JP3301690B2 - Method for producing ultrafine particle dispersion - Google Patents
Method for producing ultrafine particle dispersionInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は分散性及び分散安定
性に優れた超微粒子分散液の製造方法に関する。より詳
しくは、分散性及び分散安定性に優れた、可視光線域で
の高透明性、かつ紫外線の高遮蔽性を有する超微粒子分
散液の製造方法に関する。The present invention relates to a method for producing an ultrafine particle dispersion having excellent dispersibility and dispersion stability. More specifically, the present invention relates to a method for producing an ultrafine particle dispersion having excellent dispersibility and dispersion stability, high transparency in the visible light region, and high shielding properties against ultraviolet rays.
【0002】[0002]
【従来の技術】地球に届く太陽光(赤外線、可視光線、
紫外線)の内、5〜6%が紫外線である。紫外線は波長
が短く、従ってエネルギーの高い電磁波であり、多くの
物質に対して分解性を持ち、広く生体に障害を及ぼすこ
とが知られている。2. Description of the Related Art Sunlight (infrared rays, visible rays,
5 to 6% of ultraviolet rays are ultraviolet rays. Ultraviolet rays are short-wavelength, high-energy electromagnetic waves, are decomposable to many substances, and are widely known to damage living organisms.
【0003】近年、可視光透明性、紫外線遮蔽能、化学
的安定性、無毒性等の特徴を有するTiO2 及びZnO
微粒子は、食品・医薬品包装分野、化粧品分野等に応用
されている。かかる性質を有する微粒子を含有する分散
液も、可視光線域での透明性を高めることによって、包
装分野の場合では包装材による色彩の損失を防ぎ、化粧
品の場合では白浮きを防ぐことができるため、可視光線
域での透明性を維持しつつ、紫外線遮蔽を行うことが望
ましい。In recent years, TiO 2 and ZnO having characteristics such as transparency of visible light, ultraviolet shielding ability, chemical stability and non-toxicity have been developed.
Fine particles have been applied to the fields of food and pharmaceutical packaging, cosmetics, and the like. Dispersions containing fine particles having such properties can also prevent loss of color due to the packaging material in the case of the packaging field and can prevent whitening in the case of cosmetics by increasing the transparency in the visible light region. It is desirable to shield the ultraviolet rays while maintaining the transparency in the visible light region.
【0004】可視光線域での高透明性を維持しながら紫
外線域での遮蔽能を有効に発現させるためには、微粒子
を微細化して超微粒子とし、かつ高分散状態にする必要
がある。しかし、TiO2 及びZnOの超微粒子を用い
る場合にはその強い凝集性に起因する分散性、分散安定
性が問題となる。分散性を高めるために、例えば分散媒
のpHを変えたり、ヘキサメタリン酸ナトリウムやピロ
リン酸ナトリウム等の分散剤や界面活性剤を添加する方
法、TiO2 超微粒子表面をSiO2 やAl2O3 等で
被覆して改質する方法等が公知技術として知られてい
る。In order to effectively exhibit the shielding ability in the ultraviolet region while maintaining high transparency in the visible light region, it is necessary to make fine particles into ultrafine particles and to form a highly dispersed state. However, when ultrafine particles of TiO 2 and ZnO are used, there are problems in dispersibility and dispersion stability due to their strong cohesiveness. In order to enhance the dispersibility, for example, a method of changing the pH of the dispersion medium or adding a dispersant or a surfactant such as sodium hexametaphosphate or sodium pyrophosphate, or using TiO 2 ultrafine particles with a surface such as SiO 2 or Al 2 O 3 A method of coating and modifying with a technique is known as a known technique.
【0005】また酸化チタン分散液の製造方法(特開平
6−279725号公報)では、TiO2 をバインダー
中に分散させる際に、分散メディアの材質をTiO2 又
はZrO2 とする方法が開示されている。さらに、超微
粒子吸着による顔料分散安定化(藤谷、加藤;色材協会
誌、第68巻8号、463−472頁(1995))で
は、BaSO4 超微粒子粉末を添加してTiO2 等の分
散を行った結果が報告されている。In a method for producing a titanium oxide dispersion (JP-A-6-279725), a method is disclosed in which TiO 2 or ZrO 2 is used as a dispersion medium when TiO 2 is dispersed in a binder. I have. Further, in the stabilization of pigment dispersion by adsorption of ultrafine particles (Fujitani, Kato; Journal of the Japan Society of Color Materials, Vol. 68, No. 8, pp. 463-472 (1995)), BaSO 4 ultrafine particle powder is added to disperse TiO 2 and the like. Have been reported.
【0006】しかし、これらの方法を用いた場合でも、
凝集した超微粒子を完全に分散することは難しく、製造
された分散液の分散性や分散安定性は必ずしも十分では
なかった。したがって、これらの方法で得られた分散液
の可視光線透明性は満足のいくものではなかった。However, even when these methods are used,
It is difficult to completely disperse the aggregated ultrafine particles, and the dispersibility and dispersion stability of the produced dispersion are not always sufficient. Therefore, the visible light transparency of the dispersions obtained by these methods was not satisfactory.
【0007】一方、紫外線遮蔽性複合微粒子、その製造
方法及び化粧料(WO95/09895号公報)では、
MgF2 ゾルを添加して撹拌ミルによるTiO2 の分散
を行った例、及びSiO2 ゾルを添加して高圧分散機
(ナノマイザー)によるZnOの分散を行った例が開示
されている。しかし現状ではMgF2 ゾルは工業的に生
産されておらず、高価である上に、SiO2 ゾル、Al
2 O3 ゾル及びTiO2ゾルに比べ、分散性や分散安定
性を向上させる効果が低いという問題があり、高圧分散
機は撹拌ミルやボールミルより分散能力が低く、凝集し
た超微粒子を完全に分散することが困難であった。On the other hand, in the ultraviolet shielding composite fine particles, a method for producing the same, and a cosmetic (WO95 / 09895),
It discloses an example in which MgF 2 sol is added and TiO 2 is dispersed by a stirring mill, and an example in which SiO 2 sol is added and ZnO is dispersed by a high-pressure disperser (Nanomizer). However, at present, MgF 2 sol is not industrially produced, is expensive, and has SiO 2 sol, Al
There is a problem that the effect of improving dispersibility and dispersion stability is lower than 2 O 3 sol and TiO 2 sol, and the high-pressure disperser has a lower dispersing ability than a stirring mill or a ball mill, and completely disperses aggregated ultrafine particles. It was difficult to do.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
高い可視光線透明性及び紫外線遮蔽能を有する超微粒子
の分散性や分散安定性に優れた、超微粒子分散液の製造
方法を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention provides
An object of the present invention is to provide a method for producing an ultrafine particle dispersion liquid, which is excellent in dispersibility and dispersion stability of ultrafine particles having high visible light transparency and ultraviolet shielding ability.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、超微粒子
の分散条件について検討を行った結果、SiO2 ゾル、
Al2 O3 ゾル、TiO2 ゾルの存在下に、撹拌ミルや
ボールミルによりメディアを介して超微粒子原料を媒質
に分散させたところ、効率良く分散性及び分散安定性の
良好な超微粒子分散液を製造できることを見出し、本発
明を完成させた。Means for Solving the Problems The present inventors have studied the dispersion conditions of ultrafine particles and found that SiO 2 sol,
In the presence of Al 2 O 3 sol and TiO 2 sol, the ultrafine particle raw material was dispersed in the medium via a medium by a stirring mill or a ball mill, and an ultrafine particle dispersion having good dispersibility and dispersion stability was efficiently obtained. They found that they could be manufactured and completed the present invention.
