DE69411181T2

DE69411181T2 - Gegen ultraviolettstrahlung schützende feine kompositteilchen, verfahren zur herstellung derselben und kosmetika

Info

Publication number: DE69411181T2
Application number: DE69411181T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Wakayama 641 Imaizumi; Shunji Wakayama 640 Kozaki; Toru Wakayama 641 Nishimura; Kentaro Wakayama 640 Oshima; Satoshi Chiba 274 Sugawara; Makoto Kawasaki-Shi Kanagawa 214 Torizuka; Keiichi Wakayama 641 Tsuto; Kazuhiro Chiba 274 Yamaki
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: TW335349B; CN1070896C; WO1995009895A1; EP0721484B1; AU687883B2; US5827507A; DE69411181D1; AU7707494A; EP0721484A1; CN1135767A

Description

Technischer Bereich

Die vorliegende Erfindung betrifft ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen mit hoher Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren Bereich und einer hohen Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich. Ebenso betrifft sie ein Herstellungsverfahren der feinen Verbundteilchen und Kosmetika, welche diese feinen Verbundteilchen enthalten.

Hintergrund des Fachgebiets

Sonnenlicht, das die Erde erreicht, umfaßt infrarotes, sichtbares und ultraviolettes Licht, wobei ultraviolettes Licht 5 bis 6% ausmacht. Ultraviolettes Licht weist kurze Wellenlängen auf und stellt demgemäß elektromagnetische Wellen mit hohen Energien dar. Deshalb ist von ultraviolettem Licht bekannt, daß es viele Arten von Materialien zersetzt und bei einem lebenden Körper verschiedene Schäden verursachen kann.
Deshalb werden ultraviolettabschirmende Mittel zum Schutz der Haut vor Entzündung oder Hautkrebs aufgrund von Bestrahlung der Haut durch schädliches ultraviolettes Licht verwendet, indem die ultraviolettabschirmenden Mittel den Kosmetika hinzugefügt werden. Ebenso werden sie eingesetzt, um dem Ausbleichen eines Pigments aufgrund der Zersetzung durch ultraviolettes Licht zu verhindern, indem die ultraviolettabschirmenden Mitteln mit Farben gemischt werden. In diesen Fällen kann das unnatürliche Bleichen von Haut und die Farbtonänderung von Farben verhindert werden, indem die Durchlässigkeit solcher Kosmetika oder Farben im Bereich des sichtbaren Lichts erhöht wird. Deshalb wird das Blockieren von ultravioletter Strahlung wünschenswerterweise durchgeführt, während die Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich beibehalten wird.
Das ultraviolettabschirmende Mittel, bei dem organische Verbindungen als ein wirksamer Bestandteil verwendet werden, verhindert den Durchgang des ultravioletten Lichts durch charakteristische Absorption des ultravioletten Lichts durch den Bestandteil. Zum Beispiel ist eine Zusammensetzung von ultravioletten Absorptionsmitteln, umfassend substituierte N,N'-bis-aromatische Formamidine, bekannt (geprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 61-09 993). Jedoch weisen die organischen ultraviolettabschirmenden Mittel ein Problem auf, daß sie, wenngleich sie das ultraviolette Licht absorbieren können, zur gleichen Zeit wahrscheinlich durch das Licht zersetzt werden, und dadurch wird die Schutzfähigkeit im Laufe der Zeit unerwünscht verringert. Bezüglich ihrer Anwendung in Kosmetika sind die Arten und Mengen der ultraviolettabschirmenden Mittel wegen ihrer Auswirkungen auf menschliche Körper begrenzt, wodurch es schwierig wird, innerhalb des geregelten Bereichs eine gute Schutzleistung zu erreichen.
Andererseits enthält das ultraviolettabschirmende Mittel, bei dem eine anorganische Verbindung verwendet wird, in seiner Zusammensetzung feine anorganische Teilchen und verhindert den Durchgang des ultravioletten Lichts aufgrund der Absorptionsfähigkeit und dem Streuvermögen der Zusammensetzung für ultraviolettes Licht. Das anorganische ultraviolettabschirmende Mittel ist dem organischen ultraviolettabschirmenden Mittel vom Standpunkt, daß die Zusammensetzung, die das anorganische ultraviolettabschirmende Mittel enthält, durch das ultraviolette Licht im Laufe der Zeit nicht zersetzt wird und wenig Auswirkungen auf den menschlichen Körper hat, überlegen.
Da die anorganischen ultraviolettabschirmenden Mittel jedoch in Form von Teilchen vorliegen, ist bekannt, daß unter Verwendung des anorganischen ultraviolettabschirmenden Mittels das Blockieren des ultravioletten Lichts unter Beibehalt einer hohen Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts schwierig ist, verglichen mit dem organischen ultraviolettabschirmenden Mittel.
Um die Lichtschutzfähigkeit im ultravioletten Bereich unter Beibehalt einer hohen Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts wirksam aufzuweisen, muß die Zusammensetzung mikrogranuliert werden, wodurch sich ultrafeine Teilchen ergeben, die in einem hochgradig dispergierten Zustand vorliegen können, wodurch das Streuvermögen für ultraviolettes Licht erhöht wird. Jedoch können im Fall der Verwendung ultrafeiner Teilchen aufgrund der Aggregation der ultrafeinen Teilchen Probleme hinsichtlich der Dispersionsstabilität auftreten.
Um die Dispergierbarkeit zu verbessern, kann eine Oberfläche der ultrafeinen Teilchen mit weiteren Materialien beschichtet sein. Zum Beispiel sind Hautkosmetika, umfassend ein ölhaltiges kosmetisches Grundmaterial und ein hydrophobes Titanoxidpulver, bekannt (geprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 59-15 885). Jedoch muß in Abhängigkeit von den auf der Oberfläche aufgetragenen Beschichtungsmaterialien ein Lösungsmittel geeignet ausgewählt werden. Außerdem ist, selbst wenn die Oberflächenbehandlung durchgeführt wird, das Ausmaß hinsichtlich der Verringerung der Aggregation der ultrafeinen Teilchen begrenzt, weil die Teilchen immer noch ultrafein sind.
Um das Streuvermögen für ultraviolettes Licht durch die Aggregation der anorganischen ultrafeinen Teilchen nicht zu verringern, werden oft Verbunde der anorganischen ultrafeinen Teilchen mit anderen verhältnismäßig großen Trägerteilchen erzeugt. Zum Beispiel ist ein dünnes flockenartiges Material, das mit feinen Teilchen von Metallverbindungen dispergiert ist, bekannt (offengelegtes Japanisches Patent Nr. 63-126 818). Diese Veröffentlichung bezieht sich jedoch nicht auf die feinen Teilchen zur Verbesserung von sowohl der Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich als auch der Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich. Außer dem weisen die dünnen flockenartigen Teilchen, verglichen mit den sphärischen Teilchen, zwischen den Teilchen größeren Reibungswiderstand auf. Deshalb scheint, wenn die dünnen flockenartigen Teilchen als Grundmaterialien für Kosmetika verwendet werden, die Hauttextur nicht gut zu sein.
Das offengelegte Japanische Patent Nr. 6-116 119 offenbart Kosmetika mit hoher ultravioletter Absorption, die ein flockenartiges Glas eines Titandioxid-Siliciumdioxid-Glases enthalten, umfassend 5 bis 80 Gew.-% Titandioxid und 20 bis 95 Gew.-% Siliciumdioxid, wobei die Gesamtmenge an Titandioxid und Siliciumdioxid wenigstens 80 Gew.-% beträgt. Jedoch sind die notwendigen Einrichtungen, um ein Glas herzustellen, groß, wodurch es industriell nachteilig wird.
Ferner werden feine Verbundteilchen vorgeschlagen, die ultrafeine Teilchen, welche in dem festen Material dispergiert sind und von diesem getragen werden, umfassen. Herkömmliche ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen umfassen zum Beispiel ein Verbundpulver, in dem ein feines Teilchenpulver, wie TiO&sub2;, einheitlich in Plattenteilchen aus Metalloxiden, wie SiO&sub2;, dispergiert ist (offengelegtes Japanisches Patent Nr. 1-143 821); und Verbundteilchen, in denen ein Zirkoniumoxidpulver oder ein Aluminiumoxidpulver auf einer Oberfläche der Matrixteilchen, umfassend solche Materialien, wie Nylonharze, Silikonharze und Siliciumoxid, getragen wird, und wobei ein Titanoxidpulver oder ein Zinkoxidpulver im inneren Teil der Matrixteilchen dispergiert ist (offengelegtes Japanisches Patent Nr. 2-49 717).
Um die vorstehenden Verbundteilchen als ultraviolettabschirmende Mittel zu verwenden, müssen die Verbundteilchen üblicherweise in einem Medium in der tatsächlich brauchbaren Umgebung dispergiert sein. In diesem Fall wurde durch eine vor kurzen von den hier genannten Erfinder durchgeführte Forschungsarbeit offenbart, daß, wenn der Unterschied zwischen dem Brechungsindex der Verbundteilchen und demjenigen des Mediums groß ist, an der Grenzfläche der Verbundteilchen und des Mediums Lichtstreuung auftritt, wodurch sowohl die Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts als auch die Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich schlecht wird. Wenngleich die Lösung dieser Probleme noch aussteht, wurden sie in den vorstehenden Veröffentlichungen nicht beachtet.
Ferner befaßt sich das offengelegte Japanische Patent Nr. 4-65 312 mit metallverbindungshaltigen porösen Siliciumdioxidperlen, deren Herstellungsverfahren und dem Pulverdeodorant. In dieser Veröffentlichung sind die feinen Metallverbindungsteilchen mit einem primären Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um in den porösen Siliciumdioxidperlen in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-% enthalten, und die porösen Siliciumdioxidperlen enthalten im wesentlichen keine Hohlräume, die nicht kleiner als 0,3 um sind. In diesem Fall können, wenn die darin enthaltenen feinen Metallverbindungsteilchen geeignet gewählt werden, so daß sie einen Brechungsindex nahe dem Brechungsindex von Siliciumdioxid (wobei der Brechungsindex im Bereich von 1,4 bis 2,0 liegt) haben, Siliciumdioxidteilchen mit weiter verbesserter Durchlässigkeit erhalten werden. Jedoch ist lediglich der Bereich für den Brechungsindex der feinen Metallverbindungsteilchen, die im inneren Teil der Verbundteilchen enthalten sind, offenbart, wobei für die Verbundteilchen kein Gesamtbrechungsindex offenbart wird.
Um die Probleme, die den ultrafeinen ultraviolettabschirmenden Mitteln eigen sind, zu lösen, wurden, wie vorstehend erläutert, mehrere Versuche unternommen, bei denen Verbunde, die hauptsächlich aus Metalloxiden bestehen, verwendet wurden. Jedoch besitzen viele der Verbindungen, die gute Absorption im Ultravioletten aufweisen, wie TiO&sub2; und ZnO, verhältnismäßig hohe Brechungsindices, so daß die feinen Verbundteilchen, welche diese ultrafeinen Teilchen enthalten, hohe Brechungsindices aufweisen, die deutlich höher sind als bei einer wäßrigen Lösung, herkömmlichen organischen Lösungsmitteln, Polymeren usw. Die hier genannten Erfinder haben gefunden, daß, wenn die vorstehenden feinen Verbundteilchen in einem Medium dispergiert sind, die Lichtstreuung im Bereich des sichtbaren Lichts an der Grenzfläche der feinen Verbundteilchen und des Mediums erfolgt, und daß dadurch die Durchlässigkeit des Mediums drastisch verringert wird. Bisher wurde jedoch noch keine technische Vorstellung zu Steuerung des Brechungsindex der ultraviolettabschirmenden Teilchen der feinen Verbundteilchen vorgeschlagen.
Auf den Fachgebieten der Harzfüllstoffe werden, um den Brechungsindex zu verringern, anorganische Verbindungen auf Fluorbasis, wie MgF&sub2; und CaF&sub2;, oder organische Polymerverbindungen auf Fluorbasis, wie Polyethylentetrafluorid, die als Materialien mit niedrigem Brechungsindex und hoher Durchlässigkeit bekannt sind, den Pulvern usw. als Ausgangsmaterialien hinzugefügt.
Beispielsweise offenbart das offengelegte Japanische Patent Nr. 4-85 346 ein Glaspulver, das als ein transparentes anorganisches Pulver für Harzfüllstoffe eingesetzt wird, umfassend Metalloxide, wie SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, B&sub2;O&sub3;, BaO, SrO, ZnO und MgO, und Metallfluoride, wobei das Glaspulver einen Brechungsindex (nD) aufweist, der im Bereich von 1,44 bis 1,70 eingestellt ist. Die Veröffentlichung beschreibt, daß das Glaspulver hohe Lichtdurchlässigkeit besitzt und keine starke Alkalität aufweist, so daß die Harze im wesentlichen keiner Verschlechterung unterliegen. Außerdem werden sie beim Harzhärten bedeutend stabilisiert. Die Veröffentlichung beschreibt jedoch lediglich, daß ein hochgradig transparentes anorganisches Pulver für Harzfüllstoffe erhalten werden kann, indem das Zusammensetzungsverhältnis der Materialien verändert wird, und daß die vorstehenden Metalloxide usw. aufgrund der Hochtemperaturschmelzherstellung nicht im Zustand von Teilchen im Endproduktpulver vorhanden sind, und diese Veröffentlichung erwähnt keine ultraviolettabschirmende Fähigkeit. Ferner bezieht sich diese Veröffentlichung nicht auf die Abhängigkeit des Brechungsindex der Pulver von der Zusammensetzung.
Die geprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 3-43 201 betrifft ein Herstellungsverfahren für sphärische feine Teilchenpulver, die anorganische Verbundoxide enthalten, umfassend den Schritt des Aufsprühens und Trocknens einer kolloidalen Lösung, umfassend wenigstens zwei Arten von anorganischen Oxiden, wobei jede Art der anorganischen Oxide in einer Menge von wenigstens 5 Gew.-% enthalten ist, in einer trockenen Atmosphäre bei einer Temperatur von 10 bis 100ºC, wodurch Pulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 20 um hergestellt werden. Die erhaltenen feinen Verbundteilchen können für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, wie hochwertige Schmierfüllstoffe, Deckfarbe für Tinte sowie Toner. Demgemäß bezieht sich die Veröffentlichung nicht auf eine Herstellung feiner Verbundteilchen mit sowohl guter Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich als auch hoher Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts.

