專利名稱：高白色氧化鋅微粒及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為化妝品、顏料、涂料等的添加劑有用的粒子狀，特別是超微粒狀的高白色氧化鋅，特別是涉及其粒子形狀為四腳狀或針狀的超微粒狀的高白色氧化鋅及其制造方法。更具體地說，涉及通過將鋅蒸氣與惰性的載體氣體一起向反應(yīng)器噴出，與該氣體同時(shí)向反應(yīng)器噴出含有氧氣和水蒸氣的氧化性氣體，使鋅蒸氣氧化、急劇地冷卻的方法得到的微粒狀的高白色氧化鋅及其制造方法。在這里，雖然沒有明確地規(guī)定超微粒的原始粒子的粒徑，但一般地說超微粒通常是對(duì)約0.1微米以下的微粒的稱呼。
現(xiàn)有技術(shù)氧化鋅可以作為醫(yī)藥品、橡膠的加硫促進(jìn)劑、催化劑、電子部件材料、涂料、顏料、化妝品、塑料和橡膠的輔助材料使用。這些氧化鋅的制造方法，一般地說可以分為液相法和氣相法。液相法采用在液相下，對(duì)草酸鋅、氫氧化鋅、堿性碳酸鋅等進(jìn)行合成沉淀、過濾、洗凈之后，進(jìn)行熱分解得到氧化鋅。液相法中，雖然易于得到微粒的原始粒子，但是由于含有液相合成、過濾、干燥等的工序，故氧化鋅只能變成為聚集體。在使用該氧化鋅時(shí)，就像在用于涂料、顏料化妝品等的情況下所看到的那樣，必須與其它的液體一起泥漿化，或者就像在用于橡膠、塑料等的增強(qiáng)劑的情況下所看到的那樣混合到其他固體中去形成混練物，或者就像在用于電子部件材料的情況下所看到的那樣必須與其它粉粒進(jìn)行混合。在這樣的情況下，凝聚體的存在將顯著地妨礙組成上的均一性或分散性。眾所周知，微粒越小均一性、分散性就越好。此外，若變成為超微粒，例如在應(yīng)用于化妝材料的情況下等則還可以賦予顯著地提高對(duì)于透明性的紫外線屏蔽能力等的特性。因此，就必須為了拆開凝聚或得到微粒的目的而進(jìn)行粉碎。但是，在該情況下，將會(huì)引起來自容器和粉碎球等的污染，對(duì)于粒子來說除了會(huì)帶來粒度分布變寬等使用上的弊病之外，微?；嬖谥鴺O限，不能得到超微粒。即，在液相法的情況下，要得到超微粒高白色氧化鋅是非常困難的。
作為得到氧化鋅粉末的方法有氣相法。氣相法就像由法國法和美國法而為人們所熟知(日本化學(xué)會(huì)志，1984年，p.837～842)的那樣，是一種使鋅蒸氣氧化以得到氧化鋅的方法。美國法是使含有還原氣體的鋅蒸氣氧化的方法，雖然該法也可以得到針狀的氧化鋅，但易于含有鉛、鎘等，在純度方面存在著問題。此外，還易于混入團(tuán)塊狀的粒子。法國法是使金屬鋅蒸氣氧化以制造氧化鋅的方法，與美國法比雖然可以得到高純度的氧化鋅，但是，該氧化鋅是從針狀晶體生長成的團(tuán)塊狀的粒子，難于只得到針狀的產(chǎn)品。
作為得到四腳狀或針狀的氧化鋅的方法，例如在特開平3-150299號(hào)公報(bào)中記載了采用通過將耐熱性容器內(nèi)的氣氛溫度設(shè)定為規(guī)定的溫度，使所得到的鋅蒸氣慢慢地冷卻的方法來促進(jìn)針狀晶體生長的氧化鋅晶須的制造方法。但是，用該制造方法得到的氧化鋅是粒徑為5～18微米左右的比較大的四腳狀粒子。此外，由于上述的制造方法是一種間歇式制造方法，故還存在著不適合于大量生產(chǎn)的問題。此外，在特開平3～349118號(hào)公報(bào)中，公開了沿著流路分階段地添加鋅蒸氣得到針狀氧化鋅的方法，但是用該方法得到的粒子粒徑大到1～20微米。