【0010】即ち、本発明の要旨は、「SiO2 ゾル、
Al2 O3 ゾル及びTiO2 ゾルからなる群より選ばれ
る1種以上のゾル、一次粒子が凝集した、塊状、粒状又
は粉状の超微粒子原料及び媒質を混合して原料液を調製
し、得られた混合液を、攪拌ミル及び/又はボールミル
によりメディアを介して分散機で処理し、生成した超微
粒子を媒質に分散させることを特徴とする超微粒子分散
液の製造方法」に関する。 That is, the gist of the present invention is that “ SiO 2 sol,
Al 2 O 3 sol and one or more sol selected from the group consisting of TiO 2 sol, primary particles are aggregated, agglomerated, granular addition
Prepares raw material liquid by mixing powdery ultrafine particle raw material and medium
, And the resultant mixture stirred mills and / or a ball mill by treatment with disperser through the media, the resulting ultrafine <br/> particle child you characterized by dispersing in a medium ultrafine particle dispersion related to the production method "of liquid.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の超微粒子分散液の製造方
法は、SiO2 ゾル、Al2 O3 ゾル及びTiO2 ゾル
からなる群より選ばれる1種以上のゾルの存在下、撹拌
ミル及び/又はボールミルによりメディアを介して超微
粒子原料を媒質に分散させることを特徴とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for producing an ultrafine particle dispersion according to the present invention comprises a stirring mill and a stirring mill in the presence of at least one sol selected from the group consisting of SiO 2 sol, Al 2 O 3 sol and TiO 2 sol. And / or dispersing the ultrafine particle material in a medium by a ball mill through a medium.
【0012】1)超微粒子原料について 本発明において用いられる超微粒子原料は特に限定され
ないが、可視光線域において吸収がなく、同時に紫外線
の吸収性を有する物質が好ましい。つまり、バンドギャ
ップエネルギーに基づく励起子吸収端が紫外線の波長領
域に存在するような物質、即ち、バンドギャップエネル
ギーが3.0〜4.0eVの半導体化合物が好ましい。
例えばTiO2 、ZnO、CeO2 、BaTiO3 、C
aTiO3 、SrTiO3 及びSiCがその性質を強く
示すため、これらの物質からなる群より選ばれる1種以
上の物質が好適に用いられる。これらの中でもTi
O2 、ZnO及びCeO2 が一般的に紫外線遮蔽剤とし
てよく用いられており、これらからなる群より選ばれる
1種以上のものがより好ましく、TiO2 又はZnOが
特に好ましい。1) Raw material of ultrafine particles The raw material of ultrafine particles used in the present invention is not particularly limited, but a substance which does not absorb in the visible light region and has an ultraviolet absorbing property at the same time is preferable. That is, a substance in which the exciton absorption edge based on the band gap energy exists in the ultraviolet wavelength region, that is, a semiconductor compound having a band gap energy of 3.0 to 4.0 eV is preferable.
For example, TiO 2 , ZnO, CeO 2 , BaTiO 3 , C
Since aTiO 3 , SrTiO 3, and SiC exhibit strong properties, at least one substance selected from the group consisting of these substances is preferably used. Among them, Ti
O 2 , ZnO and CeO 2 are commonly used as ultraviolet shielding agents, and one or more selected from the group consisting of these are more preferred, and TiO 2 or ZnO is particularly preferred.
【0013】なお、超微粒子原料は、その一次粒子が凝
集した状態、即ち塊状、粒状又は粉状で攪拌ミル及び/
又はボールミルに投入する。また超微粒子は、コーティ
ング、トポケミカル反応、メカノケミカル反応、カプセ
ル化、沈殿反応などにより表面改質されていても良い。The raw material for ultrafine particles is in a state in which the primary particles are aggregated, that is, in a lump, granular or powder form, and is stirred by a stirring mill and / or
Or put into a ball mill. The ultrafine particles may be surface-modified by coating, topochemical reaction, mechanochemical reaction, encapsulation, precipitation reaction and the like.
【0014】本発明に用いられる超微粒子の粒径に関し
ては、当該超微粒子が媒質中に分散されれば良く特に限
定されないが、超微粒子原料の一次粒子の平均粒径が
0.001〜0.5μmであることが好ましい。分散に
要するエネルギーの増加に比べて、可視光透明性及び紫
外線遮蔽性の向上度が小さくなるという観点から、平均
粒径は0.001μm以上が好ましく、安定な分散液を
形成させる観点から0.5μm以下が好ましい。さら
に、可視光線域における透明性及び紫外線域における遮
蔽性をより満足させる観点から0.003〜0.1μm
がより好ましく、0.005〜0.05μmが特に好ま
しい。The particle size of the ultrafine particles used in the present invention is not particularly limited as long as the ultrafine particles are dispersed in a medium. Preferably it is 5 μm. The average particle size is preferably 0.001 μm or more from the viewpoint that the degree of improvement in visible light transparency and ultraviolet shielding properties is smaller than the increase in energy required for dispersion, and from the viewpoint of forming a stable dispersion. 5 μm or less is preferable. Furthermore, from the viewpoint of more satisfying the transparency in the visible light region and the shielding property in the ultraviolet region, 0.003 to 0.1 μm.
Is more preferable, and 0.005 to 0.05 μm is particularly preferable.
【0015】本明細書において、超微粒子の一次粒子の
平均粒径とは平面投影時の長軸径、短軸径の算術平均で
あり、電子顕微鏡により測定される値である。なお、超
微粒子とは超微粒子原料中に含有される超微粒子をい
う。なお、超微粒子の形状は球状、板状又は針状等、特
に限定されない。In the present specification, the average particle diameter of the primary particles of the ultrafine particles is an arithmetic average of the major axis diameter and the minor axis diameter when projected on a plane, and is a value measured by an electron microscope. The ultrafine particles refer to ultrafine particles contained in the ultrafine particle raw material. The shape of the ultrafine particles is not particularly limited, such as a sphere, a plate, or a needle.
【0016】得られる分散液中の超微粒子の濃度は特に
限定されないが、0.1〜20重量%が好ましく、0.
5〜10重量%がより好ましく、1〜8重量%が特に好
ましい。超微粒子の再凝集を抑える観点から20重量%
以下が好ましく、生産性の観点から0.1重量%以上が
好ましい。超微粒子の再凝集が起こると分散性や分散安
定性の低下が顕著になり、目的とする高可視光透明性の
分散液を得ることが困難になる傾向がある。なお、本明
細書において分散液とは、特に記載のない限り、本発明
の方法によりゾルの存在下、超微粒子及び媒質が混合・
分散されたものをいう。The concentration of the ultrafine particles in the obtained dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20% by weight.
5 to 10% by weight is more preferable, and 1 to 8% by weight is particularly preferable. 20% by weight from the viewpoint of suppressing re-aggregation of ultrafine particles
The following is preferable, and 0.1 wt% or more is preferable from a viewpoint of productivity. When the re-aggregation of the ultrafine particles occurs, the dispersibility and the dispersion stability are remarkably reduced, and it tends to be difficult to obtain the intended dispersion liquid having high visible light transparency. In the present specification, the term “dispersion liquid” refers to a mixture of ultrafine particles and a medium in the presence of a sol according to the method of the present invention, unless otherwise specified.
It refers to what is dispersed.
【0017】2)ゾルについて 本発明において用いられるゾルは、SiO2 ゾル、Al
2 O3 ゾル及びTiO2 ゾルからなる群より選ばれる1
種以上のゾルである。本発明において用いられる超微粒
子のような粒子径の比較的小さい微粒子は凝集しやすい
性質があるので、媒質中に分散させてその機能をうまく
発現させることが難しい。本発明においても、用いる超
微粒子が凝集すると可視光線域における透明性が損なわ
れるため、超微粒子を媒質中に充分に分散させることが
重要である。そこで、分散性の良好なゾルであるSiO
2 ゾル、Al2 O3 ゾル及びTiO2 ゾルからなる群よ
り選ばれる1種以上のゾルの存在下で超微粒子原料を媒
質に分散させることにより、媒質中での超微粒子の分散
性や分散安定性を向上させることができる。これは、S
iO2 ゾル、Al2 O3 ゾル又はTiO2 ゾルが当該超
微粒子懸濁液に添加されると(1)メディアとしての役
割、及び(2)超微粒子表面に吸着し、静電的反発力を
付与する分散剤のような役割、を担っているためと考え
られる。2) Sol The sol used in the present invention is SiO 2 sol, Al
1 selected from the group consisting of 2 O 3 sol and TiO 2 sol
More than one kind of sol. Fine particles having a relatively small particle diameter, such as ultrafine particles used in the present invention, have a property of easily agglomerating, and it is difficult to disperse them in a medium to express their functions well. Also in the present invention, if the ultrafine particles used are aggregated, the transparency in the visible light region is impaired. Therefore, it is important to sufficiently disperse the ultrafine particles in the medium. Therefore, SiO, which is a sol having good dispersibility, is used.
