）項に基づく出願である。
技術分野
本発明は、化粧品、顔料、塗料などの添加剤として有用な粒子状、特に超微粒子状の高白色酸化亜鉛、特にその粒子形状がテトラポッド状あるいは針状の超微粒子状の高白色酸化亜鉛およびその製造方法に関する。さらに詳しくは亜鉛蒸気を不活性ガスのキャリアーガスと共に反応器に噴出し、該ガスと同時に酸素と水蒸気を含む酸化性ガスを反応器に噴出し、亜鉛蒸気を酸化させ、急激に冷却させることにより得られる微粒子状の高白色酸化亜鉛およびその製造方法に関する。ここで、超微粒子の１次粒子径は明確にされていないが、一般に超微粒子は通常約０．１μｍ以下の微粒子に対して呼称される。
背景技術
酸化亜鉛は医薬品、ゴムの加硫促進剤、触媒、電子部品材料、塗料、顔料、化粧品、プラスチック・ゴムの補強材などとして用いられている。これら酸化亜鉛の製造方法は一般的に液相法と気相法に分けられる。液相法は蓚酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛などを液相で合成・沈殿し、濾別・洗浄の後、熱分解することで酸化亜鉛を得る。液相法では微粒の一次粒子が得られやすいが、液相合成・濾過・乾燥などの工程を含むために、得られる酸化亜鉛は凝集体にならざるを得ない。酸化亜鉛を使用する際には、塗料、顔料、化粧品などの場合にみられるように他の液体とともにスラリー化すること、あるいはゴム・プラスチックの補強材の場合にみられるように他の固体へ練り込みしたりコンパウンド化すること、電子部品材料の場合にみられるように他粉体と混合することが必要である。こうした場合に、凝集粒の存在は組成的な均一性、あるいは分散性を著しく阻害する。微粒子になるほど均一性、分散性が良好であることは周知である。また、超微粒子になると、たとえば化粧料に用いた場合などに透明性に対する紫外線遮蔽能が著しく向上するなどの特性も付与することができる。したがって凝集をほぐす、あるいは微粒子を得る目的で粉砕処理を行うことが必要になる。しかし、この場合、容器・粉砕ボールなどからのコンタミネーションを引き起こし、粒子についても粒度分布が幅広くなるなどの使用上の弊害をもたらすうえ、微粒子化には限界があり、超微粒子は得られない。つまり、液相法においては超微粒子高白色酸化亜鉛を得るのは非常に困難である。
酸化亜鉛粉体を得る方法として気相法がある。気相法はフランス法、アメリカ法で良く知られている（日本化学会誌、１９８４年、ｐ．８３７〜８４２）とおり、亜鉛蒸気を酸化して酸化亜鉛を得るものである。アメリカ法は還元ガスを含有した亜鉛蒸気を酸化させる方法であり、針状の酸化亜鉛が得られることもあるが、鉛、カドミウムなどが含まれやすく純度に問題がある。また、団塊状の粒子が混入しやすい。フランス法は金属亜鉛蒸気を酸化して酸化亜鉛を製造する方法であり、アメリカ法に比べ高純度の酸化亜鉛が得られるが、この酸化亜鉛は針状晶から成長した団塊状の粒子であり、単純に針状の製品は得られにくい。
テトラポッド状あるいは針状の酸化亜鉛を得る方法として、たとえば特開平３−１５０２９９号公報には耐熱性容器内の雰囲気温度を所定温度に設定し、得られる亜鉛蒸気をゆっくり冷却することによって針状晶の成長を促す酸化亜鉛ウィスカーの製造方法が記載されている。しかし、この製造方法により得られる酸化亜鉛は粒径が５〜８０μｍ程度の比較的大きなテトラポッド状粒子である。また、上述の製造方法は回分式製造法であるために量産には適さないという問題もある。また特開平４−３４９１１８号公報には亜鉛蒸気を流路に沿って段階的に添加し、針状酸化亜鉛を得る方法が記載されているが、この方法により得られる粒子は粒径が１〜２０μｍと大きなものである。