作為得到微粒的四腳狀氧化鋅的方法，如在特公昭60-5529號(hào)公報(bào)中所述，在使鋅蒸氣氧化燃燒后，以480℃/秒以上的速度進(jìn)行冷卻，得到針狀氧化鋅的方法。但是，即便是在該情況下，微粒的大小至多也就是平均粒徑0.2-1微米左右。為了使之變成為更小的微粒也可以考慮極端地加大冷卻速度。但是，這樣一來，由于鋅蒸氣的氧化不充分，而混入未反應(yīng)的鋅，使所得到的粉末著色為灰色，因此要得到超微粒高白色氧化鋅是非常困難的。此外，雖然在特開平7-118133號(hào)公報(bào)中公開了用BET一點(diǎn)法測定的比表面積為70～110m2/g的超微粒氧化鋅的制造方法，但是，如果是像這樣地極端的超微粒的話，在作為化妝品使用的情況下雖然氧化鋅懸濁液的透明性會(huì)提高，但卻存在著紫外線屏蔽能力降低的問題。
本發(fā)明的描述本發(fā)明的目的在于提供一種作為化妝品、顏料、涂料等的添加劑有用的高白色氧化鋅微粒，特別是其粒子形狀為四腳狀或針狀的微粒狀、超微粒狀的(包括超微粒在內(nèi)也都簡稱為微粒)高白色氧化鋅。
本發(fā)明的另一目的在于提供可以高純度而且高產(chǎn)率地制造上述微粒狀的高白色氧化鋅的工業(yè)上有用的制造方法。
特別是在作為這些添加劑使用的情況下，提供透明而且紫外線屏蔽能力強(qiáng)的高白色氧化鋅微粒及其制造方法。
本發(fā)明人等為解決上述那些問題而銳意研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了得到具有紫外線屏蔽能力強(qiáng)的特定的粒徑區(qū)域，即通過用BET一點(diǎn)法測定的比表面積(JIS R1626)的換算平均粒徑為15nm～55nm，在亨特式色差計(jì)上顯示的L值為90以上的微粒狀的高白色氧化鋅，必須同時(shí)保證(1)在短時(shí)間內(nèi)使鋅蒸氣完全氧化，(2)確定鋅蒸氣的氧化反應(yīng)結(jié)束點(diǎn)，為避免發(fā)生氧化鋅粒子的碰撞和融結(jié)，在氧化結(jié)束后要立即停止反應(yīng)。由此完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供了一種微粒狀的高白色氧化鋅，其特征在于通過用BET一點(diǎn)法測定的比表面積來換算的平均粒徑為15nm或以上、55nm或以下，用亨特式色差計(jì)顯示的L值為90或以上，優(yōu)選粒子形狀為四腳狀或針狀；和一種微粒狀的高白色氧化鋅的制造方法，其特征在于使鋅蒸氣完全、迅速地氧化，以及抑制粒子的生長和凝集。
為了得到其特征在于用亨特式色差計(jì)顯示的L值在90或以上的微粒狀的氧化鋅，在反應(yīng)器中用氧化性氣體迅速地使鋅蒸氣氧化是重要的。為此，發(fā)現(xiàn)用氣化器使鋅蒸發(fā)，用設(shè)置在后工序中的加熱器使氣體過加熱是極其有效的，而且作為該加熱器材質(zhì)使用致密碳化硅制陶瓷是極其有效的。通過使氣化后的原料氣體導(dǎo)入碳化硅陶瓷制的加熱器內(nèi)，可以使原料氣體向反應(yīng)器噴出時(shí)的溫度高效率地到達(dá)在現(xiàn)有技術(shù)的情況下難于到達(dá)的高溫，即950℃或以上。此外，該材質(zhì)的加熱器也可以適用于氧化性氣體，可以充分地加熱使得在噴向反應(yīng)器的噴出口處達(dá)到900℃或以上。除此之外，還發(fā)現(xiàn)可以通過使氧化性氣體的組成限定于特定的范圍內(nèi)，使上述被加熱后的氣體極其均一地迅速地氧化?