Dispersion and dispersion stability of the ultrafine particles in the medium by dispersing the ultrafine particle material in the medium in the presence of one or more sols selected from the group consisting of 2 sol, Al 2 O 3 sol and TiO 2 sol Performance can be improved. This is S
When the TiO 2 sol, Al 2 O 3 sol, or TiO 2 sol is added to the ultrafine particle suspension, (1) a role as a medium, and (2) an electrostatic repulsion force is adsorbed on the surface of the ultrafine particles. It is considered that it has a role as a dispersant to be applied.
【0018】本発明におけるゾルと超微粒子の量的な関
係は特に限定されないが、ゾルが多ければ多いほど超微
粒子の分散性の観点からは好ましい。具体的には、用い
るゾルのゾル中の固形分の量、即ちSiO2 ゾル、Al
2 O3 ゾル及びTiO2 ゾルからなる群より選ばれる1
種以上のゾル中の固形分の量として、超微粒子100重
量部に対して10〜10000重量部が好ましく、50
〜5000重量部がより好ましく、100〜1000重
量部がさらに好ましい。超微粒子を分散させる効果を発
揮させる観点から10重量部以上が好ましく、可視光透
明性や紫外線遮蔽性を維持させる観点から10000重
量部以下が好ましい。The quantitative relationship between the sol and the ultrafine particles in the present invention is not particularly limited, but the more the sol, the more preferable from the viewpoint of the dispersibility of the ultrafine particles. Specifically, the amount of solids in the sol of the sol to be used, that is, SiO 2 sol, Al
1 selected from the group consisting of 2 O 3 sol and TiO 2 sol
The amount of the solid content in the sol of one or more species is preferably 10 to 10000 parts by weight, and
-5000 parts by weight is more preferable, and 100-1000 parts by weight is further preferable. It is preferably at least 10 parts by weight from the viewpoint of exhibiting the effect of dispersing the ultrafine particles, and is preferably at most 10,000 parts by weight from the viewpoint of maintaining the visible light transparency and the ultraviolet shielding property.
【0019】ゾルを構成する粒子の粒径に関しては、超
微粒子の分散性や分散安定性が良好であれば良く特に限
定されないが、その粒子の一次粒子の平均粒径は0.0
01〜0.5μmが好ましい。安定な分散液を形成させ
る観点から0.5μm以下が好ましく、調製の容易さか
ら0.001μm以上が好ましい。さらに可視光線域に
おける透明性及び紫外線域における遮蔽性をより満足さ
せる観点から0.002〜0.1μmがより好ましく、
0.003〜0.05μmが特に好ましい。The particle diameter of the particles constituting the sol is not particularly limited as long as the dispersibility and dispersion stability of the ultrafine particles are good.
It is preferably from 0.01 to 0.5 μm. The thickness is preferably 0.5 μm or less from the viewpoint of forming a stable dispersion, and is preferably 0.001 μm or more from the viewpoint of ease of preparation. Furthermore, from the viewpoint of more satisfying the transparency in the visible light region and the shielding property in the ultraviolet region, 0.002 to 0.1 μm is more preferable,
0.003 to 0.05 μm is particularly preferred.
【0020】本明細書において、ゾルを構成する粒子の
一次粒子の平均粒径とは平面投影時の長軸径、短軸径の
算術平均であり、電子顕微鏡により測定される値であ
る。なお、ゾルを構成する粒子の形状は球状、板状又は
針状等、特に限定されない。また、ゾルを構成する粒子
の濃度は特に限定されるものではなく、上述のゾルと超
微粒子の量的な関係を満たす程度であることが好まし
い。ゾルを構成する媒質としては、水又は有機溶媒のい
ずれも可能であり、当該分散液中の媒質と同じでも異な
っていても良い。In the present specification, the average primary particle diameter of the particles constituting the sol is the arithmetic average of the major axis diameter and the minor axis diameter when projected on a plane, and is a value measured by an electron microscope. The shape of the particles constituting the sol is not particularly limited, such as a sphere, a plate, or a needle. Further, the concentration of the particles constituting the sol is not particularly limited, and is preferably such that the above-mentioned quantitative relationship between the sol and the ultrafine particles is satisfied. The medium constituting the sol may be either water or an organic solvent, and may be the same as or different from the medium in the dispersion.
【0021】3)媒質について 本発明に用いられる分散液調製用の媒質としては、水又
は有機溶媒のいずれも可能である。また超微粒子の分散
性や分散安定性を向上させるために、分散剤や増粘剤を
添加しても良い。有機溶媒の例としては、メタノール、
エタノール等のアルコール類や、クロロホルム、1,2
−ジクロロエタン、トリクロロエチレン等のハロゲン系
炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族、N,N−ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメ
チルホスホルアミド等のアミド類等の溶媒又はこれらの
混合溶媒が挙げられる。このうち、水、アルコール類又
はこれらの混合溶媒が好ましく、水、エタノール又はこ
れらの混合溶媒がより好ましい。3) Medium As the medium for preparing the dispersion used in the present invention, either water or an organic solvent can be used. In order to improve the dispersibility and dispersion stability of the ultrafine particles, a dispersant or a thickener may be added. Examples of organic solvents include methanol,
Alcohols such as ethanol, chloroform, 1,2
Solvents such as halogenated hydrocarbons such as -dichloroethane and trichloroethylene; aromatics such as toluene and xylene; amides such as N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide and hexamethylphosphoramide; and mixed solvents thereof. Among them, water, alcohols or a mixed solvent thereof is preferable, and water, ethanol or a mixed solvent thereof is more preferable.
【0022】4)撹拌ミル、ボールミルについて 超微粒子を分散するに当たり、分散機は撹拌ミル及び/
又はボールミルを利用ことにより、当該分散液を最も効
率よく製造することができ、なかでも撹拌ミルを利用す
ることが好ましい。その際ホモミキサー、ホモジナイザ
ー等の他の分散機で予備分散を組み合わせることも可能
である。その理由は、予備分散により、凝集した超微粒
子を解砕・粉砕することにより、その後の分散に要する
負荷を低減し、効率良く超微粒子の分散を行うことが出
来るからである。4) Stirring Mill and Ball Mill In dispersing the ultrafine particles, a dispersing machine uses a stirring mill and / or a ball mill.
Alternatively, the dispersion can be most efficiently produced by using a ball mill, and among them, it is preferable to use a stirring mill. At that time, it is also possible to combine the preliminary dispersion with another disperser such as a homomixer and a homogenizer. The reason is that, by disintegrating and pulverizing the aggregated ultrafine particles by the preliminary dispersion, the load required for the subsequent dispersion can be reduced, and the ultrafine particles can be efficiently dispersed.