微粒のテトラポッド状酸化亜鉛を得る方法として、特公昭６０−５５２９号公報に記載されているように、亜鉛蒸気を酸化燃焼後、４８０℃／秒以上の速度で冷却し、針状酸化亜鉛を得る方法がある。しかし、この場合でも微粒子の大きさはたかだか平均粒径０．２〜１μｍ程度である。これをさらに微粒にするためには冷却速度を極端に大きくすることも考えられる。しかしながら、そのようにすると亜鉛蒸気の酸化が不十分になるため、未反応の亜鉛が混じることになり、得られた粉体が灰色に着色し、超微粒子高白色酸化亜鉛を得ることは非常に困難である。また特開平７−１１８１３３号公報にはＢＥＴ一点法により測定される比表面積が７０〜１１０ｍ２／ｇの超微粒酸化亜鉛の製造法が記載されているが、このように極端な超微粒子であると化粧料として用いる場合に酸化亜鉛懸濁液の透明性は向上するが、紫外線遮蔽能が低下する問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、化粧品、顔料、塗料などの添加剤として有用な高白色酸化亜鉛微粒子、特にその粒子形状がテトラポッド状あるいは針状の微粒子状、超微粒子状の（超微粒子も含めて単に微粒子とも記す。）高白色酸化亜鉛を提供することにある。
本発明の他の目的は、そのような微粒子状の高白色酸化亜鉛を高純度且つ高収率に製造することができ、さらに工業的に有用な製造方法を提供することにある。
特に、これらの添加剤として使用する場合に、透明でしかも紫外線遮蔽能の高い高白色酸化亜鉛微粒子およびその製造方法を提供することである。
本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、紫外線遮蔽能が高い特定の粒径域、すなわちＢＥＴ一点法で測定される比表面積（ＪＩＳ  Ｒ１６２６）による換算平均粒径が１５ｎｍ〜５５ｎｍでありハンター式色差計で示されるＬ値が９０以上である微粒子状の高白色酸化亜鉛を得ることができること、およびこのためには（１）亜鉛蒸気を短時間で完全に酸化させることと、（２）亜鉛蒸気の酸化反応終了点を見極め、生成酸化亜鉛粒子の衝突・融着を避けるため酸化終了後に直ちに反応を停止すること、の二点を両立することが必要であることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、ＢＥＴ一点法で測定される比表面積による換算平均粒径が１５ｎｍ以上５５ｎｍ以下であり、ハンター式色差計で示されるＬ値が９０以上である、好ましくは粒子形状がテトラポッド状あるいは針状であることを特徴とする微粒子の高白色酸化亜鉛および亜鉛蒸気を酸化性ガスで完全にかつ速やかに酸化させることと、粒子の成長・凝集を抑制することとを特徴とする微粒子の高白色酸化亜鉛の製造方法である。
ハンター式色差計で示されるＬ値が９０以上であることを特徴とする微粒子状の酸化亜鉛を得るためには、反応器において亜鉛蒸気を酸化性ガスで速やかに酸化させることが重要である。このためには亜鉛を気化器で蒸発させ、後工程に設けた加熱器にてガスをスーパーヒートさせることがきわめて有効であり、かつその加熱器材質として緻密質炭化珪素製セラミックスを使用することがきわめて有効であることを見いだした。原料ガスを気化後、炭化珪素セラミックス製加熱器に導入することで、反応器への原料ガス噴出時の温度が従来では到達しにくかった高温、すなわち９５０℃以上に効率的に到達させることができる。また同材質の加熱器を酸化性ガスにも適用し、反応器への噴出口で９００℃以上になるよう十分に加熱することができる。加えて酸化性ガスの組成を特定の範囲に収めることで上記の加熱された原料ガスをきわめて均一に迅速に酸化させることができることも見いだした。この原料ガスと酸化性ガスに関する新たな知見に基づき、きわめて迅速にかつ完全に亜鉛蒸気を酸化させることができ、高白色の微粒子の酸化亜鉛を得られることを見いだした。またこうした迅速な亜鉛蒸気の酸化を可能にすることで、従来に比べ著しく反応部を短くしても製品の着色を引き起こすことがなく、ＢＥＴ一点法で測定される比表面積からの換算平均粒径が１５ｎｍ以上５５ｎｍ以下であり、ハンター式色差計で示されるＬ値が９０以上である、好ましくは粒子形状がテトラポッド状あるいは針状である微粒子状の高白色酸化亜鉛が得られるようになった。
