JP2020142947A - 球状シリカエアロゲル粉体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 水性シリカゾルからなるW相を有機溶媒相に分散させ、W/Oエマルションを形成後、球状のW相をゲル化させ、次いで、ゲル化体を回収する球状シリカエアロゲルの製造方法において、シリカゾル中に有機ナノファイバーを分散させておくことにより、ナノファイバーと複合された球状シリカエアロゲルとすることができ、これはD50±20%の範囲にある粒子の10%変形時の圧縮強度の相加平均値が35MPa以上と高い強度を発現する。
【選択図】 なし
Description
該粉末中に含まれる粒子であって、顕微鏡観察により把握される粒子直径Yが0.8X≦Y≦1.2Xである粒子10個を選択し、これら粒子について、各々微小圧縮試験を行った際に、10%変形時の圧縮強度の相加平均値が35MPa以上であることを特徴とする球状エアロゲル粉末である。
該平均円形度が1に近くなるほど、粒子は真球に近い形状となる。
本発明の球状シリカエアロゲル粉末は、化粧品用添加剤として適度な粒度分布及び比表面積にあり、しかも圧縮強度が高く構成する粒子が壊れにいため、同用途、具体的にはファンデーションの添加剤として利用した際に、外観保持性に優れ、滑らかな触感が得られる。加えて、シリカエアロゲルとして、吸油量が高く、皮膚及び頭皮表面の脂分を効率良く吸収し、また、疎水性を呈し汗をはじく効果もあることから、上記ファンデーション以外の、ペースト、クリームタイプのメイクアップ・スキンケア化粧料、さらにはデオドラント用品、整髪料などの化粧品としても好適に用いることができる。
本発明の球状シリカエアロゲル粉末を製造する方法は特に限定されるものではないが、好適には、以下の方法で容易に製造できる。即ち、
(1)有機ナノファイバーを分散させた水性シリカゾルを調整する工程
(2)前記水性シリカゾルを疎水性溶媒中に分散させて、W/O型エマルションを形成させる工程
(3)前記シリカゾルをゲル化させて、前記W/O型エマルションをゲル化体の分散液へと変換する工程
(4)前記ゲル化体を分離、回収する工程
を順に行うことである。
(5)O相と、ゲル化体を含むW相とに分離させる工程。
(6)W相に分散しているゲル化体を疎水化する工程。
(7)疎水化されたゲル化体を回収する工程。
熟成は、O相と層分離されたW相(ゲル化体が分散)に塩基性物質を加えてW相のpHを弱酸性ないし塩基性に調整し、ゲルの熟成を行うことで実施する。
[式中、Mはゲル化体を形成しているSi原子を表す。式(2)においてはMの残りの原子価は省略されている。以下の式において、すべて同じ。]
と反応し、これを
[式(3)中、nは1〜3の整数であり、Rは炭化水素基であり、nが2以上である場合には、複数のRは同一でも相互に異なっていてもよい。]へと変換することが可能なシリル化剤を一例として挙げることができる。このようなシリル化剤を用いてシリル化処理を行うことにより、エアロゲル粉体表面のヒドロキシ基が疎水性のシリル基でエンドキャッピングされて不活性化されるので、表面ヒドロキシ基相互間での脱水縮合反応を抑制できる。よって、臨界点未満の条件で乾燥を行っても乾燥収縮を抑制できるので、2mL/g以上のBJH細孔容積を有する金属酸化粉末を得ることが可能になる。
[式(4)中、nは1〜3の整数を表し;Rは炭化水素基等の疎水基を表し;Xはヒドロキシ基を有する化合物との反応においてSi原子との結合が開裂して分子から脱離可能な基(脱離基)を表す。nが2以上のとき複数のRは同一でも異なっていてもよい。また、nが2以下のとき複数のXは同一でも異なっていてもよい。]
という結合が生じることになる。また、nが3であれば:
という結合が生じることになる。このようにヒドロキシ基がシリル化されることにより、シリル化処理がなされる。
という結合が生じることになる。このように上記式(5)の環状シラザン類によっても、ヒドロキシ基がシリル化され、シリル化処理がなされる。
という結合が生じることになる。このように上記式(6)の環状シロキサン類によっても、ヒドロキシ基がシリル化され、シリル化処理がなされる。
実施例1〜5及び比較例1、2で製造した疎水性の球状シリカエアロゲルからなる粉体に対して、以下の項目について試験を行った。
シリカエアロゲル粉末をエタノールに添加し、30分超音波分散を行った。得られたエタノール分散液をベックマン・コールター株式会社製精密粒度分布測定装置Multisizer3を用い、50μmのアパチャーチューブを使用して、D50を測定した。
株式会社島津製作所製微小圧縮試験機(MZCT−W510−J)を用いた。該試験器に付属の「試料の大きさ測定機能(顕微鏡)」で、粒径がD50(μm)±20%の粒子を無作為に10個選択し、負荷速度4.5mN/秒、負荷保時時間5秒の測定条件で10%変形時の圧縮強度を個々の粒子について測定し、その平均を求めた。