；谶@種對(duì)原料氣體和氧化性氣體的新的見解，可以極其迅速且完全地使氧化鋅氧化，得到高白色的微粒狀氧化鋅。此外，通過使這樣迅速地進(jìn)行鋅蒸氣的氧化成為可能，使得與現(xiàn)有技術(shù)相比顯著縮短反應(yīng)部的情況下，也不會(huì)引起產(chǎn)品著色，并且可以得到用BET一點(diǎn)法測定的比表面積來換算的平均粒徑為15nm或以上55nm或以下，用亨特式色差計(jì)顯示的L值為90或以上，優(yōu)選的粒子形狀為四腳狀或針狀的微粒狀的高白色氧化鋅。
本發(fā)明的上述所說的和其它的目的、效果、特征和優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)從參看附圖的以下的說明中理解清楚。
附圖的簡單說明

圖1的示意圖示出了適合于在本發(fā)明的微粒狀的高白色氧化鋅的制造中使用的裝置構(gòu)成的一個(gè)例子。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方案以下，根據(jù)附圖詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
圖1示出了適合于在本發(fā)明的微粒狀的高白色氧化鋅的制造中使用的裝置構(gòu)成的一個(gè)例子。該裝置由原料(鋅)供給機(jī)1、原料(鋅)氣化器2、惰性氣體預(yù)熱器3、原料(鋅)加熱器4、原料氣體加熱器的噴出口4A、氧化性氣體加熱器5、氧化性氣體加熱器的噴出口5A、反應(yīng)器6、反應(yīng)器的出口6A、冷卻器7和產(chǎn)品的捕集器8構(gòu)成。
通過原料供給機(jī)1將作為原料的金屬鋅(Zn)供入原料氣化器2。供給原料氣化器2的鋅的形態(tài)可以是粉末狀或線狀。與原料的金屬鋅同時(shí)還可以向原料氣化器2供給惰性氣體。該惰性氣體起到鋅蒸氣的載氣或原料導(dǎo)入時(shí)的密封氣體的作用。作為惰性氣體，可以舉出氮?dú)狻⒑?、氬氣等，但是并不限于這些氣體。惰性氣體理想的是在導(dǎo)入原料氣化器2之前進(jìn)行預(yù)熱。在該情況下，將惰性氣體用惰性氣體預(yù)熱器3預(yù)熱到例如500～1000℃左右后，再供入原料氣化器2。要導(dǎo)入原料氣化器2的惰性氣體的濃度，以Zn對(duì)Zn和惰性氣體的總摩爾數(shù)的摩爾數(shù)比，即Zn/(Zn+惰性氣體)處于3摩爾％或以上70摩爾％或以下的范圍內(nèi)為好。該濃度與生產(chǎn)性關(guān)系密切，對(duì)得到的氧化鋅粒子的大小也有影響。
然后從原料氣化器2向原料氣體加熱器4導(dǎo)入含有惰性氣體的鋅蒸氣，即原料氣體。原料氣化器2和原料氣體加熱器4合為一體也可以。在原料氣體加熱器4或原料氣化器2和原料氣體加熱器4合為一體的加熱裝置中，必須迅速地充分地加熱氣體。其理由是若因加熱不充分，作為加熱器不能充分地發(fā)揮作用，則在到達(dá)到噴嘴噴出口4之前，或噴出后在反應(yīng)器6內(nèi)鋅蒸氣就會(huì)發(fā)生液化或固化，成為系統(tǒng)阻塞的原因而不能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，由此得不到所希望的品質(zhì)的氧化鋅。此外，即便是不發(fā)生阻塞，所得到的氧化鋅因含有未反應(yīng)鋅而變成帶灰色的氧化鋅的可能性也高。