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen mit hoher Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und hoher Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Herstellungsverfahren für solche ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Kosmetika, welche solche ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen enthalten, bereitzustellen.
Die hier genannten Erfinder haben feine Verbundteilchen gefunden, umfassend Tochterteilchen mit einer guten ultraviolettabschirmenden Fähigkeit (d.h. Streu- und Absorptionsvermögen für ultraviolettes Licht) und Matrixteilchen, in denen die Tochterteilchen dispergiert sind und von welchen die Tochterteilchen getragen werden. Ebenso haben die hier genannten Erfinder gefunden, daß das Optimum der vorteilhaften Auswirkungen der ultrafeinen Teilchen durch eine geeignete Kombination der Matrixteilchen und der Tochterteilchen, bezogen auf den Unterschied in den Bandlückenenergien zwischen diesen, erreicht werden kann.
Ferner haben die hier genannten Erfinder hinsichtlich der Steuerung des Brechungsindex der feinen Verbundteilchen gefunden, daß, falls der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen im wesentlichen dem Brechungsindex des Mediums gleich ist, wobei der Brechungsindex durch eine geeignete Kombination der Matrixteilchen, welche die Metalloxide und Fluorverbindungen mit geringem Brechungsindex enthalten, und der Tochterteilchen gesteuert werden kann, die Lichtstreuung an der Grenzfläche der feinen Verbundteilchen und des Mediums begrenzt ist. In diesem Fall kann das Licht, ungeachtet der Gestalt der feinen Verbundteilchen, die sphärisch, plattenartig oder nadelförmig sein kann, oder ungeachtet der Oberflächenrauheit der feinen Verbundteilchen, in den inneren Teil der feinen Verbundteilchen übertragen werden. Deshalb ist durch die Wirkungsweise der ultrafeinen Teilchen, die im inneren Teil der feinen Verbundteilchen dispergiert sind, die Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts merklich verbessert, und es zeigt sich eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich. Ebenso haben die hier genannten Erfinder gefunden, daß, wenn feine Teilchen mit einem geringen Brechungsindex und einem Teilchendurchmesser von höchstens 0,3 um verwendet werden, der Gesamtbrechungsindex der feinen Verbundteilchen verringert werden kann, ohne daß Streuung des sichtbaren Lichts verursacht wird, selbst wenn sich im inneren Teil der feinen Verbundteilchen eine Domäne mit feiner Teilchengröße bildet.
Die hier genannten Erfinder haben gefunden, daß die ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen, welche Tochterteilchen, die gleichmäßig in den Matrixteilchen dispergiert sind und von diesen getragen werden, enthalten, kontinuierlich hergestellt werden können, indem die Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen und die Matrixteilchen zerstäubt und getrocknet und/oder pyrolysiert werden.
Der Kern der vorliegenden Erfindung ist wie folgt:
(1) Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen mit Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts, umfassend:
(a) Matrixteilchen, umfassend ein Aggregat aus primären Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um, wobei das Aggregat unter Beibehalt der Gestalt der primären Teilchen erzeugt wird; und
(b) Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um, wobei die Tochterteilchen in den Matrixteilchen dispergiert sind und von diesen getragen werden, wobei die Tochterteilchen eine kleinere Bandlückenenergie als diejenige der Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, aufweisen und die Fähigkeit zur Absorption von ultraviolettem Licht besitzen;
(2) Ein Herstellungsverfahren für ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen mit einer Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts, umfassend Matrixteilchen und Tochterteilchen, die in den Matrixteilchen dispergiert sind und von diesen getragen werden, umfassend die Schritte:
(a) Herstellen eines flüssigen Gemischs, das weniger als 5 Gew.-% eines Gemischs enthält, umfassend Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen und Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen, hergestellt durch Mischen von:
(i) Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen, ausgewählt aus einem Sol, das Teilchen enthält, welche die Matrixteilchen ausmachen, wobei die primären Teilchen der Matrixteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um haben, einer Lösung, welche die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, durch eine Pyrolysereaktion herstellen kann, und Gemischen davon; und
(ii) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen, ausgewählt aus einem Sol, das Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um enthält, einem Pulver der Tochterteilchen, einer Lösung, welche die Tochterteilchen durch eine Pyrolysereaktion herstellen kann, und Gemischen davon,
so daß sich eine Konzentration der Tochterteilchen von 0,1 bis 50 Vol.% im gesamten Feststoffvolumen ergibt;
(b) Erzeugen von Tröpfchen aus dem flüssigen Gemisch; und
(c) Trocknen der erzeugten Tröpfchen und/oder Pyrolysieren der Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse darin, wobei die Trocken- und/oder Pyrolyseschritte in einer Atmosphäre von 100 bis 1000ºC durchgeführt werden; und
(3) Kosmetika, umfassend die vorstehend in (1) erwähnten ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen.
Wenn die erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen in einem festen oder flüssigen Medium dispergiert sind, zeigen die feinen Verbundteilchen hohe Lichtdurchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich, wobei die Schutzfähigkeit durch gutes Streu- und Absorptionsvermögen der Tochterteilchen erreicht wird. Ebenso hat, da die Tochterteilchen mit einer hohen katalytischen Wirksamkeit im inneren Teil der Matrixteilchen vorhanden sind, die katalytische Wirksamkeit der Tochterteilchen sehr wenig Auswirkungen auf das Medium um die feinen Verbundteilchen herum. Mit anderen Worten, indem feine Verbundteilchen mit ultrafeinen Teilchen, die eine Fähigkeit zum Schutz gegen Ultraviolettstrahlung haben, erzeugt werden, können die erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen optische Eigenschaften der ultrafeinen Teilchen, die eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich haben, bei feiner Teilchengröße zur leichten Handhabung stabil aufweisen. Außerdem zeigen die erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen keine Verschlechterung, wenn sie in Kosmetika formuliert werden. Die erfindungsgemäßen Kosmetika, welche die feinen Verbundteilchen enthalten, besitzen gute Glätte, ausgezeichnete Ausbreitbarkeit auf Haut, im wesentlichen keine Ungleichmäßigkeit, ausgezeichnete Durchlässigkeit, kein unnatürliches Bleichen von Haut und hohe ultraviolettabschirmende Wirkungen. Ferner wird, da die erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen ausgezeichnete Durchlässigkeit aufweisen, der Farbton der Kosmetika nicht beeinträchtigt, und daher kann die Menge der feinen Verbundteilchen, die den Kosmetika hinzugefügt wird, stark variiert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird durch die hier nachstehend angegebene detailierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen klarer; diese dienen lediglich zur Veranschaulichung und begrenzen demgemäß die vorliegende Erfindung nicht, und wobei:
Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die eine Apparatur zeigt, welche zur Herstellung der erfindungsgemäßen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen geeignet verwendet wird;
Fig. 2 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichts und der Lichtdurchlässigkeit der in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen zeigt, gemessen mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht, wobei "A" für Beispiel 1 steht, und "B" für Beispiel 2 steht;
Fig. 3 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichts und der Lichtdurchlässigkeit der in Beispiel 3 erhaltenen ultraviolettabschirmenden feinen Ver bundteilchen zeigt, gemessen mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht;
Fig. 4 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichts und der Lichtdurchlässigkeit der in Beispiel 4 erhaltenen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen zeigt, gemessen mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht;
Fig. 5 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichts und der Lichtdurchlässigkeit der in Beispiel 5 erhaltenen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen zeigt, gemessen mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht;
Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichts und der Lichtdurchlässigkeit der in Beispiel 6 erhaltenen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen zeigt, gemessen mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht,
Fig. 7 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichts und der Lichtdurchlässigkeit der in Beispiel 7 erhaltenen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen zeigt, gemessen mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht; .
Fig. 8 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichts und der Lichtdurchlässigkeit der in Beispiel 8 erhaltenen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen zeigt, gemessen mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht; und
Fig. 9 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge des Lichts und der Lichtdurchlässigkeit der in Beispiel 9 erhaltenen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen zeigt, gemessen mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht.
Die Referenznummern in Fig. 1 bezeichnen die folgenden Elemente:
Element 1 ist ein Gefäß, Element 2 ist eine Pumpe zum Zuführen von Flüssigkeiten, Element 3 ist eine Zerstäubungsvorrichtung für das flüssige Gemischs der Ausgangsmaterialien, Element 4 ist eine Vorrichtung zum Zuführen eines Trägergases, Element 5 ist ein Heizbauteil, Element 6 ist ein Trockenrohr oder ein Reaktionsrohr, Element 7 ist ein Kollektor für die ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen, Element 8 ist eine Kühlfalle, Element 9 ist ein Filter, und Element 10 ist eine Pumpe.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Feine Teilchen mit einem verhältnismäßig kleinen Teilchendurchmesser und mit einer hohen Schutzfähigkeit gegenüber dem ultravioletten Licht erzeugen gern Aggregate, so daß die Dispersion der feinen Teilchen in einem Medium, damit sie ihre Wirkungsweise gut zeigen, schwierig ist. Deshalb werden die feinen Teilchen in einem guten Dispersionszustand gehalten, indem ein Verbund der feinen Teilchen mit verhältnismäßig großen Teilchen erzeugt wird, nämlich indem die feinen Teilchen als Tochterteilchen in Matrixteilchen, die als ein Träger eingesetzt werden, getragen werden, wodurch ihre hohe Schutzfähigkeit gegenüber ultraviolettem Licht beibehalten wird. Außerdem, wenn die feinen Verbundteilchen im Medium suspendiert sind, werden unerwünschte Auswirkungen der Oberflächenwirksamkeit daran gehindert, ein Medium zu beeinträchtigen, weil die feinen Teilchen mit im allgemeinen hoher Oberflächenwirksamkeit im inneren Teil der Matrixteilchen enthalten sind. In der vorliegenden Beschreibung stehen die Matrixteilchen der feinen Verbundteilchen für eine Matrix, die in der Lage ist, in ihr dispergierte Tochterteilchen zu enthalten und zu tragen. Die Matrixteilchen sind Aggregate, die unter Beibehalt der Gestalt der Teilchen, welche die Matrixteilchen (d.h. die primären Teilchen) ausmachen, erzeugt werden. Die Tochterteilchen stehen für von den Matrixteilchen verschiedene Teilchen mit einer ultraviolettabschirmenden Fähigkeit.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Nachstehend werden zuerst die Eigenschaften der feinen Verbundteilchen, wie (1) Bandlückenenergie der Teilchen, (2) Brechungsindex der feinen Verbundteilchen und (3) Korngrenzen der Teilchen, detailliert angegeben.

(1) Bandlückenenergie der Teilchen

In den erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen haben die feinen Teilchen, die als Tochterteilchen verwendet werden, eine gute Schutzfähigkeit gegenüber ultraviolettem Licht. Die ultraviolettabschirmende Fähigkeit wird in zwei Klassen eingeteilt: Absorptionsfähigkeit von ultraviolettem Licht und Streuvermögen von ultraviolettem Licht.
Die Absorption von ultraviolettem Licht durch anorganische Verbindungen wird der Excitonabsorption von hauptsächlich Halbleiterverbindungen zugeschrieben, und Verbindungen mit einer Bandlückenenergie von 3,0 bis 4,0 eV zeigen wirkungsvoll eine solche Eigenschaft. Die Streuung von ultraviolettem Licht wird in starkem Maße als Mie-Streuung gezeigt. Im Fall von Materialien mit hohem Brechungsindex, wie TiO&sub2;, wird Streuung merklich beobachtet, wenn der Teilchendurchmesser des Materials etwa die Hälfte der Wellenlänge des ultravioletten Lichts, nämlich höchstens 0,2 um, beträgt.
Es ist bekannt, daß, weil bei Keramiken Valenzelektronenband und Leitungsband nicht zusammenhängend sind, Licht mit einer Wellenlänge, die einer Energie von wenigstens einer Bandlückenenergie entspricht, absorbiert wird, wobei die Bandlückenenergie für einen Unterschied zwischen einem Energieniveau des Valenzelektronenbands und dem des Leitungsbands steht. Beispielsweise weist ZnO eine Bandlückenenergie von 3,2 eV auf, die Licht mit einer Wellenlänge von höchstens 390 nm absorbiert. Das anorganische ultraviolettabschirmende Mittel absorbiert ultraviolettes Licht, weil seine Bandlückenenergie der Wellenlänge des ultra violetten Lichts entspricht.
Damit die Tochterteilchen wirkungsvoll Streuvermögen und Absorptionsfähigkeit für ultraviolettes Licht zeigen, müssen deshalb in den erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, eine Bandlückenenergie aufweisen, die größer ist als diejenige der Tochterteilchen. Im Fall der Verwendung von Aggregaten aus TiO&sub2;-Teilchen (Rutil-Typ) als den Matrixteilchen und feinen ZnO-Teilchen mit einer Bandlückenenergie, die kleiner als diejenige von TiO&sub2; ist, als den Tochterteilchen wird beispielsweise das ultraviolette Licht mit einer Wellenlänge von höchstens 320 nm durch Excitonabsorption, die einer Bandlückenenergie der Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, nämlich TiO&sub2;, entspricht, absorbiert. Außerdem wird das ultraviolette Licht mit einer Wellenlänge in der Nähe von 350 nm, das durch die Matrixteilchen übertragen wird, ohne absorbiert zu werden, durch Excitonabsorption, die einer Bandlückenenergie der Tochterteilchen entspricht, absorbiert, während es mehrfach durch die Tochterteilchen gestreut wird. Dementsprechend besitzen feine ZnO/TiO&sub2;-Verbundteilchen (Tochter/Matrix) eine Schutzfähigkeit gegenüber dem ultravioletten Licht mit einer Wellenlänge von höchstens 350 nm. Im Gegensatz hierzu wird, wenn TiO&sub2; als die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, verwendet wird, und feine SnO&sub2;-Teilchen mit einer größeren Bandlückenenergie als TiO&sub2; als die Tochterteilchen verwendet werden, das ultraviolette Licht mit einer Wellenlänge von höchstens 320 nm durch Excitonabsorption, die einer Bandlückenenergie der TiO&sub2;-Teilchen entspricht, absorbiert. Das ultraviolette Licht mit einer Wellenlänge in der Nähe von 350 nm, das durch die Matrixteilchen übertragen wird, ohne absorbiert zu werden, wird jedoch nicht durch Excitonabsorption, die einer Bandlückenenergie von SnO&sub2; entspricht, absorbiert. Demgemäß können die feinen SnO&sub2;/TiO&sub2;-Verbundteilchen (Tochter/Matrix) keine ausreichenden Schutzwirkungen gegenüber ultraviolettem Licht mit Wellenlängen in der Nähe von 350 nm bereitstellen.
Aus den vorstehenden Gründen haben in den erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, eine Bandlückenenergie von vorzugsweise 3 bis 9 eV, stärker bevorzugt 5 bis 9 eV. Damit besser sichergestellt werden kann, daß das ultraviolette Licht die Tochterteilchen erreicht, durch welche die Absorption und Streuung des ultravioletten Lichts erreicht werden kann, beträgt ein Unterschied der Bandlückenenergien zwischen den Tochterteilchen mit einer minimalen Bandlückenenergie und den Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, wenigstens 0,2 eV.

(2) Brechungsindex der feinen Verbundteilchen

Wenn die ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen tatsächlich eingesetzt werden, ist es notwendig, daß sie eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts auf weisen, während sie eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich beibehalten. Hierbei muß, um eine hohe Schutzfähigkeit beizubehalten, der Unterschied der Brechungsindices zwi schen den Matrixteilchen und den Tochterteilchen so groß wie möglich gehalten werden, weil die ultraviolettabschirmende Fähigkeit bemerkenswert verbessert wird, wenn der Unterschied der Brechungsindices groß gehalten wird. In der vorliegenden Erfindung beträgt der Unterschied der Brechungsindices vorzugsweise wenigstens 0,1. Aus diesem Grund werden in der vorliegenden Erfindung Metalloxide und Fluorverbindungen mit verhältnismäßig geringem Brechungsindex als Materialien, welche die Matrixteilchen ausmachen, zusammen mit den Tochterteilchen, die einen verhältnismäßig hohen Brechungsindex aufweisen, eingesetzt.
Ebenso muß, um eine hohe Durchlässigkeit zu erreichen, der Unterschied der Brechungsindices zwischen den feinen Verbundteilchen und dem Medium so klein wie möglich gehalten werden. Folglich muß der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen gesteuert werden, damit der Unterschied klein gemacht wird. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß Fluorverbindungen zur Steuerung des Brechungsindex eingesetzt werden.
In einer Suspension der feinen Verbundteilchen, nämlich bei Bedingungen, die für Kosmetika usw. anzuwenden sind, geht die Durchlässigkeit, wenn der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen stark von dem des Mediums abweicht, wahrscheinlich verloren, weil das sichtbare Licht an der Grenzfläche der feinen Verbundteilchen und des Mediums gebrochen oder reflektiert wird. Hierbei kann der Brechungsindex durch ein allgemein bekanntes Immersionsverfahren gemessen werden (siehe Toshiharu Takou et al. "Optical Measurement Handbook" (1981), S. 475, herausgegeben von Asakura Publishers). In diesem Verfahren ist der Brechungsindex eines Mediums, in dem die höchste Lichtdurchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 589,3 nm erreicht wird, der Brechungsindex der Probe. Jedoch ist der Arbeitsvorgang beim Immersionsverfahren kompliziert und zeitaufwendig. Der Brechungsindex kann günstigerweise aus den Brechungsindices der Tochterteilchen und der primären Teilchen der Matrixteilchen und dem Volumenverhältnis zwischen diesen theoretisch berechnet werden. Da sich der theoretisch berechnete Brechungsindex dem Wert, der durch das Immersionsverfahren erhalten wird, stark nähert, können in einem solchen Fall in Abhängigkeit von den feinen Verbundteilchen die Brechungsindices der feinen Verbundteilchen auch durch ein einfaches Rechenverfahren, wie vorstehend erwähnt, erhalten werden.
Der Brechungsindex nD20 des im allgemeinen verwendeten Mediums beträgt 1,3 bis 1,8. Weil viele der Metalloxide mit einer hohen Schutzfähigkeit, wie TiO&sub2; und ZnO, einen Brechungsindex nD20 von wenigstens 2,0 haben, muß andererseits, wenn die Metalloxide als die Tochterteilchen eingesetzt werden, der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen dem des Mediums angenähert werden, indem für die Matrixteilchen ein Material mit niedrigem Brechungsindex verwendet wird. Genauer gesagt, liegt der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen bei 1,3 bis 1,8, vorzugsweise 1,3 bis 1,7, stärker bevorzugt 1,4 bis 1,5. Ebenso beträgt der Unterschied der Brechungsindices zwischen den Matrixteilchen und den Tochterteilchen in den erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen vorzugsweise wenigstens 0,1. Dadurch, daß der Unterschied in den Brechungsindices beibehalten wird, wird das Streuvermögen für ultraviolettes Licht verbessert.

