JPH10130021A - 酸化亜鉛分散系 - Google Patents
酸化亜鉛分散系Info
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Abstract
と。 【解決手段】 水、安定剤及び酸化亜鉛を含む粒状酸化
亜鉛の安定化水性分散系であって、酸化亜鉛の粒子が、
水性懸濁液中で酸化亜鉛粒子の存在下でケイ酸アルカリ
金属と酸とを混合し、前記ケイ酸塩と前記酸との混合中
に前記懸濁液を少なくとも8のpHに維持することによ
って、濃厚な非晶質シリカによって被覆され、前記非晶
質シリカが酸化亜鉛粒子の表面に付着している安定化水
性分散系。
Description
関し、特に酸化亜鉛の被覆粒子の水性分散系に関する。
かの製剤に用いられる。かかる製剤は日焼け止め製剤、
化粧品及び獣医学的製品を包含する。これらの製剤の製
造は、酸化亜鉛が製剤中に容易に配合されることができ
る水性分散系の形状で入手可能であるならば、非常に容
易になる。しかし、酸化亜鉛の安定な分散系は製造が困
難であり、酸化亜鉛は低いpH値においても高いpH値
においても溶解しうる。
に使用可能である酸化亜鉛の安定な水性分散系を提供す
ることが、本発明の目的である。
化亜鉛の安定化水性分散系は水、安定剤及び酸化亜鉛を
含み、酸化亜鉛の粒子は、水性懸濁液中で酸化亜鉛粒子
の存在下でケイ酸アルカリ金属と酸とを混合し、前記ケ
イ酸塩と前記酸との混合中に前記懸濁液を少なくとも8
のpHに維持することによって、濃厚な非晶質シリカに
よって被覆され、前記非晶質シリカが酸化亜鉛粒子の表
面に付着している。
に適するように選択される。本発明による特に好ましい
安定化分散系は日焼け止め製剤の形成に有用であり、こ
の分散系では、酸化亜鉛の平均主要粒度(average prim
ary size)は0.005〜0.20μmの範囲内であ
る。平均主要粒度は、好ましくは0.01〜0.10μ
mの範囲内、さらに好ましくは、0.03〜0.07μ
mの範囲内である。日焼け止め製剤に有用な酸化亜鉛粒
子は好ましくは実質的に等軸であり、平均主要粒度は非
凝集粒子の平均直径を測定することによって決定され
る。本発明によると、粒子に被膜が与えられる。しか
し、好ましいサイズは被覆されない粒子を意味する。
の酸化亜鉛を含む場合に、これは分散系が用いられる製
剤の製造におけるフレキシビリティを有することを使用
者に可能にするので、特に有用である。有用な安定化分
散系は少なくとも40重量%の酸化亜鉛を含有し、好ま
しくは、酸化亜鉛量は少なくとも50重量%である。特
に有用な安定化分散系は少なくとも60重量%の酸化亜
鉛を含有する。通常、75重量%を越える酸化亜鉛を含
有する分散系を製造することは実用的でない。
術分野で粒子のコーティング剤として周知であるシリカ
の形状である。濃厚なシリカは実質的に無孔質かつ非晶
質であり、一般的に酸化亜鉛粒子上に連続的な被膜を形
成する。これはこれが形成される方法を特徴とする、即
ち、濃厚なシリカは少なくとも8のpH、好ましくは9
〜11のpHを有する酸化亜鉛のアルカリ性懸濁液から
沈殿する。本発明による分散系の製造では、酸化亜鉛粒
子の存在下で沈殿がおこなわれる。例えば塩酸又は硫酸
のような酸とアルカリ金属ケイ酸塩のアルカリ性溶液と
を酸化亜鉛の存在下で混合して、ケイ酸塩を濃厚な非晶
質シリカに転化させることによって、濃厚なシリカが付
着される。例えば、溶解性アルカリ金属ケイ酸塩の溶液
を被覆されるべき酸化亜鉛粒子のアルカリ性懸濁液と混
合して、得られた混合物を徐々に酸性化して、濃厚な非
晶質シリカを付着させる。或いは、酸化亜鉛粒子の懸濁
液にアルカリ金属ケイ酸塩のアルカリ性溶液を加え、同
時に、懸濁液のpHを少なくとも8、即ち9〜11の値
に維持するための酸を加えて、必要な濃厚な非晶質シリ
カ被膜を形成し、付着させることができる。シリカが完
全に付着されたならば、通常、酸を更に加えて、懸濁液
のpHを6〜8の範囲内の値に調節する。
温度を一般に少なくとも60℃、できるならば100℃
まで、好ましくは70℃〜90℃の値に維持し、懸濁液