為了得到上述所說的用BET一點(diǎn)法測定的比表面積換算的平均粒徑為15nm～55nm的超微粒，含有鋅蒸氣的氣體噴出口4A的溫度，必須在950℃或以上，優(yōu)選在1000℃或以上。若該溫度不到950℃，則氧化將變成得不充分，為了充分地氧化就必須加長滯留時(shí)間，故易于引起微粒成長或微粒彼此間的碰撞和融合，難于得到所希望的微粒。另一方面，由于該溫度越高則氧化反應(yīng)越可以迅速地進(jìn)行而且可以實(shí)現(xiàn)完全氧化，故均一性和分散性良好。因此，為了進(jìn)行充分的加熱，理想的是采用玻璃或陶瓷制作的加熱器，特別理想的是用碳化硅制造的加熱器。其理由如下碳化硅制造的加熱器即便是在耐高溫的種種的材料中熱傳導(dǎo)率也特別大；由于碳化硅為黑灰色，熱線的吸收率和輻射率高等，易于向氣體供給熱。如上所述，雖然含有鋅蒸氣的氣體的噴出口4A的溫度越高越好，但是由于存在著來自實(shí)現(xiàn)該高溫的原料氣體加熱器4的耐熱材料的耐熱性、熱傳導(dǎo)性的制約，故實(shí)用地說該噴出口的溫度為1150℃或以下。不言而喻，通過改善原料氣體加熱器4的導(dǎo)熱材料的耐熱性，就可以使用比上述所說的溫度更高的溫度。
再有，如果向該加熱器4內(nèi)填充導(dǎo)熱媒體則可以有效地促進(jìn)向原料氣體進(jìn)行傳熱。作為導(dǎo)熱媒體，理想的是陶瓷或玻璃等的耐熱材料，特別理想的是石英或碳化硅制陶瓷。導(dǎo)熱媒體的形狀，考慮到導(dǎo)熱效率，理想的是圓環(huán)狀、網(wǎng)格狀、蜂窩狀、拉西環(huán)狀等。作為導(dǎo)熱媒體的填充量，以加熱器不會(huì)因熱膨脹而破損的程度為限大量地進(jìn)行填充為好。
決定加熱器的直徑(內(nèi)徑)和長度，以使得該原料氣體加熱器4的出口處的原料氣體的溫度為950℃或以上，優(yōu)選為1000℃或以上。如果使用碳化硅制陶瓷，則與氧化鋁管相比可以使加熱器4變得更小，而且，可以加熱到例如1200℃的高溫。
含有這樣加熱的鋅蒸氣的氣體被導(dǎo)入反應(yīng)器6。另一方面，用于氧化該鋅的氧化性氣體由氧化性氣體加熱器5加熱后，導(dǎo)入反應(yīng)器6。對(duì)于氧化性氣體加熱器5來說，只要可以進(jìn)行充分地的加熱，對(duì)其構(gòu)造沒有什么限定，但是，優(yōu)選具有與原料氣體的加熱器4同樣的構(gòu)造。
氧化性氣體在氧化性氣體加熱器5的噴出口5A處的溫度必須在900℃或以上，優(yōu)選在1000℃或以上。其理由如下如果低于900℃，會(huì)造成在接觸時(shí)氧化性氣體使原料氣體冷卻，使原料鋅蒸氣液化或固化的問題。優(yōu)選依據(jù)含有作為原料氣體的鋅蒸氣的氣體的溫度，提高氧化性氣體的溫度。
氧化性氣體的使用量為鋅蒸氣的氧化所需要的理論量的1.2倍或以上150倍或以下，優(yōu)選為50倍或以上100倍或以下。作為氧化性氣體的組成，氧氣必須在10體積％或以上100體積％或以下，水蒸氣必須在0體積％或以上90體積％或以下，而且，氧氣和水蒸氣之和必須在10體積％以上100體積％以下。添加水蒸氣的理由是通過向氧化性氣體中添加水蒸氣，可得到顯著地加快氧化的效果。
如果原料氣體和氧化性氣體分別處于上述溫度區(qū)域，雖然無論在同軸平行流、正交流、斜交流等什么樣的噴出形態(tài)下也都會(huì)迅速地進(jìn)行氧化，但是，優(yōu)選噴出口4A和5A為同軸平行流噴嘴。同軸平行流噴嘴可以使用二重管或三重管?？梢赃@樣地決定反應(yīng)器6的大小、原料氣體和氧化性氣體的噴出流量，以使得噴出后從通過反應(yīng)器6的氣體流量和反應(yīng)器6的容積計(jì)算出來的反應(yīng)部滯留時(shí)間，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，為0.1秒或以下，優(yōu)選為0.05秒或以下。