(3) Korngrenzen der Teilchen

In den primären Teilchen der Matrixteilchen kann, in dem Maße wie der Teilchendurchmesser kleiner wird, nämlich so wie die Korngrenzen im inneren Teil der Matrixteilchen kleiner werden, das sichtbare Licht das Vorhandensein der Korngrenzen nicht feststellen, so daß die Matrixteilchen mit Durchlässigkeit versehen werden, unabhängig davon ob die primären Teilchen der Matrixteilchen kristallisiert sind. Weil die Tochterteilchen in ähnlicher Weise ultrafeine Teilchen umfassen, besitzen sie ebenso gute Durchlässigkeit. Deshalb weisen die feinen Verbundteilchen insgesamt gute Durchlässigkeit auf.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen unter Bezug auf die Zeichnungen ausführlich erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Apparatur zur Herstellung der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen zeigt. Ein Überblick über das Herstellungsverfahren der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen wird unter Bezug auf die Figur erklärt.
Genauer gesagt, wird ein flüssiges Ausgangsmaterial für die Tochterteilchen mit Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich in einem Gefäß 1 einheitlich mit einem flüssigen Ausgangsmaterial für die Matrixteilchen gemischt. Das erhaltene flüssige Gemisch wird mittels einer Pumpe 2 zum Zuführen von Flüssigkeiten kontinuierlich einer Zerstäubungsvorrichtung 3 zur Erzeugung feiner Tröpfchen der Ausgangsmaterialien zugeführt, wodurch sich Tröpfchen der Ausgangsmaterialien ergeben. Die erhaltenen Tröpfchen der Ausgangsmaterialien werden zusammen mit einem Trägergas, das aus Vorrichtung 4 zum Zuführen eines Trägergases zugeführt wird, in ein Trockenrohr oder Reaktionsrohr 6 getragen, das mittels eines Heizbauteils 5, das in dessen Peripherie angebracht ist, auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, so daß darin ein Trockenprozeß der Tröpfchen und/oder eine Pyrolysereaktion der Ausgangsmaterialien durchgeführt wird, wodurch sich ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen, welche die Tochterteilchen und die Matrixteilchen in einem gemischten Dampf-Feststoff-Zustand umfassen, ergeben. Die derart hergestellten feinen Verbundteilchen werden mittels eines Kollektors für feine Teilchen 7 gesammelt. Ein Gas, das aus einem Kollektor für feine Teilchen 7 ausströmt, wird durch eine Kühlfalle 8 und einen Filter 9 geleitet, während die erhaltene kondensierte Flüssigkeit entfernt wird. Daraufhin wird das verbleibende Gas durch eine Pumpe 10 zwangsentfernt.
Die Gestalt, Größe und Materialien für das Gefäß 1 sind nicht besonders begrenzt, und irgendwelche beliebigen können eingesetzt werden, solange das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien, umfassend das flüssige Ausgangsmaterial für die Tochterteilchen und das flüssige Ausgangsmaterial für die Matrixteilchen, stabil gelagert werden kann.
Die Pumpe 2 zum Zuführen von Flüssigkeiten ist vorzugsweise eine Pumpe mit peristaltischen Bewegungen, wie eine peristaltische Pumpe, wobei einer Pumpe, die eine gegebene Menge des flüssigen Gemischs der Zerstäubungsvorrichtung 3 zuführen kann, besonderen Vorzug gegeben wird.
Beispiele für Zerstäubungsvorrichtungen 3 für das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien schließen Zerstäubungsvorrichtungen mittels Ultraschallschwingung und Düsenzerstäubungsvorrichtungen vom binären Flüssigkeits-Typ ein. Unter diesen werden vom Blickpunkt der engen Verteilung der Tröpfchendurchmesser und der Erzeugung von lediglich feinen Tröpfchen Zerstäubungsvorrichtungen mittels Ultraschallschwingung bevorzugt.
Was die Vorrichtung 4 zum Zuführen eines Trägergases betrifft, kann eine beliebige, die eine gegebene Durchflußmenge des Trägergases für eine lange Dauer zuführen kann, verwendet werden. Was eine Vorrichtung zum Steuern eines Durchflußes des Trägergases betrifft, kann beispielsweise ein Massendurchsatzmeßgerät usw. verwendet werden. Hierbei steht Trägergas für ein Inertgas oder beliebige Gase, die den Fortgang eines Trockenverfahrens oder einer Pyrolysereaktion nicht hemmen, einschließlich beispielsweise Heliumgas, Luft, Stickstoffgas, Argongas usw.
Das Trockenrohr oder Reaktionsrohr 6 wird hauptsächlich als ein Trockenofen und/ oder ein Pyrolyseofen eingesetzt, und Beispiele von Materialien für das Trockenrohr oder Reaktionsrohr 6 schließen Edelstähle, Keramiken, Siliciumdioxidgläser usw. ein. Was das Heizbauteil 5 betrifft, können vorzugsweise beliebige verwendet werden, die temperaturgesteuert werden können, damit im Trockenrohr oder Reaktionsrohr so weit wie möglich isothermale Bereiche in Richtung des Schachts ebenso wie in radialer Richtung des Rohrs erreicht werden.
Wie nachstehend erläutert, kann bei der Herstellung der feinen Verbundteilchen im Fall der Verwendung von Solen, welche die Tochterteilchen enthalten, oder von Solen, welche die Teilchen, die die Matrixteilchen ausmachen, enthalten, als den Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen oder für die Matrixteilchen ein Trockenverfahren angewandt werden. In einer anderen Ausführungsform wird im Fall der Verwendung von Ausgangsmaterialien, welche die Tochterteilchen oder die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, durch Pyrolyse herstellen können (hier nachstehend als "Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse" bezeichnet), eine Pyrolysereaktion angewandt.
Genauer gesagt, werden nachstehend verschiedene Arten von Ausführungsformen für das flüssige Ausgangsmaterial angegeben, ohne daß hierdurch eine Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist.
(1) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen: Sol
Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen: Sol
(2) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen: Sol und/oder Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse
Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen: Sol (3) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen: Sol
Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen: Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse
(4) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen: Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse
Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen: Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse
(5) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen:
sowohl Sol als auch Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse
Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen:
sowohl Sol als auch Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse
Wenn ein Trockenverfahren angewandt wird, kann anstelle von Trocknen mittels Heizrohr Trocknen mit heißem Gas angewandt werden.
In der vorstehenden Ausführungsform (2) können zum Beispiel Hydroxide, wie Ti(OH)&sub4; und Zn(OH)&sub2;, die Vorstufen von TiO&sub2; bzw. ZnO darstellen, als die Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen eingesetzt werden. Ebenso kann ein Sol, das SiO&sub2; usw. enthält, als das Ausgangsmaterial für die Matrixteilchen eingesetzt werden.
Beispiele für Pyrolysereaktionen umfassen die folgenden:
Ti(SO&sub4;)&sub2; → TiO&sub2;+SOx;
CuSO&sub4; → CuO+SOx;
Zn(NO&sub3;)&sub2; → ZnO+NOx;
MgCO&sub3; → MgO+CO&sub2;;
Ce(NO&sub3;)&sub3; → CeO&sub2;+NOx;
SnCl&sub4; · 5 H&sub2;O → SnO&sub2;+4 HCl+3 H&sub2;O; und
Na&sub2;SiO&sub3; · H&sub2;O → SiO&sub2;+2 NaOH.
Was den Kollektor für feine Teilchen 7 betrifft, kann ein Kollektor vom Filter-Typ oder ein Kollektor vom elektrostatischen Typ wirkungsvoll eingesetzt werden, wobei einem elektrischen Staubkollektor und einem elektrostatischen Kollektor vom Diffusionsladungs-Typ für einen Langzeitbetrieb der Vorzug gegeben wird.
Die Materialien, Gestalt usw. der Kühlfalle 8 sind nicht besonders begrenzt, und es wird denjenigen der Vorzug gegeben, die eine Kühlfunktion zum Kondensieren des bei der Herstellung der Ausgangsmaterialien verwendeten Lösungsmittels, das in dieser Stufe zerstäubt wird, und zum wirkungsvollen Entfernen des Lösungsmittels aus dem Trägergas haben. Die Materialien, Gestalt usw. des Filters 9 sind nicht besonders begrenzt, und es werden ein Filter für Aerosole und ein Schlauchfilter bevorzugt. Die Materialien, Gestalt usw. der Pumpe 10 sind nicht besonders begrenzt, und es wird einem Gebläse zum Absaugen des Trägergases, ohne daß der Durchfluß des Gases in der Apparatur zur Herstellung der feinen Teilchen wesentlich verändert wird, der Vorzug gegeben.
Als nächstes wird das Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt grundsätzlich die folgenden drei Schritte:
(a) Herstellen eines flüssigen Gemischs, das weniger als 5 Gew.-% eines Gemischs, umfassend Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen und Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen, enthält, hergestellt durch Mischen von:
(i) Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen, ausgewählt aus einem Sol, das Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, enthält, wobei die primären Teilchen der Matrixteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um haben, einer Lösung, welche die Teilchen, die die Matrixteilchen ausmachen, durch eine Pyrolysereaktion herstellen kann, und Gemischen davon; und
(ii) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen, ausgewählt aus einem Sol, das Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um enthält, einem Pulver der Tochterteilchen, einer Lösung, welche die Tochterteilchen durch eine Pyrolysereaktion herstellen kann, und Gemischen davon,
so daß sich eine Konzentration der Tochterteilchen von 0,1 bis 5O Vol.% im gesamten Feststoffvolumen ergibt;
(b) Erzeugen von Tröpfchen aus dem flüssigen Gemisch; und
(c) Trocknen der erzeugten Tröpfchen und/oder Pyrolysieren der Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse, wobei die Trocken- und/oder Pyrolyseschritte in einer Atmosphäre von 100 bis 1000ºC durchgeführt werden.
Für bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Schritte (a) bis (c) beispielhaft wie folgt angegeben:

Schritt (a)

(1) Herstellen eines flüssigen Gemischs, das weniger als 5 Gew.-% eines Teilchengemischs enthält, hergestellt durch Mischen eines Sols, das Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, enthält, wobei die primären Teilchen der Matrixteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um haben, und eines Sols, das Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um enthält, damit sich eine Konzentration der Tochterteilchen von 0,1 bis 50 Vol.-% im gesamten Feststoffvolumen ergibt; oder
(2) Herstellen eines flüssigen Gemischs durch Zerkleinern oder Pulverisieren eines Pulvers aus Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um in einem Sol, das Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, enthält, wobei die primären Teilchen der Matrixteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um haben, so daß sich eine Konzentration der Tochterteilchen von 0,1 bis 50 Vol.% im gesamten Feststoffvolumen ergibt;

Schritt b

Erzeugen von Tröpfchen mit einem mittleren Tröpfchendurchmesser von 0,1 bis 2000 um aus dem flüssigen Gemisch; und

Schritt c

Trocknen der erzeugten Tröpfchen und/oder Pyrolysieren der Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse, wobei die Trocken- und/oder Pyrolyseschritte in einer Atmosphäre von 100 bis 1000ºC durchgeführt werden.
Wenn das Pulver der Tochterteilchen eingesetzt wird, wird hierbei das Pulver im vorstehenden Schritt (a) zum Herstellen des flüssigen Gemischs, vorzugsweise zerkleinert oder pulverisiert, indem mit ihm eine Behandlung durchgeführt wird, wie eine Mahlbehandlung oder eine Hochdruckdispergierbehandlung, wodurch der Dispersionszustand der Tochterteilchen im flüssigen Gemisch beibehalten wird.
Als nächstes werden die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Ausgangsmaterialien ausführlich erläutert.

(1) Tochterteilchen

Die Tochterteilchen, welche die erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen ausmachen, bewahren eine gute Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts, während sie eine gute Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich haben. Deshalb ist für die Tochterteilchen erforderlich, daß sie das Licht im Bereich des sichtbaren Lichts nicht absorbieren und einen Teilchendurchmesser haben, der klein genug ist, damit sie das sichtbare Licht nicht streuen.
Was die Materialien, welche die Tochterteilchen ausmachen, betrifft, werden, um den Anforderungen, daß die Materialien, welche die Tochterteilchen ausmachen, nicht das sichtbare Licht, sondern das ultraviolette Licht absorbieren, zu genügen, Materialien bevorzugt, die eine Wellenlänge für eine Excitonsabsorption einer Bandlückenenergie haben, die den Wellenlängen im ultravioletten Bereich entspricht. Genauer gesagt, werden Halbleiterverbindungen mit einer Bandlückenenergie von 3,0 bis 4,0 eV bevorzugt, einschließlich zum Beispiel TiO&sub2;, ZnO, CeO&sub2;, SiC, SnO&sub2;, WO&sub3;, SrTiO&sub3;, BaTiO&sub3; und CaTiO&sub3;, welche charakteristischerweise die vorstehende Eigenschaft aufweisen. Unter diesen werden herkömmlicherweise TiO&sub2;, ZnO und CeO&sub2; als ultraviolettabschirmende Mittel verwendet, und als besonders bevorzugte Beispiele können diese Verbindungen einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Insbesondere um gegen ultraviolettes Licht aus sowohl dem ultravioletten Bereich A (320 bis 400 nm) als auch dem ultravioletten Bereich B (280 bis 320 nm) zu schützen, werden wirkungsvoll ZnO und CeO&sub2; eingesetzt. Ebenso wird, um gegen das ultraviolette Licht des ultravioletten Bereichs B zu schützen, TiO&sub2; wirkungsvoll verwendet. Diese Materialien können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
Die Gestalt der Tochterteilchen ist nicht besonders begrenzt und kann sphärisch, plattenartig oder nadelförmig sein. Vom Blickpunkt, daß sich eine gute Dispersion der Tochterteilchen in den Matrixteilchen ergibt, ist der Teilchendurchmesser der Tochterteilchen vorzugsweise im wesentlichen der gleiche, wie derjenige der primären Teilchen der Matrixteilchen. Was das Streuvermögen des Lichts im ultravioletten Bereich betrifft, das in starkem Maße durch Mie-Streuung gezeigt wird, kann Streuung darüberhinaus bemerkenswert festgestellt werden, wenn der Teilchendurchmesser etwa die Hälfte der Wellenlänge des ultravioletten Lichts beträgt, nämlich höchstens 0,2 um. Um sowohl der guten Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts als auch der guten Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich zu genügen, besitzen die Tochterteilchen deshalb einen mittleren Teilchendurchmesser von vorzugsweise höchstens 0,2 um, stärker bevorzugt höchstens 0,1 um, insbesondere 0,001 bis 0,1 um und stärker bevorzugt höchstens 0,05 um. Die "Tochterteilchen" in der vorliegenden Erfindung stehen für deren primäre Teilchen, die einzeln in den Matrixteilchen dispergiert sind und von diesen getragen werden, und/oder für Aggregate der primären Teilchen. Deshalb kann der mittlere Teilchendurchmesser der Tochterteilchen auch den mittleren Teilchendurchmesser der Aggregate bedeuten.
Weil im inneren Teil der feinen Verbundteilchen die Tochterteilchen vorzugsweise in dispergiertem Zustand vorhanden sind, sind in der vorliegenden Erfindung eine höhere Dispergierbarkeit und Stabilität der Tochterteilchen in einem Sol erwünscht. Um solche Zustände der Tochterteilchen in einem Sol zu erreichen, kann die Oberfläche der Tochterteilchen mit anderen Materialien beschichtet sein, oder die Tochterteilchen können mit einem Sol-Stabilisator gemischt werden. Falls zum Beispiel ultrafeine TiO&sub2;-Teilchen als Tochterteilchen eingesetzt werden, kann die Oberfläche der ultrafeinen Teilchen mit solchen Verbindungen wie SiO&sub2; und Al&sub2;O&sub3; beschichtet werden, um die Dispergierbarkeit zu verbessern. In einer anderen Ausführungsform können die ultrafeinen Teilchen mit einem basischen Stabilisator, wie NH&sub3;, gemischt werden, um den Zustand des TiO&sub2;-Sols zu stabilisieren. Ebenso können, falls das feine Teilchenpulver, um ein gute Dispersion zu erreichen, oberflächenbehandelt wurde, die behandelten feinen Teilchen als Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen eingesetzt werden. Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Sol steht für Flüssigkeiten, die Teilchen enthalten, die im allgemeinen mit einem gewöhnlichen Elektronenmikroskop nicht zu beobachten sind, aber einen Teilchendurchmesser haben, der größer als der eines Atoms oder der einer niedermolekularen Verbindung ist (siehe Iwanami "Dictionary of Physics und Chemistry" 3. Aufl., herausgegeben von Iwanami Publishers). Beispiele für Sole schließen ein Hydrosol von Siliciumdioxid und eine Suspension von ultrafeinen TiO&sub2;-Teilchen ein.
Falls Tochterteilchen, die Metallverbindungen umfassen, hergestellt werden, können auch Lösungen der Metallsalze als Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen (Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse) verwendet werden. Beispiele der Metallsalze schließen Ti(SO&sub4;)2, TiCl&sub4;, ZnSO&sub4;, Zn(NO&sub3;)&sub2; und Ce(NO&sub3;)&sub3; ein. Falls zum Beispiel ZnO als Tochterteilchen verwendet wird, können feine ZnO-Teilchen durch Zerstäuben und Pyrolysieren einer wäßrigen Lösung von Zn(NO&sub3;)&sub2; hergestellt werden.