を撹拌して、有効な被覆を維持する。濃厚な非晶質シリ
カの供給源としては任意の適当なアルカリ金属ケイ酸塩
を用いることができる。ケイ酸ナトリウムとケイ酸カリ
ウムとが特に有用であり、ケイ酸塩の溶液を新たに製造
することも好ましい。
して留まることを保証するために、通常は、分散剤が酸
化亜鉛懸濁液に加えられる。非常に便利な分散剤は例え
ばケイ酸ナトリウムとケイ酸カリウムのようなアルカリ
金属ケイ酸塩である。この分散剤は被覆プロセス中に濃
厚な非晶質シリカとして付着する。加える場合に、ケイ
酸塩の使用量は酸化亜鉛に関してSiO2 として表現し
て1.0〜5.0重量%の範囲内であることが好まし
い。
して、個々の粒子上に完全な層を形成する。酸化亜鉛が
0.005〜0.20μmの範囲内の平均主要粒度を有
する場合に、濃厚な非晶質シリカの好ましい付着量は酸
化亜鉛に関してSiO2 として計算して5〜20重量%
の範囲内である。好ましくは、この粒度の対する濃厚な
非晶質シリカの量は酸化亜鉛に関してSiO2 として7
〜12重量%の範囲内である。
ば、アルミニウム、ジルコニウム又はチタンの酸化物の
ような他の含水酸化物の被膜も酸化亜鉛粒子上に存在す
ることができる。これらの付着含水酸化物は一般に被膜
の形状で存在すると述べられているが、これは、酸化亜
鉛粒子がこれらの含水酸化物によって完全に又は均一に
覆われていることを必ずしも意味しない。含水酸化物
は、例えば、酸化亜鉛懸濁液の存在下での適当な金属の
溶解性化合物の加水分解によるような、任意の適当な手
段によって付着することができる。通常は、濃厚な非晶
質シリカと、適当な場合には、他の酸化物とによる被覆
後に、酸化亜鉛粒子を例えば濾過によって分離し、乾燥
させる。
安定剤は、第4級アンモニウム基を有するセルロースエ
ーテルである。特に有用な安定剤は、アンヒドログルコ
ース単位のバックボーンと、このバックボーンから間隔
をおいて離れた第4級アンモニウム官能基を含有するペ
ンダント置換基とを有するポリマーである、米国特許第
3,472,840号に記載されているポリマーであ
る。好ましくは、第4級アンモニウムラジカルを含有し
ない付加的なエーテル基も分子中に存在する。このよう
な付加的なエーテル基はアルキル、ヒドロキシアルキ
ル、アルコキシアルキル及びヒドロキシアルコキシアル
キルエーテル基を包含する。第4級アンモニウム基は第
4級エポキシド又は第4級ハロヒドリンから誘導された
ものであることが好ましい。特に好ましい安定剤はトリ
メチルアンモニウム置換エポキシドと反応したヒドロキ
シエチルセルロースの第4級アンモニウムクロリドであ
る。このような製品はINCI Name Polyq
uaternium−10を与えられている。この記載
によって包含される、本発明に有用な安定剤は商品名U
CARE Polymer JR−125、UCARE
Polymer JR−400及びUCARE Po
lymer JR−30Mで販売される安定剤を包含す
る。
ましくは200,000〜800,000の範囲内の分
子量を有する。セルロースエーテル安定剤の使用量は酸
化亜鉛の粒度、分散系の予定用途及び分散系中の酸化亜
鉛の濃度を包含する幾つかの要素に依存する。好ましく
は、使用量は酸化亜鉛の重量に関して0.02〜0.5
重量%である。より好ましくは、存在する量は酸化亜鉛
の重量に関して0.1〜0.2重量%である。通常は、
酸化亜鉛が濃厚な非晶質シリカで被覆された後に、安定
剤を以下に述べるように酸化亜鉛に加える。
亜鉛と混合する前に、セルロースエーテル安定剤を水と
共に撹拌することが必要である。本発明の第2実施態様
では、分散系に用いる安定剤はポリアルキレングリコー
ルである。適当なポリアルキレングリコールはポリエチ
レングリコール又はポリプロピレングリコールを包含す
るが、ポリエチレングリコールが好ましい。用いられる
ポリエチレングリコールが20,000〜500,00
0の範囲内の分子量を有することが好ましい。
亜鉛分散系の予定の最終用途に応じて変化することがで
きるが、通常、使用量は酸化亜鉛の重量に関して1.5