反應(yīng)器6的形狀雖然是任意的，但是從圓柱狀會(huì)抑制水銹附著于內(nèi)部等來看是有利的。反應(yīng)器6的材質(zhì)，可以考慮鋅蒸氣的氧化反應(yīng)時(shí)的耐熱性、對(duì)鋅的耐腐蝕性等因素進(jìn)行選擇。使用在不銹鋼制圓柱管上附帶有套管式水冷系統(tǒng)的反應(yīng)器，從成本方面、維護(hù)管理方面來看都是有利的。
該鋅蒸氣的氧化反應(yīng)雖然在高溫的反應(yīng)器6內(nèi)進(jìn)行，但是為了控制滯留時(shí)間以抑制微粒的凝集生長和/或碰撞必須在規(guī)定的位置使反應(yīng)氣體混合物進(jìn)行急冷。具體地說，為此目的可以采用適合于向緊挨著反應(yīng)器6的出口6A的后邊導(dǎo)入冷卻用氣體等的手段。冷卻用氣體，可以采用空氣、氮?dú)獾龋等肜鋮s氣體，以使得緊挨著反應(yīng)器6的出口6A的后邊的平均氣體溫度為100℃或以上450℃或以下。450℃或以下這一溫度，是已經(jīng)確認(rèn)在反應(yīng)器6中生長的氧化鋅微粒不會(huì)因溫度而凝集生長的溫度。雖然該溫度越低則對(duì)于冷卻越有好處，但是，從需要大量的冷卻用氣體以及防止氣體中的水分結(jié)露的角度考慮，以上述溫度區(qū)域?yàn)橐?。這樣地得到的氧化鋅可以用袋狀過濾器等的產(chǎn)品的捕集器8進(jìn)行捕集。另外，氧化鋅的換算平均粒徑可以通過改變噴出氣體溫度、反應(yīng)器滯留時(shí)間來控制。噴出氣體溫度越高、滯留時(shí)間越短，則平均粒徑越小。
通過采用以上的制造條件和裝置構(gòu)成，就可以得到由用BET一點(diǎn)法測定的比表面積換算的平均粒徑為15nm或以上55nm或以下，用亨特式色差計(jì)顯示的L值為90或以上，優(yōu)選粒子形狀為四腳狀或針狀的微粒狀的高白色氧化鋅。
實(shí)施例以下用實(shí)施例和比較例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅限于此。
實(shí)施例1以2kg/小時(shí)的流量向原料氣化器供給金屬鋅，同時(shí)以8Nm3/小時(shí)的流量向原料氣化器供給加熱到900℃的氮?dú)狻０褟臍饣鞒鰜淼匿\蒸氣導(dǎo)入密度3.1g/cm3、SiC的純度為99.8％的致密質(zhì)碳化硅陶瓷制的加熱器內(nèi)。該加熱器是外熱式，并填充有與加熱器同材質(zhì)的碳化硅陶瓷塊。該加熱器的氣體滯留時(shí)間為7秒(氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)算)。在這里所得到的氣體的溫度，在反應(yīng)器的出口處為1000℃。另一方面，用外熱式加熱器加熱水蒸氣5體積％、氧氣95體積％的氧化性氣體計(jì)25Nm3/小時(shí)。加熱器由密度3.1g/cm3、SiC的純度為99.8％的致密質(zhì)碳化硅陶瓷制成。該加熱器也填充有與原料氣體加熱器同材質(zhì)的碳化硅陶瓷塊。由此被加熱的氣體的溫度，在反應(yīng)器的出口處為1030℃。兩種氣體的噴出形態(tài)為同軸平行流。在反應(yīng)器中平均滯留時(shí)間為0.02秒，在緊挨著反應(yīng)器出口的后邊吹入室溫空氣，使氣體溫度降為300℃或以下。然后，在袋狀過濾器中捕集的氧化鋅，是含有L值96的、用一點(diǎn)法求得的BET比表面積來換算的平均粒徑為24nm的針狀氧化鋅的四腳狀的高白色氧化鋅超微粒。