(2) Matrixteilchen

Die Matrixteilchen, welche die feinen Verbundteilchen ausmachen, müssen in der glei chen Weise wie die Tochterteilchen eine gute Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts aufweisen, damit der Suspension der feinen Verbundteilchen eine gute Durchlässigkeit gewährt wird. Genauer gesagt, sind die Matrixteilchen wünschenswerterweise aus Materialien aufgebaut, die das sichtbare Licht nicht absorbieren, und die primären Teilchen der Matrixteilchen haben einen Teilchendurchmesser, der 0,3 um nicht übersteigt. Beispielsweise werden Aggregate der ultrafeinen Teilchen bevorzugt, wobei jedes der ultrafeinen Teilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 um hat.
Was die Materialien, welche die Matrixteilchen ausmachen, betrifft, können Materialien mit hoher Durchlässigkeit, wie Keramiken, Fluorverbindungen und deren Gemische, verwendet werden. Zum Beispiel können Metalloxide, Fluorverbindungen und deren Gemische eingesetzt werden. Weil die Aggregate der feinen Teilchen normalerweise die Matrixteilchen ausmachen, besitzen die feinen Teilchen (d.h. die primären Teilchen), welche die Aggregate ausmachen, einen mittleren Teilchendurchmesser von höchstens 0,3 um, insbesondere von 0,001 bis 0,3 um, um den Anforderungen für die Matrixteilchen zu genügen, wie vorstehend erwähnt. Diejenigen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von höchstens 0,2 um, stärker bevorzugt höchstens 0,1 um, besonders bevorzugt höchstens 0,05 um werden bevorzugt. Aus den gleichen Gründen, wie für die Tochterteilchen erwähnt, kann die Oberfläche der Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, mit anderen Materialien beschichtet sein, oder die feinen Teilchen können mit Sol-Stabilisatoren gemischt werden. Hierbei können die verwendeten Beschichtungsmaterialien oder die verwendeten Stabilisatoren die gleichen sein, wie sie für die Tochterteilchen verwendet werden.
Viele der Metalloxide sind in Form chemisch stabiler Feststoffe erhältlich, so daß die Metalloxide in geeigneter Weise für die Materialien, welche die Matrixteilchen ausmachen, eingesetzt werden können. Beispiele der Metalloxide, die in den Matrixteilchen enthalten sind, schließen TiO&sub2;, CuO, ZnO, MgO, CeO&sub2;, SnO&sub2;, SiO&sub2;, Fe&sub2;O&sub3;, Al&sub2;O&sub3;, NiO&sub2; und MnO&sub2; ein. Vom Blickpunkt eines wie vorstehend erläuterten geeigneten Brechungsindex und einer guten Durchlässigkeit wird SiO&sub2; der Vorzug gegeben. Ebenso werden feine Teilchen von SnO&sub2;, In&sub2;O&sub3;, SiO&sub2; und ZnO vom Blickpunkt der Verwendung keramischer feiner Teilchen mit einer großen Bandlückenenergie bevorzugt.
Die vorstehend erwähnten Matrixteilchen können auch durch eine Pyrolysereaktion hergestellt werden, wobei die Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse, wie vorstehend beschrieben, pyrolysiert werden. In diesem Fall können Metallsalze als Ausgangsmaterialien eingesetzt werden. Beispiele für Metallelemente der Metallsalze schließen Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Übergangsmetalle ein. Genauer gesagt, umfassen Beispiele der Alkalimetalle Li, Na, K, Rb, Cs und Fr. Beispiele der Erdalkalimetalle schließen Be, Mg, Ca, Sr, Ba und Ra ein. Zu den Beispielen der Übergangsmetalle gehören Elemente der vierten Reihe des Periodensystems der Elemente, wie Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge und As; Elemente der fünften Reihe, wie Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn und Sb; Elemente der sechsten Reihe, wie La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb und Bi; sowie weitere Elemente, wie Al und Si.
Die Metallsalze schließen Hydrochloride, Nitrate, Phosphate, Carbonate, Acetate, Mischsalze, die zwei oder mehr Salze umfassen, und Komplexsalze, die Komplexionen enthalten, ein, wobei diese in Form von Anhydriden oder Hydraten vorliegen können.
Spezifische Beispiele für die Metallsalze umfassen Ti(SO&sub4;)&sub2;, CuSO&sub4; · 5H&sub2;O, Zn(NO&sub3;)&sub2; · 6H&sub2;O, Ca(NO&sub3;)&sub2; · 4H&sub2;O, CaCl&sub2;, MgCO&sub3;, Fe&sub3;(PO&sub4;)&sub2; und Cu(CH&sub3;COO)&sub2;; Mischsalze, wie KMgCl&sub3; und AIK(SO&sub4;)&sub2;; sowie Komplexsalze, wie K&sub3;[Fe(CN)&sub6;] und [CoCl(NH&sub3;)&sub5;]Cl&sub2;.
Die Metallsalze können einzeln oder als ein Gemisch aus zwei oder mehr Arten verwendet werden. Falls beispielsweise ein Gemisch aus einem Titansalz und einem Zinksalz als Ausgangsmaterialien verwendet wird, wird in Abhängigkeit von den Temperaturbedingungen entweder ein Gemisch aus Zinkoxid und Titanoxid oder ein Mischsalz, nämlich Zinktitanat (Zn&sub2;TiO&sub4;), hergestellt und als Teilchen für die Matrixteilchen oder die Tochterteilchen eingesetzt.
Was die Lösungsmittel für die Lösungen der Metallsalze betrifft, können Wasser oder organische Lösungsmittel verwendet werden, wobei den Lösungsmitteln der Vorzug gegeben wird, die ein Trockenverfahren oder ein Pyrolyseverfahren der Tröpfchen der Ausgangsmaterialien nicht hemmen. Beispiele der organischen Lösungsmittel schließen Alkohole, wie Methanol und Ethanol, sowie polare Lösungsmittel, wie N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und Hexamethylphosphorsäuretriamid, ein.
Viele der Fluorverbindungen sind chemisch stabil und besitzen einen geringen Brechungsindex, so daß die Verbindungen zur Steuerung des Brechungsindex der entstehenden feinen Verbundteilchen in hohem Maße nützlich sind. Die Fluorverbindungen schließen beliebige ein, die bei Zimmertemperatur in einem festen oder flüssigen Zustand vorliegen. Beispiele solcher festen anorganischen Fluorverbindungen schließen MgF&sub2;, CaF&sub2;, AlF&sub3;, LiF, NiF&sub2; und BaF&sub2; ein. Beispiele für feste organische Fluorverbindungen umfassen Fluorharze, wie Polytetrafluorethylen (hier nachstehend einfach mit "PTFE" abgekürzt), ein Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, ein Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer, Vinylidenpolyfluorid und Vinylpolyfluorid. Unter diesen werden vom Blickpunkt eines geeigneten Brechungsindex und einer guten Durchlässigkeit in den entstehenden feinen Verbundteilchen geeigneterweise MgF&sub2;, Polytetrafluorethylen und ein Gemisch davon als die Fluorverbindungen eingesetzt.
Der mittlere Teilchendurchmesser der Fluorverbindungen, die bei Zimmertemperatur in einem festen Zustand vorliegen, beträgt vorzugsweise höchstens 0,3 um, stärker bevorzugt höchstens 0,2 um. Dies ist so, weil, wenn der mittlere Teilchendurchmesser 0,3 um übersteigt, die Aggregationskräfte zwischen den Teilchen schwach werden, wodurch die Härte der feinen Verbundteilchen verringert wird.
Beispiele für bei Zimmertemperatur flüssige Fluorverbindungen schließen Perfluorpoly ether (hier nachstehend einfach mit "PFPE" abgekürzt) ein. Ein Beispiel für PFPE kann Perfluorpolymethylisopropylether sein (z.B. "FOMBLIN HC", hergestellt von Nikko Chemicals K.K.). PFPE ist nicht nur zum Absenken des Brechungsindex der feinen Verbundteilchen nützlich, sondern auch zum Bereitstellen von Feuchtigkeit bei glatter Hauttextur, so daß PFPE als feine Teilchen zur Verwendung in Kosmetika in hohem Maße geeignet ist. Wenn die flüssigen Fluorverbindungen verwendet werden, können die eingesetzten Lösungsmittel passend gewählt werden, damit keine Phasentrennung der Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen und der Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen im Lösungsmittel verursacht wird. Wenn das Lösungsmittel jedoch Wasser ist, kann eine Emulsion, umfassend die bei Zimmertemperatur flüssigen Fluorverbindungen, die durch verschiedene Arten von oberflächenaktiven Substanzen emulgiert werden, vorzugsweise eingesetzt werden. Zum Beispiel kann eine Emulsion von Perfluorpolyether (Öl-in-Wasser-Typ) verwendet werden. Der Emulsionsdurchmesser liegt vorzugsweise in einer Größenordnung des höchstens 0,1 fachen von Tröpf chen. Wenn der Emulsionsdurchmesser das 0,1 fache desjenigen von Tröpfchen übersteigt, wird die Emulsion größer als die hergestellten Teilchen, und dadurch wird die Herstellung der Teilchen schwierig.
Wie vorstehend erläutert, können die flüssigen Fluorverbindungen in der vorliegenden Erfindung auch als Materialien mit niedrigen Brechungsindices verwendet werden. In diesem Fall können die flüssigen Fluorverbindungen zusammen mit den Metalloxiden und/oder den festen Fluorverbindungen eingesetzt werden, um die Freiheit bei der Steuerung des Brechungsindex zu erhöhen.
Was geeignete Kombinationen der Tochterteilchen und der Matrixteilchen in der vorliegenden Erfindung betrifft, wird vom Blickpunkt der Bereitstellung von Sicherheit und Stabilität der entstehenden ultraviolettabschirmenden Mittel den Kombinationen, in denen die Tochterteilchen aus TiO&sub2;, ZnO und einem Gemisch davon ausgewählt werden, und in denen Matrixteilchen aus SiO&sub2; und einem Gemisch aus SiO&sub2; mit Perfluorpolyether ausgewählt werden, der Vorzug gegeben.
In der vorliegenden Erfindung können andere Materialien als die vorstehend erwähnten Metalloxide und Fluorverbindungen in den Tochterteilchen und den Matrixteilchen enthalten sein. Falls die feinen Verbundteilchen zum Beispiel durch Zerstäubungstrocknen eines Sols hergestellt werden, können Stabilisatoren des Sols der Ausgangsmaterialien oder eines Beschichtungsmittels für Solteilchen in den Matrixteilchen enthalten sein, solange die optischen Eigenschaften der feinen Verbundteilchen nicht beeinträchtigt werden.
Als nächstes wird nachstehend die Herstellung des flüssigen Gemischs der Ausgangsmaterialien unter Verwendung der vorstehend erwähnten Ausgangsmaterialien sowie das Herstellungsverfahren der feinen Verbundteilchen mittels der vorstehend erwähnten Apparatur ausführlicher beschrieben.
Wenn das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien hergestellt wird, ist es wichtig, daß die Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen und die Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen einheitlich gemischt werden, damit sich ein einheitlich gemischtes Gemisch ergibt, in dem die Tochterteilchen gut in den Matrixteilchen dispergiert sind. Ein solches einheitlich gemischtes Gemisch ermöglicht seinerseits, daß die Tochterteilchen auf der Oberfläche der so hergestellten feinen Verbundteilchen und/oder im inneren Teil der feinen Verbundteilchen dispergiert werden.
Was die vorstehend erwähnten Lösungsmittel für die Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen und die Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen betrifft, können Wasser oder organische Lösungsmittel verwendet werden, wobei Lösungsmitteln, die ein Trockenverfahren und ein Pyrolyseverfahren der Tröpfchen der Ausgangsmaterialien nicht hemmen, der Vorzug gegeben wird. Beispiele der organischen Lösungsmittel schließen Alkohole, wie Methanol und Ethanol, und polare Lösungsmittel, wie N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulf oxid und Hexamethylphosphorsäuretriamid, ein. Solange die Herstellung der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen im Trockenverfahren und/oder im Pyrolyseverfahren der Tröpfchen der Ausgangsmaterialien nicht beeinträchtigt wird, können die gleichen oder andere Lösungsmittel als die vorstehend erwähnten Lösungsmittel für die Metallsalzlösungen eingesetzt werden.
Die Konzentration der Tochterteilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien, welches die Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen und die Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen enthält, liegt vorzugsweise im Bereich von 10&supmin;&sup5; bis 10 mol/l, stärker bevorzugt 10&supmin;&sup4; bis 1 mol/l. Dies ist so, weil, wenn die Konzentration der Tochterteilchen geringer als 10&supmin;&sup5; mol/l ist, die Menge an Tochterteilchen in den feinen Verbundteilchen äußerst klein ist, wodurch es schwierig wird, gute optische Eigenschaften der Tochterteilchen zu erreichen. Andererseits nimmt, wenn die Konzentration höher als 10 mol/l ist, die Dichte des Gemischs insgesamt übermäßig zu, wodurch es schwierig wird, feine flüssige Tröpfchen zu erzeugen.
Die Metallsalzkonzentration im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien, das die Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen und die Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen enthält, liegt vorzugsweise im Bereich von 10&supmin;&sup5; bis 20 mol/l, stärker bevorzugt 10&supmin;&sup4; bis 10 mol/l. Dies ist so, weil, wenn die Metallsalzkonzentration niedriger als 10&supmin;&sup5; mol/l ist, die Menge an erzeugten feinen Metalloxidteilchen äußerst klein ist, und wenn die Konzentration höher als 20 mol/l ist, die Viskosität des Gemischs übermäßig hoch wird, wodurch es schwierig wird, Tröpfchen zu erzeugen.
Die Konzentration der Fluorverbindungen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien, das die Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen und die Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen enthält, liegt vorzugsweise im Bereich von 10&supmin;&sup5; bis 20 mol/l, stärker bevorzugt 10&supmin;&sup4; bis 10 mol/l. Dies ist so, weil, wenn die Konzentration der Fluorverbindungen niedriger als 10&supmin;&sup5; mol/l ist, die Menge an erzeugten feinen Fluorverbindungsteilchen äußerst klein ist, und wenn die Konzentration höher als 20 mol/l ist, die Viskosität des Gemischs übermäßig hoch wird, wodurch es schwierig wird, Tröpfchen zu erzeugen.
Die aus dem vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien erhaltenen Tröpfchen besitzen einen mittleren Tröpfchendurchmesser von 0,1 bis 2000 um, vorzugsweise 0,1 bis 1000 um, insbesondere bevorzugt 0,1 bis 500 um. Außerdem wird die Verteilung des Tröpfchendurchmessers vorzugsweise so eng wie möglich gehalten. Wenn der mittlere Tröpf chendurchmesser kleiner als 0,1 um oder größer als 2000 um ist, wird die Erzeugung von feinen Tröpfchen schwierig. Der Tröpfchendurchmesser wird im übrigen vorzugsweise in einem gemischten Dampf-Feststoff-Zustand gemessen. Zum Beispiel kann der Tröpfchendurchmesser mittels einer Vorrichtung zur Messung der Durchmesserverteilung vom Lichtstreuungs-Typ bestimmt werden (zum Beispiel LDSA-2300A, hergestellt von Kuana-Giken Corp.).
Die erhaltenen Tröpfchen werden dem Trockenrohr oder dem Reaktionsrohr durch das vorstehend erwähnte Trägergas zugeführt, wodurch die erfindungsgemäßen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen durch ein Trockenverfahren und/oder ein Pyrolyseverfahren hergestellt werden. Hierbei wird die Durchflußmenge an Trägergas vorzugsweise so gesteuert, daß die Verweilzeit des Trägergases, das die Tröpfchen der Ausgangsmaterialien enthält, im Trockenrohr oder im Reaktionsrohr nicht kürzer als 1 Sekunde sein sollte. Ebenso kann die Temperatur des Trockenrohrs oder des Reaktionsrohrs in Abhängigkeit von den Arten der Ausgangsmaterialien und der Lösungsmittel geeignet eingestellt werden, und die Temperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1500ºC, stärker bevorzugt 100 bis 1000ºC. Wenn die Temperatur des Trockenrohrs oder des Reaktionsrohrs niedriger als 100ºC ist, wird die Trockengeschwindigkeit und/oder die Geschwindigkeit der Pyrolysereaktion drastisch verringert, so daß die Herstellung von Teilchen wahrscheinlich schwierig ist, und wenn die Temperatur 1500ºC übersteigt, verdampfen die Lösungsmittel drastisch, wodurch es unerwünscht schwierig wird, die Gestalt der Teilchen und den Teilchendurchmesser zu steuern.