〜7.0重量%である。この量が酸化亜鉛の重量に関し
て2.5〜6.0重量%であることが好ましい。エマル
ジョンを安定化するためにポリエチレングリコールを用
いる場合には、固体ポリエチレングリコールを水と共に
撹拌して、水和することが通常必要であり、得られた水
溶液を通常、次に以下に述べるように酸化亜鉛粒子と混
合する。
するセルロースエーテルを用いる、本発明の分散系の貯
蔵安定性は、分散系に増粘剤を加えることによって改良
することができる。適当な増粘剤は例えば膨潤性粘土
(例えば、Laponite(商標))のような無機製
品と、例えばポリアルキレングリコール、特にポリエチ
レングリコール及びセルロースエーテル誘導体のような
有機ポリマーとを包含する。好ましくは、ポリマー増粘
剤は約10,000より大きい分子量を有する。増粘剤
の使用量は好ましくは酸化亜鉛の重量に関し1.5〜
7.0重量%の範囲内、より好ましくは酸化亜鉛に関し
2.5〜6.0重量%の範囲内である。
に撹拌することによって、分散系を製造する。分散系が
日焼け止めへの使用に予定される場合には、酸化亜鉛が
非凝集粒子として効果的に分散されることが特に重要で
ある。このために、適当な撹拌手段は、粒状粉砕媒体を
用いるミルを利用することである。このようなミルは、
1個以上の撹拌機を備え、粉砕媒体として砂、ガラスビ
ーズ、セラミックビーズ又は他の粒子を用いるビーズミ
ルである。高速度で作動し、ミルのサイズに依存して、
2500回転/分(rpm)のオーダーの速度が稀では
ないようなミルが特に有用である。例えば、1000r
pm〜6000rpmの速度で作動するミルが適当であ
る。撹拌機の先端速度が10m/秒までである撹拌機ミ
ル及び10m/秒を越えることが可能である撹拌機ミル
が用いられる。必要な場合には、ミルを冷却することも
可能である。磨砕(milling)による撹拌を必要な時間お
こなった後に、分散系を狭い間隙に通してスクリーニン
グすることによって、粉砕媒体から分離する。安定剤
と、用いる場合の増粘剤とを酸化亜鉛と混合してから、
酸化亜鉛に磨砕を受けさせることが、より効果的な混合
を可能にするので好ましい。しかし、安定剤又は増粘剤
の一方又は両方を、任意の好都合な手段による磨砕後の
被覆済み酸化亜鉛粒子の分散系と混合することができ
る。
用的な添加剤を分散系に加えることもできる。本発明に
よる分散系は酸化亜鉛の高濃度において優れた安定性を
示しており、例えば乳液、ローション及びクリームのよ
うな日焼け止め製剤、コスメティック及び獣医学的製品
の製造に非常に有用である。本発明を下記実施例によっ
て説明する。
06μm)と、ケイ酸ナトリウム(ZnOに関して2重
量%のSiO2 に相当)とを混合することによって、Z
nO 250g/lの濃度で酸化亜鉛の水性スラリーを
製造した。このスラリーを磨砕媒体としてOttawa
砂を用いるサンドミル(sand mill) で2時間磨砕した(m
illed)。
イオン水によってZnO 170g/lに希釈し、90
℃に加熱し、その後の濃厚な非晶質シリカの付着中にこ
の温度に維持した。このスラリーのpHを20重量%塩
酸を含有する溶液によって9.4に調節して、ケイ酸ナ
トリウムの溶液(SiO2 151g/lに相当)の添加
を開始した。ケイ酸ナトリウムの添加中に、20重量%
塩酸を同時に、スラリーのpHを8.5〜9.5の範囲
内に維持する速度で加えた。ZnOに関して7.5重量
%SiO2 の相当量が加えるまで添加を続けてから、次
にスラリーを90℃において30分間撹拌した。次い
で、スラリーのpHを7.0に減ずるために充分な塩酸
(20重量%HCl)を30分間にわたって加えてか
ら、スラリーをさらに30分間撹拌した。
0μS未満になるまで再パルプ化することによって、洗
浄した。ZnO 250g/lを含有するスラリーを5
00℃の入口温度及び100℃の出口温度と、1800
rpmのアトマイザーディスク速度とによって供給する
ことによって、9.5重量%の濃厚な非晶質シリカによ
って被覆された酸化亜鉛を噴霧乾燥した(NIRO F