本発明の上述および他の目的、効果、特徴および利点は添付図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の微粒子状の高白色酸化亜鉛製造に好適に用いられる装置構成の一例を示すフローシートである。装置構成は原料（亜鉛）供給機１、原料（亜鉛）気化器２、不活性ガス予熱器３、原料（亜鉛）ガス加熱器４、原料ガス加熱器の噴出口４Ａ、酸化性ガス加熱器５、酸化性ガス加熱器の噴出口５Ａ、反応器６、反応器の出口６Ａ、冷却器７および製品の捕集器８からなる。
原料供給機１により原料として金属亜鉛（Ｚｎ）が原料気化器２に供給される。原料気化器２に供給される亜鉛の形態は粉末状、線状いずれでも良い。原料の金属亜鉛と同時に不活性ガスを原料気化器２に供給することも可能である。この不活性ガスは亜鉛蒸気のキャリアーガス、あるいは原料導入時のシールガスとして機能する。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。不活性ガスは原料気化器２に導入する前にあらかじめ加熱することが望ましい。この場合、不活性ガスを不活性ガス予熱器３で例えば５００〜１０００℃程度に予熱した後、原料気化器２に供給する。原料気化器２に導入する不活性ガスの濃度はＺｎと不活性ガスの総モル数に対するＺｎのモル数の比、すなわちＺｎ／（Ｚｎ＋不活性ガス）が３モル％以上７０モル％以下の範囲にあるのがよい。この濃度は生産性に密接に関係し、得られる酸化亜鉛粒子の大きさにも影響を及ぼす。
ついで不活性ガスを含む亜鉛蒸気、すなわち原料ガスは原料気化器２から原料ガス加熱器４に導入される。原料気化器２と原料ガス加熱器４は一体化されていてもかまわない。原料ガス加熱器４または原料気化器２と原料ガス加熱器４とが一体化された加熱装置ではガスが速やかに十分に加熱されることが必要である。その理由は、加熱が不十分で、加熱器として十分に機能しないと、ノズル噴出口４に至るまでに、または吹き出し後に反応器６内で、亜鉛蒸気が液化あるいは固化してしまい、系の閉塞の原因となって安定運転はできず、所望の品質の酸化亜鉛が得られないからである。また閉塞しなくても得られた酸化亜鉛は未反応亜鉛が含まれ灰色がかったものになる可能性が高いためである。
上述のＢＥＴ一点法で測定される比表面積からの換算平均粒径が１５ｎｍ〜５５ｎｍの超微粒子を得るためには、亜鉛蒸気を含むガスの噴出口４Ａの温度が９５０℃以上、好ましくは１０００℃以上であることが必要である。この温度が９５０℃未満であると、酸化が不十分となり十分に酸化するためには滞留時間を長くする必要があるため微粒子が成長しまたは微粒子同士の衝突・融合が起こりやすく、所望の微粒子が得られにくい。一方、この温度が高いほど酸化反応が迅速に行われかつ完全酸化が達成できるので均一性、分散性が良好になる。従って、十分な加熱を行うためには、ガラスやセラミックス製加熱器が適しており、特に炭化珪素セラミックス製加熱器を用いるのが好ましい。この理由は、炭化珪素製セラミックスは高温に耐える種々の材料の中でも特に熱伝導率が大きいこと、炭化珪素は黒灰色であり、熱線の吸収率・輻射率が高いことなどから、ガスに熱を供給しやすいためと考えられる。上述のように亜鉛蒸気を含むガスの噴出口４Ａの温度は高いほど好ましいが、かかる高温を実現する原料ガス加熱器４の耐熱材料の耐熱性、熱伝導率からの制約があるため、この吹き出し口の温度は実用的には１１５０℃以下である。原料ガス加熱器４の伝熱材料の耐熱性を改善することにより上述の温度より高い温度を使用することができることはもちろんである。