Die ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen der vorliegenden Erfindung können durch das vorstehend erläuterte Herstellungsverfahren erhalten werden, und die ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen haben eine Struktur, bei der die Matrixteilchen Aggregate von primären Teilchen umfassen, die unter Beibehalt der Gestalt der primären Teilchen erzeugt werden, wobei jedes der primären Teilchen in einem engsten Zustand aggegiert ist, und bei der die Tochterteilchen auf der Oberfläche und im inneren Teil der Matrixteilchen dispergiert sind. Wenn die Dispergierbarkeit der Tochterteilchen schlecht ist, können die optischen Eigenschaften der Tochterteilchen nicht gut gezeigt werden. Wenn die Tochterteilchen auf der Oberfläche der Matrixteilchen vorhanden sind, wird das ultraviolette Licht, das auf die Tochterteilchen trifft, teilweise absorbiert, während das verbleibende ultraviolette Licht extern von den feinen Verbundteilchen gestreut wird. Das ultraviolette Licht, das nicht auf die Tochterteilchen auf der Oberfläche trifft und weiter in den inneren Teil der Matrixteilchen ein dringt, wird durch die Tochterteilchen, die im inneren Teil der Matrixteilchen enthalten sind, absorbiert und gestreut, so daß das ultraviolette Licht wirkungsvoll abgeschirmt wird.
Die Größe und Gestalt der erfindungsgemäßen Matrixteilchen, nämlich Größe und Gestalt der feinen Verbundteilchen, sind nicht besonders begrenzt. In Abhängigkeit ihrer Anwendungen können verschiedene Formen, zum Beispiel sphärische Formen usw. der feinen Verbundteilchen verwendet werden. Beispielsweise werden vom Blickpunkt, daß sie glatte Hauttextur haben und für leichte Handhabbarkeit sorgen, als kosmetische Pulver vorzugsweise sphärische Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 1 bis 10 um eingesetzt.
Die in der vorliegenden Erfindung hergestellten ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen haben einen Teilchendurchmesser von 0,01 bis 500 um, dadurch daß die Konzentration des flüssigen Gemischs der Ausgangsmaterialien in den zerstäubten Tröpfchen eingestellt wird. Insbesondere um für eine leichte Handhabbarkeit der feinen Verbundteilchen zu sorgen, liegt der Teilchendurchmesser der feinen Verbundteilchen vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 500 um, stärker bevorzugt 0,5 bis 100 um, insbesondere 1 bis 50 um. Wenn der Teilchendurchmesser der feinen Verbundteilchen weniger als 0,1 um beträgt, wird die Oberflächenbehandlung der feinen. Verbundteilchen zu kompliziert, und wenn er 500 um übersteigt, sind die Teilchen zu groß, um für Kosmetika verwendet zu werden, wodurch es schwierig wird, eine große Anzahl der feinen Verbundteilchen in einem Medium zu dispergieren, so daß die vorteilhaften Wirkungen zum Schutz vor ultravioletter Strahlung wahrscheinlich nicht erreicht werden. Der Teilchendurchmesser kann durch verschiedene Verfahren gemessen werden, einschließlich zum Beispiel mit einem Elektronenmikroskop vom Raster-Typ oder Transmissions-Typ.
Die Menge der Tochterteilchen in den feinen Verbundteilchen ist nicht besonders begrenzt, solange die Tochterteilchen gut in den Matrixteilchen dispergiert werden können, ohne daß übermäßige Aggregation der Tochterteilchen in den feinen Verbundteilchen verursacht wird. Die Menge der in den feinen Verbundteilchen enthaltenen Tochterteilchen liegt normalerweise bei einer Menge von 0,1 bis 50 Vol.-%, vorzugsweise 0,1 bis 30 Vol.-%, stärker bevorzugt 0,5 bis 20 Vol.-%. Falls die Metalloxide und die Fluorverbindungen in den Matrixteilchen enthalten sind, beträgt die Menge der Fluorverbindungen zumindest 1 Gew.-%. Die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen können quantitativ bewertet werden, indem die Lichtdurchlässigkeit mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht gemessen wird.
Die bevorzugte ultraviolettabschirmende Fähigkeit für die erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen in einem Medium, das im wesentlichen den gleichen Brechungsindex wie die feinen Verbundteilchen hat, liegt bei einer Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 90% bei einer Wellenlänge von 800 nm, einer Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 40% bei einer Wellenlänge von 400 nm und einer Lichtdurchlässigkeit von höchstens 5% bei einer oder mehreren Wellenlängen von 350 nm, 320 nm und 300 nm, wie mit einem Spektrophotometer für ultra violettes und sichtbares Licht unter Verwendung einer optischen Zelle mit einer optischen Weglänge von 1 mm gemessen. Dadurch daß die vorstehenden optischen Eigenschaften vorhanden sind, kann eine hohe Lichtdurchlässigkeit insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichts ebenso wie eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich zufriedenstellend erreicht werden. Im übrigen bedeutet "ein Medium, das im wesentlichen den gleichen Brechungsindex wie die feinen Verbundteilchen hat,", daß der Unterschied in den Brechungsindices zwischen einer Probe der feinen Verbundteilchen und dem Medium innerhalb von ±0,1, vorzugsweise innerhalb von ±0,05 liegt.
Die vorstehend erwähnte ultraviolettabschirmende Fähigkeit kann durch eine nachstehend beschriebene Spektroskopie im Bereich des ultravioletten und sichtbaren Lichts bestimmt werden.
Die feinen Verbundteilchen werden in einem Medium, das im wesentlichen den gleichen Brechungsindex wie die feinen Verbundteilchen hat, suspendiert, wodurch eine Suspension von feinen Verbundteilchen mit einer gegebenen Konzentration hergestellt wird. Um eine einheitliche Suspension herzustellen, werden die feinen Verbundteilchen gerührt und gut dispergiert, beispielsweise mittels eines Ultraschalldispergiergeräts usw. Eine optische Zelle mit einer optischen Weglänge von 1 mm wird mit der vorstehenden Suspension gefüllt. Eine hierbei verwendete optische Zelle weist keine Absorption oder Streuung des Lichts im ultravioletten und sichtbaren Bereich auf, und hierfür kann beispielsweise eine Siliciumdioxid-Zelle verwendet werden. Die Lichtdurchlässigkeit durch die optische Zelle wird mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht (beispielsweise UV-160A, hergestellt von Shimadzu Corp.) gemessen. In diesem Verfahren wird die andere optische Zelle, die mit einem Medium gefüllt ist, in dem die feinen Verbundteilchen nicht suspendiert sind, als Kontrolle verwendet, um den Untergrund zu entfernen.
Die erfindungsgemäßen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen können in geeigneter Weise in Abhängigkeit von darin eingebrachten Kosmetika einer hydrophoben Behandlung unterzogen werden.
Beispiele der hydrophoben Behandlungsverfahren umfassen Behandlungen mit Silikonverbindungen, wie Methylhydrogenpolysiloxan, Silikonölen hoher Viskosität und Silikonharzen; Behandlungen mit oberflächenaktiven Substanzen, wie anionischen oberflächenaktiven Substanzen und kationischen oberflächenaktiven Substanzen; Behandlungen mit makromolekularen Verbindungen, wie Nylon, Polymethylmethacrylat, Polyethylen, TeflonTM und Polyaminosäuren; sowie Behandlungen mit perfluorgruppenhaltigen Verbindungen, Lecithin, Kollagen, Metallseifen, lipophilen Wachsen und Estern von mehrwertigen Alkoholen. In allgemeinen kann ein beliebiges Behandlungsverfahren, das für die hydrophobe Behandlung der Pulver geeignet ist, angewandt werden, und diese sind nicht auf die vorstehenden Verfahren begrenzt.
Die erfindungsgemäßen Kosmetika können hergestellt werden, indem gegebenenfalls, falls nötig, zusätzlich zu den vorstehenden ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen verschiedene Arten von Zusätzen, die herkömmlicherweise bei Kosmetika eingesetzt werden, zugemischt werden. Beispiele für kosmetische Zusätze werden nachstehend angegeben.
(1) Anorganische Pulver, wie Talkum, Kaolin, Sericit, Muskovit, Phlogopit, Lepidolith, Biotit, synthetischer goldener Glimmer, Vermiculit, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Diatomeenerde, Magnesiumsilikat, Calciumsilikat, Aluminiumsilikat, Bariumsilikat, Bariumsulfat, Strontiumsilikat, Metallwolframate, Siliciumdioxid, Hydroxylapatit, Zeolith, Bornitrid und keramische Pulver.
(2) Organische Pulver, wie Nylonpulver, Polyethylenpulver, Polystyrolpulver, Benzoguanaminharzpulver, Polytetrafluorethylenpulver, Distyrol-Benzolpolymerpulver, Epoxyharzpulver, Acrylharzpulver und feine kristalline Cellulose.
(3) Anorganische Weißpigmente, wie Titanoxid und Zinkoxid; anorganische Rotpigmente, wie Eisenoxid (rotes Oxid) und Eisentitanat; anorganische Braunpigmente, wie γ-Eisenoxid; anorganische Gelbpigmente, wie gelbes Eisenoxid und Gelberde; anorganische Schwarzpigmente, wie schwarzes Eisenoxid und Ruß; anorganische Violettpigmente, wie Manganviolett und Kobaltviolett; anorganische Grünpigmente, wie Chromoxid, Chromhydroxid und Cobalttitanat; anorganische Blaupigmente, wie Ultramann und Preußischblau; perlmutartige Pigmente, wie mit Titanoxid beschichterer Glimmer, mit Titanoxid beschichtetes Bismutoxidchlorid, Bismutoxidchlorid, mit Titanoxid beschichteter Talkum, Fischschuppenflocken, mit gefärbtem Titanoxid beschichteter Glimmer; und Metallpulverpigmente, wie Aluminiumpulver und Kupferpulver.
(4) Organische Pigmente, einschließlich Pigment Red 57-1, Pigment Red 57, Pigment Red 53 (Ba), Pigment Red 49 (Na), Pigment Red 63 (Ca), Vat Red 1, Pigment Red 4, Pigment Red 48, Pigment Orange 5, Pigment Orange 13, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 1 und Pigment Blue 15; organische Pigmente, einschließlich Zirkoniumpigmentfarben, Bariumpigmentfarben und Aluminiumpigmentfarben von Acid Red 51, Acid Red 92, Acid Red 52, Acid Red 33, Acid Red 87, Acid Violet 9, Solvent Orange 7, Acid Orange 7, Acid Yellow 23, Acid Yellow 5, Acid Yellow 73, Acid Yellow 3, Food Green 3 und Food Blue 1.
(5) Natürliche Pigmente, wie Chlorophyll und β-Carotin.
(6) Verschiedene Kohlenwasserstoffe, höhere Fettsäuren, Fette und Öle, Ester, höhere Alkohole und Wachse, wie Squalan, Paraffinwachs, flüssiges Paraffin, VaselineTM, mikrokristallines Wachs, Ozokerit, Ceresin, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Isostearinsäure, Cetylalkohol, Hexadecylalkohol, Oleylalkohol, Cetyl-2-ethylhexanoat, 2-Ethylhexylpalmitat, 2-Octyldodecylmyristat, Neopentylglycol-di-2-ethylhexanoat, Glycerin-tri-2-ethylhexanoat, 2-Octyldodecyloleat, Isopropylmyristat, Glycerintriisostearat, Kokosnußfettsäuretriglycerid, Olivenöl, Avocadoöl, Kamellienöl, Jojobaöl, Bienenwachs, Spermazet, Carnaubawachs, Myristylmyristat, Nerzöl und Lanolin; Silikonöle, wie flüch tige und nichtflüchtige Silikonöle.
(7) Ultraviolettabschirmende Mittel, wie Absorptionsmittel für ultraviolettes Licht, können gegebenenfalls hinzugefügt werden, falls nötig. Beispiele der Absorptionsmittel für ultraviolettes Licht schließen die folgenden ein:
(a) Benzoesäurederivative, einschließlich p-Aminobenzöesäure (PABA), Glycerin-monop-aminobenzoat, Ethyl-p-N,N-dipropoxyaminobenzoat, Ethyl-p-N,N-diethoxyaminobenzoat, Ethyl-p-N,N-dimethylaminobenzoat, Butyl-p-N,N-dimethylaminobenzoat, Amyl-p-N,N-dimethylaminobenzoat und Octyl-p-N,N-dimethylaminobenzoat.
(b) Anthranilsäurederivative, einschließlich Homomenthyl-N-acetylanthranilat.
(c) Salicylsäurederivative, einschließlich Amylsalicylat, Menthylsalicylat, Homomenthylsalicylat, Octylsalicylat, Phenylsalicylat, Benzylsalicylat und p-Isopropanolphenylsalicylat.
(d) Zimtsäurederivative, einschließlich Octylzinnamat, Ethyl-4-isopropylzinnamat, Methyl-2,5-diisopropylzinnamat, Ethyl-2,4-diisopropylzinnamat, Methyl-2,4-diisopropylzinnamat, Propyl-p-methoxyzinnamat, Isopropyl-p-methoxyzinnamat, Isoamylp-methoxyzinnamat, Octyl-p-methoxyzinnamat (2-Ethylhexyl-p-methoxyzinnamat), 2-Ethoxyethyl-p-methoxyzinnamat, Cyclohexyl-p-methoxyzinnamat, Ethyl-α-cyanoβ-phenylzinnamat, 2-Ethylhexyl-α-cyano-β-phenylzinnamat und Glycerin-mono-2- ethylhexanoyl-diparamethoxyzinnamat.
(e) Benzophenonderivative, einschließlich 2,4-Dihydroxybenzophenon, 2,2'-Dihydroxy- 4-methoxybenzophenon, 2,2'-Dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenon, 2,2',4,4'-Tetrahydroxybenzophenon, 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon, 2-Hydroxy-4-methoxy-4'-methylbenzophenon, 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon-5-sulfonat, 4-Phenylbenzophenon, 2-Ethylhexyl-4'-phenylbenzophenon-2-carboxylat, 2-Hydroxy-4-noctoxybenzophenon und 4-Hydroxy-3-carboxybenzophenon.
(f) Weitere UV-Absorptionsmittel umfassen: 3-(4'-Methylbenzyliden)-D,L-campher, 3-Benzyliden-D,L-campher, Urocansäure, Ethyluroconat, 2-Phenyl-5-methylbenzoxazol, 2,2'-Hydroxy-5-methylphenylbenzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-5'-t-octylphenyl)- benzotriazol, Dibenzarsin, Dianisoylmethan, 4-Methoxy-4'-t-butyldibenzoylmethan, S-(3,3'-Dimethyl-2-norbornyliden)-3-pentan-2-on und 1-(3,4-Dimethoxyphenyl)- 4,4'-dimethyl-1,3-pentadion.
(8) Ebenso können gegebenenfalls, falls nötig, oberflächenaktive Substanzen eingesetzt werden.
Beispiele der oberflächenaktiven Substanzen umfassen Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitfettsäureester, Alkylpolyoxyethylen-gehärtete Rizinusöl-sulfate, Alkylpolyoxyethylensulfate, Alkylphosphate, Alkylpolyoxyethylenphosphate, Alkalimetallsalze von Fettsäuren, Sorbitanfettsäureester und Glycerinfettsäureester.
(9) Ferner können gegebenenfalls wasserlösliche mehrwertige Alkohole eingesetzt werden. Beispiele der wasserlöslichen mehrwertigen Alkohole sind wasserlösliche mehrwertige Alkohole mit zwei oder mehr Hydroxylgruppen in einem Molekül, einschließlich Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,3-Butylenglycol, 1,4-Butylenglycol, Dipropylenglycol, Glycerin, Polyglycerine, wie Diglycerin, Triglycerin und Tetraglycerin, Glucose, Maltose, Maltit, Saccharose, Fructose, Xylit, Sorbit, Maltotriose, Threit, Erythrit und Zuckeralkohol, der von zersetzter Stärke stammt.
(10) Zusätzlich können gegebenenfalls weitere kosmetische Zusätze hinzugefügt werden, einschließlich Aminosäuren, wie Lysin und Arginin; organischer Säuren, wie Milchsäure, Zitronensäure, Bernsteinsäure und Glycolsäure, sowie deren organischer Salze; Harzen, wie Alkydharze und Harnstoftharze; Weichmachern, wie Campher und Tributylcitrat; Antioxidantien, wie α-Tocopherol; Antiseptika, wie Butyl-p-hydroxybenzoat und Methylp-hydroxybenzoat; Pflanzenextrakten, wie Kornblume, Althea und Hypericuor erectum; biologisch wirksamer Substanzen, wie Retinol und Allantoin; Bindemitteln, wie Xanthangummi und Karragheen; und Duftstoffen.
Wenngleich eine Menge der erfindungsgemäßen ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen von den Arten der hergestellten Kosmetika abhängt, beträgt die Menge vorzugsweise 0,1 bis 60 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,2 bis 40 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 30 Gew.-%. Wenn die Menge der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, können die ausreichenden Schutzwirkungen gegenüber dem ultravioletten Licht nicht erreicht werden, und wenn die Menge 60 Gew.-% übersteigt, zeigt eine weitere Zugabe der feinen Verbundteilchen keine zusätzlichen Wirkungen, und lediglich die Kosten werden erhöht.
Die erfindungsgemäßen Kosmetika können in verschiedenen Formen, wie sie üblicherweise hergestellt werden, zubereitet werden. Wenngleich die Formen nicht besonders begrenzt sind, können die Kosmetika als verschiedene Make-up-Produkte, einschließlich Lotionen, Emulsionen, Cremen, Salben, Aerosol-Kosmetika, pulvrigen Grundlagen, pulvrigen Lidschatten, emulgierten Cremegrundlagen und Lippenstifften, zubereitet sein.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlicher mittels der folgenden Beispiele erläutert, ohne daß dadurch beabsichtigt ist, den Umfang der vorliegenden Erfindung auf diese zu begrenzen.