【0023】撹拌ミルとは容器中にメディアをいれ、こ
のメディアに挿入した撹拌機構によって力を伝達して粉
砕を行う粉砕機であって、塔式ミル、撹拌槽型ミル、流
通管型ミル、環状ミル等に分類される。撹拌ミルの中
で、撹拌槽型ミルの例には、アトライター(三井鉱山
(株)製)、サンドグラインダー(アイメックス(株)
製)があり、流通管型ミルの例には、ダイノーミル(ウ
ィリー・アー・バッコーフェンAG製)、スーパーアペ
ックスミル(コトブキ技研工業(株)製)、ウルトラビ
スコミル(アイメックス(株)製)があり、環状ミルの
例には、パールミル(ドライスヴェルケGmbH製)、
ダイヤモンドファインミル(三菱重工業(株)製)があ
る。ボールミルとは通常円筒状容器のミルの中にメディ
アをいれ、ミルを運動させることによって粉砕を行う粉
砕機であって、転動ミル、振動ボールミル、遊星ミル等
と分類される。このようなボールミルとしてはアクアマ
イザー(ホソカワミクロン(株)製)、ハイジー
((株)栗本鐵工所製)等がある。The stirring mill is a crusher in which a medium is placed in a container and crushed by transmitting a force by a stirring mechanism inserted into the medium, and includes a tower mill, a stirring tank mill, a flow tube mill, Classified as annular mills. Among the stirring mills, examples of the stirring tank type mill include an attritor (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) and a sand grinder (IMEX Co., Ltd.)
Examples of the flow tube type mill include a Dyno mill (manufactured by Willy A. Bakkofen AG), a super apex mill (manufactured by Kotobuki Giken Kogyo Co., Ltd.), and an ultra biscomil (manufactured by Imex Co., Ltd.) Examples of the annular mill include a pearl mill (manufactured by Dry Swerke GmbH),
There is a diamond fine mill (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.). A ball mill is a pulverizer that usually performs a pulverization by placing a medium in a mill of a cylindrical container and moving the mill to perform pulverization, and is classified into a rolling mill, a vibrating ball mill, a planetary mill, and the like. Examples of such a ball mill include Aquamizer (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) and Heidi (manufactured by Kurimoto Iron Works).
【0024】撹拌ミル及び/又はボールミルを利用して
超微粒子を分散させる場合、分散機は開放型、密閉型の
いずれも可能である。使用するメディアは特に限定され
ないが、その平均粒径は0.001〜1.0mmが好ま
しく、0.01〜0.5mmがより好ましい。粒径が小
さいほど分散効率が上がるため、1.0mm以下が好ま
しく、分散液とメディアの分離性の観点から0.001
mm以上が好ましい。なお、メディアの平均粒径は平面
投影時の長軸径、短軸径の算術平均であり、顕微鏡によ
って測定される値である。When dispersing the ultrafine particles using a stirring mill and / or a ball mill, the disperser may be either an open type or a closed type. The media used is not particularly limited, but the average particle size is preferably 0.001 to 1.0 mm, more preferably 0.01 to 0.5 mm. Since the smaller the particle size, the higher the dispersion efficiency, the diameter is preferably 1.0 mm or less.
mm or more is preferable. The average particle diameter of the medium is an arithmetic average of the major axis diameter and the minor axis diameter when projected on a plane, and is a value measured by a microscope.
【0025】また、メディアの充填量(嵩容積基準)は
特に限定されないが、充填量は装置容積(開放型の場合
は全容積)の50〜95容量%が好ましく、60〜92
容量%がより好ましく、70〜90容量%がさらに好ま
しい。メディアの量が多いほど分散効率が上がるため、
50容量%以上が好ましく、容積効率の低下及び動力の
増大の観点から95容量%以下が好ましい。メディアの
材質は、ガラスやジルコニア等のセラミックス、ステン
レス等の金属等が使用可能であるが、安価で化学的に安
定である点からガラスを使用することが好ましい。The filling amount (based on bulk volume) of the medium is not particularly limited, but the filling amount is preferably 50 to 95% by volume of the apparatus volume (total volume in the case of an open type), and 60 to 92% by volume.
% Is more preferable, and 70 to 90% by volume is more preferable. As the amount of media increases, the dispersion efficiency increases.
It is preferably at least 50% by volume, and more preferably at most 95% by volume from the viewpoint of lowering volumetric efficiency and increasing power. As the material of the media, glass, ceramics such as zirconia, metals such as stainless steel, and the like can be used. However, glass is preferably used because it is inexpensive and chemically stable.
【0026】5)製造工程について 最初の工程として、ゾル、超微粒子原料及び媒質を混合
して原料液を得る。混合に用いる混合機は特に限定され
るものではなく、分散に用いる撹拌ミル及び/又はボー
ルミルを用いても良い。5) Manufacturing Process As a first step, a sol, a raw material of ultrafine particles and a medium are mixed to obtain a raw material liquid. The mixer used for mixing is not particularly limited, and a stirring mill and / or a ball mill used for dispersion may be used.
【0027】次の工程では、得られる原料液を、撹拌ミ
ル及び/又はボールミルによりメディアを介して処理
し、超微粒子を媒質に分散させる。撹拌ミルを利用する
場合、撹拌機の回転数については特に限定されないが、
撹拌羽根先端の周速度が高ければ高い程良く、7〜10
0m/sであることが好ましく、10〜60m/sであ
ることがより好ましく、13〜30m/sであることが
さらに好ましい。ボールミルを利用する場合、例えば遊
星ミルを使用する際、遠心加速度については特に限定さ
れないが、遠心加速度が高ければ高い程良く、20〜1
50Gであることが好ましい。ミルによる処理時間は特
に限定されるものではなく、1分〜10時間でよい。ま
た、撹拌ミルとボールミルの両方を用いる場合、どちら
を先に用いても良い。In the next step, the obtained raw material liquid is processed through a medium by a stirring mill and / or a ball mill to disperse ultrafine particles in the medium. When using a stirring mill, the rotation speed of the stirrer is not particularly limited,
The higher the peripheral speed at the tip of the stirring blade, the better, 7-10
It is preferably 0 m / s, more preferably 10 to 60 m / s, even more preferably 13 to 30 m / s. In the case of using a ball mill, for example, when using a planetary mill, the centrifugal acceleration is not particularly limited.
Preferably, it is 50G. The processing time by the mill is not particularly limited, and may be 1 minute to 10 hours. When both a stirring mill and a ball mill are used, either one may be used first.
【0028】上記の方法によって得られる超微粒子分散
液は、可視光線域での高透明性、かつ紫外線の高遮蔽性
を有するものである。かかる光学特性は、例えば、紫外
線・可視光分光分析による光透過率の測定によりその定
量化が可能である。超微粒子分散液の好ましい光学特性
としては、得られる超微粒子分散液を水で粒子濃度0.
5重量%に調整し、光路長1mmの光学セルを用いて紫
外可視分光分析により光透過率を測定した場合、波長3
20〜400nmにおける最小の透過率が5%以下、か
つ波長410nm及び800nmにおける透過率の平均
値が10%以上である。410nm及び800nmにお
ける透過率の平均値は、さらに好ましくは30%以上で
あり、特に好ましくは50%以上である。この性能によ
り、可視光線域での透明性を満足させるとともに紫外域
での遮蔽性を満足させることができる。The ultrafine particle dispersion obtained by the above method has high transparency in the visible light region and high shielding properties against ultraviolet rays. Such optical properties can be quantified, for example, by measuring light transmittance by ultraviolet / visible light spectroscopy. As preferable optical characteristics of the ultrafine particle dispersion, the obtained ultrafine particle dispersion is prepared by adding water to a particle concentration of 0.1%.
When adjusted to 5% by weight and the light transmittance was measured by UV-visible spectroscopy using an optical cell having an optical path length of 1 mm, the wavelength was 3
The minimum transmittance at 20 to 400 nm is 5% or less, and the average value of the transmittance at wavelengths 410 nm and 800 nm is 10% or more. The average value of the transmittance at 410 nm and 800 nm is more preferably 30% or more, and particularly preferably 50% or more. With this performance, it is possible to satisfy the transparency in the visible light region and the shielding property in the ultraviolet region.
【0029】また、本発明の方法によって得られる超微
粒子分散液は、分散安定性についても優れたものであ
り、所望の性質を長期間保持できる。したがって、包装
材や化粧品の分野において好適に用いることができる。Further, the ultrafine particle dispersion obtained by the method of the present invention has excellent dispersion stability and can maintain desired properties for a long period of time. Therefore, it can be suitably used in the field of packaging materials and cosmetics.