さらに、この加熱器４内に伝熱媒体を充填すると原料ガスへの伝熱をより効率的に推進することができる。伝熱媒体としてはセラミックスやガラスなどの耐熱材料、特に石英や炭化珪素製セラミックスが好ましい。伝熱媒体の形状は伝熱効率を考慮し円環、メッシュリング、ハニカム、ラシヒリングなどが好ましい。伝熱媒体の充填量としては、熱膨張により加熱器が破損しない程度まで大量に充填した方がよい。
この原料ガス加熱器４の噴出口における原料ガスの温度が９５０℃以上、望ましくは１０００℃以上になるよう加熱器の直径（内径）および長さを決定する。炭化珪素製セラミックスを用いればアルミナ管などと比べ加熱器４を小さくすることが可能で、かつ例えば約１２００℃の高温まで加熱可能である。
こうして加熱された亜鉛蒸気を含むガスは反応器６に導かれる。一方、この亜鉛を酸化する酸化性ガスは酸化性ガス加熱器５によって加熱され、反応器６に導かれる。酸化性ガス加熱器５については十分な加熱が可能である限りその構造は限定されないが、原料ガスの加熱器４と同様の構造を有するものが好ましい。
酸化性ガスは酸化性ガス加熱器５の噴出口５Ａにおける温度が９００℃以上、望ましくは１０００℃以上であることが必要である。その理由は９００℃より低いと接触時に酸化性ガスが原料ガスを冷却することになり、原料亜鉛蒸気の液化あるいは固化をもたらすからである。原料ガスとしての亜鉛蒸気を含むガスの温度に従って酸化性ガスの温度を高くすることが好ましい。
酸化性ガスの使用量は亜鉛蒸気の酸化に要する理論量の１．２倍以上１５０倍以下、好ましくは５０倍以上１００倍以下である。酸化性ガスの組成としては酸素が１０体積％以上１００体積％以下、水蒸気が０体積％以上９０体積％以下であり、かつ酸素と水蒸気の和が１０体積％以上１００体積％以下であることが必要である。水蒸気を添加する理由は、酸化性ガスへの水蒸気の添加により著しく酸化を早める効果が認められたためである。
原料ガスと酸化性ガスがそれぞれ上記の温度域にあれば、同軸平行流、直交流、斜交流など、いかなる吹き出し形態でも迅速に酸化が進むが、噴出口４Ａ、５Ａは同軸平行流ノズルが好ましい。同軸平行流ノズルは二重管および三重管が用いられる。吹き出し後は反応器６を通過するガス流量と反応器６の容積から計算した反応部滞留時間が標準状態に換算し、０．１秒以下、好ましくは０．０５秒以下となるように反応器６の大きさ、原料ガスおよび酸化性ガスの吹き出し流速を決める。
反応器６の形状は任意であるが、円柱状が内部にスケールが付着するのを抑制するなどの点から有利である。反応器６の材質は亜鉛蒸気の酸化反応の際の耐熱性、亜鉛に対する耐食性等を考慮して選択される。ステンレス鋼製円柱管にジャケット式水冷を付帯したものなどを使用するのがコスト面、維持管理上から有利である。
この亜鉛蒸気の酸化反応は高温の反応器６内で進行するが、滞留時間を制御して微粒子の凝集成長および／または衝突を抑制するために所定の位置で反応ガス混合物を急冷することが必要になる。具体的には反応器６の出口６Ａの直後に冷却用ガスを導入するなどのこの目的に適した手段が採られる。冷却用ガスは空気、窒素などが採用され、反応器６の出口６Ａの直後の平均ガス温度が１００℃以上４５０℃以下になるよう冷却ガスを吹き込む。４５０℃以下というのは反応器６で生成した酸化亜鉛微粒子が温度により凝集成長しないことが確認された温度である。この温度は低ければ低い程急速な冷却に良いが、大量の冷却用ガスを必要とすることおよびガス中の水分結露を防止する目的から上記温度域がよい。こうして得られた酸化亜鉛はバッグフィルターなどの、製品の捕集器８で捕集される。なお酸化亜鉛の換算平均粒径は吹き出しガス温度、反応器滞留時間を変えることで制御可能である。吹き出しガス温度は高いほど、滞留時間は短いほど平均粒径は小さくなる。