實(shí)施例2以2kg/小時(shí)的流量向原料氣化器供給金屬鋅，同時(shí)以8Nm3/小時(shí)的流量向原料氣化器供給加熱到900℃的氮?dú)?。把從氣化器出來的鋅蒸氣導(dǎo)入密度3.1g/cm3、SiC的純度為99.8％的致密質(zhì)碳化硅陶瓷制的加熱器內(nèi)。該加熱器是外熱式，并填充有與加熱器同材質(zhì)的碳化硅陶瓷塊。該加熱器的氣體滯留時(shí)間為7秒(氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)算)。在這里所得到的氣體的溫度，在反應(yīng)器的出口處為1000℃。另一方面，用外熱式加熱器加熱水蒸氣5體積％、氧氣95體積％的氧化性氣體計(jì)25Nm3/小時(shí)。加熱器是由密度3.1g/cm3、SiC的純度為99.8％的致密質(zhì)碳化硅陶瓷制成。在該加熱器中也填充有與原料氣體加熱器同材質(zhì)的碳化硅陶瓷塊。由此加熱的氣體的溫度，在反應(yīng)器的出口處為1030℃。兩種氣體的噴出形態(tài)為同軸平行流。在反應(yīng)器中平均滯留時(shí)間為0.008秒，在緊挨著反應(yīng)器出口的后側(cè)處吹入室溫空氣，使氣體溫度降為300℃或以下。然后，被袋狀過濾器中捕集的氧化鋅，是含有L值95的、用一點(diǎn)法求得的BET比表面積換算的平均粒徑為17nm的針狀氧化鋅的四腳狀的高白色氧化鋅超微粒。
實(shí)施例3以5kg/小時(shí)的流量向原料氣化器供給金屬鋅，同時(shí)以14Nm3/小時(shí)的流量向原料氣化器供給加熱到900℃的氮?dú)?。把從氣化器出來的鋅蒸氣導(dǎo)入到密度3.1g/cm3、SiC的純度為99.8％的致密質(zhì)碳化硅陶瓷制的加熱器內(nèi)。該加熱器是外熱式，并填充有與加熱器同材質(zhì)的碳化硅陶瓷塊。該加熱器的氣體滯留時(shí)間為5秒(氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)算)。在這里所得到的氣體的溫度，在反應(yīng)器的出口處為960℃。另一方面，用外熱式加熱器加熱水蒸氣4體積％、氧氣96體積％的氧化性氣體合計(jì)33Nm3/小時(shí)。該加熱器是由密度3.1g/cm3、SiC的純度為99.8％的致密質(zhì)碳化硅陶瓷制成。該加熱器中也填充有與原料氣體加熱器同材質(zhì)的碳化硅陶瓷塊。借助于此加熱的氣體的溫度，在反應(yīng)器的出口處為980℃。兩種氣體的噴出形態(tài)為同軸平行流。在反應(yīng)器中平均滯留時(shí)間為0.02秒，在緊挨著反應(yīng)器出口的后邊吹入室溫空氣，使氣體溫度降至300℃或以下。然后，被捕集到袋狀過濾器中的氧化鋅，為含有L值為94的、由用一點(diǎn)法求得的BET比表面積換算的平均粒徑為40nm的針狀氧化鋅的四腳狀的高白色氧化鋅超微粒。