【0030】[0030]
【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例を示し、本
発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施
例等によって限定されるものではない。The present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
【0031】実施例1 TiO2 ゾル(多木化学(株)製、TiO2 濃度4重量
%、平均粒径0.01μm)43.75g、ZnO超微
粒子(FINEX75、堺化学製、平均粒径0.01μ
m)1.75g及び水を混合して175gとし、原料液
とした(即ち、当該原料液のTiO2 及びZnOの濃度
はそれぞれ1.0重量%であり、TiO2 ゾルは固形分
としてZnOの等倍量含有するものである)。Example 1 43.75 g of TiO 2 sol (manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd., TiO 2 concentration 4% by weight, average particle size 0.01 μm), ultrafine ZnO particles (FINEX 75, manufactured by Sakai Chemical Co., average particle size 0) .01μ
m) 1.75 g and water were mixed to make 175 g, which was used as a raw material liquid (that is, the concentration of TiO 2 and ZnO in the raw material liquid was 1.0% by weight, respectively, and the TiO 2 sol was made of ZnO as a solid content. Are contained in equal amounts).
【0032】この原料液に平均粒径0.1mmのガラス
ビーズ(BZ−1、(株)井内盛栄堂製)325gを加
え、撹拌ミルである開放型のサンドグラインダー(TS
G−6H、アイメックス(株)製)を用いて、周速度7
m/sの条件で、2時間分散処理を行った。なお、ガラ
スビーズの充填量はサンドグラインダーの容積の55容
量%であった。得られた分散液中でのZnO超微粒子の
濃度は1.0重量%であった。325 g of glass beads having an average particle size of 0.1 mm (BZ-1, manufactured by Iuchi Seieido Co., Ltd.) were added to this raw material liquid, and an open sand grinder (TS) as a stirring mill was added.
G-6H, manufactured by Imex Co., Ltd.)
Dispersion processing was performed for 2 hours under the condition of m / s. The filling amount of the glass beads was 55% by volume of the volume of the sand grinder. The concentration of ZnO ultrafine particles in the obtained dispersion was 1.0% by weight.
【0033】得られた分散液を水で希釈し、ZnOが
0.5重量%懸濁した懸濁液10gを調製した。これに
ついて紫外可視分光光度計(島津製作所製UV−160
A)により光透過率を測定した。光路長1mmの石英セ
ルを用いて波長域200〜800nmでの光透過率を測
定した結果は図1の通りであった。The obtained dispersion was diluted with water to prepare 10 g of a 0.5% by weight suspension of ZnO. About this, an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-160 manufactured by Shimadzu Corporation)
The light transmittance was measured according to A). FIG. 1 shows the results of measuring the light transmittance in a wavelength range of 200 to 800 nm using a quartz cell having an optical path length of 1 mm.
【0034】この図では、波長320〜400nmにお
ける最小の透過率(320nmにおける値)が0%にな
っていると同時に、410nm及び800nmにおける
透過率の平均値が71%と可視光全域において光透過率
が非常に高い値になっており、超微粒子分散液は可視光
線域における高透明性及び紫外線域における高遮蔽性を
有していることがわかった。また得られた分散液を室温
で3カ月間静置した後、同様の方法で透過率を測定した
が、透過率に変化は無く、また超微粒子の顕著な沈降等
も認められず、分散の安定性が確かめられた。In this figure, the minimum transmittance (value at 320 nm) at a wavelength of 320 to 400 nm is 0%, and the average value of the transmittance at 410 nm and 800 nm is 71%. The ratio was a very high value, indicating that the ultrafine particle dispersion had high transparency in the visible light region and high shielding property in the ultraviolet region. After the resulting dispersion was allowed to stand at room temperature for 3 months, the transmittance was measured by the same method. However, there was no change in the transmittance and no remarkable sedimentation of ultrafine particles was observed. Stability was confirmed.
【0035】実施例2 Al2 O3 ゾル(アルミナゾル−520、日産化学工業
(株)製、Al2 O3濃度20.5重量%、平均粒径
0.04μm)64g、TiO2 超微粒子(石原産業
(株)製TTO−51(A)、ルチル型、平均粒径0.
02μm)4.375g及び水を混合して175gと
し、原料液とした(即ち、当該原料液のAl2O3 及び
TiO2 の濃度はそれぞれ7.5重量%及び2.5重量
%であり、Al2 O3 ゾルは固形分としてTiO2 の3
倍量含有するものである)。Example 2 64 g of Al 2 O 3 sol (alumina sol-520, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., Al 2 O 3 concentration 20.5% by weight, average particle size 0.04 μm), TiO 2 ultrafine particles (Ishihara TTO-51 (A) manufactured by Sangyo Co., Ltd., rutile type, average particle size of 0.
(2 μm) 4.375 g and water were mixed to make 175 g, which was used as a raw material liquid (that is, the concentrations of Al 2 O 3 and TiO 2 in the raw material liquid were 7.5% by weight and 2.5% by weight, respectively). al 2 O 3 sol of TiO 2 3 as solids
Twice as much).
【0036】この原料液を実施例1と同じ条件で、4時
間分散処理を行った。得られた分散液中でのTiO2 超
微粒子の濃度は、7.5重量%であった。得られた分散
液を水で希釈し、実施例1と同様の方法により波長域2
00〜800nmでの光透過率を測定したところ、波長
320〜400nmにおける最小の透過率(320nm
における値)が2.3%になっていると同時に、410
nm及び800nmにおける透過率の平均値が31%と
可視光全域において光透過率が高い値になっており、超
微粒子分散液は可視光線域における高透明性及び紫外線
域における高遮蔽性を有していることがわかった。また
得られた分散液を室温で3カ月間静置した後、同様の方
法で透過率を測定したが、透過率に変化は無く、また超
微粒子の顕著な沈降等も認められず分散の安定性が確か
められた。This raw material liquid was subjected to a dispersion treatment for 4 hours under the same conditions as in Example 1. The concentration of the TiO 2 ultrafine particles in the obtained dispersion was 7.5% by weight. The obtained dispersion was diluted with water, and the wavelength region 2 was reduced in the same manner as in Example 1.
When the light transmittance at 00 to 800 nm was measured, the minimum transmittance at a wavelength of 320 to 400 nm (320 nm) was measured.
At the same time as 2.3%)
The average value of the transmittance at 31 nm and 800 nm is 31%, which is a high value in the entire visible light range, and the ultrafine particle dispersion has high transparency in the visible light range and high shielding property in the ultraviolet range. I understood that. After the resulting dispersion was allowed to stand at room temperature for 3 months, the transmittance was measured by the same method. The transmittance was unchanged, and no remarkable sedimentation of ultrafine particles was observed. Sex was confirmed.
【0037】実施例3 SiO2 ゾル(日産化学工業(株)製ST−C、SiO
2 濃度20.5重量%、平均粒径0.01μm)128
g、ZnO超微粒子(FINEX75、堺化学製、平均
粒径0.01μm)8.75g及び水を混合して175
gとし、原料液とした(即ち、当該原料液のSiO2 及
びZnOの濃度はそれぞれ15重量%及び5重量%であ
り、SiO2 ゾルは固形分としてZnOの3倍量含有す
るものである)。Example 3 SiO 2 sol (ST-C, SiO, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.)
(2) concentration 20.5% by weight, average particle size 0.01 μm) 128
g, 8.75 g of ZnO ultrafine particles (FINEX 75, manufactured by Sakai Chemical Co., average particle size 0.01 μm) and water were mixed together for 175 g.
g, and used as a raw material liquid (that is, the concentrations of SiO 2 and ZnO in the raw material liquid were 15% by weight and 5% by weight, respectively, and the SiO 2 sol contained three times the amount of ZnO as a solid). .