D11)。
on Carbide)で販売される第4級化カチオン
ヒドロキシエチルセルロース0.225gを、99.7
75gの脱イオン水に加え、プロペラスターラーによっ
て90分間混合して、完全な水和を確実にした。商品名
Germaben IIで販売される保存剤1.25g
をこの混合物に加えた後に、上述したように被覆された
酸化亜鉛150gを加えた。この混合物を磨砕媒体とし
て60gの1mmガラスビーズを用いる高速度ミル(E
iger M−50−VSE)内で5分間磨砕した。ポ
リエチレングリコール(Polyox WSR N−1
0)をこの混合物に加えて、磨砕をさらに15分間続け
た。ガラスビーズの分離後に、58.5重量%の固体含
量を有する酸化亜鉛分散系が得られた。
イオン水と混合することによって希釈分散系を得て、U
V/可視分光計(Perkin Elmer Lamb
da2)を用いて、308nm(E308 )、360nm
(E360 )及び524nm(E524 )の波長において吸
光係数を得た。最大吸光係数(Emax )とEmax の波長
(λmax )とも次のように観察された。
ることができず、観察された吸光係数は変化していなか
った。
WSR N−10)を、100gの脱イオン水に加え、
完全に水和するまで混合した。実施例1に述べた濃厚な
非晶質シリカで被覆された酸化亜鉛150gを加えた。
この混合物を高速度ビーズミル(Eiger M−50
−VSE)内で磨砕媒体としての60gの1mmガラス
ビーズによって磨砕した。分散系を20分間磨砕した。
ガラスビーズを分離した後の分散系の固体含量は58.
5重量%であった。得られた分散系0.02gを100
mlの脱イオン水によって希釈し、実施例1におけるよ
うに吸光係数を測定した。結果は以下に記載する。
ることができず、観察された吸光係数は変化していなか
った。
次のように製造した。5gのポリエチレングリコール
(Polyox WSR N−10)を、94.625
gの脱イオン水に加え、完全に水和するまで混合した。
商品名Nipagin M溶液(化学名:メチル−4−
ヒドロキシ安息香酸ナトリウム)で販売されている保存
剤0.375gをこの混合物に加え、次に実施例1に述
べたような濃厚な非晶質シリカで被覆された酸化亜鉛1
50gを加えた。この混合物を高速度ビーズミル(Ei
ger M−50−VSE)内で磨砕媒体としての60
gの1mmガラスビーズによって磨砕した。分散系を2
0分間磨砕した。ガラスビーズを分離した後の分散系の
固体含量は58.7重量%であった。
脱イオン水によって希釈し、実施例1におけるように吸
光係数を測定した。結果は以下に記載する。
の分散系を下記組成を有する日焼け止めローション中に
配合した。
加えた。成分13を激しく撹拌しながら加えた後に、B
相の残りの成分を加えた。次いで、この混合物を絶えず
撹拌しながら80℃に加熱した。A相の成分を混合し、
80℃に加熱した。次に、A相をB相に80℃において
加えて、2相を回転子/固定子混合機(rotor/statormi
xer) によって80℃において2分間混合した。得られ
た混合物を撹拌しながら45℃に冷却し、C相を加え
た。生成物が30℃に冷却されるまで撹拌を続けた。得
られたローションは、ジフェイ(Diffey)とロブソン(Rob
son)の方法[J.Soc.Cosmet.Chem.,
40,127〜133(1989)]によって測定した
ときに、6.6のインビトロ太陽光線防御因子(Sun Pro
tection Factor) (SPE)を有した。
を下記組成を有する日焼け止めローション中に配合し
た。
加えた後に、成分10を激しく撹拌しながら加えた。A
相の成分を混合し、A相とB相とを80℃に加熱した。
A相をB相に加え、混合物を回転子/固定子混合機で撹
拌した。混合物が完全に均質になるまで混合を続けた。
得られたローションを中程度に撹拌しながら冷却し、温
度が45℃に達したときにC相を加えた。温度が30℃
に達するまで撹拌を続けた。ローションをジフェイとロ
ブソンの方法によって試験して、このローションが6.