Beispiel 1

73,3 g eines Siliciumdioxidsols ("ST-C", hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.; SiO&sub2;-Konzentration: 20,5 Gew.-%) und 25,0 g eines Titanoxidsols ("TITANIA SOL", hergestellt von Taki Chemical Co., Ltd.; Anatas-Typ; TiO&sub2;-Konzentration: 4 Gew.-%) werden gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 11 Wasser gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Genauer gesagt, betragen die Konzentrationen an SiO&sub2; und TiO&sub2; im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien 0,25 mol/l bzw. 0,0125 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter-und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 1,6 Gew.-%.
Um die Dispergierbarkeit der feinen Teilchen im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien zu verbessern und ein einheitliches Gemisch dieser feinen Teilchen zu erhalten, wird das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien für eine gegebene Zeitdauer gerührt, und anschließend wird das Gemisch etwa 30 Minuten einer Ultraschalldispergierbehandlung unterzogen. Das dispergierte flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien wird anschließend mit einem Ultraschallzerstäuber ("NE-U12", hergestellt von Omron Corporation) zerstäubt, wodurch sich feine Tröpfchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 5 um ergeben. Die erzeugten Tröpfchen werden zusammen mit einem Stickstoffirägergas mit einer Fließgeschwindigkeit, die auf 4 l/min eingestellt wurde, transportiert, so daß die erzeugten Tröpfchen durch ein keramisches Trockenrohr, das extern durch einen elektrischen Ofen ("MULLITE TUBE", hergestellt von Nikkato Corporation; mit einem Innendurchmesser von 60 mm und einer Rohrlänge von 750 mm) auf 150ºC erhitzt wird, geleitet werden. Im keramischen Trockenrohr werden die erzeugten Tröpfchen getrocknet, wodurch sich feine Teilchen ergeben. Die erzeugten feinen Verbundteilchen, die in einem Stickstoffirägergas dispergiert sind, werden anschließend durch einen elektrostatischen Kollektor vom Diffusionsladungs- Typ gesammelt.
Die erhaltenen Teilchen sind weiß, wobei sie eine glatte Hauttextur zeigen. Die Teilchen werden mit einem Rasterelektronenmikroskop (JSM-T100, hergestellt von JEOL (Nihon Denshi Kabushikl Kaisha)) betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die Teilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind. Außerdem wird ein Querschnitt der Teilchen mit einem Transmissionselektronenmikroskops (JEM-2000FX, hergestellt von JEOL) unter Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung ultradünner Schnittpräparate betrachtet. Folglich wurde gefunden, daß ultrafeine TiO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in Aggregaten von ultrafeinen SiO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine TiO&sub2;/SiO&sub2;-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate von SiO&sub2;-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 6,2 eV und einem Brechungsindex von etwa 1,46; und die Tochterteilchen sind TiO&sub2;-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 3,4 eV und einem Brechungsindex von etwa 2,52 (Anatas-Typ).
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen beträgt etwa 3,8 Vol.%, und die spezifische Oberfläche der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 230 m²/g, wie nach dem BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen aus dem Zusammensetzungsverhältnis der Teilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien berechnet, wobei die Teilchendichten von SiO&sub2; und TiO&sub2; 2,27 g/cm³ bzw. 3,84 g/cm³ betragen, und diese Werte werden für die Berechnung herangezogen.
Der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 1,5, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet. 20 mg der feinen Verbundteilchen mit dem vorstehenden Brechungsindex werden in Glycerin (Brechungsindex: 1,47), das als ein Dispersionsmedium für die feinen Verbundteilchen verwendet wird, dispergiert, wodurch 2 g einer Glycerinsuspension, in der 1 Gew.-% der feinen Verbundteilchen suspendiert ist, hergestellt werden. Die Lichtdurchlässigkeit der erhaltenen Suspension wird mit einem Spektrophotometer für ultraviolettes und sichtbares Licht (UV-160A, hergestellt von Shimadzu Corporation) bewertet. Hierbei wird die Lichtdurchlässigkeit unter Verwendung einer Siliciumdioxidzelle mit einer optischen Weglänge von 1 mm bei einer Wellenlänge von 200 bis 800 nm gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt (mit "A" bezeichnet).
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 300 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen bemerkenswert hohe Werte der Lichtdurchlässigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 55% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm 91% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.

Beispiel 2

Ein Siliciumdioxidsol ("ST-C", hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.; SiO&sub2;- Konzentration: 20,5 Gew.-%) und ein Titanoxidsol ("TITANIA SOL", hergestellt von Taki Chemical Co., Ltd.; Anatas-Typ; TiO&sub2;-Konzentration: 4 Gew.-%) werden in den gleichen Mengen wie in Beispiel 1 zusammen mit 2,31 g einer Öl-in-Wasser-Emulsion ("FOMBLIN HC/04, base (NET FB04)", hergestellt von Nikko Chemicals, Ltd.) von PFPE (Perfluorpolyether) gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 1l Wasser gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Hierbei besitzt die Öl-in-Wasser- Emulsion einen mittleren Durchmesser von etwa 0,26 um und eine Emulsionskonzentration von 65 Gew.-%. Genauer gesagt, betragen die Konzentrationen an SiO&sub2;, TiO&sub2; und PFPE im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien 0,25 mol/l, 0,0125 mol/l bzw. 0,001 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter-und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 1,75 Gew.-%.
Das erhaltene flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 einer Dispergierbehandlung unterzogen. Nachfolgend auf die Dispergierbehandlung wird das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien zerstäubt, wodurch in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 Tröpfchen erzeugt werden. Die erzeugten Tröpfchen werden anschließend in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 getrocknet, wodurch sich feine Verbundteilchen, umfassend Matrixteilchen (Aggregate eines Gemischs aus SiO&sub2;-Teilchen und PFPE) und Tochterteilchen (TiO&sub2;-Teilchen), ergeben.
Die entstandenen Teilchen sind weiß, besitzen Feuchtigkeit und haben eine glatte Hauttextur. Die Gestalt der feinen Verbundteilchen wird mittels ähnlicher Verfahren wie in Beispiel 1 betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die feinen Verbundteilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind, wobei ultrafeine TiO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in Aggregaten eines Gemischs aus ultrafeinen SiO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) und PFPE dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine TiO&sub2;/(PFPE, SiO&sub2;)-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate, welche ein Gemisch aus SiO&sub2;-Teilchen und PFPE umfassen (Brechungsindex: etwa 1,29); und die Tochterteilchen sind TiO&sub2;-Teilchen.
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen liegt bei etwa 3,4 Vol.%, und die spezifische Oberfläche der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 90 m²/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen aus dem Zusammensetzungsverhältnis der Teilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien berechnet, wobei die Teilchendichten von SiO&sub2;, TiO&sub2; und PFPE 2,27 g/cm³, 3,84 g/cm³ bzw. 1,87 g/cm³ betragen, und diese Werte werden für die Berechnung herangezogen.
Der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 1,48, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet. 20 mg der feinen Verbundteilchen mit dem vorstehenden Brechungsindex werden in Glycerin (Brechungsindex: 1,47) das als ein Dispersionsmedium für die feinen Verbundteilchen verwendet wird, dispergiert, wodurch 2 g einer Glycerinsuspension, in der 1 Gew.-% der feinen Verbundteilchen suspendiert ist, hergestellt werden. Die Lichtdurchlässigkeit der erhaltenen Suspension wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt (mit "B" bezeichnet).
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 300 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen bemerkenswert hohe Werte der Lichtdurchlässigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 81% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm 98% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.

Beispiel 3

Ein Siliciumdioxidsol ("ST-C", hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.; SiO&sub2;- Konzentration: 20,5 Gew.-%) und ein Titanoxidsol ("TITANIA SOL", hergestellt von Taki Chemical Co., Ltd.; Anatas-Typ; TiO&sub2;-Konzentration: 4 Gew.-%) werden in den gleichen Mengen wie in Beispiel 1 zusammen mit 9,24 g einer Öl-in-Wasser-Emulsion ("FOMBLIN HC/04, base (NET FB04)", hergestellt von Nikko Chemicals, Ltd.) von PFPE gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 11 Wasser gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Hierbei besitzt die Öl-in-Wasser-Emulsion einen mittleren Durchmesser von etwa 0,26 um und eine Emulsionskonzentration von 65 Gew.-%. Genauer gesagt, betragen die Konzentrationen an SiO&sub2;, TiO&sub2; und PFPE im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien 0,25 mol/l, 0,0125 mol/l bzw. 0,004 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter-und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 2,2 Gew.-%.
Das erhaltene flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 einer Dispergierbehandlung unterzogen. Nachfolgend auf die Dispergierbehandlung wird das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien zerstäubt, wodurch in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 Tröpfchen erzeugt werden. Die erzeugten Tröpfchen werden anschließend in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 getrocknet, wodurch sich feine Verbundteilchen, umfassend Matrixteilchen (Aggregate eines Gemischs aus SiO&sub2;-Teilchen und PFPE) und Tochterteilchen (TiO&sub2;-Teilchen), ergeben.
Die entstandenen Teilchen sind weiß, besitzen gegenüber denjenigen, welche in Beispiel 2 erhalten wurden, eine überragende Feuchtigkeit und haben eine glatte Hauttextur. Die Gestalt der feinen Verbundteilchen wird mittels eines ähnlichen Verfahrens wie in Beispiel 1 betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die feinen Verbundteilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind, wobei ultrafeine TiO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in Aggregaten eines Gemischs aus ultrafeinen SiO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) und PFPE dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine TiO&sub2;/(PFPE,SiO&sub2;)-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate; welche ein Gemisch aus SiO&sub2;-Teilchen und PFPE umfassen; und die Tochterteilchen sind TiO&sub2;-Teilchen.
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen liegt bei etwa 2,6 Vol.%, und die spezifische Oberfläche der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 46 m²/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 berechnet.
Der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 1,44, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet. Also wird Äpfelsäuredistearylester ("COSMOL 222", hergestellt von The Nisshin Oil Mills, Ltd.; Brechungsindex: 1,46) als ein Dispersionsmedium für die feinen Verbundteilchen verwendet. Die Lichtdurchlässigkeit der Äpfelsäuredistearylestersuspension, in der 1 Gew.-% der feinen Verbundteilchen suspendiert ist, wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt.
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 300 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen bemerkenswert hohe Werte der Lichtdurchlässigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 72% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm 96% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.

Beispiel 4

73,3 g eines Siliciumdioxidsols ("ST-C", hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.; SiO&sub2;-Konzentration: 20,5 Gew.-%) und 0,814 g ultrafeine Zinkoxidteilchen ("FINEX 75", hergestellt von Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) werden gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 11 Wasser gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Genauer gesagt, betragen die Konzentrationen an SiO&sub2; und ZnO im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien 0,25 mol/l bzw. 0,01 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter-und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 1,58 Gew.-%.
Das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien wird anschließend einer Dispergierbehandlung unter Verwendung eines Hochdruckdispergiergeräts ("LA31", hergestellt von Nanomizer Inc.) unter den Bedingung eines Drucks von 1300 kgf/cm² und einer Anzahl von 10 Durchgängen unterzogen. Anschließend wird Trocknen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, ausgenommen, daß Luft als Trägergas verwendet wird, und daß die eingestellte Temperatur des Trockenrohrs 500ºC beträgt, wodurch sich feine Verbundteilchen, umfassend Matrixteilchen (Aggregate von SiO&sub2;-Teilchen) und Tochterteilchen (ZnO-Teilchen), ergeben.
Die erhaltenen Teilchen sind weiß, wobei sie eine glatte Hauttextur zeigen. Die Gestalt der feinen Verbundteilchen wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die Teilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind. Ebenso wird gefunden, daß ultrafeine ZnO-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in den Aggregaten von ultrafeinen SiO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine ZnO/SiO&sub2;-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate der SiO&sub2;-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 6,2 eV und einem Brechungsindex von etwa 1,46; und die Tochterteilchen sind ZnO-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 3,2 eV und einem Brechungsindex von etwa 1,99.
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen beträgt etwa 2,1 Vol.%, und die spezifische Oberfläche der feinen Teilchen liegt bei etwa 160 m²/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen aus dem Zusammensetzungsverhältnis der Teilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien berechnet, wobei die Teilchendichten von SiO&sub2; und ZnO (Wurtzit-Typ) 2,27 g/cm³ bzw. 5,78 g/cm³ betragen, und diese Werte werden für die Berechnung herangezogen.
Da der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen etwa 1,47 beträgt, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet, wird Äpfelsäuredistearylester als ein Dispersionsmedium eingesetzt. 120 mg der feinen Verbundteilchen mit dem vorstehenden Brechungsindex werden in Äpfelsäuredistearylesterlösung ("COSMOL 222", hergestellt von The Nisshin Oil Mills, Ltd.; Brechungsindex: 1,46) suspendiert, wodurch 2 g Äpfelsäuredistearylestersuspension, in der 6 Gew.-% der feinen Verbundteilchen suspendiert sind, hergestellt werden. Die Lichtdurchlässigkeit der erhaltenen Suspension wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt.
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich A, im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 350 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen bemerkenswert hohe Werte der Lichtdurchlässigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 90% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm nahezu 100% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.

Beispiel 5

148 g eines Magnesiumfluoridsols ("MFS-10", hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.; MgF&sub2;-Konzentration: 10,5 Gew.-%) und 1,00 g ultrafeine Titanoxidteilchen ("TTO-51(A)", hergestellt von Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.; Rutil-Typ) werden gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 11 Wasser gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Genauer gesagt, betragen die Konzentrationen von MgF&sub2; und TiO&sub2; im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien 0,25 mol/l bzw. 0,0125 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter-und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 1,66 Gew.-%.
Als nächstes werden Glaskügelchen (mittlerer Teilchendurchmesser: 0,1 mm) zum vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien gegeben, wodurch sich ein Gewichtsverhältnis des flüssigen Gemischs der Ausgangsmaterialien zu den Glaskügelchen von 175:325 ergibt. Das entstandene Gemisch wird 6 Stunden einer Dispergierbehandlung unter Verwendung einer Perlmühle ("TSG-6H", hergestellt von Igarashi Kikai) bei einer Schaufeldrehgeschwindigkeit von 2000 U/min unterzogen. Nach Entfernung der Glaskügelchen aus dem vorstehenden Gemisch, wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 Trocknen durchgeführt, ausgenommen, daß Luft als Trägergas verwendet wird, und daß die eingestellte Temperatur des Trockenrohrs 850ºC beträgt, wodurch feine Verbundteilchen, umfassend Matrixteilchen (Aggregat von MgF&sub2;-Teilchen) und Tochterteilchen (TiO&sub2;-Teilchen), hergestellt werden.
Die erhaltenen Teilchen sind weiß, wobei sie eine geringfügig glatte Hauttextur zeigen. Die Teilchen werden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die Teilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind. Ebenso wird gefunden, daß ultrafeine TiO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in den Aggregaten der ultrafeinen MgF&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,02 um) dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine TiO&sub2;/MgF&sub2;-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate der MgF&sub2;-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 6 eV und einem Brechungsindex von etwa 1,38; und die Tochterteilchen sind TiO&sub2;-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 3, 3 eV und einem Brechungsindex von etwa 2,71.
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen beträgt etwa 5,0 Vol.%, und die spezifische Oberfläche der feinen Verbundteilchen liegt bei etwa 130 m²/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen aus dem Zusammensetzungsverhältnis der Teilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien berechnet, wobei die Teilchendichten von MgF&sub2; und TiO&sub2; 3,15 g/cm³ bzw. 3,84 g/cm³ betragen, und diese Werte werden für die Berechnung herangezogen.
Da der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen etwa 1,45 beträgt, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet, werden 20 mg der feinen Verbundteilchen mit dem vorstehenden Brechungsindex in Ethylenglycol (Brechungsindex: 1,43), das als ein Dispersionsmedium für die feinen Verbundteilchen verwendet wird, suspendiert, wodurch 2 g Ethylenglycolsuspension, in der 1 Gew.-% der feinen Verbundteilchen suspendiert ist, hergestellt werden. Die Lichtdurchlässigkeit der erhaltenen Suspension wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt.
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich A, im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 340 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen bemerkenswert hohe Werte der Lichtdurchlässigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 60% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm 98% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.

Beispiel 6

15 g PTFE (Polytetrafluorethylen, LUBRON L5, hergestellt von Daikin Industries, Ltd.; mittlerer Teilchendurchmesser: 0,2 um) und 0,814 g ultrafeine Zinkoxidteilchen ("FINEX 75", hergestellt von Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) werden gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 11 Wasser gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Genauer gesagt, liegen die Konzentrationen von PTFE und ZnO im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien bei 1,0 · 10&supmin;&sup4; mol/l bzw. 0,01 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter-und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 1,58 Gew.-%.
Das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 einer Dispergierbehandlung mittels eines Hochdruckdispergiergeräts unterzogen. Anschließend wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 Trocknen durchgeführt, ausgenommen, daß Luft als Trägergas verwendet wird, und die eingestellte Temperatur des Trockenrohrs 200ºC beträgt, wodurch feine Verbundteilchen, umfassend Matrixteilchen (Aggregate von PTFE-Teilchen) und Tochterteilchen (ZnO-Teilchen), hergestellt werden.
Die erhaltenen Teilchen sind weiß, wobei sie eine geringfügig glatte Hauttextur zeigen. Die Teilchen werden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die Teilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind. Ebenso wird gefunden, daß ultrafeine ZnO-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in den Aggregaten der feinen PTFE-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,2 um) dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine ZnO/PTFE-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate der PTFE-Teilchen mit einem Brechungsindex von etwa 1,41; und die Tochterteilchen sind ZnO-Teilchen.
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen beträgt etwa 2,0 Vol.%, und die spezifische Oberfläche der feinen Verbundteilchen liegt bei etwa 85 m²/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen aus dem Zusammensetzungsverhältnis der Teilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien berechnet, wobei eine Teilchendichten von ZnO 5,78 g/cm³ beträgt, und eine Dichte von PTFE 2,2 g/cm³ beträgt, und diese Werte werden für die Berechnung herangezogen.
Da der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen etwa 1,42 beträgt, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet, wird Ethylenglycol (Brechungsindex: 1,43) als ein Dispersionsmedium für die feinen Verbundteilchen verwendet. Genauer gesagt, werden 120 mg der feinen Verbundteilchen mit dem vorstehenden Brechungsindex in Ethylenglycol suspendiert, wodurch 2 g Ethylenglycolsuspension, in der 6 Gew.-% der feinen Verbundteilchen suspendiert sind, hergestellt werden. Die Lichtdurchlässigkeit der erhaltenen Suspension wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 gezeigt.
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich A, im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 350 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen bemerkenswert hohe Werte der Lichtdurchlässigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 62% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm 90% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.