【0038】この原料液を実施例1と同じ条件で、2時
間分散処理を行った。得られた分散液中でのZnO超微
粒子の濃度は5重量%であった。得られた分散液を水で
希釈し、実施例1と同様の方法により波長域200〜8
00nmでの光透過率を測定したところ、波長320〜
400nmにおける最小の透過率(320nmにおける
値)が0%になっていると同時に、410nm及び80
0nmにおける透過率の平均値が90%と可視光全域に
おいて光透過率が非常に高い値になっており、超微粒子
分散液は可視光線域における高透明性及び紫外線域にお
ける高遮蔽性を有していることがわかった。また得られ
た分散液を室温で3カ月間静置した後、同様の方法で透
過率を測定したが、透過率に変化は無く、また超微粒子
の顕著な沈降等も認められず分散の安定性が確かめられ
た。This raw material liquid was subjected to a dispersion treatment for 2 hours under the same conditions as in Example 1. The concentration of ZnO ultrafine particles in the obtained dispersion was 5% by weight. The obtained dispersion is diluted with water, and a wavelength range of 200 to 8 is obtained in the same manner as in Example 1.
When the light transmittance at 00 nm was measured,
The minimum transmission at 400 nm (value at 320 nm) is 0%, while at 410 nm and 80 nm.
The average value of the transmittance at 0 nm is 90%, which is a very high value in the entire visible light range, and the ultrafine particle dispersion has high transparency in the visible light range and high shielding property in the ultraviolet range. I understood that. After the resulting dispersion was allowed to stand at room temperature for 3 months, the transmittance was measured by the same method. The transmittance was unchanged, and no remarkable sedimentation of ultrafine particles was observed. Sex was confirmed.
【0039】実施例4 SiO2 ゾル(日産化学工業(株)製ST−C、SiO
2 濃度20.5重量%、平均粒径0.01μm)4.8
8kgにTiO2 超微粒子(石原産業(株)製TTO−
51(A)、ルチル型、平均粒径0.02μm)1kg
及び水を混合して10kgとし、原料液とした(即ち、
当該原料液のSiO2 及びTiO2 の濃度はそれぞれ1
0重量%であり、シリカゾルは固形分としてTiO2 の
等倍量含有するものである)。Example 4 SiO 2 sol (ST-C, SiO manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.)
2 Concentration 20.5% by weight, average particle size 0.01 μm) 4.8
8 kg of TiO 2 ultrafine particles (TTO- manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.)
51 (A), rutile type, average particle size 0.02 μm) 1 kg
And water to make a 10 kg raw material liquid (that is,
The concentration of SiO 2 and TiO 2 in the raw material liquid was 1
0% by weight, and the silica sol contains the same amount of TiO 2 as solid content).
【0040】この原料液に平均粒径0.25mmのガラ
スビーズ(UB1113L、(株)ユニオン製)で容量
の80%を充填した、撹拌ミルであるKDL−PILO
T型ダイノーミル(ウィリー・アー・バッコーフェン
製)を用いて、周速度14m/s、滞留時間8分の条件
で、8パス運転を行い、分散処理を行った。得られた分
散液中でのTiO2 超微粒子の濃度は、10重量%であ
った。KDL-PILO, a stirring mill, in which 80% of the volume of this raw material liquid was filled with glass beads (UB1113L, manufactured by Union Co., Ltd.) having an average particle size of 0.25 mm.
Using a T-type dyno mill (manufactured by Willy A. Bakkofen), an 8-pass operation was performed under the conditions of a peripheral speed of 14 m / s and a residence time of 8 minutes to perform dispersion treatment. The concentration of the TiO 2 ultrafine particles in the obtained dispersion was 10% by weight.
【0041】得られた分散液を水で希釈し、実施例1と
同様の方法により波長域200〜800nmでの光透過
率を測定したところ、波長320〜400nmにおける
最小の透過率(320nmにおける値)が0%になって
いると同時に、410nm及び800nmにおける透過
率の平均値が59%と可視光全域において光透過率が高
い値になっており、超微粒子分散液は可視光線域におけ
る高透明性及び紫外線域における高遮蔽性を有している
ことがわかった。また得られた分散液を室温で3カ月間
静置した後、同様の方法で透過率を測定したが、透過率
に変化は無く、また超微粒子の顕著な沈降等も認められ
ず分散の安定性が確かめられた。The obtained dispersion was diluted with water, and the light transmittance in the wavelength range of 200 to 800 nm was measured in the same manner as in Example 1. The minimum transmittance at the wavelength of 320 to 400 nm (the value at 320 nm) was measured. ) Is 0%, and at the same time, the average value of the transmittance at 410 nm and 800 nm is 59%, which is a high value in the entire visible light range, and the ultrafine particle dispersion is highly transparent in the visible light range. It was found that it had high light-shielding properties in the ultraviolet region. After the resulting dispersion was allowed to stand at room temperature for 3 months, the transmittance was measured by the same method. The transmittance was unchanged, and no remarkable sedimentation of ultrafine particles was observed. Sex was confirmed.
【0042】実施例5 SiO2 ゾル(ST−C、日産化学工業(株)製、Si
O2 濃度20.5重量%、平均粒径0.01μm)61
g、TiO2 超微粒子(MT−600B、(株)テイカ
製、MT−600B、ルチル型、平均粒径0.05μ
m)87.5g及び水を混合して1000gとし、原料
液とした(即ち、当該原料液のSiO2 及びTiO2 の
濃度はそれぞれ1.25重量%及び8.75重量%であ
り、SiO 2 ゾルは固形分としてTiO2 の0.14倍
量含有するものである)。Example 5 SiOTwoSol (ST-C, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., Si
OTwoConcentration 20.5% by weight, average particle size 0.01 μm) 61
g, TiOTwoUltra fine particles (MT-600B, Teika Corporation)
, MT-600B, rutile type, average particle size 0.05μ
m) Mix 87.5 g and water to make 1000 g,
Liquid (that is, SiO 2 of the raw material liquid)TwoAnd TiOTwoof
The concentrations were 1.25% by weight and 8.75% by weight, respectively.
, SiO TwoThe sol is TiOTwo0.14 times of
Content).
【0043】この原料液をホモジナイザー(TK−RO
BOMICS、特殊機化工業(製))を用い、1200
rpmで90分間予備分散したのち、7000rpmで
撹拌しつつ、実施例4と同じ条件で分散処理を行った。This raw material solution was homogenized (TK-RO).
BOMICS, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.)
After pre-dispersion at 90 rpm for 90 minutes, dispersion treatment was carried out under the same conditions as in Example 4 while stirring at 7000 rpm.
【0044】得られた分散液(TiO2 の濃度は8.7
5重量%)を水で希釈し、実施例1と同様の方法により
波長域200〜800nmでの光透過率を測定したとこ
ろ、波長320〜400nmにおける最小の透過率が0
%になっていると同時に、410nm及び800nmに
おける透過率の平均値が16%と可視光全域において光
透過率が高い値になっており、超微粒子分散液は可視光
線域における高透明性及び紫外線域における高遮蔽性を
有していることがわかった。The obtained dispersion (the concentration of TiO 2 was 8.7)
5% by weight) was diluted with water, and the light transmittance in a wavelength range of 200 to 800 nm was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the minimum transmittance at a wavelength of 320 to 400 nm was 0.
%, The average value of the transmittance at 410 nm and 800 nm is 16%, which is a high value in the entire visible light range, and the ultrafine particle dispersion has high transparency in the visible light range and ultraviolet light. It has a high shielding property in the area.
【0045】また得られた分散液を室温で3カ月間静置
した後、同様の方法で透過率を測定したが、透過率に変
化は無く、また超微粒子の顕著な沈降等も認められず、
分散の安定性が確かめられた。After the resulting dispersion was allowed to stand at room temperature for 3 months, the transmittance was measured in the same manner. The transmittance was unchanged, and no remarkable sedimentation of ultrafine particles was observed. ,
The stability of the dispersion was confirmed.
【0046】実施例6 SiO2 ゾル(ST−C、日産化学工業(株)製、Si
O2 濃度20.5重量%、平均粒径0.01μm)2
1.3g、CeO2 超微粒子(セリガードS−3018
−02、日本無機化学工業(株)製、CeO2 濃度2
4.6重量%、CeO2 平均粒径0.04μm(セリガ
ード平均粒径2μm))3.56g及び水を混合して1
75gとし、原料液とした(即ち、当該原料液のSiO
2 及びCeO2 の濃度はそれぞれ2.5重量%及び0.