以上の製造条件および装置構成をとることによりＢＥＴ一点法で測定される比表面積からの換算平均粒径が１５ｎｍ以上５５ｎｍ以下であり、ハンター式色素計で示されるＬ値が９０以上であり、好ましくは粒子形状がテトラポッド状あるいは針状である微粒子状の高白色酸化亜鉛を得ることができる。
実施例
本発明を実施例、及び比較例を用いて説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
金属亜鉛を２ｋｇ／ｈｒで、同時に９００℃に加熱した窒素ガスを８Ｎｍ３／ｈｒで原料気化器に供給した。気化器から出た亜鉛蒸気を含むガスを、密度３．１ｇ／ｃｍ３、ＳｉＣ純度９９．８％の緻密質炭化珪素セラミックス製の加熱器に導入した。この加熱器は外熱式であり、加熱器と同材質の炭化珪素セラミックス塊が充填されている。この加熱器におけるガスの滞留時間は７秒であった（ガスは標準状態で算出した）。ここで得られたガスの温度は反応器の噴出口で１０００℃であった。一方、水蒸気５体積％、酸素９５体積％の酸化性ガス計２５Ｎｍ３／ｈｒを外熱式加熱器で加熱した。加熱器は密度３．１ｇ／ｃｍ３、ＳｉＣ純度９９．８％の緻密質炭化珪素セラミックス製であった。ここでも原料ガス加熱器と同材質の炭化珪素製セラミックス塊が充填されている。これによって加熱されたガスの温度は反応器の噴出口において１０３０℃であった。両ガスの噴出の形態は同軸平行流である。反応器では平均滞留時間が０．０２秒であり、反応器出口直後において室温空気を吹き込み、ガス温度が３００℃以下となるようにした。この後、バッグフィルターにおいて捕集された酸化亜鉛はＬ値９６の、一点法で求めたＢＥＴ比表面積による換算平均粒径が２４ｎｍの針状酸化亜鉛を含むテトラポッド状の高白色酸化亜鉛超微粒子であった。
実施例２
金属亜鉛を２ｋｇ／ｈｒで、同時に９００℃に加熱した窒素ガスを８Ｎｍ３／ｈｒで原料気化器に供給した。気化器から出た亜鉛蒸気を含むガスを、密度３．１ｇ／ｃｍ３、ＳｉＣ純度９９．８％の緻密質炭化珪素セラミックス製の加熱器に導入した。この加熱器は外熱式であり、加熱器と同材質炭化珪素セラミックス塊が充填されている。この加熱器におけるガスの滞留時間は７秒であった（ガスは標準状態で算出した）。ここで得られたガスの温度は反応器の噴出口において１０００℃であった。一方、水蒸気５体積％、酸素９５体積％の酸化性ガス計２５Ｎｍ３／ｈｒを外熱式加熱器で加熱した。加熱器は密度３．１ｇ／ｃｍ３、ＳｉＣ純度９９．８％の緻密質炭化珪素セラミックス製であった。ここでも原料加熱器と同材質の炭化珪素製セラミックス塊が充填されている。これによって加熱されたガスの温度は反応器の噴出口において１０３０℃であった。両ガスの噴出の形態は同軸平行流である。反応器では平均滞留時間が０．００８秒であり、反応器出口直後において室温空気を吹き込み、ガス温度が３００℃以下となるようにした。この後、バッグフィルターにおいて捕集された酸化亜鉛はＬ値９５の、一点法で求めたＢＥＴ比表面積による換算平均粒径が１７ｎｍの針状酸化亜鉛を含むテトラポッド状の高白色酸化亜鉛超微粒子であった。
実施例３
金属亜鉛を５ｋｇ／ｈｒで、同時に９００℃に加熱した窒素ガスを１４Ｎｍ３／ｈｒで原料気化器に供給した。気化器から出た亜鉛蒸気を含むガスを、密度３．１ｇ／ｃｍ３、ＳｉＣ純度９９．８％の緻密質炭化珪素セラミックス製の加熱器に導入した。この加熱器は外熱式であり、中には加熱器と同材質の炭化珪素セラミックス塊が充填されている。この加熱器におけるガスの滞留時間は５秒であった（ガスは標準状態で算出した）。ここで得られたガスの温度は反応器の噴出口において９６０℃であった。一方、水蒸気４体積％、酸素９６体積％の酸化性ガス計３３Ｎｍ３／ｈｒを外熱式加熱器で加熱した。加熱器は密度３．１ｇ／ｃｍ３、ＳｉＣ純度９９．８％の緻密質炭化珪素セラミックス製であった。中には加熱器と同材質の炭化珪素セラミックス塊が充填されている。これによって加熱されたガスの温度は反応器の噴出口において９８０℃であった。両ガスの噴出の形態は同軸平行流である。反応器では平均滞留時間が０．０２秒であり、反応器出口直後において室温空気を吹き込み、ガス温度が３００℃以下となるようにした。この後、バッグフィルターにおいて捕集された酸化亜鉛はＬ値９４の、一点法で求めたＢＥＴ比表面積による換算平均粒径が４０ｎｍの針状酸化亜鉛を含むテトラポッド状の高白色酸化亜鉛超微粒子であった。