BET比表面積、及びBJH細孔容積の測定は、上述の定義に従ってマイクロトラック・ベル株式会社製BELSORP−maxにより行った。吸油量の測定は、JIS K6217−4「オイル吸収量の求め方」により行った。
疎水性シリカエアロゲルは水には浮遊するが、メタノールには完全に懸濁する。このことを利用し、以下の方法によって測定した修飾疎水度をM値として、シリカエアロゲル表面疎水基による疎水化処理の指標とした。
M値 = メタノール滴下量 / (メタノール滴下量+50ml)
シリカエアロゲル粉末について日立ハイテクノロジーズ製SEM(S−5500)を用いて、加速電圧3.0kV、二次電子検出、倍率1000倍で観察した。得られたSEM画像を画像解析することにより、下記式によりシリカエアロゲル粒子の円形度を算出した。なお、平均円形度は、2000個以上のシリカエアロゲル粒子について円形度を算出し、平均したものである。
C=4πS/L2
[上記式において、Sは当該粒子が画像中に占める面積(投影面積)を表す。Lは画像中における当該粒子の外周部の長さ(周囲長)を表す。]
エレメンター・ジャパン株式会社製の元素分析装置(vario MICRO cube)を用い、炭素含有量を測定した。
硫酸100gを撹拌羽で撹拌しながら、珪酸ナトリウム100gを徐々に添加し、水性シリカゾルを調整した。このとき、pHは3.0であった。
セルロースナノファイバーの量を、水性シリカゾル中のシリカ分に対して2wt%となるように加えた以外は、実施例1と同様の操作を行った。物性の評価結果を表1に示す。
セルロースナノファイバーの量を、水性シリカゾル中のシリカ分に対して10wt%となるように加えた以外は、実施例1と同様の操作を行った。物性の評価結果を表1に示す。
セルロースナノファイバーの量を、水性シリカゾル中のシリカ分に対して2wt%となるように加えた以外は実施例1と同様の操作でナノファイバー分散水性シリカゾルを調整した。続いて、調整したナノファイバー分散水性シリカゾル108gを取り分け、これに160gのヘプタンを加え、ソルビタンモノオレエートを1.6g添加した。この溶液をホモジナイザーを用いて、5000回転/分の条件で3分撹拌することで、W/Oエマルションを形成させた。これ以降は、実施例1と同様の操作を行った。物性の評価結果を表1に示す。
セルロースナノファイバーの量を、水性シリカゾル中のシリカ分に対して2wt%となるように加えた以外は実施例1と同様の操作でナノファイバー分散水性シリカゾルを調整した。続いて、調整したナノファイバー分散水性シリカゾル108gを取り分け、これに160gのヘプタンを加え、ソルビタンモノオレエートを1.6g添加した。この溶液をホモジナイザーを用いて、11000回転/分の条件で3分撹拌することで、W/Oエマルションを形成させた。これ以降は、実施例1と同様の操作を行った。物性の評価結果を表1に示す。
実施例1において、セルロースナノファイバーを分散させる工程を経ずに球状シリカエアロゲルを作成した。物性の評価結果を表1に示す。
実施例4において、セルロースナノファイバーを分散させる工程を経ずに球状シリカエアロゲルを作成した。物性の評価結果を表1に示す。
Claims (6)
- コールターカウンター法により測定される体積累積50%径(D50)をXとした際に、当該Xが1〜30μmの範囲にある球状エアロゲル粉末であって、
該粉末中に含まれる粒子であって、顕微鏡観察により把握される粒子直径Yが0.8X≦Y≦1.2Xである粒子10個を選択し、これら粒子について、各々微小圧縮試験を行った際に、10%変形時の圧縮強度の相加平均値が35MPa以上であることを特徴とする球状エアロゲル粉末。 - 球状エアロゲル粉末を構成する粒子が、シリカと有機ナノファイバーを主成分として構成されている、請求項1記載の球状シリカエアロゲル粉末。
- 窒素吸着BET法による比表面積が400〜1000m2/gである、請求項1または請求項2記載の球状シリカエアロゲル粉末。
- BJH法による細孔容積及び細孔半径のピークが各々2〜8ml/g、10〜50nmである、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の球状シリカエアロゲル粉末。
- 吸油量が400ml/100g以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の球状シリカエアロゲル粉末。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の球状シリカエアロゲル粉末よりなる化粧品用添加剤。
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