5のSPEを有することを発見した。
を下記組成を有する日焼け止めローション中に配合し
た。
加えた。成分10を激しく撹拌しながら加えた。次い
で、この混合物を絶えず撹拌しながら80℃に加熱し
た。A相の成分を混合し、80℃に加熱した。次に、8
0℃においてA相をB相に加え、2相を回転子/固定子
混合機によって80℃において3分間混合した。得られ
た混合物が撹拌しながら45℃に冷却して、C相を加え
た。生成物が30℃に冷却されるまで撹拌を続けた。得
られたローションは、ジフェイとロブソンの方法によっ
て試験したときに、12.5のSPEを有した。
を下記組成を有する日焼け止めローション中に配合し
た。
0℃に加熱した。A相をB相に加えて、回転子/固定子
混合機を用いて2分間混合した。このローションを撹拌
しながら冷却した。C相を45℃において加え、温度が
30℃に達するまで撹拌を続けた。ローションは、ジフ
ェイとロブソンの方法によって試験したときに、6.0
のSPEを有した。
Claims (16)
- 【請求項1】 水、安定剤及び酸化亜鉛を含む粒状酸化
亜鉛の安定化水性分散系であって、酸化亜鉛の粒子が、
水性懸濁液中で酸化亜鉛粒子の存在下でケイ酸アルカリ
金属と酸とを混合し、前記ケイ酸塩と前記酸との混合中
に前記懸濁液を少なくとも8のpHに維持することによ
って、濃厚な非晶質シリカによって被覆され、前記非晶
質シリカが酸化亜鉛粒子の表面に付着している安定化水
性分散系。 - 【請求項2】 非被覆酸化亜鉛の粒子が0.005〜
0.20μmの範囲内の平均主要粒度を有する、請求項
1記載の安定化水性分散系。 - 【請求項3】 少なくとも40重量%かつ75重量%以
下の酸化亜鉛を含有する、請求項1又は2に記載の安定
化水性分散系。 - 【請求項4】 安定剤が、第4級アンモニウム基を含有
するセルロースエーテルである、請求項1〜3のいずれ
か1項に記載の安定化水性分散系。 - 【請求項5】 安定剤が200,000〜800,00
0の範囲内の分子量を有する、請求項4記載の安定化水
性分散系。 - 【請求項6】 安定剤が酸化亜鉛の重量に関して0.0
2〜0.5重量%の範囲内の量で存在する、請求項4又
は5に記載の安定化水性分散系。 - 【請求項7】 膨潤性粘土、ポリアルキレングリコール
及びセルロースエーテル誘導体から成る群から選択され
る増粘剤を含有し、100,000より大きい分子量を
有する、請求項4〜6のいずれか1項に記載の安定化水
性分散系。 - 【請求項8】 増粘剤が酸化亜鉛の重量に関して1.5
〜7.0重量%の範囲内の量で存在する、請求項7記載
の安定化水性分散系。 - 【請求項9】 安定剤がポリアルキレングリコールであ
る、請求項1〜3のいずれか1項に記載の安定化水性分
散系。 - 【請求項10】 安定剤が20,000〜500,00
0の範囲内の分子量を有するポリエチレングリコールで
あり、酸化亜鉛の重量に関して1.5〜7.0重量%の
範囲内の量で存在する、請求項9記載の安定化水性分散
系。 - 【請求項11】 水と安定剤と酸化亜鉛とを混合するこ
とを含む安定化水性分散系の製法であって、酸化亜鉛の
粒子が、水性懸濁液中で酸化亜鉛粒子の存在下でケイ酸
アルカリ金属と酸とを混合し、前記ケイ酸塩と前記酸と
の混合中に前記懸濁液を少なくとも8のpHに維持する
ことによって、濃厚な非晶質シリカによって被覆され、
前記非晶質シリカが酸化亜鉛粒子の表面に付着している
方法。 - 【請求項12】 酸が塩酸又は硫酸である、請求項11
記載の方法。 - 【請求項13】 濃厚な非晶質シリカの付着中に酸化亜
鉛粒子の懸濁液を60℃〜100℃の範囲内の温度に維
持する、請求項11又は12に記載の方法。 - 【請求項14】 濃厚な非晶質シリカの付着中の酸化亜
鉛分散系中に、ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムを
含む分散剤が存在する、請求項11〜13のいずれか1
項に記載の方法。 - 【請求項15】 粒状粉砕媒体として砂、ガラスビーズ
又はセラミックビーズを用いるビーズミル中で、酸化亜
鉛の被覆粒子を水と混合する、請求項11〜14のいず
れか1項に記載の方法。 - 【請求項16】 日焼け止め製剤、コスメティック又は
獣医学的製品の製造へ、請求項1〜10のいずれか1項
に記載の粒状酸化亜鉛の安定化水性分散系を使用する方
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