比較例1以2kg/小時(shí)的流量向原料氣化器供給金屬鋅，同時(shí)以8Nm3/小時(shí)的流量向原料氣化器供給加熱到900℃的氮?dú)狻Ｊ箯臍饣鞒鰜淼臍怏w立即噴出到反應(yīng)器內(nèi)，噴出口處的氣體溫度為800℃。另一方面，用外熱式加熱器加熱氧氣25Nm3/小時(shí)。加熱器為石英制造，其中填充有石英塊。加熱后的氣體的溫度在反應(yīng)器的出口處為990℃。兩種氣體的噴出形態(tài)為同軸平行流。在反應(yīng)器中平均滯留時(shí)間為3秒，向緊挨著反應(yīng)器出口的后邊吹入室溫空氣，使氣體溫度降至300℃或以下。然后，被捕集到袋狀過濾器中的氧化鋅，為含有L值為95的、由用一點(diǎn)法求得的BET比表面積換算的平均粒徑為135nm的針狀氧化鋅的粒狀氧化鋅。
比較例2以2kg/小時(shí)的流量向原料氣化器供給金屬鋅，同時(shí)以8Nm3/小時(shí)的流量向原料氣化器供給加熱到900℃的氮?dú)?。使從氣化器出來的氣體噴出到反應(yīng)器內(nèi)，噴出口的氣體溫度為800℃。另一方面，用外熱式加熱器加熱氧氣25Nm3/小時(shí)。加熱器為石英制造，其中填充有石英塊。加熱后的氣體的溫度在反應(yīng)器的出口處為990℃。兩種氣體的噴出形態(tài)為同軸平行流。在反應(yīng)器中平均滯留時(shí)間為2.1秒，在緊挨著反應(yīng)器出口的處吹入室溫空氣，使氣體溫度降至300℃或以下。然后，被捕集到袋狀過濾器中的氧化鋅，是含有L值為87的、由用一點(diǎn)法求得的BET比表面積的換算平均粒徑為90nm的針狀氧化鋅的粒狀氧化鋅。
比較例3以5kg/小時(shí)的流量向原料氣化器供給金屬鋅，同時(shí)以14Nm3/小時(shí)的流量向原料氣化器供給加熱到900℃的氮?dú)狻Ｊ箯臍饣鞒鰜淼臍怏w噴出到反應(yīng)器內(nèi)，噴出口的氣體溫度為750℃。另一方面，用外熱式加熱器加熱氧氣33Nm3/小時(shí)。加熱器中填充有石英塊。由此加熱后的氣體的溫度在反應(yīng)器的出口處為980℃。兩種氣體的噴出形態(tài)為同軸平行流。在反應(yīng)器中平均滯留時(shí)間為1.8秒，在緊挨著反應(yīng)器出口的后邊吹入室溫空氣，使氣體溫度降至300℃或以下。然后，被捕集到袋狀過濾器中的氧化鋅，是含有L值為85的、用一點(diǎn)法求得的BET比表面積的換算平均粒徑為65nm的針狀氧化鋅的棒狀氧化鋅。
工業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的氧化鋅是未經(jīng)過粉碎等的工序的微粒。此外，由于平均粒徑小，所以對(duì)水系溶媒、樹脂等分散性非常好，且易于制作成均質(zhì)的混合體的氧化鋅。在化妝料等中使用的情況下，使用感良好。另外，由于白度高，所以在與化妝品或樹脂等其它的物質(zhì)進(jìn)行懸濁、混練時(shí)易于進(jìn)行色調(diào)的調(diào)整。此外，本發(fā)明提供了可以以工業(yè)性大批量、連續(xù)地、穩(wěn)定的品質(zhì)制造氧化鋅的制造方法，實(shí)用價(jià)值極其之高。
本發(fā)明還可以以不脫離本發(fā)明宗旨的其他特定的實(shí)施方案來實(shí)施。因此，在本實(shí)施方案的所有的點(diǎn)中都是例示性的，并非限定性的，本發(fā)明的范圍與其說由上述的說明給出，倒不如說由所附權(quán)利要求書所示，因此，屬于權(quán)利要求范圍的均等的范圍內(nèi)的所有的變更，均屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微粒狀高白色氧化鋅，其特征在于由用BET一點(diǎn)法測定的比表面積換算的平均粒徑為15nm或以上、55nm或以下，用亨特式色差計(jì)顯示的L值為90以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒狀高白色氧化鋅，其特征在于其粒子形狀為四腳狀或針狀。