Beispiel 7

500 g einer wäßrigen Aluminiumnitratlösung (Al(NO&sub3;)&sub3; · 9 H&sub2;O (Special Grade Chemical), hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd., gelöst in Wasser, wodurch sich eine Konzentration von 1,0 mol/l ergibt) und 11,5 g eines Ceroxidsols ("NEEDRAL W-15", hergestellt von Taki Chemical Co., Ltd.; CeO&sub2;-Konzentration: 15 Gew.-%) werden gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 11 Wasser gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Genauer gesagt, betragen die Konzentrationen von Al&sub2;O&sub3; und CeO&sub2; im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien 0,25 mol/l bzw. 0,01 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter-und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 2,72 Gew.-%.
Um die Dispergierbarkeit der feinen Teilchen im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien zu verbessern und ein einheitliches Gemisch dieser feinen Teilchen zu erhalten, nachdem das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien für eine gegebene Zeitdauer gerührt wurde, wird das Gemisch in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 etwa 30 Minuten einer Ultraschalldispergierbehandlung unterzogen. Daraufhin wird die Temperatur eines Reaktionsrohrs auf 850ºC eingestellt, und die ultrafeinen Aluminiumoxidteilchen, die als Matrixteilchen eingesetzt werden, werden durch Verdampfen von Wasser und die Pyrolyse von Alumi niumnitrat im Reaktionsrohr mittels der in Beispiel 1 erwähnten Vorrichtung hergestellt, wodurch sich feine Verbundteilchen ergeben.
Die erhaltenen Teilchen sind weiß, wobei sie geringfügig glatte Hauttextur zeigen. Die Teilchengestalt wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die Teilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind. Ebenso wird gefunden, daß ultrafeine CeO&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in den Aggregaten, umfassend ultrafeine Al&sub2;O&sub3;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um), dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine CeO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate von Al&sub2;O&sub3;-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 8,3 eV und einem Brechungsindex von etwa 1,73; und die Tochterteilchen sind CeO&sub2;-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 3 eV und einem Brechungsindex von etwa 2. Ferner wird die Kristallinität von Al&sub2;O&sub3; in den derart hergestellten feinen Verbundteilchen durch Röntgenbeugung bewertet. Als Ergebnis wird gefunden, daß es ein γ-Typ ist.
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen beträgt etwa 3,6 Vol.%, und die spezifische Oberfläche der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 115 m²/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen aus dem Zusammensetzungsverhältnis der Teilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien berechnet, wobei die Teilchendichten von Al&sub2;O&sub3; und CeO&sub2; 3,99 g/cm³ bzw. 7,13 g/cm³ betragen, und diese Werte werden für die Berechnung herangezogen.
Da der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen etwa 1,74 beträgt, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet, werden 120 mg der feinen Verbundteilchen mit dem vorstehenden Brechungsindex in Diiodmethan (Brechungsindex: 1,74), das als ein Dispersionsmedium verwendet wird, suspendiert, wodurch 2 g Diiodmethansuspension, in der 6 Gew.-% der feinen Verbundteilchen suspendiert sind, hergestellt werden. Die Lichtdurchlässigkeit der erhaltenen Suspension wird bei Wellenlängen von 200 bis 800 nm in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich A, im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 370 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 41% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm 98% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen, wenngleich sie geringfügig gelblich gefärbt sind, eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichtsund eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.

Beispiel 8

51,2 g eines Siliciumdioxidsols ("ST-C", hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.; SiO&sub2;-Konzentration: 20,5 Gew.-%) und 44,5 g eines Magnesiumfluoridsols ("MFS-10", hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.; MgF&sub2;-Konzentration: 10,5 Gew.-%) werden gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 1 l eine wäßrige Zinknitratlösung (Zn(NO&sub3;)&sub2;·6 H&sub2;O (Special Grade Chemical), hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd., gelöst in Wasser, wodurch sich eine Konzentration von 0,01 mol/l ergibt) gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Genauer gesagt, betragen die Konzentrationen von SiO&sub2;, MgF&sub2; und Zn(NO&sub3;)&sub2; im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien 0,175 mol/l, 0,075 mol/l bzw. 0,01 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter- und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 1,52 Gew.-%.
Um die Dispergierbarkeit der feinen Teilchen im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien zu verbessern und ein einheitliches Gemisch dieser feinen Teilchen zu erhalten, nachdem das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien für eine gegebene Zeitdauer gerührt wurde, wird das Gemisch in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 etwa 30 Minuten einer Ultraschalldispergierbehandlung unterzogen. Daraufhin wird die Temperatur eines Reaktionsrohrs auf 700ºC eingestellt, und die ultrafeinen Zinkoxidteilchen, die Tochterteilchen sind, werden durch Verdampfen von Wasser und die Pyrolyse von Zinknitrat im Reaktionsrohr mittels der in Beispiel 1 erwähnten Vorrichtung hergestellt, wodurch sich feine Verbundteilchen ergeben. Die erzeugten feinen Verbundteilchen, die in einem Stickstoffirägergas dispergiert sind, werden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mittels eines elektrostatischen Kollektors vom Diffusionsladungs-Typ gesammelt.
Die erhaltenen Teilchen sind weiß, wobei sie eine geringfügig glatte Hauttextur zeigen. Die Teilchen werden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die Teilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind. Ebenso wird gefunden, daß die ultrafeinen ZnO-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in den Aggregaten, umfassend ein Gemisch aus ultrafeinen SiO&sub2;- Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) und ultrafeinen MgF&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,02 um), dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine ZnO/(SiO&sub2;+ MgF&sub2;)-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate, umfassend SiO&sub2;-Teilchen und MgF&sub2;-Teilchen; und die Tochterteilchen sind ZnO-Teilchen. Ferner wird die Kristallinität von ZnO in den derart hergestellten feinen Verbundteilchen durch Röntgenbeugung bewertet. Als Ergebnis wird gefunden, daß es ein Wurtzit-Typ ist.
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen beträgt etwa 2,3 Vol.-%, und die spezifische Oberfläche der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 145 m²/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen aus dem Zusammensetzungsverhältnis der Teilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien berechnet, wobei die Teilchendichten von SiO&sub2;, MgF&sub2; und ZnO 2,27 g/cm³, 3,15 g/cm³ bzw. 5,78 g/cm³ betragen, und diese Werte werden für die Berechnung herange zogen.
Da der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen etwa 1,45 beträgt, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet, werden 20 mg der feinen Verbundteilchen in einer Äpfelsäuredistearylesterlösung ("COSMOL 222", hergestellt von The Nisshin Oil Mills, Ltd.; Brechungsindex: 1,46), die als ein Dispersionsmedium für die feinen Verbundteilchen verwendet wird, suspendiert, wodurch 2 g einer Suspension, in der 1 Gew.-% der feinen Verbundteilchen in Äpfelsäuredistearylester suspendiert ist, hergestellt werden. Die Lichtdurchlässigkeit der erhaltenen Suspension wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Fig. 8 gezeigt.
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich A, im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 350 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen bemerkenswert hohe Werte der Lichtdurchlässigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 81% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm 96% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.

Beispiel 9

148 g eines Magnesiumfluoridsols ("MFS-10", hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.; MgF&sub2;-Konzentration: 10,5 Gew.-%) und 0,814 g ultrafeine Zinkoxidteilchen ("FINEX 75", hergestellt von Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) werden gemischt. Zum Gemisch wird bis zu einem Volumen von 1l Wasser gegeben, wodurch sich ein flüssiges Gemisch der Ausgangsmaterialien ergibt. Genauer gesagt, betragen die Konzentrationen von MgF&sub2; und ZnO im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien 0,25 mol/l bzw. 0,01 mol/l, und die Menge des Gemischs der Tochter-und-Matrixteilchen, die im vorstehenden flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien enthalten ist, beträgt 1,64 Gew.-%.
Das flüssige Gemisch der Ausgangsmaterialien wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 unter Verwendung einer Perlmühle einer Dispergierbehandlung unterzogen. Nach dem Entfernen der Glaskügelchen wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 Trocknen durchgeführt, ausgenommen, daß Luft als Trägergas verwendet wird, und daß die eingestellte Temperatur des Trockenrohrs 500ºC beträgt, wodurch feine Verbundteilchen, umfassend Matrixteilchen (Aggregate von MgF&sub2;-Teilchen) und Tochterteilchen (ZnO-Teilchen), hergestellt werden.
Die erhaltenen Teilchen sind weiß, wobei sie eine geringfügig glatte Hauttextur zeigen. Die Teilchen werden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 betrachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß die Teilchen sphärische Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1 um sind. Ebenso wird gefunden, daß die ultrafeinen ZnO-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,01 um) in den Aggregaten von ultrafeinen MgF&sub2;-Teilchen (mittlerer Teilchendurchmesser: etwa 0,02 um) dispergiert sind und von diesen getragen werden. Mit anderen Worten, die feinen Verbundteilchen sind feine ZnO/MgF&sub2;-Verbundteilchen; die Matrixteilchen sind Aggregate von MgF&sub2;-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 6 eV und einem Brechungsindex von etwa 1,38; und die Tochterteilchen sind ZnO-Teilchen mit einer Bandlückenenergie von etwa 3,2 eV und einem Brechungsindex von etwa 1,99.
Die Menge der Tochterteilchen in den vorstehenden feinen Verbundteilchen beträgt etwa 2,8 Vol.%, und die spezifische Oberfläche der feinen Verbundteilchen beträgt etwa 135 m²/g, wie durch das BET-Verfahren bestimmt. Hierbei wird die Menge der Tochterteilchen aus dem Zusammensetzungsverhältnis der Teilchen im flüssigen Gemisch der Ausgangsmaterialien berechnet, wobei die Teilchendichten von MgF&sub2; und ZnO 3,15 g/cm³ bzw. 5,78 g/cm³ betragen, und diese Werte werden für die Berechnung herangezogen.
Da der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen etwa 1,40 beträgt, wie aus dem Volumenverhältnis der Matrixteilchen zu den Tochterteilchen berechnet, werden 120 mg der feinen Verbundteilchen mit dem vorstehenden Brechungsindex in einer wäßrigen 50 gew.%- igen Glycerinlösung (Brechungsindex: 1,3996), die als ein Dispersionsmedium für die feinen Verbundteilchen verwendet wird, suspendiert, wodurch 2 g einer Glycerinsuspension, in der 6 Gew.-% der feinen Verbundteilchen suspendiert sind, hergestellt werden. Die Lichtdurchlässigkeit der erhaltenen Suspension wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Fig. 9 gezeigt.
In der Figur ist die Lichtdurchlässigkeit der feinen Verbundteilchen im wesentlichen gleich 0% im ultravioletten Bereich A, im ultravioletten Bereich B und im ultravioletten Bereich C, in denen die Wellenlängen nicht länger als 360 nm sind. Gleichzeitig zeigen die feinen Verbundteilchen bemerkenswert hohe Werte der Lichtdurchlässigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bei einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm, wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, daß die Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm 90% beträgt, und die Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm 98% beträgt. Demgemäß besitzen die derart hergestellten feinen Verbundteilchen eine hohe Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich.
Im übrigen beträgt der Wert, wenn der Brechungsindex der feinen Verbundteilchen durch ein Immersionsverfahren gemessen wird, 1,3996, wodurch gezeigt wird, daß im wesentlichen kein Unterschied zum vorstehend angegebenen Brechungsindex, der aus dem Volumenverhältnis berechnet wurde, besteht.

Beispiel 10 (Lotion)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

Ethanol 30,0
Glycerin 5,0
Polyethylenglycol 1500 4,0
Polyoxyethylen(20)-oleylether 1,0
Polyoxyethylen(30)-hydriertes Rizinusöl 0,5
feine Verbundteilchen (hergestellt in Beispiel 1) 10,0
Urocansäure 2,0
Duftstoff 0,2
destilliertes Wasser bis 100
Die Lotion mit der vorstehenden Zusammensetzung wird auf menschliche Haut aufgetragen. Es wird gefunden, daß die behandelte Haut kein unnatürliches Bleichen aufweist und die Kosmetika eine ausgezeichnete ultraviolettabschirmende Wirkung besitzen.

Beispiel 11 (Emulsion)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

Cetanol 1,0
Squalan 5,0
Olivenöl 8,0
Octylmethoxyzinnamat 4,0
Polyoxyethylen(10)-hydriertes Rizinusöl 1,0
Sorbitanmonostearat 1,0
feine Verbundteilchen (hergestellt in Beispiel 2) 10,0
Butyl-p-hydroxybenzoat 0,1
Methyl-p-hydroxybenzoat 0,1
Ethanol 3,0
Glycerin. 2,0
1,3-Butylenglycol 2,0
Duftstoff 0,1
destilliertes Wasser bis 100 Die Emulsion mit der vorstehenden Zusammensetzung wird auf menschliche Haut auf getragen. Es wird gefunden, daß die behandelte Haut kein unnatürliches Bleichen aufweist und die Kosmetika eine ausgezeichnete ultraviolettabschirmende Wirkung besitzen.

Beispiel 12 (Creme)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

Stearinsäure 2,0
Cetanol 1,0
Cholesterin 1,0
Squalan 10,0
Olivenöl 5,0
Octylmethoxyzinnamat 4,0
Cetylphosphat 0,5
Sorbitanmonostearat 2,0
Polyoxyethylen(40)-hydriertes Rizinusöl 0,5
feine Verbundteilchen (hergestellt in Beispiel 3) 10,0
feine Titanoxidteilchen 2,0
Butyl-p-hydroxybenzoat 0,1
Methyl-p-hydroxybenzoat 0,1
Glycerin 10,0
L-Arginin 0,3
Duftstoff 0,1
destilliertes Wasser bis 100
Die Creme mit der vorstehenden Zusammensetzung wird auf menschliche Haut aufgetragen. Es wird gefunden, daß die behandelte Haut kein unnatürliches Bleichen aufweist und die Kosmetika eine ausgezeichnete ultraviolettabschirmende Wirkung besitzen.

Beispiel 13 (Aerosol-Kosmetika)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

Triclosan 0,01
Aluminiumhydroxychlorid 1,5
Talkum 1,0
feine Verbundteilchen (hergestellt in Beispiel 1) 5,0
Isopropylmyristat 2,0
Duftstoff 0,2
Treibgas bis 100
Die Aerosol-Kosmetika mit der vorstehenden Zusammensetzung werden auf menschliche Haut aufgetragen. Es wird gefunden, daß die Kosmetika eine ausgezeichnete ultraviolettabschirmende Wirkung besitzen.

Beispiel 14. Vergleichsbeispiele 1 und 2

Jedes der Kosmetika mit der folgenden in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung wird hergestellt. Tabelle 1
Anmerkungen
*1). Die Farbtonänderung nach dem Auftragen der Kosmetika wird mit einem Meßgerät des Farbunterschieds gemessen. Die folgende Bewertung wird vorgenommen:
O: mit einem Farbunterschied (ΔE) von höchstens 5.
X: mit einem Farbunterschied (ΔE), der 5 übersteigt.
*2): Ultraviolettabschirmende Wirkungen werden bewertet, indem Kosmetika auf die Rückseite des Körpers aufgetragen und im Hochsommer an der Küste dem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Die folgende Bewertung wird vorgenommen:
O: selbst nach 2 Stunden waren keine Erythema nachzuweisen.
X: innerhalb von 2 Stunden wurden Erythema nachgewiesen.

Beispiel 15 (pulvrige Grundlaie)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

(1) mit Fluorverbindung behandelte (*1) feine Verbundteilchen 10,0 (hergestellt in Beispiel 3)
(2) mit Fluorverbindung behandelter (*1) Glimmer 31,0
(3) mit Fluorverbindung behandeltes (*1) Talkum 20,0
(4) mit Fluorverbindung behandeltes (*1) Titanoxid 8,0
(5) mit Fluorverbindung behandeltes (*1) Eisenoxid (rot, gelb, schwarz) 3,0
(6) mit Fluorverbindung behandelte (*1) feine Zinkoxidteilchen 2,0
(7) mit Fluorverbindung behandelte (*1) feine Titanoxidteilchen 1,0 (mittlerer Teilchendurchmesser: 35 nm)
(8) mit Fluorverbindung behandeltes (*1) Nylonpulver 10,0
(9) Dimethylpolysiloxan (10 cSt) 4,0
(10) Perfluorpolyether 8,0 ("FOMBLIN HC-04" hergestellt von AUSIMONT CO.)
(11) hydriertes Öl (Synchrowax) 1,0
(12) Octylmethoxyzinnamat 1,0
(13) Antiseptika, Duftstoff 1,0
Anmerkungen
(*1): Die Behandlung wird durch Beschichten mit 5 Gew.-% Perfluoralkylethylphosphat durchgeführt.
Die Bestandteile (1) bis (8) werden in einem Henschelmischer gemischt. Die Bestandteile (9) bis (13), die zuvor gemischt und auf 80ºC erhitzt wurden, werden dem Gemisch, um fassend die Bestandteile (1) bis (8), zugegeben. Das entstandene Gemisch wird mittels einer Zerkleinerungsmaschine pulverisiert. Eine gegebene Menge des pulverisierten Produkts wird auf einer Metallschale herausgenommen und mit einer Presse gepreßt, wodurch sich eine pulvrige Grundlage ergibt.
Die entstandene pulvrige Grundlage besitzt bemerkenswert vorteilhafte Wirkungen zum Schutz gegen ultraviolettes Licht und weist gute Streichbarkeit und natürliches Gefühl nach dem Auftragen auf.