比較例１
金属亜鉛を２ｋｇ／ｈｒで、同時に９００℃に加熱した窒素ガスを８Ｎｍ３／ｈｒで原料気化器に供給した。気化器から出たガスを直ちに反応器に噴出させたが、噴出口のガス温度は８００℃であった。一方、酸素ガス２５Ｎｍ３／ｈｒを外熱式加熱器で加熱した。加熱器は石英製であり、中には石英塊が充填されている。加熱されたガスの温度は反応器の噴出口において９９０℃であった。両ガスの噴出の形態は同軸平行流である。反応器では平均滞留時間が３秒であり、反応器出口直後において室温空気を吹き込み、ガス温度が３００℃以下となるようにした。この後、バッグフィルターにおいて捕集された酸化亜鉛はＬ値９５の、一点法で求めたＢＥＴ比表面積による換算平均粒径が１３５ｎｍの粒状酸化亜鉛であった。
比較例２
金属亜鉛を２ｋｇ／ｈｒで、同時に９００℃に加熱した窒素ガスを８Ｎｍ３／ｈｒで原料気化器に供給した。気化器から出たガスを反応器に噴出させたが、噴出口のガス温度は８００℃であった。一方、酸素ガス２５Ｎｍ３／ｈｒを外熱式加熱器で加熱した。加熱器は石英製であり、中には石英塊が充填されている。加熱されたガスの温度は反応器の噴出口において９９０℃であった。両ガスの噴出の形態は同軸平行流である。反応器では平均滞留時間が２．１秒であり、反応器出口直後において室温空気を吹き込み、ガス温度が３００℃以下となるようにした。この後、バッグフィルターにおいて捕集された酸化亜鉛はＬ値８７の、一点法で求めたＢＥＴ比表面積による換算平均粒径が９０ｎｍの粒状酸化亜鉛であった。
比較例３
金属亜鉛を５ｋｇ／ｈｒで、同時に９００℃に加熱した窒素ガスを１４Ｎｍ３／ｈｒで原料気化器に供給した。気化器で得られたガスを反応器に噴出させたが、噴出口のガス温度は７５０℃であった。一方、酸素ガス３３Ｎｍ３／ｈｒを外熱式加熱器で加熱した。加熱器の中には石英塊が充填されている。これによって加熱されたガスの温度は反応器の噴出口において９８０℃であった。両ガスの噴出の形態は同軸平行流である。反応器では平均滞留時間が１．８秒であり、反応器出口直後において室温空気を吹き込み、ガス温度が３００℃以下となるようにした。この後、バッグフィルターにおいて捕集された酸化亜鉛はＬ値８５の、一点法で求めたＢＥＴ比表面積による換算平均粒径が６５ｎｍの棒状酸化亜鉛であった。
産業上の利用可能性
本発明の酸化亜鉛は、粉砕などの工程を経ていない高純度の微粒子である。また平均粒径が小さいため、水系溶媒、樹脂などに対し、非常に分散性が良く、均質な混合体を作りやすい酸化亜鉛となる。化粧料などに用いる場合は使用感が良好になる。また白色度が高いため、化粧品や樹脂など、他の物質と懸濁、混練する際に色調の調整をしやすい。また、本発明はかかる微粒子状の高白色酸化亜鉛を工業的量産レベルで、連続的に、安定した品質で製造できる製造方法を提供し、実用価値がきわめて高いものである。
本発明はその本質的特徴から逸脱することなく他の特定の実施態様で実施することもできる。従って、本実施形態はすべての点において例示的であり、限定的でなく、本発明の範囲は上述の説明よりもむしろ添付の請求の範囲により示されるものであり、従って請求の範囲の均等の範囲内にはいる全ての変更はすべて本発明に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の微粒子状の高白色酸化亜鉛の製造に好適に用いられる装置構成の一例を示すフローシートである。
【図１】
0004082904.tif 000002