3.一種微粒狀高白色氧化鋅的制造方法，該方法為通過在含有鋅蒸氣的氣體的噴出口的溫度為950℃或以上，并且氧化性氣體的噴出口的溫度為900℃或以上的反應(yīng)器內(nèi)，用氧化性氣體使鋅蒸氣氧化來得到權(quán)利要求1或2所述的微粒狀高白色氧化鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微粒狀高白色氧化鋅的制造方法，其特征在于向反應(yīng)器內(nèi)噴出的氧化性氣體的量，為鋅蒸氣的氧化所需要的理論量的1.2倍或以上、150倍或以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微粒狀高白色氧化鋅的制造方法，其特征在于使噴出到反應(yīng)器內(nèi)的氧化性氣體的組成為，氧氣10體積％或以上、100體積％或以下，水蒸氣0體積％或以上、90體積％或以下，而且，氧氣和水蒸氣之和在10體積％以上100體積％以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求3～5中的任何一項(xiàng)中所述的微粒狀高白色氧化鋅的制造方法，其特征在于通過反應(yīng)器內(nèi)的氣體的滯留時(shí)間，以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行換算為0.1秒或以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求3～6中的任何一項(xiàng)中所述的微粒狀高白色氧化鋅的制造方法，其特征在于通過向剛剛流出反應(yīng)器出口后的流出氣體吹冷卻氣體，使剛剛流出反應(yīng)器出口后的流出氣體的平均溫度保持在100℃或以上、450℃或以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求3～7中的任何一項(xiàng)中所述的微粒狀高白色氧化鋅的制造方法，其特征在于通過在金屬鋅氣化器的后工序中設(shè)置加熱器，使含有鋅蒸氣的氣體的噴出口的溫度保持在950℃或以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微粒狀高白色氧化鋅的制造方法，其特征在于加熱器和鋅氣化器的材質(zhì)是致密質(zhì)碳化硅陶瓷。
全文摘要
本申請(qǐng)公開了一種由用BET一點(diǎn)法測定的比表面積換算的平均粒徑為15nm或以上、55nm或以下,用亨特式色差計(jì)顯示的L值為90以上的、粒子形狀為四腳狀或針狀的微粒狀的高白色氧化鋅。此外,本申請(qǐng)還公開了一種通過在含有鋅蒸氣的氣體的噴出口的溫度為950℃或以上,而且氧化性氣體的噴出口的溫度在900℃或以上的反應(yīng)器內(nèi),用氧化性氣體使鋅蒸氣氧化來制造微粒狀的高白色氧化鋅的方法。
文檔編號(hào)C09C1/04GK1371339SQ00812053
公開日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月25日
發(fā)明者小古井久雄, 山谷勇登, 田中淳 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社