5重量%であり、SiO2 ゾルは固形分としてTiO2
の5倍量含有するものである)。Example 6 SiO 2 sol (ST-C, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., Si
O 2 concentration 20.5% by weight, average particle size 0.01 μm) 2
1.3 g, CeO 2 ultrafine particles (Serigard S-3018)
-02, manufactured by Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd., CeO 2 concentration 2
4.65% by weight, 3.56 g of CeO 2 average particle size 0.04 μm (Serigard average particle size 2 μm)) and water were mixed, and 1
75 g, and used as a raw material liquid (that is, SiO 2 of the raw material liquid)
2 and CeO 2 concentrations of 2.5% by weight and 0.
5% by weight, and the SiO 2 sol is TiO 2 as a solid content.
5 times the amount of the above).
【0047】この原料液を遊星ボールミル(ハイジーB
X254、(株)栗本鐵工所製)を用い、充填量50容
量%、100Gの条件で4時間分散処理を行った。得ら
れた分散液(CeO2 の濃度は0.5重量%)を水で希
釈し、実施例1と同様の方法により波長域200〜80
0nmでの光透過率を測定したところ、波長320〜4
00nmにおける最小の透過率が0%になっていると同
時に、410nm及び800nmにおける透過率の平均
値が12%と可視光全域において光透過率が高い値にな
っており、超微粒子分散液は可視光線域における高透明
性及び紫外線域における高遮蔽性を有していることがわ
かった。This raw material liquid was mixed with a planetary ball mill (Higie B
Using X254 (manufactured by Kurimoto Ironworks Co., Ltd.), a dispersion treatment was performed for 4 hours under the conditions of a filling amount of 50% by volume and 100G. The obtained dispersion (the concentration of CeO 2 is 0.5% by weight) is diluted with water, and the wavelength range of 200 to 80 is obtained in the same manner as in Example 1.
When the light transmittance at 0 nm was measured,
The minimum transmittance at 00 nm is 0%, and at the same time, the average value of the transmittance at 410 nm and 800 nm is 12%, which is a high value over the entire visible light range. It was found to have high transparency in the light ray range and high shielding property in the ultraviolet ray range.
【0048】また、得られた分散液を室温で3カ月間静
置した後、同様の方法で透過率を測定したが、透過率に
変化は無く、また超微粒子の顕著な沈降等も認められ
ず、分散の安定性が確かめられた。After the resulting dispersion was allowed to stand at room temperature for 3 months, the transmittance was measured in the same manner. The transmittance was unchanged, and remarkable sedimentation of ultrafine particles was observed. And the dispersion stability was confirmed.
【0049】比較例1 SiO2 ゾル(日産化学工業(株)製ST−C、SiO
2 濃度20.5重量%、平均粒径0.01μm)122
g、TiO2 超微粒子(石原産業(株)製TTO−51
(A)、ルチル型、平均粒径0.02μm)5g及び水
を混合して1000gとし、原料液とした(即ち、当該
原料液のSiO2 及びTiO2 の濃度はそれぞれ2.5
重量%及び0.5重量%であり、SiO2 ゾルは固形分
としてTiO2 の5倍量含有するものである)。Comparative Example 1 SiO 2 sol (ST-C, Nissan Chemical Industries, Ltd.
(2) concentration 20.5% by weight, average particle size 0.01 μm) 122
g, TiO 2 ultrafine particles (TTO-51 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.)
(A), 5 g of rutile type, average particle size 0.02 μm) and water were mixed to make 1000 g, and used as a raw material liquid (that is, the concentration of SiO 2 and TiO 2 in the raw material liquid was 2.5
% And 0.5% by weight, and the SiO 2 sol contains 5 times the solid content of TiO 2 ).
【0050】この原料液を、高圧分散機(ナノマイザー
LA31、ナノマイザー((株)製)を用いて、圧力1
300kgf/cm2 、パス回数20回の条件で、分散
処理を行った。得られた分散液を水で希釈し、実施例1
と同様の方法により波長域200〜800nmでの光透
過率を測定したところ、波長320〜400nmにおけ
る最小の透過率(320nmにおける値)が0%になっ
ているものの、TiO2 超微粒子が完全に分散していな
い為に、410nm及び800nmにおける透過率の平
均値が4%と、可視光全域において光透過率が低い値に
なっており、可視光線域における高透明性を示さなかっ
た。This raw material liquid was subjected to a pressure of 1 using a high-pressure disperser (Nanomizer LA31, manufactured by Nanomizer Co., Ltd.).
Dispersion treatment was performed under the conditions of 300 kgf / cm 2 and 20 passes. The resulting dispersion was diluted with water,
When the light transmittance in the wavelength range of 200 to 800 nm was measured by the same method as described above, the minimum transmittance (the value at 320 nm) in the wavelength range of 320 to 400 nm was 0%, but the TiO 2 ultrafine particles were completely removed. Since the particles were not dispersed, the average value of the transmittance at 410 nm and 800 nm was 4%, which was a low value in the entire visible light range, and did not show high transparency in the visible light range.
【0051】比較例2 TiO2 超微粒子(石原産業(株)製TTO−51
(A)、ルチル型、平均粒径0.02μm)4.375
g及び水を混合して175gとし、原料液とした(即
ち、当該原料液のTiO2 の濃度は2.5重量%であ
り、SiO2 ゾル及びAl2 O3 ゾルを含有していない
ものである)。Comparative Example 2 Ultrafine TiO 2 particles (TTO-51 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.)
(A), rutile type, average particle size 0.02 μm) 4.375
g and water to obtain 175 g, which was used as a raw material liquid (that is, the raw material liquid had a TiO 2 concentration of 2.5% by weight and did not contain SiO 2 sol and Al 2 O 3 sol). is there).
【0052】この原料液を実施例1と同じ条件で、4時
間分散処理を行った。得られた分散液を水で希釈し、実
施例1と同様の方法により波長域200〜800nmで
の光透過率を測定したところ、TiO2 超微粒子が凝集
しているため直ちに沈降してしまい、波長320〜40
0nmにおける最小の透過率が波長320nmの紫外線
領域において光透過率が96%と、紫外線域における高
遮蔽性を示さなかった。This raw material liquid was subjected to a dispersion treatment for 4 hours under the same conditions as in Example 1. The obtained dispersion was diluted with water, and the light transmittance in a wavelength range of 200 to 800 nm was measured by the same method as in Example 1. As a result, TiO 2 ultrafine particles settled out immediately because they were aggregated, Wavelength 320-40
The minimum transmittance at 0 nm was 96% in the ultraviolet region with a wavelength of 320 nm, indicating no high shielding property in the ultraviolet region.
【0053】比較例3 ZnO超微粒子(FINEX75、堺化学製、平均粒径
0.01μm)4.375g及び水を混合して175g
とし、原料液とした(即ち、当該原料液のTiO2 の濃
度は2.5重量%であり、SiO2 ゾル及びAl2 O3
ゾルを含有していないものである)。COMPARATIVE EXAMPLE 3 4.375 g of ultrafine ZnO particles (FINEX 75, manufactured by Sakai Chemical Co., average particle size 0.01 μm) and 175 g of water were mixed.
(That is, the TiO 2 concentration of the raw material liquid was 2.5% by weight, and the SiO 2 sol and Al 2 O 3
It does not contain sol).
【0054】この原料液を実施例1と同じ条件で、2時
間分散処理を行った。得られた分散液を水で希釈し、実
施例1と同様の方法により波長域200〜800nmで
の光透過率を測定したところ、ZnO超微粒子が凝集し
ているため直ちに沈降してしまい、波長320〜400
nmにおける最小の透過率(320nmにおける値)が
99%と、紫外線域における高遮蔽性を示さなかった。This raw material liquid was subjected to a dispersion treatment for 2 hours under the same conditions as in Example 1. The obtained dispersion was diluted with water, and the light transmittance in a wavelength range of 200 to 800 nm was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the ZnO ultrafine particles precipitated immediately because they were aggregated. 320-400
The minimum transmittance in nm (value at 320 nm) was 99%, indicating no high shielding property in the ultraviolet region.