Beispiel 16 (Pulverkuchengrundlage)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

(1) mit Silikon behandelte (*2) feine Verbundteilchen 20,0 (hergestellt in Beispiel 2)
(2) mit Silikon behandelter (*2) Glimmer bis 100
(3) mit Silikon behandeltes (*2) Talkum 20,0
(4) mit Silikon behandeltes (*2) Titanoxid 9,0
(5) mit Silikon behandeltes (*2) Eisenoxid (rot, gelb, schwarz) 4,0
(6) mit Silikon behandelte (*2) feine Zinkoxidteilchen, 8,0 die mit 30 Gew.-% Nylonpulver beschichtet sind
(7) Dimethylpolysiloxan (10.000 cSt) 0,2
(8) Dimethylpolysiloxan (6 cSt) 8,0
(9) hydriertes Öl (Synchrowax) 1,0
(10) Octylmethoxyzinnamat 2,0
(11) Antiseptika, Duftstoff 1,0
Anmerkungen
(*2): Die Behandlung wird durch Beschichten mit 5 Gew.-% Methylhydrogenpolysiloxan durchgeführt.
Die Bestandteile (1) bis (6) werden in einem Henschelmischer gemischt. Die Bestandteile (7) bis (11), die zuvor gemischt und auf 80ºC erhitzt wurden, werden dem Gemisch, umfassend die Bestandteile (1) bis (6), zugegeben. Das entstandene Gemisch wird mittels einer Zerkleinerungsmaschine pulverisiert. Eine gegebene Menge des pulverisierten Produkts wird auf einer Metallschale herausgenommen und mit einer Presse gepreßt, wodurch sich eine Pulverkuchengrundlage ergibt.
Die entstandene Pulverkuchengrundlage besitzt bemerkenswert vorteilhafte Wirkungen zum Schutz gegen ultraviolettes Licht und weist gute Streichbarkeit und natürliches Gefühl nach dem Auftragen auf.

Beispiel 17 (pulvriger Lidschatten)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

(1) mit Lecithin behandelte (*3) feine Verbundteilchen 5,0 (hergestellt in Beispiel 1)
(2) mit Lecithin behandelter (*3) Glimmer bis 100
(3) mit Lecithin behandelter (*3) titanierter Glimmer 6,0
(4) mit Lecithin behandeltes (*4) Ultramann 8,0
(5) mit Lecithin behandeltes (*4) Preußischblau 10,0
(6) mit Lecithin behandeltes (*4) Eisenoxid (rot, gelb, schwarz) 2,0
(7) sphärisches Silikonharzpulver 10,0 ("TOSPAL 145", hergestellt von Toshiba Silicone Co.)
(8) Dimethylpolysiloxan (6 cSt) 6,0
(9) Äpfelsäurediisostearylester 3,0
(10) hydriertes Öl (Synchrowax) 0,5
(11) Vaseline 1,0
(12) Antiseptika, Duftstoff 1,0
Anmerkungen
(*3): Die Behandlung wird durch Beschichten mit 5 Gew.-% Soyabohnenlecithin durchgeführt.
(*4): Die Behandlung wird durch Beschichten mit 5 Gew.-% Methylhydrogenpolysiloxan durchgeführt.
Die Bestandteile (1) bis (7) werden in einem Henschelmischer gemischt. Die Bestandteile (8) bis (12), die zuvor gemischt und auf 80ºC erhitzt wurden, werden dem Gemisch, umfassend die Bestandteile (1) bis (7), zugegeben. Das entstandene Gemisch wird mittels einer Zerkleinerungsmaschine pulverisiert. Eine gegebene Menge des pulverisierten Produkts wird auf einer Metallschale herausgenommen und mit einer Presse gepreßt, wodurch sich ein pulvriger Lidschatten ergibt.
Der entstandene pulvrige Lidschatten besitzt bemerkenswert vorteilhafte Wirkungen zum Schutz gegen ultraviolettes Licht, weist gute Streichbarkeit auf und verleiht der Haut einen guten Farbton.

Beispiel 18 (Grundlage vom Emulsions-Typ)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

(1) mit Silikon behandelte (*S) feine Verbundteilchen 4,0 (hergestellt in Beispiel 4)
(2) mit Silikon behandeltes (*5) Titanoxid 3,0
(3) mit Silikon behandeltes (*5) Eisenoxid (rot, gelb, schwarz) 1,5
(4) mit Silikon behandelte (*5) feine Zinkoxidteilchen 3,0
(5) Dimethylcyclopolysiloxan 20,0
(6) Dimethylpolysiloxan (6 cSt) 10,0
(7) Octylmethoxyzinnamat 2,0
(8) Dimethylsiloxan-Methylpolyoxyethylensiloxan-Copolymer 1,0
(9) Glycerin 2,0
(10) Ethanol 10,0
(11) destilliertes Wasser bis 100
Anmerkungen
(*5): Die Behandlung wird durch Beschichten mit 2 Gew.-% Methylhydrogenpolysiloxan durchgeführt.
Die Bestandteile (1) bis (4) werden in einem Henschelmischer gemischt. Die Bestandteile (5) bis (8) werden getrennt gemischt, und das Gemisch, umfassend die Bestandteile (1) bis (4), das zuvor gemischt wurde, wird zu einem Gemisch, umfassend die Bestandteile (5) bis (8), gegeben, und das erhaltene Gemisch wird mit einem Rührer dispergiert. Ein Gemisch, umfassend die Bestandteile (9) bis (11), wird nach und nach innerhalb von 30 Minuten unter Rühren zum vorstehenden dispergierten Gemisch gegeben. Das erhaltene Gemisch, das alle vorstehend aufgeführten Bestandteile enthält, wird anschließend durch 10minütiges Rühren mit einem Homomischer emulgiert. Die erhaltene Emulsion wird entschäumt und anschließend in eine Flasche gefüllt, wodurch sich eine Grundlage vom Emulsions-Typ ergibt.

Die entstandene Grundlage vom Emulsions-Typ besitzt bemerkenswert vorteilhafte Wirkungen zum Schutz gegen ultraviolettes Licht und weist gute Streichbarkeit sowie ein natürliches Gefühl nach dem Auftragen auf Beispiel 19 (Lippenstift)

Bestandteile Menge (Gew.-%)

(1) mit Silikon behandelte (*6) feine Verbundteilchen 1,0 (hergestellt in Beispiel 1)
(2) mit Silikon behandeltes (*6) Pigment Red 57-1 1,0
(3) mit Silikon behandeltes (*6) Pigment Red 57 2,0
(4) mit Silikon behandeltes (*6) Acid Yellow 23 Aluminiumpigmentfarbe 1,0
(5) mit Silikon behandeltes (*6) Titanoxid 1,0
(6) Paraffinwachs 5,0
(7) Candelillawachs 10,0
(8) Carnaubawachs 9,0
(9) Isopropylisopalmitat 20,0
(10) Isononylisononanat 15,0
(11) Äpfelsäureisostearylester 30,0
(12) Diniethylpolysiloxan (1000 cSt) 5,0
Anmerkungen
(*6): Die Behandlung wird durch Beschichten mit 2 Gew.-% Methylhydrogenpolysiloxan durchgeführt.
Die Bestandteile (1) bis (12) werden auf 80ºC erhitzt und gemischt, wodurch sich ein homogenes Gemisch ergibt, und das erhaltene Gemisch wird auf eine Temperatur von 30ºC abgekühlt. Das abgekühlte Gemisch wird mit einer Dreifachwalze ausreichend gemischt und anschließend wieder auf 80ºC erhitzt. Das erhaltene Gemisch wird in eine Form gegossen und anschließend durch Abkühlen verfestigt, wodurch sich ein Lippenstift ergibt.
Der entstandene Lippenstift besitzt bemerkenswert vorteilhafte Wirkungen zum Schutz gegen ultraviolettes Licht, weist gute Streichbarkeit auf und verleiht den Lippen einen guten Farbton.

Industrielle Anwendbarkeit

Wenn die erfindungsgemäßen feinen Verbundteilchen in einem festen oder flüssigen Medium dispergiert werden, zeigen die feinen Verbundteilchen hohe Lichtdurchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts und weisen eine hohe Schutzfähigkeit im ultravioletten Bereich auf. Demgemäß sind die feinen Verbundteilchen als ultraviolettabschirmende Mittel in Kosme tika nützlich. Die Kosmetika, welche die feinen Verbundteilchen enthalten, besitzen gute Glätte, ausgezeichnete Ausbreitbarkeit auf der Haut, im wesentlichen keine Ungleichmäßigkeit, ausgezeichnete Durchlässigkeit, kein unnatürliches Bleichen von Haut und hohe ultraviolettabschirmende Wirkungen. Ferner wird, da die feinen Verbundteilchen ausgezeichnete Durchlässigkeit besitzen, der Farbton der Kosmetika nicht beeinflußt.

Claims

1. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen mit Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts, umfassend:

(a) Matrixteilchen, umfassend ein Aggregat von primären Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um, wobei das Aggregat unter Beibehalt der Gestalt der primären Teilchen erzeugt wird; und

(b) Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um, wobei die Tochterteilchen in den Matrixteilchen dispergiert sind und von diesen getragen werden, wobei die Tochterteilchen eine kleinere Bandlückenenergie als diejenige der Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, aufweisen und die Fähigkeit zur Absorption von ultraviolettem Licht besitzen.

2. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach Anspruch 1, wobei die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, eine Bandlückenenergie von 3 bis 9 eV besitzen.

3. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Unterschied der Bandlückenenergie zwischen den Tochterteilchen und den Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, wenigstens 0,2 eV beträgt.

4. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Tochterteilchen in einem Anteil von 0,1 bis 50 Vol.-% in den Matrixteilchen dispergiert sind und von diesen getragen werden.

5. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein mittlerer Brechungsindex der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen 1,3 bis 1,8 beträgt.

6. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 5. wobei ein mittlerer Teilchendurchmesser der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen 0,1 bis 500 um beträgt.

7. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine spezifische Oberfläche der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen weniger als 250 m²/g beträgt.

8. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, aus Metalloxiden, fluorhaltigen Verbindungen und deren Gemischen ausgewählt werden.

9. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach Anspruch 8, wobei das Metalloxid aus SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; und einem Gemisch davon ausgewählt wird.

10. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach Anspruch 8, wobei die fluorhaltige Verbindung aus MgF&sub2;, Polytetrafluorethylen und einem Gemisch davon ausgewählt wird.

11. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, unter Verwendung eines Metalloxids und/oder einer fluorhaltigen Verbindung, die bei Zimmertemperatur in festem Zustand vorliegt, als Ausgangsmaterialien und ferner unter Verwendung von Perfluorpolyether hergestellt werden.

12. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Tochterteilchen aus TiO&sub2;, ZnO, CeO&sub2;, BaTiO&sub3;, CaTiO&sub3;, SrTiO&sub3;, SiC und deren Gemischen ausgewählt werden.

13. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine Lichtdurchlässigkeit bei 800 nm wenigstens 90% beträgt, eine Lichtdurchlässigkeit bei 400 nm wenigstens 40% beträgt, und eine Lichtdurchlässigkeit bei einer oder mehreren Wellenlängen von 350 nm, 320 nm und 300 nm höchstens 5% beträgt, wobei die Lichtdurchlässigkeit mittels eines Spektrophotometers für ultraviolettes und sichtbares Licht unter Verwendung einer optischen Zelle mit einer optischen Weglänge von 1 mm gemessen wird, wobei eine Probe der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen in einem Medium suspendiert wird, das im wesentlichen den gleichen Brechungsindex wie die Probe hat, wobei ein Unterschied im Brechungsindex innerhalb von ±0,1 als im wesentlichen gleich definiert wird.

14. Ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die feinen Verbundteilchen durch ein Verfahren erhältlich sind, umfassend die Schritte:

(a) Herstellen eines flüssigen Gemischs, das ein Gemisch enthält, umfassend:

(i) Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen, ausgewählt aus einem Sol, das Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, enthält, wobei die primären Teilchen der Matrixteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um haben, einer Lösung, welche diese Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, durch eine Pyrolysereaktion herstellen kann, und deren Gemischen; und

(ii) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen, ausgewählt aus einem Sol, das Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um enthält, einem Pulver der Tochterteilchen, einer Lösung, welche die Tochterteilchen durch eine Pyrolysereaktion herstellen kann, und deren Gemischen;

(b) Erzeugen von Tröpfchen aus dem flüssigen Gemisch; und

(c) Trocknen der erzeugten Tröpfchen und/oder Pyrolysieren der Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse darin.

15. Herstellungsverfahren für ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen mit einer Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichts, umfassend:

- Matrixteilchen, umfassend ein Aggregat von primären Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um, wobei das Aggregat unter Beibehalt der Gestalt der primären Teilchen erzeugt wird; und

- Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um, wobei die Tochterteilchen in den Matrixteilchen dispergiert sind und von diesen getragen werden, wobei die Tochterteilchen eine kleinere Bandlückenenergie als diejenige der Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, aufweisen und eine Fähigkeit zum Absorbieren von ultraviolettem Licht besitzen,

wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Herstellen eines flüssigen Gemischs, das weniger als 5 Gew.-% eines Gemischs enthält, umfassend Ausgangsmaterialien für die Matrixteilchen und Ausgangsmaterialien für die Tochterteilchen, hergestellt durch Mischen von:

(i) Ausgangsmaterialien für Matrixteilchen, ausgewählt aus einem Sol das Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, enthält, wobei die primären Teilchen der Matrixteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um haben, einer Lösung, welche die Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, durch eine Pyrolysereaktion herstellen kann, und deren Gemischen; und

(ii) Ausgangsmaterialien für Tochterteilchen, ausgewählt aus einem Sol, das Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um enthält, einem Pulver der Tochterteilchen, einer Lösung, welche die Tochterteil chen durch eine Pyrolysereaktion herstellen kann, und deren Gemischen, so daß sich eine Konzentration der Tochterteilchen von 0,1 bis 50 Vol.-% im gesamten Feststoffvolumen ergibt;

(b) Erzeugen von Tröpfchen aus dem flüssigen Gemisch; und

(c) Trocknen der erzeugten Tröpfchen und/oder Pyrolysieren der Ausgangsmaterialien zur Pyrolyse darin, wobei die Trocken- und/oder Pyrolyseschritte in einer Atmosphäre von 100 bis 1000ºC durchgeführt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend die Schritte:

(a) Herstellen eines flüssigen Gemischs, das weniger als 5 Gew.-% eines Teilchengemischs enthält, das durch Mischen eines Sols, das Teilchen, welche die Matrixteilchen ausmachen, enthält, wobei die primären Teilchen der Matrixteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um haben, und eines Sols, das Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um enthält, so daß sich eine Konzentration der Tochterteilchen von 0,1 bis 50 Vol.-% im gesamten Feststoffvolumen ergibt;

(b) Erzeugen von Tröpfchen mit einem mittleren Tröpfchendurchmesser von 0,1 bis 2000 um aus dem flüssigen Gemisch; und

(c) Trocknen der erzeugten Tröpfchen in einer Atmosphäre von 100 bis 1000ºC.

17. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend die Schritte:

(a) Herstellen eines flüssigen Gemischs durch Zerkleinern oder Pulverisieren eines Pulvers von Tochterteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,1 um in einem Sol, das Teilchen, welch die Matrixteilchen ausmachen, enthält, wobei die primären Teilchen der Matrixteilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 0,3 um haben, so daß sich eine Konzentration der Tochterteilchen von 0,1 bis 50 Vol.-% im gesamten Feststoffvolumen ergibt;

(c) Trocknen der erzeugten Tröpfchen in einer Atmosphäre von 100 bis 1000ºC.

18. Kosmetika, umfassend ultraviolettabschirmende feine Verbundteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

19. Kosmetika nach Anspruch 18, wobei die ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen einer hydrophoben Behandlung unterzogen werden.

20. Kosmetika nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Kosmetika als Ultraviolettblocker ein gesetzt werden.

21. Kosmetika nach einem der Ansprüche 18 bis 20, ferner enthaltend ein Ultraviolettschutzmittel.

22. Kosmetika nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei die Menge der ultraviolettabschirmenden feinen Verbundteilchen 0,1 bis 60 Gew.-% beträgt.