【0055】比較例4 TiO2 超微粒子(石原産業(株)製TTO−51
(A)、ルチル型、平均粒径0.02μm)4.375
g及び水を混合して175gとし、原料液とした(即
ち、当該原料液のTiO2 の濃度は2.5重量%であ
り、SiO2 ゾル及びAl2 O3 ゾルを含有していない
ものである)。Comparative Example 4 Ultrafine TiO 2 particles (TTO-51 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.)
(A), rutile type, average particle size 0.02 μm) 4.375
g and water to obtain 175 g, which was used as a raw material liquid (that is, the raw material liquid had a TiO 2 concentration of 2.5% by weight and did not contain SiO 2 sol and Al 2 O 3 sol). is there).
【0056】この原料液に平均粒子径0.31mmのジ
ルコニアビーズ(ミクロハイカZ300、昭和シェル石
油(株)製)780gを加え、その他は実施例1と同じ
条件で、4時間分散処理を行った。なお、ビーズの充填
量はサンドグラインダーの容積の55容量%であった。To this raw material liquid, 780 g of zirconia beads having an average particle diameter of 0.31 mm (Micro Haica Z300, manufactured by Showa Shell Sekiyu KK) were added, and dispersion treatment was carried out for 4 hours under the same conditions as in Example 1 except for the above. The filling amount of the beads was 55% by volume of the volume of the sand grinder.
【0057】得られた分散液を水で希釈し、実施例1と
同様の方法により波長域200〜800nmでの光透過
率を測定したところ、TiO2 超微粒子が凝集している
ため直ちに沈降してしまい、波長320〜400nmに
おける最小の透過率(320nmにおける値)が97%
と、紫外線域における高遮蔽性を示さなかった。The obtained dispersion was diluted with water, and the light transmittance in the wavelength range of 200 to 800 nm was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the TiO 2 ultrafine particles immediately settled out due to aggregation. The minimum transmittance (value at 320 nm) at a wavelength of 320 to 400 nm is 97%.
And did not show high shielding properties in the ultraviolet region.
【0058】上記の結果から、本発明の方法で得られた
超微粒子分散液は、超微粒子が沈降することなく分散
し、しかも3ケ月後の分散液も超微粒子の沈降がほとん
ど認められず、好適な光学特性を示すものであることが
分かった。一方比較例における超微粒子分散液は、超微
粒子が沈降する等分散性が悪く、しかも所望の光学特性
を示さないものであることが分かった。From the above results, the ultrafine particle dispersion obtained by the method of the present invention was dispersed without sedimentation of the ultrafine particles, and the dispersion after three months showed almost no sedimentation of the ultrafine particles. It turned out that it shows suitable optical characteristics. On the other hand, it was found that the ultrafine particle dispersion in the comparative example had poor dispersibility, such as precipitation of ultrafine particles, and did not exhibit desired optical characteristics.
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明の方法によれば、分散性及び分散
安定性の極めて高い超微粒子分散液を得ることが可能で
ある。かかる超微粒子分散液は、可視光線域においては
高い光透過率を示し、紫外線域においては高い遮蔽性を
発現すると同時に、経時的な分散安定性に優れている。According to the method of the present invention, it is possible to obtain an ultrafine particle dispersion having extremely high dispersibility and dispersion stability. Such an ultrafine particle dispersion liquid has a high light transmittance in the visible light region, exhibits high shielding properties in the ultraviolet light region, and has excellent dispersion stability over time.
【図1】図1は、実施例1で得られた超微粒子分散液の
紫外可視分光光度計による光透過率の測定結果を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing the results of measuring the light transmittance of the ultrafine particle dispersion obtained in Example 1 with an ultraviolet-visible spectrophotometer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−298520(JP,A) 特開 平3−215312(JP,A) 特開 平5−178606(JP,A) 特開 平5−170424(JP,A) 特開 平6−127932(JP,A) 特開 平7−89710(JP,A) 特開 平5−132309(JP,A) 特開 平8−268707(JP,A) 特開 平6−100358(JP,A) 特開 平6−279725(JP,A) 特開 平8−12961(JP,A) 特開 平6−115924(JP,A) 国際公開95/9895(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 33/00 - 33/193 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-6-298520 (JP, A) JP-A-3-215312 (JP, A) JP-A-5-178606 (JP, A) JP-A-5-178606 170424 (JP, A) JP-A-6-127932 (JP, A) JP-A-7-89710 (JP, A) JP-A 5-132309 (JP, A) JP-A 8-268707 (JP, A) JP-A-6-100358 (JP, A) JP-A-6-279725 (JP, A) JP-A-8-12961 (JP, A) JP-A-6-115924 (JP, A) International publication 95/9895 ( WO, A1) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C01B 33/00-33/193
Claims (8)
O2 ゾルからなる群より選ばれる1種以上のゾル、一次
粒子が凝集した、塊状、粒状又は粉状の超微粒子原料及
び媒質を混合して原料液を調製し、得られた混合液を、
攪拌ミル及び/又はボールミルによりメディアを介して
分散機で処理し、生成した超微粒子を媒質に分散させる
ことを特徴とする超微粒子分散液の製造方法。1. An SiO 2 sol, an Al 2 O 3 sol and Ti
One or more sols selected from the group consisting of O 2 sols , primary
Agglomerated, aggregated, granular or powdered ultrafine particles
And a medium are mixed to prepare a raw material liquid, and the obtained mixed liquid is
Stir mill and / or ball mill via media
Method for producing ultrafine particle dispersion liquid characterized in that treated with disperser, to disperse the generated ultra fine particles in the medium.
O2 、BaTiO3 、CaTiO3 、SrTiO3 及び
SiCからなる群より選ばれる1種以上からなる請求項
1記載の製造方法。2. The raw material for ultrafine particles is TiO 2 , ZnO, Ce.
O 2, BaTiO 3, CaTiO 3 , SrTiO 3 and the manufacturing method of one or more Tona Ru claim 1 selected from the group consisting of SiC.
0.001〜0.5μmである請求項1又は2記載の製
造方法。3. The method according to claim 1, wherein the average particle diameter of the primary particles of the ultrafine particle raw material is 0.001 to 0.5 μm.
0.1〜20重量%に調整する請求項1〜3いずれか記
載の製造方法。4. A method according claim 1 or you adjust the concentration of ultrafine particles 0.1 to 20 wt% in dispersion obtained.
量部に対して10〜10000重量部である請求項1〜
4いずれか記載の製造方法。(5) The amount of solids in the sol is 10 to 10000 parts by weight based on 100 parts by weight of ultrafine particles.
4. The manufacturing method according to any one of the above items.
0mmである請求項1〜5いずれか記載の製造方法。6. The media having an average particle size of 0.001 to 1.
The method according to claim 1, wherein the thickness is 0 mm.
50〜95容量%である請求項1〜6いずれか記載の製
造方法。7. The production method according to claim 1, wherein the filling amount of the medium is 50 to 95% by volume of the apparatus capacity of the dispersing machine .
0.5重量%に調整し、光路長1mmの光学セルを用い
て紫外可視分光分析により光透過率を測定した場合、波
長320〜400nmにおける最小の透過率が5%以
下、かつ波長410nm及び800nmにおける透過率
の平均値が10%以上である、請求項1〜7いずれか記
載の製造方法。8. When the ultrafine particle dispersion obtained is adjusted to a particle concentration of 0.5% by weight with water and the light transmittance is measured by ultraviolet-visible spectroscopic analysis using an optical cell having an optical path length of 1 mm, the wavelength is 320 to The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein the minimum transmittance at 400 nm is 5% or less, and the average value of the transmittance at wavelengths 410 nm and 800 nm is 10% or more.
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